CN110088476B - 具有阻隔室密封的旋转活塞泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在构造用于输送泵送流体的旋转活塞泵(10)中密封泵轴的密封组件，包括具有泵入口(21)和泵出口(22)的密封流体泵送装置(20)、与泵出口(22)连接的阻隔室(40)，其与旋转活塞泵(10)的泵室相邻地设置并且借助包围泵轴的第一轴密封件相对于泵室密封，所述阻隔室(40)经由泵出口(22)被加载流体压力并且借助该流体压力与第一轴密封件的协同作用密封泵室以防泵送流体从泵室沿泵轴溢出，所述流体压力基于由密封流体泵送装置(20)产生的流体压差产生。

Description

具有阻隔室密封的旋转活塞泵

技术领域

本发明涉及一种用于旋转活塞泵的密封组件。

背景技术

旋转活塞泵是根据排挤原理工作的泵，其借助两个围绕平行间隔开的轴线旋转并且彼此啮合的旋转活塞引起泵送流体在旋转活塞之间的排挤并将流体输送到旋转活塞的彼此相对置的外周区域中。旋转活塞设置在泵壳体中。它们可旋转地支承，即通常通过将旋转活塞固定在轴上，所述轴至少在一侧、通常在两侧可旋转地支承在轴承、如滚动轴承或滑动轴承中。旋转活塞的驱动通过两个轴之一或两个轴进行，即通过将所述轴与驱动装置连接。例如一个轴可从壳体中延伸出并且与动力输出轴连接或延伸出的轴可直接或间接与泵自身的驱动马达连接。通常旋转活塞泵还配备有同步传动机构。在此这涉及两个固定在轴上的齿轮，它们彼此啮合并且建立两个旋转活塞的同步旋转运动。

旋转活塞泵通常用于含有颗粒的液体、如夹带沙粒或夹带颗粒形式或更大形式的其它固体的液体。根据输出管路中背压形式的泵阻力，可能在泵壳体内出现显著的过压。如果泵送流体在这种压力条件下可能从泵壳体进入轴承、驱动装置或同步传动机构区域中，则这通常不仅对于轴的轴承而且也对于驱动装置和同步传动机构的寿命都是不利的。同步传动机构并且轴承也常常要用特殊润滑剂润滑，这种润滑剂保证这些部件的长使用寿命。由于泵送流体或来自泵送流体中的颗粒侵入到润滑剂中，将大大降低使用寿命。

原则上已知通过设置径向轴密封环和可能的其它滑环密封装置可预防泵送流体侵入污染敏感区域、如轴承、同步传动机构和驱动装置中。虽然这种密封装置在泵运行时在低压差下通常尚能实现足够的密封，然而已经在这种正常条件下，但尤其是在高压差和泵壳体内的过压下泵送流体和包含其中的颗粒可侵入旋转活塞泵的轴承部件、同步传动机构或驱动装置中。这显著影响这些构件的使用寿命。

发明内容

本发明的任务在于提供一种旋转活塞泵，其即使在旋转活塞泵的泵壳体中存在特别高的过压时也具有改善的使用寿命。

所述任务根据本发明通过一种用于旋转活塞泵的密封组件来解决，该旋转活塞泵构造用于输送泵送流体，所述密封组件包括具有泵入口和泵出口的密封流体泵送装置、具有偏心于旋转轴线环绕的偏心外周表面的偏心元件、与泵出口连接的阻隔室，该阻隔室与旋转活塞泵的泵室相邻地设置、经由泵出口被加载流体压力并且借助该流体压力密封泵室以防泵送流体从泵室沿泵轴溢出，所述流体压力基于由密封流体泵送装置产生的流体压差产生。根据本发明规定，密封流体泵送装置构造用于在阻隔室中超过预定流体压力时释放流体从泵出口到泵入口的通路并且如此允许流体从阻隔室在绕过密封流体泵送装置的情况下回流。

根据本发明提供一种密封组件，其实现泵送流体和负责支承、同步和驱动的构件之间区域的可靠密封。这种密封效果沿泵轴实现，这理解为防止沿泵轴表面或沿与泵轴一起旋转的构件表面的流体溢出的密封。根据本发明的密封组件包括密封流体泵送装置，其可以不同方式构造。通常密封流体泵送装置具有泵入口和泵出口，并且通过密封流体泵送装置的功能在所述入口和出口之间产生流体压差。密封流体泵送装置例如可包括活塞，其经由两个止回阀从泵入口吸入泵流体并且输送到泵出口，同时阻断向泵入口或从泵出口的回流方向。代替这种止回阀也可实现受控阀——其可通过也借助偏心元件移动的控制杆移动——或其它实施方式。

密封流体泵送装置产生流体压力并且可能情况下也产生密封流体的流体流。该密封流体也存在于与泵出口连接的阻隔室中并且由此在该阻隔室内产生流体压力。阻隔室设置为泵室和相对于泵送流体待密封的空间、即尤其是轴承区域、同步传动机构或驱动元件之间的密封屏障。压力室借助密封元件至少相对于泵室密封。

通过被加压的阻隔室的这种设计以及同时通过旋转活塞的驱动轴驱动在阻隔室中产生压力的泵单元形成这样的方案，其实现防止泵送流体溢出的特别可靠的泵室密封。阻隔室在其侧构成加压室，其内部压力还可取决于泵的运行状态。因而例如可根据旋转活塞泵的转速来控制压力建立速度、阻隔室内密封流体的体积流量或阻隔室内的压力。因此即使当泵室克服高阻力进行输送时也可避免阻隔室与泵室之间的高压差。相反，通过在阻隔室中建立的压力保持泵室和阻隔室之间低的压差。这确保了泵室的可靠密封。

可理解成，阻隔室尤其是也可具有双侧密封、即不仅相对于泵室而且也相对于待相对于泵室密封的部件、如轴承部件、同步传动机构或驱动元件密封。由此也防止密封流体从阻隔室向待密封构件溢出并且反过来防止流体或颗粒从该侧流入阻隔室中。但原则上可以理解成，阻隔室也可填充相应于相应构件润滑剂的密封流体、如同步传动机构或轴承部件中的传动机构润滑油，从而可在特定应用中省却阻隔室与该构件之间的单独密封。

