CN101218456A - 滑环密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种滑环密封装置，特别是盒式滑环密封装置，包括：对应环，其可密封地与可旋转的轴固定地连接；两个滑环，所述对应环同轴地设置在这两个滑环之间，其中在这些环上设有滑动面，从而这些环可以相互密封地旋转，其中在所述对应环(10)中设有至少一个特别是沿着径向延伸的通道(12)，通道的一端开口朝向轴(W)，其另一端开口与阻塞腔流体连接。此外，本发明还涉及一种滑环密封装置，包括：对应环，其可密封地与可旋转的轴固定地连接；两个滑环，所述对应环同轴地设置在这两个滑环之间，其中在这些环上设有滑动面，从而这些环可以相互密封地旋转，并且其中对应环和滑环被环状的与这些环同轴设置的盒覆盖，通过防旋转机构防止所述盒相对于这些环旋转，其中所述防旋转机构包括至少一个销钉(14)，该销钉上可旋转地设有带有一止挡面的止挡件(17)，其中所述止挡面与一个平状的对应止挡(18)相配合。

Description

滑环密封装置

技术领域

本发明涉及一种滑环密封装置，特别是盒式滑环密封装置，包括：对应环，其可密封地与可旋转的轴固定地连接；两个滑环，所述对应环同轴地设置在这两个滑环之间，其中在这些环上设有滑动面，从而这些环可以相互密封地旋转。

背景技术

这种也可以被实施为盒式滑环密封装置的滑环密封装置在现有技术中是普遍公知的，以便使固定件相对于通常为轴的旋转件密封。一个典型的应用领域是泵，利用泵来输送液体。滑环密封装置例如用于安装在这样的位置，即用于驱动与待输送的液体接触的泵叶轮的轴应密封地插入到泵的壳体中的位置。因此就滑环密封装置而言总有与输送介质接触的一侧。

滑环密封装置通常以如下方式来构造，即所谓的对应环固定地、特别是密封地与可旋转的轴连接。其中例如借助至少一个环状的设置在对应环中的密封圈来实现轴和该对应环之间的密封。

于是这种对应环可以设置在两个所谓的滑环之间，其中一个滑环与对应环通过滑动面相接触。该滑动面可以实现滑环密封地与对应环接触，同时实现这些部件的相互旋转。因此必须为这些环选出材料。通常，为滑环以及对应环选择碳化硅作为材料，这种材料具有突出的耐磨性能，但也有缺点，即非常脆，因此容易断裂。

因此，在这种滑环密封装置中通常会存在密封圈的区域内的泄漏问题，所述密封圈要保证对应环和轴之间的密封，即使在由非常脆并且由此易于断裂的材料例如碳化硅构成的环中。

如果例如对应环上的密封圈有缺陷，那么液体将沿着轴向经过轴通过滑环密封装置，并例如到达泵的电机腔中，而且还在这种泄漏被探测到之前就在那里导致损坏。此外，例如由碳化硅构成的环、特别是对应环或插入其中的环的断裂也会导致泄漏，其中液体会穿过滑环密封装置。

环，特别是在其由非常脆的材料例如碳化硅制成时，例如由于倾斜(Verkantungen)或者但也可能由于特别是逐点的载荷，尤其是在电机起动时，例如当环在一止挡上相对于盒运转时，上述环会发生断裂，以便确保滑环和周围的盒构成一个整体共同地相对于对应环旋转。恰恰是在这些防止旋转的区域中会出现对环材料的大的逐点的载荷，由此还会对材料造成损坏。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种新设计的滑环密封装置，特别是盒式滑环密封装置，它可以还在液体从介质侧到达干燥侧并在那里引起损坏之前就确定出泄漏和/或防止泄漏，并且优选不易受损，特别是不易发生材料断裂。

根据本发明的第一方面，所述目的通过如下措施得以实现，在对应环中设有至少一个特别是沿着径向延伸的通道，通道的一端开口朝向轴，另一端开口与阻塞腔流体连接。

当对应环和轴之间，即基本上沿着轴向出现不密封时，要么确保泄漏流体被引导通过对应环中的通道并因此不会沿着轴向穿过滑环密封装置扩散，和/或这样地防止泄漏流体穿流过密封装置，即：使与通道流体连接的阻塞腔受压并由此借助阻塞腔中的密封液体使泄漏流体被压回。因此在这两种情况下可以防止泄漏流体亦即例如由泵所输送的液体的穿流。

