CN107567556A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

一种密封装置，包括中间衬套(8)，中间衬套(8)位于外部套筒(7)和内部主体(6)之间，内部主体(6)安装在外部套筒(7)中以相对于外部套筒(7)能够运动，并且中间衬套(8)形成间隙密封，该密封装置设计成使得在中间衬套(8)和相邻的外部套筒(7)之间设有能够填充加压流体的腔室(9)。

Description

密封装置

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的密封装置。

背景技术

这种密封装置特别地用在其中单元以高流体压力(200-4000bar)操作的情形。

由于那里存在极端的操作条件，低摩擦的间隙密封被用以密封可相对于彼此运动的部件，即根据布置在圆柱形的内部主体和外部套筒之间的类型，所述间隙密封具有中间衬套，该中间衬套优选地由有色金属组成，并且布置在外部套筒的孔道的壁与内部主体之间。

在这种情况下，系统引起的泄漏是公认的(accepted)，然而，这导致相当大的能量损失。因此，在系统优化的已知密封中，例如在2000bar的流体压力下获得约600ml/min的泄漏量，在3000bar的流体压力下获得约1200ml/min的泄漏量。然而，这不利于单元的经济优化操作。

这还包括这样的事实，即高泄漏因侵蚀到有关部件而导致磨损和撕裂，从而导致相对较短的使用寿命，及由此引起的维修与停机成本。

在这种情况下，这些密封装置用在如下组件中，在该组件中内部套筒相对于外部套筒的运动在轴向上或以旋转方式发生。

例如，旋转单元可设计为用于液压工具的旋转驱动器。在旋转驱动器的电驱动的情况下，外部套筒联接到转子，转子在操作上连接到定子，而固定的内部主体由套筒构成，高压流体被引导从中通过。

发明内容

本发明的目标是进一步开发通用类型的密封装置，改善其密封效果。

该目标通过具有权利要求1的特征的密封装置实现。

如已经惊人地发现的，本发明导致泄漏量的显著减少，因为与根据现有技术的密封装置不同，几乎不再可能有环形间隙的与操作相关的扩张。

在这个过程中，高压下的流体在内部主体和中间衬套之间，通过分配给各个腔室的通孔，被供给到相应的腔室，在腔室内引起压力分布，该压力分布以阶梯状方式跟随环形间隙的压力分布。由于内部压力和外部压力之间的这种几乎完全的补偿，实际上完全阻止了间隙扩张。该压力补偿可以通过腔室的数量来优化。

中间衬套和内部主体之间的间隙的扩张可通过腔室的定位与分隔以及通孔的定位与分隔来影响，其中每个腔室关联于至少一个通孔。

替代于通过流体流通实现的压力均衡，通过省略供具有相应压力的流体引入到腔室中的通孔，可通过特别的外部泵来施加外部压力。通常，该外部压力对应于在内部主体和中间衬套之间的环形间隙中的内部压力。外部压力可适合于借助于相应的泵控制来确定的内部压力。

尽管先前，如上所述，泄漏量随着流体压力的增加而不成比例地增加，但这种根据操作压力的泄漏的不成比例增加不再是这种情况。换句话说，允许的操作压力仅受组件强度的限制，所以与已知的密封相比可以有更大的标称宽度。

与根据现有技术的前述的泄漏量相比，现在在2000bar的操作压力下获得约90ml/min的泄漏量，在3000bar的操作压力下获得近似相同的泄漏量，即约92ml/min。

除显著降低的泄漏量外(由于因此降低的能量损失，这允许单元的明显改进的经济操作)，本发明还提供了密封装置的使用寿命的显著增加，这是由于减少了负载以及由此使得有关部件的磨损更低。

如实验所示，在现有技术的密封装置和2500bar的操作压力中的泄漏量在约125小时后增加到1600ml/min，然而在2800bar的更高操作压力下，在新的密封装置的相同的运行时间中，泄漏是大约150ml/min，即仅约9％。

总而言之，本发明在设有密封装置的单元的经济操作上提供了显著改进。

这一方面是由于所提到的能量损失降低，另一方面是由于使用寿命延长，因为与先前相比，必需更换相关部件的时间被明显推迟。当密封装置用在电动旋转驱动器中时，这是特别有利的，因为拆卸和/或安装工作是费力的，因此成本高昂。

本发明的更多有利的实施例在从属权利要求中提供。

附图说明

下面参照附图描述本发明的实施例，其中：

图1示出了根据现有技术的密封装置的纵向截面图；

图2示出了设有根据本发明的密封装置的旋转装置的纵向截面图；

图3同样是示出旋转驱动器的细节的纵向截面图；

图4示出了图3的一部分细节的放大纵向截面图；

图5示出了根据图4的截面的进一步放大图；

图6同样是本发明另一实施例的纵向截面图。

具体实施方式

图1示出了根据现有技术的密封装置，其具有设计为套筒的内部主体6、中间衬套8，中间衬套8围绕内部主体6，并且通过形成间隙密封而安装在外部套筒7中，其中环形间隙15形成在内部主体6和中间衬套8之间。使用这种设计，要密封的流体的压力导致套筒变宽，导致泄漏增加。

