CN113007351A - 径向轴密封件，波纹管法兰及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于密封在壳体中支承的轴的径向轴密封件，包括密封环，其具有在其外侧上环绕的凹部，用于容纳环形的固定夹，其中径向向外预紧的环形的固定夹在安装位置中为了将密封环引入到壳体中能够完全地容纳在凹部中，并且在装入位置中部分径向地伸出凹部。本发明还涉及一种波纹管法兰，包括：柱形内面，其具有至少一个法兰槽；以及根据本发明的径向轴密封件，环形的固定夹能够在装入位置中能够与法兰槽置于接合，由此能够实现径向轴密封件的轴向固定。此外，本发明涉及一种用于将根据本发明的径向轴密封件安装到根据本发明的波纹管法兰中的安装方法。

Description

径向轴密封件，波纹管法兰及其安装方法

技术领域

本发明涉及一种用于密封在壳体中支承的轴的径向轴密封件，所述径向轴密封件包括密封环，所述密封环具有在其外侧上环绕的凹部，用于容纳环形的固定夹。此外，本发明涉及一种波纹管法兰以及一种用于其的安装方法。

背景技术

在灌装设施中，尤其在饮料灌装设施中，通常将容器在无尘室中填充和封闭，以便能够将容器在限定的环境条件下填充和封闭。以所述方式，也能够灌装尤其细菌敏感的产品。

在无尘室中设置的用于施加容器封闭件的封闭头在此通常经由波纹管相对于无尘室之外的环境密封。波纹管的使用在此能够实现，能够使封闭头对应地运动，以便能够实现施加封闭件，但是其中同时维持相对于环境的在卫生方面完好的密封。

在各个波纹管处的密封在此为了密封旋转通道通常借助于专门的径向轴密封件实现，所述径向轴密封件连同深沟球轴承一起朝向凸肩按压到金属套筒中。金属套筒随后作为由密封件和支承装置构成的模块插过波纹管并且从外部借助锁紧螺母固定。

因为在已知的密封装置中，套筒必须分别插过波纹管，所以其内径不能够直接匹配于伸展穿过波纹管的轴。波纹管因此由于套筒的安装过程要求明显更大的直径。

发明内容

基于已知的现有技术，本发明的目的是，提供一种改进的径向轴密封件，一种改进的波纹管法兰以及一种改进的用于这种波纹管法兰的安装方法。

所述目的通过根据本发明的用于密封在壳体中支承的轴的径向轴密封件来实现。有利的改进方案在说明书和附图中得出。

对应地，提出一种用于密封在壳体中支承的轴的径向轴密封件，所述径向轴密封件包括密封环，所述密封环具有在其外侧上环绕的用于容纳环形的固定夹的凹部。根据本发明，径向轴密封件包括径向向外预紧的、环形的固定夹，所述固定夹在安装位置中为了将密封环引入到壳体中能够完全容纳在凹部中，并且所述固定夹在装入位置中部分地径向伸出凹部。

环形的固定夹径向向外预紧，但是能够径向向内按压，尤其以便将其置于安装位置中。因此，将安装位置在此理解成如下位置，在所述位置中，环形的固定夹不伸出超过凹部。在所述安装位置中，密封件能够连同固定夹一起推入到波纹管法兰中。

这例如能够是如下情况，即手动地挤压环形的固定夹，或者将密封环连同所施加的环形的固定夹推入到壳体中并且环形的固定夹尚未与如下法兰槽相对置，环形的固定夹由于其径向向外定向的预紧能够超出凹部延伸到所述法兰槽中。

对应地，在此将装入位置理解成如下位置，在所述位置中，环形的固定夹由于其径向向外定向的预紧而延伸超出凹部。那么在所述位置中，固定夹能够接合到法兰槽中并且以所述方式将密封件固定在法兰中。

