CN104343986A - 密封装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种密封装置(1)，包括具有由弹性材料制成的支承环(3)的密封支架(2)、至少一个由聚合物材料(尤其是由聚四氟乙烯PTFE)制成的环构成的密封元件(4)和用于密封元件(4)的贴靠环(5)，密封元件(4)在径向部段(B2)上沿轴向贴靠在贴靠环(5)上。为了在待密封的元件转速很高时实现良好的密封效果并且在此尽可能使PTFE密封元件无应力地变形，本发明规定，密封元件(4)在位于外侧的第一径向部段(B1)上与支承环(3)材料接合地相连，并且密封元件(4)在更位于内侧的第二径向部段(B2)上沿轴向(a)贴靠在贴靠环(5)上，并且密封元件(4)和支承环(5)在该区域(B2)中没有固定连接。

Description

密封装置
技术领域
本发明涉及一种密封装置，包括具有至少一个由弹性材料制成的支承环的密封支架，至少一个由聚合物材料(尤其是聚四氟乙烯PTFE)制成的环构成的密封元件，和用于密封元件的贴靠环，密封元件在径向部段上沿轴向贴靠在贴靠环上。
背景技术
在交通工具和工业应用中常常使用压缩机(增压器或螺杆式压缩机)，所述压缩机要求有效的轴密封，用于密封具有压力的介质(空气)或废气-空气混合物。此外应该减小或避免由压缩机变速器所造成的油损失。唯此才能满足对压缩机使用寿命以及对环境保护的较高要求。
因此首先对密封任务是特别苛求的，因为在两个相对密封的空间中出现在零至0.5MPa、甚至更高压力之间剧烈变化的压力差。这在转速高至25000U/min并且此外在密封元件和待密封的轴之间的相对速度至35m/s时会出现。
为此已知的是用于前述形式的密封装置，所述密封装置也使用PTFE密封元件，但是其在耐磨方面和期望的足够长的维护周期方面不能令人满意。反而需要考虑从变速器流出的油损量和/或气体泄漏。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，这样改进前述形式的密封装置，使得在密封装置处于较高转速和压力负载时能够实现优良的密封效果，并且其中密封元件尽可能无应力地变形。因此应该会延长密封装置的使用寿命。
所述技术问题通过本发明这样解决，即密封元件在位于外侧的第一径向部段上与支承环材料接合地相连，并且密封元件在更位于内侧的第二径向部段上沿轴向贴靠在贴靠环上，并且密封元件和支承环在该区域中没有固定连接。
在位于外侧的第一径向部段中，密封元件优选贴靠在支承环径向延伸的端侧上，并且在该端侧上与支承环材料接合地相连。
贴靠环可以局部地这样设计和设置，即贴靠环至少在所述第二径向部段的一部分上与支承环的端侧平齐。在此，贴靠环优选在径向截面中设计为S形。贴靠环在此优选至少在第一径向部段的部分上被支承环的材料包围。
密封元件在侧面上配备用于流体回流的型廓。
贴靠环优选由坚韧的且硬的材料、尤其由金属制成。
密封支架可以具有加强环，所述加强环至少部分地被支承环的弹性材料包围。在这种情况中优选规定，密封元件以其位于外侧的端部贴靠在加固环的圆柱形内侧上。
贴靠环在其径向外部的区域中、也就是在其外圆周上分散地具有优选多个对中凸缘。借助这些对中凸缘可以将贴靠环相对加固环预先对准中心。
按照一种可能的和优选的解决方案，所推荐的密封装置是(例如汽车的)压缩机元件、尤其是内燃机的螺杆式压缩机或内燃机的增压器(Supercharger)的组件。
