CN103174668B - 滑动环密封装置 - Google Patents

Abstract

一种滑动环密封装置，其包含滑动环和对应环，所述滑动环和对应环位于一个壳体中，在该壳体中存在用于冷却/润滑介质的收集腔，至少一个输入管路通入到该收集腔中。为了使得输入管路可以简单地设置在滑动密封装置上，输入管路设置在所述壳体的径向的底部和套筒的径向的环形部段之间，对应环与该套筒连接成不可相对旋转的。因为输入管路通过滑动环密封装置的构件限定，所以输入管路可以非常简单地且与相应的要求相对应地设置在滑动环密封装置上。特别是输入管路的高度可以被非常简单地调节。通过输入管路的这种布置，使得当滑动环密封装置在干式运行中工作时，处于收集腔中的冷却/润滑介质较长时间地保留在收集腔中。

Description

滑动环密封装置

技术领域

本发明涉及一种滑动环密封装置。

背景技术

滑动环密封装置例如应用在车辆的水泵中。滑动环密封装置必须如此构成，使得它即使在没有待密封的液体的情况下也可以足够长地运行。在位于对应环和滑动环之间的密封间隙中产生的热量应当不导致滑动副的热损坏，也不会导致包围滑动副的密封元件的热损坏。为了在干式运行中达到足够低的密封间隙温度，为滑动环使用特殊的碳-石墨材料，其较软。这样的材料然而对于腐蚀性的作用不是非常有抵制性的。对应环通常由硬材料、例如SiC构成。这样的软/硬滑动副因此相对于硬/硬滑动副(其中对应环和滑动环例如由SiC构成)具有较小的寿命。这样的滑动副然而具有相对较差的干式运行特性。滑动环密封装置环为此设有收集空间，在该收集空间中存在冷却/润滑介质，其赋予滑动环密封装置以所需要的干式运行稳定性。输入管路用于将冷却/润滑介质从泵的容纳腔转移至滑动环密封装置的收集腔。

发明内容

本发明的目的在于，如此设计同类型的滑动环密封装置，使得输入管路可以以简单的方式设置在滑动环密封装置上。在此如此设置输入管路，使得当滑动环密封装置在干式运行中工作时，处于收集腔中的冷却/润滑介质较长时间地保留在收集腔中。

上述任务通过滑动环密封装置解决，其包含滑动环和对应环，所述滑动环和对应环位于一个壳体中，在该壳体中存在用于冷却/润滑介质的收集腔，至少一个输入管路通入到该收集腔中；输入管路设置在所述壳体的径向的底部和套筒的径向的环形部段之间，对应环与该套筒连接成不可相对旋转的，该壳体包括两个彼此固定连接的壳体部分，其中一个壳体部分具有径向内部的罩壳，该罩壳以径向间距包围套筒的径向内部的罩壳并且在套筒的所述径向内部的罩壳和滑动环之间延伸，壳体的所述径向的底部设置在另外一个壳体部分上并且邻接所述另外一个壳体部分的径向外部的罩壳，并且所述一个壳体部分具有径向外部的罩壳，该径向外部的罩壳与所述另外一个壳体部分的径向外部的罩壳固定连接。

根据本发明的滑动环密封装置的特征在于，输入管路位于在径向的壳体底部和套筒的径向的环形部段之间，对应环与该套筒连接成不可相对旋转的。滑动环密封装置的套筒与待密封的轴连接成不可相对旋转的，例如被压紧在该轴上。因为输入管路通过滑动环密封装置的构件限定，所以输入管路可以非常简单地且与相应的要求相对应地设置在滑动环密封装置上。特别是输入管路的高度可以被非常简单地调节。由此可能的是，输入管路的高度例如在0.5和4mm之间的范围内构成。壳体底部和套筒的环形部段在滑动环密封装置组装时被相应地相对调节，这以简单的和便宜的方式是可能的。

