CN103238011A - 径向轴密封环 - Google Patents

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CN103238011A CN2011800566324A CN201180056632A CN103238011A CN 103238011 A CN103238011 A CN 103238011A CN 2011800566324 A CN2011800566324 A CN 2011800566324A CN 201180056632 A CN201180056632 A CN 201180056632A CN 103238011 A CN103238011 A CN 103238011A
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Abstract

本发明涉及一种具有加固环(3)和与加固环(3)相连接的弹性体件(5)的径向轴密封环(1)，该弹性体件(5)具有包含径向密封唇部段(9b)和轴向密封唇部段(9a)的动态密封唇(9)，其中，轴向密封唇部段(9a)为了密封地贴靠在轴上而具有密封边(21)，该密封边(21)设置在轴向密封唇部段(9a)的面向轴的内侧罩壁(23)上，其中该轴向密封唇部段(9a)具有加固结构(27)。

Description

径向轴密封环
本发明涉及一种具有加固环和与加固环相连接的弹性体件的径向轴密封环，该弹性体件具有包含径向密封唇部段和轴向密封唇部段的动态密封唇，其中，轴向密封唇部段为了密封地贴靠在轴上而具有密封边，该密封边设置在轴向密封唇部段的面向轴的内侧罩壁上。
DE 25 56 992 C2描述一种具有由弹性材料制成的密封唇的轴密封环，其在空气一侧的、向着轴表面倾斜延伸的接触面上具有在圆周上分布的多个肋片对，其单个肋片交替地沿相反于周向倾斜地延伸并且在密封边中在一个点上相交，其中，在分别在第一肋片对内设置另一肋片对，其单独的肋片分别沿相反的方向倾斜、与第一肋片对的对应的肋片相交并且在那结束。
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种在低压负载下密封效果更好的径向轴密封环。
本发明的技术问题通过一种具有加固环和与加固环相连接的弹性体件的径向轴密封环而解决，该弹性体件具有包含径向密封唇部段和轴向密封唇部段的动态密封唇，其中，轴向密封唇部段为了密封地贴靠在轴上而具有密封面，该密封面设置在轴向密封唇部段的面向轴的内侧罩壁上，其中该轴向密封唇部段具有加固结构。
加固结构能够由动态密封唇、尤其轴向密封唇部段的特殊造型构成。作为备选，加固结构由与轴向密封唇部段相连的单独的构件构成。
该加固结构设计用于使轴向密封唇部段、尤其是轴向密封唇部段的自由的轴向端部保持与待密封的轴的表面的接触，或者至少减小轴向密封唇部段的自由轴向端部在低压条件下从轴的表面的掀起。
例如为了使轴密封地贯穿机器的壳壁，在壳壁上可以设置径向轴密封环，所述径向轴密封环的动态密封唇能够在轴的外廓上密封地滑动。这种借助径向轴密封环的密封唇的密封尤其可用于防止位于机器壳体内部的油通过壳壁与轴之间的缝隙泄漏。机器例如是内燃机，其中在曲轴箱内形成低压环境，借助径向轴密封环密封该内燃机，以防止油从壳体中泄漏出来。在此，也如其它情况中，径向轴密封环通过轴向密封唇部段的具有动态密封边的自由轴向端部在指向油箱的方向上使用。但是尤其对于弹性体的密封唇，由于在壳体内产生的低压会导致轴向密封唇部段的自由轴向端部的掀起。借助按照本发明的加固结构可以减小或抑制或完全阻止轴向密封唇部段的自由轴向端部的掀起。
所述加固结构可以安置在与轴向密封唇部段的内侧罩壁相对置的轴向密封唇部段的外侧罩壁上。该加固结构可稳定轴向密封唇部段的基础形状，并且减少或阻止向上隆起，尤其是轴向密封唇部段的自由轴向端部的或在轴向密封唇部段的自由轴向端部上的环形边的U形隆起。
加固结构可以由多个、尤其至少六个、例如也可以是八个支承接片构成，所述支承接片沿轴向或至少基本沿轴向延伸。该支承接片构成可以从轴向密封唇部段的外侧罩壁径向向外伸出的肋片。就此，这些肋片能够提高轴向密封唇部段针对隆起的轴向的抗弯强度或刚性。这些支承接片能够一体式地在轴向密封唇部段上成型，或者与轴向密封唇部段一同例如在成型模具中一体式地制造。
