CN104214346B - 密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种径向轴密封装置(1)，包含支承环(2)，在支承环(2)上安置有至少一个密封唇(3)，所述密封唇(3)逐段地通过设计为圆柱形的表面段(4)贴靠在待密封的轴(5)上，以便密封在空气侧(L)与油侧之间的轴(5)。为了沿轴的两个旋转方向实现流体的回输，本发明规定，贴靠在轴(5)上的密封唇(3)由弹性体材料构成，并且在设计为圆柱形的表面段(4)内设置有用于在轴(5)旋转时输送油的构型，其中，所述构型包括：第一和第二径向凸起的环岸(6、7)，其中，两个环岸设置在圆柱形表面段(4)的边缘区域内、第一组和第二组径向凸起的输送件(8、9)，其在两个环岸(6、7)之间的轴向区域内且在圆周上被分布地设置，并且与圆周切线方向(U)呈夹角(α)地延伸。

Description

密封装置

技术领域

本发明涉及一种径向轴密封装置，包含支承环，在所述支承环上安置有至少一个密封唇，所述密封唇逐段地通过设计为圆柱形的表面段贴靠在待密封的轴上，以便实现对于所述轴在空气侧与油侧之间的密封。

背景技术

这种类型的径向轴密封在现有技术中是已知的。这种具有平面贴靠密封唇的密封件为了油的回输具有螺旋形的凹槽或类似的回输件。这些回输件一般这样设计，使其具有优先旋转方向。在两个旋转方向上同样良好密封的输送结构件以往较少地大量生产或工业化量产。双向的输送结构在此可以作为凹槽安装在待密封的轴与密封圈(圆柱形设计的表面段)之间的接触区域内。

作为密封件、也就是密封唇的材料，通常使用聚四氟乙烯(PTFE)。在由PTFE制成的密封唇静止或被施加压力时，油可以通过密封唇材料与轴表面之间的接触区内的输送结构或毛细管溢出。这些毛细管一方面可以通过纤维的填充结构形成，另一方面可以由不够光滑的挤出表面产生。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，如此改进前述类型的径向轴密封装置，使得沿两个旋转方向都提供较好的等效的流体回输效果，从而油侧相对空气侧可以被可靠地密封。

所述技术问题通过按照本发明的一种径向轴密封装置得意解决，其特征在于，贴靠在轴上的密封唇由弹性体材料构成，并且在设计为圆柱形的表面段内设置有用于在轴旋转时输送油的构型，其中，所述构型包括：

-第一径向凸起的环岸，其贴靠在所述轴上，其中，所述第一环岸设置在所述圆柱形表面段的与空气侧相邻的边缘区域内，

-第二径向凸起的环岸，其贴靠在所述轴上，其中，所述第二环岸设置在所述圆柱形表面段的与油侧相邻的另一个边缘区域内，

-第一组径向凸起的输送件，其在两个环岸之间的轴向区域内且在圆周上被分布地设置，并且与圆周切线方向呈夹角地延伸，

-第二组径向凸起的输送件，其在两个环岸之间的轴向区域内且在圆周上被分布地设置，并且与圆周切线方向呈反向夹角地延伸。

所述第一组输送件和所述第二组输送件优选沿圆周切线方向交替设置。

所述输送件与圆周切线方向的夹角优选在5°至30°之间。

所述输送件在与空气侧相邻的区域内优选不与所述第一环岸相接触。但所述输送件在与油侧相邻的区域内与所述第二环岸相接触。

所述第一和/或第二环岸在径向截面中优选具有一种轮廓，其特征在于朝向空气侧的第一侧面和朝向油侧的第二侧面与所述轴的轴线分别形成斜角，其中，朝向空气侧的斜角小于朝向油侧的斜角。所述朝向空气侧的斜角优选在10°至20°之间，并且所述朝向油侧的斜角优选在40°至60°之间。

