CN111373176B - 密封组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种密封组件(1)，其用于密封在机械元件(2)与壳体(3)之间的间隙，所述密封组件包括至少一个密封元件(4)，其中，所述密封元件(4)配置为至少部分地能导电的，并且设有绝缘体(5)，该绝缘体使密封元件(4)相对于机械元件(2)和壳体(3)电绝缘。

Description

密封组件
技术领域
本发明涉及一种密封组件，其用于密封在机械元件与壳体之间的间隙，所述密封组件包括至少一个密封元件。
背景技术
密封件、尤其是动态受载的密封件在预定的使用寿命期间会损耗，其中，各种损耗现象起作用。由于材料疲劳，密封件的接触压力会降低，同样地，压靠力减小。密封件的尺寸由于磨损和安置行为而变化。这些过程导致，首先出现泄漏并且然后出现密封系统失效。但是，在预定的使用寿命期间，静态受载的密封件也损耗。这里尤其是安置行为起作用。
对于所述密封件的泄漏监测，已知将用于泄漏监测的设备集成到密封件中。由DE10 2007 007 405 B4已知一种用于识别动态密封元件的磨损状态的电气设备。所述密封元件包括能导电的区段和与要密封的机械元件接触的不能导电的区段。所述机械元件同样能导电。不导电的密封材料由于密封元件的磨损而损耗，使得导电的密封材料与机械元件接触。在此，回路接通，并且可以确定所述密封元件已磨损。
这种设计方案的缺点是，不能检测到逐渐的状态变化。只能确定已达到磨损极限并且必须更换密封元件。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种密封组件，所述密封组件能实现密封元件的连续的状态监测，其中，所述密封组件可以简单地装配。
所述任务通过一种密封组件解决，其用于密封在机械元件与壳体之间的间隙，所述密封组件包括至少一个密封元件，其中，所述密封元件配置为至少部分地能导电的，并且设有绝缘体，该绝缘体使密封元件相对于机械元件和壳体电绝缘，其中，所述密封元件由能导电地配置的弹性体材料制成，并且设有分析单元，所述分析单元检测所述密封元件的电阻。
为了解决所述任务，用于密封在机械元件和壳体之间的间隙的密封组件包括至少一个密封元件，其中，所述密封元件配置为至少部分地能导电的，并且设有绝缘体，该绝缘体将密封元件相对于机械元件电绝缘。
由于上述的磨损现象、例如材料疲劳、损耗和安置行为，密封组件的元件相对于要密封的机械元件的接触压力变化。因此，接触压力在运行时间内逐渐减小。
借助传感器可以检测接触压力的变化。为此，合适的传感器例如是压力传感器或应变测量元件，所述传感器将电信号传输到分析电子装置。
在根据本发明的设计方案中，密封元件配置为至少部分地能导电的，使得可以直接通过密封元件检测接触压力的变化。由此，传感器功能直接集成到密封元件中。不需要设置单独的传感器。如果在运行期间接触压力由于磨损或安置行为而变化，则配置为至少部分地能导电的密封元件的电特性变化。
根据本发明，借助能导电的配置内在地检测接触压力的变化或密封元件的磨损行为。因此，需要将所述密封元件相对于相邻的并且能导电的元件绝缘。为了实现所述绝缘，将所述密封元件相对于机械元件和/或壳体电绝缘。由此可以确保，只考虑将配置为至少部分地能导电的密封元件的电特性用于确定磨损或用于确定接触压力的变化。密封元件与机械元件或壳体之间的导电接触会篡改测量结果。
根据有利的第一设计方案，所述密封元件设有形成绝缘体的包覆体。在此，所述包覆体可以由密封材料制成并且直接或间接与机械元件接触。在此，在所述密封元件的内部确定所述密封元件的磨损行为。如果密封元件的接触压力低于预定值，则已经得出密封元件磨损和因此更换的必要性。在此，密封元件或者说密封元件的能导电的区段与要密封的机械元件没有产生直接接触。