特别优选密封流体泵送装置包括具有偏心于旋转轴线环绕的偏心周向表面的偏心元件、与偏心元件耦合的法兰接口(其构造用于与旋转活塞泵的从旋转活塞泵泵室中伸出的泵轴不可相对旋转地连接)、与偏心元件耦合的泵单元，其具有泵入口和泵出口并且构造用于在偏心元件旋转时在密封流体中产生在泵入口和泵出口之间的流体压差。

密封流体泵送装置根据该实施方式包括具有偏心于旋转轴线环绕的偏心周向表面的偏心元件。该偏心元件例如可由凸轮元件构成，其具有一个凸轮凸角、即相对于其它圆周区域具有更大圆周半径的区域。偏心元件也可由旋转对称体构成、如具有两个在圆周方向上偏移180°的凸轮元件的构件或以多凸轮元件或凸轮盘的形式具有三个或四个这种凸轮元件的构件。偏心元件同样可由具有圆形周向区段的盘构成，该盘偏心于其中心地固定在旋转轴线上并且其周向表面因此描述偏心轨迹。对于偏心元件的功能重要的是，在其旋转时在偏心元件的表面上实现循环运动，该表面尤其是可由周向表面、但也可由轴向表面或轴向-径向表面构成。

偏心元件与法兰接口连接、即例如与这种法兰接口一体构造或不可相对旋转地固定在单独的法兰上。该法兰接口允许偏心元件不可相对旋转地与旋转活塞泵的泵轴连接，使得偏心元件也通过泵轴的旋转而旋转。偏心元件可直接固定在泵轴上或通过传动机构或类似物不可相对旋转地与泵轴连接。

根据一种关于此进一步的实施方式，所述泵单元包括偏心销(其在第一偏心销端部上贴靠在偏心元件的偏心周向表面上)、泵活塞(其具有第一活塞表面，该第一活塞表面与第二偏心销端部协同作用并且限定与泵出口连接的泵腔)、预加载元件(该预加载元件与沿活塞纵轴线与第一活塞表面相对置设置的第二活塞表面协同作用并且将泵活塞弹性地径向朝向偏心周向表面预加载)、连接第一与第二活塞表面的贯穿泵活塞的通过通道，该通过通道由被预加载到关闭位置中的泵活塞阀关闭，所述泵活塞阀包括具有阀体表面的阀体，该阀体表面在第一活塞表面被负压加载时引起作用于阀体的打开力，该打开力逆着向关闭位置作用的预加载定向，并且预加载元件的弹力施加作用在泵活塞上的力，该力对位于泵腔中的流体施加流体压力。根据该实施方式，泵单元通过设置偏心销和泵活塞实现，所述偏心销和泵活塞构造成相互贴靠的，并且偏心销贴靠在偏心元件的偏心周向表面上。该机械链通过预加载元件这样预加载，使得通过预加载实现在偏心周向表面上的贴靠。泵活塞在此具有泵活塞阀，其允许在泵活塞的往复行程运动中交替地将密封流体吸入泵腔中，其方式为：泵活塞阀基于由泵活塞的行程产生的负压打开，并且随后允许在泵腔中建立压力，其方式为：泵活塞阀在负压基于泵活塞的往复运动下降并且过压形成时关闭。该实施方式一方面能实现可靠且稳固的输送作用以及在密封流体中相应可靠的压力建立并且另一方面已经通过泵活塞阀的作用限制了压力，其方式为：在泵腔中建立过压时由于不再吸入密封流体而阻止输送作用。

根据另一种优选实施方式，这样扩展密封组件，即，将阻隔室构造为被穿流的阻隔室并且具有至少一个滑环密封件并且该滑环密封件通过由流体压力产生的密封流体的流体流润滑。根据该实施方式，阻隔室被密封流体穿流。在此术语“穿流”可理解为阻隔室一方面可设有入口和出口，使得密封流体可在循环中通过密封流体泵送装置输送。但在此术语“穿流”也应理解为阻隔室仅具有入口并且少量泄漏通过密封阻隔室的密封件向外部渗透。这例如在滑环密封件中有利于实现可靠的泄漏方向，借助其可防止泵送流体和其中所含的颗粒到达滑环密封件区域中并损坏其或降低其密封效果。在此可理解成，密封组件可补充来自贮存器的密封流体。此外可理解成，对于常见应用情况而言仅小体积流量的密封流体穿流阻隔室足以实现期望的效果，即防止颗粒或泵送流体侵入阻隔室中并且使密封流体连续通过阻隔室。原则上通过阻隔室的体积流量可设计成压力调节或体积调节的，相应地密封流体泵送装置可构造用于每单位时间输送预定的体积或维持预定的压力。

根据另一种优选实施方式规定，所述阻隔室构造为封闭的阻隔室并且在阻隔室中借助由密封流体泵送装置产生的流体压差维持预定的流体压力。在该实施方式中未设置阻隔室的穿流，而是密封流体泵送装置维持阻隔室中的恒定压力，且在此密封流体不作为体积流量被输送或循环。该实施方式特别适用于不希望通过密封件从阻隔室发生泄漏以避免污染环境或泵送流体的应用。该实施方式的优点还在于不需要补充密封流体，而是可为密封组件的运行设置终身填充的密封流体。

根据另一种优选实施方式规定，密封流体泵送装置具有用于限制在阻隔室中产生的流体压力的调节装置。这种用于限制流体压力的装置可构造为过压阀、优选可调节的过压阀，其允许密封流体进入旁路通道中。在其它实施方式中有利的是，调节装置与密封流体泵送装置这样协同作用，使得在密封流体中达到或超过特定流体压力时，减小或停止密封流体泵送装置的泵送作用，例如通过根据密封流体中的流体压力来影响或调节泵活塞的行程。通过该扩展方案确保在运行期间在密封流体中存在预定的、尤其是可调节的压力，使得密封效果可最佳地适应特定的旋转活塞泵或旋转活塞泵的特定运行状态。

