CN104662315B - 密封环和具有这种密封环的密封筒 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种密封环(1)，该密封环(1)用于密封转动部件(20)，该密封环(1)包括基体(2)和唇形密封部(3)，基体(2)具有朝向转动部件(20)取向的面(5)，唇形密封部(3)与基体(2)一体地形成。唇形密封部(3)是可弯曲的，其中，唇形密封部(3)被构造为抵靠并且密封转动部件。

Description

密封环和具有这种密封环的密封筒
技术领域
本发明涉及一种密封环和具有根据本发明的密封环的密封筒(sealingcartridge)。此外，本发明涉及具有根据本发明的密封环的搅拌单元。
背景技术
例如，在诸如用于化学工业的、具有工作室的搅拌单元或混合单元中，轴穿过搅拌单元或混合单元的壳体，其中在轴的端部处设置搅拌器等。为了防止工作室内包含的材料流通到外侧，需要对轴馈通件(feedthrough)进行密封。特别是在此也可能存在大气和工作室之间的压差。
DE 20 2009 013547 U1公开了设置有用于密封轴的密封装置的轴馈通件，另外配置了节流和剥离组件(throttle and stripper assembly)。节流和剥离组件设置用于特别是在清洁过程之后防止密封装置上的泄漏。该节流和剥离组件包括单独的引导环和剥离环，其中引导环和剥离环都不接触轴。然而，由于设置附加元件用于密封，在这种轴密封的情况下，节流和剥离组件的附加配置导致轴向上相对较长的结构。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种用于密封转动部件的密封环和密封筒，该密封环结构简单并且能够易于制造，且占据尽量小的轴向空间。
通过分别具有方案1、9和12的特征的密封环实现该目的。从属方案示出本发明优选的改进。
根据本发明的用于对转动部件(特别是轴等)进行密封的密封环被构造为具有基体和唇形密封部的单件式部件。基体具有朝向转动部件的面。与基体一体制成并因此由与基体相同的材料制成的唇形密封部是可弯曲的，并且展现出在转动部件上的密封功能。因此，唇形密封部被构造为抵靠并且密封转动体。因此，根据本发明的密封环被设置为，无论何时出现轴运动时基体都对唇形密封部重新定位。由此确保在操作期间唇形密封部始终以最适宜的方式抵靠转动部件。例如能够通过对基体进行非切割冲孔(non-cuttingpiercing)操作来制造唇形密封部。优选地，唇形密封部仅极小程度地弯曲，即，在预定的小范围内弯曲。
优选地，基体被设置为滑动支承件，朝向转动部件取向的面被设置为滑动支承面。由此，除了密封功能以外，根据本发明的密封环还能够展现出转动部件的支承功能。
根据本发明的进一步优选改进的密封环还包括配置在基体的朝向转动部件取向的面上的单独的滑动支承带或环。由此与基体的材料独立的，滑动支承带提供用于密封环的滑动支承面，使得用于滑动支承带的材料可以自由选择。这里，滑动支承带是单独的部件。特别优选地，基体包括配置在朝向转动体取向的面内的环形凹部或槽。滑动支承带在此被配置在环形凹部中。由此，能够简单并且快速的将滑动支承带安装在压环的基体上。
此外优选地，唇形密封部展现出朝向基体取向的内应力。唇形密封部的该内应力确保唇形密封部始终尽量紧密地抵靠转动部件。此外，唇形密封部的内应力使得密封环绕着转动部件简单的居中。
优选地，密封环是由具有充填物的热塑性材料制成的。优选地，纤维被用作充填物。用于增强的纤维优选地为玻璃纤维或碳纤维。聚四氟乙烯(PTFE)优选地被用作该热塑性材料。特别是PTFE与玻璃纤维的组合仅示出较低的热膨胀系数，特别是在-10℃至+200℃的温度范围内。此外，该材料示出非常良好的耐化学性。此外，该材料示出非常低的表面张力，该表面张力使密封环的表面相当严重地润湿。由此能够避免不期望的介质粘附到密封环的表面。特别地，由此能够在密封环的整个使用寿命期间确保唇形密封部的弯曲特性和弹性特性。可选地或附加地，颗粒、特别是石墨颗粒可以用作充填物。
