CN107002884A - 滑环密封装置和制造滑环密封装置的方法 - Google Patents

滑环密封装置和制造滑环密封装置的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种滑环密封装置(1)，其包括壳体组件(2)、装有弹簧的配对环(3)和能滑动地分配给配对环的滑环(4)。壳体组件包括构造成能运动的第一壳体元件(5)；和能位置固定地紧固的第二壳体元件(6)。根据本发明，壳体组件至少部分地由塑料和/或复合材料构成。本发明还涉及用于制造滑环密封装置的方法。

Description

滑环密封装置和制造滑环密封装置的方法
技术领域
本发明涉及根据权利要求1和9的前序部分特征所述的滑环密封装置和制造滑环密封装置的方法。
背景技术
本发明涉及一种滑环密封装置。在此是所谓的动态密封装置，其用于使能旋转的轴相对于侧壁等、例如相对于机壳密封。主要作用部件是可依次滑动的两个构件，尤其是装有弹簧的滑环和对应的配对环。两个环中的一个刚性地布置在静止的壳体元件中，另一个环借助扭转止动销等固定在能旋转的轴上。取决于滑环密封装置的类型，在两个环之间的面大部分为平的并且通常由碳石墨材料、金属、陶瓷、塑料或与合成树脂化合的碳。
US2006/0061041A1公开了滑环密封装置的构造，该滑环密封装置包括滑环密封装置套筒和滑环密封装置壳体或保持环，在滑环密封装置套筒中尤其设有有弹性的环元件。
通常，为了使滑环具有弹性使用多个彼此叠置的正弦式弹簧，其通过两个金属环限定。金属环尤其用于对正弦式弹簧进行充分支撑。这种结构的弹簧装置由于正弦式弹簧的分层而在技术上是复杂的，因为正弦式弹簧必须彼此准确定向并且不允许相对彼此转动。此外，这种弹簧装置需要许多单个零件，其必须相应地被安装。
发明内容
本发明的目的是成本特别有利地制造滑环密封装置。本发明的另一目的是在技术上更简单地构造滑环密封装置，尤其在使用更少数量的单个零件的情况下在技术上更简单地构造滑环密封装置。
上述目的通过包括在专利权利要求1和9中的特征的滑环密封装置和用于制造滑环密封装置的方法来实现。其他有利的构造方案通过从属权利要求描述。
本发明涉及一种滑环密封装置，该滑环密封装置具有装有弹簧的配对环和能在配对环上滑动地设置的滑环，配对环和滑环布置在壳体组件中。壳体组件尤其包括能运动的第一壳体元件和能位置固定地紧固的第二壳体元件。由装有弹簧的配对环和滑环形成的环对布置在壳体组件中，其中，装有弹簧的配对环尤其布置在第二壳体元件上，而能滑动地设置的滑环被分配给能运动的第一壳体元件。可替代地，也可将装有弹簧的配对环布置在能运动的第一壳体元件上并且将滑环布置在静止的第二壳体元件上。
滑环密封装置用于使能运动的、尤其能旋转运动的机械构件相对于静止的机械构件密封。根据这里描述的实施方式，带有滑环的能运动的第一壳体元件固定在轴上，而带有装有弹簧的配对环的第二壳体元件例如布置并固定在机壳的轴贯穿孔中。本领域技术人员可将本发明的这里下面描述的特征以相似的方式转用到这种滑环密封装置上，在该滑环密封装置中装有弹簧的配对环布置在能运动的第一壳体元件上并且滑环布置在静止的第二壳体元件上。同样可以想到具有装有弹簧的滑环的其他实施方式。
根据本发明规定，壳体组件至少部分地由塑料和/或复合材料构成。根据优选的实施方式规定，能运动的第一壳体元件(其也称为滑环密封装置套筒)和/或能位置固定地紧固的第二壳体元件(其也称为滑环密封装置壳体)至少部分地由塑料和/或复合材料制成。尤其规定，第一壳体元件和/或第二壳体元件分别作为注塑件由塑料和/或复合材料制成，从而第一壳体元件和/或第二壳体元件优选分别完全地由塑料和/或复合材料构成。作为复合材料尤其适合的是纤维-塑料复合材料或自增强塑料复合材料。尤其玻璃纤维增强的塑料(GfK)、碳纤维增强的塑料(CFK)、芳族聚酰胺纤维增强的塑料(AFK)、天然纤维增强的塑料(NFK)属于合适的材料或复合材料。