所述输送件在垂直于所述输送件的纵轴线的截面中可以具有一种轮廓，其特征在于侧面分别具有斜角，其中，这些斜角具有不同的大小。

根据本发明优选的改进方案，沿径向观察在与空气侧相邻的区域内相互交汇延伸的两个输送件之间可以设置有导流件。在此，所述导流件沿径向观察可以被设计为三角形，其中，三角形结构的一侧邻接在所述第一环岸上或者与所述第一环岸相连接并且平行于所述第一环岸地延伸。在此，三角形结构可以被设计为在圆柱形设计的表面段上的径向凸出的隆起。在此，三角形结构也可以通过三角形设置的、径向向内凸起的接片元件形成。

根据备选方案，所述导流件也可以由所述密封唇的圆柱形设计的表面段内的径向凸起的接片段构成。

根据另一个改进方案，在所述密封唇的圆柱形设计的表面段的径向外侧区域内，可以设置有多个平行于所述轴的轴向延伸的加强接片。圆柱形表面段的侧面的背侧上的这种附加的接片稳定了密封区的圆柱形形状；接片可以均匀地设置在圆周上。

依据本发明的建议，密封圈(密封唇)具有由弹性体材料一体式地制成的并与旋转方向无关的输送结构的密封圈(密封唇的圆柱形设计的表面段)。输送结构接片状地以变换的偏角(优选在5°到30°之间)处于两个环绕的接片状的环(环岸)之间。输送结构的两个环岸和处于其间的接片在弹性预应力的应用下贴靠在轴的表面上。

与PTFE密封件相比，有利的是，在使用弹性体材料时(但必要时PTFE可以作为弹性体材料内的填料)，密封唇的表面产生较高的光滑性，从而不必如在使用填充的PTFE时那样注意小纤维状的填料。此外有利的是，在密封唇成型时无需如在PTFE精确的几何形状成型时那样需要高温和挤压力。弹性体材料用作为密封材料保证了在输送结构的区域内与轴表面无毛细管的接触面。

与将PTFE用作为密封材料相反地，在使用弹性体材料时，在轴的静止状态下也优选保证可靠的气密性，以便检查具体的安装。

密封圈材料(弹性体材料)的弹性特性产生一种与轴表面静态密封的贴靠。不会出现如在PTFE密封圈密封情况下可能的毛细效应。

与采用PTFE作为密封材料相比，细致和光滑挤压出结构区域内的所需表面可以采用已知的加工过程经济地实施。在此，PTFE的变形要求压力和温度形式的明显更高的能量。

附图说明

附图示出本发明的实施例。在附图中：

图1示出径向轴密封装置的径向剖面图，轴通过该径向轴密封装置在空气侧和油侧之间被密封；

图2示出在径向轴密封装置的密封唇的设计为圆柱形的表面段一部分上的径向视图；

图3示出根据图1的径向轴密封装置的径向剖面图，其具有进一步的几何形状数据；

图4示出根据图3的剖面图A-B；

图5示出根据图3的剖面图C-D；和

图6示出在另外变型的实施方式中的根据图1的径向轴密封装置的径向剖面图。

具体实施方式

从图1中可以看到径向轴密封装置1，其具有支承环2，在所述支承环2上安置有密封唇3。除了防尘唇19外，密封唇3还具有在此关注的设计为圆柱形的表面段4，所述表面段4设计用于贴靠在(点划线标注的)轴5的外圆周上；轴5具有轴线A。通过密封装置1将油侧与空气侧L密封。

在此，密封装置1如此工作，使得沿轴5的两个旋转方向产生回油作用。对此重要的是构型的设计，在设计为圆柱形的表面段4的面向轴5的侧面上加工出所述构型。这种构型从图1和2的概览中最为清晰。图2中虚线示出圆柱形的表面段4的区域，在按规定使用密封装置时，该表面段在预应力下贴靠在轴5的表面上。

