CN100360838C - 密封装置及其唇式密封环 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种密封装置，包括一个用于可相对运动机件的唇式密封环，该唇式密封环包括一个由聚合物材料制成的柔性密封唇，该密封唇通过弹性偏压在一个密封缝隙的区域内紧紧围住其机件，其中，密封缝隙在至少一个圆周位置上由一个螺旋阶梯在纵向连通，该螺旋阶梯通过密封唇上的一个螺旋状槽和机件的朝向该槽的待密封的表面限定，该槽使得待密封的腔室与外界环境连通。只为了进行压力检测，密封缝隙在限定螺旋阶梯的槽的区域内通过一种介质封闭，且介质形成一个表面层，该表面层基本在唇式密封环的整个使用期间内附着在密封唇的朝向槽的表面上，所述表面层具有的摩擦系数小于密封唇的聚合物材料的摩擦系数并且所述介质耐受在唇式密封环工作时出现的温度。

Description

密封装置及其唇式密封环
技术领域
本发明涉及一种密封装置，包括一个用于可相对运动机件的唇式密封环，该唇式密封环包括一聚合物材料制成的柔性密封唇，其密封唇通过弹性偏压在密封缝隙的区域内紧紧围住机件，其中，密封缝隙在至少一个圆周位置上由一个螺旋阶梯在纵向连通，该螺旋阶梯通过密封唇上的一个螺旋状槽和机件的朝向该槽的待密封的表面限定，该槽使得待密封的腔室与外界环境连通。
现有技术
DE19532701C2公开了这样的唇式密封环。其密封缝隙至少在限定螺旋阶梯的槽区域由蜡封闭。其密封缝隙中的蜡可以用于检测其唇式密封环装配是否有问题和/或是否已损坏。如果其唇式密封环例如装配有问题或已损坏，压力检测不能得到令人满意的密封效果。为了进行压力检测，在唇式密封环装配连接的待密封的腔室中充入规定检测压力的压力空气并在确定的检测时间观察其压力降。如果在检测时间内其压力保持不变，说明密封唇装配正确且未被损坏。相反，如果出现不正常的快速降压，说明密封唇装配有问题和/或已被损坏。若压力检测令人满意的结束，在唇式密封环以确定的方式使用时其蜡在工作时被加热并完全从密封缝隙朝待密封的腔室的方向被输送。
发明内容
本发明的目的是对上述类型唇式密封环的改进，在使用其唇式密封环之前并在压力检测时可靠地由介质封闭密封缝隙，并明显减少长时间使用而在其槽中油炭的形成。
本发明提出一种密封装置，包括一个用于可相对运动机件的唇式密封环，该唇式密封环包括一个由聚合物材料制成的柔性密封唇，该密封唇通过弹性偏压在一个密封缝隙的区域内紧紧围住所述机件，其中，密封缝隙在至少一个圆周位置上由一个螺旋阶梯在纵向连通，该螺旋阶梯通过密封唇上的一个螺旋状槽和机件的朝向该槽的待密封的表面限定，该槽使得待密封的腔室与外界环境连通，其特征在于，只为了进行压力检测，密封缝隙在限定螺旋阶梯的槽的区域内通过一种介质封闭，且介质形成一个表面层，该表面层基本在唇式密封环的整个使用期间内附着在密封唇的朝向槽的表面上，所述表面层具有的摩擦系数小于密封唇的聚合物材料的摩擦系数并且所述介质耐受在唇式密封环工作时出现的温度。
本发明还提出一种密封装置的唇式密封环，其特征在于，该唇式密封环的槽具有一个表面层，其摩擦系数小于密封唇的聚合物材料的摩擦系数并且所述表面层耐受在唇式密封环工作时出现的温度。
为了实现其目的，密封缝隙在限定螺旋阶梯的槽的区域通过耐高温的、减小摩擦的介质封闭，这只是为了进行压力检测，且介质形成表面层，其表面层基本在唇式密封环的整个使用期间内附着在朝向槽的密封唇的表面上。本发明唇式密封环结构的优点在于，其封闭只用于压力检测的密封缝隙的介质的一部分滞留在朝向该槽的密封唇的表面上并由此形成摩擦系数小且耐温的表面层。由于与密封唇的材料无关，几乎不会形成油炭，使得经长时间的使用其唇式密封环仍能保持良好的使用特性。此外，本发明唇式密封环制造简单，由于只在压力检测时封闭其密封缝隙的介质的一部分同时可以作为表面层使用，降低了成本。
