CN102927273B - 密封件及由此得到的密封装置 - Google Patents

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Abstract

密封件，包括一管状的载体(1)和两个环形的密封体(2，3)，其中所述载体(1)在两侧端部分别被一个密封体(2，3)在外部周边一侧密闭地包围。至少一个密封体(2，3)由非弹性的耐高温密封材料制成。

Description

密封件及由此得到的密封装置
技术领域
本发明涉及一种密封件，包括一管状的载体和两个环形的密封体，其中所述载体在两侧端部分别被一个密封体在外部周边一侧密闭地包围。
背景技术
这类密封件是众所周知的，例如被构造为插入件，用于在压力和温度下使两个外壳或管道接头相对于诸如气体或液体的介质被密封。已知密封件的密封体由弹性材料制成。对于将密封件放置在200℃到300℃之间的应用而言，由弹性材料制成的密封体是不适用的，因为弹性材料在使用期间处于上述高温下会受到损伤/破坏。
发明内容
本发明的任务在于，对已知类型的密封件做进一步改进，使得其在长的使用期间在200℃到300℃的温度范围内也能可靠地实现密封。
根据本发明，该任务通过权利要求1所述技术特征来解决。从属权利要求涉及有利的实施方式。
为了解决上述问题，至少一个密封体由非弹性的耐高温密封材料制成。通过使用非弹性的耐高温密封材料，该密封体在200℃到300℃的温度范围内也能使用，并且在长的使用期间在该温度范围内也同样具有良好的使用特性。
“耐高温”这一术语是指该密封材料能耐受超过200℃的温度。
优选的是，两个密封体均分别由非弹性的耐高温密封材料制成。由此带来的优点在于，整个密封件在＞200℃的温度范围内能够长时间使用。这样的情况例如发生在密封件被应用在卡车或汽车的增压空气系统中时。该密封件使两个外壳或管道接头相对于通过增压空气系统流入的炽热且处于过压状态的空气被可靠地密封。
密封体可分别由PTFE制成。PTFE是一种在前述意义上的耐高温密封材料，其在超过200℃直至约300℃的温度范围内也能使用，并且长的使用期间内同样保持良好的使用特性。除此之外，PTFE相对于大多数要密封的介质来说都很耐用。
优选的是，密封体可以被构造为相同的部件。由此带来的优点是，使得密封件可以作为整体被简单且廉价地制造。对于一个密封件，只需要制造并安装一种类型的密封体。在制造密封件时，通过使用相同的部件，可以将发生装配错误的风险降至最低。
所述密封体可以和所述载体形状相符地连接。一种这样的形状相符设计可通过卡入到载体外部周边内的密封体来实现。与由载体和弹性密封体构成的材质相符的连接(例如由橡胶-金属构件实现)不同，形状相符设计的制造要简单得多、成本也低得多。通过密封体与载体之间的形状相符的连接，像PTFE这样的材料也可以毫无问题地使用，而通常，这类材料由于其材料特性不能与载体材质相符地连接，或者只能实现很弱的材质相符的连接。
密封体可以卡入到载体的外部周边内。为此不需要用于安装密封件的昂贵的安装设备。密封体在端部通过载体的外部周边所封闭，并且例如在一定位横档(Rasenase)后面卡入到载体外部周边内的接合切口内。
所述密封体可分别具有一内部唇形密封，该内部唇形密封密闭地包围载体的外部周边；并且分别具有一外部唇形密封，其中所述外部唇形密封可分别密闭地设置在一围绕载体相应端部的机器元件的内部周边上。通过在弹性预应力下密闭地包围载体外部周边的所述内部唇形密封，实现了静态密封。所述弹性预应力通过在安装时把密封体推到载体上来实现。与此不同的是，所述外部唇形密封借助工具发生形变，并且优选地在温度下被校准。相对于两个包围所述载体的机器元件的密封是通过所述外部唇形密封的微小的初始预应力来实现的，其中该初始预应力在密封件在温度影响下的特定应用期间通过密封材料的“记忆效应”来支持。“记忆效应”是指发生弹性形变的构件受其材料影响而回复到其在生产过程中所形成的形状。
从密封件的纵切面看去，各密封体的所述内部和外部唇形密封大体上呈C形相互拼接构造，并分别形成一唇形密封结构。
所述唇形密封结构可分别在载体被各个密封体所包围的相应端部的方向上轴向开放。唇形密封结构的简单几何形状可以被简单、廉价地制造。此外具有优点的是，形成唇形密封结构的内部和外部唇形密封优选地相互拼接形成一体，并用一致的材料构造。这样使得所述密封件具有简单、部件较少的构造，特别是可以被简单地装配。