所述多个、尤其至少六个、例如也可以是八个支承接片能够以相同的间距在轴向密封唇部段的外侧罩壁的圆周上延伸。支承接片在此能够平行于轴向密封唇部段的轴向延伸线延伸。必要时支承接片也能够与该平行延伸的保持一定径向位移量地错移地定向。
在按照本发明的支承接片的所有实施例中，多个、尤其至少六个、例如也可以是八个支承接片可以在径向密封唇部段的全部或至少部分长度上沿径向延伸。支承接片也可以沿轴向密封唇部段延伸并且向着径向密封唇部段继续延伸。通过支承接片向着径向密封唇部段继续延伸，可以提高从轴向密封唇部段至径向密封唇部段的过渡区域的刚性。
在按照本发明的支承接片的所有实施例中，多个、尤其至少六个、例如也可以是八个支承接片与径向密封唇部段相连接。通过支承接片将轴向密封唇部段与径向密封唇部段相连接，由此可以提高从轴向密封唇部段至径向密封唇部段的过渡区域的刚性。
多个、尤其至少六个、例如也可以是八个支承接片具有径向向外指向的边缘，边缘的曲率在边缘的至少部分长度上具有比密封唇的轴向密封唇部段和径向密封唇部段之间的连接段更小的曲率。由此支承接片以鱼鳍状凸出部的形式将轴向密封唇部段与径向密封唇部段相连接。
在支承接片的备选或补充的实施例中，加固结构可以由至少一个环构成，其具有围绕轴承密封唇部段的圆周的刚性环状部段。该环可以作为单独的构件制造并且与轴向密封唇部段相连接。
所述环具有沿径向延伸的刚性环状部段和沿轴向延伸的、尤其带切口的和/或边缘开放的环状部段。
在所有按照本发明的实施例中，所述环具有基本沿轴向延伸的环状部段，所述环在轴向密封唇端部的自由端部的方向上圆锥形地逐渐变细。这种圆锥形的逐渐变细结构可以这样实施，使得在径向轴密封环未组装的状态下、也就是在动态密封唇松弛的状态下，密封边形成略微小于待密封的轴的外径的内径。
在所有按照本发明的实施例中，所述环是金属环、尤其是弹簧钢环。
在所有已述的实施例中，轴向密封唇部段具有由弹性体材料构成的密封边。
在本发明备选的结构设计中，轴向密封唇部段可以具有由聚四氟乙烯(PTFE)构成的密封边。
在一种由聚四氟乙烯(PTFE)构成的密封边的特殊的改进方案中，密封边可以设置在轴套的内侧罩壁或由聚四氟乙烯(PTFE)构成的空心圆柱形环的内侧罩壁上。该轴套或环在此可以与弹性体件的轴向密封唇部段相连接。该轴套或环尤其可以在弹性体件的轴向密封唇部段上硫化连接。
概括地讲，本发明提供了一种尤其使由弹性体材料制成的径向轴密封环减小摩擦的解决方案。
此外，借助螺旋状的回油装置、必要时还借助用于静止状态下的气密性的静态坝结构实现摩擦减小的由弹性体材料制成的径向轴密封环。
由弹性体材料制成的径向轴密封环通常具有较大柔性。由弹性体材料制成的径向轴密封环会在压力不断降低时短时间地失去与所密封的轴的接触，从而导致无法密封和/或由振动产生噪音。
此外，由于弹性体材料随温度和时间的收缩性，也就是老化，会降低在径向轴密封环的使用寿命中的低压稳定性。这会影响径向轴密封环的持续稳定性。
按照本发明，由弹性体材料制成的径向轴密封环的密封唇可以具有多个、尤其至少六个、例如也可以是八个支承接片，所述支承接片能够连接或加强径向轴密封环的径向和轴向区域。这些支承接片能够由与密封唇相同的材料制成，并且尤其在用于径向轴密封环的相同的模具中整体地制造。
作为备选或补充，在这种径向轴密封环的实施例中也可以集成有弹性环或金属件，这可用于压力稳定性、尤其是进一步提高压力稳定性。借助按照本发明的加固的密封唇存在进一步优化密封装置的摩擦的潜在可能。
动态密封唇能够摆脱内部压力的影响。
通过确定的弹性体轮廓能够实现摩擦值的优化。由此能够延长径向轴密封环的使用寿命。
在示意附图中示范性地显示本发明的不同的实施例。在附图中：
图1示出具有设计为支承接片的按照本发明的加固结构的第一实施例的径向轴密封环的上半部的纵截面；
图2示出具有设计为支承接片的按照本发明的加固结构的第二实施例的径向轴密封环的上半部的纵截面；
图3示出具有设计为成型件的按照本发明的加固结构的第三实施例的径向轴密封环的上半部的纵截面；
图4示出具有设计为金属环的按照本发明的加固结构的第四实施例的径向轴密封环的上半部的纵截面；