除了密封唇的表面层还可以通过其介质在密封机件的表面上形成另一表面层，使得限定密封缝隙的所有壁上形成耐高温的、减少摩擦的表面层。
介质的ISO VG粘度级可以为68-680，优选其粘度级为460-680，特别是，在其ISO VG粘度级为460-680时的优点为，在压力检测时其介质牢固附着在其槽中并不会由检测压力的作用而吹走。
在其ISO VG粘度级小于68时的缺点是，在压力检测时其介质会由检测压力的作用而被吹走。
在其ISO VG粘度级大于680时的缺点是，加剧了沉积。
其介质在40℃时的运动粘度可以为61.2-748mm2/s，优选为291-560mm2/s。其介质在100℃时的运动粘度可以为8-40mm2/s，优选为22-37mm2/s。其运动粘度在相应温度下给定的下限值以下时的缺点是，在压力检测时其介质会由检测压力的作用而被吹走。
其运动粘度在相应温度下给定的上限值以上时的缺点是，加剧了沉积。
其介质根据DIN ISO 2592的燃点为150-320℃，优选为250-270℃。这样的燃点完全可以满足多数的使用情况，这是因为唇式密封环的一般使用温度小于上述值。无论怎样所需要的是其介质的燃点要小于唇式密封环的最大使用温度。
其介质根据DIN ISO 3016的凝固点为-15至-30℃，优选为-24至-25℃。其凝固点给出了其介质正好不在能流动的温度。
其介质由油或油的混合物组成。例如为耐高温的锯链式油或这些油的混合物。
其介质由分别至少为油基的触变皂粉润滑油脂或凝胶油脂构成。使用其触变介质的优点是，在检测时其介质所处的环境温度不会影响其介质的粘度且其介质还会在相对高的温度下牢固地保持在其槽中。若在压力检测时其环境温度高于熔化温度如熔点时，还可以进行压力检测。环境温度到达100℃时也没有问题。
触变介质可以添加硅化物，其硅化物例如由石英制成。这样的触变介质是特别适应环境的并且在压力检测时必须不分离。在有效的中断压力检测后，其密封机件以确定的方式运动，其介质随着轴的转动和形成的振动被液化并通过其槽的输送作用输入待密封的腔室。接着，其槽继续敞开并为了回送密封介质在待密封的腔室的方向完全起作用。只有少量的一部分介质作为表面层保留在朝向槽的密封唇的表面上。表面层的厚度优选为1-300μm。
其触变介质的基剂至少由一种油脂构成，其优点是，其介质与大多数密封介质具有良好的适应性，不会由于触变介质的混合对密封介质的使用性带来不利的影响。
其介质可以具有与密封唇不同的颜色。其优点是，特别便于必要的光学控制。这样容易识别在螺旋阶梯区域的密封唇是否完全和/或均匀地涂上了其介质。优选的是其介质含有带通过UV光(紫外线光)发光的UV指示剂的色素。
其密封唇例如由PTFE(聚四氟乙烯)构成。其PTFE也可理解为相关的PTFE复合物。对于不同的使用情况，PTFE密封唇被证明是有益的，这是因为其表面以所知的、最小初始磨损量被玻璃化，并随后的长期使用时保持良好的使用特性。
虽然由PTFE构成的密封唇的摩擦系数已经是很小的，而有意义是其表面层由其介质形成，由此还进一步减小了其摩擦系数。
优选通过喷射将其介质置入其槽中。其优点是，通过喷雾的粒子形成的其表面层的厚度特别均匀。与上述不同的另一情况是，其介质涂抹到朝向机件的密封唇的表面上和其槽中。
在置入其介质而连接时，其唇式密封环可以被支撑、输送和安装，其环境温度对其介质的粘度不会产生不利影响。
下面参照附图对本发明的主题作进一步描述。
附图说明
图1示出了本发明唇式密封环的横断面图；
图2示出了图1的唇式密封环的密封唇在朝向机件侧面上的放大断面图。
具体实施方式
在图1中以纵向断面图表示的唇式密封环用于相对运动的机件，例如用于绕旋转轴线转动的轴。该唇式密封环包括一柔性密封唇2，在该实施例中它由PTFE(聚四氟乙烯)复合物构成。在所示实施例中，该密封唇2在轴向朝待密封的腔室8的方向呈喇叭状向前弯曲并密封地围住机件1的表面7。密封唇2在直径大的区域直接或间接地例如借助橡胶凸壁14固定在一个支撑环13上。