根据本发明，密封流体泵送装置构造用于在阻隔室中超过预定流体压力时释放流体从泵出口到泵入口的通路并且如此允许流体从阻隔室在绕过密封流体泵送装置的情况下回流。借助该实施方式能够可靠地控制密封流体的压力，即通过在达到或超过特定压力时释放从密封流体泵送装置的出口到入口的回流，这导致压力下降或压力限制。该实施方式例如可通过集成在密封流体泵送装置中的止回阀实现，其插入连接出口和入口的管路中并且在特定压力下打开并由此释放该管路。

进一步优选泵入口与流体贮存器连接。通过提供这种流体贮存器可提供一定量的密封流体储备并由此防止密封流体基于泄漏的可能的损失。在此可理解成，泵入口一方面可与流体贮存器连接，但另一方面也可与阻隔室的入口连接，尤其是在设置密封流体的相应回路的情况下。在此可这样设置贮存器，使得它位于从阻隔室而出的回流入口位置的上游，因此从阻隔室而出的回流也可通入贮存器中，从而当设置通过密封流体泵送装置和阻隔室的回路时，贮存器被连续地穿流。

根据另一种关于此的扩展方案规定，流体贮存器通过限压阀与阻隔室连接。根据该实施方式，密封流体泵送装置可将流体输送通过阻隔室并且经由限压阀输送到流体贮存器或与流体贮存器连接的管路中，该管路可从流体贮存器延伸至泵入口。通过提供这种仅在其上出现特定压力时才打开的限压阀，当密封流体泵送装置输送密封流体或在密封流体中建立压力时在阻隔室中可维持预定的流体压力、尤其是可通过调节限压阀调节的流体压力。限压阀的触发阈值通常低于集成在泵单元中的调压阀的触发阈值。

原则上可理解成，由于密封流体泵送装置通过旋转活塞泵的泵轴旋转来操作，因此密封流体泵送装置的运行状态适应于旋转活塞泵的运行状态并且因此由密封流体泵送装置产生的输送速率或在阻隔室中产生的压力也取决于由旋转活塞泵产生的输送速率或泵室中存在的压力。但独立于此有利的是，通过该优选实施方式提供关于阻隔室压力和/或密封流体泵送装置的输送量的调节可能性。该调节可能性例如可影响由密封流体泵送装置产生的压差，也可通过调节确定最大压力或最大压差。此外，通过该可调节性也可定义由密封流体泵送装置产生的阻隔腔室中的压力与由旋转活塞泵产生的泵室中的压力之间或由密封流体泵送装置产生的输送量和由旋转活塞泵产生的输送量之间的比例因子。尤其是优选这样调节阻隔室中的压力，使得其在旋转活塞泵的任何运行状态中都不低于泵室出口压力和入口压力之和的一半。由此确保阻隔室压力总是高于泵室中的平均压力。对于特别防泄漏的运行而言有利的是，将阻隔室中的压力调节得高于泵室入口或出口处的压力，这取决于这两个压力中的哪一个更高。

根据另一种优选实施方式规定，通过第二阻隔室扩展密封组件，该第二阻隔室在另外的间隔开的位置上密封泵室以防泵送流体溢出，密封流体泵送装置的泵入口与流体贮存器连接，所述阻隔室与第二阻隔室连接并且所述阻隔室或第二阻隔室通过一个止回阀与贮存器连接。根据该实施方式通过单个密封组件借助两个阻隔室实现旋转活塞泵的密封。这两个阻隔室在此可在泵轴的两个相对置端部上、即在旋转活塞泵泵室的两侧密封旋转活塞泵。例如当应在泵室两侧、即在泵轴贯穿泵室壳体的两个位置处实现可靠密封以保护设置在那里的构件免受泵送流体和尤其是其中包含的颗粒的侵入时，这种布置是有利的。在此所述阻隔室与第二阻隔室连接，这可理解为所述阻隔室与第二阻隔室之间的流体连接。该流体连接可这样实现，即所述阻隔室和第二阻隔室以串联方式彼此连接，使得应到达第二阻隔室的流体之前已经流过所述阻隔室。作为替代方案，连接也可实现为所述阻隔室和第二阻隔室的并联连接，在这种并联连接中所述阻隔室和第二阻隔室都直接与密封流体泵送装置连接，使得流体可从密封流体泵送装置直接被输送到所述阻隔室并且也可直接被输送到第二阻隔室。此外，可理解成，可能设置的、从所述阻隔室和第二阻隔室到密封流体泵送装置或与该密封流体泵送装置连接的回流能够以串联或并联的布置实现。

根据另一种优选实施方式，通过用于控制阻隔室中的压力的控制单元来扩展根据本发明的密封组件。如上所述，原则上阻隔室中的压力一方面可根据旋转活塞的泵轴的转速来控制并且尤其是随着转速的增加而增加，以便由此以所述一个或两个阻隔室中相应增加的背压来抵抗旋转活塞泵泵室中增加的压力并且维持密封效果。在此情况下控制单元可实现或集成在密封流体泵送装置中，其方式为：在那里实现转速相关的输送速率和相应的转速相关的压力建立。控制单元也可通过独立于此或附加的控制元件或设备来实现。例如控制也可借助可调节阻隔室中的压力的过压阀形式的控制单元来实现。尤其是也可这样设计控制单元，使得其检测旋转活塞泵泵室中的压力并且根据该压力调节阻隔室中的压力。

该实施方式可这样进一步扩展，即通过将控制单元构造用于使所述一个或两个阻隔室中的压力高于泵室中存在的压力。作为泵室中存在的压力在此例如可理解为泵室中当前存在的压力，即在泵室内通常脉动的压力变化期间形成的当前压力。但作为泵室中存在的压力也可理解为平均压力，其例如关于时间取平均值产生。旋转活塞泵泵室中的压力又可理解为泵室出口和泵室入口中压力之和的一半，基于旋转活塞泵作为容积泵的工作原理这两个压力的比值可根据运行状态和外部条件非常不同。通过将阻隔室中的压力调节得高于泵室中存在的压力，能够可靠地防止液体从泵室不希望地泄漏到阻隔室中并穿过阻隔室。作为泵室中存在的压力尤其是也可理解为泵室中的最大压力、即峰值压力，其可能仅短暂地出现，但随后可引起相应泄漏。