使用的材料可特别简单地被加工，例如由此可借助注塑成本有利地制造壳体元件，从而相对于传统的由金属制成的壳体元件能够明显降低制造成本。此外，降低了这种滑环密封装置的重量。
根据本发明的实施方式，滑环相应具有第一带动元件并且能运动的第一壳体元件相应具有用于滑环的第一带动元件的第二带动元件，其中，第二带动元件接合到第一带动元件中。通过第一带动元件和第二带动元件的有效连接将轴的旋转传递到滑环上，滑环密封装置的第一壳体元件固定在轴上，滑环具有与装有弹簧的配对环的接触面。
此外规定，配对环相应具有第三带动元件并且能位置固定地紧固的第二壳体元件相应具有用于配对环的第三带动元件的第四带动元件，其中，第四带动元件接合到第三带动元件中。因为第二壳体元件位置固定地固紧在静止的机械部件上，配对环的第三带动元件到第二壳体元件的第四带动元件中的接合尤其防止滑环的旋转运动传递到配对环上。
本领域技术人员清楚，也可将带动元件构造成，使第一带动元件接合到第二带动元件中，和/或将第三带动元件接合到第四带动元件中。
滑环和配对环通常由碳化硅(SiC)或金属构成、例如由钢材料等构成。滑环和配对环的第一带动元件和/或第三带动元件通常构造成凹口，因此同样由碳化硅(SiC)或金属材料构成，并因此具有第一硬度。
由于壳体元件至少部分地由塑料或其他合适的复合材料构成、至少由于壳体元件的带动元件由塑料或其他合适的复合材料构成，它们至少在带动元件的区域中具有较小的第二硬度。
根据本发明的实施方式，第一壳体元件和/或第二壳体元件分别一件式地构造并且包括带动元件作为集成的组成部分。因此，尤其带动元件不是事后固定在第一壳体元件和/或第二壳体元件上，而是在制造第一壳体元件和/或第二壳体元件的同时一起构造而成。
通常通过布置在壳体元件上的金属定位销来带动滑环和配对环的滑动面。在此会一再地发生带动元件的错位。这尤其由于滑环和配对环的滑动面的高扭矩或由于能运动的机械部件的突然起动并结合共同作用的第一带动元件和第二带动元件或第三带动元件和第四带动元件而引起，这些带动元件分别具有相似或类似的硬度。
因为壳体元件的第二带动元件和第四带动元件此时由具有较小的第二硬度的塑料或其他合适的复合材料构成，此时实现了由两种不同材料硬度构成的材料对，尤其形成硬的第一带动元件和软的第二带动元件以及硬的第三带动元件和软的第四带动元件这样的材料对。由此可尤其防止，由于高的扭矩而损害滑环和配对环的滑动面。
根据本发明的实施方式，第二带动元件和第四带动元件已经在通过注塑方法制造壳体元件时就直接一起喷注在壳体元件上。如所述地，尤其所有壳体元件都作为注塑成型件制造。
根据本发明的实施方式还规定，滑环的弹簧装置通过多个螺旋弹簧构成，即，弹簧装置构造成弹簧组的类型。尤其第二壳体元件具有特殊构造的用于螺旋弹簧的容纳部或弹簧容纳部。用于制造第二壳体元件的注塑模具可构造成，使得在通过注塑制造第二壳体元件时直接将弹簧容纳部作为凹陷部注射到第二壳体元件中。在弹簧容纳部中装入螺旋弹簧，螺旋弹簧的外直径几乎相应于弹簧容纳部的内直径，从而螺旋弹簧形状配合连接和/或传力连接地保持在弹簧容纳部中。使用螺旋弹簧的优点尤其是，在需要时可使施加到滑环和配对环的滑动面上的力便于设定或调节。
视需要何种弹簧力而定，通过调节所使用螺旋弹簧的数量设定弹簧力。例如通过减小螺旋弹簧的数量可产生更小的弹簧力。此外能够根据应用情况使用具有相应弹簧硬度的螺旋弹簧。因此例如可通过使用具有较大弹簧硬度的螺旋弹簧实现较高的弹簧力。还有利地，该弹簧装置无需附加的技术器件，尤其无需附加的环和销等来使螺旋弹簧保持在其相应的位置中。