上述通道的形状而且特别是其横截面是任意的。可以以简单的方式将通道实施为带有圆横截面的孔。优选例如以均匀的角度分布围绕轴设有多个通道。

在一种特别优选的改进中，可以将至少一个通道的朝向轴的开口设置在对应环中的两个同轴相继设置的密封圈/环之间的区域中。

特别是通过所述在对应环中为滑环密封装置设有两个或多个同轴相继设置的、尤其间隔设置的分别使对应环相对于轴密封的密封圈/环，可以确保在至少两个密封圈/环中的一个丧失密封功能时，沿着轴向流经有缺陷的密封装置的流体流到两个密封圈/环之间的至少一个通道的开口区域中，然后通过该通道到达盒式滑环密封装置的阻塞腔或与其连接的内腔中，或者被受压的密封液体压回。

采取这种措施还可以在对应环相对于轴密封的情况下实现冗余，因为现在使用至少两个密封圈/环。如果出现会导致密封圈/环不密封的疲劳现象，那么由于至少另一个的密封圈而仍然可以实现密封，从而进一步避免了轴向不密封。其中必要时可以规定，在对应环和轴之间的密封面的区域中使用多于两个的密封圈/环。

所述各个密封圈/环中的每一个都例如可以容纳在滑环中为此设置的环形槽内，并且向内略突出于对应环的内边界。如果因此将带有这种对应环的滑环密封装置安装到轴上的为此设置的台阶上，那么这些密封圈/环在径向上压合并在轴上形成对应环的一个密封的、特别是防止旋转的安装。还可以采取本领域技术人员常见的其它措施来辅助实现对对应环的固定和防止旋转。

在一种优选的改进中规定，本发明类型的滑环密封装置包括传感器机构，利用该传感器机构可以探测出滑环密封装置的特别是在对应环区域中的不密封，尤其是可以探测出在生产侧的密封圈/环有缺陷时沿着轴向经过通道的泄漏。

其中对传感器机构的设计应使其恰恰对通过滑环密封装置相对于外界密封的液体产生反应。例如就水或多种其它液体而言，如果这种液体与该传感器机构接触，那么该传感器机构可以确定出电导率。传感器例如可以由电极来构成。在这种滑环密封装置中同样可以设置与相应的液体适配的其它传感器。因此可以特别是在液体流经滑环密封装置之前就早已经确定出泄漏。

根据一种优选的改进，传感器机构的至少一个传感器设置在阻塞腔和/或通向阻塞腔的连接区域中，利用该传感器可以探测出液体、特别是泵的输送液体的存在状态。其中可以规定，阻塞腔和/或通向阻塞腔的连接区域被充灌有密封液体，特别是充灌有药物白油，或者不含残渣的、雾化的、不氧化的液体。

如果在某种情况下传感器对所使用的密封液体不敏感，而该密封液体掺杂有泄漏液体，那么要进行探测并可以采取维护措施。优选规定密封液体可更换。

被防止旋转地固定地设置在轴上的对应环通常完全由一种合适的材料，例如碳化硅制成，从而存在例如由于断裂而损坏材料的危险，断裂基本上完全作用到整个环上，因此会导致泄漏。同样公知的是，滑环可以通过至少一个支承环贴靠在对应环上，其中特别是支承环插入到在对应环上尤其是沿着轴向开口的环状的凹槽中。

采取这种措施可以使滑环和支承环分别在其材料方面最佳地相互适配，以相互确保最佳密封性、耐用性和可旋转性，在其中固定地设有两个支承环的对应环(对于每个滑环至少一个)可由另一种材料制成，这种材料具有较大的承受载荷的阻抗能力。

因此，在本发明的结构中，对应环例如可以由金属制成，其中支承环例如由碳化硅或另一种合适的材料制成，这种材料在密封性和可旋转性方面具有公知的突出的性能。由此这种对应环与支承环形成一整体。

在这种结构中重要的是，支承环密封地以及固定地设置在对应环中。这可通过采取本领域技术人员公知的措施，例如通过粘接或热压配合来实现。其中此外优选可以构造有容纳槽，支承环在对应环上插入到容纳槽中，容纳槽的宽度略大于支承环的径向厚度，以确保支承环无应力地置于对应环中。

