CN108999981A - 用于转动环密封装置的环 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于转动环密封装置的环，该环具有作用面(2)，其中该作用面(2)具有带有表面的内区(8)和带有表面的外区(10)，其中所述外区(10)同轴地包围内区(8)，其中这两个表面中的每个表面都具有利用激光提供的结构。

Description

用于转动环密封装置的环

技术领域

本发明涉及一种用于转动环密封装置/滑环密封装置的环以及一种转动环密封装置/滑环密封装置。

背景技术

转动环密封装置例如被设计为驱动装置的一部分，其中作为流体使用冷却剂。转动环密封装置的表面被结构化/构造出纹路(Strukturieren)，从而防止在由被驱动装置驱动的设备的向前运动导致的向第一方向转动时流体泄漏，因此设计在表面中的结构/纹路结构起到阻挡流体的作用。但是，由于这类结构不可避免转动环密封装置的无润滑运转，因此由于结构的抽吸作用/泵作用，在向由设备的向后运动导致的第二方向转动时会增加泄漏。在没有这种结构的情况下就不能在两个运动方向上确保规格要求的最大泄漏。冷却剂的无润滑运转可以导致转动环密封装置的损坏，且进而还导致例如被实施为电动机的驱动装置损坏。

由公开文本EP 1 517 057 A2公开了一种动态压力推力轴承件以及制造这种动态压力推力轴承件的方法。在此该支承件具有外部的和内部的区域，这两个区域都具有结构设计。

由公开文本US 5 806 987 A公开了一种流体动力的密封轴承，其具有结构化的部段。

由公开文本US 2002/122610 A1公开了一种动态压力推力轴承。在此在推力轴承的表面上设计沟槽。

发明内容

基于此背景，本发明任务是改进转动环密封装置的结构。

该任务利用具有独立权利要求的特征的环和转动环密封装置实现。环和转动环密封装置的实施方式由从属权利要求和说明书中得出。

根据本发明的环被设计用于转动环密封装置以及被设计作为转动环密封装置的部件。所述环具有作用面，其中该作用面具有带有内表面的、作为第一区的内区和带有外表面的、作为第二区的外区。在此所述外区同轴包围所述内区，其中所述两个表面中的每个表面都具有利用激光提供的和/或构造出的结构/纹路结构(Stuktur)。在此利用激光或通过激光加工向内区的表面中引入第一结构/第一纹路结构、向外区的表面中引入第二结构/第二纹路结构，其中这两个区的结构在实施方案中彼此不同。

在环的运行方面规定了第一转动方向和第二转动方向，这两个转动方向彼此相反。如果环向第一转动方向转动，则流体径向从内部向外部输送。作用面被实施为和/或被称作为摩擦面，其中相应表面和/或区在实施方案中也被设计为和/或被称作摩擦面。

在此所述内区被设计为环的作用面或摩擦面的第一区，以用于在第一转动方向上对流体产生抽吸作用。在此情况下在环的作用面——该作用面也被设计为和/或称作为工作面——上形成了流体膜，由此使作用面的摩擦以及损耗最小化。

作为环的作用面的第二区的外区相反在第一转动方向上被设计成对流体产生阻挡作用，由此使流体不能流出。

如果环向第二转动方向转动，则流体径向从外部向内部输送。作为环的作用面的第二区的外区在第二转动方向上被设计用于，对流体产生抽吸作用，相反作为环的作用面的第一区的内区被设计用于，对流体产生阻挡作用。由于抽吸作用，通过相应的区加强或促进流体的依赖于转动方向的供送以及运输，其中例如增加了流体的流量和/或流动。与之不同的是，由于阻挡作用减小和/或阻止了流体的依赖于转动方向的供送，由此例如减小和/或停止了流体的流量和/或流动。