图5示出具有设计为具有沿径向延伸的刚性环状部段的金属环的按照本发明的加固结构的第五实施例的径向轴密封环的上半部的纵截面；
图6示出具有设计为带切口的金属环的按照本发明的加固结构的第六实施例的径向轴密封环的上半部的纵截面。
图1示出本发明第一实施例的剖切径向轴密封环1的上半部得到的纵剖面。其中，径向轴密封环1具有加固环3以及与加固环3相连的、一体式构成的弹性体件5。在此，加固环3例如由板材制成。弹性体件5通过在加固环3上硫化而与其相连。
弹性体件5具有静态密封区域7，其外罩设计用于静态密封地贴靠在通道开口区域中的未显示的壳体件上，例如是用于待密封的、同样未显示的轴的壳体的通道开口。
弹性体件5具有动态密封唇9，其在径向轴密封环1固定安装时贴靠在未显示的轴上。密封唇9具有第一密封段11。该第一密封段11具有螺纹状的回输结构13。该螺纹状的回输结构13在图1中明显被放大地显示，以便更清晰地显示出回输结构13的螺纹状螺纹线和其至第二密封段15的过渡段或溢出段。代替所示的三圈螺纹线，回输结构13也可以具有三圈以上的螺纹线。螺纹线的上升幅度在实际中明显小于图中所示。螺纹线的升程例如是0.7或0.75mm。
密封唇9在自由端17支承第二密封段15。第二密封段15能够配备已知的弹簧19用于预紧该第二密封段15。
如图1中的实施例所示，动态密封唇9具有轴向密封唇部段9a和径向密封唇部段9b。轴向密封唇部段9a具有用于密封地贴靠在轴上的回输结构13，该回输结构13设置在轴向密封唇部段9a的面向轴的内侧罩壁23上。轴向密封唇部段9a在与内侧罩壁23对置的外侧罩壁25上具有加固结构27。在按照图1的实施例中，加固结构27由多个、尤其至少六个支承接片27a构成，所述支承接片27a沿轴向或至少基本沿轴向延伸。
在此，所述轴向指的是轴的或轴线的轴向延伸方向。其也意味着，轴向是指空心圆柱形的轴向密封唇部段9a的轴向延伸。在此，该轴向延伸与轴向密封唇部段9a的空心圆柱形的基础形状的旋转轴线对应。对于空心圆柱形的轴向密封唇部段9a的基础形状也可以依照内侧罩壁23和外侧罩壁25而产生。多个、尤其至少六个支承接片27a安置在轴向密封唇部段9a的外侧罩壁25上并且从该外侧罩壁25上径向向外升高。
多个、尤其至少六个支承接片27a在此以相同的间距在轴向密封唇部段的外侧罩壁的周向上向外延伸。
在按照图1的实施例中，支承接片27a在密封唇9的在轴向密封唇部段9a和径向密封唇部段9b之间弯曲的过渡段29中轻微地向径向密封唇部段9b过渡。其中，支承接片27a的高度在加固环3的区域中逐渐过渡至零。
按照图1的实施例，可以如图所示设计有弹簧19或不具有用于预紧第二密封段15的弹簧19。
在按照图2的实施例中，多个、尤其至少六个支承接片27a几乎全部沿径向延伸，也就是说在沿径向密封唇部段9b的至少一个局部长度上延伸。在此，支承接片27a在侧面的俯视图中具有三角形的基础形状。该支承接片27a在按照图2的实施例中构成三角形的加固肋片。支承接片27a在按照图2的实施例中分别具有自由边缘31，其相对轴向密封唇部段9a和径向密封唇部段9b基本呈45度地延伸。多个、尤其至少六个支承接片27a在按照图2的实施例中连接起轴向密封唇部段9a和径向密封唇部段9b。
相对按照图1的实施例，在按照图2的实施例中多个、尤其至少六个支承接片27a具有径向向外指向的边缘31，其至少在边缘31的局部长度上具有比密封唇9的轴向密封唇部段9a和径向密封唇部段9b之间的连接段45更小的曲率。
按照图2的实施例可以具有弹簧19或如图所示不具有用于预紧第二密封段15的弹簧19。
在按照图3的实施例中，轴向密封唇部段9a由弹性体制成，并且相对图1和图2的实施例在轴向延伸上缩短了。在弹性的轴向密封唇部段9a的自由端17上安置由聚四氟乙烯(PTFE)构成的密封面21。由聚四氟乙烯(PTFE)构成的密封面21在此设计为轴套35的内侧罩壁33，也就是说，空心圆柱形的环由聚四氟乙烯(PTFE)构成。轴套35与弹性体件9的弹性的轴向密封唇部段9a通过硫化相连接。
在按照图4的实施例中，加固结构27由至少一个环27b构成，其具有环绕轴向密封唇部段9a的圆周37的刚性环状部段39。在按照图4的实施例中，基本沿轴向延伸的环状部段39朝轴向密封唇部段9a的自由端部17的方向圆锥形地逐渐变细。
