CN105121921A - 滑环密封件 - Google Patents

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Abstract

一种滑环密封件，包括能够沿轴向运动地支承的滑环(1)和匹配环(3)，其中，滑环(1)和匹配环(3)分别具有彼此抵靠的密封面(1a、3a)，其中，滑环(1)的密封面(1a)布置成与匹配环(3)的密封面(3a)相对，并且其中，滑环(1)通过弹性装置(4)压靠到匹配环(3)上，目的是，设计并且改进开头所述类型的滑环密封件，使得该滑环密封件在价格便宜且易于制造、并具有涉及特别小数量的部件的结构的同时，以可靠和永久的方式封堵两个腔室。其特征在于，匹配环(3)与轴向突伸部(5)一体地形成，该突伸部(5)可以被分配到轴(6)以将所述匹配环(3)固定在所述轴(6)上。

Description

滑环密封件
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的滑环密封件。
背景技术
DE102011114349A1已经公开一种具有波纹管状的弹性装置的滑环密封件。在前述的滑环密封件中，匹配环容纳在支承环中，其中，支承环又配属于轴。支承环固定连接到轴，以在轴旋转期间驱动匹配环。
在所述结构的情况下，必须将支承环和匹配环都以特别高的精度安装在轴上可能会带来问题。因为支承环被压在轴上，特别是匹配环的所需锥度会受到不利影响。因此对于滑环密封件存在其中几乎不能发生匹配环的位置误差的需求。因此期望滑环密封件具有高度的操作能力并且是牢固的。
发明内容
因此，本发明的目的是改进和开发在开头所述类型的滑环密封件，使得该滑环密封件在价格便宜且易于制造、并具有涉及特别小数量的部件的结构的同时，以可靠和永久的方式封堵两个腔室。
本发明通过权利要求1的特征实现了前述目的。
根据本发明，首先确定，可以摈弃单独的支承环。和现有技术对比，匹配环特别地不容纳在一个必须被制造成单独的部件的支承环中。相反，匹配环具有轴向突伸部，该突伸部可被分配到一个轴以将匹配环固定在该轴上。根据本发明，该突伸部与匹配环优选材料一致地并且整体式地形成。在这方面，在现有技术中常规使用的支承环集成到匹配环中。这将会使滑环密封件的结构显著简化。特别是，在工厂制造匹配环及其突伸部时就能可以已经设置好了最初需要的锥度。根据本发明，省略了用于匹配环的单独的支承环，使得根据本发明的滑环密封件具有包括更少部件以及牢固的结构。
因此而实现如在开头所述的目的。
突伸部可以呈圆柱形套筒的形式。圆柱形套筒可以环绕一个轴。圆筒套管可以环的方式在轴上被推动并通过过盈配合固定在轴上。
弹性装置可以以波纹管状的方式构成。通过这种具体的结构，弹性装置可以吸收输入的扭矩，并具有补偿作用，使得滑环和匹配环的密封表面以一种能操作的方式被永久地相对彼此定向。
弹性装置可以由聚合物制造。聚合物是廉价的。令人惊奇的是，聚合物或塑料足够稳定以满足对弹性装置的机械要求。
在这种背景下，弹性装置可以由弹性体制造。具体地，可以想到弹性体由天然橡胶制造或具有天然橡胶。由弹性体构成的弹性装置可以以特别有效的方式吸收扭转变形和对其进行补偿而使得滑环和匹配环的密封表面被适当地相对彼此定向。
波纹管状弹性装置可通过环形止动区域抵靠于滑环，并通过环形连接区域固定于壳体，其中，止动区域和连接区域通过至少一个可弹性变形的铰接区域相互连接。通过该具体的改进，弹性装置赋予其这样的几何形状，当在轴向方向上以较小的程度偏转时，使得可以确保所需要的径向和扭转刚度。对于要施加到滑环上的足够的接触压力，仍然可通过铰链区和适当选择弹性体的刚度来实现。
在这种背景下，铰接区域可以在横截面中为S字形。以这种方式，在轴向方向上允许少量偏转的同时，确保了所需要的径向和扭转刚度。
至少一个密封面可以具有大小为0.1μm至W的隆起部或不平整部，其中，W根据公式
W＝0.03Dm/s
计算，其中，平均直径Dm是圆环形的密封面的外径和内径的平均值，并且其中，s表示滑环或匹配环的厚度。已经令人惊讶地确定了，由制造导致的滑环和/或匹配环上的隆起部可以通过波纹管状弹性装置来补偿。因而没有必要繁琐地矫正和再加工匹配环和滑环的密封表面。在本说明书意义下的隆起部、不平整部或平整部是根据DINISO1101测量的。前述的系数0.03也可为更高的值，本领域技术人员可根据本说明书找到合适的值。
