CN101421547B - 包括减压元件的密封系统以及密封系统对于调整一间隙压力级联的应用 - Google Patents

包括减压元件的密封系统以及密封系统对于调整一间隙压力级联的应用 Download PDF

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Abstract

在两个可相互相对移动的构件(2、3)之间用于相对于一低压侧(N)密封一高压侧(H)的密封系统中，在设置于第一环形槽(4)中的密封装置(9)之前在高压侧在各第二环形槽(14a、14b)中设置一个或多个减压元件(10a、10b)。各减压元件(10a、10b)分别包括一第二密封圈(15a、15b)，其具有平缓的压力梯度。将每个减压元件(10a、10b)的流体动力的泄漏率选择成在每个间隙(Za、Zb)中作用一确定的液压压力并且产生一压力级联。按照本发明密封系统(1)除密封圈(5、15a、15b)的流体动力的输送能力外还具有一经由在各减压元件(10a、10b)中设置的连接通道(17a、17b)的流动静力的减压可能性，各连接通道作为止回阀在间隙压力升到高于在高压侧下一个间隙的间隙压力加上相应的压力增值时导致一间隙(Zb)的减压。

Description

包括减压元件的密封系统以及密封系统对于调整一间隙压力级联的应用
技术领域
本发明涉及一种在两个可相互相对移动的构件之间用于相对于一低压侧密封一高压侧的密封系统。一外部构件具有一向一内部构件敞开的朝向低压侧的用以容纳一密封装置的第一环形槽和一向内部构件敞开的朝向高压侧的用以容纳一减压元件的第二环形槽。密封装置包括一由可弹性变形的材料构成的第一密封圈和一由可弹性变形的材料构成的第一偏压圈。第一密封圈紧贴内部构件并且通过第一偏压圈径向夹紧，其相对第一环形槽附加地密封。
背景技术
在这样的密封系统中在工作状态下，亦即在两个构件彼此平移运动的情况下在设置于各个环形槽中的元件之间的间隙中可以建立一介质压力。这可以由于一构件、例如一活塞杆或一活塞相对于装配空间的不利的速度关系引起。在密封件与对应滑动面之间的不利的速度关系的情况下，为了将移出行程所形成的润滑油容积重新流回一相应的间隙，密封件的流体动力的回流性能可能不再是足够的。由于残余润滑油量的累积可以在间隙中形成一压力，其可以一直升到实际的工作压力的多倍。一这样的压力形成可以导致构件的损坏直到构件的破裂和总系统的失效。
由EP0946837B1已知一种减压元件，其包括一紧贴内部构件的由可弹性变形的材料构成的密封圈和一径向夹紧密封圈的、相对第二环形槽密封的由可弹性变形的材料构成的夹紧圈。减压元件的特征在于设有一在密封圈中的连接通道，经由它可连接高压侧和低压侧。连接通道在相对低压侧密封高压端的密封圈中封闭而在反向的压力状况下开放。这样的减压元件在上述的密封系统中作为一种止回阀，一旦在密封装置与减压元件之间的空隙中的压力PZ超过高压侧上的压力PH，即PZ>PH，减压元件就打开。通过连接通道的开启在空隙中存在的压力可以向高压端那边泄漏。在减压以后在间隙中压力取决于高压侧，PZ＝PH。
发明内容
本发明的目的在于，通过只有在一中间压力显著大于待密封的高压，则才可以进行减压，根据使用控制在一密封系统中密封装置的减压。
按照本发明该目的这样达到，即密封系统具有一个或多个第二环形槽，其中分别在每个第二环形槽中设置一减压元件，其具有一个紧贴内部构件的由可弹性变形的材料构成的第二密封圈和一个径向夹紧第二密封圈的、相对第二环形槽密封的由可弹性变形的材料构成的第二偏压圈。为每个减压元件配置至少一个连接通道，经由它一个在密封装置与第一减压元件之间的间隙可与高压侧连接或一个在两个相邻的减压元件之间的间隙可与高压侧连接或两个相邻的间隙可经由连接通道相互连接。每个连接通道在一压力状况PZN>PH或PZN>PZH下封闭而在一减压状况PZN≥PH+Pkrit或PZN≥PZH+Pkrit下打开，其中PH是高压侧上的液压压力，PZN是低压侧的间隙中的液压压力，PZH是高压侧的间隙中的液压压力和Pkrit是一在达到或超过时导致连接通道打开的压力增值。
为了密封两个可相互相对移动的构件的系统，在密封间隙中安装一初级密封。在第一环形槽中设置的密封装置用作为初级密封。为了初级密封的减压，在高压侧上多个减压元件设置于其他的各第二环形槽中。在密封系统中内部构件和外部构件是可交换的，从而第一和第二环形槽可以设置不仅在内部构件中而且在外部构件中。一个或多个减压元件在高压侧上的设置的优点是，高压侧上的压力不直接作用在初级密封上。特别在多个串联的减压元件的结构中达到该优点。
在具有一密封装置和一个或多个减压元件的密封系统的结构中，在一个或多个减压元件与密封装置之间设置一个或多个间隙。在液压操作中在各个通过减压元件彼此分离的间隙中可以产生不同的液压压力。在相邻的间隙之间的压力差确定使相应的减压元件受载的压力。为每个减压元件配置至少一个连接通道，用于邻接低压侧的低压侧的间隙的减压。每个连接通道使低压侧的在其中作用液压压力PZN的间隙连接于朝向高压侧的高压侧的间隙，在其中作用液压压力PZH或连接于具有高压PH的高压侧。连接通道在密封系统的一基本压力状况PZN≤PZH或PZN≤PH下，即在低压侧的间隙中的压力PZN小于或等于在高压侧的间隙中的压力PZH或高压侧上的压力PH时被封闭。在基本压力状况下密封圈相对低压侧的间隙密封高压侧的间隙或高压侧。按照本发明的连接通道即使在一反向的压力状况PZN>PZH或PZN≥PH仍保持封闭，在这种压力状况下低压侧的间隙压力超过高压侧的压力并且密封圈相对高压侧的间隙或相对高压侧密封低压端的间隙。只在达到一减压状况PZN≥PZH+Pkrit或PZN≥PH+Pkrit时才打开连接通道，在该减压状况中达到或超过一压力增值Pkrit。压力增值Pkrit构成连接通道的一临界的开启压力。