这种结构具有如下优点，即在出现机械应力且支承环可能断裂时，不会同样完全损坏整个对应环，而是该对应环继续可靠且固定地保持在轴上，因此继续有效地防止轴向的泄漏。

其中可能会出现基本上沿着径向的亦即基本上平行于滑环和支承环之间的滑动面的泄漏，从而可能的泄漏液体首先渗入到滑环密封装置或盒或阻塞腔或滑环密封装置的与阻塞腔连接的区域中并继续滞留在那里，通过密封液体压回和/或通过传感器机构确定出来。

可特别有利地实现的是，支承环至少部分地与阻塞腔和/或通向阻塞腔的连接区域邻接，从而在出现泄漏时泄漏液体直接流入到该区域中。

可以规定，阻塞腔沿着径向至少设置在环的后面亦即设置在滑环之一的后面或对应环的后面，其中在一种特别优选的实施方式中，阻塞腔本身可以构造为环形，于是同轴地包围这些环中的至少一个环，必要时包围滑环密封装置的所有环。因此确保在这些环之间在密封区域或滑动区域中出现可能的泄漏时，可能的穿流的液体到达阻塞腔中并在那里被探测到。

就所谓的盒式滑环密封装置而言，这种阻塞腔可以以特别简单的结构来实现，就对应环和滑环而言，这种阻塞腔被环形的与这些环同轴设置的盒遮盖，特别是被覆盖，尤其是其中盒以位于径向内部的面贴靠在滑环的位于径向外部的面上。由此实现由盒和滑环或对应环构成的整个结构形成一个本身密封的可在轴上移动的整体。其中在制造技术上特别有利的是，盒沿着轴向、特别是对称地被分成两部分，因此盒作为两个盒半部被置于滑环上，然后可使这两个盒半部相互连接。这可通过为此设置的紧定螺钉来实现。

在这种滑环密封装置的一种优选的变形方案中，由盒和所述环构成的结构形成一个在该滑环密封装置中的封闭的环状的内腔，该内腔可以自身形成阻塞腔，或者特别是通过盒上的至少一个孔与例如设置其周围的阻塞腔连通。

在所形成的环状的内腔尚未自身形成阻塞腔的情况下，一个特别是环状的阻塞腔例如通过螺钉连接可以密封地设置在该盒的位于径向外部的面上。

因此就如此构造的滑环密封装置而言，在滑环和对应环之间的支承环之一出现可能的断裂时，或者在对应环和轴之间的密封圈/环区域中出现不密封时，流体首先经由支承环或者经由本发明的通道渗入到所构造的盒式滑环密封装置的内腔中，或者在那里直接在内腔中被探测到，但流体也可以经由连接机构从内腔经过盒的外壁渗入到位于壁后的阻塞腔中。

为了改善特别是在滑动面区域中的散热，滑环密封装置可以补充地具有特别是通过薄片/叶片(16)来输送密封液体的输送装置，所述叶片径向突出地且特别是沿着轴向设置在对应环(10)上并被密封流体包围。通过更好地热传递到滑动面上可以实现较小的磨损。

此外，滑环密封装置形成一个自身封闭的密封的整体，从而在出现泄漏时至少继续确保整体密封性，但可以探测到所述泄漏，从而可以对在其中使用这种滑环密封装置的设备进行维护。

因此，通过所有前述实施方式，尤其是在特别优选地对所有这些实施方式的组合中，但必要时也在单独使用的情况下，可以实现如下显著的优点，即除了由于将相关部件加倍而实现的冗余外，同时还可以对所有可能的或最可能出现的泄漏进行可靠的探测。

在所有前述替代方案中，或者在待相互累加组合的实施方式中，可以规定，滑环由于作用在盒和滑环之间的弹性力而挤压到对应环或设置在对应环中的支承环上，特别是其中保持着盒和所述环之间的轴向间隙。为了例如可以在盒的径向朝内突出的区域和滑环上径向朝外突出的区域之间设置一弹簧，从而该弹簧的轴线基本上平行于轴的轴线设置。因此可以特别是在电机起动时吸收轴向的轴运动。

