CN103321943A - 密封装置及具有密封装置的泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有放置于平面接触表面的两个构件(具体是泵的两个壳体部分)之间的密封装置。本发明始于一种密封装置，其具有在其端部区处的长形柔性密封元件，末端元件布置在密封元件的端部区处，该末端元件可执行密封功能。密封元件和末端元件设计成以便它们在第一密封元件的端部区中具有重叠区，且因此形成第一连续密封边缘。为了制造可简单地安装的简单密封装置(10)，根据本发明提出的是还保持密封边缘(24)，以用于第一密封元件(11)的端部区(19)沿起始区(25)的方向在第一重叠区(23)内位移。此外，末端元件(15)具有第一弯曲部(18)。弯曲部(18)设计成且密封元件(11)布置成以便密封元件(11)在无压力状态下沿所述弯曲部(18)接触末端元件(15)。

Description

密封装置及具有密封装置的泵

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的密封装置，并且涉及一种具有密封装置的泵。

背景技术

已知的是，密封装置设在具有平面接触表面的两个构件之间。因此，例如，可密封至少部分地由两个构件形成的压力空间。即是说，特别是针对具有分开的壳体的泵的情形，其中密封装置设在两个壳体部分之间。

就此而论，例如，使用了所谓的扁平密封件。这些可由不同的材料制成，例如，如弹性体、压紧纤维、芳纶纤维、碳纤维、矿物纤维或金属。取决于使用目的，可选择匹配的扁平密封件。可利用此类密封件来实现良好的密封效果。然而，由于扁平密封件仅可补偿接触表面的较小变形，故仅允许形成接触表面的构件相对于理想安装状态略微变形。为了避免变形，必须将待密封的构件设计成在使用扁平密封件时是刚性的，以便仅出现此类较小的变形，使得对于较大的负载，即，在处于很高的压力下的泵中，也不会危害扁平密封件的功能能力。为了将其实现，例如，可提供较大的壁厚度和/或复杂的肋条。

此外，从DE 33 00 505 Al得知了一种用于布置在具有平面接触表面的两个构件之间的密封装置。两个构件设计为泵的长形的分开的壳体的壳体部分。为具有起始区和结束区的密封带形式的长形柔性密封元件布置在接触表面的凹槽中用于密封。密封绳具有在其端部区中的加厚的端部的形式的柔性末端元件，该加厚的端部设计成以便其可执行密封功能。密封元件和末端元件设计成以便它们在密封元件的端部区中具有重叠区，且因此形成连续的密封边缘。末端元件固定地连接到密封元件上。例如，其可设计为最初分开的元件，该元件在特殊工作步骤中例如通过粘合或通过硫化来固定地连接到密封绳上。

发明内容

与此相比，本发明的目的在于提出一种密封装置，该密封装置简单地制造且可以以简单的方式安装。根据本发明，通过具有权利要求1的特征的密封装置来满足该目的。

根据本发明，密封元件可位移地布置，即，具体是密封元件的端部区相对于末端元件可位移地布置，以便还保持密封边缘以用于密封元件的端部区沿起始区的方向在第一重叠区内位移。因此，密封元件和末端元件未固定地连接到彼此上，而是在安装状态中也设计为两个分离的部分，该部分可与彼此分离地安装。因此，可沿其纵向方向将密封元件压缩至一定程度，而不会由此中断密封边缘。因此，在此情况下也保持了密封效果。重叠区选择成以便还保持密封功能以用于操作期间出现的端部区的最大位移。

此外，末端元件具有弯曲部。该弯曲部设计成且密封元件布置成以便密封元件在无压力状态下沿弯曲部接触末端元件。另外，密封元件由于末端元件的弯曲部而弯曲。由于由此在密封元件内引起的应变，故其在该弯曲部中压制末端元件。尽管密封元件和末端元件设计为两个部分，但在两个元件之间不存在间隙，且它们还在无压力状态下形成连续密封边缘。就此而论，"无压力状态"应当理解为使得相同的压力存在于密封元件的两侧处，具体是使得大气压力存在于密封元件的两侧处。

因此，实现了具有柔性密封元件和末端元件的密封装置的固定功能，该元件并未固定地连接到彼此上。由于密封元件和末端元件可与彼此分离地安装，故这使得能够简单安装密封装置。此外，用于两个元件的紧密连接的工作步骤不是必需的，这将与时间、劳动相关联，且因此最终与成本相关联。