通过一侧作用的连接通道的减压在相互串联的多个减压元件的情况下是特别有利的。在液压操作中，液压压力在各间隙中可以不同强度地升高。一间隙的减压只取决于在高压侧下一个的另一间隙。一旦在两个邻接减压元件的间隙之间的压力差PZN-PZH或在间隙与高压侧之间的压力差PZN-PH达到相应的压力增值Pkrit，PZN-PzH＝Pkrit或PZN-PH＝Pkrit，就打开相应的连接通道，从而在相互连接的压力区域或间隙之间发生一压力平衡。按这种方法达到，在按照本发明的密封系统中，一间隙在全部的压力PZN-PZH≥Pkrit时，特别在PZN、PZH<PH即低于依赖于高压侧的液压操作压力时被减压。
在本发明的密封系统的优选的实施形式中，至少一个连接通道设置于第二密封圈或第二环形槽中。
一在第二密封圈中设置的连接通道对于连接通道的封闭和开启是有利的，因为密封圈在相应的第二环形的槽面上或在相应的第二偏压圈的外面上的接触或偏置(Ablage)可以可靠地确保两种工作状态。减压元件在第二环形槽中设置成使密封圈和偏压圈在一反向的压力状况PZH>PZH或PZN>PH下向高压侧那边移动。同时连接通道的至少一个通口、一般是低压端的通口保持封闭。在压力继续升高时使偏压圈、密封圈或两个圈变形，直到达到减压状况PZN≥PZH+Pkrit或PZN≥PH+Pkrit时开放直到那时仍然封闭的通口，从而压力介质通过连接通道可以从低压侧的间隙流入高压侧的间隙中。压力增值Pkrit相当于用于开放连接通道所耗费的单位面积的变形力。在低压侧的间隙中存在的压力介质经由连接通道流向高压侧的间隙中，直到出现一压力状况PZN-PZH<Pkrit或PZN-PH<Pkrit为止，在该压力状况中作用在减压元件上的压力差PZN-PZH低于压力增值Pkrit并且通过偏压圈和/或密封圈的相应的减压、变形和/或位移重新封闭连接通道。在减压以后在低压侧的间隙中存在一压力PZH≈(PZH+Pkrit)或PZN≈(PH+Pkrit)，其低于高压侧的压力加上压力增值。
连接通道构成在第二环形槽中的优点在于，通过在装配空间中设置的连接通道并不损害第二密封圈的密封功能。在第二环形槽中设置的连接通道由第二偏压圈、第二密封圈或两个圈封闭而在减压状况下开放。如果在环形槽中构成连接通道或多个连接通道，则可以装入标准化的密封圈和偏压圈，其一般可以低成本地制造。
为了在一减压过程中确保密封圈的均匀的压力负荷，优选以均匀的间距在密封圈或环形槽的全圆周上设置多个连接通道。按这种方式对密封圈沿全圆周加载的压力介质均匀分布地向高压侧下一个的间隙泄漏。
此外连接通道优选构成为通孔或切口、凹槽。
通过相应的通口的封闭和开启确保一构成为通孔的连接通道的封闭和开放，这在本发明的密封系统的多种多样的结构形式中按经常简单的方式达到。一构成为切口或凹槽的连接通道设置在第二密封圈或第二环形槽中，例如铣出或装入，这对于按照本发明的密封系统及其构件的制造是有利的。
在本发明的密封系统的优选的实施形式中将通孔、特别作为对角线孔设置在相应的密封圈的朝向槽底的外表面与一高压侧的侧面或侧边之间。
通孔具有至少各一个低压侧的和高压侧的通口，通过该通孔可相互连接两个相邻的间隙或连接一最后的间隙与高压侧。低压侧的通口在密封圈的朝向相应的环形槽的槽底的外表面上的构成是特别有利的，因为在该外表面上偏压圈紧贴密封圈并且不仅在基本压力状况PZN≤PZH或PZN≤PH下而且在压力状况PZN>PZH或PZN>PH下封闭通口。在继续的压力增大时将偏压圈压向相应的环形槽的高压侧的槽侧面，直到其在减压状况PZN≥PZH+Pkrit或PZN≥PH+Pkrit下变形成开放低压侧的通口。
在高压侧连接通道通向密封圈的一侧面或侧边，而且在一这样的位置，即至少在减压状况下开放高压侧的通口。由于这个原因，通孔的高压侧的通出口通常位于一接近于内部构件设置的通常斜切的侧面上。并且通出口经常设置在密封间隙的高度。通过将高压侧的通口设置在与内部构件间隔开的内表面或台阶面上，在具有一高压侧的台阶状的横截面外形的情况下避开一通口通过一高压侧的槽侧面不符合要求的封闭。
通孔设计为对角线孔提供在减压过程中直接流走压力介质的优点并且可低成本和简单地制造。
通孔的其中一个通口优选沿外表面的轴向长度设置。
在低压侧上，通口位于外表面上，其作为偏压元件的接触面。在低压侧的和高压侧的间隙中，一压力的改变引起在第二环形槽中设置的元件的一与压力有关的位移和变形。在压力状况PZN>PZH或PZN>PH下，使密封圈连同夹紧它的偏压圈沿轴向方向向高压侧那边移动。该轴向方向通过内部构件的平移运动的运动轴线在外部构件中确定。在低压侧上的一继续的压力增大导致偏压圈的变形和/或压缩，其被压到第二环形槽的高压侧的槽侧面并因此在低压侧逐步地开放密封圈的外表面。外表面上的通口越远地向高压侧那边移动，需要用于开放通口越多的压力增长。因此低压侧的通口的轴向位置确定连接通道的临界的开启压力并且确定所属的压力增值Pkrit。经由通孔的低压侧的通口的轴向位置的选择可以为每个减压元件调整一确定的开启压力。在多个在一密封圈中设置的通孔中，各低压侧的通口优选位于同一轴向位置，因为每个相对另一个前置地通入外表面的通孔首先被开放并因此引起一提前的减压。