这例如能够是如下情况，即根本没有径向力作用到预紧的环形的固定夹上。这仍能够在如下情况下出现，即环形的固定夹以如下程度推入到壳体中，使得其与法兰槽相对置，其由于其径向向外定向的预紧能够超出凹部延伸到所述法兰槽中。在所述装入位置中，在环形的固定夹中留有剩余的预紧，以便确保环形的固定夹的无间隙的定位。

径向向外预紧的环形的固定夹在安装位置中为了将密封环引入到壳体中能够完全容纳在凹部中并且在装入位置中部分径向地伸出凹部，通过上述方式，径向轴密封件能够直接从外部安装到波纹管中的集成的底座中。密封件的紧固或支承装置的轴向固定因此经由环形的固定夹实现。既不需要金属套筒也不需要锁紧螺母来将径向轴密封件安装在壳体中，例如安装在波纹管法兰中。因此，能够节约贵的构件并且明显减少成本。此外，壳体的、例如波纹管法兰的直径能够更进一步匹配于轴的直径。

环形的固定夹在此嵌入到密封环中。这具有如下优点，环形的固定夹不设置在无尘室中。因此由此实现径向轴密封件的卫生的、轴向的固定。

在本发明的意义上，应将环形的固定夹理解成如下固定夹，所述固定夹具有基本上圆形的或环形的外轮廓。因此，完整的环和构成为环区段的固定夹能够为环形的固定夹。

根据一个优选的改进方案，在装入位置中在密封环和环形的固定夹之间在至少一个轴向方向上构成形状配合，优选在两个轴向方向上构成形状配合。

由于形状配合，能够进一步地改进密封环的定位，即密封环的轴向固定。此外有利的是，由此避免在密封件和环形的固定夹之间的沿轴向方向的缝隙，由此能够进一步地排除经由所述作用面对传输外部物质。由此提高轴向轴承固定的卫生性。

根据一个优选的改进方案，环形的固定夹径向向外预紧，使得其能够手动地设置到密封环上。因此，预紧能够选择成大至，使得大拇指操作、如例如在DIN EN 894-3:2000中限定的大拇指操作是可行的。

这具有如下优点，用于安装密封环和环形的固定夹以及安装径向轴密封件本身的其他辅助机构是不需要的。此外，由此明显降低密封环在其安装期间损坏的风险。

在另一优选的实施方式中，凹部具有环绕的密封环槽和敞开到密封环槽中的、径向伸展的密封环开口。

这具有如下优点，环形的固定夹在安装位置中和在装入位置中此外通过敞开到密封环槽中的、径向伸展的密封环开口能够向内延伸。因此，经由敞开到密封环槽中的、径向伸展的密封环开口能够明确地定位环形的固定夹，并且所述环形的固定夹经由密封环的内侧和外侧可见或可到达。

根据一个优选的改进方案，密封环具有两个轴向错开的密封唇，其中环形的固定夹轴向地设置在两个密封唇之间。这具有如下优点，由此始终确保，环形的固定夹不与密封环的在密封的另一边的系统外边界接触，尤其不与在周围环境中存在的无尘室接触。

根据一个优选的改进方案，环形的固定夹在每个端部具有接板，所述接板穿过密封环开口能够借助安装工具抓住，以便将环形的固定夹抵抗预紧从装入位置带出，其中接板优选地具有沿轴向方向构成的突出部。

原则上允许放弃用于抓住环形的固定夹的孔，由此径向轴密封件整体上能够更卫生地构成。

此外，设有接板在安装和拆卸径向轴密封件时都提供优点。关于安装，当环形的固定夹处于安装位置中时，能够将环形的固定夹经由突出于密封环内侧的接板例如借助安装工具引导到装入位置中。

关于拆卸，能够将接板从内部通过密封环开口借助安装工具抵抗环形的固定夹的径向向外定向的预紧挤压，直至环形的固定夹能够完全处于环绕的凹部中并且拉出。

将安装工具在本发明的范围中理解成钳子，尤其扁钳，弯折的扁钳，或适合于从内部通过密封环的密封环开口将环形的固定夹的接板抵抗其径向向外定向的预紧挤压的任意其他标准工具。