如果滑动环密封装置例如安装在车辆的水泵上时，在经由输入管路给水泵填充冷却/润滑介质时滑动环密封装置的收集腔被填充该介质。

有利地输入管路径向地延伸。这样的输入管路可以非常简单地布置。

输入管路有利地是布置在径向的壳体底部和套筒的径向环形的部段之间的环形间隙。由此滑动环密封装置的收集腔可以简单和快速地利用冷却/润滑介质填充。

当输入管路在其径向长度上笔直延伸时得到结构上有利的构造。而后冷却/润滑介质可以无问题地被导入到收集腔中。

也可以的是，如果构造输入管路，使得输入管路由轴向相对错位的各部段构成。由此这样的输入管路可以非常简单地制造，径向的壳体底部和套筒的径向的环形部段具有相应错位的变形的个部段。收集管路的填充不通过这样的错位的输入管路分布被损害。另外一方面，输入管路的这样的构成确保了，位于收集腔中的冷却/润滑介质在干式运行的情况下尽可能长时间地保持在收集腔中。

为了使得冷却/润滑介质简单地进入输入管路中，壳体底部设有中心的开口，经由该开口冷却/润滑介质可以流入收集腔中。壳体底部的中心的开口如此设置，使得待密封的轴延伸穿过该孔延伸并且开口边缘以径向的间距包围该轴。

有利地对应环设置在套筒的外部的圆柱形的罩壳和环形部段之间。环形部段构成输入管路的限定并且过渡到外部的圆柱形的罩壳中。

为了使得介质较长时间地保持在滑动环密封装置的收集腔中，套筒的外部的圆柱形的罩壳与壳体底部中的中心的开口的边缘的径向间距相对于壳体底部中的中心的开口的边缘与套筒的内部的圆柱形的罩壳的径向间距的比例在大约1.5:1至大约3:1之间。通过这种间距比例，实现了输入管路的大的径向长度，这确保了在干式运行的情况下介质在收集腔中的长的逗留持续时间。收集腔中的介质通过旋转的对应环一方面在收集腔中均匀地分布并且另外一方面被置于旋转中。基于该间距比例，尽管介质在收集腔中流动，仍然确保了介质足够长地保留在收集腔中并且可以将滑动副足够冷却和/或润滑。

有利地，收集腔相对于套筒的内部的圆柱形的罩壳密封，从而冷却/润滑介质不能在滑动副旁边向内渗透。

在一个有利的实施方式中，壳体具有至少一个通入到收集腔中的通风孔，由此促进介质在收集腔中的流动。

为了使得介质不通过通风孔向外流出，通风孔通过至少一个覆盖件部分封闭。利用该覆盖件如此阻挡通风孔，使得通风虽然是可能的，然而位于收集腔中的介质仅仅可以缓慢地向外流出。

在一个有利的实施方式中，覆盖件是一个弹簧座圈的延长的部段，在该弹簧座圈上支承对滑动环轴向加载的压缩弹簧。对于覆盖件而言无需是单独的、必须附加制造和安装在滑动环密封装置中的构件。

在一个有利的实施方式中，壳体的底部和/或套筒的环形部段具有与旋转方向相关或与旋转方向无关的结构和/或几何形状。由此可以实现环形间隙的通风。此外由此使得冷却/润滑介质从收集腔中的流出变难。结构和/或几何形状在该情况下确保了介质重新往回朝向收集腔输送。

本发明的其它特征由从说明书和附图中得出。

附图说明

本发明借助于一些在附图中示出的实施方式进行详细阐述，附图示出：

图1根据本发明的轴密封件的一半的轴向剖视图；

图2和3分别以与图1相对应的视图示出根据本发明的轴密封件的另外一个实施方式；

图4水泵的轴向剖视图，根据本发明的轴密封件被安装到该水泵中。

具体实施方式

接下来描述的轴密封件特别是用于车辆的水泵中。在图4中示例示出具有这样的壳体1的这样类型的水泵，在该水泵中泵轴2以已知的方式支承。由壳体1伸出的泵轴2的端部带有一个泵轮3。泵轴2通过安装在壳体中的轴密封件4密封。轴密封件4是滑动环密封装置。借助于附图1至3详细描述该滑动环密封装置的各个不同的实施方式，其如此设计，使得阻止滑动副的干式运行。