还可这样进一步扩展具有用于控制阻隔室中的压力的控制单元的方案，即通过将控制单元构造用于以预定的时间间隔或在预定运行状态中将阻隔室中的压力提高一段预定时间，尤其是提高到超过泵室中存在的压力。通过以这种方式提高压力确保密封流体从阻隔室流向旋转活塞泵的泵室方向并且由此从轴密封件清除可能从泵室侵入的流体并将已经渗透到阻隔室中的流体输送回泵室中。该压力提高可在规则的时间间隔中进行并且通常只需进行几秒即可实现期望的效果。压力提高例如也可定期在泵接通过程或泵关断过程中进行或取决于其它控制技术事件。当在泵室中例如因泵入口和泵出口上相应可变的外部压力条件存在非常多变的压力条件并且不能可靠地根据泵室内这些可变的压力条件控制和调节阻隔室中的压力时，定期提高压力是尤为优选的。在此情况下可容忍少量的泵送流体侵入阻隔室方向，其随后通过阻隔室中的定期压力提高而被压回。

根据另一种扩展方案规定，设置用于检测来自所述一个或两个阻隔室的泄漏的泄漏传感器并且所述控制单元与该泄漏传感器通过信号技术耦合并且构造用于根据泄漏传感器的传感器信号控制所述一个或两个阻隔室中的压力，尤其是通过如下方式：在泄漏低于预定的下泄漏极限值时提高所述一个或两个阻隔室中的压力，和/或在泄漏高于预定的上泄漏极限值时降低所述一个或两个阻隔室中的压力。原则上来自阻隔室的持续的轻微泄漏是实现并维持所需的阻隔室密封效果的依据。因此根据该实施方式规定，监控该泄漏，为此设置泄漏传感器，其可构造为单独的部件或集成在密封流体泵送装置中，该泄漏传感器检测所述泄漏并且因此允许这样控制，即根据该泄漏来控制阻隔室中的压力。原则上这如此进行，即在泄漏增加时降低压力并且在泄漏减少时升高压力，在此重要的是这样控制压力，使得泄漏处于预定区间内，即高于下限并低于上限。控制单元在此也可集成在密封流体泵送装置中，例如其方式为：控制单元这样构造，使得强制向阻隔室中输送体积，该体积迫使相应的体积以泄漏的形式从阻隔室排出。

根据另一种优选实施方式规定，第一轴密封件是滑环密封件、尤其是这样的滑环密封件，其构造用于建立通过流体动力形成的润滑膜。滑环密封件特别适合于在偶尔或暂时有固体或颗粒可侵入密封区域的密封位置上实现可靠的密封，因为这些固体和颗粒可再次被冲洗出或挤出滑环密封件，相反，在径向轴密封件——其具有由设计原理决定的自身密封唇——中这种颗粒会导致密封边缘的损坏并因此导致密封件的不可逆的泄漏。尤其是滑环密封件在此可建立通过流体动力形成的润滑膜，即在滑环密封件中通过泵轴和密封表面之间的相对运动产生的压力建立，其导致泵轴或与泵轴连接的旋转构件与固定的密封表面之间的可靠分离，在其之间存在通过流体动力形成的润滑膜。

根据另一种优选实施方式规定，通过第二轴密封件扩展密封组件，该第二轴密封件包围泵轴并且在与第一轴密封件相对置的一侧上密封阻隔室。第二轴密封件与第一轴密封件一样包围泵轴并且因此与第一轴密封件同轴。阻隔室设置在第一和第二轴密封件之间，从而例如可通过阻隔室实现旋转活塞泵的泵室相对于旋转活塞泵的传动机构室的密封，即通过使第一密封件相对于泵室密封阻隔室并且通过第二密封件相对于传动机构室密封阻隔室。泵轴在此贯穿阻隔室并因此也贯穿两个轴密封件。

第二轴密封件在此可优选是径向轴密封环，即具有通过环绕的螺旋弹簧加载的密封唇的密封元件，该密封唇密封地靠置在泵轴上或与泵轴共同旋转的旋转轴瓦或类似物上，该径向轴密封环具有大致U形的横截面，在其一个分腿端部上设有密封唇并且其分腿指向两个待相互密封的空间中具有更高压力的空间的方向，以便由此在该压力升高时将密封唇压紧到旋转构件上。

本发明的另一方面涉及旋转活塞泵，其包括具有泵室入口和泵室出口的泵室、两个固定在相应两个彼此平行延伸的泵轴上并且彼此啮合的旋转活塞(这些旋转活塞在彼此相反旋转的情况下将泵送流体从泵室入口输送到泵室出口)、驱动机构，其与两个泵轴中的至少一个耦合以驱动旋转活塞，所述旋转活塞泵包括上述类型的、具有阻隔室的密封组件，所述阻隔室设置用于泵室的密封。

借助旋转活塞泵的这种设计以根据本发明的方式将上述密封组件的有利密封用于防止泵送流体或颗粒从泵室溢出，例如防止其进入旋转活塞泵的驱动机构或轴承或同步传动机构中。

在此特别优选驱动机构包括设置在传动机构室中的、用于同步两个泵轴旋转的同步传动机构并且所述密封组件相对于泵室密封传动机构室。借助根据本发明的旋转活塞泵的该实施方式实现具有与泵室相邻设置的同步传动机构的旋转活塞泵的有利结构并且实现泵室和同步传动机构之间的可靠密封。