此外，滑环密封装置的部件特别是盒和滑环可以相对于旋转轴线倾斜一角度，由此恰恰就对于已设置的和公知的防旋转机构来说，在滑环的局部脆的材料中时而产生大的逐点的载荷应力。

因此，现有技术中例如公知的是，通过如下措施实现防旋转，即在盒上设置轴向定向的销钉，并且该销钉与滑环上的止挡相配合，以防止这些部件相互旋转。然而在该轴向销钉的表面和滑环上的止挡之间只能出现线状的、在发生倾斜时甚至是点状的接触，从而尤其是在电机起动时的载荷特别大，因此会导致损坏。

为了确保较高的可靠性，根据实现本发明目的的第二方面，在上述类型的滑环密封的按本发明的结构中(在这种结构中，对应环和滑环被环状的与这些环同轴设置的盒遮盖特别是被覆盖，并且通过防旋转机构防止该结构相对于所述环旋转)可以规定，所述防旋转机构包括至少一个销钉，销钉上可旋转地设有带有止挡面的止挡件，其中止挡面与一个具有面状的对应止挡相配合。这种滑环密封装置的特征也可以与所有前述实施方式相组合。

由此特别有利地实现，一方面所述对应止挡在任何情况下都是面状的，另一方面由于止挡件在销钉上的可旋转性，止挡件的止挡面在与对应止挡接触时总是自动地定向，从而在止挡和对应止挡之间产生面接触。由此产生较小的载荷，因此受损较小。其中可以规定，只能在一定的角度范围内旋转。可旋转性优选始终小于360度，并且例如受限于周围的部件。

其中在第一种实施方式中可以规定，销钉特别是垂直于滑环密封装置的轴向方向固定在盒上，并且对应止挡设置在一滑环上，特别是设置在该滑环的径向朝向外部的凸起上，其中该凸起具有对应止挡面。通过如下结构设计，即销钉例如垂直于滑环密封装置的轴向定向并且止挡件以其止挡面可围绕销钉的轴向旋转，确保即使在相对于滑环密封装置的旋转轴线倾斜一个角度的情况下仍可实现面接触。

此外，盒和所述环之间的轴向运动仍然毫无问题，因为在这种结构中，止挡件和对应止挡的面彼此平行地定向，因此这些面可以沿着轴向相互滑动。

在上述实施方式在运动上反转时，作为替代方案同样可以规定，销钉特别是垂直于滑环密封装置的轴向固定在滑环上，并且对应止挡设置在盒上，特别是设置在具有对应止挡面的径向朝内的凸起上。

对于有益的构造的要点在于，两个止挡中的一个，即前述止挡件的止挡面，但也可以是前述对应止挡的止挡面，至少有限地可相对于其上固定有该止挡的构件运动，以便由此在可能的倾斜时能够分别相对于另一止挡来定向。如前所述，这优选借助围绕销钉轴线旋转来实现。

为此在一种特别有利的简单的构造中，销钉例如构造为外螺纹销钉，并且止挡件构造为带有内螺纹的多角螺母。因此，该多角螺母可以拧在销钉上，其中多角螺母在其外侧具有多个与角数相对应的面，这些面根据多角螺母围绕销钉轴线的可旋转性至少可一维地定向，以便由此分别与相应另一止挡适配。

在对应环中构造对应止挡时，对应环例如可以具有沿着径向突出的凸缘，该凸缘具有沿着轴向的缝或槽，其中缝或槽的宽度大小应使止挡件能置于其中。由此以及通过可旋转的止挡件相应小的载荷可以实现可旋转性的角度限制。

附图说明

下面要讨论的图1中示出了本发明的一个实施例。

具体实施方式

图1为盒式滑环密封装置的剖视图，在该实例中，所述盒式滑环密封装置套装到可围绕轴线A旋转的轴W上。滑面密封装置通过对应环10以如下方式接触轴W的表面，即对应环10防旋转且密封地与该轴W连接。其中对应环10和轴W之间的密封通过两个彼此相邻的同轴依次设置的密封圈5来实现，密封圈例如由弹性体材料构成。

对应环10设置在两个滑环1和1a之间，这两个滑环通过其滑动面1b与对应环10上的支承环4接触，其中这些支承环4分别在对应环10中插入到例如热缩套入到轴向开口的槽中。