通过接板优选地具有沿轴向方向构成的突出部，还能够确保，环形的固定夹不能够倒转地安放到密封环上。因此，由此提高安装可靠性。

根据另一设计方案，环形的固定夹在每个接板上具有斜面，所述斜面构成为，使得在将轴引入时，确保环形的固定夹径向向外推动。

在安装径向轴密封件期间能够出现如下情况，即在将环形的固定夹手动地安置在密封环上之后，环形的固定夹虽然锁入密封环的凹部中，然而尚未完全锁入到周围结构的设置的密封环槽中，即还没有完全占据装入位置。在该情况下，环形的固定夹的接板径向向内从密封环伸出。

所述斜面的优点现在为，在将轴引入时经由轴的前进运动能够实现环形的固定夹经由其斜面推动到接板上，直至发生环形的固定夹的完全锁入。结果是，由此粗心的安装也不会引起径向轴密封件的功能损失。

根据一个优选的改进方案，环形的固定夹是具有开口角α的中断的环，其中开口角选择成小至，使得环形的固定夹的安装或拆卸刚好仍是可行的。

开口角越小，敞开到密封环槽中的、径向伸展的密封环开口就能够越小地构成。由此，尽可能地维持密封环的稳定性。开口角的尺寸设计与密封环的内直径和外直径以及环形的固定夹的内直径和外直径以及与密封环的和环形的固定夹的材料特性相关。最小的开口角在此能够以小的耗费对于给出的框架条件得出。最小的开口角α例如能够在如下情况下存在，即在环形的固定夹在安装位置中挤压之后，环形的固定夹的两个端部彼此间构成接触。

尽可能的小的开口角的另一优点是，在安装和拆卸期间，在环形的固定夹和周围的组件中存在均匀的压力关系。

根据密封环的另一设计方案，密封环具有塑料，和/或环形的固定夹具有金属材料。

借助于塑料作为密封环的材料或材料组分，能够如下确保密封环的足够的柔性或弹性，即密封环的密封功能单纯地经由塑料的材料特征实现。借助于环形的固定夹的金属材料仍能够实现环形的固定夹的适合的径向向外的预紧。

根据一个有利的实施方式，密封环由3D打印法制造。这具有如下优点，密封环的几何形状能够尤其灵活地调整，而不必顾忌制造特定的构型约束，如其例如从注塑技术中已知的那样。

在上文中提出的目的此外通过波纹管法兰来实现。波纹管法兰的一个有利的改进方案在说明书和附图中得出。

对应地提出一种波纹管法兰，包括具有至少一个法兰槽的柱形内面，以及在上文中公开的径向轴密封件。

根据本发明，在波纹管法兰中，能够将环形的固定夹在装入位置中与法兰槽接合，由此能够实现径向轴密封件的轴向固定。

通过径向轴密封件已经经由集成的环形的固定夹轴向固定，不再需要用于轴向固定的附加构件，例如套筒或锁紧螺母，由此明显地降低成本。此外，避免在安装套筒和锁紧螺母时常见的对密封环的损坏。此外，安装以如下方式简化：现在更少的部件是必须安装的并且所述部件可以更简单地安装。此外有利的是，波纹管直径可明显更小地构成，因为密封件能够具有沿径向方向相对于传统技术更小的尺寸。

根据另一设计方案，在波纹管法兰中还设有邻接于波纹管法兰的止挡的径向轴承，以及至少一个与径向轴承相关联的O形环和至少一个与密封环相关联的O形环。

在此有利的是，包括径向轴密封件的整个支承装置能够手动地直接从外部安装到波纹管法兰中的集成的底座中并且能够借助于安装工具拆卸。通过将轴承座集成到波纹管法兰中，不再需要套筒和锁紧螺母，由此明显地降低成本。

波纹管法兰的止挡例如能够是轴肩、固定环或由邻接的构件构成的止挡，例如盖，所述盖沿波纹管法兰方向安装(der an die Faltenbalgflanschrichtug montiert ist)。