密封元件和末端元件具体布置在组件上，以便末端元件的弯曲部沿一个方向张开，在操作期间，较高的压力存在于该方向上。因此，在操作期间，密封元件压制末端元件，且因此实现了特别有效的密封效果。

此外，因此可防止将密封元件压离末端元件，即，升离，且因此防止在末端元件与密封元件之间出现间隙且因此出现泄漏。

密封元件和末端元件具体由弹性体制成，其中可既可使用相同的材料，也可使用不同的材料。末端元件具体由柔性较低的材料设计成。元件还可由不同的适合材料制成。

密封元件具体具有圆形截面，且因此其具体设计为所谓的圆形绳。圆形绳类似于"切开的"O形环，且在密封功能方面具有与O形环相同的优点。然而，其它截面也是可能的，例如，椭圆形、矩形、X形截面是可能的。

在本发明的实施例中，沿密封元件的方向定向的第一末端元件的侧表面具有对应于密封元件的外部轮廓的轮廓。因此，例如，对于密封元件作为圆形绳且因此具有外部轮廓的设计，提到的侧表面具有至少一个区段，该区段具有一定轮廓，该轮廓具有对应的互补圆形轮廓。利用提到的对应轮廓，可在密封元件与末端元件之间实现较大的接触表面且因此实现较大的密封表面，由此实现了良好的密封效果。此外，密封元件在无压力状态下可在末端元件处接触和/或邻接，特别是封闭，以便使上文提到的密封元件升离末端元件的风险特别小。

在本发明的实施例中，第一末端元件和第一密封元件设计和布置成以便在无压力状态下，第一密封元件利用端部表面(即，截面表面)邻接在第一末端元件处。出于此目的，末端元件具体具有垂直于末端元件的所提到的弯曲部定向的突起。因此，可有利地防止流体可渗透到密封元件与末端元件之间，且因此防止密封元件可升离末端元件。密封元件具体可安装成以便其通过末端元件的邻接而沿纵向方向略微受压，由此可特别有效地防止所提到的流体的渗透。

在本发明的实施例中，密封元件布置在凹槽中，而末端元件布置在切口中。从而实现了特别良好的密封效果。就此而论，所提到的切口具体设计成以便在待密封的两个构件组装时末端元件略微受压，由此产生末端元件的良好密封效果。

在本发明的实施例中，末端元件至少可收纳类似于第一长形柔性密封元件的第二长形柔性密封元件。因此，第二密封元件和第一密封末端元件设计和布置成以便它们在第二密封元件的第二端部区中具有第二重叠区，且因此还具有第二连续密封边缘。还保持该第二密封边缘来用于使第二密封元件的第二端部区沿第二起始区的方向在第二重叠区内位移。第一末端元件具有第二弯曲部，且第二密封元件布置成以便其在无压力状态下沿第二弯曲部在第一末端元件处接触。因此，第一末端元件以类似于相应的端部区处的第一密封元件的方式形成用于第二密封元件的止挡件。还有可能的是可以以类似的方式提供第三密封元件或第四密封元件。因此，末端元件可有利地形成用于两个或多个密封元件的止挡件。

根据本发明的密封装置的优点具体是在用在具有分开的壳体的泵中时显现，其中密封装置布置在第一壳体部分与第二壳体部分之间。泵提供成用于传送气体类流体或液态流体，例如，如水、原油或类似流体。高达800bar的很高的压力可存在于此类泵中，这是功能上安全的密封装置也对于出现的泵的壳体部分的变形特别重要的原因。密封装置可用于相对于泵的环境朝外侧密封压力空间。然而，还有可能使用根据本发明的密封装置来用于泵的内部中的不同压力空间的相互密封。大体上与彼此分离的泵的压力空间之间的各种泄漏导致损失，且因此导致泵操作时的操作成本的上升。

泵具体设计为一级或多级的径向离心泵。

在本发明的实施例中，泵的壳体沿纵向方向在传动轴的水平处分开。将借助于第一长形柔性元件来相对于其环境密封布置在传动轴的第一侧处的低压区，借助于第二长形柔性密封元件来相对于布置在传动轴的第一侧处的高压区来密封提到的低压区，以及借助于第三长形密封元件来相对于环境密封提到的高压区。第一末端元件设计和布置成以便其收纳所有三个密封元件，且因此具有重叠区，重叠区在其端部区处具有所有三个密封器件，且具有对应于其端部区处的所有三个密封器件的弯曲部。