如图所示，相应的槽略大于支承环4的径向厚度，以确保这些环可以无应力地插入到这些空隙中。

此外由该实施例可见，滑环1和1a以及对应环10被同轴设置的由两个盒半部6，7构成的盒覆盖，从而在该整个设备的内部产生内腔11。

在相应的滑环1和1a上的径向朝外突出的部件和在盒半部6，7上的径向朝内突出的部件(例如分别围绕轴伸展的凸缘)之间设有一弹簧3，相应的滑环1利用该弹簧沿着轴向压靠到对应环或者配属于该对应环的支承环4上，以便由此确保密封地置于滑动面1b上。其中，可通过紧固螺钉8相互固定的两个盒半部6，7通过O型密封圈2相对于相应的滑环密封，所述O型密封圈的相关的容纳槽设置在滑环的外部的表面区域中。

图1所示的盒式滑环密封装置具有特殊的优点，即一方面由于设置两个密封圈5而实现冗余，另一方面由在对应环10上的支承环4实现。

这里，对应环10例如可以由金属制成，其中支承环4可以由碳化硅构成，或者由另一种可滑动的材料构成，这种材料与滑环1，1a的可以同样为碳化硅的材料特别良好地相配合。

如果注意到可能的损坏情况，那么通常情况下，密封圈5发生故障并不会导致两个在此处设置的密封圈5同时都发生故障，而是仅仅会导致这两个密封圈5中的一个发生故障。因此，由于未受损坏的另一密封圈而确保无论如何都不会有流体沿着轴向经过轴渗漏到对应环10的下面。

为了能够探测到这种泄漏，规定，对应环10具有通道12，该通道沿着径向延伸，并且一方面通到密封圈之间的区域中，另一方面通到内腔11中。由于密封圈5的区域中的泄漏而渗漏到对应环下面的液体因此通过通道12被引到内腔11中，其中必要时可以已经在内腔11中设有一传感器机构，以便探测该液体。内腔11可以处于密封液体的压力下，从而将泄漏流体压回。

如图所示，此外也可以规定，两个盒半部6，7分别具有径向孔13，内腔11可通过这些孔与另一环形件连接，该另一环形件通过O型环9密封地固定在盒半部6，7的外侧面上，并形成本发明意义下的阻塞腔。因此，也可以在该阻塞腔中安装用于探测泄漏液体的传感器机构，其中在这里可以规定，整个内腔即阻塞腔、连接通道13、内腔11和通道12都被充灌有另一种密封液体作为密封其的介质。其中，该密封液体例如可以是油，也可以是纯水。

在另一种泄漏情况下，例如支承环4由于其脆性例如在由碳化硅构造的情况下会出现断裂。如果有时发生这种情况，那么这样一个支承环4因材料断裂而断裂不会还延及另一支承环4，也不会延及对应环10，因为所有这些构件都彼此独立，但相互连接。

因此，在支承环4断裂或者在支承环4处出现泄漏时，泄漏液体同样不会沿着轴向漫过滑环密封装置，更确切地说，而是泄漏液体流经受损的支承环4基本上沿着径向又到达内腔11中，并在那里直接被探测，但也可以在继续导引之后通过通道13到达已设置的、但这里未示出的阻塞腔中。

因此确保，在可能出现的泄漏情况下，由于增加的冗余，滑环密封装置以其整体继续保持密封，另一方面，还在其中使用滑环密封装置的设备受损之前，就可以确定泄漏。

在对应环10上可以在朝向内腔11的一侧上设有径向突出的特别是基本沿着轴向的薄片16，该薄片形成对应环10的背叶片，并且使得流体在内腔或者阻塞腔中运动。其中叶片可以呈片状地摆动。由此实现特别是在滑动面区域中的快速的热传递并由此较小的磨损。

此外，图1的右侧区域还示出本发明的防旋转结构，其为了实现防旋转而设置在每个盒半部6，7中，以防止两个滑环1，1a中的任一个相对于盒旋转。因此在采用这种防旋转结构的情况下，使得滑环和盒构成一整体相应地相对于对应环旋转。