第二密封圈还优选具有一沿外表面的径向长度设置的切口或凹槽，在该切口或凹槽中设置通孔的其中一个通口。
在本发明的密封系统的实施形式中，通孔在低压侧通入一切口，其朝径向方向看去沿密封圈的外表面在密封圈的圆周上或部分圆周上延伸。在达到减压状况PZN≥PZH+Pkrit或PZN≥PH+Pkrit时通过偏压圈的偏置开放径向槽和通入其中的通孔。该实施形式在多个通孔的情况下是特别有利的，它们沿密封圈圆周设置并且通入径向槽，因为在开启径向槽时同时打开全部的通孔并且压力介质可均匀分布地经由各通孔流入高压侧下一个的间隙。
在本发明的密封系统的另一优选的实施形式中，切口或凹槽设置于密封圈的朝向一槽底的外表面中或相应的密封圈的高压侧的侧面中。
这样构成的切口或凹槽在连接通道的封闭的状态下通过紧贴外表面的偏压圈覆盖并且相对于低压侧的间隙密封。切口或凹槽向高压侧那边沿外表面延伸，在高压侧上沿密封圈的侧面继续前进并通入密封圈的朝向内部构件的侧边缘。切口或凹槽的高压侧的通口通常不仅在连接通道的封闭的状态下而且在打开的状态下是打开的。在打开连接通道时偏压圈变形成使切口或凹槽的低压侧的末端与低压侧的间隙连通，从而压力油可通过整个切口或凹槽流入高压侧的间隙中。
切口或凹槽优选在外表面上构成为相对于轴向方向分量具有不同长度的。
切口或凹槽沿轴向方向或倾斜于轴向方向在外表面上延伸。通过切口或凹槽的低压侧的末端的轴向位置确定，向高压侧那边多远，亦即必须以多大的变形力挤压偏压圈以便开放低压侧的末端。因此通过切口或凹槽在外表面上延伸的分段的轴向长度分量确定压力增值Pkrit。该分段沿轴向方向延伸越短，临界的开启压力和压力增值Pkrit越大。在另一优选的实施形式中，连接通道作为凹槽或切口设置于槽底中和在第二环形槽的一高压侧的槽侧面中，其中按选择切口或凹槽在高压侧的槽侧面作为通孔构成于外部构件中。
在装配空间中设置的凹槽或切口提供的优点是，可以将商业上通用的密封圈和偏压圈用于本发明的减压。连接通道的低压侧的分段构成于槽底中并且在大多数实施形式中通过偏压圈封闭和开放。低压侧的分段的长度的轴向分量确定连接通道的低压侧的末端的轴向位置并因此确定为其开放待克服的压力增值Pkrit。高压侧的分段或沿高压侧的槽侧面延伸并终止在槽侧面的下端上或作为通孔延伸通过外部构件并终止在外部构件在第二环形槽和下一个第二环形槽之间的限定密封间隙的内表面上。在该实施形式中，连接通道的高压侧的通口始终是打开的，通过低压侧的末端的开放和封闭控制连接通道的开启。
此外凹槽优选构成为V形槽或矩形槽。
按照本发明的密封系统在优选的实施形式中具有一在外部构件上设置的朝向低压侧的另一环形槽，其向内部构件是敞开的并且在其中设置一紧贴内部构件的由可弹性材料构成的刮油环。
在具有高的操作压力的液压系统中，本发明的密封系统用于受高压负荷的初级密封的减压。在该实施形式中在低压侧上的初级密封后面设置一在另一环形槽中设置的刮油环。借助刮油环使在外部构件内平移运动的内部构件在移进时清洁。按这种方式避免灰尘粒子或外来粒子进入密封系统的各间隙中和密封装置和各减压元件的可能出现的损坏。
在本发明的一优选的实施形式中至少一个偏压圈是一O型圈、一四边圈、一X
Figure G2007800134907D00071
(Quadion公司的注册商标，美国，明尼阿波利斯市)或一成型件。
在一减压元件的设置中，按照连接通道的实施形式，在偏压圈与密封圈之间的接触面和/或在偏压圈与槽底之间的接触面对于连接通道的封闭和打开是决定性的。在一四边圈或一成型件中，这些接触面构成平面的，这确保不仅在两圈之间而且在圈与装配空间之间的紧密的接触。O型圈或X
Figure G2007800134907D00081
Figure G2007800134907D00082
提供对于在压力增大时变形的优点，因为在减压元件的装入的状态下在偏压圈与环形槽之间存在自由空间，偏压圈在减压状况下可以被压入其中。
在本发明的密封系统的另一优选的实施形式中，外部构件是一壳体、特别是一缸，并且内部构件是一在壳体内导向的活塞的一活塞杆，其中各环形槽构成在外部构件中或构成在内部构件中。
壳体—活塞装置经常是具有高的操作压力的液压系统。减压元件的按照本发明的结构和实施形式提供用于一在这样的系统中受高压负荷的初级密封的减压。可以通过一在另一环形槽中设置的用于待移进的活塞杆的清洁的刮油环使密封装置更完善。
在本发明的密封系统的优选的实施形式中，至少其中一个第二密封圈具有一密封边缘，其具有一高压侧的接触面角度和一低压侧的接触面角度，其中高压侧的接触面角度小于或等于低压侧的接触面角度。
对于密封机理，偏压和动力密封的接触压力变化具有基本的重要性。偏压在装入内部构件时产生在外部构件中。接触压力变化相当于从一受压力液体负荷的密封圈表面传递到密封面的压力。从带走的油膜到带入的润滑膜的平衡形成泄漏率。通过在接触区内向高压侧那边的压力梯度确定流体动力的泄漏率。压力梯度取决于在密封边缘与待密封的内部构件之间的接触面角度。一高压侧的陡的接触面角度引起一陡的压力梯度和一微小的泄漏率，反之一高压侧的平缓的接触面角度导致一平缓的压力梯度和一较大的泄漏率。