相比于传统已知的滑环密封装置、尤其是配对环或滑环通过设置正弦式弹簧来实现弹性的滑环密封装置，根据本发明的滑环密封装置能够在技术上明显更简单地制造。通过注塑制造，在其中，带动元件和弹簧容纳部已经集成在至少一个壳体元件中，使得无需在壳体元件上的其他再加工步骤。这可直接构造。配对环或滑环的通过多个螺旋弹簧构成的弹簧装置尤其能够与注塑的弹簧容纳部结合而轻松地组装在一起。尤其无需其他的用于紧固螺旋弹簧的构件并且无需在组装时注意弹簧元件的正确定向，由此简化了生产复杂性。为壳体元件使用硬度较小的材料并且用于滑环和配对环的带动元件由与壳体元件同样的较软的材料构成也实现了滑环密封装置的较小磨损。有利地，同样可在注塑壳体元件时直接将壳体元件的带动元件注塑到壳体元件中，并且无需在事后才固定在壳体元件上。所有这些都对生产时间和/或生产成本和/或运行成本起到有利的作用。
附图说明
下面应根据附图详细阐述本发明的实施例及其优点。各个元件彼此在附图中的尺寸比例不是始终与真实尺寸比例一致，因为相比于其他元件，一些形状被简化地示出，并且为了更好地加以说明另一些形状被放大地示出。
图1示出了根据现有技术的滑环密封装置的构件的分解图；
图2示出了根据本发明的滑环密封装置的滑环密封装置壳体的局部示意图；
图3示出了根据本发明的滑环密封装置的具有对应的滑环的滑环密封装置壳体的局部示意图。
对本发明的相同元件或作用相同的元件使用相同的附图标记。此外为了清楚起见，在各个附图中仅示出用于说明相应附图所必需的附图标记。所示出的实施方式仅是例如能够实现根据本发明的设备和/或根据本发明的方法的示例，而这些示例不是封闭性的限制。
具体实施方式
图1示出了根据现有技术的滑环密封装置1的构件的分解图。滑环密封装置1尤其具有壳体组件2，在壳体组件中布置有滑环4和装有弹簧的配对环3。壳体组件2包括构造成能运动的壳体元件5和能位置固定地紧固的壳体元件6。构造成能运动的壳体元件5也称为滑环密封装置套筒，能位置固定地紧固的壳体元件6也称为滑环密封装置壳体15。在所示实施方式中，为构造成能运动的壳体元件5分配构造成能运动的滑环4，而为能位置固定地紧固的壳体元件6分配装有弹簧的配对环3。尤其装有弹簧的配对环3形成滑环密封装置1的固定的面，而滑环4形成能转动的面。
壳体元件5、6通常分别由金属制成。例如通过车削和其他的金属加工工序制造壳体元件或者通过精密铸造制造金属坯件，金属坯件再进一步被加工，例如通过在金属坯件中钻出用于从动销的容纳部，并且将定位销等作为从动销旋入，从动销用于配对环3和滑环4。
配对环3的弹簧装置9尤其由多个正弦式弹簧12构成，其布置在两个金属环13-1、13-2之间，金属环用于沿轴向固定弹簧装置9。
为了实现能运动的机械零件相对于静止的机械零件的期望的密封，滑环密封装置1包括多个密封环14，根据相应要求，密封环可具有不同强度。
图2示出了根据本发明的滑环密封装置的能位置固定地紧固的壳体元件6、尤其滑环密封装置壳体15的局部示意图，图3示出了根据本发明的滑环密封装置的具有对应的配对环3的滑环密封装置壳体15的局部示意图。优选经注塑的滑环密封装置壳体15尤其具有带动元件8和弹簧容纳部11。尤其所使用的注塑模具构造成，带动元件8和弹簧容纳部11直接在注塑时产生并且无需在经注塑的滑环密封装置壳体15处的其他加工步骤。在弹簧容纳部11中装有螺旋弹簧10。然后根据图3装上配对环3。配对环3同样具有带动元件7。带动元件尤其构造成刻槽16，使得滑环密封装置壳体15的带动元件8形状配合连接地接合到配对环3的带动元件7中。对此可规定，在带动元件7、8之间分别构造间隙。根据另一实施方式规定，滑环密封装置壳体15的带动元件8尽可能无间隙地形状配合连接和/或传力连接地接合到配对环3的带动元件7中。
配对环3压到布置在滑环密封装置壳体15的弹簧容纳部11中的螺旋弹簧10上。尤其在滑环密封装置壳体15和配对环3之间布置的所有螺旋弹簧10的整体形成根据本发明的滑环密封装置的弹簧装置9。
本发明在参考优选的实施方式的情况下进行描述。但是本领域技术人员可想到能够对本发明进行变换或变化，而对此不会离开下述权利要求的保护范围。