为了实现此点，在盒的内侧沿着径向并由此基本垂直于旋转轴线A设置销钉14，从而端部位于内腔11内部。在这种销钉14的内侧端部上拧着多角螺母，这里为四角螺母17，该螺母由于螺纹啮合而轴向固定在该销钉14上，但可以围绕销钉14的轴至少在一角范围内旋转，并且与设置在相应的滑环的径向朝外的凸起上的对应止挡18面状地配合。

此外由此实现，在必要时环结构在这里所观察到的纸面之外相对于旋转轴A倾斜一角度的情况下，使两个止挡区域、即螺母17和相应的对应止挡18的面彼此面接触，由此防止出现应力峰值。

因此，本发明的所有措施都有助于提高可靠性、延长寿命和便于维护。

Claims (11)

1.一种滑环密封装置，特别是盒式滑环密封装置，包括：对应环，该对应环可密封地与可旋转的轴固定地连接；两个滑环，在所述两个滑环之间同轴地设置所述对应环，其中在这些环上设有滑动面，从而这些环可以相互密封地旋转，其特征在于，在所述对应环(10)中设有至少一个特别是沿着径向延伸的通道(12)，通道的一个端开口朝向轴(W)，其另一个端开口与一阻塞腔流体连接。

2.如权利要求1所述的滑环密封装置，其特征在于，所述朝向轴(W)的端开口设置在所述对应环(10)中两个同轴依次设置的密封圈/环(5)之间的区域内。

3.如前述权利要求中任一项所述的滑环密封装置，其特征在于，所述滑环密封装置包括一传感器机构，通过该传感器机构可以探测到所述滑环密封装置特别是在所述对应环(10)的区域中的不密封性，从而特别是可以探测到在产品侧的密封圈/密封环(5)有缺陷时沿着轴向经过所述通道(12)的泄漏。

4.如权利要求3所述的滑环密封装置，其特征在于，所述传感器机构的至少一个传感器设置在所述阻塞腔和/或通向所述阻塞腔的连接区域(11)中，借助该传感器可以探测到流体、特别是泵的输送流体的存在，特别是所述阻塞腔和/或通向所述阻塞腔的连接区域被充灌有密封流体，特别是充灌有药物白油或者不含残渣的、雾化的、不氧化的液体。

5.如前述权利要求中任一项所述的滑环密封装置，其特征在于，所述密封流体是可更换的。

6.如前述权利要求中任一项所述的滑环密封装置，其特征在于，滑环(1，1a)通过至少一个支承环(4)贴靠在所述对应环(10)上，其中支承环(4)至少局部地与所述阻塞腔和/或通向所述阻塞腔的连接区域(11)邻接。

7.如前述权利要求中任一项所述的滑环密封装置，其特征在于，所述滑环密封装置具有用于密封流体的输送装置，特别是通过薄片/叶片(16)，所述薄片/叶片径向突出地并且特别是沿着轴向定向地设置在所述对应环(10)上。

8.一种特别是如前述权利要求中任一项所述的滑环密封装置，包括：对应环，该对应环可密封地与可旋转的轴固定地连接；两个滑环，在所述两个滑环之间同轴地设置所述对应环，其中在这些环上设有滑动面，从而这些环可以相互密封地旋转，并且对应环和滑环被环状的与这些环同轴设置的盒覆盖，通过防旋转机构防止所述盒相对于这些环旋转，其特征在于，所述防旋转机构包括至少一个销钉(14)，在该销钉上可旋转地设有带有止挡面的止挡件(17)，其中所述止挡面与一个面状的对应止挡(18)相配合。

9.如权利要求8所述的滑环密封装置，其特征在于，所述销钉(14)特别是垂直于所述滑环密封装置的轴向方向固定在盒(6，7)上，并且一对应止挡(18)设置在滑环(1，1a)上特别是设置在径向朝外的具有对应止挡面(18)的凸起上。

10.如权利要求8所述的滑环密封装置，其特征在于，所述销钉特别是垂直于所述滑环密封装置的轴向固定在滑环上，并且一对应止挡设置在所述盒上，特别是设置在径向朝内的、具有对应止挡面的凸起上。

11.如权利要求8至10中任一项所述的滑环密封装置，其特征在于，销钉(14)被构造为外螺纹销钉，并且止挡件被构造为带有内螺纹的多角螺母(17)，其中所述多角螺母(17)被拧在所述销钉(14)上。

Images