进一步优选阻隔室密封以防泵送流体沿两个泵轴通过。根据该实施方式通过阻隔室实现沿旋转活塞泵的两个泵轴的密封，即通过阻隔室既防止泵送流体沿一个轴也防止其沿第二轴到达驱动机构。阻隔室在此构造为一个包围两个泵轴的两个通过位置的阻隔室，这可这样理解，即该阻隔室也可由两个彼此连接的阻隔室区段构成。

最后，进一步优选根据本发明的旋转活塞泵配备有如上面关于密封组件所描述的第二阻隔室并且在此规定，第二阻隔室与所述阻隔室相对置地密封以防泵送流体沿两个泵轴通过。通过该实施方式借助所述阻隔室和第二阻隔室在泵室两侧实现泵室沿泵轴的可靠密封。可理解成，第二阻隔室也可由两个彼此流体连接的阻隔室区段构成，以便由此实现泵轴的两个通过位置的密封。

另外优选第二阻隔室设置在旋转活塞泵的泵室和用于旋转活塞泵的泵轴的轴承单元之间并且相对于泵室密封该轴承单元，在阻隔室中设置通过密封流体泵送装置输送的密封润滑流体，并且密封流体泵送装置的泵出口与轴承单元处于流体连接，以便将密封润滑流体输送到轴承单元。第一和第二阻隔室设置在旋转活塞泵泵室的两侧，使得该泵室位于这两个阻隔室之间并且因此也位于泵轴在第一阻隔室之外的一侧的轴承和另一侧、即第二阻隔室之外的轴承之间。泵轴在第二阻隔室之外的轴承虽然原则上可在许多应用情况下设有终身填充的润滑剂，但对于其它应用有利的是，设置润滑剂回路或通过相应输送装置为该轴承供应润滑剂。为此尤其是根据该实施方式可使用这样的密封流体泵送装置，其在此情况下输送也适合用作润滑剂的密封流体、即密封润滑剂并且将其从第一阻隔室送入第二阻隔室中并从那里输送到轴承单元或者通过旁路管路直接为该轴承单元加载密封润滑剂。

本发明的另一方面涉及密封筒，其构造用于上述类型的密封组件或旋转活塞泵并且包括具有内周表面的第一轴密封件(该内周表面包围用于泵轴的通过开口并且构造用于围绕泵轴的相对移动的密封布置)、具有内周表面的第二轴密封件(该内周表面包围用于泵轴的通过开口并且构造用于围绕泵轴的相对移动的密封布置)、以及操作元件，其设置在第一和第二轴密封件之间，能不可相对旋转地与泵轴耦合并且具有用于密封流体泵送装置的操作表面。尤其是在用于输送磨料和腐蚀性介质的旋转活塞泵中希望能够在定期维护过程中更换旋转活塞泵的密封元件并且该维护过程能够快速地进行。为此目的根据本发明规定，与这种更换相关的构件、即特别易于受磨损的构件组合到密封筒中，该密封筒可作为连接的集成部件被更换并安装在旋转活塞泵中，以便以这种方式实现根据本发明的密封组件。密封筒包括第一和第二密封件，它们用于密封泵轴或与泵轴连接的旋转部件、如套筒或类似物。密封筒还包括操作元件，其设置在所述两个轴密封件之间并且构造用于不可相对旋转地与泵轴连接。该操作元件例如可构造为凸轮、偏心轮、凸轮盘、多凸轮或类似物，以便在泵轴旋转时一起旋转并驱动相对于该旋转角度位置固定的密封流体泵送装置。根据一种优选实施方式，该密封流体泵送装置——其例如如上所述构造——也可以是密封筒的组成部件，即其也可在维护期间更换旋转活塞泵的密封筒时被更换。原则上可理解成，密封筒优选构成自身闭合的结构构件，其例如以相应周向表面或轴向端面固定在旋转活塞泵内并密封。该密封筒在此实现泵室和相对于该泵室待密封的旋转活塞泵空间、如传动机构室或轴承区域之间的密封。原则上例如当旋转活塞泵的泵室应在两个轴向相对置的侧面上密封时，需要使用两个这样的密封筒，以便提供两个相应的阻隔室密封组件。

可这样扩展密封筒，即通过将第一密封件构造为滑环密封件并且将第二密封件构造为径向轴密封环。根据该实施方式第一和第二轴密封件相应构造为滑环密封件和径向轴密封环，这根据上面关于此解释的、这两种类型的密封件对于一方面相对于旋转活塞泵泵室并且另一方面相对于旋转活塞泵的轴承区域或传动机构室的密封区域中的应用情况的特殊作用方式和耐磨性最佳地确保有效且持久的密封。

附图说明

参考附图阐述本发明的优选实施方式。附图如下：

图1示出本发明第一种实施方式的示意图；

图2示出本发明第二种实施方式的示意图；

图3示出本发明第三种实施方式的示意图：

图4示出本发明第四种实施方式的示意图；

图5示出根据本发明的具有用于泵单元的驱动销的偏心元件的横向剖面图；

图6a-e示出根据本发明的泵送装置的泵送功能的过程；

图7示出根据本发明的密封筒的透视性局部剖面图；并且

图8示出根据图7的密封筒的纵向剖面图。

具体实施方式

首先参考图1在本发明的第一种实施方式中示出具有泵壳体11的旋转活塞泵10，在该泵壳体中设有两个泵轴12、13。在泵轴12、13上设有彼此啮合的旋转活塞，其不位于图1所示的截面中。泵壳体具有入口14和出口15，可理解成，通过反转泵轴的旋转方向入口和出口也可互换。

下泵轴13驱动泵送装置20，其将在下面更详细地说明。泵送装置20具有泵入口21，其与密封流体贮存器30连接。

泵送装置20由贮存器30供应并且将密封流体经由泵出口22输送到阻隔室40中。阻隔室40在泵壳体11内在整个横截面上延伸并且在两侧借助密封件相对于其它横截面区段密封。因此通常可在图平面前方的横截面中设置同步传动机构或轴承，并且可在图平面后方的横截面中设置具有旋转活塞的泵内室，从而在根据图1的横截面图中示出的阻隔室将泵室与同步传动机构分离并密封泵室。在泵壳体11的上侧端部处通过一个在壳体通孔内延伸的端口51连接压力测量单元50，该压力测量单元能实现监控阻隔室的功能，其方式为：显示其中存在的压力。所述端口51同时用于阻隔室排气，以确保阻隔室在投入运行时或维护过程之后完全被填充密封流体。

