CN105715800A - 用于密封旋转轴的密封元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于密封旋转轴的密封元件，具体而言，涉及用于在旋转轴(16)处、尤其在泵的旋转轴处对过压侧(12)与负压侧(14)进行密封的密封元件(10)，该密封元件带有支撑环(20)，支撑环可布置在环绕轴(16)的定子(18)处，从支撑环在朝向轴(16)的方向上伸出第一环形膜(22)，根据本发明，从第一环形膜(22)在朝向轴(16)的方向上伸出第二环形膜(24)，在轴(16)的轴向方向(30)上观察，第一环形膜(22)设计得长于第二环形膜(24)，并且第二环形膜(24)设计有密封边缘(26)，该密封边缘可布置成贴靠在轴(16)处。

Description

用于密封旋转轴的密封元件
技术领域
本发明涉及一种用于在旋转轴处、尤其在泵的旋转轴处对过压侧与负压侧进行密封的密封元件，该密封元件带有支撑环，支撑环可布置在环绕轴的定子处，从支撑环在朝向轴的方向上伸出第一环形膜。
背景技术
相对于传统的轴密封，尤其在泵中对用于密封旋转轴的密封元件提出了更高的要求。对此主要原因在于，存在于过压侧处的过压可相对于在与密封元件对置的侧部处的负压剧烈变化，并且过压和负压的压力比有时候甚至可能逆转。此外，在应针对过压进行密封的空间内为负压的情况下，在传统轴密封元件中出现密封膜从轴抬起。由此，尤其空气可侵入到需要密封的系统中。在系统内的严重过压的情况下，密封膜以其密封边缘如此强烈地被压向轴，使得可导致增大的摩擦损失和增大的磨损。由此结果是，密封元件与其摩擦系统(tribologischesSystem)的泄漏和使用寿命缩短。
而用于密封旋转轴的动态的轴密封不为人知，该动态的轴密封能够尤其在压力比或者压降改变时获得好的密封效果，但同时仅产生少的摩擦损失，并且此外也还紧凑地设计。
发明内容
根据本发明提供了一种用于在旋转轴处、尤其在泵的旋转轴处对过压侧与负压侧进行密封的密封元件，该密封元件带有支撑环，支撑环可布置在环绕轴的定子处，从支撑环在朝向轴的方向上伸出第一环形膜。在此，从第一环形膜在朝向轴的方向上伸出第二环形膜，在轴的轴向方向上观察，第一环形膜设计得长于第二环形膜，并且第二环形膜设计有密封边缘，该密封边缘可布置成贴靠在轴处。
利用根据本发明的解决方案，即使在需要密封的系统处的系统负压的情况下也防止空气侵入或者吸入到系统中。此外，利用根据本发明的膜设计方案，根据压力调节密封边缘在轴处的密封接触。因此，根据本发明的密封边缘根据压力压向轴。在系统内，不仅在出现过压时而且在出现负压时都确保作用到密封边缘上的足够的径向力，并且因此确保动态的密封机制。此外，根据本发明的膜设计方案引起，在密封元件处为过压时，处于密封接触中的摩擦损失相对于传统的密封减小，并且因此不仅减小了轴的摩擦负荷，而且减小了密封元件的摩擦负荷。此外，与传统的解决方案相比，根据本发明的密封元件的设计方案还更紧凑并且因此还更节省结构空间。
尤其由弹性体制成的膜是有弹性的，从而膜结合根据本发明为其提供的造型具有特殊的性质。因此，通过在轴向方向上长度不同的两个膜在截面内产生了Z字形状或者波纹管形状(Balgenform)，利用该形状在过压时产生受控制地自我加强的支撑作用，并且在负压时产生第二压力作用面。因此，密封边缘在轴处的所希望的压紧力得到保持。因此，相对于传统的动态密封，在过压时处于密封接触中的压紧减小，并且在负压时防止密封边缘的抬起。
在根据本发明的密封元件处，第一环形膜在负压时有针对性地设置为压力作用(druckaktiv)的有效面。第一环形膜在负压时被沿径向朝轴的方向上吸。由此产生朝轴的分力，借助该分力使密封边缘贴靠到轴处。相应地，在过压时，第二环形膜产生与在负压时的分力相反指向的轴向分力。因为根据本发明基于不同的径向长度而使得第一膜的压力有效面大于第二膜的有效面，所以在朝向轴的方向上产生有益的力平衡。由此在负压时保证密封边缘压紧到轴处，并且对于动态和静态密封所需要的径向力得到保持。因此阻止了密封边缘的抬起。
