CN101501375B - 密封件和密封装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于密封两个可相对于彼此移动的机械部件(6，7)之间的密封表面(5)的密封件(1)，其中该密封件(1)的一密封件体部具有一在所述机械部件中的一个机械部件(7)的一凹槽(8)中设置在凹槽底部侧的保持部分(10)、一在该凹槽(8)中设置在密封表面侧的密封部分(11)和一位于密封部分(11)和保持部分(10)之间的柔性的连接部分(12)，其中该密封件(1)具有在保持部分(10)和连接部分(12)之间形成的一凹入部(21)和在连接部分(12)和密封部分(11)之间形成的另一个凹入部(20)。该密封件(1)具有多个间隔元件(25)，其中所述间隔元件(25)设置在各所述凹入部(20，21)中的至少一个凹入部中，优选地至少设置在在密封部分(11)和连接部分(12)之间形成的凹入部(20)中。

Description

密封件和密封装置
技术领域
本发明涉及一种用于密封两个可相对于彼此移动的机械部件之间的密封面的密封件，其中该密封件的密封件体部具有一在所述机械部件之一中的凹槽中设置在凹槽底部侧的保持部分、一在该凹槽中设置在密封面侧的密封部分和一位于密封部分和保持部分之间的柔性的连接部分，其中该密封件具有一在保持部分和连接部分之间形成的凹入部和在连接部分和密封部分之间形成的另一个凹入部，以及本发明还涉及一密封装置，其中密封件设置在两个可相对于彼此移动的两个机械部件之一中的凹槽中。
背景技术
这种密封件的横截面可具有S或Z形的基本形装，其中所述凹入部由此基本形状形成。密封件通常使用橡胶弹性材料、例如聚氨酯或橡胶一体地制成，并设计成径向对称的密封环。在这种构型中，密封件可用作用于密封气动应用、例如气压缸或阀的杆或活塞密封件和/或例如在高压应用中用作旋转密封件。
这种密封件通常在沿轴向和/或旋转地相对于彼此移动的两个机械部件之间装入位于所述机械部件之一的表面中的凹槽中，其中，该表面与由第二机械部件的表面构成的密封表面相对设置。因此，在所述各表面之间存在待密封的密封间隙。在密封环的情况下，这两个表面彼此同心地设置。通常，对于活塞密封件，凹槽设置在内侧的机械部件中，对于杆密封件，凹槽设置在外侧的机械部件中。柔性连接部分像弹簧一样作用在通常具有至少一个密封唇口的密封部分和保持部分之间。保持部分的尺寸确定为使该保持部分能够实现将密封件尽可能位置固定地安放在凹槽底部上。
当这种密封件用于例如气压缸时，密封件交变地受到位于压力腔中的处于压力下的介质、即流体例如油和/或空气加载。为了实现希望的密封效果，将密封件以一定的预紧力嵌入凹槽中。为此密封件被压缩到这样的程度，即连接部分的弹簧作用使密封部分密封表面侧的表面压在密封表面上。在密封环的情况下，密封环为此被沿径向压缩。当通过介质加载时，密封件的凹入部用于压力启动。由于处于压力下的介质流入凹入部，所以附加于连接部分的弹簧作用将密封部分压在密封表面上。为此，所述密封件以其朝向凹槽的凹槽侧部的表面(侧表面)与凹槽侧部隔开地嵌入凹槽中。因此，介质在凹槽侧部和侧表面之间流入凹入部。
但与密封部分相邻的凹入部在例如气压缸的允许期间可导致故障。由于在通过密封件相互密封的机械部件移动期间在密封件上出现的力和/或由于通过介质出现的交变压力，密封部分在凹槽中倾翻(翻倒)。如果出现这种情况，则由在一个侧表面上的压力加载p1出发，一在相对侧、即在第二侧表面上建立的压力p2可使密封件抬起离开密封表面。如果出现这种抬起，则不再存在密封功能。此故障被称作密封件泄漏(Blow-by)。只有在从两个侧表面上消除压力以后才能重新建立密封功能。