附图标记列表
1 滑环密封装置
2 壳体组件
3 配对环
4 滑环
5 第一壳体元件
6 第二壳体元件
7 带动元件
8 带动元件
9 弹簧装置
10 螺旋弹簧
11 弹簧容纳部
12 正弦式弹簧
13 金属环
14 密封环
15 滑环密封装置壳体
16 刻槽

Claims (13)

1.滑环密封装置(1)，所述滑环密封装置包括壳体组件(2)，在所述壳体组件中设置有装有弹簧的配对环(3)和能滑动地分配给所述配对环(3)的滑环(4)，所述壳体组件(2)包括构造成能运动的第一壳体元件(5)和能位置固定地紧固的第二壳体元件(6)，其特征在于，所述壳体组件(2)至少部分地由塑料和/或复合材料构成。
2.根据权利要求1所述的滑环密封装置(1)，其特征在于，所述第一壳体元件(5)和/或所述第二壳体元件(6)由塑料和/或复合材料构成。
3.根据权利要求1或2所述的滑环密封装置(1)，其特征在于，所述滑环(4)相应具有第一带动元件，并且其中，能运动的第一壳体元件(5)相应具有用于所述滑环(4)的第一带动元件的第二带动元件，其中，所述第二带动元件接合到所述第一带动元件中。
4.根据权利要求3所述的滑环密封装置(1)，其特征在于，所述第一壳体元件(5)和/或所述第二壳体元件(6)分别一件式地构造。
5.根据前述权利要求中任一项所述的滑环密封装置(1)，其特征在于，所述配对环(3)相应具有第三带动元件(7)，并且其中，能位置固定地紧固的第二壳体元件(6)相应具有用于所述配对环(3)的第三带动元件(7)的第四带动元件f(8)，其中，所述第四带动元件(8)接合到所述第三带动元件(7)中。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的滑环密封装置(1)，其特征在于，所述第一带动元件和/或所述第三带动元件(7)由具有第一硬度的第一材料构成，并且第二带动元件和/或第四带动元件(8)由具有第二硬度的塑料和/或复合材料构成，其中，第一硬度大于第二硬度。
7.根据前述权利要求中任一项所述的滑环密封装置(1)，其特征在于，装有弹簧的配对环(3)的弹簧装置(9)由多个螺旋弹簧(10)构成。
8.根据权利要求7所述的滑环密封装置(1)，其特征在于，所述第二壳体元件(6)具有构造用于所述螺旋弹簧(10)的容纳部(11)。
9.用于制造滑环密封装置(1)的方法，所述滑环密封装置包括壳体组件(2)、装有弹簧的配对环(3)和能滑动地分配给所述配对环(3)的滑环(4)，所述壳体组件(2)包括构造成能运动的第一壳体元件(5)和能位置固定地紧固的第二壳体元件(6)，其特征在于，所述壳体组件(2)至少部分地由塑料和/或复合材料注塑而成。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一壳体元件(5)和/或所述第二壳体元件(6)分别由塑料和/或复合材料注塑而成。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，在所述配对环(4)和对应的第二壳体元件(6)之间布置多个螺旋弹簧(10)。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述螺旋弹簧(10)布置在所述第二壳体元件(6)的容纳部(11)中，其中，在注塑时将所述容纳部(11)喷注到所述第二壳体元件(6)中。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，其特征在于，在注塑时将第二带动元件和/或第四带动元件(8)构造在所述第一壳体元件(5)和/或第二壳体元件(6)上。
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