CN108799499B - 密封装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种密封装置，其包括支承环(1)和至少一个密封圈(2)，其中，密封圈(2)和支承环(1)相互连接，支承环(1)具有外周(3)并且沿径向方向(4)在外周侧被密封圈(2)的衬套(5)至少部分地包围，密封圈(2)具有至少一个被动态加载的密封唇(6)，该密封唇设置在密封圈(2)的沿径向背离衬套(5)的一侧。所述密封圈(2)由能导电的聚合物材料制成，所述衬套(5)和密封唇(6)一体地过渡到彼此之中地构成。

Description

密封装置
技术领域
本发明涉及一种密封装置，其包括支承环和至少一个密封圈，其中，密封圈和支承环相互连接，支承环具有外周并且沿径向方向在外周侧被密封圈的衬套至少部分地包围，密封圈具有至少一个被动态加载的密封唇，该密封唇设置在密封圈的沿径向背离衬套的一侧，所述密封圈由能导电的聚合物材料制成，并且所述衬套和密封唇一体地过渡到彼此之中地构成。
背景技术
这样的密封装置由DE10293217T5已知。作为用于密封圈的聚合物材料例如提及PTFE，其可以通过至少一种填充材料来改性，以便提供确定的期望的密封件特性、例如机械稳定性、润滑性能、导热性和/或导电性、磨损耐抗性或者外观例如颜色。
由DE102006059398A1已知一种密封装置，尤其是一种径向轴密封装置，其具有支承环和密封圈，所述支承环和密封圈相互连接。密封圈包括静态的和动态的密封部件。密封圈构成为分开的单元并且可以作为这样的单元固定在支承环上。密封圈在支承环上的连接简单并且不需要昂贵的机器和/或工具。通过密封圈在支承环上间接的连接应当防止密封圈借助衬套的弹性体材料在支承环上的耗费的连接，因为密封圈在衬套上的硫化是复杂且昂贵的。
由DE102013001172A1已知一种密封装置，所述密封装置包括支承环和密封圈，其中，支承环由金属材料制成并且与密封圈连接。所述密封圈能够由PTFE成分制成。
由DE 10 2014 010 269A1已知另一种密封装置。支承环由韧性硬质的材料、例如金属材料或聚合物材料制成。密封圈间接地或直接地与支承环连接，其中，密封圈由弹性体材料制成。
此外，该已知的密封装置包括基本上构成为圆环形的由能导电且能透气的材料制成的盘，其中，该盘相对于支承环构成为单独制造的零件并且与支承环连接。盘由能导电的无纺布材料制成并且构成为前置密封机构。
该前置密封机构具有轴向间距地与密封圈的密封唇相邻地相配。在按照规定应用期间，前置密封机构设置在密封唇的面向环境的一侧上。
前置密封机构的任务在于防止来自环境的污物进入密封唇。由此实现密封装置在长的使用持续时间期间保持不变的良好的使用特性。
由DE 103 40 802A1已知另一种密封装置。该密封装置的密封圈由能导电的弹性体材料制成。密封装置用于密封包括啮合部件的构件，其中，在这些啮合部件运动时发生电荷分离。由此产生的电流部分地通过要密封的介质、亦即所使用的润滑剂导出，并且电流被部分地继续传送给要相对彼此密封的构件。通过能导电的弹性体材料，有利的是，电流能简单地通过密封圈导出。
在在先已知的实施例之一中，被动态加载的密封唇在沿轴向背离要密封的空间的一侧配设有防尘唇，该防尘唇与密封唇一体构成并且与密封唇材料一致地构成并且因此同样由能导电的弹性体材料制成。不过，在此要注意的是，弹性体材料必须在其按照规定使用期间始终被充分润滑，以便实现令人满意的使用持续时间，其中，润滑通常通过要密封的介质实现。如果在按照规定使用密封装置期间缺少润滑，则密封圈的弹性体材料迅速磨损并且密封装置在短的使用持续时间之后就已经具有变差的使用特性。