只要一密封系统的回流能力大于或等于外流的油量，人们就可以说是密封的系统。因此在第一环形槽中设置的密封装置的第一密封圈具有一陡的压力梯度，该密封装置用作为本发明的密封系统中的初级密封。通过各相应的密封圈的密封边缘具有对称的接触面角度或具有比低压侧小的高压侧接触面角度的不对称的接触面角度并因此具有平缓的压力梯度，在各减压元件上以控制的方式允许泄漏率。
此外至少其中一个密封边缘优选是倒圆的。
经由密封边缘的圆角可以改变在密封圈与移动的内部构件之间的所谓拖拉角，用于在施加压力的状态下提供一确定的泄漏率并且匹配于系统要求。
本发明还包括本发明的密封系统对于调整一间隙压力级联的应用，其中将高压侧的和低压侧的接触面角度选择成使在施加压力的状态下和在内部构件在外部构件内的往复运动时调整一为每个密封圈分别确定的泄漏率，借其调整在低压侧邻接相应的减压元件的间隙中的液压压力。
经由接触面角度将对于每个减压元件的流体动力的泄漏选择成使在每个间隙作用一确定的液压压力。按照这种方式调整在本发明的密封系统中确定的各间隙压力，其在优选的实施形式中分级地从高压侧向低压侧那边降低。在每个减压元件上和在密封装置上确定一压力级，其大小相当于作用在相应的元件上的压力差。本发明的密封系统除各密封圈的流体动力的回流能力外还具有一经由在各减压元件中设置的连接通道的流体静力的减压可能性。各连接通道的阀功能在间隙压力升到高于高压侧的下一个间隙的间隙压力加上相应的压力增值时导致一间隙的减压。
在本发明的密封系统的各个元件的最好的设计中可以提高在一液压系统中的系统压力或工作压力，而对密封系统的功能性或使用寿命没有限制。通过一确定的在一减压元件后面的压力甚至可以改善在压力密封的密封间隙中的润滑膜形成，这又有利地影响总系统的摩擦和使用寿命。如果通过减压元件中的压力阀的开启压力的可调性达到该优化的状态，这就是说达到相应的压力增值。将低压侧的通口或连接通道的低压侧的末端轴向不同地设置在第二密封圈或第二偏压圈的内径或外径上或在第二环形槽中，从而通过各减压元件彼此依赖于压力的位移调整或多或少高的开启压力。
通过流体动力的输送能力和流体静力的减压的共同作用即使在不利的操作状况下也可以利用一包括例如一具有减压通道的压力密封和一后接的次级密封的密封系统达到一高的具有改善的或没有向外泄漏的使用期限。
在本发明的密封系统对于调整一间隙压力级联的另一优选的应用中，将在各间隙中的液压压力调整成使在每个第二密封圈上作用相同的压力差。
本发明的密封系统的这样的应用的优点在于，全部的减压元件以相同的程度有助于受高压负荷的初级密封的减压。一这样的同级的间隙压力级联的各个部件受均匀的负荷，借此提高整个密封系统的使用寿命。
附图说明
由以下描述和附图中的图得出本发明的其他的优点。本发明的密封系统不仅整体地而且部分地示出图1至4的实施例中。各图中所示的实施形式应理解为大大简化示出的和未按比例的。其中：
图1一示例性的密封系统在一基本压力状况下的剖面图；
图2图1的示例性密封系统在一减压状况下的剖面图；
图3一本发明的密封系统的一示例性减压元件的剖面图；以及
图4一本发明的密封系统的另一示例性减压元件的剖面图。
具体实施方式
图1示出一按照本发明在两可相互相对移动的构件之间的密封系统用于相对于一低压侧N密封一高压侧H。一内部构件2在一外部构件3内设置成使其沿轴向方向可实施一平移运动。外部构件3是一圆筒形壳体和内部构件2是一在壳体内导向的活塞的活塞杆。可设想内部构件2和外部构件3的互换，例如外部构件3作为活塞和内部构件2作为管的实施形式。图1中示出密封系统的上半空间的纵剖面图。
外部构件3具有总共三个向内部构件2开口的环形槽，一个朝向低压侧N的第一环形槽4和两个在高压侧H上设置的第二环形槽14a和14b。在第一环形槽4中设置一密封装置9，其具有一个紧贴内部构件2的由可弹性变形的材料构成的第一密封圈5和一个径向夹紧第一密封圈5的相对第一环形槽4密封的由可弹性变形的材料构成的第一偏压圈6。第一偏压圈6是一作为O型圈成形的弹体圈。密封装置用作为初级密封，因此第一密封圈5的一密封边缘8具有陡的压力梯度。陡的压力梯度和随其出现的微小的泄漏率取决于在第一密封圈5与内部构件2之间的一高压侧的接触面角度α和一低压侧的接触面角度β，其中高压侧的接触面角度α大于低压侧的接触面角度β。
在第二环形槽14a中设置一第一减压元件10a，在另一第二环形槽14b中设置另一减压元件10b。减压元件10a和10b分别包括一紧贴内部构件2的由可弹性变形的材料构成的第二密封圈15a和15b以及相应的径向夹紧第二密封圈15a或15b的相对相应的第二环形槽14a或14b密封的由可弹性变形的材料构成的第二偏压圈16a和16b。第二偏压圈16a在第一减压元件10a中是一O型圈，而第二偏压圈16b是一成型件。第二密封圈15a和15b以密封边缘18a和18b紧贴在内部构件2上，其中相应的高压侧的接触面角度αa和αb分别小于相应的低压侧的接触面角度βa或βb。也可以通过一密封边缘上的对称的、亦即相同的接触面角度达到产生的平缓的压力梯度。另外通过密封边缘的一圆角影响拖拉性能。