所述密封体可分别具有一用于固定在载体上的支承体，其中所述唇形密封与相应的支承体相连。所述支承体用于使密封体与载体连接起来。
根据第一种实施方式，所述支承体由支承环/导向环构成。
所述支承环/导向环可设置在所述唇形密封轴向背对载体相应端部的一侧上，并与之相连。所述支承环/导向环的作用不仅仅是容纳两个唇形密封。每个密封体通过卡入到载体外部周边内的支承环/导向环相对于载体被保持在其位置处。在外部周边一侧，所述支承环/导向环使所述密封件在两个机器元件中被中心定位，这两个机器元件通过所述密封件密闭地相互连接。
所述支承环/导向环和唇形密封可以被构造成一个单元，其形成一体，并用一致的材料构造。由一个内部唇形密封和一个外部唇形密封组成的唇形密封结构以及所述支承环/导向环均可以由例如PTFE材料制成。由此使得所述支承环/导向环同样耐高温，并且由于一体构造，不需要把所述唇形密封结构另外单独地固定在支承环/导向环上。
所述支承环/导向环可以径向地在外侧被一由弹性材料制成的O型圈所包围。该O型圈可以被放置在所述支承环/导向环的径向向外开放的装配槽内。由此带来的优点是，在特别低的温度下也能保证静态密封性。
根据另一实施方式，所述支承体可由锁紧环构成。
该锁紧环可以径向设置在内部和外部唇形密封之间。
优选的是，所述锁紧环可大体上构造为L形，用金属材料制成，并在中间插入内部唇形密封的情况下包围载体的外部周边。同样在这种情况下，从密封件的纵切面看去，各密封体的内部和外部唇形密封构造为大体上呈C形相互拼接，并分别形成一唇形密封结构。为了把这样的唇形密封结构固定在载体的外部周边，设置了所述锁紧环。所述内部唇形密封在弹性预应力下借助该锁紧环被密闭地压在载体的外部周边上，而所述外部唇形密封被放置在要密封的机器元件的内部周边上。
所述锁紧环可构造为在径向方向上起作用的扩张弹簧。这种实现方式特别是在寒冷条件下进行密封时具有突出的优点。由此，在零下温度条件下也能保证特别可靠的密封性。
所述载体可以由金属材料制成。由这种材料制成的载体可耐受温度变化，而且可以简单、廉价地制造。
与此不同的是，所述载体也可以由耐高温的聚合物材料制成。由此带来的优点是，这样的载体具有耐腐蚀性。
此外，本发明还涉及一种密封装置，其包括如前面所述的密封件，其中每个密封体在外部周边一侧分别被一机器元件密闭地包围，其中所述密封体的各个外部唇形密封与相应机器元件的内部周边密闭地接触。该密封装置例如是卡车或汽车的增压空气系统的组成部件。在两个机器元件通过所述密封件相互连接的情况下，就会涉及这样的情况。
附图说明
下面借助图1至4详细说明本发明所述密封件和本发明所述密封装置的四个实施例。在示意图中分别示出了：
图1为本发明所述密封装置中的本发明所述密封件的第一实施例，其中支承体由支承环/导向环构成，其中密封体的唇形密封与所述支承环/导向环一体地连接。
图2为本发明所述密封装置中的本发明所述密封件的第二实施例，其中支承体由锁紧环构成，该锁紧环将唇形密封固定在载体上。
图3为本发明所述密封装置中的本发明所述密封件的第三实施例，其中所述支承环/导向环在外侧径向地分别被一由弹性材料制成的O型圈所包围。
图4为本发明所述密封装置中的本发明所述密封件的第四实施例，其中所述锁紧环被构造为在径向方向上起作用的扩张弹簧。
具体实施方式
在图1至4中分别示出了密封件的实施例，其中这些密封件分别是一密封装置的组成部件。
在这里所示的每个实施例中，密封件均包括一管状的载体1，该载体由金属材料制成。载体1在其两个端部9、10区域内的外部周边一侧分别具有一槽状的、在径向方向上向外开放的凹槽，在凹槽内分别放置了环形的密封体2、3。所述密封体2、3分别密闭地包围着载体1。
这里所示的密封装置应用在卡车或汽车的增压空气系统中。为了适应该应用，要求所使用的材料是耐高温的。“耐高温”是指所使用的材料能耐受高达至少300℃的温度。出于这种原因，排除了使用弹性材料作为环形密封体2、3。
在这里所示的实施例中，密封体2、3分别由PTFE制成，这是一种耐高温的非弹性材料。
密封体2、3中的每一个均具有一个径向的内部唇形密封5.1、5.2，它们密闭地包围着载体1的外部周边4。此外，密封体2、3还包括径向的外表唇形密封6.1、6.2，其中这些径向的外表唇形密封6.1、6.2与机器元件11、12的内部周边7、8密闭地接触，并且其中所述机器元件11、12在外部周边一侧包围着载体1。所述内部唇形密封5.1、5.2和外部唇形密封6.1、6.2呈C形相互拼接构造，用一致的材料构造，并且分别在相应端部9、10的方向上轴向地开放。