根据一种替代的设计方案，所述壳体具有用于所述密封元件的安装空间，其中，所述安装空间设有形成绝缘体的衬里。在此，所述安装空间例如可以以环形槽的形式构造，其中，侧壁和槽底设有衬里。所述衬里优选地由聚合材料制成。
相对于机械元件的电绝缘可以以如下方式得到，即，在密封元件与机械元件之间设置另外的绝缘体或另外的密封元件。所述密封组件例如可以具有构造为O形环的密封元件和以轴环形式的另外的密封元件。在此，所述密封元件在外周侧上设置在另外的密封元件上并且引起所述另外的密封元件径向地压靠到机械元件上。在这样的设计方案中，通过所述密封元件将所述另外的密封元件进行激活。这样构造的另外的密封元件通常由PTFE制成。
所述密封元件优选地由配置为能传导的塑料制成。为此，所述密封元件可以设有能导电的颗粒、例如含铁的颗粒或含碳的颗粒。尤其可以设想，所述密封元件由设有能导电的颗粒的弹性体材料制成。
所述密封组件可以包括分析单元，所述分析单元检测密封元件的电阻、尤其是基于所谓的压阻效应的变化。
所述密封元件优选地以预紧力贴靠在机械元件上或另外的密封元件上，其中，密封元件的由分析单元检测到的电阻根据预紧力而变化。由于上述的损耗行为，所述预紧力变化并逐渐减小。
密封元件的由分析单元检测到的电阻可以根据安置行为而变化。另外，电阻可以通过如下方式变化，即，由于密封元件内部的压力情况的变化而使得在密封元件内的能导电的颗粒的布置结构变化，这伴随电阻的变化。这种行为可类比于压阻效应的行为。
所述密封元件可以设有能导电的接触元件。为此，可以将一个或多个电缆引入到所述密封元件中、或硫化到所述密封元件中。作为替代方案，可以由密封元件构成由能导电的材料制成的接片。在此，所述接片可以与密封元件的能导电的区段材料一致地并且一件式地构成。
所述密封元件可以具有多个能导电的部段。为此，所述密封元件可以在其圆周上被划分成、即细分成扇区，所述扇区彼此独立地构造并且配置为能导电的。由此，可以进一步确定和定位密封元件的磨损，这尤其在大型密封件中是有利的。但是，所述密封元件也可以在其整个宽度上多层地构造，使得可以在密封的情况下测量接触压力的分布。所述密封元件的多层结构可以通过如下方式实现，即，借助3D打印过程来制造所述密封元件。
附图说明
以下根据附图进一步阐述密封组件的若干设计方案。示意性地分别在附图中：
图1示出具有配设给壳体的绝缘体的密封组件；
图2示出具有使所述密封元件绝缘的包覆体的密封组件；
图3示出具有接触接片的密封元件；
图4示出具有被嵌入的电缆的密封元件；
图5示出多层的密封元件；
图6示出静态的密封组件；
图7示出具有能导电的扇区的密封元件。
具体实施方式
附图示出用于密封在机械元件2与壳体3之间的间隙的密封组件1。在此，设置在机械元件2和壳体3之间的密封元件4密封所述间隙。所述密封元件4设置在引入壳体3中的安装空间7中。所述安装空间7以环绕的槽的形式构造。
在本设计方案中，机械元件2是可旋转运动的和/或可平移运动的机械元件2、例如轴。
所述密封元件4由塑料、这里由弹性体材料制成，并且所述密封元件设有能导电的颗粒。考虑将对于密封件4已知的密封材料用作用于所述密封元件4的材料。例如可以使用天然橡胶、EPDM、氟橡胶或类似物。能导电的颗粒例如可以是含铁的颗粒或碳颗粒。
这里未示出的分析单元检测所述密封元件4的电阻。由现有技术已知合适的分析单元。