因此，泵的两个壳体部分的特别牢固的密封是可能的。

在本发明的实施例中，末端元件的弯曲部沿压力区的方向张开，该压力区具有存在于密封元件处的两个压力中的较高的压力。因此，产生了提到的弯曲部对准的上文已经提到的优点。

此外，由此还确保了其中在压力在低压区中比在高压区更快地累积的情况下，其可导致流体流动，且因此导致最多在较短时间周期内从低压区泄漏到高压区；然而，绝不会从低压区到环境中。因此，可安全地防止沿至环境的方向的泄漏。从低压区到高压区的这种可能的泄漏不是关键的，因为其仅可在压力累积时的较短时间周期内出现。这类似地对泵的效率没有不利影响。

在本发明的实施例中，密封装置至少具有第二末端元件。第二末端元件布置成以便其收纳密封元件，即，其具有重叠区和在密封元件的起始区处的对应的弯曲部。因此，在对应的密封元件的起始区处也可类似于端部区处实现了相当良好的密封效果。

就此而论，有可能的是为各个密封元件提供第二末端元件。然而，第二末端元件仅布置在那些密封元件处，那些密封元件具体是采用相对于环境的密封功能的密封元件。因此，实现了相对于环境的压力区的特别好的密封。

本发明的其它优点、特征和特点由实施例的随后的描述以及参照附图产生，附图中相同或具有相同功能的元件由相同的参考标号表示。

附图说明

在此方面，这里示出了：

图1为顶视图中的具有密封装置的端部区和末端元件的密封装置的截面；

图2为穿过密封元件与末端元件之间的重叠区中的密封元件和末端元件的截面；

图3为侧视图中的具有沿纵向分开的壳体的泵；以及

图4为在传动轴的水平处穿过泵的截面。

具体实施方式

根据图1，密封装置10具有为环形绳形式的长形柔性密封元件11，环形绳由弹性体制成。密封元件11布置在第一构件13的平面表面14的凹槽12中，该构件仅部分地示出。平面表面14在第一构件13的安装状态下相对于图1中未示出的第二构件形成平面接触表面。

此外，密封装置10具有末端元件15，末端元件15布置在第一构件13的平面表面14的切口16中。同样，末端元件15由弹性体制成，其中其设计成比密封元件11更硬。切口16并非深到使得末端16可完全地收纳在其中。在安装图1中未示出的第二元件时，出于此原因略微压缩末端元件15。因此，其执行了两个构件之间的密封功能。

末端元件15的基本形状由布置成垂直于彼此的两个矩形固体形成，其中由此产生的内缘17a,17b未设计成直的，而是具有弯曲部18。末端元件15和密封元件11相对于彼此布置，以便密封元件11的端部区19还在内缘17a,17b处接触，且因此还在无压力状态下在弯曲部18处接触。柔性密封元件11由于柔性密封元件11产生的弯曲部而压制末端元件，以便密封元件11与末端元件15之间未产生间隙。

为了实现尽可能大的接触表面因此实现密封元件11与末端元件之间的密封表面，沿密封元件11的方向定向的侧表面26具有对应于密封元件11的外部轮廓的轮廓。如图2中所示，密封元件11设计为具有圆形外部轮廓的圆形绳。对应地，末端元件15的提到的侧表面26因此具有向内定向的半圆形轮廓。然而，还有可能的是，侧表面的轮廓覆盖密封元件11的外部轮廓的180°以下。

然后在末端元件15处接触的密封元件11的区段可被称为重叠区23。此外，密封元件11和末端元件15形成连续密封边缘24，连续密封边缘24由图1中的末端元件15和密封元件11的右外缘形成。

末端元件20还具有邻接件20，邻接件20设计成以便密封元件11的端部表面21至少在无压力状态下在邻接件20处接触。因此，邻接件20布置成垂直于末端元件15的内缘17b。

压力可从图1中的左侧施加到密封装置10上。因此，压力作用成以便其抵靠末端元件15压制密封元件11，且因此还抵靠弯曲部18压制。因此，弯曲部18沿具有较高压力的密封装置10的侧部的方向张开。密封装置10的目的在于确保图1中提到的压力向右侧密封。在边缘22处，末端元件15在边缘22处邻接，即，朝图1中的顶部，通过密封装置10的密封不是必需的。在该方向上，提供了不同的未示出的止挡件，例如，具有不同的密封装置或滑动环密封件的盖。