EP 0906528B1公开了一种所述类型的设计成密封环的密封件，其中已经采取了防御泄漏的预防措施。为此，密封环具有径向延伸的压力平衡通道，所述压力平衡通道使得介质可以在密封环的两侧流入密封环的凹入部。但是，径向压力平衡通道不能防止密封部分翻倒。
因此，如果这种密封件在已被压实的状态下装入，即密封件强烈地-对于密封环沿径向-压缩，以至于凹入部被中间部分填满，即实际上在安装状况下凹入部不再能实现其功能-即允许压力启动。在此情况下，尽管在动态密封区域中可以防止密封件型廓的倾翻，但是密封件的功能特性由此受到很大的不利影响，并且摩擦增加。
发明内容
本发明的目的是，提供一种密封件和密封件设置，其避免了现有技术的缺陷，并且特别是同时在任意安装状况下都在实现良好密封功能的同时防止出现泄漏故障。
目的由一种用于密封两个可相对于彼此移动的机械部件之间的密封表面的密封件来实现，其中该密封件的一密封件体部具有一在所述机械部件中的一个机械部件的一凹槽中能设置在凹槽底部侧的保持部分、一在该凹槽中能设置在密封表面侧的密封部分和一位于密封部分和保持部分之间的柔性的连接部分，其中该密封件具有在保持部分和连接部分之间形成的一凹入部和在连接部分和密封部分之间形成的另一个凹入部，该密封件设计成密封环，其特征在于，该密封环具有在密封环上一体地形成的多个沿径向环绕的凹槽侧部间隔元件，各凹槽侧部间隔元件作为中断的肋式凸起部伸入所述另一个凹入部中，由此所述凹槽侧部间隔元件同时也用作设置于所述在连接部分和密封部分之间形成的另一个凹入部中的间隔元件，凹槽侧部间隔元件的中断部形成压力平衡通道，各压力平衡通道在密封环上在所述另一个凹入部中沿轴向方向延伸，而在密封环的侧表面上在径向方向上延伸。
根据本发明的用于密封两个可相对于彼此移动的机械部件之间的密封表面的密封件具有一密封件体部，该密封件体部具有一在所述机械部件中的一个机械部件的一凹槽中设置在凹槽底部侧的保持部分、一在该凹槽中设置在密封表面侧的密封部分(具有至少一个密封唇口)和一位于密封部分和保持部分之间的柔性的连接部分。在该密封部分上可以一体地形成至少一个密封唇口。在该密封件上或在其密封件体部上存在在保持部分和连接部分之间形成的一凹入部和在连接部分和密封部分之间形成的另一个凹入部。这些凹入部伸入密封件体部的尺寸(范围)内。密封件因此可以表现为具有S形或Z形的基本形状的密封件。
根据本发明，该密封件具有多个间隔元件，其中所述间隔元件设置在各所述凹入部中的至少一个凹入部中，优选地至少设置在在密封部分和连接部分之间形成的凹入部中。即，间隔元件沿径向超过形成凹入部的密封件体部的表面突出。
即使密封件在安装状况下压缩，通过间隔元件仍保持所属的凹入部至少部分地打开。如果压缩程度足够高，则在密封部分上一体形成的间隔元件侧以其自由端贴靠到凹入部的相对的部分表面上。尽管被压缩，但是仍由靠近密封表面的凹入部形成一空腔，用于密封环的压力启动的介质可经由一个或多个连接通道流入该空腔。这样即使在强烈压缩时仍确保了密封件的压力启动。还通过间隔元件附加地形成密封件的支承结构，由此可防止密封件翻倒，从而可以防止出现泄漏。这使得可以将本发明的密封件无故障地用作用于往复和旋转运动的密封件。