此外，PTFE和玻璃纤维的组合示出相对较低的摩擦系数。能够特别防止所谓的“粘滑效果”。玻璃纤维的量优选的在10％和20％之间的范围，特别优选的是15％。玻璃纤维的使用使得材料具有特别高的耐磨耗性。此外，玻璃纤维的量还抵抗所谓的冷变形(coldflow)，即，在施加压应力期间材料的缓慢的但是持久的变形。进一步优选地，诸如碳或石墨的其他的充填物被添加到热塑性材料中。
特别优选地，密封环的基体被构造为，在常规操作期间基体不接触转动部件。根据本发明的基体仅在所述转动部件沿径向运动时与转动部件接触，以便确保唇形密封部也具有相应的补偿运动，并且由此在每种操作条件下都可靠地密封。
进一步优选地，设置在基体和唇形密封部之间的缝隙的长度比基体的径向上的长度的一半小。由此确保唇形密封部不会太长，唇形密封部太长则在操作期间可能出现唇形密封部从基体不期望的剥离的风险。
根据本发明的进一步优选的改进，基体包括多个开口，该开口被构造为容纳销，特别是以具有游隙的方式容纳销。此处，该游隙特别为径向的。配置在基体的开口内的销由此防止本发明的压环与转动部件的不期望的共同转动。此外，通过存在于基体内的开口和销之间的游隙能够确保以快速并且简单的方式在径向上作用的压环的浮动安装。
进一步优选地，本发明涉及一种组件，该组件具有根据本发明的密封环和容纳该密封环的壳体。壳体优选地包括容纳部和盘，其中，密封环配置在容纳部和盘之间。容纳部优选地包括L形截面的环形凸缘，该凸缘在轴向上夹持密封环。
进一步优选地，组件包括附加的密封环，特别是O形环，其配置在密封环上并且在密封环的轴向上预加载密封环。因此，除了在密封环和组件的壳体之间的密封功能以外，O形环另外具有用于密封环的预加载功能。
此外，本发明涉及具有多个根据本发明的密封环的密封筒。密封环在此优选地配置在相同的方向或不同的方向上。进一步优选地，密封筒包括包围密封环的壳体。优选地，在壳体上设置有口，以便将例如密封介质(barrier medium)供给到两个相邻的密封环之间的区域。通过密封介质的使用，能够在唇形密封部在密封液室的供应密封介质的方向上取向时对唇形密封部另外施加压力。此外，该口能够用于控制和监测功能。该口还能够用于泄漏排放。
此外，本发明涉及一种搅拌单元，其包括转动轴和根据本发明的密封环和/或根据本发明的组件。优选地，转动轴被轴套包围，密封环的唇形密封部对轴套进行密封。优选地，在密封环的基体和转动部件之间存在环形间隙或切口(incision)。优选地，间隙具有0.1mm的径向宽度。
如上所述的，本发明优选地用于搅拌单元。然而，还可以将根据本发明的密封环用于例如泵内。
附图说明
以下将参考附图说明本发明的优选实施方式。在附图中，相同的或功能相同的部件在不同的实施方式中分别以相同的附图标记表示。在附图中：
图1是根据本发明的第一实施方式的密封环的示意性截面图；
图2是图1的示意性部分放大截面图；
图3是图1的密封环在安装状态下的示意性截面图；
图4是具有根据本发明的密封环的组件的示意图；
图5是根据第二实施方式的密封环在安装状态下的示意性截面图；
图6是具有多个根据本发明的密封环的密封筒的示意性截面图。
具体实施方式
以下参考图1至图3详细地说明根据本发明的第一优选实施方式的密封环1。如从图1能够看到的，密封环1被制造为单件式部件并且包括基体2和唇形密封部3。唇形密封部3是通过在基体2的内周进行切割、使得唇形密封部3的部分与基体2之间产生缝隙4而生产的。此处以缝隙4的深度比基体2的径向R上的尺寸的一半小的方式选择缝隙4的深度。唇形密封部3由此能够极小程度地弯曲，优选地在零点几毫米的范围内弯曲。
滑动支承面5设置在基体2的向内取向侧。两个相对大的斜面51、52形成于滑动支承面5的边缘。X-X表示密封环的轴向。