为此首先在表面段4内加工出第一环岸6，并且作为径向向内凸起的区域。环岸6贴靠在轴5上，其中所述环岸6在圆柱形表面段4的边缘区域内与空气侧L相邻设置。

此外在表面段4内加工出第二环岸7，也是作为贴靠在轴5上的径向向内凸起的区域。第二环岸7在圆柱形表面段4的另一边缘区域内与油侧相邻设置。

对于油回输重要的是两组输送件8和9：第一组输送件8设置在环岸6、7之间的轴向区域内并且分布在圆周上，其与圆周切线方向U呈夹角α地延伸。第二组输送件9同样设置在环岸6、7之间的轴向区域内并且分布在圆周上，其与圆周切线方向U呈反向夹角α地延伸。

如图2中清楚看出的，每个输送件8、9由径向向内隆起的、与轴5接触的接片结构构成。在图1中，箭头标注出当轴5沿图1左侧的箭头方向旋转时的油流动。这些箭头因此标记出密封接触中的油流动。下面还要进一步详细介绍作用方式。

在输送件8、9上油的流动被改变方向。一个输送件在轴设定的旋转方向上被导回至油室，另一输送件以明显减弱的方式使油向空气侧的方向流动，但允许向后面的输送件溢流。但是，向着空气侧环绕的贴靠段防止油向空气侧的自由流出。在旋转方向变换时，输送件承担各自相反的功能。输送件成对均匀分布地设置在表面段4的圆周上。

为加强设计为圆柱形的表面段4，加强接片15设置在表面段4径向外侧区域内。

由图3、4和5可以看出，环岸6和7以及输送件8和9的几个设计细节。在此尤其在剖面图中示出，如图3以及图4和5中示出的剖面A-B和C-D。

据此，环岸6、7具有具备不同斜角β和γ的第一和第二侧面10和11。输送件8和9以类似的方式具有以各自的斜角δ和ε设置的侧面12和13。利用有针对性的不同斜角可以影响输送或阻挡流体的阻力。

图6示出本发明的另一种实施方式。据此规定，在圆周上分布的表面段4在与邻近空气侧L的一边具有导流件14。这些导流件在该实施例中设计为三角形，其中，如图6所示，这种结构设置在两个输送件8与8之间的中间。导流件也可以备选地由两个接片构成楔形结构。

利用导流件14可以如箭头所示影响流动，从而在轴5沿两个旋转方向旋转时，实现向着本身的输送结构并因此向油侧产生回油作用。

下面介绍密封系统的功能：

环绕的环岸7使油室相对空气侧L密封；流过的油通过设置为接片状的输送件8、9截获并导回至油侧的环岸7并且被挤压从其下穿过。接片状输送件8无法足够回输的油，随后通过反向设置的接片状输送件9虽然部分继续向空气侧L方向输送，但通过安装在空气侧L上的另一环绕的环岸6被减速，并且通过其后面的具有第一种设置方式的输送件8被重新截获且在环绕的环岸7下被挤压。该功能重要的是断开接片状输送件8、9与空气侧的环绕的环岸6之间的接触区。

为提高环绕的环岸6、7的密封效果或输送效果，这些环岸具有所述非对称的斜角β、γ(油侧上例如50°的斜角，空气侧上例如15°的斜角)。设置的输送件8、9优选同样如所述设计有非对称的斜角δ、ε；由此截获的油被轴表面的陡峭侧面刮走并向油侧回输。在相反的平坦的侧面上，油更简单地转移到接片下面(接片状的输送件更容易浮起)并这样到达其后面的输送件。

通过镜面对称地设置输送件8、9，在轴的两个旋转方向上产生回输作用。

斜坡区域内连续减小的截面在油膜内产生有助于向油侧回输介质的剪切率。

附图标记列表

1 径向轴密封装置

2 支承环

3 密封唇

4 设计为圆柱形的表面段

5 轴

6 第一环岸

7 第二环岸

8 第一输送件

9 第二输送件

10 第一侧面

11 第二侧面

12 侧面

13 侧面

14 导流件

15 加强接片

19 防尘唇

L 空气侧

油侧

U 圆周切线方向

A 轴的轴线

α 夹角

β 斜角

γ 斜角

δ 斜角

ε 斜角

Claims (12)