根据图1的滑动环密封装置具有套筒5，利用该套筒，滑动环密封装置坐落在泵轴2上。套筒5具有罩壳6，其在其轴向长度上由两个径向相对错位的罩壳部段6a和6b构成。利用罩壳部段6a，套筒5不可相对旋转地且以压合配合地坐落在泵轴2上。另外的罩壳部段6b相对于罩壳部段6a具有较大的内直径和外直径。为了使得滑动环密封装置可以被可靠地推套到泵轴2上，罩壳6的在推套方向上位于前面的端部7漏斗形扩宽。

罩壳6在另外的端部上过渡到一个径向的盘状的环形部段8中，其外边缘9直角地弯曲。圆柱形的边缘9以及圆柱形的罩壳部段6b以径向间距包围对应环10，其面状地贴靠在环形部段8的内侧上。对应环10的相对置的一侧构成径向延伸的密封面11，在该密封面上密封地贴靠滑动环12的同样径向延伸的密封面13。滑动环12在轴向力的作用下以其密封面13密封地贴靠在对应环10的密封面11上。滑动环12固定在保持件14的内侧上，保持件有利地由弹性材料构成。保持件14具有外部的圆柱形的罩壳15，在其内壁上面状地贴靠滑动环12。罩壳15过渡到一个径向向内定向的底部部段16，其经由波纹部段17与环形部段18连接。波纹部段17与罩壳15、底部部段16和环形部段18相比具有较小的壁厚。

保持件14的罩壳15贴靠在套状的中间元件19的圆柱形的罩壳20的内侧上。罩壳20朝向套筒5的环形部段18的方向是敞开的。罩壳20的自由端部21设计成圆锥形扩宽的。罩壳20与一个环形的径向延伸的底部22邻接，在该底部的内侧上贴靠保持件14的底部部段16。底部22大致在底部部段16过渡至波纹部段17的过渡处的高度上过渡至一个圆柱形的罩壳23，其相对于中间元件19的外罩壳20具有较小的直径。保持件14的底部部段16被保持在滑动环12和中间元件19的底部22之间。

环形部段18被夹紧在壳体24和夹紧套筒25之间。夹紧套筒25相对于中间元件19同轴布置并且与壳体24连接成不可相对旋转的。

壳体24设计成基本上盆状的并且具有向外伸出的径向凸缘26，其在安装位置(图4)贴靠在泵壳体1的止挡面27上。向外伸出的径向凸缘26设置在圆柱形的罩壳28的自由边缘上，该罩壳以径向间距包围中间元件19。罩壳28连续弯曲地过渡至径向延伸的底部29中，该底部将罩壳28与夹紧部段30连接。该夹紧部段在轴向剖视图中大致U形弯曲的并且朝向滑动环12定向。夹紧部段30连续地弯曲地过渡至一个内部的圆柱形的罩壳31，其以径向间距包围套筒5的罩壳6。在罩壳31上不可相对旋转地坐落夹紧套筒25。

夹紧部段30向罩壳31中的过渡处在套筒5的锥形扩宽的端部7的高度上。夹紧套筒25在其面向壳体24的夹紧部段30的端部上设有径向向外延伸的夹紧凸缘32。保持件14的环形部段18在轴向上夹紧在夹紧套筒25的夹紧凸缘32和壳体24的夹紧部段30之间。环形部段18和夹紧部段30如此成型，使得它们面状地相互贴靠。环形部段18此外以一个径向内部的圆柱形面33贴靠在壳体24的罩壳31的外侧上。夹紧凸缘32相对于滑动环12具有轴向间距。夹紧套筒25的罩壳相对于滑动环12具有径向的间距。

在中间元件19的底部22上作用弹簧元件34，其支承在壳体24的底部29的内侧上并且在轴向预紧的情况下贴靠在中间元件19的底部22上。由此滑动环12以其密封面13固定压靠在对应环10的密封面11上。