在按照图5的实施例中，加固结构27由至少一个环27b构成，其具有沿径向延伸的刚性环状部段41和沿轴向延伸的带切口的、尤其带有边缘开放切口的环状部段39a。在按照图5的实施例中，基本沿轴向延伸的环状部段39朝轴向密封唇部段9a的自由端部17的方向圆锥形地逐渐变细。
在按照图6的实施例中，加固结构27由至少一个环27b构成，其具有沿径向延伸的刚性环状部段41和沿轴向延伸的带切口的、尤其带有边缘开放切口的环状部段39a。在按照图5的实施例中，基本沿轴向延伸的环状部段39朝轴向密封唇部段9a的自由端部17的方向圆锥形地逐渐变细。相对按照图5的实施例，按照图6的径向轴密封环1具有包含延长的径向环状部段43的加固环3。
附图标记清单
1  径向轴密封环
3  加固环
5  弹性体件
7  静态密封区域
9  密封唇
9a 轴向密封唇部段
9b 径向密封唇部段
11 第一密封段
13 回输结构
15 第二密封段
17 自由端
19 弹簧
21 密封边
23 内侧罩壁
25 外侧罩壁
27 加固结构
27a 支承接片
27b 环
29 过渡段
31 自由边
33 罩壁
35 轴套
37 圆周
39 环状部段
39a 带切口的环状部段
41 刚性环状部段
43 径向环状部段
45 连接段

Claims (10)

1.一种具有加固环(3)和与所述加固环(3)相连接的弹性体件(5)的径向轴密封环(1)，所述弹性体件(5)具有包含径向密封唇部段(9b)和轴向密封唇部段(9a)的动态密封唇(9)，其中，所述轴向密封唇部段(9a)为了密封地贴靠在轴上而具有密封面(21)，所述密封面(21)设置在所述轴向密封唇部段(9a)的面向所述轴的内侧罩壁(23)上，其特征在于，所述轴向密封唇部段(9a)具有加固结构(27)。
2.按照权利要求1所述的径向轴密封环，其特征在于，所述加固结构(27)安置在与所述轴向密封唇部段(9a)的内侧罩壁(23)相对置的所述轴向密封唇部段(9a)的外侧罩壁(25)上。
3.按照权利要求1或2所述的径向轴密封环，其特征在于，所述加固结构(27)可以由多个、尤其至少六个支承接片(27a)构成，所述支承接片(27a)沿轴向或至少基本沿轴向延伸。
4.按照权利要求3所述的径向轴密封环，其特征在于，所述多个、尤其至少六个支承接片(27a)以相同的间距在所述轴向密封唇部段(9a)的外侧罩壁(25)的圆周上延伸。
5.按照权利要求3或4所述的径向轴密封环，其特征在于，所述多个支承接片(27a)沿径向在所述径向密封唇部段(9b)的全部或至少部分长度上延伸，尤其使所述轴向密封唇部段(9a)与所述径向密封唇部段(9b)相连接。
6.按照权利要求5所述的径向轴密封环，其特征在于，所述多个、尤其至少六个支承接片(27a)具有径向向外指向的边缘(31)，所述边缘(31)的曲率在所述边缘(31)的至少部分长度上具有比所述密封唇(9)的轴向密封唇部段(9a)和径向密封唇部段(9b)之间的连接段(45)更小的曲率。
7.按照权利要求1至6之一所述的径向轴密封环，其特征在于，所述加固结构(27)，尤其作为按照权利要求2至5之一所述的支承接片(27a)的替代或补充，由至少一个环(27b)构成，所述环(27b)具有围绕所述轴向密封唇部段(9a)的圆周的刚性环状部段(41)。
8.按照权利要求7所述的径向轴密封环，其特征在于，所述环(27b)、尤其设计为金属环和/或弹簧钢环的环(27b)具有沿径向延伸的刚性环状部段(41)和沿轴向延伸的、尤其带切口的和/或边缘开放的环状部段(39、39a)。
9.按照权利要求7或8所述的径向轴密封环，其特征在于，所述环(27b)、尤其设计为金属环和/或弹簧钢环的环(27b)具有基本沿轴向延伸的环状部段(39、39a)，所述环状部段(39、39a)朝向所述轴向密封唇部段(9a)的自由端部(17)的方向呈圆锥形地逐渐变细。
10.按照权利要求1至9之一所述的径向轴密封环，其特征在于，所述轴向密封唇部段(9a)具有由弹性体材料和/或聚四氟乙烯(PTFE)构成的密封边(21)，并且尤其设计在由聚四氟乙烯(PTFE)构成的轴套(35)的内侧罩壁(33)上，所述轴套(35)与所述弹性体件(5)的轴向密封唇部段(9a)相连接、尤其硫化连接。
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