据此本发明提供一种弹性密封装置、尤其是PTFE密封装置，所述密封装置优选被使用在压缩机元件中，其中密封元件自身被支承盘或支承圈沿轴向支承。弹性密封装置作为单独的构件集成在密封装置中，但是在径向延伸的部分上没有材料接合地或以其他方式与包绕构件(支承圈)相连，而是可以相对于包绕构件自由移动。在弹性密封装置和密封支架的弹性件之间的化学(材料接合的)连接、尤其通过橡胶硫化过程或粘接过程所形成的连接仅在位于径向外部的区域中进行。
这实现了弹性密封元件在支承环的在径向截面中具有半径且被构造成凹形的部段上一直自由弯曲到与密封支架形成材料接合的连接的区域。因此弹性密封装置可以更柔韧地弯曲，由此可以避免在弹性密封部段的材料中的应力和径向载荷。
所推荐的密封装置可以有利地以更简单和更廉价的方式制造。整个装置可以基本上通过橡胶硫化过程被制造，用以将所需的部件相互连接。贴靠环在其外部区域中具有径向引导元件。由此可以在制造过程中预先引导单独的部件；同时可以对密封支架与弹性密封部段的连接区域产生有利的影响。
此外有利的是，尤其提供了柔性的PTFE密封唇，所述密封唇是抗压的并且仅产生很小的摩擦。由此实现优良的密封效果。
附图说明
在附图中示出本发明的实施例。在附图中：
图1示出用于将气室相对环境密封的密封装置的径向截面，和
图2示出沿轴向观察所得的密封装置的贴靠环的局部，其中在贴靠环上可以看到对中凸缘。
具体实施方式
在图1中示出密封装置1，所述密封装置具有对PTFE密封元件4进行位置固定的密封支架2。在此显示了PTFE密封元件的两个不同的位置。
一方面可以看到密封元件4在处于未安装状态中是如何延伸的。在这种情况中，所述密封元件径向向内地相对径向r成约30°角度延伸，通常该角度大多在20°至60°的范围内。
若密封装置1按照规定装配，则密封元件4以其径向内部的区域贴靠在轴10的圆柱形运行面11上。在这种装配位置中，密封装置1将压缩机的气室G相对环境U密封。其间存在的压力差可以是0.5MPa或更大。
密封元件4在与轴10贴靠的区域中具有以已知方式切割或冲压的型廓7，流体借助该型廓可以从环境空间U的一侧向气室G回流。该型廓例如是在密封元件4的材料中加工而成的螺旋槽或定向的肋条。因此在压缩机运行中可以连续地保持回流泵效果，也就是将油持续地回送至气室G中。根据相应的旋转方向，也可以从气室G中提取流体，并回送至环境空间U中。这在环境空间例如通过变速器的壳体构成时具有特殊的优点。
密封支架2具有由弹性材料制成的支承环3作为中心元件。加强环8部分地嵌入这种支承环3中，加强环8具有圆柱形的内侧9，内侧9在一定长度上沿轴向a延伸。
该密封装置1的另一主要元件是贴靠环5，所述贴靠环在径向截面中具有S形的造型并且以其径向外部的区域嵌入支承环3的弹性材料中。
贴靠环5可以在其外部区域中具有径向引导元件，所述引导元件在此设计为对中凸缘12。在图2中示出沿轴向a观察所得的贴靠环5的部分视图。例如三个对中凸缘12分散地布置在贴靠环5的圆周上。
贴靠环5也可以设计为单独的构件，其部分形状配合地嵌入由弹性材料制成的支承环3的材料中。但是在实施例中提供了这种构造，即支承环3的端侧6与贴靠环4的径向部段平齐。由此形成了用于PTFE密封元件4的端侧的贴靠面。
PTFE密封元件4被布置指向待密封的气室G，其中可以避免密封元件4与轴10接触的部段在气室G内的压力下打开。
刚性的贴靠环5(优选由金属制成)基于贴靠环5的S形几何造型这样支承PTFE密封元件4，使得可以形成从PTFE密封元件4的径向延伸部段向PTFE密封元件贴靠在轴10上的部段的柔和的过渡半径。由此可以降低PTFE密封元件4中由于气室G中的压力而产生的应力和压力。
由此可以实现，密封元件4在位于外侧的第一径向部段B1上与支承环3材料接合地相连。在此规定，密封元件4在另外的位于内侧的第二径向部段B2上沿轴向贴靠在贴靠环5上，并且密封元件4和贴靠环5在该区域B2中没有固定连接。在部段B1中存在密封元件4和支承环3之间的化学(材料接合的)连接(例如通过粘接)，相较而言则在区域B2中不是这种情况；在此只有当贴靠环5沿两个轴向方向之一a支承密封元件4时，才提供机械连接。