通过接连设置密封装置8、第一减压元件10a和另一减压元件10b，在密封装置9与第一减压元件10a之间确定一第一间隙Za和在第一减压元件10a与另一减压元件10b之间确定另一间隙Zb。在密封边缘18a和18b上的平缓的压力梯度在施加压力的状态下且在内部构件2在外部构件3中一平移运动时在减压元件10a和10b上分别允许一确定的泄漏。相应的泄漏率确定在低压侧邻接减压元件的间隙中的液压压力，在第一减压元件10a中确定第一间隙Za中的压力Pza，在另一减压元件10b中确定另一间隙Zb中的压力Pzb。将间隙压力Pza和Pzb调整成使在密封系统中形成从低压侧上的压力PN直到在高压侧上的压力PH的一阶梯状的升高，PN<Pza<Pzb<PH。确定的间隙压力Pza和Pzb的选择允许调整一同级的压力级联，其中密封装置9而且两减压元件10a和10b、特别是第一密封圈5和两个第二密封圈15a和15b，以相同的压力差Pza-PN＝Pzb-Pza＝PH-Pzb加载。图1中示出一间隙压力级联的基本压力状况PN<Pza<Pzb<PH。密封装置9在低压侧紧贴第一环形槽4并因此相对低压侧N密封第一间隙Za。
第一减压元件10a的第二密封圈15a具有一通孔17a，其用作为第一间隙Za和另一间隙Zb之间的连接通道。通孔17a作为对角线孔在第二密封圈15a的一个朝向一槽底19a的外表面11a与其一个高压侧的侧面12a之间延伸。为了通孔17a的高压侧的通口前拉出一高压侧的侧面13a的斜切的侧面12a，因为接近于内部构件的侧面12a在反向的压力状况Pza>Pzb下并不紧贴于第二环形槽14a上。通孔17a的低压侧的通口沿外表面11a的轴向伸长20向高压侧H那边位错。第二密封圈15a还可以具有一沿外表面11a的径向伸长插入的切口和凹槽，用以容纳全部在第二密封圈15a中设置的通孔的低压侧的通口。在所示的基本压力状况Pza<Pzb下减压元件10a在低压侧紧贴第二环形槽14a并且通孔17a通过在外表面11a上紧贴的第二偏压圈16a封闭。
另一减压元件10b的第二密封圈15b具有一个在一朝向第二环形槽14b的槽底19b的外表面11b中的且在一高压侧的侧面13b延伸的切口17b，经由它另一间隙Zb和高压侧H可相互连接。切口17b也可以构成为凹槽。沿切17b在外表面11b上延伸的分段的轴向方向的长度分量小于外表面11b的全长，因此切口的低压侧的末端向高压侧H那边位错。在所示的基本压力状况Pzb<PH下，另一减压元件10b的第二密封圈15b和第二偏压圈16b紧贴在第二环形槽14b的一低压侧的槽侧面上，其中第二偏压圈16b通过在外表面11b上的整个面的接触封闭切口17b的低压侧的末端。切17b的高压侧的末端通向一斜切的侧面12b的边缘并且是敞开的。
图2中示出，在出现一减压状况Pzb≥PH+Pkrit时，图1中所示的本发明的密封系统1的各个元件的位置如何改变。在该减压状况下，另一间隙Zb的压力Pzb升到高压侧上的压力PH以上，随后使另一减压元件10b向高压侧H朝方向21移动并因此紧贴第二环形槽14b的高压侧的侧面。通过间隙压力Pzb的另一升高激活第二偏压圈16b并且经历向第二环形槽14b的高压侧的槽侧面的另一移动。在第二偏压圈16b的这样的运动中，在减压状况Pzb≥PH+Pkrit下开放切口17b并且在间隙Zb中存在的压力介质沿方向22流动、通过切口17b并沿方向23传至高压侧H。该另一间隙Zb的减压一直发生到这样的点，在该点上低压侧的超压不再超出压力增值Pkrit，Pzb-PH<Pkrit，并且使第二偏压圈16b不再足够远地向高压侧H那边变形，从而再次通过偏压圈17b在外表面11b上的接触封闭切口17b的低压侧的末端。
不仅密封装置9的位置而且第一减压元件10a的位置不仅在压力状况Pzb>PH下而且在减压状况Pzb≥PH+Pkrit下保持不变，因为PN<Pza<Pzb依然有效。因此另一间隙Zb的减压对密封装置9无任何影响，这说明一用于一初级密封的减压的多级的压力级联的效用和优点。
图3中示出一本发明的密封系统的一示例性减压元件的剖面图。在一个在外部构件3中设置的第二环形槽14c内装入一包括一个紧贴内部构件2的第二密封圈15c和一个第二偏压圈16c的减压元件10c。为减压元件10c配置一连接通道，其构成为在装配空间内的凹槽17c，亦即在第二环形槽14c中。凹槽17c是一矩形槽并且在第二环形槽14c的一槽底19c和一高压侧的槽侧面29c中延伸。在所示的基本压力状下，减压元件10c相对一在低压侧邻接的间隙Zc密封高压侧H并且起减压通道作用的凹槽17c通过第二偏压圈16c封闭。
图4中示出一本发明的密封系统的另一示例性减压元件的剖面图。在一个在外部构件3中设置的第二环形槽14d内装入一包括一个紧贴内部构件2的第二密封圈15d和一个第二偏压圈16d的减压元件10d。为减压元件10d配置一连接通道17d，其设置在装配空间内，亦即在第二环形槽14d中和在外部构件3中。连接通道17d在第二环形槽14d的槽底19d中构成为凹槽并且离开一高压侧的槽侧面29d作为通孔继续伸进外部构件3中。图4示出一减压状况，其中第二密封圈15d和第二偏压圈16d紧贴第二环形槽14d的高压侧的槽侧面29d。通过第二偏压圈16d的压力引起的变形打开连接通道17d的插入槽底19d中的低压侧的开口，从而液压液体从低压侧的间隙Zd沿箭头方向24流过连接通道17d并在外部构件3的一限定在内部构件2与外部构件3之间的密封间隙的内表面30d上沿箭头方向25到达高压侧H。