发明内容
本发明的目的在于，这样进一步改进开头所述类型的密封装置，使得该密封装置在长的使用持续时间期间具有保持不变地良好的使用特性，即便当其仅仅被不足地或者甚至不被来自要密封的空间的要密封的介质润滑时也是如此。此外，密封装置应该可靠地防止静电电荷和由此导致的对要相对彼此密封的机器元件的损坏，并且支承环应当被良好地保护以防外部的影响。
所述目的通过本发明的如下特征实现。
密封装置，其包括支承环和至少一个密封圈，其中，密封圈和支承环相互连接，支承环具有外周并且沿径向方向在外周侧被密封圈的衬套至少部分地包围，密封圈具有至少一个被动态加载的密封唇，该密封唇设置在密封圈的沿径向背离衬套的一侧上，其中，所述密封圈由能导电的聚合物材料制成，并且所述衬套和密封唇一体地过渡到彼此之中地构成，其中，所述被动态加载的密封唇构成为前置密封唇，并且沿轴向方向在所述被动态加载的密封唇前面以功能技术上串联的方式设有被动态加载的另一密封唇作为用于在要密封的空间中密封要密封的介质的主密封唇，沿径向在内周侧，在支承环的径向分支上沿轴向方向在被动态加载的密封唇和被动态加载的所述另一密封唇之间设置有弹性体密封唇。
为了实现所述目的而规定，所述密封圈借助弹性体槽轨间接贴靠地接触支承环，且所述弹性体槽轨完全包围轴向分支和/或径向分支。
在此有利的是，聚合物材料与弹性体材料相比在长的使用持续时间期间也尽可能具有保持不变地良好的使用特性，即使其仅被不足地润滑。出于这个原因，被动态加载的密封唇可以毫无问题地作为实际上不被润滑的前置密封机构设置在主密封唇的面向环境的一侧。
相对于能导电的无纺布材料，能导电的聚合物材料具有如下优点，即，密封唇对要密封的机器元件的要密封的表面的压紧力在整个使用持续时间期间实际上是恒定的。
同样与由能导电的无纺布材料制成的密封唇相反，由聚合物材料制成的密封唇在干运行中相对良好地保持，聚合物材料不吸收潮湿并且还可以在长的使用持续时间期间可靠地密封要密封的机器元件，所述机器元件以高的转速、例如以大于20000转/分运行。此外，由聚合物材料制成的密封圈与由无纺布材料制成的密封圈相比具有如下优点，即，其可以更好地补偿要密封的轴的可能的轴错位。
通过密封圈的能导电的聚合物材料，在要相对彼此密封的机器元件之间产生脱耦的电桥。这些要相对彼此密封的机器元件例如可以通过具有要密封的表面的要密封的轴和壳体形成，该壳体带有径向间距地在外周侧包围要密封的轴，其中，在通过所述间距形成的间隙中设置所述密封装置。
密封圈借助弹性体槽轨间接贴靠地接触支承环。弹性体槽轨完全包围轴向分支和/或径向分支。在这里有利的是，支承环由此特别好地得到保护以防外部影响、例如以防被加载潮气
按照一种有利的实施方案可以规定，能导电的聚合物材料是PTFE材料。这样的材料特别是具有前文所描述的优点，因为由所述材料制成的密封唇实际上具有自润滑的特性。由这样的材料制成的密封唇因此即使在长的使用持续时间之后也几乎没有磨损并且因而总是具有基本上相同的使用特性。
优选地，衬套和密封唇构成为材料一致的。在这里有利的是，这样的密封装置在生产技术上能简单并且成本低廉地制造。如果衬套和密封唇由彼此不同的材料制成由于应用情况的相应条件应是有利的，则这两种彼此不同的聚合物材料分别是能导电的，以便能从包括密封装置的密封配置系统导出静电电荷。
按照一种有利的实施方案可以规定，支承环构成为基本上L形的，包括一个径向分支和一个沿径向方向在外侧连接在径向分支上的轴向分支。
通常，支承环可由金属材料或聚合物材料制成。
支承环的导电能力对于密封装置的有利的使用特性不是必需的，因为通过密封圈从密封唇直至衬套由能导电的聚合物制成而避免了电压击穿。