所述环被设计用于转动环密封装置，该转动环密封装置被设计为用于设备、例如车辆的驱动装置、例如电机的一部分。

在此，根据驱动装置的构造，当使设备向前运动时，环在第一转动方向上转动或能转动，当使设备向后运动时，环在第二转动方向上转动或能转动。被设计为车辆的设备通常向前运动。但是根据驱动装置的构造，也可行的是，当使设备向后运动时，环能够在第一转动方向上转动，当使设备向前运动时，环能够在第二转动方向上转动。

此外，根据规定提出，在第一转动方向上的第一最大转速大于在第二转动方向上的第二最大转速。在实施方案中，当设备向前运动时，达到第一最大转速。相反，当设备向后运动时，达到第二最大转速。环的转动方向与设备的运动的方向相关联。在此，相比于向后运动，所述设备通常更经常且更大程度地向前运动。利用激光提供的结构与设备的运动方向相适配。

所述环被设计为转动环密封装置的转动环或密封环，且由例如石墨制成。

根据本发明的转动环密封装置包括根据本发明的环的至少一个实施方式。

转动环密封装置通常具有两个环，其中这两个环中的至少一个是根据本发明的实施方式的环。

在此可行的是，所述两个环——其中一个环是滑环，另一个环是配对环——分别具有作用面，环的作用面彼此相对且在转动环密封装置的运行中共同作用。在此，通常用激光对所述两个环中的一个环的作用面结构化，因此仅一个环的作用面的内区和外区被激光结构化。在此还可行的是，用激光对所述两个环的作用面的内区和外区都被结构化。在此当产生抽吸作用时，可以在这两个环的作用面之间形成流体膜，由此使环之间的摩擦和损耗最小化。在产生了阻挡作用的情况下，则阻止流体流出。

在转动环密封装置方面，两个环中的至少一个环布置和/或能够布置在驱动装置的轴上，其中该转动环密封装置被设计用于对所述轴密封。此外可以想到，利用转动环密封装置的实施方式来支承所述轴。

所述环或所述转动环密封装置的至少一个环具有基体，该基体在实施方案中具有空心柱体的形状，该空心柱体带有两个环形的、轴向取向的外壁，其中这两个环形的外壁之一具有所述环的作用面。因此环形的作用面被划分为同样也是环形的内区以及环形的外区。在此，所述外壁以及作用面具有内半径和外半径，该外半径限定作用面。所述内区和外区通过圆弧彼此分隔和/或沿该中间的圆弧直接彼此相接。在此，所述中间的圆弧具有中间的半径，该中间半径大于内半径且小于外半径。因此所述作用面的圆形的内区通过内半径和中间的半径限界，而所述作用面的圆形的外区通过中间的半径和外半径限界。在可行的实施方案中，中间的半径相当于内半径和外半径的至少一个平均值，因此可行的是，中间半径等于或大于该平均值。

在转动环密封装置的运行中，环或者沿第一转动方向、或者沿第二转动方向转动，在此这两个转动方向之一例如沿顺时针取向，另一转动方向沿逆时针取向。被设计为用于设备的驱动装置的一部分的所述转动环密封装置在实施方案中被设计用于，使驱动装置的可转动的轴对流体密封，其中流体例如是用于驱动装置和/或轴的冷却剂和/或润滑剂。

此外在转动环密封装置的运行中设置，沿两个转动方向中的一个转动方向转动时从内向外传送或运输流体，沿两个转动方向中的另一个转动方向转动时从外向内供送或运输流体。根据转动方向，流体沿径向方向首先供送至两个区中的一个区、即供送至内区或外区。在此在两个转动方向上设置，两个区中流体首先被输送到的一个区、即内区或外区对流体产生抽吸作用，而两个区中另一个区、即作用面的外区或内区中的另一个区对流体产生阻挡作用。因此与转动方向无关地由两个区中的一个区对流体首先产生抽吸作用，由两个区中的另一个区产生阻挡作用。