根据本发明的密封件具有至少一个压力平衡通道，其中各所述压力平衡通道在位于连接部分和密封部分之间的凹入部与该密封件的至少一个设置在凹槽的凹槽侧部上的表面之间形成压力平衡路径。也就是说，这样设置所述压力平衡通道，即，介质可从一压力空间至少流入密封间隙侧的凹入部。即使当密封件处于压缩(安装)状态时，这种压力平衡通道仍允许介质从压力隔间不受阻碍地流入该凹入部，以便实现密封件的密封部分的密封表面侧的表面的压力启动。特别是，如果间隔元件设置在凹入部的外侧区域内，即设置在密封件的侧表面附近，则这可防止对介质进入凹入部的内侧区域中的流入的阻碍。
为了将根据本发明的密封件用于径向对称的机械部件之间，例如活塞-缸装置或旋转的轴，将所述密封件设计成密封环。对于缸中移动的活塞，密封部分可在密封环上沿径向设置在外侧，从而密封环可以按常见方式嵌入活塞的凹槽内。在用作杆密封件的情况下，密封部分在密封环上优选沿径向设置在内侧。
如果间隔元件设计成在凹入部的纵向方向上延伸的肋，即在密封环的情况下沿径向突出的、圆弧形地延伸的肋，则间隔元件可这样成形，即，在凹入部的内部区域内留出多个连续的自由空间，即在密封环的情况下径向环绕的自由空间，介质优选可通过多个连接通道流入该所述自由空间。由此，在密封件的整个长度或者在其整个圆周上均匀地实现压力启动。除此以外，间隔元件也可以通过由定点的、例如锥形的凸起形成。
如果该密封件在位于连接部分和保持部分之间的凹入部(21)与该密封件的至少一个设置在凹槽的凹槽侧部上的表面之间具有至少一个压力平衡通道，则在上述几何条件下也可以确保对在凹槽底部处的保持部分的压力启动。
该压力平衡通道可以在结构上简单地仅由间隔元件的中断部形成。压力平衡通道也可由密封件体部中的多个孔形成，其中所述孔连接各凹入部和密封件的设置在凹槽的凹槽侧部上的表面。在密封环的情况下，所述孔至少部分地沿轴向延伸。
密封件特别有利地具有多个凹槽侧部间隔元件，其中所述压力平衡通道至少部分地由所述凹槽侧部间隔元件的中断部形成。此时，这些压力平衡通道至少部分地沿从凹槽底部向密封表面的方向延伸，即在密封环的情况下沿径向向外延伸。如果在该，该凹槽侧部间隔元件和间隔元件彼此相互交接地设置在另一个凹入部上的密封部分的表面的区域内，则可以结构上简单地制造相应的密封件。
在根据本发明的密封装置中，根据本发明的密封件设置在两个可相对于彼此移动的机械部件中的一个机械部件的凹槽中。
附图说明
下文参照附图使用示例更详细地描述本发明。
图1-12中分别示出本发明的密封件的一个剖视图。
图13示出本发明的密封环的各种视图，其中部分为透视图。
具体实施方式
附图中的图示非常示意性地示出本发明的内容，并且不应理解为符合比例的。本发明的内容的各组成部件以良好地示出其结构的方式示出。
图1至4示出具有根据本发明的横截面的基本形状为S形的密封件1的根据本发明的密封装置，其中密封件1在密封件1的密封件体部中具有多个分别设计成孔的压力平衡通道3。密封件1优选整体地由橡胶弹性材料制成。
为了密封可相对于彼此移动的机械部件6、7之间的密封表面5，分别将本发明的密封件1嵌入其中一个机械部件7的一凹槽8中。在第二机械部件7-例如是气动应用中的活塞-的两侧的任一侧上分别存在处于压力p1或p2下的介质。密封件体部具有一设置在凹槽底部侧的保持部分10、一在凹槽8中设置在密封表面侧的密封部分11和一位于密封部分11与保持部分10之间的柔性的连接部分12。在密封件1的密封件体部中，在保持部分11和连接部分12之间形成一凹入部20(靠近密封表面的凹入部)。在连接部分12和密封部分10之间形成另一个凹入部21(靠近凹槽底部的凹入部)。在密封件1的密封件体部上形成多个间隔元件25，所述间隔元件设计成在凹入部20、21的纵向方向上、即对于密封环沿径向延伸的肋。在图中所示的视图中，密封部分11的朝向密封表面5的表面具有一隆起部。通过该隆起部形成的弧段(Grad)构成一密封唇口。