在图1中示出了第一实施例。密封体2、3在载体1上的安装是这样实现的：密封体2、3在轴向方向上、从相应端部9、10出发，被推到载体1的外部周边4上，直至其形状相符地卡入到载体1的外部周边4内的槽状凹槽中。其中内部唇形密封5.1、5.2在装配时密封地在载体1的外部周边4上位于正确位置。相应的外部唇形密封6.1、6.2借助安装工具发生形变，使得机器元件11、12能够被安装在发生形变的唇形密封6.1、6.2上方。在特定的应用期间，外部唇形密封6.1、6.2同样位于相应机器元件11、12的内部周边7、8上。
由唇形密封5.1、6.1；5.2、6.2所构成的唇形密封结构13、14被固定在支承体15、16上，其中在所示实施例中所述支承体15、16由支承环/导向环17、18构成。支承环/导向环17、18与唇形密封5.1、6.1；5.2、6.2相互拼接形成一体，并用一致的材料构造，因而在所示实施例中支承环/导向环17、18也由PTFE制成。
支承环/导向环17、18的径向内侧在弹性预应力下位于载体1的外部周边4上；支承环/导向环17、18的径向外侧靠近相应机器元件11、12的内部周边7、8，与之相隔一段小的径向距离，或者支承环/导向环17、18的径向外侧与相应机器元件11、12的内部周边7、8松弛地接触。通过使支承环/导向环17、18与相应内部周边7、8相隔一段小的径向距离或者与之松弛地接触，可以补偿在工作中产生的热膨胀，而不会在外部唇形密封6.1、6.2的区域内导致不密封。此外，支承环/导向环17、18的外部周边用于使密封件在机器元件11、12内中心定位。由此可以平衡制造中的装配空间偏差，例如部件相互之间的错位或倾斜。
在图2中示出了具有密封件的密封装置的第二实施例，它与图1所示实施例的区别在于：支承体15、16由锁紧环19、20构成。所述锁紧环19、20由金属材料制成，在径向方向上位于内部唇形密封5.1、5.2和外部唇形密封6.1、6.2之间，使得内部唇形密封5.1、5.2被密闭地卡入到载体1的外部周边4上。
图1所示实施例中的支承环/导向环17、18以及图2所示实施例中的锁紧环19、20均用于在载体1的径向凸缘21、22产生附带的密封。
在图1中，由密封材料制成的支承环/导向环17、18与相应的径向凸缘21、22相接触；在图2中，锁紧环19用于使唇形密封结构13、14介于内部唇形密封5.1、5.2和外部唇形密封6.1、6.2之间的过渡区域在轴向预应力下被密闭地挤压到径向凸缘21、22上。
在图3中示出了本发明所述密封装置中的本发明所述密封件的第三实施例，其中支承环/导向环17、18在径向外侧分别被一由弹性材料制成的O型圈所包围。O型圈23、24分别位于支承环/导向环17、18的径向向外开放的装配槽25、26内，并相对于机器元件11、12密封。由此，在零下温度条件下也能确保特别可靠的静态密封。
在图4中示出了本发明所述密封装置中的本发明所述密封件的第四实施例，其中图4所示密封件与图2所示实施例的区别主要在于锁紧环19、20的外形不同。图4中的锁紧环19、20分别被构造为扩张弹簧27、28，其从横截面看去大体上呈C形，和分别与之相应的唇形密封结构13、14一致。扩张弹簧27、28用于使相应的唇形密封结构13、14的唇形密封5.1、6.1；5.2、6.2在径向方向上扩张，以便由此更好地挤压在要密封的面上，并且由此实现更好的密封效果。这种扩张特别在寒冷条件下进行密封时值得积极考虑。在零下温度条件下也能保证可靠的密封性。
在这里所示的实施例中，相应的内部唇形密封5.1、5.2在载体1的分别相邻的端部9、10的方向上轴向延长，并且在径向方向上向内围绕端部9、10走向。由此确保了载体1的端部9、10不会直接与分别轴向相邻的机器元件11、12相接触。
通过唇形密封5.1、5.2的延长和径向向内走向所实现的载体1的端部9、10与机器元件11、12之间的这种屏蔽也可以应用在图1至图3所示的其他实施例中。
附图标记列表
1载体
2密封体
3密封体
41的外部周边
5.1内部唇形密封
5.2内部唇形密封
6.1外部唇形密封
6.2外部唇形密封
7第一个机器元件的内部周边
8第二个机器元件的内部周边
91的端部
101的端部
11第一个机器元件
12第二个机器元件
13第一个唇形密封结构