根据图1的实施方式的特征在于加压的封闭阻隔室。在此可理解成，阻隔室40通过泵送装置20被加载密封流体至过压，但在此密封流体不在回路中循环地穿流阻隔室。原则上这可如此实现，即不发生密封流体的流体流动，而是仅通过泵送装置20保持压力或者发生密封流体的少量流动，其补偿通过阻隔室在泵轴区域中的密封出现的密封流体泄漏损失并且以这种方式保持阻隔室40中的流体体积和过压。

图2示出本发明的第二种实施方式。第二种实施方式在旋转活塞泵——其包括入口114、出口115和泵壳体111以及两个设置在其中的泵轴112、113——的结构方面与第一种实施方式相同地构造。同样与第一种实施方式一致的是，密封流体泵送装置120与下泵轴113耦合并且根据该泵轴113的旋转产生密封流体的压力和体积流量。密封流体仍经由泵入口121由密封流体贮存器130供应给泵送装置120并且在过压下经由泵出口122被输送到阻隔室140中。

与根据图1的第一种实施方式不同，在根据图2的第二种实施方式中在泵壳体111的上端部处设置止回阀160，该止回阀通过通孔与阻隔室140连接。弹簧加载的止回阀160在可调节的弹簧压力下直至阻隔室140中的特定的并因此也可调节的过压是封闭的，但在超过阻隔室140中的该过压时止回阀160被压入打开位置并且由此密封流体可从阻隔室140溢出。溢出的密封流体通过回流管路161被输送到密封流体贮存器130中，可理解成，不仅密封流体贮存器130而且回流管路161中的密封流体通过止回阀160中的节流几乎处于环境压力下。

止回阀160的调节、即其压力触发阈值的调节通过调节弹簧预加载实现。为了精确调节和监控阻隔室的功能，压力测量单元150在此也通过泵壳体111中的通孔151与阻隔室140连接。在密封流体贮存器130和泵入口121之间可插入滤油器170。

图3示出本发明的第三种实施方式的纵剖面图。与在前述实施方式中一样，旋转活塞泵仍具有泵壳体211，在其中旋转活塞216、217设置在泵轴212、213上。同步传动机构280借助两个齿轮确保两个泵轴212、213的同步运行。在同步传动机构280和与在泵壳体211中的并且具有在其中设置的旋转活塞的泵室之间设有第一阻隔室240。泵轴在与同步传动机构280相对置的端部上支承在滚动轴承214、215中。第二阻隔室290设置在泵室(在该泵室中设置旋转活塞216、217)和滚动轴承214、215之间，由此密封流体从泵室到滚动轴承214和215的通路。

第三种实施方式与第一和第二种实施方式一样具有泵送装置220，该泵送装置与下泵轴213协同作用。泵送装置220经由泵入口221由泵贮存器230供应并且在第一阻隔室240中建立过压。第一阻隔室240借助阻隔室连接管路241与第二阻隔室290连接。该连接实际上是无节流的，从而第一阻隔室240中的密封流体的过压和第二阻隔室290中的密封流体的过压一致。第二阻隔室290借助止回阀260与回流管路261连接。因此不仅第一阻隔室240而且第二阻隔室290可串联地被从泵送装置的泵出口输送的密封流体穿流，止回阀260确保压力限制以及密封流体经由回流管路261向密封流体贮存器230的排出。压力测量单元250与第二阻隔室290耦合并且能实现两个阻隔室中的过压调节以及功能监控。

图4示出本发明的第四种实施方式。两个阻隔室340、390再次设置在具有泵壳体311的旋转活塞泵上并且相对于同步传动机构380和轴承组件沿泵轴312和313密封填充有旋转活塞316、317的泵室。

相比于在第三种实施方式中两个阻隔室240、290由一个唯一的泵送装置220加压并且相应地串联连接，这在第四种实施方式中以不同方式实现。第四种实施方式具有第一泵送装置320a，其与下泵轴313协同作用并对第一阻隔室340加压。第一阻隔室340通过止回阀360a与第一密封流体贮存器330a连接并且由该第一密封流体贮存器经由第一泵送装置320a的泵入口321a被加压。第一压力测量单元350a与第一阻隔室340连接并且能实现第一阻隔室340的压力调节和功能控制。

第二阻隔室390仍相对于泵室密封两个滚动轴承314、315并且通过第二泵送装置320b被加压，该第二泵送装置也与下泵轴313协同作用。第一和第二泵送装置320a、320b彼此间隔开并且独立且功能独立。它们分别这样设置，使得从相应泵送装置的泵出口直接供应由其加压的阻隔室340或390。第二止回阀360b将多余的密封流体从第二阻隔室390排出到第二密封流体贮存器330b中，由该第二密封流体贮存器通过相应泵入口321b供应第二泵送装置320b。第二阻隔室390也与单独的压力测量单元350b连接，该压力测量单元能实现阻隔室390中的压力调节和监控。

因此，第四种实施方式具有两个彼此独立的阻隔室，它们能实现第一和第二阻隔室中单独且因此不同的压力调节，这在特定应用中是有利的。

参考图5和图6a-c详细解释泵送装置的功能。

图5示出偏心元件423的横截面，该偏心元件可与穿过偏心元件423内腔的泵轴不可相对旋转地连接。偏心元件423被壳体424包围，在壳体中一个径向孔可引导泵销425。泵销贴靠在偏心元件423的外周表面上并且通过偏心元件在径向方向上循环往复运动。

