CN101307831B - 密封环以及带有该密封环的密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种密封环以及用带有该密封环的密封装置，其中该密封环设计为基本上成Z形的，包括通过连接片(3)相互连接的设置在径向一侧的固定段(1)和设置在径向的另一侧的密封唇口(2)，其中连接片(3)从固定段(1)沿待密封的空间(4)的方向轴向延伸到密封唇口(2)，其中，密封唇口(2)包括从连接片(3)出发背离待密封的空间(4)轴向延伸的第一密封唇口段(5)。密封唇口(2)包括从连接片(3)出发朝待密封的空间(4)的方向轴向延伸的第二密封唇口段(6)。对于这种密封环，待密封的机械元件(14)的待密封的表面(10)在径向弹性预载的作用下仅与受径向弹性预载作用的第一密封唇口段(5)密封地接触。

Description

密封环以及带有该密封环的密封装置

技术领域

本发明涉及一种密封环，该密封环(的截面)设计成基本上为Z形的，包括设置在径向一侧的固定段以及设置在径向的另一侧的密封唇口，所述固定段与密封唇口通过连接片相互连接，其中连接片从固定段起朝向待密封的空间轴向地延伸到密封唇口，其中密封唇口包括从连接片起背离待密封的空间轴向延伸的第一密封唇口段。

背景技术

由DE 103 53 305 A1已知这种密封环以及包括这种密封环的密封装置。该密封环包括保持在第一机械部件上的固定段，以及在安装密封环时密封地贴靠在第二机械部件上并朝空气侧(Luftseite)弯曲的密封唇口。为了将环绕密封环设计成使密封唇口即使在待密封的空间内存在较高压力情况下也可靠地密封并且不会抬离待密封的表面，由待密封的空间内的压力沿朝向待密封的机械元件的方向对密封环加载。

随着待密封的空间内的介质压力的增加，使密封唇口被相应牢固地压靠在待密封的机械元件的待密封的表面上，由此确保了径向轴密封环不会离开待密封的表面。这种已知的密封环可用作径向轴密封环、活塞密封环或杆件密封环。另外，所述已知密封环的密封唇口在径向方向上是柔性的。已知的密封环优选由聚四氟乙烯制成，或者也可由其它合适的密封材料制成。

发明内容

本发明的目的在于，对现有技术的密封环进行这样的改进，即，使得密封环的安装进一步简化，特别是在安装时以及密封唇口被过压加载时可靠地避免密封唇口翻转。

根据本发明，所述目的由根据权利要求1和8所述的密封环和密封装置来实现。相应的从属权利要求涉及有利的实施形式。

为实现所述目的提供这样一种密封环，该密封环的密封唇口包括第二密封唇口段，该密封唇口段从连接片出发朝待密封空间的方向轴向延伸。通过第二密封唇口段形式的、由连接片出发与第一密封唇口段相反的密封唇口的轴向延长部，在安装期间或者在密封唇口被来自待密封的空间的过压加载时，实际上排除了密封唇口翻转的危险。这样，在正常的工作条件下，第二密封唇口段不会沿轴向在固定段下方穿过而朝空气侧退让，这是因为为此需要极大的力使连接片变形。在待密封的空间中过压较高时或者在安装时，沿轴向与待密封的空间反向地在密封唇口上施加有转矩，第二密封唇口段贴靠在待密封机械元件的待密封表面上，从而支承密封唇口并防止朝向空气侧的轴向翻转。

第一密封唇口段的轴向长度与第二密封唇口段的轴向长度的比例优选为1至3，特别优选为2。在常用的密封环尺寸中，第二密封唇口段的轴向长度约为0.8mm到1.4mm。这里从连接片出发到第二密封唇口段的轴向地面向待密封空间的轴向端侧来测量该轴向长度。

固定段与连接片通过设计成铰链式的过渡区域彼此连接。当待密封的机械元件径向偏转时和/或当从待密封的空间对密封环过压加载时，密封唇口以及连接片可绕该设计成铰链式的过渡区域摆动。通过密封环的基本上Z形的设计，该密封环可以跟随待密封的轴较大的径向偏转运动，而不会在密封唇口与待密封的表面之间出现不密封。

优选地，仅第一密封唇口段在面向待密封的表面的一侧上具有用于待密封介质的朝待密封的空间的方向的回流螺旋结构。在按规定

使用期间，待密封机械元件的待密封表面仅由在径向弹性预紧力的作用下的第一密封唇口段密封地接触。第二密封唇口设计成支承体，并且在密封环的规定使用中在正常的工作条件下不与待密封的表面接触。这里有利的是，根据本发明的密封环可低摩擦地工作。