沿径向在径向分支内侧通常铰接有被动态加载的密封唇。与此相对地，衬套由轴向分支在径向外侧得到支撑。
轴向分支可以被衬套在外周侧完全包围。在这里有利的是，密封装置的导电能力通过轴向分支良好地支撑衬套而特别可靠地工作。
衬套在径向方向上沿着径向分支以一体地过渡到彼此之中的方式延伸直到被动态加载的密封唇中。由此，在要相对彼此密封的机器元件之间、例如在要密封的轴和在周向侧包围要密封的轴的壳体之间得到简单的导电的连接。
能导电的密封圈引起在要相对彼此密封的机器元件之间的受控制的电势平衡。
因此排除了由于机器元件之一的静电电荷对机器元件的机械损坏和相对于具有另一电势的另一机器元件的接着的电压击穿。
在应用前述密封圈的密封配置系统中，要相对彼此密封的机器元件之一接地到限定的接地电势(例如作为接地电势的机动车车身)上，从而通过能导电的密封圈实现相对于所述另一机器元件的电势平衡。
根据一种实施方案可以规定，所述被动态加载的密封唇构成为用于在要密封的空间中密封要密封的介质的主密封唇。为此，被动态加载的密封唇在密封装置按照规定使用期间大多沿轴向朝向要密封的空间向前弯曲。
在密封唇的沿径向面向要密封的机器元件的一侧，该密封唇例如可以具有表面轮廓，其中，表面轮廓例如可以具有润滑剂凹槽和/或回输螺旋。
在另一种实施方案中可以规定，所述被动态加载的密封唇构成为前置密封唇。前置密封唇是脱耦的电桥。在上下文中，“脱耦”理解成应用的主密封唇的密封功能与由前置密封唇形成的电桥的功能是脱耦的。在此，前置密封唇不与要密封的介质直接接触。在此有利的是，前置密封唇的电阻在整个使用持续时间期间基本上是恒定的。如果前置密封唇与要密封的介质接触，则电阻将在密封装置按照规定使用期间始终并且不受控制地变化。
如果上文被加载的密封唇构成为前置密封唇，则可以沿轴向方向在该前置密封唇前面以功能技术上串联的方式设置有被动态加载的另一密封唇作为用于在要密封的空间中密封要密封的介质的主密封唇。制成这样的另一密封唇的材料可以匹配于应用情况的相应条件。所述另一密封唇不必同样构成为能导电的。
被动态加载的所述另一密封唇可以由聚合物材料或弹性体材料制成。如果应用聚合物材料、例如PTFE材料，则单独制造的弹簧元件、例如环形螺旋弹簧是不必要的，所述弹簧元件将所述另一密封唇在弹性的径向预紧作用下压靠到要密封的机器元件上。
如果与此相对地应用弹性体材料，则其密封唇可以沿径向在外周侧被弹簧元件、例如环形螺旋弹簧包围。尤其是在要密封的轴静止时和/或在要密封的空间中仅有很小的相对过压时，弹簧元件保证通过所述另一密封唇在要密封的机器元件的要密封的表面上的良好密封。
支承环可以由金属材料制成。这样的支承环能以很多尺寸简单地并且成本低廉地制造。
在没有如通过前述的密封装置实现的电势平衡的情况下，由于电压击穿可能引起要相对彼此密封的机器元件的机械损坏。通过电势平衡，各机器元件的不同大小的电势得以平衡。
通常，具有不同电势的机器元件越靠近地彼此相邻地配设，电压击穿就越可能。这样的电压击穿可能在具有较小电荷的机器元件上引起材料去除并且在发生电压击穿的区域内引起材料组织不希望地改变。
第一机器元件可以通过电动机的驱动轴形成，第二机器元件可以通过与电动机连接的并且包围驱动轴的传动装置的壳体形成。
前述的密封装置的该特定的应用是特别有利的。如果电动机和传动装置共同形成一个驱动单元，则通过电动机的运行，对驱动单元的个别构件产生静电加载并且因而在未产生静电的构件之间产生电势差。通常存在通过比较耗费的结构措施在具有不同电势的构件之间实现电势平衡的可能性。在按照本发明的密封装置中，该电势平衡非常简单地通过由能导电的材料制成的密封圈本身实现，其中，密封装置具有简单的构造并且能简单且成本低廉地制造。