通过在轴向方向上的膜长度的比例和此外有利地也通过膜厚度可使根据本发明的密封系统匹配于特定的运行条件，例如在过压和负压时以及在无压力的状态中根据径向力使压力梯度化、最大和最小。
根据本发明的密封元件的支撑环有利地设计有弹性环和与该弹性环位置固定地相连接的加强环。该加强环有益地有助于确定根据本发明的密封元件的位置固定的起始位置。加强环优选地注入或者通过硫化加入(einvulkanisiert)到支撑环中。在此，加强环优选地由金属制成，尤其设计成薄壁板。
第一环形膜优选地与支撑环设计成一体，并且尤其第二环形膜与第一环形膜设计成一体。由此保证根据本发明的膜组件的高的密封性。
此外，在纵向截面中观察，第一环形膜相对于相关的轴的轴向方向以在5°和15°之间、尤其在8°和12°之间、特别优选地10°的角度取向。此外，在纵向截面中观察，第一环形膜优选地相对于相关的轴的轴向方向从过压侧朝负压侧从径向外部向径向内部延伸。第一环形膜的这种取向支持其以上提及的效果。
在纵向截面中观察，第二环形膜相对于相关的轴的轴向方向以在15°和25°之间、尤其在18°和22°之间、特别优选地20°的角度取向。优选地，在纵向截面中观察，第二环形膜相对于相关的轴的轴向从过压侧朝负压侧从径向内部向径向外部延伸。第二环形膜的这种取向同样特别支持其以上提及的效果。
为进一步提高所提及的效果，第二环形膜有利地在构造在该第二环形膜处的密封边缘处的区域内设计有加厚部。
相对于相关的轴的轴向方向，在第一环形膜的径向外部在负压侧处在相关的定子处优选地构造有第一支撑面。在出现过压时，第一膜压紧到第一支撑面处。由此使第二膜的压力作用的有效面减小。因此同时减少或补偿作用到位于第二膜处的密封边缘上的、取决于过压的径向力的上升。
相对于相关的轴的轴向方向，在在第一环形膜与第二环形膜之间的过渡部的轴向外部在负压侧处在相关的定子处优选地构造有第二支撑面。在过压时，利用第二支撑面限制在第一膜与第二膜之间的过渡部在轴向方向上的运动自由度。由此同样使第二膜的有效面减小，并且因此获得以上提及的效果。因此，借助在无压力状态下支撑面与膜之间的位置和间距可在过压时限制根据本发明的密封元件的运动。此外，处于径向内部的第二环形膜的压力作用的面可受到影响。
根据本发明的解决方案特别适用于汽油机或者柴油机以及涡轮机的喷射系统、液压泵、机油泵、变速箱油泵、水泵、供给流体泵、例如在食品工业和制药工业中的流程泵和工艺泵、以及输送冷却润滑剂和冷的介质所用的泵、以及行驶动力系统和行驶辅助系统(ABS、ESP等等)所用的泵。
附图说明
接下来根据示意性的附图更加详细地阐述根据本发明的解决方案的实施例。附图显示了根据本发明的密封元件的一个实施例的纵向截面。
具体实施方式
在附图中所示的密封元件10设置成用于在没有进一步示出的液压泵的旋转轴16处对过压侧12与负压侧14进行密封。该密封元件10借助在纵向截面中基本上为矩形的支撑环20位置固定地保持在属于液压泵的定子18处。在支撑环20处相对于轴16在径向内部联接有第一环形膜22，并且然后进一步地在径向内部联接有第二环形膜24。此时，在第二环形膜24处在径向内部构造有密封边缘26，其贴靠在轴16处。在此，支撑环20、膜22、膜24和密封边缘26单件式地或者一体地以硫化法由弹性体制成。在支撑环20中可附加地通过硫化加入加强环28以用于支撑环的加强。
在所示出的纵向截面中观察，第一环形膜22的主取向32相对于轴16的轴向方向30以10°的角度34从过压侧12朝负压侧14从径向外部向径向内部延伸。此外，在所示出的纵向截面中观察，第二环形膜24的主取向36相对于轴向方向30以20°的角度38从过压侧14朝负压侧12从径向内部向径向外部延伸。
在此，在轴16的轴向方向上或者在轴向方向30上观察，第一环形膜22设计得长于第二环形膜24。
在两个膜22和24之间同样存在环形的过渡部40，该过渡部的主取向42相对于轴向方向30以85°的角度44从过压侧14朝负压侧12从径向内部向径向外部延伸。