在上文中提出的目的此外通过根据本发明的用于安装在上文中公开的径向轴密封件的安装方法来实现。方法的有利的改进方案在下面的说明书和附图中得出。

对应地，提出一种用于将在上文中公开的径向轴密封件安装到在上文中公开的波纹管法兰中的安装方法。

根据本发明安装方法包括如下步骤：

-将径向轴密封件的环形的固定夹挤压到安装位置中；

-将径向轴密封件部分地引入到波纹管法兰中；

-将轴引入到径向轴密封件的密封环中，使得实现径向轴密封件的推动，直至环形的固定夹锁入到法兰槽中并且到达装入位置中；

-优选地将轴进一步地引入到之前预定的工作位置中。

在此有利的是，安装可以无工具地进行。因此，能够节约成本，并且可能引起径向轴密封件的损坏的力能够进一步地避免。由于径向轴密封件不需要套筒和锁紧螺母，复杂性明显降低，由此能够降低用于安装的时间耗费。此外，由此更好地避免错误安装。

附图说明

本发明的优选的其他实施方式通过下面对附图的描述详细阐述。在此示出：

图1示意地示出径向轴密封件的立体图；

图2示意地示出沿着剖平面A-A’贯穿密封环的剖面图；

图3示意地示出环形的固定夹的示意图；

图4示意地示出沿着剖平面B-B’贯穿具有径向轴密封件的波纹管法兰的剖面图；和

图5示意地示出沿着剖平面B-B’在轴部分引入的情况下具有径向轴密封件的波纹管法兰的横剖面图。

具体实施方式

在下文中，优选的实施例根据附图描述。在此，相同的、相似的或起相同作用的元件在不同的图中设有相同的附图标记，并且部分地放弃对这些元件的重复描述，以便避免冗余。

在图1中示意地示出径向轴密封件10的立体图。径向轴密封件10包括密封环14，所述密封环具有安装的环形的固定夹16。环形的固定夹16设置到在密封环4的外侧上环绕的凹部15中。环绕的凹部15具有由环形的固定夹16遮盖的密封环槽17以及敞开到密封环槽17中的、径向伸展的密封环开口18。环形的固定夹16部分地伸出凹部15并且处于装入位置中。

环形的固定夹16构成为具有开口角α的中断的环，并且沿轴向方向设置在密封环14的两个在密封环14的内侧上构成的密封唇23和23’之间。在密封环14的外侧上，环形的固定夹16设置在用于各一个与密封环相关联的未绘制的O形环的两个容纳部24或24’之间。

此外，环形的固定夹16在其两个端部20或20’上分别具有接板19或19’，所述接板不仅具有沿轴向方向构成的突出部21或21’，并且此外径向向内突出。在图1中绘制的实施方式中，密封环14由3D打印法制造并且具有塑料。环形的固定夹16具有金属材料。

图2在图1中表明的观察方向上示出在剖平面A-A’中贯穿密封环14的横剖面。环绕的凹部15一方面包括环绕的密封环槽17并且另一方面包括敞开到密封环槽17中的、径向伸展的密封环开口18。环绕的凹部15在此轴向地在两个设置在密封环14的内侧上的密封唇23或23’之间延伸。密封环14仍然轴向地在两个在密封环14的外侧上设置的用于各一个与密封环相关联的未绘制的O形环的容纳部24或24’之间延伸。

图3示意地示出环形的固定夹16的立体图。环形的固定夹16构成为具有开口角α的中断的环。开口角α在此选择为小至，使得环形的固定夹16的安装或拆卸刚好还是可行的。这表示，在将环形的固定夹16挤压到安装位置中之后，环形的固定夹16的两个端部20或20’彼此间构成接触。

在环形的固定夹16的两个所述端部20或20’上设置有接板19或19’，所述接板还分别具有沿轴向方向构成的突出部21或21’。经由所述突出部21或21’，环形的固定夹16能够抵抗预紧借助于安装工具从装入位置带出。在相反情况下，为了能够从安装位置置于装入位置中，例如通过径向向外推动穿过轴12，环形的固定夹16在突出部21或21’上分别在每个接板19或19’上具有斜面22或22’。