各压力平衡通道3在凹入部20、21与密封件1的分别一个设置凹槽8的凹槽侧部上的表面、即密封件1的侧表面之间形成压力平衡路径。
由于压力平衡通道3终止于两个凹入部20、21中，在所示的密封件1中，通过压力启动既改进了密封效果，也改善了保持部分10在凹槽底部上的安放。后一种特性在将本发明的密封件1用作旋转密封件时是特别有利的。
在图1中，一个压力平衡通道3设置在密封部分11中，一个压力平衡通道3设置在保持部分10中。在图1中，各间隔元件25的肋在密封部分11上和在保持部分10上一体地形成。
在图2中，两个压力平衡通道3设置在连接部分12中。在图2中，各间隔元件25的肋在密封部分11和在保持部分10上一体地形成。
在图3中，两个压力平衡通道3设置在连接部分12中。在图3中，各间隔元件25的肋一体地形成在连接部分12上。
在图4中，两个压力平衡通道3设置在连接部分12上。在图4中，各间隔元件25的肋一体地形成在连接部分12上。
在图5中，一个压力平衡通道3设置在密封部分11中，而另一个压力平衡通道3设置在保持部分10中。在图5中，各间隔元件25的肋一体地形成在连接部分12上。
在图5至8中分别示出一根据本发明的密封装置的横向剖视图，其中密封件1分别具有一个或多个密封件体部中的孔作为压力平衡通道3。只在密封部分11和连接部分12之间的凹入部20上存在压力平衡通道3和间隔元件25。在图5和6中，分别在密封部分11上一体地形成一肋作为间隔元件25，相反在图7和8中，分别在连接部分12上一体地形成一肋作为间隔元件25。在图5和8中，分别在密封部分11中存在一孔作为压力平衡通道3，相反在图6和7中，在连接部分12中设置一孔作为压力平衡通道3。
图9至12分别以横向剖视图示出一根据本发明的密封装置，其中密封件1具有点式的、例如锥形或肋式的凸起部作为间隔元件25，即作为凹入部20、21的支承结构，并具有位于间隔元件之间的压力平衡通道3。和图5至9中相同，在图11和12中，间隔元件25仅存在于靠近密封表面的凹入部20上。压力平衡通道3由点式的凸起部之间的中间空间或通过肋式的凸起部的中断部形成。各横向剖视图的剖面分别延伸通过所述中间空间或中断部。在图9中，间隔元件25在连接部分12上一体地形成。在图10中，各间隔元件25在密封部分11上和在保持部分10上一体地形成。在图11中，各间隔元件25在密封部分11上一体地形成。在图12中，各间隔元件25在连接部分12上一体地形成。
图13示出一根据本发明的具有用于形成轴向和径向压力平衡通道3的肋式凸起部的密封环1的不同的透视图。图13a以横向剖视图示出在安装之前的根据本发明的密封环1的一半；图13b以横向剖视图示出根据本发明的密封装置的一半，该密封装置具有在两个可相对于彼此移动的机械部件6，7之间装入一凹槽8内的密封环1；以及图13c示出剖开的密封环1的三维视图的一部分。各横向剖视图的剖切面分别通过压力平衡通道3之一分布。在密封环1上一体地形成多个沿径向环绕的凹槽侧部间隔元件30。由于密封环1的径向对称性，凹槽20、21也沿径向环绕地形成。