1.一种径向轴密封装置(1)，包含支承环(2)，在所述支承环(2)上安置有至少一个密封唇(3)，所述密封唇(3)分段地通过设计为圆柱形的表面段(4)贴靠在待密封的轴(5)上，以便在空气侧(L)与油侧之间密封所述轴(5)，其特征在于，贴靠在所述轴(5)上的所述密封唇(3)由弹性体材料构成，并且在所述设计为圆柱形的表面段(4)内设置有用于在所述轴(5)旋转时输送油的构型，其中，所述构型包括：

-第一径向凸起的环岸(6)，其贴靠在所述轴(5)上，其中，所述第一环岸(6)设置在所述圆柱形表面段(4)的与空气侧(L)相邻的边缘区域内，

-第二径向凸起的环岸(7)，其贴靠在所述轴(5)上，其中，所述第二环岸(7)设置在所述圆柱形表面段(4)的与油侧相邻的另一个边缘区域内，

-第一组径向凸起的输送件(8)，其在两个环岸(6、7)之间的轴向区域内且在圆周上被分布地设置，并且与圆周切线方向(U)呈夹角(α)地延伸，

-第二组径向凸起的输送件(9)，其在两个环岸(6、7)之间的轴向区域内且在圆周上被分布地设置，并且同样与圆周切线方向(U)呈所述夹角(α)但反向地延伸。

2.如权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述第一组输送件(8)和所述第二组输送件(9)沿圆周切线方向(U)交替设置。

3.如权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述输送件(8、9)与圆周切线方向(U)的夹角(α)在5°至30°之间。

4.如权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述输送件(8、9)不与在与空气侧(L)相邻的区域内的所述第一环岸(6)相接触。

5.如权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述第一和/或第二环岸(6、7)在径向截面中具有一种轮廓，所述轮廓的特征在于朝向空气侧(L)的第一侧面(10)和朝向油侧的第二侧面(11)与所述轴(5)的轴线(A)分别形成斜角(β、γ)，其中，朝向空气侧(L)的斜角(β)小于朝向油侧的斜角(γ)。

6.如权利要求5所述的密封装置，其特征在于，所述朝向空气侧(L)的斜角(β)在10°至20°之间，并且所述朝向油侧的斜角(γ)在40°至60°之间。

7.如权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述输送件(8、9)在垂直于所述输送件(8、9)的纵轴线的截面中具有一种轮廓，所述轮廓的特征在 于侧面(12、13)分别具有斜角(δ、ε)，其中，这些斜角(δ、ε)具有不同的大小。

8.如权利要求1至7之一所述的密封装置，其特征在于，在沿径向观察在与空气侧(L)相邻的区域内相互交汇延伸的两个输送件(8、9)之间设置有导流件(14)。

9.如权利要求8所述的密封装置，其特征在于，所述导流件(14)沿径向观察被设计为三角形，其中，三角形结构的一侧邻接在所述第一环岸(6)上或者与所述第一环岸(6)相连接并且平行于所述第一环岸(6)地延伸。

10.如权利要求9所述的密封装置，其特征在于，所述三角形结构被设计为在圆柱形设计的表面段(4)上的径向凸出的隆起。

11.如权利要求8所述的密封装置，其特征在于，所述导流件(14)由所述密封唇(3)的圆柱形设计的表面段(4)内的径向凸起的接片段构成。

12.如权利要求1所述的密封装置，其特征在于，在所述密封唇(3)的圆柱形设计的表面段(4)的径向外侧区域内，设置有多个平行于所述轴(5)的轴线(A)延伸的加强接片(15)。