至少一个密封面可以具有大小为0.1μm至500μm的隆起部或不平整部。滑环和/或匹配环可以具有至多5毫米的厚度。已经令人惊讶地确定了，其中匹配环和滑环非常薄，特别是实质上为箔状形式的，滑环密封件具有特别高的操作能力。特别薄的滑环和匹配环可通过波纹管状弹性装置的弹性力以理想的方式相对彼此定向。以这种方式，在操作期间，会产生间隙形状，该间隙形状仅以非常小的程度取决于密封表面的制造公差并总是以理想的方式适应和对齐。该间隙的形状可以是略微扩开的、平行的或收敛的横截面。
突伸部可以环绕轴。以这种方式，突伸部可以通过过盈配合压到轴上。
在这种背景下，突伸部可以通过过盈配合落座于轴上。匹配环可以毫无问题地通过过盈配合安装在轴上。
突伸部可以具有面对匹配环的密封面的部分，该部分环绕轴，从而形成环绕间隙。如此可以有助于将突伸部引入到轴上。通过突伸部的合适的构造，突伸部对于所述轴的直径的波动也是容许并牢固的。突伸部可以在一些区域中成锥形地延伸，并被设计成提供不抵靠在轴上并因而不将由过盈配合引起的变形传递给匹配环的区域。这会在组装过程中导致匹配环的一个较小的位置误差，并使得滑环密封件整体上高度地牢固。
由于环绕间隙的形成，实现了使匹配环不受突伸部的片金属的塑性变形的影响。因为作为这种消除影响的结果，在片金属中允许非常大的重叠和塑性变形，所以密封座可以是金属结构的，而无需额外的密封辅助。可实现金属密封或密封作用。塑性变形可靠地封闭了泄漏通道。突伸部可以静态相对于轴密封。静态密封可以是完全橡胶化的、部分橡胶化的、设置有密封漆或为金属性的密封结构。
环绕间隙可以呈锥形间隙的形式。因此可减少突伸部的应力和变形。可以以有效的方式实现突伸部的压入。
优选突伸部的三分之一不抵靠在轴上。从而匹配环的变形不受由过盈配合带来的任何公差的影响。匹配环和与其形成一体的突伸部优选是至少在一些区域中的横截面中为L字形。这使得制造简化。此外，可以实现非常薄的壁厚。以这种方式，获得了匹配环的柔性，这使得匹配环对于密封表面的制造公差不敏感。匹配环与突伸部一起在非安装状态下就如此牢固，使得在组装过程中不会不利地影响到制造引起的变形和施力引起的变形，特别是锥度。
所述滑环密封件优选是气体润滑的滑环密封件，其在密封表面中具有流体升力(hydrodynamiclift)通道。
此处所描述的滑环密封件可以用于具有高滑动速度和中等压力的齿轮箱密封件。特别地可以想到在汽车工业中使用滑环密封件。在此，具体而言，可以设想滑环密封件用作涡轮增压器密封件、曲轴密封件、齿轮箱密封件或电动机密封件。
还可以想到对于此处所描述的滑环密封件的进一步的用途。
附图说明
在附图中：
图1是滑环密封件的上部的剖视图，其中，匹配环和从其沿轴向方向突伸的突伸部形成为一体，和
图2是与匹配环形成为一体的突伸部的局部剖视图，该突伸部通过过盈配合紧固到轴上，使得形成环绕间隙。
具体实施方式
图1示出了一个滑环密封件，其包括一个以可沿轴向运动的方式安装的滑环1和一个匹配环3，其中，滑环1和匹配环3分别具有彼此抵靠的密封面1a、3a，其中，滑环1的密封面1a定位成与匹配环3的密封面3a相对，并且其中，滑环1通过弹性装置4压靠到匹配环3上。
匹配环3与轴向突伸部5一体地形成，该突伸部5可以被分配到一个轴6，以将匹配环3固定在轴6上。
突伸部5呈圆柱形套筒的形式。该突伸部5与匹配环3材料一致地并且整体式形成。匹配环3和突伸部5形成一单个独立的部件，该部件在某些区域、特别是在旋转轴线的一侧上的横截面为L字形的形式。该部件优选由片金属制造。
弹性装置4是波纹管状的形式。弹性装置4由弹性体制造。该波纹管状弹性装置4通过环形止动区域7抵靠于滑环1，并通过环形连接区域8固定于壳体9，其中，止动区域7和连接区域8通过至少一个可弹性变形的铰接区域10相互连接。止动区域7、连接区域8和铰接区域10材料一致地并且整体式地形成。优选将天然橡胶用于波纹管状弹性装置4的制造。
至少一个密封面1a和/或3a具有大小为0.1μm至500μm的隆起部或不平整部。滑环1和/或匹配环3具有至多5毫米的厚度。以这种方式，滑环1和匹配环3具有特别高的柔性。滑环1和匹配环3优选由片金属制造。
图1示出了一个滑环密封件，其中，壳体的区域13以金属性密封、完全橡胶化或部分橡胶化的方式或用密封化合物—尤其是密封漆—的介入，而被施加到匹配壁14。
图2示出了包括轴6以及剖示的在此所述类型的滑环密封件的结构设置，其中，突伸部5环绕轴6。突伸部5通过过盈配合落座于轴6上并以可旋转结合的方式和轴6连接。突伸部5具有面对匹配环3的密封面3a的部分11，该部分环绕轴6，从而形成环绕间隙12。具体地，突伸部5的最后三分之一段是锥形形状，使得在将突伸部5压在轴6上后，所述最终三分之一段不抵靠在所述轴上。以这种方式，匹配环3可以消除会通过过盈配合引入的变形和应力。该间隙12被形成为逐渐变细到在面向滑环1的一侧上的一个点。如此而形成锥形间隙。