此外，在压环1中形成四个开口6；这些开口在轴向X-X上贯穿基体2延伸。这里，开口6配置在缝隙4的径向端的径向外侧。开口6被构造为容纳防止密封环1与转动部件20共同转动的销，在该实施方式中转动部件20是轴。配置在开口6中的销由此形成防扭转装置，其中，在开口6的区域中，基体2在开口6的两侧处包括错开的第一和第二两个大的斜面或凹部7、8。因此，特别是在压环1沿径向运动时，能够减小压环的侧面的区域中的摩擦。
在操作期间，密封环1以如下方式在转动部件20上具有密封功能：仅唇形密封部3与转动部件20产生接触K。间隙21位于基体2的滑动支承面5和转动部件之间。径向R上的间隙宽度在此为大约0.1mm。在理想的操作中，在径向R上将没有轴挠曲(shaft deflection)，从而环形间隙21将始终存在。
然而，实际上特别是在使用搅拌单元期间，出现径向的轴挠曲，使得轴可能与滑动支承面5接触。然而，由于间隙21相对较小，在每种操作情况下，即，也在转动部件20和滑动支承面5之间接触时，通过使唇形密封部始终抵靠转动部件的表面来确保安全密封。唇形密封部此时具有固有预载F，该固有预载F朝向基体2取向并且在转动部件20运动时重新定位唇形密封部3。
为了使化学特性尽可能的良好以及使耐磨耗性尽可能高，单件式密封环1由玻璃纤维量为15％的PTFE制成。此外，优选地，唇形密封部3例如通过在芯轴(mandrel)上拉动，已经被赋予如图1至图3所示的弯折形状，由此唇形密封部3展现出提高的固有预载F。此外，以该方式预加载的唇形密封部3总是确保转动部件尽可能精确地居中。
因此，根据本发明利用具有唇形密封部3的单个部件能够在所有操作状态下确保转动部件20上的可靠密封。甚至径向上的轴挠曲也能够通过根据本发明的密封环被吸收。
图4示出图1至图3示出的密封环1在具有壳体17的组件10中的使用。壳体17包括盘12和截面为L形并且在轴向上夹持密封环1的容纳部11。密封环1被容纳在L形的容纳部11中并且由此配置在容纳部11和盘12之间。此外，组件包括辅助密封元件14，辅助密封元件14特别是配置在容纳部11和密封环1之间的O形环。O形环提供容纳部11和密封环1之间的密封，并且提供朝向盘12的密封环1的轴向预载。此外，销13被固定在容纳部11中，销13以具有径向游隙15、16的方式容纳在密封环1的开口6中。由于在该实施方式中四个开口6设置在密封环1内，因此也以对应的方式设置四个销13。因此，销13用作防扭转装置，但是使密封环1能够进行径向R上的运动。因此，特别是在转动部件径向挠曲时，能够避免对密封环1的损害。根据本发明预安装组件10，因而能够在转动部件上将组件10配置为完全预安装的组件。
图5示出根据第二实施方式的密封环1。第二实施方式的密封环1与第一实施方式的密封环大致相同，其中与第一实施方式不同的是，在第二实施方式中另外设置单独的滑动支承环30。滑动支承环30具有面向转动部件20的外侧的滑动面31。滑动支承环30配置在设置于基体2中的环形凹部22内。与第一实施方式相同，间隙21也设置在滑动面31和转动部件20之间。唇形密封部3也以密封的方式抵靠转动部件20。
特别地，通过设置单独的滑动支承环30，因为基体2本身不再执行支承功能，而是为此提供相应设计的单独的滑动支承环30，因此能够更灵活地选择基体2的材料。
图6示出筒装置40，在筒装置40中成排地配置有根据本发明的四个密封环1。轴套(shaft sleeve)23配置在轴上并且与轴一起形成转动部件20。筒装置40还包括多件式筒壳体42、滚动支承件41和多个O形环形式的密封元件(未示出)等。筒装置40是用于搅拌单元的轴馈通件，利用密封环1密封搅拌单元的内侧以抵抗外侧影响。