泵销425是泵单元420的一部分并且可轴向移动地在泵单元壳体426中被引导。泵销425以其左端部425a贴靠在偏心元件423的周向表面上并且以其相反的右端部425b与活塞元件430接触。活塞元件430借助压缩弹簧440被向泵销方向预加载并且因此在图6a所示的吸入阶段中贴靠在泵销425的右端部425b上。在该吸入阶段中泵销425通过偏心元件423径向向外移动到泵壳体426中并且因此将泵活塞430克服弹簧440的预加载压入泵壳体中。通过该运动密封流体通过轴向通道431从入口421被吸入环形中间室427，该中间室的容积通过泵销425和泵活塞430的移动而增大。泵活塞430中的轴向通道431借助弹簧加载的阀体432交替地根据泵活塞430上的压力条件关闭或打开。在中间室427中的负压作用下，阀体在克服弹簧433的弹簧预加载情况下被吸入打开位置中并且因此在吸入阶段中允许密封流体穿过轴向通道431进入泵销425和活塞元件430之间的内部中心通道区段428中。

图6b示出泵单元在径向外死点中的布置。中间室427在该位置中被最大程度填充，由于中间室中不再存在负压，轴向通道431通过阀体432关闭。活塞元件430通过泵销425在克服弹簧440压力的情况下保持在径向最外侧位置中。

图6c示出处于压力阶段的泵单元。在该压力阶段中泵销径向向内移动并且因此释放泵活塞的径向向内移动。泵活塞430通过弹簧440的弹簧预加载被径向向内压并且由此在中间室427中建立压力。通过该过压，泵销425也被径向向内压并且因此贴靠在偏心轮周向表面上。由于泵活塞430的径向向内移动面对的阻力要大于泵销425，因此在泵销425的径向外端部和活塞元件之间产生空隙，通过该空隙流体可从中间室427经由中心通道区段428流向泵出口422。从泵出口422流出的流体使阻隔室390处于过压之下。该过压可通过用调节螺钉441调节弹簧440预加载进行调节。

图6d示出泵单元在径向内死点中的布置。中间室427在该位置中完全排空，轴向通道431通过阀体432关闭，这是因为在中间室中还没有负压。活塞元件430在与泵销425的径向外端部直接接触的情况下通过弹簧440的压力保持在径向最内侧位置中。

图6e示出在阻隔室中存在过压的情况下泵单元的布置。过压作用在泵出口422上并且由此一方面将泵销425径向向内压到偏心轮周向表面上，另一方面将泵活塞430在克服弹簧440的弹簧预加载的情况下径向向外压。通过泵活塞430的该径向向外运动，泵活塞以这样的程度移动，使得密封流体从中间室427到泵入口的通路在径向外侧绕过泵活塞430的情况下被释放。因此密封流体可直接从阻隔室440流向泵入口421方向并且该过压通过密封流体向泵单元入口、即例如与其连接的密封流体贮存器的排出可降低。

图7和8示出一种密封筒，借助其可制造根据本发明的密封组件并且其磨损部件可以简单且快速的方式替代或更换。密封筒包括在轴向方向上分成两件的内部套筒510，其可套到旋转活塞泵的泵轴上并且例如通过摩擦锁合或形锁合不可相对旋转地固定在其上。套筒510包括具有外周表面的左轴向部件510a，径向轴密封环520以其径向内侧密封唇靠置在该外周表面上并实现可相对移动的密封。套筒510的右轴向部件510b使套筒510的外周表面与滑环密封件530协同作用，该滑环密封件也引起相对于套筒510外周表面的可相对移动的密封。

径向轴密封环520双侧起作用并且径向向外位置固定地保持在接收衬套540a内。滑环密封件530径向向外位置固定地保持在接收衬套540b中。接收衬套540a、540b具有对齐的外周表面，其可通过密封环541、542密封地固定在旋转活塞泵壳体中的相应圆柱形容纳部中。

在径向轴密封环520和滑环密封件530之间设有偏心盘550，该偏心盘不可相对旋转地与套筒510连接并且因此在围绕泵轴安装密封筒时随泵轴一起旋转。偏心盘550用于驱动泵单元，借助该泵单元，密封流体可被加压和输送。

Claims (26)

1.一种用于在构造用于输送泵送流体的旋转活塞泵中密封泵轴的密封组件，包括：

具有泵入口和泵出口的密封流体泵送装置；

与泵出口连接的第一阻隔室，所述第一阻隔室与旋转活塞泵的泵室相邻地设置并且借助包围泵轴的第一轴密封件相对于泵室密封；

所述第一阻隔室经由泵出口被加载流体压力并且借助该流体压力与所述第一轴密封件的协同作用来密封泵室以防泵送流体从泵室沿泵轴溢出，所述流体压力基于由密封流体泵送装置产生的流体压差产生，其特征在于，所述泵送装置构造用于在第一阻隔室中超过预定流体压力时释放流体从泵出口到泵入口的通路并且如此允许流体从第一阻隔室通过密封流体泵送装置溢出。

2.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述密封流体泵送装置包括：

具有偏心于旋转轴线环绕的偏心周向表面的偏心元件；

与偏心元件耦合的法兰接口，该法兰接口构造用于与旋转活塞泵的从旋转活塞泵泵室中伸出的泵轴不可相对旋转地连接；

与偏心元件耦合的泵单元，该泵单元具有泵入口和泵出口并且构造用于在偏心元件旋转时在密封流体中产生在泵入口和泵出口之间的流体压差。

3.根据权利要求2所述的密封组件，其特征在于，所述泵单元包括：

偏心销，该偏心销在第一偏心销端部上贴靠在偏心元件的偏心周向表面上；

具有第一活塞表面的泵活塞，该第一活塞表面与第二偏心销端部协同作用并且限定与泵出口连接的泵腔；

预加载元件，该预加载元件与沿活塞纵轴线与第一活塞表面相对置设置的第二活塞表面协同作用并且将泵活塞弹性地径向朝向偏心周向表面预加载；

连接第一活塞表面与第二活塞表面的、贯穿泵活塞的通过通道，该通过通道由被预加载到关闭位置中的泵活塞阀关闭，

所述泵活塞阀包括具有阀体表面的阀体，该阀体表面在第一活塞表面被负压加载时引起作用于阀体的打开力，该打开力逆着向关闭位置作用的预加载定向，并且预加载元件的弹力施加作用在泵活塞上的力，该力对位于泵腔中的流体施加流体压力。