在靠近密封表面的凹入部20上存在的凹槽侧部间隔元件30作为中断的肋式凸起部伸入靠近密封表面的凹入部20中，由此凹槽侧部间隔元件30同时也用作间隔元件25。各凹槽侧部间隔元件30和各间隔元件25因此彼此相互过渡交接，并且在密封部分11的表面的区域内设置在凹入部20、靠近密封表面的凹入部20上或者一体地形成在密封部分11上。压力平衡通道3由这些凹槽侧部间隔元件30的中断部形成。各压力平衡通道3在密封环1上在靠近密封表面的凹入部20中的用作间隔元件25的凹槽侧部间隔元件30的区域内沿轴向方向延伸，而在密封环1的侧表面上在径向方向上延伸、即在从凹槽底部到密封表面5的方向上延伸。因此，在径向方向上延伸的压力平衡通道3与在轴向方向上延伸的压力平衡通道3相组合。如图2b所示，在安装状态下，密封环1在径向方向上被压缩到这样的程度，即一体地形成在密封部分11上的间隔元件25以其自由端贴靠在靠近密封表面的凹入部20的、由连接部分12形成的部分表面上。尽管存在这样的压缩状态，仍由靠近密封表面的凹入部20形成一空腔，用于密封环1的压力启动的介质可流入该空腔。
本发明建议了一种用于密封两个可相对于彼此移动的两个机械部件6、7之间的密封表面5的密封件1，其中该密封件1的一密封件体部具有一在所述机械部件中的一个机械部件7的一凹槽8中设置在凹槽底部侧的保持部分10、一在该凹槽8中设置在密封表面侧的密封部分11和一位于密封部分11和保持部分10之间的柔性的连接部分12，其中该密封件1具有在保持部分10和连接部分12之间形成的一凹入部21和在连接部分12和密封部分11之间形成的另一个凹入部20。该密封件1具有多个间隔元件25，其中所述间隔元件25设置在各所述凹入部20、21中的至少一个凹入部中，优选地至少设置在在密封部分11和连接部分12之间形成的凹入部20中。
本发明并不局限于上面所述的各实施例。而是可以设想多种变型方案，即使在原理上不同类型的构型中，所述变型方案也可以利用本发明的各特征。例如，可使用Z形的横截面基本形状，而不是所述的S形的横截面基本形状。

Claims (2)

1.一种用于密封两个可相对于彼此移动的机械部件(6，7)之间的密封表面(5)的密封件，其中该密封件的一密封件体部具有一在所述机械部件中的一个机械部件(7)的一凹槽(8)中能设置在凹槽底部侧的保持部分(10)、一在该凹槽(8)中能设置在密封表面侧的密封部分(11)和一位于密封部分(11)和保持部分(10)之间的柔性的连接部分(12)，其中该密封件具有在保持部分(10)和连接部分(12)之间形成的一凹入部(21)和在连接部分(12)和密封部分(11)之间形成的另一个凹入部(20)，该密封件设计成密封环，其特征在于，该密封环(1)具有在密封环(1)上一体地形成的多个沿径向环绕的凹槽侧部间隔元件(30)，各凹槽侧部间隔元件(30)作为中断的肋式凸起部伸入所述另一个凹入部(20)中，由此所述凹槽侧部间隔元件(30)同时也用作设置于所述在连接部分(12)和密封部分(11)之间形成的另一个凹入部(20)中的间隔元件(25)，凹槽侧部间隔元件(30)的中断部形成压力平衡通道(3)，各压力平衡通道(3)在密封环(1)上在所述另一个凹入部(20)中沿轴向方向延伸，而在密封环(1)的侧表面上在径向方向上延伸。
2.一种密封装置，其具有一根据权利要求1所述的密封件。
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