因此密封元件4可以一直自由弯曲到材料接合连接的区域(部段B1)，其中贴靠环5在径向截面中的半径大致形成密封元件4在部段B2的端部上的、位于径向内部的区域中的引导。因此实现了密封元件4的柔性弯曲，这可以导致在密封元件4中更小的弯曲应力和因此也可以导致较小的径向负载。贴靠环5的S形构造允许对PTFE密封元件4充足的几何支承；由此确保了密封元件4在支承环3的弹性材料上的充分连接。
在已装配状态中，密封元件4的成型的密封部段贴靠在轴10上，通过在轴10的运行面11上的油膜可以形成与密封装置的摩擦。这在环境空间U由变速箱壳体构成时是特别有利的。
附图标记清单
1  密封装置
2  密封支架
3  支承环(由弹性材料制成)
4  弹性密封元件(PTFE密封元件)
5  贴靠环
6  支承环的端侧
7  型廓
8  加强环
9  圆柱形内侧
10  轴
11  轴的运行面
12  对中凸缘
a  轴向
b  径向
R  半径
B1  (位于外侧的)第一径向部段
B2  (位于内侧的)第二径向部段
G  气室
U  环境空间

Claims (11)

1.一种密封装置(1)，包括
-具有由弹性材料制成的支承环(3)的密封支架(2)，
-由聚合物材料、尤其是聚四氟乙烯(PTFE)制成的环所构成的至少一个密封元件(4)，和
-用于密封元件(4)的贴靠环(5)，密封元件(4)在径向部段(B2)上沿轴向贴靠在贴靠环(5)上，
其特征在于，密封元件(4)在位于外侧的第一径向部段(B1)上与支承环(3)材料接合地相连，并且密封元件(4)在更位于内侧的第二径向部段(B2)上沿轴向(a)贴靠在贴靠环(5)上，并且密封元件(4)和贴靠环(5)在该区域(B2)中没有固定连接。
2.按照权利要求1所述的密封装置(1)，其特征在于，密封元件(4)在位于外侧的第一径向部段(B1)上贴靠在支承环(3)径向延伸的端侧(6)上，并且在该端侧(6)上与支承环(3)材料接合地相连。
3.按照权利要求2所述的密封装置(1)，其特征在于，贴靠环(5)局部地这样设计和设置，即所述贴靠环至少在所述第二径向部段(B2)的部分上与支承环(3)的端侧(6)平齐。
4.按照权利要求1至3之一所述的密封装置(1)，其特征在于，贴靠环(5)在径向截面中设计为S形的。
5.按照权利要求4所述的密封装置(1)，其特征在于，贴靠环(5)至少在第一径向部段(B1)的部分上被支承环(3)的材料包围。
6.按照权利要求1至5之一所述的密封装置(1)，其特征在于，密封元件(4)在侧面上配备用于流体回流的型廓(7)。
7.按照权利要求1至6之一所述的密封装置(1)，其特征在于，贴靠环(5)由坚韧的且硬的材料、尤其由金属制成。
8.按照权利要求1至7之一所述的密封装置(1)，其特征在于，密封支架(2)具有加强环(8)，该加强环(8)至少部分地被支承环(3)的弹性材料包围。
9.按照权利要求8所述的密封装置(1)，其特征在于，密封元件(4)以其位于径向外侧的端部贴靠在加强环(8)的圆柱形内侧(9)上。
10.按照权利要求1至9之一所述的密封装置(1)，其特征在于，贴靠环(5)在其径向外部的区域中具有多个对中凸缘(12)。
11.按照权利要求1至10之一所述的密封装置(1)，其特征在于，密封装置是压缩机元件的、尤其是汽车的压缩机元件的、特别优选是内燃机的螺杆式压缩机或增压器的组件。
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