CN1082677A - 用于密封轴的、特别是船用螺旋桨轴的唇形密封装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轴用的唇形密封装置，其唇形体 是由橡胶弹性材料制作的，该唇形体在背侧支承在一 个固定于壳体上的支承环的基本上是径向伸展的面 上。当要封隔的介质的压力增大时，虽存在唇形体的 滚动薄膜式变形，唇刃口部仍会出现损害性的过载。 按照本发明，可通过在靠近唇形体的压紧安装部位、 在支承环上设置一个唇形体可变形进入其内的凹槽 而克服了这个缺点，从而使唇刃口部卸载。

Description

本发明涉及一种用于将一根轴、特别是船用螺旋桨轴、对液态介质进行密封的唇形密封装置，该唇形密封装置由一个可夹紧在固定于壳体上的第一支承环和第二支承环之间的压紧安装部分和一个具有两个区域的中间部分所组成，这两个区域中的第一区域与该压紧安装部分邻接，第二区域支持着密封唇。这两个区域构成一个弹性的角形关节，此外，第一区域贴靠在第二支承环上，并且第二支承环具有一个基本上径向伸展的贴靠面，该贴靠面是为了在要封隔的介质的压力增大时向轴的方向变形的中间部分的角形关节而设的。
这种类型的唇形密封装置通过德国公开说明书3718411、3742080和3924270成为公知。在这类唇形密封装置中，在要封隔的介质的压力增大时，角形关节出现朝轴的方向的滚动薄膜式变形，中间部分的第二区域的承受要封隔的介质加载的、在密封唇刃口部的压紧力方向上有效的面积有所缩小并从而使压紧力有所减小。
但是，所希望的这种效果却有其局限性，这是因为中间部分的第二区域有所缩短，从而增大了来自中间部分的弹性复位力矩的那部分压紧力。由于有了这一反向作用力，使上述卸载效果有所降低，要封隔的介质的高的压力会导致唇刃口部过热并从而导致密封不良或甚至导致密封失效。
本发明的目的在于，在不向唇体内设置任何支承构件或不采用两种具有不同弹性的材料等措施的情况下通过简单的方式克服以上的缺点，并按此提供一种唇形密封装置，在这种唇形密封装置中，密封唇的压紧力不与要封隔的介质的压力成正比，而与该介质的压力成反比。
实现这个目的的技术方案在于，第二支承环在中间部分的第一区域的高度上具有一个凹槽，该凹槽设计成使得在要封隔的介质的压力为正常压力时保留有一个镰刀形的凹陷间隙空间，而在要封隔的介质的压力增高了时，该间隙空间被中间部分的第一区域完全填满。
在此期间，中间部分的第一区域向凹槽内移位，从而引起该区域变形，使中间部分的角形关节的角度变大，并因而使复位力矩变小，这又体现在对唇刃口部的卸载上，并因此实现了所希望的递减特性。
此外，本发明的技术方案的一个主要优点在于，存在于本文开头所述的那种类型的唇形密封装置之中的、密封唇的在径向上无阻碍地跟随轴的不可避免的振动运动的能力完全得以保持。
德国公开说明书2064542公开了一种唇形密封装置，在该密封装置中，一个固定在壳体上的支承环具有一个凹槽，在要封隔的介质的压力是正常压力时，该凹槽与密封体一起形成一个镰刀形的间隙空间，在要封隔的介质的压力增大时，该间隙空间被密封体所充满。但在该文献所描述的唇形密封装置中，凹槽不是处在密封体的固定位置和角形关节之间，而是处在角形关节和支承环的大致与中间部分的第二区域平行伸展的自由端之间。按照这样的结构，不存在密封唇对轴振动的无阻碍跟随。
本发明的一个有利的发展形式在于，在中间部分的第二区域的背侧，自角形关节起有一段平直面，在要封隔的介质（S）的压力为正常压力时，该段平直面与第二支承环上的贴靠面一起构成一个楔形间隙，其楔形角（α）选择成使得在要封隔的介质的压力增大时，上述楔形间隙被封闭达到约90%。
在此实施例中，存在第二个向前移动的角形关节，该角形关节限制了唇形体的滚动薄膜式变形，要封隔的介质达到一个一定的高压力时，不发生进一步的变化，在一定的情况下这是符合期望的。
本发明的另一个有利的发展形式在于，在角形关节区域，在中间部分和/或第二支承环上设有突出部和/或凹陷部以连接镰刀形的间隙空间和唇形密封装置的背向压力的空间。在要封隔的介质的压力下降后，当唇形体的弹性复位不足以克服在接触面上的贴附力时，可通过提供通向通常是在大气压下或在较低的超压下的背向介质压力的空间的连接通道来保证脱开。
在附图中，借助两个实施例简要说明本发明的主题。附图中，
图1是在要封隔的介质的压力为正常压力的状态下具有倒圆了的角形关节的唇形体，
图2是图1所示的同一唇形体在要封隔的介质在高压力的状态下的情况，
图3是在要封隔的介质的压力为正常压力的状态下具有两个角形关节和一个斜面的唇形体，
图4是图3所示的同一唇形体在要封隔的介质在高压力的状态下的情况。
在所有图形中，相同部分用相同的标号标示。
图1至图4所示的唇形密封装置由一个用橡胶弹性材料制作的唇形体1和两个金属制支承环2、3构成，这两个支承环不可转动地支承在一个壳体内，在本实施例中是支承在船的尾轴管内，唇形体1以其压紧安装部分4借助图中没有示出的夹具被液密地夹紧在两个支承环2、3之间。
与唇形体1的压紧安装部分4相邻的是中间部分5。中间部分5由一个相对于径向倾斜伸展的第一区域5a和一个相对于第一区域、经一个倒圆了的角形关节5c弯曲了的、大致轴向伸展的区域5b组成，区域5b支持着贴靠在轴W的表面上的密封唇5d。
倒圆了的角形关节5c的角开向要封隔的介质S，该角约为50至70°。密封唇5d对轴W的压紧力一方面来自有弯角的唇形体1的弹性复位力矩，另一方面来自一个设在中间部分5的第二区域5b的环形槽内的螺旋弹簧6。
两个支承环2、3各有一个伸入区紧安装部分4的、圆头突出部2a、3a，这两个突出部2a、3a构成一个环形间隙，唇形体1的中间部分5穿过该环形间隙伸出。
面对要封隔的介质S的支承环2终止于其突出部2a，而背向要封隔的介质S的支承环3则继续延伸，先是大致与中间部分5的倾斜伸展的第一区域5a平行伸展，然后又大致是径向伸展，一直伸至轴的表面附近。
支承环3的上述倾斜伸展段形成凹槽7的形式，使该凹槽段在要封隔的介质处于正常压力时与相邻中间部分5的区域5a构成一个镰刀形的环形间隙7a。凹槽7的深度选择成使镰刀形间隙7a在要封隔的介质的压力增高了时被中间部分5的变了形的区域5a完全填满（参见图2和图4）。与此变形同时，也发生角形关节5c朝轴的方向的滚动薄膜式变形，如图2所示，出现角形关节5c在平面3b上的那种滚动。按照图4所示，图3中示出的中间部分5的第二区域5b的斜面8摆动贴靠到支承环3的平面3b上。
由于构成了第二角形关节5e，通过图3所示的结构，在要封隔的介质达到预定的极限压力时可限制滚动运动。