在其径向悬出部分15区域其支撑环13被埋入橡胶包封壁16中，在朝向外界环境9的一侧其机件1表面7的包封壁16具有环绕的防尘唇17。该密封唇2在密封缝隙3区域具有一个完全围住机件1表面7的螺旋状螺旋阶梯4，其中，螺旋阶梯4由螺旋状槽6和机件1的表面7限定。该螺旋阶梯4用于在机件1转动时在螺旋阶梯4区域朝待密封的腔室8的方向输送密封介质。
在该实施例中，密封唇2只具有一级螺旋阶梯4，它以螺旋形状在其整个外周上围住待密封机件1。如果螺旋阶梯4通过其介质12只在圆周位置封闭，也足以在通过限定螺旋阶梯4的槽6进行压力检测时防止压力损失。介质12的量必须这样测量，即密封缝隙3由介质12完全封闭。若唇式密封环装配连接到机件1上时进行压力检测，而后密封唇2由于待密封的腔室8中压力的升高紧紧压到机件1的表面7上，提高了密封效果。在未损坏正确安装唇式密封环并进行压力检测时气压继续保持恒定；在螺旋阶梯4区域绝不会泄漏压力气体。
相反，如果唇式密封环损坏和/或安装错误，会相当快地出现压力损失。
在唇式密封环处于压力检测下工作时，在密封唇2和相对转动的机件1表面7之间产生相对运动，在这种情况下，机件1的相对运动会发热并产生振动。由此，封闭在密封缝隙3中的介质12会朝着待密封的腔室8的方向被输送。接着，螺旋阶梯4发挥作用，即它使得渗漏液体向后输送到待密封的腔室8中。而介质12的一部分作为表面层11滞留在朝着槽6的密封唇2的表面10上。

Claims (10)

1.密封装置，包括一个用于可相对运动机件(1)的唇式密封环，该唇式密封环包括一个由聚合物材料制成的柔性密封唇(2)，该密封唇通过弹性偏压在一个密封缝隙(3)的区域内紧紧围住所述机件(1)，其中，密封缝隙(3)在至少一个圆周位置上由一个螺旋阶梯(4)在纵向(5)连通，该螺旋阶梯(4)通过密封唇(2)上的一个螺旋状槽(6)和机件(1)的朝向该槽(6)的待密封的表面(7)限定，该槽(6)使得待密封的腔室(8)与外界环境(9)连通，其特征在于，只为了进行压力检测，密封缝隙(3)在限定螺旋阶梯(4)的槽(6)的区域内通过一种介质(12)封闭，且介质(12)形成一个表面层(11)，该表面层基本在唇式密封环的整个使用期间内附着在密封唇(2)的朝向槽(6)的表面(10)上，所述表面层(11)具有的摩擦系数小于密封唇(2)的聚合物材料的摩擦系数并且所述介质(12)耐受在唇式密封环工作时出现的温度。
2.如权利要求1的密封装置，其特征在于，表面层(11)的厚度为1-300μm。
3.如权利要求1或2的密封装置，其特征在于：介质(12)的ISO VG粘度级为68-680。
4.如权利要求1或2的密封装置，其特征在于：介质(12)在40℃时的运动粘度为61.2-748mm2/s。
5.如权利要求1或2的密封装置，其特征在于：介质(12)在100℃时的运动粘度为8-40mm2/s。
6.如权利要求1或2的密封装置，其特征在于，介质(12)根据DIN ISO 2592的燃点为150-320℃。
7.如权利要求1或2的密封装置，其特征在于：介质(12)根据DIN ISO 3016的凝固点为-15至-30℃。
8.如权利要求1或2的密封装置，其特征在于，介质(12)由油或油的混合物组成。
9.如权利要求1或2的密封装置，其特征在于，介质(12)由分别至少为油基的触变皂粉润滑油脂或触变凝胶油脂构成。
10.权利要求1至9之一所述的密封装置的唇式密封环，其特征在于，该唇式密封环包括一个柔性的密封唇，密封唇上的槽(6)具有一个表面层(11)，其摩擦系数小于密封唇(2)的聚合物材料的摩擦系数并且所述表面层(11)耐受在唇式密封环工作时出现的温度。
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