在环方面提出，作用面的两个区的表面，即内区的表面和外区的表面利用激光和/或激光加工被结构化。由此可以在表面上提供更精细的结构，由此使摩擦、通常在转动环密封装置的在其运行中共同作用的两个环之间的摩擦最小化，而作为冷却剂的流体或冷却液不会从转动环密封装置中流出。

在此利用激光为两个区、即内区或外区提供的结构被这样分配，使得这些结构在两个转动方向上都存在且进而起作用。根据规定，在第一转动方向上作为冷却剂的流体从环的作用面的内区的内半径出发泵送/抽吸至中间的半径，由此防止作用面的无润滑运转。从中间半径起至外半径——这两个半径对外区限界——作用面起到阻挡流体泄漏作用。相反在第二转动方向方面提出，作用面的内区的表面起到阻挡流体的作用因此阻止泄漏。

此外在实施方案中提出，在第一转动方向上达到第一最大转速，在第二转动方向上达到第二最大转速，第一最大转速大于第二最大转速。此外可行的是，环更经常且在更长时间段内在第一转动方向上转动，且较少地以及在较短时间段内在第二转动方向上转动。相应地，相比于向后运动，所述设备通常更经常向前运动。

利用具有所述转动环密封装置的至少一个实施方式的驱动装置使设备、例如车辆能够在两个方向上运动，即或者向前或者向后运动。此外对于驱动装置而言通常设备向前进方向运动时达到较大的第一最大转速，而设备向后退方向运动时利用驱动装置达到较小的第二最大转速。如果设备被设计为车辆，环在实施方案中沿第一转动方向转动时，该车辆向前运动，环在实施方案中沿第二转动方向转动时，车辆向后运动。在此提出，例如相比于向后运动，被设计为车辆的设备更经常且更长时间地向前运动。此外，在向前行驶时达到比在向后行驶时更大的速度。此外，在向前行驶时的时间比在向后行驶时的时间长。在向后行驶时，内区的利用激光被结构化的表面按照规定在第二转动方向上起到阻挡流体的作用且阻止泄漏。此外在设备向后行驶时也不会出现环的无润滑运转，这是因为相比于向前运动，设备较少、短时且以较小速度向后运动。

通过环的作用面的内区的表面和外区的表面的利用激光和/或通过激光加工产生的结构，该作用面在泄漏和润滑之间最佳地被划分为两个转动方向。因此不会发生转动环密封装置由于无润滑运转而出现故障以及驱动装置由于被设计为冷却剂的流体的泄漏而出现故障。

通过作用面的特意用激光提供的结构——该作用面在此被划分为内区和外区——转动环密封装置在泄漏方面以及避免无润滑运转方面被最优地配置。

可以理解，上述和下面要论述的特征不仅可以在相应给出的组合中、而且可以在其他组合中或者单独使用，而不脱离本发明范围。

附图说明

本发明借助实施方式在附图中示意性示出，且参照附图示意性详细描述。

图1a-1b以不同运行状态示意性示出根据本发明的环的实施方式的细节。

各附图是彼此相关且重叠地被加以说明，附图部件分配有相同附图标记。

具体实施方式

图1a以示意图示出第一运行状态中的转动环密封装置的环的作用面2，在该运行状态中，环沿第一转动方向、即沿顺时针转动，这通过箭头4表示。而图1b示出沿第二转动方向、在此逆时针转动的环的作用面2，这在图1b中通过箭头6表示。

在此，环的圆环形的作用面2被划分为两个彼此同轴布置的圆环形的区，即内区8和外区10。每个区、即内区8和外区10都具有带有结构的表面，该结构分别通过激光或通过激光加工提供且由此被构造出，在此为每个区设置的结构利用激光被引入到各个区的表面中且由此被提供。

此外，内区8由具有内半径的内圆12和具有中间半径的中间圆14限界。外区10也通过具有中间半径的中间圆14和具有外半径的外圆16限界。所述内区8和外区10因此在中间圆14处彼此相邻和/或根据规定被中间圆14彼此分开。在环的在此所述的实施方式中提出，中间圆14的中间半径大于由内圆12的内半径与外圆16的外半径得出的平均值。

