CN103429937A - 具有弹簧垫圈的滑环密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种滑环密封装置，包括：旋转的滑环(2)；静止的滑环(3)；以及用于预紧至少一个滑环的预紧装置；其中所述预紧装置具有弹簧垫圈(7)，该弹簧垫圈(7)具有基体(70)、至少一个弹簧板(71)和至少一个设置在所述弹簧板(71)端部的啮合区域(72)；其中所述弹簧板(71)沿所述弹簧垫圈(7)的圆周方向延伸；并且其中所述啮合区域(72)与设置在所述滑环上的凹口(30)啮合，以便将沿轴向方向(X-X)作用的预紧力(F)施加到所述滑环上。

Description

具有弹簧垫圈的滑环密封装置

技术领域

本发明涉及一种滑环密封装置，该滑环密封装置包括旋转的滑环和静止的滑环以及弹簧垫圈，所述弹簧垫圈用作至少一个滑环的预紧装置。

背景技术

现有技术中已知有不同设计形式的滑环密封装置。在现有技术的滑环密封装置中，滑环的弹性用于提供滑动面所需的关闭力，而滑环密封件不会在缺少压力载荷时打开。由文献DE 20 2008 011 032 U1公开了这种预紧装置的一个例子，其中多个在圆周上分布的圆柱形螺旋弹簧向压力传递环施加预紧力，压力传递环与滑环接触。由此施加必要的轴向预紧力。然而为了容纳螺旋弹簧需要多个凹部或容纳部，由此增加了滑环密封装置的制造成本。此外，预紧装置设置在旋转的滑环上，由于旋转的滑环与将旋转传递到滑环的扭矩销之间相对移动，在预紧装置中还存在磨损的可能性。

发明内容

因此本发明的任务在于，提出一种滑环密封装置，该装置在结构简单和制造简便且成本低的情况下改善滑环的弹性。

该任务通过具有权利要求1所述特征的滑环密封装置完成，各从属权利要求示出了本发明的优选的改进。

根据本发明，具有权利要求1所述特征的滑环密封装置包括用作预紧装置的弹簧垫圈，该弹簧垫圈具有至少一个弹簧板和设置在弹簧板的自由端部的啮合区域。弹簧板沿弹簧垫圈的圆周方向延伸。弹簧板与弹簧垫圈的基体连接并且沿滑环密封装置的轴向方向提供弹力。弹簧垫圈的啮合区域与滑环上设置的凹口啮合，以便将沿轴向方向作用的预紧力施加到滑环上。根据本发明，因此仅需要单件构件作为预紧装置，这样成本就非常低并且制造简便。此外，尤其还可以通过根据本发明的弹簧垫圈显著缩短滑环密封装置的轴向结构长度，因为根据本发明的弹簧垫圈沿轴向方向仅具有相对小的厚度。

特别优选地，弹簧垫圈是单件构件，特别是优选由弹簧钢制成的冲压弯曲构件。由此能够以非常低的成本制造弹簧垫圈，并且弹簧垫圈的装配也可以是非常简单的。优选地，弹簧板与弹簧垫圈所在的平面有微小的夹角。

进一步优选地，在滑环的外圆周上构造滑环上的凹口。由此，滑环的主体不依赖于孔或者凹口或者此类机构，并且弹簧垫圈的啮合区域啮合到在外圆周上形成的凹口中。在滑环外圆周上的凹口优选是沿滑环轴向方向延伸的槽，优选为贯通的槽。

根据本发明的另一优选设计方案，弹簧垫圈包括具有啮合区域的多个弹簧板，特别优选为三个或四个弹簧板。由此在滑环中实现预紧力在滑环圆周上的均匀分布。

进一步优选地，弹簧板具有分级的弹簧作用。分级的弹簧作用可以例如仅仅在预定的温度下被提供。为此弹簧板例如由记忆金属制造，该金属在达到预定温度时会改变弹性特征。

为了尽可能低成本地提供具有不同弹性特征的弹簧垫圈，优选弹簧板具有涂层，其中涂层可以是部分涂层(即部分地涂层)或者全部涂层，和/或设有具有不同宽度和/或不同圆周长度的弹簧板。通过前述特征可以提供所期望的预紧装置预紧力的个别调节，其中在多个弹簧板的情况下各个弹簧板也可以构造不同。此外还可以通过选择不同的弹簧板材料来达到不同的预紧力。