4.根据权利要求1、2或3所述的密封组件，其特征在于，所述第一阻隔室构造为被穿流的阻隔室并且具有至少一个滑环密封件，并且该滑环密封件通过密封流体的由流体压力产生的流体流润滑。

5.根据权利要求1、2或3所述的密封组件，其特征在于，所述第一阻隔室构造为封闭的阻隔室，并且在第一阻隔室中借助由密封流体泵送装置产生的流体压差维持预定的流体压力。

6.根据权利要求1、2或3所述的密封组件，其特征在于，所述密封流体泵送装置具有用于限制在第一阻隔室中产生的流体压力的调节装置。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的密封组件，其特征在于，所述密封流体泵送装置的泵入口与流体贮存器连接。

8.根据权利要求7所述的密封组件，其特征在于，所述流体贮存器通过限压阀与第一阻隔室连接。

9.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，设置第二阻隔室，该第二阻隔室在另外的间隔开的位置上密封泵室以防泵送流体溢出，其中，

密封流体泵送装置的泵入口与流体贮存器连接，

所述第一阻隔室与第二阻隔室连接，并且

所述第一阻隔室或第二阻隔室通过一个止回阀与流体贮存器连接。

10.根据权利要求9所述的密封组件，其特征在于，设置用于控制第一和/或第二阻隔室中的压力的控制单元。

11.根据权利要求10所述的密封组件，其特征在于，所述控制单元构造用于使所述第一和/或第二阻隔室中的压力高于泵室中存在的压力。

12.根据权利要求10或11所述的密封组件，其特征在于，所述控制单元构造用于以预定的时间间隔或在预定运行状态中将第一或第二阻隔室中的压力提高一段预定时间。

13.根据权利要求10或11所述的密封组件，其特征在于，所述控制单元构造用于以预定的时间间隔或在预定运行状态中将第一或第二阻隔室中的压力提高到超过泵室中存在的压力。

14.根据权利要求10或11所述的密封组件，其特征在于，设置用于检测来自所述第一和/或第二阻隔室的泄漏的泄漏传感器，并且所述控制单元与该泄漏传感器通过信号技术耦合并且构造用于根据泄漏传感器的传感器信号控制所述第一和/或第二阻隔室中的压力。

15.根据权利要求14所述的密封组件，其特征在于，所述控制单元通过如下方式构造用于根据泄漏传感器的传感器信号控制所述第一和/或第二阻隔室中的压力：

在泄漏低于预定的下泄漏极限值时提高所述第一和/或第二阻隔室中的压力，和/或

在泄漏高于预定的上泄漏极限值时降低所述第一和/或第二阻隔室中的压力。

16.根据权利要求1至3中任一项所述的密封组件，其特征在于，所述第一轴密封件是滑环密封件。

17.根据权利要求16所述的密封组件，其特征在于，所述滑环密封件构造用于建立通过流体动力形成的润滑膜。

18.根据权利要求1至3中任一项所述的密封组件，其特征在于，设置第二轴密封件，该第二轴密封件包围泵轴并且在与第一轴密封件相对置的一侧上密封第一阻隔室。

19.根据权利要求18所述的密封组件，其特征在于，所述第二轴密封件是径向轴密封环。

20.一种旋转活塞泵，包括：

具有泵室入口和泵室出口的泵室；

两个固定在相应两个彼此平行延伸的泵轴上并且彼此啮合的旋转活塞，这些旋转活塞在彼此相反旋转的情况下将泵送流体从泵室入口输送到泵室出口；

驱动机构，其与所述两个泵轴中的至少一个耦合以驱动旋转活塞，

其特征在于，设置具有第一阻隔室的、根据权利要求1至19中任一项所述的密封组件，所述第一阻隔室设置用于驱动机构和泵室之间的密封。

21.根据权利要求20所述的旋转活塞泵，其特征在于，所述驱动机构包括设置在传动机构室中的、用于同步所述两个泵轴旋转的同步传动机构，并且所述密封组件将传动机构室相对于泵室密封。

22.根据权利要求20或21所述的旋转活塞泵，其特征在于，所述第一阻隔室密封以防泵送流体沿所述两个泵轴通过。

23.根据权利要求22所述的旋转活塞泵，其特征在于，所述密封组件设置有第二阻隔室，该第二阻隔室在另外的间隔开的位置上密封泵室以防泵送流体溢出，其中，密封流体泵送装置的泵入口与流体贮存器连接，所述第一阻隔室与第二阻隔室连接，所述第一阻隔室或第二阻隔室通过一个止回阀与流体贮存器连接，并且所述第二阻隔室与所述第一阻隔室相对置地密封以防泵送流体沿所述两个泵轴通过。

24.根据权利要求23所述的旋转活塞泵，其特征在于，所述第二阻隔室设置在旋转活塞泵的泵室和用于旋转活塞泵的泵轴的轴承单元之间并且相对于泵室密封该轴承单元，在第一阻隔室中设置通过密封流体泵送装置输送的密封润滑流体，并且密封流体泵送装置的泵出口与轴承单元处于流体连接，以便将密封润滑流体输送到轴承单元。

25.一种密封筒，其用于根据权利要求1至19中任一项所述的密封组件，该密封筒包括：

具有内周表面的第一轴密封件，该内周表面包围用于泵轴的通过开口并且构造用于围绕泵轴的相对移动的密封布置；

具有内周表面的第二轴密封件，该内周表面包围用于泵轴的通过开口并且构造用于围绕泵轴的相对移动的密封布置；

操作元件，其设置在第一轴密封件和第二轴密封件之间、能不可相对旋转地与泵轴耦合并且具有用于密封流体泵送装置的操作表面。

26.根据权利要求25所述的密封筒，其特征在于，所述第一轴密封件构造为滑环密封件和/或所述第二轴密封件构造为径向轴密封环。

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