附图说明
在图1至4中示意性地示出密封装置的四个实施例，并且在下文中对其进行详细描述。
这些图：
图1示出具有特别简单的构造的第一实施例，其中，密封圈的密封唇构成为用于在要密封的空间中密封要密封的介质的主密封唇，
图2示出类似于图1中的实施例的第二实施例，其中，被动态加载的密封唇相对于另一密封唇构成为前置密封唇，所述另一密封唇构成为用于在要密封的空间中密封要密封的介质的主密封唇，
图3示出第三实施例，在该第三实施例中密封唇分别通过弹性体槽轨间接固定在支承环上，
图4示出类似于图3中的实施例的第四实施例，其中，应用弹性体密封唇作为另外的密封唇，该弹性体密封唇在外周侧被环形螺旋弹簧包围。
具体实施方式
在图1至4中分别示出密封装置的一个实施例。
密封装置包括一个支承环1和一个密封圈2，其中，密封圈2固定在支承环1上。
支承环1构成为L形的并且包括一个径向分支7和一个轴向分支8，该轴向分支沿周向方向12被衬套5完全包围。密封圈2包括被动态加载的密封唇6，该密封唇设置在密封圈2的沿径向背离衬套5的一侧上。
密封圈2由能导电的聚合物材料制成，在所示的实施例中由PTFE材料制成，其中，衬套5和密封唇6构成为一体地过渡到彼此之中。由此，密封圈2从密封唇6直至衬套5是能导电的，以便在要密封的轴13和壳体14之间确保电势平衡，该壳体在外周侧带有径向间距地包围要密封的轴13。由此防止在要密封的轴13和壳体14之间的静电电荷以及可能损坏要相对彼此密封的机器元件13、14的电压击穿。
在所示的密封装置中特别有利的是，密封圈的衬套5不仅保证前述的电势平衡，而且构成为静态密封的。因此不需要须单独制造的用于相对于壳体14密封的静态密封件。
在图1中示出能特别简单并且成本低廉地制造的第一实施例。该密封装置仅由两个部件、即支承环1和密封圈2构成，其中，密封圈2包括衬套5和密封唇6，该衬套和密封唇一体地过渡到彼此之中地构成并且材料一致地构成。
密封唇6在这里所示的实施例中沿轴向朝向密封装置的要密封的空间15向前弯曲。
在图2中，被动态加载的密封唇6与此相对地构成为前置密封唇并且沿轴向朝向密封装置的环境16方向向前弯曲。在该实施例中附加地设有另一密封唇9，该另一密封唇设置为用于在要密封的空间15中密封要密封的介质的主密封唇。所述另一密封唇9以功能技术上串联的方式从要密封的空间15观察沿轴向方向10设置在被动态加载的密封唇6前面。
在图1和2中，被动态加载的密封唇6固定成直接贴靠在支承环1上。在图2中的所述另一密封唇9也直接贴靠地接触支承环1。
在图3中示出类似于图2中的实施例的第三实施例，其中，支承环1被弹性体槽轨10完全包围。被动态加载的密封唇6和被动态加载的所述另一密封唇9与弹性体槽轨11连接，从而密封圈2借助弹性体槽轨11直接贴靠地接触支承环1。
沿径向在内周侧，在径向分支7上设置有弹性体密封唇17，该弹性体密封唇沿轴向方向10在被动态加载的密封唇6和被动态加载的所述另一密封唇9之间在径向预紧的情况下密封地包围要密封的轴13的要密封的表面。
在图4中示出类似于图3中的实施例的第四实施例，其中，代替由聚合物材料制成的被动态加载的所述另一密封唇9而应用由弹性体材料制成的被动态加载的另一密封唇9。该另一密封唇9构成为常规的径向轴密封圈的形式，其中，该另一密封唇通过环形螺旋弹簧18密封地压靠在要密封的轴13的外周上。
如同在图3中那样，沿轴向方向10在被动态加载的密封唇6和被动态加载的所述另一密封唇9之间设置有弹性体密封唇17，该弹性体密封唇对于所述另一密封唇9来说形成前置密封件并且沿轴向朝向环境16设置在所述另一密封唇前面。