环是转动环密封装置的部件，在图1a和图1b中示出了该环的作用面2，其中在相对于环的轴向方向上布置转动环密封装置的第二构件，该构件在该实施方案中也被实施为环。在此所示的环的作用面2朝向另外的构件的作用面，其中在转动环密封装置的运行中，环的作用面2与另外的构件的作用面之间的间距改变，在此可行的是，在此所示的环的作用面2还接触另外的构件的作用面。转动环密封装置以及所述环还被设计为是用于驱动设备、例如驱动车辆的驱动装置、例如电机的一部分。

在此提出，对于滑环沿第一转动方向(图1a)转动的情况，被设计为车辆的设备向前运动，且因此向前行驶。在此情况下流体相对于环的作用面2沿径向从内部向外部运输，其中通过作用面2的内区8的表面的由激光提供的结构产生抽吸作用。此外通过作用面2的外区10的表面的利用激光提供的结构对流体产生阻挡作用。

相反如果环沿第二转动方向(图1b)转动，则车辆向后运动。在此情况下流体相对于环的作用面2沿径向方向从外部向内部输送。在此通过作用面2的外区10的表面的利用激光提供的结构对流体产生抽吸作用。此外通过环的作用面2的外区8的表面的利用激光提供的结构对流体产生阻挡作用。

在此处所述的实施方式中，内区8和外区10的表面的结构都分别具有螺旋形样式。在此通过激光沿顺时针从内部向外部构造出或成型出内区8的表面的纹路结构的各个螺旋或者说沟痕或槽，相反，通过激光沿逆时针从内部向外部构造出或成型出外区10的表面的纹路结构的各个螺旋或者说沟痕或槽。

Claims (10)

1.一种用于转动环密封装置，该环具有作用面(2)，其中该作用面(2)具有带有表面的内区(8)和带有表面的外区(10)，所述外区(10)同轴地包围内区(8)，这两个表面中的每个表面都具有利用激光提供的结构。

2.根据权利要求1所述的环，其特征在于，为环规定第一转动方向和第二转动方向，这两个转动方向彼此相反，其中对于环沿第一转动方向转动的情况，流体沿径向从内部向外部被输送，其中环的作用面(2)的内区(8)被设计用于对流体产生抽吸作用，其中环的作用面(2)的外区(10)被设计用于对流体产生阻挡作用；其中对于环沿第二转动方向转动的情况，流体沿径向从外部向内部被输送，其中环的作用面(2)的外区(10)被设计用于对流体产生抽吸作用，环的作用面(2)的内区(8)被设计用于对流体产生阻挡作用。

3.根据权利要求1或2所述的环，其特征在于，该环被设置用于构造为一设备的驱动装置的一部分的转动环密封装置。

4.根据权利要求3所述的环，其特征在于，当设备向前运动时，该环能够在第一转动方向上转动，当使设备向后运动时，环能够在第二转动方向上转动。

5.根据权利要求2至4之一所述的环，其特征在于，在第一转动方向上的第一最大转速大于在第二转动方向上的第二最大转速。

6.根据上述权利要求之一所述的环，其特征在于，该环被设计为转动环密封装置的转动环或密封环。

7.一种转动环密封装置，该转动环密封装置具有根据上述权利要求之一所述的环。

8.根据权利要求7所述的转动环密封装置，其特征在于，该转动环密封装置具有两个环，其中这两个环中的至少一个环是根据权利要求1至6之一所述的环。

9.根据权利要求8所述的转动环密封装置，其特征在于，所述两个环分别具有作用面(2)，该作用面彼此相对且在转动环密封装置的运行中共同作用。

10.根据权利要求8或9所述的转动环密封装置，其特征在于，所述两个环中的至少一个环能够布置在驱动装置的轴上，其中该转动环密封装置被设计用于密封所述轴。