图4示出在图1中表明的观察方向上沿着剖面线B-B’贯穿具有安装的径向轴密封件10的波纹管法兰100的示意剖面图。径向轴密封件10在壳体12和在其中支承的轴13之间在完全安装的设置中示出。因此，密封环14处于轴向预设的位置中，所述密封环通过如下方式固定，即环形的固定夹16在装入位置中部分径向地伸出超过凹部15并且借助伸出其的部分与法兰槽102接合。

所述状态由于径向向外预紧的环形的固定夹16保持，直至其借助于安装工具经由接板19挤压，直至到达安装位置，即完全地容纳在凹部15中，并且密封环14连同环形的固定夹16从波纹管法兰100中拉出。对此，凹部具有环绕的密封环槽17，所述密封环槽径向以如下深度构成，使得能够达到环形的固定夹16的安装位置。此外，凹部15对此具有敞开到密封环槽17中的、径向伸展的密封环开口18。

在图4中示出的实施例中，径向轴密封件10的拆卸首先需要移除位于内部的轴13。这首先通过移除止挡104、轴肩106以及通过移除径向轴承103连同与径向轴承相关联的O形环105进行。替选地，径向轴承103也能够保持在装入状态中并且将轴13在移除轴肩106之后向下拉出，由此径向轴密封件10释放，并且环形的固定夹16能够经由密封环开口18借助安装工具挤压。

挤压环形的固定夹16在此能够经由弯折的扁钳来实现，将所述扁钳简单地安放到接板19上并且抵抗环形的固定夹16的预紧挤压。只要其完全容纳在凹部15中，就不存在径向轴密封件10的任何其他轴向固定。与密封环14相关联的O形环25或25’仅用于密封环相对于波纹管法兰100的柱形内侧101的密封。

图5示意地示出根据在图1中表明的观察方向在轴13部分引入时沿着剖平面B-B’的具有径向轴密封件10的波纹管法兰100的横剖面图。

原则上，径向轴密封件10已经处于预设的位置中，即密封环14已经以如下程度推入到壳体12中，使得环绕的密封环槽17刚好位于法兰槽102对面。因此，在图5中绘制的视图中还处于安装位置中的环形的固定夹16已经由于其径向向外的预紧而运动到装入位置中。示出的情况因此对应于环形的固定夹16相对于法兰槽102或壳体12的无意的卡住(Verkannten)。

通过在环形的固定夹16的安装位置中，其突出部21径向向内地穿过密封环开口18突出，在将轴12引入时，在轴12和突出部21之间构成接触。经由在突出部21上构成的斜面22，轴12的推力，根据图5沿向上的方向，产生径向向外的力，所述力将环形的固定夹16挤压到装入位置中。在环形的固定夹16成功锁入到法兰槽102中之后，内环14的横截面露出并且轴能够继续推入，直至其与密封唇23后23’构成密封接触。如果实现所述内容，那么径向轴密封件10轴向地固定和密封。

只要可用，在实施例中示出的全部单独的特征能够彼此组合和/或互换，而不脱离本发明的范围。

附图标记列表：

α 开口角

10 径向轴密封件

12 壳体

13 轴

14 密封环

15 环绕的凹部

16 环形的固定夹

17 密封环槽

18 密封环开口

19,19’ 环形的固定夹的接板

20,20’ 环形的固定夹的端部

21,21’ 接板的突出部

22,22’ 接板的斜面

23,23’ 密封唇

24,24’ 用于与密封环相关联的O形环的容纳部

25,25’ 与密封环相关联的O形环

100 波纹管法兰

101 柱形内面

102 法兰槽

103 径向轴承

104 止挡

105 与径向轴承相关联的O形环

106 轴肩

Claims (13)

1.一种用于密封在壳体(12)中支承的轴(13)的径向轴密封件(10)，包括密封环(14)，所述密封环具有在其外侧上环绕的凹部(15)，用于容纳环形的固定夹(16)，