进一步优选地，弹簧板上的啮合区域与滑环上的凹口之间形状锁合地连接。由此防止在啮合区域与凹口之间有空隙，从而在运行期间不会在形状锁合连接处出现磨损。此外当旋转的滑环上使用预紧装置时，除了预紧功能之外还能够可靠且无损耗地实现扭矩从旋转的构件经由预紧装置到旋转的滑环的传递。在此另一优点在于，形状锁合的连接允许在旋转的滑环上沿两个方向旋转，而不需要额外的费用。由此特别显著地延长了弹簧垫圈的寿命。

优选地，弹簧板沿弹簧垫圈的径向方向具有固定的宽度。由此，尤其防止了在弹簧板上的过度负荷。

根据本发明的预紧装置在此既可以应用在静止的滑环上也可以应用在旋转的滑环上。如果必要，也可以同时在两类滑环上应用预紧装置。

进一步优选地，预紧装置与滑环直接接触。由此可以省去中间设置的压力传递环或此类机构。

根据本发明的弹簧垫圈优选构造成封闭的环。弹簧板优选设置在弹簧垫圈的内圆周上。

对于与滑环的特别可靠的啮合，优选弹簧板的啮合区域是弯折的，优选弯折大约90°的角度。因此，啮合区域基本上沿轴向方向延伸。由此还可以可靠并且简单地防止通过旋转的滑环的旋转意外带动静止的滑环。

进一步优选地，弹簧板的啮合区域在啮合区域的最末端具有附加弯曲部。由此可以实现啮合区域的自由端部的额外加固。进一步优选地，啮合区域以附加弯曲部贴靠在凹口的壁部区域上。由此尤其可以实现弹簧板进而是弹簧垫圈相对于滑环的固定，该滑环具有凹口。

优选地，如此形成具有啮合区域的弹簧板，使得通过凹口在滑环上形成的棱边与弹簧垫圈部分不接触。因为棱边与弹簧垫圈部分之间不接触，由此防止棱边在滑环密封装置运行期间损坏。

进一步优选地，设置在弹簧板的端部上的啮合区域均沿弹簧垫圈上的同一圆周方向定向。由此可以实现简单且对称的结构。为了实现均匀的力导入，优选沿圆周方向以相同的间隔设置弹簧板。

根据本发明的一个优选的改进方案，在弹簧垫圈上设有第一组弹簧板和第二组弹簧板。其中第一组弹簧板沿弹簧垫圈上的第一圆周方向定向；并且第二组弹簧板沿相反的第二圆周方向定向。在此优选两组弹簧板的几何设计方案是相同的。通过具有两组弹簧板的弹簧垫圈设计方案，本发明能够在旋转构件的旋转方向在运行期间被反向的情况下得以应用。尤其是弹簧板的啮合区域防止静止的滑环被不期望地沿两个旋转方向带动。

此外，在弹簧垫圈中优选设有多个开口，便于固定元件，例如螺钉或此类构件穿过。还优选的是，啮合区域在弹簧板的端部沿朝向弹簧垫圈中心的方向旋转，优选旋转大约90°。

附图说明

随后参照所附附图对本发明的优选实施例进一步详细描述。其中：

图1是根据本发明第一优选实施例的滑环密封装置的示意性侧视图；

图2是图1所示弹簧垫圈的示意性俯视图；

图3是图2所示弹簧垫圈的示意性透视局部视图；

图4是具有图1所示弹簧垫圈部的部件的滑环的示意性侧视图；

图5是根据本发明第二优选实施例的滑环密封装置的局部的示意图；

图6是根据本发明第三实施例的弹簧垫圈的示意性俯视图。

具体实施方式

图1至4中示出了根据本发明第一优选实施例的滑环密封装置1，该滑环密封装置1包括旋转的滑环2和静止的滑环3，所述滑环在它们之间限定有密封缝隙4。在此，滑环例如将产品区域9相对大气区域10密封。在此通过装配在旋转轴5上的轴套8保持旋转的滑环2，轴套8将轴5的旋转传递到旋转的滑环2。静止的滑环3设置在静止的构件6上并且可轴向移动。在此借助于作为预紧装置的弹簧垫圈7沿轴向方向X-X相对于旋转的滑环2预紧静止的滑环3。