在壳体24的径向凸缘26上固定另外一个壳体36的径向凸缘35。径向凸缘35具有圆柱形的罩壳37，其将径向凸缘35与径向向内延伸的底部38相连接。底部38相对于套筒5的环形部段8以轴向间距对置。底部38以离开套筒5的罩壳部段6b的径向间距结束。底部38以大于环形部段8的径向宽度的一半与环形部段8重叠。底部38和环形部段8在轴向上限定环形间隙39，其基于所述在底部38和环形部段8之间的大的重叠具有大的径向长度。

在环形间隙39上方，泵的容纳冷却/润滑介质的内部空间40与轴密封件4的收集腔41连接(图4)。如果泵被填充介质，那么介质也位于轴密封件4的收集腔41中。位于收集腔41中的介质不到达泵轴2的轴密封件的区域内，因为在对应环10和滑动环12之间的密封间隙是闭合的。在泵填充冷却/润滑介质时收集腔41经由环形间隙39被自动填充。位于收集腔41中的介质确保了，轴密封件4在足够长的时间段上也可以运行，当泵不再包含任何冷却/润滑介质时。位于收集腔41中的介质确保了，当泵不再包含介质时，对应环10和滑动环12不再干式运行。由此也可以的是，对应环10和滑动环12由这样的材料构成，其在收集腔41中没有冷却/润滑介质的情况下被非常快速地磨损。

因为环形间隙39在大于对应环10的一半的径向厚度上延伸，所以达到了，位于收集腔41中的介质不是快速地经由环形间隙流出，而是在较长的时间上被挡在收集腔41中。对此也有帮助的是，底部38的中心的开口43的边缘42仅仅与罩壳部段6b或与罩壳部段6a具有小的径向间距。开口边缘42如此设置，使得其与罩壳部段6a的径向间距和因此与泵轴的径向间距44小于与套筒5的边缘9的径向间距45。间距45与间距44的比例有利地在大约1.5:1至大约3:1之间。由此确保了在轴密封件4的较长的应用时存在足够的介质用于冷却/润滑对应环10和滑动环12，即使当泵不再包含介质时。基于相对长的在径向方向上测量的环形间隙39，此外确保了，介质仅仅非常缓慢地由收集腔41向外流出。环形间隙此外仅仅具有小的轴向长度46，例如大约0.5至5mm，从而与环形间隙39的大的径向宽度相结合，确保了在泵不再包含任何冷却/润滑介质的情况下轴密封件4的足够长的运行持续时间。

壳体36的底部38可以有利地在其面对环形部段38的内侧上具有与旋转方向相关或与旋转方向无关的结构。这样的(未示出的)结构可以例如通过激光、磨削和类似进行制造。这样的结构确保了环形间隙39中的冷却/润滑介质在滑动环密封装置应用时被朝向润滑腔41往回输送。由此确保了，在收集腔41中始终有存在足够的介质，从而即使当泵自身不再包含冷却/润滑介质时，轴密封件4也可以在较长的时间上运行。

替代在底部38的内侧上的结构，底部38自身也可以具有与旋转方向相关或与旋转方向无关的几何形状。底部38的几何形状有利地在底部38的整个径向宽度上延伸。如果这样的几何形状例如是轴形状，而后轴在底部38的圆周上延伸。该几何形状同样如此设计，使得环形间隙39中的冷却/润滑介质被朝向润滑腔41往回输送。

在另外一个(未示出的)的实施方式中，可以在套筒5的环形部段8上设置与旋转方向相关或与旋转方向无关的结构或几何形状。该结构在这种情况下设置在环形部段8的面向底部38的一侧上。几何形状例如轴形状仅仅设置在环形部段8的外侧上并且在这种情况下通过环形部段8的外侧的相应的压印部构成。此外环形部段8的结构和几何形状也可以与底部38的结构和几何形状设计成相同的。环形部段8的结构和几何形状也确保了，由收集腔41向环形间隙39中流入的介质在滑动密封件应用时重新被返回输送到收集腔41中。