其特征在于，

设有径向向外预紧的、环形的固定夹(16)，所述固定夹在安装位置中为了将所述密封环(14)引入到所述壳体(12)中能够完全地容纳在所述凹部(15)中，并且所述固定夹在装入位置中部分径向地伸出超过所述凹部(15)。

2.根据权利要求1所述的径向轴密封件(10)，

其特征在于，

在所述装入位置中，在所述密封件(14)和所述环形的固定夹(16)之间沿至少一个轴向方向构成有形状配合，优选沿两个轴向方向构成有形状配合。

3.根据权利要求1或2所述的径向轴密封件(10)，

其特征在于，

所述环形的固定夹(16)径向向外预紧，使得所述固定夹能够手动地设置在所述密封环(14)上。

4.根据上述权利要求中任一项所述的径向轴密封件(10)，

其特征在于，

所述凹部(15)具有环绕的密封环槽(17)和敞开到所述密封环槽(17)中的、径向伸展的密封环开口(18)。

5.根据上述权利要求中任一项所述的径向轴密封件(10)，

其特征在于，

所述密封环(14)具有两个轴向错开的密封唇(23，23’)，其中所述环形的固定夹(16)轴向地设置在这两个密封唇(23，23’)之间。

6.根据权利要求4所述的径向轴密封件(10)，

其特征在于，

所述环形的固定夹(16)在每个端部(20，20’)具有接板(19，19’)，所述接板能够穿过所述密封环开口(18)借助安装工具抓住，以便将所述环形的固定夹(16)抵抗预紧地从所述装入位置带出，其中所述接板(19，19’)优选地具有沿轴向方向构成的突出部(21，21’)。

7.根据权利要求5所述的径向轴密封件(10)，

其特征在于，

所述环形的固定夹(16)在每个接板(19，19’)上具有斜面(22，22’)，所述斜面构成为，使得在引入所述轴(13)时，确保径向向外推动所述环形的固定夹(16)。

8.根据上述权利要求中任一项所述的径向轴密封件(10)，

其特征在于，

所述环形的固定夹(16)是具有中断角(α)的中断的环，所述中断角选择成小至，使得所述环形的固定夹(16)的安装和/或拆卸刚好仍是可行的。

9.根据上述权利要求中任一项所述的径向轴密封件(10)，

其特征在于，

所述密封环(14)具有塑料，和/或所述环形的固定夹(16)具有金属材料。

10.根据上述权利要求中任一项所述的径向轴密封件(10)，

其特征在于，

所述密封环(14)由3D打印法制造。

11.一种波纹管法兰(100)，包括具有至少一个法兰槽(102)的柱形内面(101)、以及根据上述权利要求中任一项所述的径向轴密封件(10)，

其特征在于，

所述环形的固定夹(16)在装入位置中能够与所述法兰槽(102)形成接合，由此能够实现所述径向轴密封件(10)的轴向固定。

12.根据权利要求11所述的波纹管法兰(100)，

其特征在于，

还设有径向轴承(103)，所述径向轴承邻接于所述波纹管法兰(100)的止挡(104)，以及设有至少一个与所述径向轴承(103)相关联的O形环(105)和至少一个与所述密封环(14)相关联的O形环(25，25’)。

13.一种用于将根据上述权利要求1至10中任一项所述的径向轴密封件(10)安装到根据权利要求11或12所述的波纹管法兰(100)中的安装方法，

其特征在于，

设有如下步骤：

-将径向轴密封件(10)的环形的固定夹(16)挤压到安装位置中；

-将所述径向轴密封件(10)部分地引入到所述波纹管法兰中；

-将所述轴(13)引入到所述径向轴密封件(10)的所述密封环(14)中，使得实现所述径向轴密封件(10)的推动，直至所述环形的固定夹(16)锁入到所述法兰槽(102)中并且到达装入位置中；

-优选地，将所述轴(13)继续引入到之前限定的工作位置中。

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