Claims (3)

1、一种用于将一根轴、特别是船用螺旋浆轴、对液态介质进行密封的唇形密封装置，该唇形密封装置由一个可夹紧在固定于壳体上的第一支承环和第二支承环之间的压紧安装部分和一个具有两个区域的中间部分所组成，这两个区域中的第一区域与该压紧安装部分邻接，第二区域支持着密封唇，这两个区域构成一个弹性的角形关节，此外，第一区域贴靠在第二支承环上，并且第二支承环具有一个基本上径向伸展的贴靠面，该贴靠面是为了在要封隔的介质的压力增大时向轴的方向变形的中间部分的角形关节而设的，其特征在于，第二支承环(3)在中间部分(5)的第一区域(5a)的高度上具有一个凹槽(7)，该凹槽设计成使得在要封隔的介质(S)的压力为正常压力时，保留有一个镰刀形凹陷间隙空间(7a)，当要封隔的介质(S)的压力增高了时，该间隙空间(7a)被中间部分(5)的第一区域(5a)完全填满。
2、按照权利要求1所述的唇形密封装置，其特征在于，在中间部分（5）的第二区域（5a）的背侧，自角形关节（5c）起有一段平直面（8），在要封隔的介质（S）的压力为正常压力时，该段平直面（8）与第二支承环（3）上的贴靠面（3b）一起构成一个楔形间隙，其楔形角（α）选择成使得在要封隔的介质的压力增大时，上述楔形间隙被封闭达到约90%。
3、按照权利要求1或2所述的唇形密封装置，其特征在于，在角形关节（5c）区域，在中间部分（5）和/或第二支承环（3）上设有突出部和/或凹陷部以连接镰刀形的间隙空间（7a）和唇形密封装置的背向压力的空间（0）。
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