末端元件15大体上用于防止密封元件11的端部区19处的泄漏的目的，这意味着沿边缘22。如果密封元件11将垂直地接触没有末端元件15的边缘22时，则因此仅将在密封元件11的端部表面21在施加压力时也将在边缘22处接触时才提供充分的密封效果。由于密封元件11为柔性设计，故这不可确保。这将很危险，一旦小间隙出现在密封元件11的端部表面21与边缘22之间，则也作用于间隙中的压力将使端部区19沿位于与密封元件11的端部区19相对的起始区25的方向位移，以便密封元件11将由此受压，且间隙将甚至由此增大。因此，将不再确保该区中的密封效果，且将引起泄漏。

通过所述的密封元件11和末端元件15的设计和布置，在边缘22的区（即，在布置末端元件15的位置处）中也确保了密封装置10的密封效果。密封元件11的端部区19可沿图1中未示出的起始区的方向位移，因此密封元件11可受到压力，而密封边缘24不会由于密封元件23和末端元件15的重叠区23而中断。此外，防止了加压的介质可到达密封元件11与末端元件15之间，且防止了密封元件11可升离末端元件15，由此由于也在无压力状态下的邻接部20和密封元件11在末端元件处的所述接触将出现间隙且因此泄漏。

所述的密封装置具体可安装在具有分开的壳体的泵中。图3中很示意性地示出了此类泵。根据图3，设计为径向离心泵的泵30具有通过螺钉33螺接到彼此上的上壳体部分31和下壳体部分32。两个壳体部分31和32在传动轴34的水平处邻接。对应于图1和图2的那些的多个未示出的密封装置布置在图3中的两个壳体部分31和32之间。

入口开口35和出口开口36布置在下壳体部分32处。待传送的流体，例如，水，可经由入口开口35吸入，且可通过出口开口36以较高的压力提供流体。出于此目的，泵30通过传动轴34由未示出的电机驱动。

图4示出了沿接触表面40在两个壳体部分31,32之间穿过泵30的截面。接触表面40相对于传动轴34对称地组装，这是仅示出传动轴34的一侧的原因。叶轮37旋转地固定地连接到传动轴34上。

叶轮37从低压通道38吸收流体，低压通道38连接到入口开口35上，且在压力增大时将流体传送至高压通道39中，高压通道39连接到出口开口36上。

泵还可设计为多级泵。在此情况下，低压通道将连接到上游泵级的高压通道上，且高压通道将连接到下游泵级的低压通道上。

三个密封装置所有都布置在接触表面40处。具有第一长形柔性密封元件51的第一密封装置41用于相对于泵30的环境密封低压区42。具有第二长形柔性密封元件152的第二密封装置43用于相对于高压区44密封低压区42。具有第三长形柔性密封元件53的第三密封装置45用于相对于环境密封高压区44。

就此而论，低压通道38布置在低压区42内，低压区42由叶轮37、由第二密封装置43、由第一密封装置41和由布置在低压壳体部分32与延伸至第一密封装置41的传动轴34之间的第一滑动密封件46形成在传动轴34的所示的第一侧处。

高压通道39布置在高压区44内，高压区44由叶轮37、由第二密封装置43、由第三密封装置45和由布置在低压壳体部分32与延伸至第三密封装置45的传动轴34之间的第二滑动环密封件47形成在传动轴34的所示的一侧处。

三个密封装置41,43,45设计成对应于图1和图2的密封装置10。公共末端元件48布置在其端部区处，密封装置41,43,45的所有三个相应的密封元件51,52,53在该末端元件48处汇合，且其具有用于对应于图1和图2的末端元件的各个密封元件51,52,53的相应的弯曲部和相应的邻接部。就此而论，第二密封装置43的弯曲部沿高压区44的方向张开。

第一密封装置41的密封元件51还具有在其起始区处的第二末端元件49，第二末端元件49直接邻接在滑动环密封件46处，且其还执行相对于滑动环密封件46的密封功能。第二末端元件49设计成对应于图1和图2中的末端元件15。第一密封装置41的第二末端元件49的弯曲部相对于低压区42张开。

同样，第三密封装置45具有也在密封元件53的起始区处的第二末端元件50，其直接邻接在滑动环密封件47处，且还执行相对于滑动环密封件47的密封功能。同样，第二末端元件50设计成对应于图1和图2中的末端元件15。第一密封装置45的第二末端元件50的弯曲部相对于高压区44张开。

第二密封装置43在密封元件52的起始区处没有第二末端元件。在此背景下，由于流体仅可从高压空间44到达低压空间42(或反之亦然)，但肯定不会进入环境中，故小的泄漏是可接受的。