如从图6能够看到的，密封环1在轴套23上的取向不相同。(从图6中所见的从上面数第二个)密封环以唇形密封部3在滚动支承件41的方向上的方式取向，另外两个密封环1以唇形密封部3背向滚动支承件41的方式配置。这里，筒装置40还包括第一流体供给部43和第二流体供给部44。因此，例如密封流体(barrier fluid)能够供应到相邻的密封环1之间的密封流体室内。此外，由于密封流体的使用，能够在各个密封环1的唇形密封部3上施加附加的压力，使得进一步提高唇形密封部3在轴套23上的密封。
附图标记列表
1 密封环
2 基体
3 唇形密封部
4 缝隙
5 滑动支承面
6 开口
7 第一凹部
8 第二凹部
10 组件
11 容纳部
12 盘
13 销
14 辅助密封元件
15、16 径向游隙
17 壳体
20 转动部件
21 间隙
22 环形凹部
23 轴套
30 单独的滑动支承环
31 滑动面
40 筒装置
41 滚动支承件
42 筒壳体
43、44 流体口
51 第一斜面
52 第二斜面
F 内应力
K 接触
R 径向
X-X 轴向

Claims (12)

1.一种筒装置，其包括筒壳体(42)和多个密封环，其中所述密封环配置用于对转动部件(20)进行密封，各所述密封环包括：
-基体(2)，所述基体(2)具有朝向所述转动部件(20)取向的面(5)，以及
-唇形密封部(3)，所述唇形密封部(3)与所述基体(2)一体地形成，
其中，所述唇形密封部(3)是可弯曲的，
所述唇形密封部(3)被构造为抵靠并且密封所述转动部件，
所述基体(2)被构造为滑动支承件，
在所述转动部件(20)和朝向所述转动部件取向的所述面(5)之间设置有间隙(21)，以及
所述筒装置还包括至少一个流体口(43、44)，以将流体供给到相邻的密封环(1)之间的流体室，和/或从相邻的密封环(1)之间的流体室排出流体。
2.根据权利要求1所述的筒装置，其特征在于，所述筒装置还包括单独的滑动支承环(30)，所述滑动支承环(30)配置于所述基体(2)的朝向所述转动部件取向的面(5)。
3.根据权利要求2所述的筒装置，其特征在于，所述基体(2)在朝向所述转动部件取向的所述面(5)内包括环形凹部(22)，所述滑动支承环(30)配置在所述凹部(22)中。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的筒装置，其特征在于，所述唇形密封部(3)展示出朝向所述基体(2)取向的内应力(F)。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的筒装置，其特征在于，所述基体(2)和所述唇形密封部(3)均由具有充填物的热塑性材料制成。
6.根据权利要求5所述的筒装置，其特征在于，所述充填物为纤维。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的筒装置，其特征在于，所述基体(2)被构造为仅在所述转动部件(20)沿径向运动时与所述转动部件(20)接触。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的筒装置，其特征在于，所述基体(2)包括开口(6)，所述开口(6)被构造为以具有径向游隙的方式容纳销。
9.根据权利要求1-3中任一项所述的筒装置，其特征在于，所述筒装置包括用于容纳所述密封环(1)的壳体(17)。
10.根据权利要求9所述的筒装置，其特征在于，所述壳体包括盘(12)和用于容纳所述密封环的容纳部(11)，其中，所述密封环(1)配置在所述容纳部(11)和所述盘(12)之间。
11.根据权利要求9所述的筒装置，其特征在于，所述筒装置还包括密封元件(14)，所述密封元件(14)配置于所述密封环(1)，以在轴向(X-X)上预加载所述密封环(1)。
12.一种搅拌单元，其包括根据权利要求1-11中任一项所述的筒装置。
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