Claims (12)

1.一种滑环密封件，包括以能够沿轴向运动的方式安装的滑环(1)和匹配环(3)，其中，所述滑环(1)和所述匹配环(3)分别具有彼此抵靠的密封面(1a、3a)，其中，所述滑环(1)的所述密封面(1a)定位成与所述匹配环(3)的所述密封面(3a)相对，并且其中，所述滑环(1)通过弹性装置(4)压靠到所述匹配环(3)，
其特征在于，
所述匹配环(3)与轴向突伸部(5)一体地形成，该突伸部(5)可以被分配到轴(6)以将所述匹配环(3)固定在所述轴(6)上。
2.根据权利要求1所述的滑环密封件，其特征在于，所述突伸部(5)呈圆柱形套筒的形式。
3.根据权利要求1或2所述的滑环密封件，其特征在于，所述弹性装置(4)以波纹管状的方式构成。
4.根据权利要求3所述的滑环密封件，其特征在于，所述弹性装置(4)由聚合物制造。
5.根据权利要求4所述的滑环密封件，其特征在于，所述聚合物是弹性体的形式。
6.根据权利要求3到5中任一项所述的滑环密封件，其特征在于，所述波纹管状弹性装置(4)通过环形止动区域(7)抵靠于所述滑环(1)，并通过环形连接区域(8)固定于壳体(9)，其中，所述止动区域(7)和所述连接区域(8)通过至少一个可弹性变形的铰接区域(10)相互连接。
7.根据权利要求6所述的滑环密封件，其特征在于，所述铰接区域(10)在横截面中为S字形。
8.根据权利要求1到7中任一项所述的滑环密封件，其特征在于，至少一个密封面(1a、3a)具有大小为0.1μm至Wmm的隆起部或不平整部，其中，W根据公式
W＝0.03Dm/s
计算，其中，平均直径Dm表示圆环形的密封面(1a、3a)的外径和内径的平均值，并且其中，s表示所述滑环(1)或匹配环(3)的厚度。
9.一种包括轴(6)以及根据前述权利要求中任一项的滑环密封件的结构，其中，所述突伸部(5)环绕所述轴(6)。
10.根据权利要求9所述的结构，其特征在于，所述突伸部(5)通过过盈配合落座于轴(6)上。
11.根据权利要求9或10所述的结构，其特征在于，所述突伸部(5)具有面对所述匹配环(3)的密封面(3a)的部分(11)，该部分环绕轴(6)，从而形成环绕间隙(12)。
12.根据权利要求11所述的结构，其特征在于，所述间隙(12)呈锥形间隙的形式。
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