在图2、3和4中详细地示出了弹簧垫圈7，弹簧垫圈7包括闭合的环形基体70，在基体70的内圆周上设有多个弹簧板71。在该实施例中设有四个弹簧板71。弹簧板71与基体70一体形成并且在其自由端部上分别具有一个啮合区域72。如由图1清晰可见，啮合区域72啮合到设置在静止的滑环3的外圆周上的凹口30中。在此，啮合区域72与凹口30之间可以形状锁合连接。凹口30设置成沿轴向方向X-X贯通的槽。弹簧板71和啮合区域72沿圆周方向具有固定的宽度。

弹簧垫圈7借助于多个螺钉11固定在静止的构件6上。为此在基体70中形成通孔74。弹簧垫圈7优选由弹簧钢制造，其中弹簧垫圈7优选制造成冲压弯曲构件。在此可以在一个步骤中从环形的基体70冲压出弹簧垫圈7，随后弯曲弹簧板71的自由端部，以便形成啮合区域72。由弹簧钢的冲压出弹簧板71可以因此影响沿轴向方向X-X作用于静止的滑环3上的预紧力F。如由图3清晰可见，可以在此实现约90°的弯曲以及形成啮合区域72的最末端部的第二弯曲部73。因此可以快速并且低成本地由环形的基体70制造弹簧板和啮合区域。

通过啮合区域72相对于弹簧板71的弯折可以实现弹簧垫圈在静止的滑环3上的可靠固定。在此，当沿弹簧垫圈的轴向方向斜着看过去时，啮合区域72的最末端部的第二弯曲部73位于静止的滑环3的槽30中。第二弯曲部73的端部在此贴靠在槽30的壁区域32上。为了不妨碍静止的滑环3的定心，沿轴向方向到槽30的底面存在间隔(参照图1)。而且弹簧垫圈和啮合区域不接触槽30的棱边31(参照图4)。由此可以例如防止在静止的滑环3的棱边31上发生材料掉落，这在现有技术中应用的解决方案中该效果可以借助于销来实现。此外由此可以沿轴向方向X-X几乎在槽中间实现从弹簧垫圈7到静止的滑环3的力传递。如由图2可以清楚看到的，在弹簧板71的端部上设置的啮合区域72都沿弹簧垫圈7的同一圆周方向12定向。其中弹簧板71分别以相同的间隔沿圆周方向设置。

弹簧板71因此通过啮合区域72沿轴向方向X-X向静止的滑环3施加预紧力F。在该实施例中，各弹簧板71沿弹簧垫圈7径向方向具有相同的宽度，并且沿圆周方向也具有相同的长度。然而，为了分别提供弹簧板71的其他弹簧常数，可以改变圆周长度和/或沿弹簧垫圈径向方向的宽度。此外还可能设置弹簧板涂层或者向弹簧板71施加附加的折皱。在此可以对前述措施进行任意组合，以便提供不同的弹簧板弹簧常数。

此外必须说明的是，根据本发明的弹簧垫圈7还可以应用在旋转的滑环2上，其中尤其是可能实现通过弹簧垫圈7从轴5至旋转的滑环2的扭矩传递功能。

图5示出了根据本发明的第二实施例的弹簧垫圈7，该弹簧垫圈7基本上与所述第一实施例相对应。如由图5可以清楚看到的，在第二实施例中，在啮合区域72的自由端部还设有保护套75。保护套75在此不仅覆盖第二弯曲部73而且还覆盖啮合区域72的沿轴向方向延伸的区域。该保护套优选由塑料构成，并且防止第二弯曲部73上的尖的端部棱边在运行期间刻入到槽的壁32中。由此防止静止的滑环3损坏，并且可以在弹簧垫圈7的整个寿命期间施加恒定的预紧力。保护套75优选被注塑到啮合区域72的自由端部上。因此能够以简单且低成本的方式提供磨损保护。