图2示出了用于液压工具的电动旋转驱动器，其具有壳体1、以旋转固定方式安装在壳体1中的定子2、以及转子3，外部套筒7以旋转固定方式保持在转子3中，经由流体连接件4能够从中通过供给高压(＞2000bar)下的流体。

外部套筒7是根据本发明的密封装置5的部件，外部套筒7可在图3-6的放大图中更清楚地看到。

内部主体6安装在外部套筒7中并且相对于外部套筒7能运动，并且作为密封装置5的另一部件布置成与外部套筒7轴向对齐，即在该示例中，内部主体6体现为轴向一致地端部开放的套筒，以旋转固定方式连接到流体连接件4且由此连接到壳体1，同时外部套筒7可相对于内部主体6旋转。

中间衬套8布置在外部套筒7和内部主体6之间，以形成间隙密封，其中中间衬套8优选地由不锈钢制成，或由例如陶瓷等的其它合适的材料制成。

根据本发明，腔室9形成在中间衬套8和外部套筒之间，并且在侧向上由密封件11界定，其中一密封件11由密封环13(例如O形环)组成，密封环13由保持器12保持。

此外，中间衬套8具有在径向上或在斜向上定向的通孔10，通孔10从在内部主体6和中间衬套8之间形成的环形间隙15开始，通向所述腔室10中的一个腔室。这在图4和5中能够特别清楚地看到。

为形成腔室，提供了环14(在图3-5中示出)，环14抵靠外部套筒7的壁，并且定尺寸为使得它们的净直径大于中间衬套8的外径，以便腔室9形成在环14和中间衬套8之间。在这种情况下，各自的密封件11抵靠外部套筒7的壁以及中间衬套8。

在图6中示出用于形成腔室9的另一变型。在无环14的情况下，中间衬套8设有槽状凹部，通过该凹部与外部套筒7的壁配合形成腔室9。在这种情况下，密封件11的保持器12是与中间衬套8成一体的部件的形式，保持器12抵靠外部套筒7的内壁。

在该示例中，腔室被在周向上引导，即它们形成环形的空间。然而，也可以设想在圆周方向上设置多个腔室9，其中在每种情况下，至少一个通孔10通到相应的腔室9中。

替代于外部套筒7和内部主体6之间的旋转相对运动，如在该示例中所示的旋转驱动器的情况，相对运动也可以在轴向上发生，其中在这种情况下，内部主体6也可由实心材料形成，例如轴或杆。

本发明既可通过能够在轴向上或在旋转方向上运动的外部套筒7和固定的内部主体8实现，也可通过能够在轴向上或在旋转方向上运动的内部主体8和刚性固定的外部套筒7实现。

附图标记列表

1壳体

2定子

3转子

4流体连接件

5密封装置

6内部主体

7外部套筒

8中间衬套

9腔室

10通孔

11密封件

12保持器

13密封环

14环段

15环形间隙

Claims (12)

1.一种密封装置，所述密封装置包括中间衬套(8)，所述中间衬套(8)通过形成间隙密封而布置在外部套筒(7)和内部主体(6)之间，所述内部主体(6)安装成在所述外部套筒(7)中能够相对于所述外部套筒(7)运动，其特征在于，在所述中间衬套(8)和相邻的所述外部套筒(7)之间设有能够被填充加压液体的腔室(9)。

2.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述腔室(9)在侧向上由密封元件(11)界定。

3.根据权利要求1或2所述的密封装置，其特征在于，所述中间衬套(8)优选地包括通向所述腔室(9)的、径向定向的通孔(10)。

4.根据前述权利要求中一项所述的密封装置，其特征在于，每个腔室(9)被分配至少一个通孔(10)。

5.根据前述权利要求中一项所述的密封装置，其特征在于，每个腔室(9)设计为周向的环形空间。

6.根据前述权利要求中一项所述的密封装置，其特征在于，所述密封装置设有在圆周上分布的多个腔室(9)。

7.根据前述权利要求中一项所述的密封装置，其特征在于，所述外部套筒(7)相对于所述内部主体(6)能够旋转或者能够在轴向上移位。

8.根据前述权利要求中一项所述的密封装置，其特征在于，所述密封件(11)包括密封环(13)，所述密封环(13)在一方面被支撑在所述外部套筒(7)的内壁上，另一方面被支撑在所述中间衬套(8)上。

9.根据前述权利要求中一项所述的密封装置，其特征在于，所述密封环(13)被保持在保持器(12)中。

10.根据前述权利要求中一项所述的密封装置，其特征在于，提供环(14)，所述环(14)抵靠所述外部套筒(7)的内壁，用于形成所述腔室(9)。

11.根据前述权利要求中一项所述的密封装置，其特征在于，所述中间衬套(8)具有用于形成腔室(9)的槽状凹部，所述凹部在所述中间衬套(8)的轴向方向上由一体形成的保持器(12)界定。

12.根据前述权利要求中一项所述的密封装置，其特征在于，所述腔室(9)连接到泵，通过所述泵能够提供加压流体。