在图3和4中，前述的电势平衡通过被动态加载的密封唇6实现，该密封唇将要密封的轴13与壳体导电地连接。
总体上特别有利的是，引起电势平衡的被动态加载的密封唇6由耐磨损的聚合物材料制成，从而该密封唇不仅如在图1中所示那样可以设置在带有要密封的介质的要密封的空间15中并且由此由要密封的介质润滑。它还可以如在图2至4中所示设置在环境16中并且因此不与要密封的空间15中的要密封的介质接触。由于所应用的有利的聚合物材料，不必通过要密封的介质进行润滑。

Claims (9)

1.密封装置，其包括支承环(1)和至少一个密封圈(2)，其中，密封圈(2)和支承环(1)相互连接，支承环(1)具有外周(3)并且沿径向方向(4)在外周侧被密封圈(2)的衬套(5)至少部分地包围，密封圈(2)具有至少一个被动态加载的密封唇(6)，该密封唇设置在密封圈(2)的沿径向背离衬套(5)的一侧上，其中，所述密封圈(2)由能导电的聚合物材料制成，并且所述衬套(5)和密封唇(6)一体地过渡到彼此之中地构成，其中，所述被动态加载的密封唇(6)构成为前置密封唇，并且沿轴向方向(10)在所述被动态加载的密封唇(6)前面以功能技术上串联的方式设有被动态加载的另一密封唇(9)作为用于在要密封的空间中密封要密封的介质的主密封唇，其特征在于，所述密封圈(2)借助弹性体槽轨(11)间接贴靠地接触支承环(1)，所述支承环(1)构成为基本上L形的，所述支承环包括一个径向分支(7)和一个沿径向方向(4)在外侧连接在径向分支(7)上的轴向分支(8)，所述弹性体槽轨(11)完全包围轴向分支(8)和径向分支(7)，沿径向在内周侧在支承环(1)的径向分支(7)上沿轴向方向(10)在被动态加载的密封唇(6)和被动态加载的所述另一密封唇(9)之间设置有与弹性体槽轨(11)的材料一体构成的弹性体密封唇(17)，所述弹性体密封唇在密封圈的装入状态下在径向预紧的情况下密封包围要密封的轴(13)的要密封的表面，被动态加载的所述另一密封唇(9)在弹性体槽轨(11)上一体成型，其中，密封圈(2)从密封唇(6)直至衬套(5)是能导电的，以便在要密封的轴(13)和在周向侧包围所述要密封的轴的壳体(14)之间确保电势平衡，所述衬套(5)接触壳体(14)并且所述密封唇(6)接触轴(13)。
2.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述弹性体密封唇(17)构成为用于所述另一密封唇(9)的前置密封装置并且沿轴向朝向环境(16)设置在所述另一密封唇前面。
3.根据权利要求1或2所述的密封装置，其特征在于，被动态加载的所述另一密封唇(9)由聚合物材料或者弹性体材料制成。
4.根据权利要求1或2所述的密封装置，其特征在于，所述能导电的聚合物材料是PTFE材料。
5.根据权利要求1或2所述的密封装置，其特征在于，所述衬套(5)和密封唇(6)构成为材料一致的。
6.根据权利要求1或2所述的密封装置，其特征在于，所述衬套(5)构成为静态密封的。
7.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述轴向分支(8)被衬套(5)在外周侧完全包围。
8.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述衬套(5)在径向方向(4)上沿着径向分支(7)以一体地过渡到彼此之中的方式延伸直到所述被动态加载的密封唇(6)中。
9.根据权利要求1或2所述的密封装置，其特征在于，所述支承环(1)由金属材料制成。
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