通过密封装置41,43和45的布置确保了通过图4中所述和所示的密封装置41,43和45将没有流体可在任何时间点泄漏到泵30的环境中。流体即使然后在低压区42中的压力在泵30启动时比高压区44中上升更快时也不可泄漏到环境中。在此情况下，第二密封装置43的密封元件52实际上可升离末端元件48，由此间隙可出现在密封元件52与末端元件48之间。然而，流体仅可从低压区42经由由此出现的间隙到达高压区44中，然而不可进入环境中。一旦高压区44中的压力已经处于其正常水平下(相对于低压区42较高)，则在泵30启动之后，第二密封装置43的密封元件52通过高压区44中的压力压制末端元件的弯曲部，以便可封闭提到的间隙且可终止泄漏。

Claims (11)

1.一种用于放置于具有平面接触表面的两个构件之间的密封装置，包括：

-第一长形柔性密封元件(11,51,52,53)，其具有第一起始区(25)和第一端部区(19)；以及

-第一末端元件(15,48)，其设计成以便其可执行密封功能；

其中所述第一密封元件(11,51,52,53)和所述第一末端元件(15,48)设计和布置成以便它们在所述第一密封元件(15)的第一端部区(19)中具有第一重叠区(23)，且因此形成第一连续密封边缘(24)，其特征在于，

-所述第一密封元件(11,51,52,53)相对于所述第一末端元件(15,48)可位移地布置，以便还保持所述第一密封边缘(24)，用于所述第一密封元件(11,51,52,53)的第一端部区(19)沿所述第一起始区(25)的方向在所述第一重叠区(23)内位移；以及

-所述第一末端元件(15,48)具有第一弯曲部(18)，以及所述第一密封元件(11,51,52,53)布置成以便其在无压力状态下沿所述第一弯曲部(18)接触所述第一末端元件(15,48)。

2.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于， 

沿所述密封元件(11,51,52,53)的方向定向的所述第一末端元件(15,48)的侧表面(26)具有对应于所述密封元件(11,51,52,53)的外部轮廓的轮廓。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的密封装置，其特征在于，

所述第一末端元件(15,48)和所述第一密封元件(11,51,52,53)设计和布置成以便所述第一密封元件(11,51,52,53)在无压力状态下以第一端部表面(21)邻接在所述第一末端元件(15,48)处。

4.根据前述权利要求1至权利要求4中任一项所述的密封装置，其特征在于，所述第一密封元件(11,51,52,53)布置在第一凹槽(12)中。

5.根据前述权利要求1至权利要求4中任一项所述的密封装置，其特征在于，所述第一末端元件(15,48)布置在第一切口(16)中。

6.根据前述权利要求1至权利要求5中任一项所述的密封装置，其特征在于，所述末端元件(48)能够至少收纳类似于所述第一长形柔性密封元件(51)的第二长形柔性密封元件(52,53)。

7.一种具有分开的壳体的泵，其中根据前述权利要求1至权利要求6中任一项所述的密封装置布置在第一壳体部分(31)与第二壳体部分(32)之间。

8.根据权利要求7所述的泵，其特征在于，

-所述壳体(31,32)沿所述纵向方向在传动轴(34)的所述水平处分开；以及

-布置在所述传动轴(34)的第一侧处的低压区(42)借助于第一长形柔性密封元件(51)相对于环境密封；

-所述提到的低压区(42)借助于第二长形柔性密封元件(52)相对于布置在所述传动轴(34)的第一侧处的高压区(44)密封，以及

-所述提到的高压区(44)借助于第三长形柔性密封元件(53)相对于所述环境密封；以及

所述第一末端元件(48)设计和布置成以便其收纳所有三个密封元件(51,52,53)。

9.根据权利要求8所述的泵，其特征在于，

所述末端元件(18)的弯曲部沿具有所述密封元件处存在的所述两个压力中的较高高压的所述压力区的方向张开。

10.根据前述权利要求7至权利要求9中任一项所述的泵，其特征在于， 

至少第二末端元件(49,50)布置成以便其收纳密封元件(51,53)。

11.根据权利要求10所述的泵，其特征在于，

在所述提到的低压区(42)与所述环境之间的所述第一密封元件(51)处的第二末端元件(49)；以及

在所述提到的高压区(46)与所述环境之间的所述第三密封元件(53)处的第三末端元件(50)。

Images