在一在两个可相互相对移动的构件之间用于相对一低压侧密封高压侧的密封系统中，在一在一第一环形槽中设置的密封装置的前面在高压侧在各第二环形槽中设置一个或多个减压元件。各减压元件分别具有一包括平缓的压力梯度的第二密封圈。对于每个减压元件的流体动力的泄漏率选择成使在每个间隙中作用一确定的液压压力并且形成一间隙压力级联。本发明的密封系统除各密封圈的流体动力的输送能力外还具有经由在各减压元件中或其上设置的连接通道的流体静力的减压可能性，各连接通道作为止回阀在间隙压力升到高压侧的下一个间隙的间隙压力加上一相应的压力增值以上时导致一间隙的减压。

Claims (14)

1.在两个可相互相对移动的构件(2、3)之间用于相对一低压侧(N)密封一高压侧(H)的密封系统，其中
一外部构件(3)具有一个向内部构件(2)敞开的朝向低压侧(N)的第一环形槽(4)和至少一个向内部构件(2)敞开的朝向高压侧(H)的第二环形槽(14a、14b、...)，
在第一环形槽(4)中设置一密封装置(9)，该密封装置具有一个紧贴内部构件(2)的由可弹性变形的材料构成的第一密封圈(5)和一个径向夹紧第一密封圈(5)的相对第一环形槽(4)密封的由可弹性变形的材料构成的第一偏压圈(6)，
在每个第二环形槽(14a、14b、...)中分别设置一减压元件(10a、10b、...)，该减压元件具有一个紧贴内部构件(2)的由可弹性变形的材料构成的第二密封圈(15a、15b、...)和一个径向夹紧第二密封圈(15a、15b、...)的相对第二环形槽(14a、14b、...)密封的由可弹性变形的材料构成的第二偏压圈(16a、16b、...)，
为每个减压元件(10a、10b、...)配置至少一个连接通道(17a、17b、...)，在密封装置(9)和与所述密封装置(9)相邻的第一减压元件(10a)之间的第一间隙(Za)经由所述连接通道可连接于高压侧(H)，或在两个相邻的减压元件(10a、10b)之间的第二间隙(Zb)经由所述连接通道可连接于高压侧(H)，或第一间隙(Za)和与第一间隙(Za)相邻的第二间隙(Zb)以及两个相邻的第二间隙(Zb)经由所述连接通道(17a、17b、...)可相互连接，
其特征在于，每个连接通道(17a、17b、...)在一压力状况PZN＞PH或PZN＞PZH下封闭而在减压状况PZN≥PH+Pkrit或PZN≥PZH+Pkrit下打开，
其中PH是在高压侧(H)上的液压压力，PZN是在低压侧的间隙中的液压压力，PZH是在高压侧的间隙中的液压压力和Pkrit是在达到或超过时导致连接通道(17a、17b、...)打开的压力增值；
其中所述连接通道(17a、17b、17c、17d)的至少一个设置于第二密封圈(15a、15b)中或第二环形槽(14c、14d)中；
所述连接通道构成为通孔(17a、17d)或构成为切口(17b)或者凹槽(17c)，且通孔(17a)设置在相应密封圈(15a)的一朝向第二环形槽(14a、14b、14c、14d、...)的槽底(19a)的外表面(11a)和一高压侧的侧面或侧边(12a、13a)之间；
并且其中第二密封圈(15a、15b)具有一沿外表面(11a、11b)的径向长度设置的切口或凹槽，在所述切口或凹槽中设置通孔(17a)的其中一个通口。
2.在两个可相互相对移动的构件(2、3)之间用于相对一低压侧(N)密封一高压侧(H)的密封系统，其中
一外部构件(3)具有一个向内部构件(2)敞开的朝向低压侧(N)的第一环形槽(4)和至少一个向内部构件(2)敞开的朝向高压侧(H)的第二环形槽(14a、14b、...)，
在第一环形槽(4)中设置一密封装置(9)，该密封装置具有一个紧贴内部构件(2)的由可弹性变形的材料构成的第一密封圈(5)和一个径向夹紧第一密封圈(5)的相对第一环形槽(4)密封的由可弹性变形的材料构成的第一偏压圈(6)，
在每个第二环形槽(14a、14b、...)中分别设置一减压元件(10a、10b、...)，该减压元件具有一个紧贴内部构件(2)的由可弹性变形的材料构成的第二密封圈(15a、15b、...)和一个径向夹紧第二密封圈(15a、15b、...)的相对第二环形槽(14a、14b、...)密封的由可弹性变形的材料构成的第二偏压圈(16a、16b、...)，
为每个减压元件(10a、10b、...)配置至少一个连接通道(17a、17b、...)，在密封装置(9)和与所述密封装置(9)相邻的第一减压元件(10a)之间的第一间隙(Za)经由所述连接通道可连接于高压侧(H)，或在两个相邻的减压元件(10a、10b)之间的第二间隙(Zb)经由所述连接通道可连接于高压侧(H)，或第一间隙(Za)和与第一间隙(Za)相邻的第二间隙(Zb)以及两个相邻的第二间隙(Zb)经由所述连接通道(17a、17b、...)可相互连接，
其特征在于，每个连接通道(17a、17b、...)在一压力状况PZN＞PH或PZN＞PZH下封闭而在减压状况PZN≥PH+Pkrit或PZN≥PZH+Pkrit下打开，
其中PH是在高压侧(H)上的液压压力，PZN是在低压侧的间隙中的液压压力，PZH是在高压侧的间隙中的液压压力和Pkrit是在达到或超过时导致连接通道(17a、17b、...)打开的压力增值；
其中所述连接通道(17a、17b、17c、17d)的至少一个设置于第二密封圈(15a、15b)中或第二环形槽(14c、14d)中；
其中所述连接通道构成为通孔(17a、17b)或构成为切口(17b)或者凹槽(17c)；
并且其中切口(17b)或凹槽设置于相应密封圈(15b)的一朝向第二环形槽(14a、14b、14c、14d、...)的槽底(19b)的外表面(11b)和一高压侧的侧面(13b)中。