第二环形膜24在构造于其处的密封边缘26的径向外部区域内还具有加厚部46，相比于膜24，密封边缘26的该区域借助加厚部还稍微地被加强。
相对于轴16的轴向方向30，在第一环形膜22的径向外部在负压侧14处在定子18处构造有第一支撑面48，第一膜22可在在过压侧12处严重过压的情况下贴靠到该第一支撑面处。此外，相对于轴16的轴向方向30，在在第一环形膜22和第二环形膜24之间的过渡部40的轴向外部在负压侧14处在定子18处构造有第二支撑面50。于是，在严重过压时，过渡部40可贴靠并且支撑在该支撑面50处。

Claims (10)

1.一种用于在旋转轴(16)处、尤其在泵的旋转轴处对过压侧(12)与负压侧(14)进行密封的密封元件(10)，该密封元件带有支撑环(20)，该支撑环能布置在环绕所述轴(16)的定子(18)处，从该支撑环在朝向所述轴(16)的方向上伸出第一环形膜(22)，其特征在于，从所述第一环形膜(22)在朝向所述轴(16)的方向上伸出第二环形膜(24)，在所述轴(16)的轴向方向(30)上观察，所述第一环形膜(22)设计得长于所述第二环形膜(24)，并且所述第二环形膜(24)设计有密封边缘(26)，该密封边缘能布置成贴靠在所述轴(16)处。
2.根据权利要求1所述的密封元件，其特征在于，所述支撑环(20)设计有弹性环和与该弹性环位置固定地相连接的加强环(28)。
3.根据权利要求1或2所述的密封元件，其特征在于，所述第一环形膜(22)与所述支撑环(20)设计成一体，并且尤其所述第二环形膜(24)与所述第一环形膜(22)设计成一体。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的密封元件，其特征在于，在纵向截面中观察，所述第一环形膜(22)相对于相关的轴(16)的轴向方向(30)以在5°和15°之间、尤其在8°和12°之间、特别优选地10°的角度(34)取向。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的密封元件，其特征在于，在纵向截面中观察，所述第一环形膜(22)相对于相关的轴(16)的轴向方向(30)从所述过压侧(12)朝所述负压侧(14)从径向外部向径向内部延伸。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的密封元件，其特征在于，在纵向截面中观察，所述第二环形膜(24)相对于相关的轴(16)的轴向方向(30)以在15°和25°之间、尤其在18°和22°之间、特别优选地20°的角度(38)取向。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的密封元件，其特征在于，在纵向截面中观察，所述第二环形膜(24)相对于相关的轴(16)的轴向方向(30)从所述过压侧(12)朝所述负压侧(14)从径向内部向径向外部延伸。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的密封元件，其特征在于，所述第二环形膜(24)在构造在该第二环形膜处的密封边缘(26)的区域内设计有加厚部(46)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的密封元件，其特征在于，相对于相关的轴(16)的轴向方向(30)，在所述第一环形膜(22)的径向外部在所述负压侧(14)处在相关的定子(18)处构造有第一支撑面(48)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的密封元件，其特征在于，相对于相关的轴(16)的轴向方向(30)，在所述第一环形膜(22)与所述第二环形膜(24)之间的过渡部(40)的轴向外部、在所述负压侧(14)在相关的定子(18)处构造有第二支撑面(50)。
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