位于第一密封唇口段下方的待密封介质被回流螺旋结构沿待密封空间的方向送回，该介质确保第一密封唇口段在待密封表面上低摩擦地行进，并由此确保只有很小的磨损。

第一密封唇口段和第二密封唇口段具有基本上相同的径向厚度，并设计成在密封环的按规定使用期间在无径向偏移的情况下沿轴向逐渐过渡转入(übergehen)彼此。因为避免了由不同的厚度造成的材料积聚部，由于基本上恒定的厚度使密封环易于生产。

连接片和密封唇口可由聚四氟乙烯或其它合适的密封材料制成。

另外，本发明涉及一种包括前述密封环的密封装置，其中密封环仅以其第一密封唇口段与待密封机械元件的待密封表面在径向弹性预载下密封地接触。

在径向轴密封环的生产状态中，密封唇口可以与待密封的表面夹成朝向待密封的空间张开的锐角，该锐角优选为45°。这在简化安装方面是有利的。通过所述锐角可将在安装期间损坏密封环、特别是密封唇口的危险减到最小。通过所述锐角的布置形式使得密封唇口易于安装，例如使密封环易于穿套到待密封的轴上。在安装密封环之后，密封唇口轴向并平行于待密封的表面延伸。

如上所述，在按规定使用期间，在密封环的正常运行中，第二密封唇口段不与待密封的表面相接触。第二密封唇口段以一定的径向间距相邻地与待密封的表面相配，其中通过所述间距形成的间隙具有毛细性的狭窄度。即使当回流螺旋结构朝向空气侧没有通过一腹板封闭时，由于这样的构型，在检测压力下密封环的静态密封性也是良好的。在这种情况下，通过所述间隙确保了密封环在待密封表面上低摩擦的相对运动。

附图说明

下面按照图1和图2详细说明带有根据本发明的密封环的根据本发明的密封装置的实施例。

附图分别示意性地示出：

图1示出处于在安装前的生产状态中的密封环，

图2示出密封装置，其中密封环处于按规定的使用期间，

图3和4分别示出根据本发明的密封环的细节。

具体实施方式

图1中示出处于其生产状态中的根据本发明的密封环的实施例。为了清楚地说明，用虚线示出待密封的机械元件14，此处是待密封的轴。

在此处所示的实施例中，固定段1通过由韧硬的材料制成的支承体18来加强。连接片3在基本上平行于同时形成待密封机械元件14的旋转轴线的对称轴线19延伸。

密封唇口2包括第一密封唇口段5和第二密封唇口段6，所述两密封唇口段在彼此朝向的侧部通过连接片3彼此连接。

密封唇口2与平行于对称轴线19延伸的待密封表面10形成朝向待密封的空间4开口的锐角16，在这里示出的实施例中该锐角16在30°至50°之间。成角度地设置的密封唇口2较大的直径，即第二密封唇口段6在轴向朝向待密封的空间4的端侧的直径，明显大于待密封的表面10的直径，从而可以毫无问题地在安装方向15上进行轴的安装，并将密封唇口2损坏和/或密封唇口2向空气侧20的方向翻转的危险减到最小。

在图2中，示出了带有图1中的根据本发明的密封环的密封装置的实施例。该密封环(的截面)设计成基本上为Z形的，其中布置在径向外侧的固定段1以及布置在径向内侧的密封唇口2由连接片3彼此连接。连接片3从固定段1轴向地沿待密封的空间4的方向延伸到密封唇口2，其中，从连接片3起，该密封唇口2被分成轴向地沿空气侧20的方向延伸的第一密封唇口段5和轴向地沿待密封的空间4的方向延伸的第二密封唇口段6。所述两个密封唇口段5、6一体地逐渐过渡转入到彼此中，并设计成与连接片3是材料相同的，其中在此实施例中第一密封唇口段5的轴向长度7与第二密封唇口段6的轴向长度8的比例是2。

在密封环的固定段1相对于待密封的机械元件14径向偏转时，密封唇口2绕设计成铰链式的过渡区域9弧形地移动，该过渡区域9使固定段1与连接片3相互连接。

如图所示，仅第一密封唇口段5与待密封的表面10相接触，其中第一密封唇口段5在径向朝向待密封的表面10的一侧上具有回流螺旋结构11，用来在规定的使用期间沿待密封的空间4的方向回输位于该区域中的待密封介质12。此处，回流螺旋结构11的方向根据待密封的机械元件14的旋转方向确定。通常也存在这样的可能性，即将回流螺旋结构11设计成双向螺旋结构(Wechseldrall)，并由此与待密封的机械元件14的旋转方向无关地进行密封。