图1示出具有第一密封元件4的密封组件1，所述第一密封元件将另外的密封元件10径向地压靠到所述机械元件2上。所述密封元件4构造为O形环。所述另外的密封元件10构造为轴环。所述另外的密封元件10由PTFE制成。通过所述另外的密封元件10，所述密封元件4相对于所述机械元件2电绝缘。所述密封元件4被接纳在壳体3的槽形的安装空间7中。所述安装空间7设有由聚合材料制成的衬里8，由此得到密封元件4相对于壳体3的电绝缘体5。
图2示出根据图1的密封组件1，所述绝缘体5由包围所述密封元件4的包覆体6形成。所述包覆体6由电绝缘的密封材料制成。
图3示出以O形环形式的密封元件4的俯视图。以由能导电的材料制成的接片形式的接触元件11由所述密封元件4构成，所述接触元件径向地向外突出。所述接片与所述密封元件4材料一致地并且一件式地构成。
图4示出根据图1的密封组件1，其中，所述接触元件11以电导线或电缆的形式设置，所述接触元件伸到密封元件4的内部中。通过所述接触元件11得到密封元件4与分析单元之间的导电连接。在其他附图中示出的密封组件1中，虽然未画出所述连接，但是同样存在所述连接。
图5示出密封组件1，在所述密封组件中，密封元件4构造为多层的。所述密封元件4具有以多个轴向依次叠置的、环形构造的层形式的部段12，所述层相对于彼此绝缘。另外，所述绝缘体5如此构造，使得得到包围所述密封元件4的包覆体6。
所述部段12的单个层可以借助3D打印方法制造。
图6示出静态的密封件，在所述静态的密封件中，在壳体3中设置O形环并且该O形环密封壳体3与机械元件2之间的间隙。所述密封元件4设有以包覆体6形式的电绝缘体5，所述包覆体将密封元件4相对于壳体3和机械元件2电绝缘。
图7示出密封元件4的俯视图，所述密封元件具有以扇区形式的、带有能导电的配置的部段12，所述部段彼此电绝缘。

Claims (10)

1.密封组件(1)，其用于密封在机械元件(2)与壳体(3)之间的间隙，所述密封组件包括至少一个密封元件(4)，其中，所述密封元件(4)配置为至少部分地能导电的，并且设有绝缘体(5)，该绝缘体使密封元件(4)相对于机械元件(2)和壳体(3)电绝缘，其中，所述密封元件(4)由能导电地配置的弹性体材料制成，并且设有分析单元，所述分析单元检测所述密封元件(4)的电阻。
2.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述密封元件(4)设有形成绝缘体(5)的包覆体(6)。
3.根据权利要求1或2所述的密封组件，其特征在于，所述壳体(3)具有用于密封元件(4)的安装空间(7)，其中，所述安装空间(7)设有形成绝缘体(5)的衬里(8)。
4.根据权利要求1或2所述的密封组件，其特征在于，所述密封元件(4)由能导电地配置的塑料制成。
5.根据权利要求1或2所述的密封组件，其特征在于，所述密封元件(4)的材料设有能导电的颗粒。
6.根据权利要求1或2所述的密封组件，其特征在于，所述密封元件(4)构造为O形环。
7.根据权利要求1或2所述的密封组件，其特征在于，所述密封元件(4)以预紧力贴靠在机械元件(2)上或另外的密封元件(10)上，其中，所述密封元件(4)的由分析单元检测到的电阻根据预紧力变化。
8.根据权利要求1或2所述的密封组件，其特征在于，所述密封元件(4)的由分析单元检测到的电阻根据安置行为变化。
9.根据权利要求1或2所述的密封组件，其特征在于，所述密封元件(4)设有能导电的接触元件(11)。
10.根据权利要求1或2所述的密封组件，其特征在于，所述密封元件(4)具有多个能导电的部段(12)。
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