3.按照权利要求2所述的密封系统，其特征在于，切口(17b)或凹槽在外表面(11b)上构成为相对于轴向方向分量具有不同的长度。
4.在两个可相互相对移动的构件(2、3)之间用于相对一低压侧(N)密封一高压侧(H)的密封系统，其中
一外部构件(3)具有一个向内部构件(2)敞开的朝向低压侧(N)的第一环形槽(4)和至少一个向内部构件(2)敞开的朝向高压侧(H)的第二环形槽(14a、14b、...)，
在第一环形槽(4)中设置一密封装置(9)，该密封装置具有一个紧贴内部构件(2)的由可弹性变形的材料构成的第一密封圈(5)和一个径向夹紧第一密封圈(5)的相对第一环形槽(4)密封的由可弹性变形的材料构成的第一偏压圈(6)，
在每个第二环形槽(14a、14b、...)中分别设置一减压元件(10a、10b、...)，该减压元件具有一个紧贴内部构件(2)的由可弹性变形的材料构成的第二密封圈(15a、15b、...)和一个径向夹紧第二密封圈(15a、15b、...)的相对第二环形槽(14a、14b、...)密封的由可弹性变形的材料构成的第二偏压圈(16a、16b、...)，
为每个减压元件(10a、10b、...)配置至少一个连接通道(17a、17b、...)，在密封装置(9)和与所述密封装置相邻的第一减压元件(10a)之间的第一间隙(Za)经由所述连接通道可连接于高压侧(H)，或在两个相邻的减压元件(10a、10b)之间的第二间隙(Zb)经由所述连接通道可连接于高压侧(H)，或第一间隙(Za)和与第一间隙(Za)相邻的第二间隙(Zb)以及两个相邻的第二间隙(Za、Zb、...)经由所述连接通道(17a、17b、...)可相互连接，
其特征在于，每个连接通道(17a、17b、...)在一压力状况PZN＞PH或PZN＞PZH下封闭而在减压状况PZN≥PH+Pkrit或PZN≥PZH+Pkrit下打开，
其中PH是在高压侧(H)上的液压压力，PZN是在低压侧的间隙中的液压压力，PZH是在高压侧的间隙中的液压压力和Pkrit是在达到或超过时导致连接通道(17a、17b、...)打开的压力增值；
其中所述连接通道(17a、17b、17c、17d)的至少一个设置于第二密封圈(15a、15b)中或第二环形槽(14c、14d)中；
并且其中连接通道(17c、17d)作为凹槽或切口设置在第二环形槽(14c、14d)的槽底(19c、19d)中和第二环形槽(14c、14d)的一高压侧的槽侧面(29c、29d)中，其中在高压侧的槽侧面(29c、29d)中的切口或凹槽构成为在外部构件(3)中的通孔。
5.按照权利要求1至4之一项所述的密封系统，其特征在于，凹槽设置为V形槽或矩形槽。
6.在两个可相互相对移动的构件(2、3)之间用于相对一低压侧(N)密封一高压侧(H)的密封系统，其中
一外部构件(3)具有一个向内部构件(2)敞开的朝向低压侧(N)的第一环形槽(4)和至少一个向内部构件(2)敞开的朝向高压侧(H)的第二环形槽(14a、14b、...)，
在第一环形槽(4)中设置一密封装置(9)，该密封装置具有一个紧贴内部构件(2)的由可弹性变形的材料构成的第一密封圈(5)和一个径向夹紧第一密封圈(5)的相对第一环形槽(4)密封的由可弹性变形的材料构成的第一偏压圈(6)，
在每个第二环形槽(14a、14b、...)中分别设置一减压元件(10a、10b、...)，该减压元件具有一个紧贴内部构件(2)的由可弹性变形的材料构成的第二密封圈(15a、15b、...)和一个径向夹紧第二密封圈(15a、15b、...)的相对第二环形槽(14a、14b、...)密封的由可弹性变形的材料构成的第二偏压圈(16a、16b、...)，
为每个减压元件(10a、10b、...)配置至少一个连接通道(17a、17b、...)，在密封装置(9)和与所述密封装置(9)相邻的第一减压元件(10a)之间的第一间隙(Za)经由所述连接通道可连接于高压侧(H)，或在两个相邻的减压元件(10a、10b)之间的第二间隙(Zb)经由所述连接通道可连接于高压侧(H)，或第一间隙(Za)和与第一间隙(Za)相邻的第二间隙(Zb)以及两个相邻的第二间隙(Za、Zb、...)经由所述连接通道(17a、17b、...)可相互连接，
其特征在于，每个连接通道(17a、17b、...)在一压力状况PZN＞PH或PZN＞PZH下封闭而在减压状况PZN≥PH+Pkrit或PZN≥PZH+Pkrit下打开，
其中PH是在高压侧(H)上的液压压力，PZN是在低压侧的间隙中的液压压力，PZH是在高压侧的间隙中的液压压力和Pkrit是在达到或超过时导致连接通道(17a、17b、...)打开的压力增值；
其中所述连接通道(17a、17b、17c、17d)的至少一个设置于第二密封圈(15a、15b)中或第二环形槽(14c、14d)中；
并且其中所述连接通道构成为通孔(17a、17b)或构成为切口(17b)或者凹槽(17c)，且凹槽设置为V形槽或矩形槽。
7.在两个可相互相对移动的构件(2、3)之间用于相对一低压侧(N)密封一高压侧(H)的密封系统，其中
一外部构件(3)具有一个向内部构件(2)敞开的朝向低压侧(N)的第一环形槽(4)和至少一个向内部构件(2)敞开的朝向高压侧(H)的第二环形槽(14a、14b、...)，