14第二个唇形密封结构
152的支承体
162的支承体
17支承环/导向环
18支承环/导向环
19锁紧环
20锁紧环
21径向凸缘
22径向凸缘
23O型圈
24O型圈
25装配槽
26装配槽
27扩张弹簧
28扩张弹簧

Claims (17)

1.一种密封件，包括一管状的载体(1)和两个环形的密封体(2，3)，其中所述载体(1)在两侧端部分别被一个密封体(2，3)在外部周边一侧密闭地包围，至少一个密封体(2，3)由非弹性的耐高温密封材料制成，其特征在于，所述密封体(2，3)分别具有一内部唇形密封(5.1，5.2)，所述内部唇形密封密闭地包围所述载体(1)的外部周边(4)；所述密封体还分别具有一外部唇形密封(6.1，6.2)，所述外部唇形密封(6.1，6.2)可分别密闭地设置在围绕所述载体(1)的相应端部(9，10)的机器元件(11，12)的内部周边(7，8)上；
所述密封体(2，3)分别具有一用于固定在载体(1)上的支承体(15，16)，所述唇形密封(5.1，6.1；5.2，6.2)与相应的支承体(15，16)相连；所述支承体(15，16)由支承环/导向环(17，18)构成，并且所述支承环/导向环(17，18)被设置在所述唇形密封(5.1，6.1；5.2，6.2)的沿轴向背对所述载体(1)相应端部(9，10)的一侧上并与之相连；
其中所述内部唇形密封(5.1,5.2)在所述载体(1)的分别相邻的端部(9，10)的方向上轴向延长，并且在径向方向上向内围绕所述端部(9,10)走向。
2.如权利要求1所述的密封件，其特征在于，两个密封体(2，3)分别由非弹性的耐高温密封材料制成。
3.如权利要求2所述的密封件，其特征在于，所述密封体(2，3)分别由PTFE制成。
4.如权利要求1至3中任一项所述的密封件，其特征在于，所述密封体(2，3)被构造为相同的部件。
5.如权利要求1至3中任一项所述的密封件，其特征在于，所述密封体(2，3)形状相符地与所述载体(1)相连。
6.如权利要求1至3中任一项所述的密封件，其特征在于，所述密封体(2，3)能够被卡入到所述载体(1)的外部周边(4)内。
7.如权利要求1所述的密封件，其特征在于，从密封件的纵切面看去，各密封体(2，3)的所述内部唇形密封(5.1，5.2)和外部唇形密封(6.1，6.2)大体上呈C形相互拼接构造，并分别形成一唇形密封结构(13，14)。
8.如权利要求7所述的密封件，其特征在于，所述唇形密封结构(13，14)分别在所述载体(1)被各个密封体(2，3)所包围的相应端部(9，10)的方向上轴向开放。
9.如权利要求1-3，7-8中任一项所述的密封件，其特征在于，所述支承环/导向环(17，18)和所述唇形密封(5.1，6.1；5.2，6.2)形成一体，并用一致的材料构造。
10.如权利要求1-3,7-8中任一项所述的密封件，其特征在于，所述支承环/导向环(17，18)径向地在外侧被一由弹性材料制成的O型圈(23，24)所包围。
11.如权利要求10所述的密封件，其特征在于，所述O型圈(23，24)被设置在所述支承环/导向环(17，18)的径向向外开放的装配槽(25，26)内。
12.如权利要求1所述的密封件，其特征在于，所述支承体(15，16)由锁紧环(19，20)构成。
13.如权利要求12所述的密封件，其特征在于，所述锁紧环(19，20)径向设置在内部唇形密封(5.1，5.2)和外部唇形密封(6.1，6.2)之间。
14.如权利要求12或13所述的密封件，其特征在于，所述锁紧环(19，20)被构造成大体上呈L形，由金属材料制成，并且在中间插入内部唇形密封(5.1，5.2)的情况下包围所述载体(1)的外部周边(4)。
15.如权利要求12或13所述的密封件，其特征在于，所述锁紧环(19，20)被构造为在径向方向上起作用的扩张弹簧(27，28)。
16.如权利要求1-3,7-8,12-13中任一项所述的密封件，其特征在于，所述载体(1)由金属材料制成。
17.一种密封装置，其包括如权利要求1至16中任一项所述的密封件，其特征在于，每个密封体(2，3)在外部周边一侧分别被一机器元件(11，12)密闭地包围，并且所述密封体(2，3)的各外部唇形密封(6.1，6.2)与相应机器元件(11，12)的内部周边(7，8)密闭地接触。
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