最后可能的是，不仅在底部38上而且在环形部段8上设置所述的结构和几何形状。

在根据图2的实施方式中环形间隙39如此设计，使得位于轴密封件4的收集腔41中的冷却/润滑介质被可靠地挡住，从而避免介质提早地流出。

环形间隙39由两个轴向相对错位的间隙部段39a、39b构成。位于径向内部的环形间隙部段39b在轴向密封件5的轴向方向上相对于环形间隙部段39a向外错位。为了达到环形间隙39的形状，壳体36的底部38以及套筒5的环形部段8相应地成型。底部38的包围开口43的区域轴向向外移位。环形部段8相应地具有轴向向外变形的部段，其弧形地过渡至套筒的罩壳部段6b中。与之前的实施方式相对应，环形间隙39在其径向宽度上有利地具有相同的高度46。

对应环10如在之前的实施例中与套筒5连接成不可相对旋转的。这种不可相对旋转按照已知方式构成并且在此不再详细阐述。对应环10如在根据附图1的实施例中经由由弹性材料构成的保持套圈47坐落在套筒5的罩壳部段6b上。保持套圈47已知地设计成套筒形的并且在其面向壳体36的底部38的端部上设有径向向外定向的凸缘48，对应环10在其径向宽度的一部分上贴靠在该凸缘上。对应环此外以其径向外部的区域贴靠在套筒5的环形部段8的内侧上。

滑动环12处在压缩弹簧49的力作用下，压缩弹簧49以其各端部分别支承在弹簧座圈50、51上。两个弹簧座圈50、51自身支承在波纹元件52上，该波纹元件在一个端部上与滑动环12连接并且在另外一个端部上支承在罩壳28和壳体24的底部29的内侧上。弹簧座圈50在压缩弹簧49的力作用下贴靠在波纹元件52上。波纹元件52以已知的方式包围嵌接弹簧座圈51。压缩弹簧49经由波纹元件52施加轴向力至滑动环12上，滑动环由此以其密封面13被压靠在对应环10的密封面11上。

与根据图1的实施例不同，壳体36的径向凸缘35包围嵌接壳体24的径向凸缘26。

间距45相对于间距44的比例处于在大约1.5:1至大约3:1之间的范围内。由此又确保了，轴密封件4可以足够长时间地应用，即使当泵不再包含任何冷却介质时。基于该间距比例，在收集腔41中保留足够的冷却/润滑介质，从而对应环10和滑动环12可以被足够地长地冷却/润滑。此外所布置的环形间隙39的分布有助于即使在长时间应用轴密封件4时位于收集腔41中的介质仅仅缓慢地向外流出，当泵不再具有任何介质时。在轴向密封件4或壳体36的相同的径向宽度的情况下，错位的底部38和错位的环形部段8导致介质从收集腔41中出来的流动路径的延长。

在根据图2的实施方式中底部38轴向向外错位，也可以的是，底部38轴向向内错位。相应地套筒5的环形部段8轴向向内错位。通过这种实施方式可以达到用于冷却/润滑介质的长的流动路径。

根据图3的实施方式基本上与根据图2的实施方式相同地构成。区别仅仅在于，在壳体36的罩壳37中设置至少一个通风孔53。该通风孔53通过覆盖件54被大部分覆盖，从而位于收集腔41中的冷却/润滑介质不能无阻碍地向外流过通风孔53。覆盖件54可以是一个独立的构件。优选覆盖件54然而是一个弹簧座圈50的延长部分，压缩弹簧49的一个端部轴向支承在该弹簧座圈上。由此得到轴密封件4的非常简单的构造并且特别是非常简单的组装。弹簧座圈50的延长的端部54一直延伸到套筒5的边缘9的区域内。覆盖件54以径向间距包围边缘9。