在第一环形槽(4)中设置一密封装置(9)，该密封装置具有一个紧贴内部构件(2)的由可弹性变形的材料构成的第一密封圈(5)和一个径向夹紧第一密封圈(5)的相对第一环形槽(4)密封的由可弹性变形的材料构成的第一偏压圈(6)，
在每个第二环形槽(14a、14b、...)中分别设置一减压元件(10a、10b、...)，该减压元件具有一个紧贴内部构件(2)的由可弹性变形的材料构成的第二密封圈(15a、15b、...)和一个径向夹紧第二密封圈(15a、15b、...)的相对第二环形槽(14a、14b、...)密封的由可弹性变形的材料构成的第二偏压圈(16a、16b、...)，
为每个减压元件(10a、10b、...)配置至少一个连接通道(17a、17b、...)，在密封装置(9)和与所述密封装置(9)相邻的第一减压元件(10a)之间的第一间隙(Za)经由所述连接通道可连接于高压侧(H)，或在两个相邻的减压元件(10a、10b)之间的第二间隙(Zb)经由所述连接通道可连接于高压侧(H)，或第一间隙(Za)和与第一间隙(Za)相邻的第二间隙(Zb)以及两个相邻的第二间隙(Zb)经由所述连接通道(17a、17b、...)可相互连接，
其特征在于，每个连接通道(17a、17b、...)在一压力状况PZN＞PH或PZN＞PZH下封闭而在减压状况PZN≥PH+Pkrit或PZN≥PZH+Pkrit下打开，
其中PH是在高压侧(H)上的液压压力，PZN是在低压侧的间隙中的液压压力，PZH是在高压侧的间隙中的液压压力和Pkrit是在达到或超过时导致连接通道(17a、17b、...)打开的压力增值；
并且其中在外部构件(3)上设置另一朝向低压侧(N)的环形槽，该环形槽是向内部构件(2)敞开的，并且在该环形槽中设置一紧贴内部构件(2)的由可弹性变形的材料构成的刮油环。
8.按照权利要求1至7之一项所述的密封系统，其特征在于，至少其中一个偏压圈(6、16a、16b、16c、16d)是O型圈、四边圈、X形圈或成型件。
9.按照权利要求1至8之一项所述的密封系统，其中外部构件(3)是一壳体，并且内部构件(2)是一在壳体内导向的活塞的活塞杆，并且各环形槽(4、14a、14b)或构成在外部构件(3)中或构成在内部构件(2)中。
10.按照权利要求9所述的密封系统，其中所述壳体是一缸。
11.在两个可相互相对移动的构件(2、3)之间用于相对一低压侧(N)密封一高压侧(H)的密封系统，其中
一外部构件(3)具有一个向内部构件(2)敞开的朝向低压侧(N)的第一环形槽(4)和至少一个向内部构件(2)敞开的朝向高压侧(H)的第二环形槽(14a、14b、...)，
在第一环形槽(4)中设置一密封装置(9)，该密封装置具有一个紧贴内部构件(2)的由可弹性变形的材料构成的第一密封圈(5)和一个径向夹紧第一密封圈(5)的相对第一环形槽(4)密封的由可弹性变形的材料构成的第一偏压圈(6)，
在每个第二环形槽(14a、14b、...)中分别设置一减压元件(10a、10b、...)，该减压元件具有一个紧贴内部构件(2)的由可弹性变形的材料构成的第二密封圈(15a、15b、...)和一个径向夹紧第二密封圈(15a、15b、...)的相对第二环形槽(14a、14b、...)密封的由可弹性变形的材料构成的第二偏压圈(16a、16b、...)，
为每个减压元件(10a、10b、...)配置至少一个连接通道(17a、17b、...)，在密封装置(9)和与所述密封装置(9)相邻的第一减压元件(10a)之间的第一间隙(Za)经由所述连接通道可连接于高压侧(H)，或在两个相邻的减压元件(10a、10b)之间的第二间隙(Zb)经由所述连接通道可连接于高压侧(H)，或第一间隙(Za)和与第一间隙(Za)相邻的第二间隙(Zb)以及两个相邻的第二间隙(Zb)经由所述连接通道(17a、17b、...)可相互连接，
其特征在于，每个连接通道(17a、17b、...)在一压力状况PZN＞PH或PZN＞PZH下封闭而在减压状况PZN≥PH+Pkrit或PZN≥PZH+Pkrit下打开，
其中PH是在高压侧(H)上的液压压力，PZN是在低压侧的间隙中的液压压力，PZH是在高压侧的间隙中的液压压力和Pkrit是在达到或超过时导致连接通道(17a、17b、...)打开的压力增值；
并且其中至少其中一个第二密封圈(15a、15b)具有一密封边缘(18a、18b)，该密封边缘具有一高压侧的接触面角度(αa、αb)和一低压侧的接触面角度(βa、βb)，其中高压侧的接触面角度(αa、αb)小于或等于低压侧的接触面角度(βa、βb)。
12.按照权利要求11所述的密封系统，其特征在于，至少其中一个密封边缘(18a、18b)是倒圆的。
13.按照权利要求11的密封系统对调整一间隙压力级联的应用，其特征在于，将高压侧的和低压侧的接触面角度(αa、βa、αb、βb、...)这样地选择，使得在施加压力的状态下和在内部构件(2)在外部构件(3)内的往复运动时调整对于每个第二密封圈(15a、15b、...)分别确定的泄漏率，通过该泄漏率调整在低压侧的间隙(Za、Zb、...)中的液压压力。
14.按照权利要求11所述的密封系统对调整一间隙压力级联的应用，其特征在于，间隙(Za、Zb、...)中的液压压力这样地调整，使得在每个第二密封圈(15a、15b、...)上作用相同的压力差。
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