在此处所示的实施例中，第一密封唇口段5以及第二密封唇口段6设计成具有一致的厚度13，并在没有径向偏差/没有突变式的方向变化的情况下过渡转入到彼此中。第二密封唇口段6以一定的径向间距包围待密封的表面10，其中由该间距形成间隙17。密封唇口2与待密封的表面10仅在形成有回流螺旋结构11的部分的区域内相接触，从而由此可以确保密封唇口2在待密封的表面10上的低摩擦的相对可动性。

突出的优点是，在待密封的空间4内部存在过压时，连接片3的径向外表面以及第二密封唇口段6的径向外表面都起到经由密封唇口将力施加在待密封的表面10上的作用。

在密封装置的使用前进行的常规压力检测期间，即当通过对密封的空间4加载过压来检测密封环的正确安装时，或者也在规定的使用中，当密封的空间4内部出现过压/压力尖峰时，通过第二密封唇口段6实际上排除了密封唇口2绕铰链式的过渡区域9朝空气侧20的方向翻转的危险。这种过压用箭头21表示出。

回流螺旋结构11可以理解成一般性的回流结构。

在轴向上这样对回流螺旋结构11进行限定，即，与待密封的机械元件14的位置无关，使得密封唇口2的确定的区域贴靠在该机械元件14上，并在回流螺旋结构的2个与2.5个环绕的槽之间贴靠在待密封的表面10上。

密封唇口2贴靠地接触待密封表面10的部分可包括这样的微结构，该微结构这样优化静态密封特性，即仅需很小的贴靠力并通过该结构产生冗余的线接触。微结构特别优选地具有三角形的压痕

图3示出第一密封唇口段5的轴向朝向空气侧20的端部，其中，该端侧与待密封的机械元件14限定一环形间隙，向外渗透的液体被保持在该环形间隙中。

图4中示出图3所示的端侧的另一个实施例，其中密封唇口2的朝向空气侧20的轴向端部包括一凸起部，该凸起部贴靠地包围表面10，并由此阻止污物从空气侧20沿待密封的空间4的方向进入。

Claims (10)

1.一种密封环，该密封环在其规定的应用中密封地包围待密封的机械元件(14)的待密封的表面(10)并密封一待密封的空间(4)，其中该密封环设计成基本为Z形的，包括设置在径向一侧的固定段(1)以及设置在径向的另一侧的密封唇口(2)，所述固定段(1)与密封唇口(2)通过连接片(3)相互连接，其中连接片(3)从固定段(1)轴向朝待密封的空间(4)的方向延伸到密封唇口(2)，其中密封唇口(2)包括从连接片(3)出发沿轴向背离待密封的空间(4)延伸的第一密封唇口段(5)，其中，密封唇口(2)包括从连接片(3)出发沿轴向朝待密封的空间(4)的方向延伸的第二密封唇口段(6)，其特征在于，在密封环的生产状态中，所述第二密封唇口段(6)与待密封的表面(10)夹成朝向待密封的空间(4)的方向、与待密封的机械元件(14)的安装方向(15)相反地开口的锐角(16)。

2.根据权利要求1所述的密封环，其特征在于，第一密封唇口段(5)的轴向长度(7)与第二密封唇口段(6)的轴向长度(8)的比例为1到3。

3.根据权利要求2所述的密封环，其特征在于，所述比例是2。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的密封环，其特征在于，固定段(1)与连接片(3)通过设计成铰链式的过渡区域(9)相互连接。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的密封环，其特征在于，仅第一密封唇口段(5)在朝向待密封的表面(10)的一侧上具有用于待密封介质(12)的、朝待密封的空间(4)的方向的回流螺旋结构(11)。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的密封环，其特征在于，第一密封唇口段(5)和第二密封唇口段(6)具有基本上相同的径向厚度(13)，并设计成在规定的使用期间在无径向偏移的情况下沿轴向逐渐过渡转入彼此。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的密封环，其特征在于，连接片(3)和密封唇口(2)由聚合物密封材料制成。

8.一种密封装置，包括根据权利要求1至7中任一项所述的密封环，待密封的机械元件(14)的待密封的表面(10)在径向的弹性预载的作用下仅与受径向弹性预载作用的第一密封唇口段(5)密封地接触，其特征在于，在密封环的生产状态中，所述第二密封唇口(2)与待密封的表面(10)夹成朝向待密封的空间(4)的方向、与待密封的机械元件(14)的安装方向(15)相反地开口的锐角(16)。

9.根据权利要求8所述的密封装置，其特征在于，所述的角(16)是45°。

10.根据权利要求8或9所述的密封装置，其特征在于，第二密封唇口段(6)以一定的径向间距相邻地配设给待密封的表面(10)相邻，由所述间距形成的间隙(17)具有毛细性的狭窄程度。

Images