图6示出了根据本发明的第三实施例的弹簧垫圈7，其中相同或者功能相同的部件用与第一实施例中相同的附图标记表示。与第一实施例的不同之处在于，在第三实施例中设有第一组弹簧板71和第二组弹簧板81。具有啮合区域72的第一组弹簧板71在此沿第一圆周方向12定向。具有啮合区域82的第二组弹簧板81沿与第一圆周方向12相反的第二圆周方向13定向。通过弹簧垫圈7的这种设计方案，可以将其特别应用在以下领域：其中旋转的构件，例如轴，沿两个不同的旋转方向驱动。通过两组弹簧板71、81，可以在此尤其防止旋转的构件换向期间在弹簧垫圈7与静止的滑环之间有相对移动，因为在旋转的构件的换向时旋转的滑环向静止的滑环施加扭矩。第二组弹簧板81在此阻止静止的滑环沿相反的方向被带动，其中还尤其可以防止静止的滑环脱落或出现其他损坏。

附图标记：

1    滑环密封装置

2    旋转的滑环

3    静止的滑环

4    密封缝隙

5    轴

6    静止的构件

7    弹簧垫圈

8    轴套

9    产品区域

10   大气区域

11   螺钉

12   第一圆周方向

13   第二圆周方向

30   凹口

31   棱边

32   壁

70   环形的基体

71   弹簧板

72   啮合区域

73   第二弯曲部

74   通孔

75   保护套

81   弹簧板

82   啮合区域

F    预紧力

X-X  轴向方向

Claims (15)

1.一种滑环密封装置，包括：

-旋转的滑环(2)；

-静止的滑环(3)；以及

-用于预紧至少一个所述滑环的预紧装置；

-其中所述预紧装置包括弹簧垫圈(7)，所述弹簧垫圈(7)具有基体(70)、至少一个弹簧板(71)和至少一个设置在所述弹簧板(71)端部的啮合区域(72)；

-所述弹簧板(71)沿所述弹簧垫圈(7)的圆周方向延伸；并且

-所述啮合区域(72)与设置在所述滑环上的凹口(30)啮合，以便将沿轴向方向(X-X)作用的预紧力(F)施加到所述滑环上。

2.根据权利要求1所述的滑环密封装置，其特征在于，所述弹簧垫圈(7)设置为单件构件，优选设置为冲压弯曲构件。

3.根据上述权利要求之一所述的滑环密封装置，其特征在于，所述凹口(30)形成在所述滑环的外圆周上，优选形成为沿轴向方向(X-X)延伸的槽。

4.根据上述权利要求之一所述的滑环密封装置，其特征在于，有多个弹簧板(71)，所述弹簧板(71)各自具有啮合区域(72)。

5.根据上述权利要求之一所述的滑环密封装置，其特征在于，所述弹簧板(71)提供分级的弹簧作用。

6.根据上述权利要求之一所述的滑环密封装置，其特征在于，所述啮合区域(72)与所述滑环中的凹口(30)之间形状锁合。

7.根据上述权利要求之一所述的滑环密封装置，其特征在于，沿圆周方向延伸的所述弹簧板(71)在径向方向上具有固定的宽度。

8.根据上述权利要求之一所述的滑环密封装置，其特征在于，所述弹簧垫圈(7)与所述滑环直接接触。

9.根据上述权利要求之一所述的滑环密封装置，其特征在于，所述弹簧板(71)形成在所述弹簧垫圈(7)的内圆周上。

10.根据上述权利要求之一所述的滑环密封装置，其特征在于，所述啮合区域(72)从所述弹簧板(71)弯折。

11.根据上述权利要求之一所述的滑环密封装置，其特征在于，所述啮合区域(72)具有在所述啮合区域的最末端部的附加弯曲部(73)。

12.根据权利要求11所述的滑环密封装置，其特征在于，所述附加弯曲部(73)贴靠在所述凹口(30)的壁区域上。

13.根据上述权利要求之一所述的滑环密封装置，其特征在于，由所述凹口(30)形成在所述滑环上的棱边与所述弹簧垫圈(7)不接触。

14.根据上述权利要求之一所述的滑环密封装置，其特征在于，设置在所述弹簧板(71)端部的啮合区域(72)均沿所述弹簧垫圈(7)的同一圆周方向(12)定向。

15.根据权利要求1至13之一所述的滑环密封装置，其特征在于，所述弹簧垫圈(7)包括带有啮合区域(72)的第一组弹簧板(71)和带有啮合区域(82)的第二组弹簧板(81)，所述第一组弹簧板(71)沿所述弹簧垫圈(7)的第一圆周方向(12)定向，所述第二组弹簧板(81)沿第二圆周方向(13)定向。

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