通风孔53如此通过覆盖件54覆盖，使得自由的开口横截面仅仅如此大，使得确保了收集腔41的通风，使得在收集腔41中的介质然而仅仅可以最小地通过通风孔53向外流出。

在根据图2和3的实施方式中，设置借助于图1描述的结构或几何形状。

在所有的实施方式中与旋转方向相关或与旋转方向无关的结构或几何形状也用于通风。

Claims (16)

1.滑动环密封装置，其包含滑动环(12)和对应环(10)，所述滑动环和对应环位于一个壳体(24，36)中，在该壳体中存在用于冷却/润滑介质的收集腔(41)，至少一个输入管路(39)通入到该收集腔中，其特征在于，输入管路(39)设置在所述壳体(24，36)的径向的底部(38)和套筒(5)的径向的环形部段(8)之间，对应环(10)与该套筒连接成不可相对旋转的，该壳体(24，36)包括两个彼此固定连接的壳体部分，其中一个壳体部分(24)具有径向内部的罩壳(31)，该罩壳以径向间距包围套筒(5)的径向内部的罩壳(6)并且在套筒(5)的所述径向内部的罩壳(6)和滑动环(12)之间延伸，壳体(24，36)的所述径向的底部(38)设置在另外一个壳体部分(36)上并且邻接所述另外一个壳体部分(36)的径向外部的罩壳(37)，并且所述一个壳体部分(24)具有径向外部的罩壳(28)，该径向外部的罩壳与所述另外一个壳体部分(36)的径向外部的罩壳(37)固定连接。

2.按权利要求1所述的滑动环密封装置，其特征在于：输入管路(39)径向延伸。

3.按权利要求1或2所述的滑动环密封装置，其特征在于：输入管路(39)是环形间隙。

4.按上述权利要求1或2所述的滑动环密封装置，其特征在于：输入管路(39)在其径向长度上笔直延伸。

5.按上述权利要求1或2所述的滑动环密封装置，其特征在于：输入管路(39)由轴向相对错位的各部段(39a，39b)构成。

6.按上述权利要求1或2所述的滑动环密封装置，其特征在于：壳体(24，36)的底部(38)具有中心的开口(43)。

7.按上述权利要求1或2所述的滑动环密封装置，其特征在于：对应环(10)被容纳在套筒(5)的外部的圆柱形的罩壳(9)和所述环形部段(8)之间。

8.按上述权利要求1或2所述的滑动环密封装置，其特征在于：套筒(5)的外部的圆柱形的罩壳(9)与壳体底部(38)中的中心的开口(43)的边缘(42)的径向间距相对于壳体底部(38)中的中心的开口(43)的边缘(42)与套筒(5)的内部的圆柱形的罩壳(6)的径向间距(44)的比例在1.5:1至3:1之间。

9.按上述权利要求1或2所述的滑动环密封装置，其特征在于：收集腔(41)相对于套筒(5)的内部的圆柱形的罩壳(6)密封。

10.按上述权利要求1或2所述的滑动环密封装置，其特征在于：壳体(24，36)具有至少一个通入到收集腔(41)中的通风孔(53)。

11.按权利要求10所述的滑动环密封装置，其特征在于：通风孔(53)通过至少一个覆盖件(54)部分封闭。

12.按权利要求11所述的滑动环密封装置，其特征在于：覆盖件(54)是一个弹簧座圈(50)的延长的部段，在该弹簧座圈上支承对滑动环(12)轴向加载的压缩弹簧(49)。

13.按上述权利要求1或2所述的滑动环密封装置，其特征在于：壳体(24，36)的底部(38)具有与旋转方向相关或与旋转方向无关的结构。

14.按上述权利要求1或2所述的滑动环密封装置，其特征在于：壳体(24，36)的底部(38)具有与旋转方向相关或与旋转方向无关的几何形状。

15.按上述权利要求1或2所述的滑动环密封装置，其特征在于：套筒(5)的径向的环形部段(8)具有与旋转方向相关或与旋转方向无关的结构。

16.按上述权利要求1或2所述的滑动环密封装置，其特征在于：套筒(5)的径向的环形部段(8)具有与旋转方向相关或与旋转方向无关的几何形状。