CN113864455A - 密封圈 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种密封圈，所述密封圈具有由弹性体制成的密封唇(6)，密封唇(6)用于可滑动地抵靠旋转部件，其中，密封唇(6)包括分别朝向轴向两侧的第一密封斜面(3)和第二密封斜面(4)，其中，第一密封斜面(3)相比第二密封斜面(4)更平缓，其中，在第一密封斜面(3)和/或第二密封斜面处(4)处构造有呈网状的凸棱结构(5)。

Description

密封圈

技术领域

本发明涉及密封技术。本发明特别涉及一种密封圈、尤其动态密封圈。

背景技术

用于旋转轴的唇式密封圈已广泛用于各类机械设备的旋转部位的密封。为了提高密封圈的密封性能，除了采用合适的材料和精确的尺寸，还可以在密封部位处设置根据流体动力学的回油结构。例如，可以通过在模具上开设的各种沟槽结构在密封部位、尤其密封唇的空气侧上形成各种结构的凸棱状回油线。尤其在高速旋转的工况下，这些回油线增强“泵送效应”，这有利于从密封部位的流体侧泄露到空气侧的流体返回到流体侧，以保证密封作用。这类唇式密封圈也可适用于具有双向旋转工况的旋转轴，相应凸棱状回油线的设计由现有方案已知。

例如在美国专利文件US 3,501,155中公开了一种用于双向旋转的旋转轴的密封件，该密封件布置在壳体和相对壳体旋转的轴件之间，密封件安装在壳体上并且具有沿径向向内伸出的密封唇，密封唇沿其周向接触旋转轴并且建立在油液侧和空气侧之间的用于防止油液泄露的密封部，其中，在密封唇的朝向油液侧的斜面上设置一列沿周向布置的凸棱，在朝向空气侧的斜面上也形成一列沿周向布置的凸棱，两列凸棱接触旋转轴并且分别相对于旋转轴的旋转轴线沿不同方向横向倾斜。当旋转轴沿两个旋转方向中的一者旋转时，两列凸棱中的一列相应产生朝向密封唇的泵送力，以将泄露到空气侧的油液泵送回油液侧。

例如在美国专利文件US 6,729,624 B1中公开了另一种用于双向旋转的旋转轴的密封件，在其密封唇的朝向油液侧的斜面上设置沿周向间隔开的双向凸棱，每个双向凸棱包括两个凸棱，两个凸棱之间成夹角并且相对于旋转轴的旋转轴线沿不同方向横向倾斜。

然而在上述设计方案中，双向设置的凸棱总是相反地作用，即当旋转轴沿一个方向旋转时，一部分肋条用于提供从空气侧朝向油液侧的泵送力以减少泄漏，而另一部分肋条提供的泵送力却具有完全不同的方向。另一部分肋条在这种情况下将导致油液泄露。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术在于，提供一种具有良好密封效率的密封圈，其适用于动态密封具有双向旋转工况的旋转轴。

上述技术问题通过一种密封圈解决，该密封圈具有由弹性体制成的密封唇，密封唇用于能滑动地抵靠旋转部件，其中，密封唇包括分别朝向轴向两侧的第一密封斜面和第二密封斜面，其中，在第一密封斜面和/或第二密封斜面处构造有呈网状的凸棱结构。

在本文范围内，密封圈尤其可以用于动态地密封旋转部件。在此，密封圈的中轴线与旋转部件的旋转轴线重合。在此，除非另有说明，否则术语“轴向”、“径向”和“周向”均基于密封圈的中轴线，即旋转部件的旋转轴线。

优选地，密封圈布置在例如壳体的构件和可以相对该构件旋转的旋转部件之间。密封圈优选直接或间接地固定于上述例如壳体的构件，由此在旋转部件旋转时，密封圈随同该构件相对旋转部件产生相对转动。在此，旋转部件可以是轴件或部件的轴状部段。备选地，旋转部件也可是固定于轴件或部件的轴状部段的另外的构件，例如抛油环等。

在本文范围内，密封圈的密封唇、尤其用作主唇的密封唇可相对旋转部件滑动地抵靠在旋转部件上，从而在空气侧和流体侧之间形成动态密封，即动态地间隔开可容纳有流体、例如油的流体腔和没有流体或仅有少量泄露的流体的空间。在此，构成密封唇的弹性体优选为橡胶。有利地，密封唇、尤其用作主唇的密封唇与旋转部件形成的密封接触位置可以形成在旋转部件的外周表面，在此，密封唇基本沿径向抵靠旋转部件。备选地，密封唇、尤其用作主唇的密封唇与旋转部件形成的密封接触位置可以形成在旋转部件的轴向端面，在此，密封唇至少部分地沿轴向抵靠旋转部件。

在此，呈网状的凸棱结构类似鱼鳞图案地设计。呈网状的凸棱结构由大量相交布置的凸棱构成。凸棱在此优选为一体成型在弹性体、具体地密封唇处的棱状结构。在一种实施例中，密封唇所阻挡的流体是油液，凸棱此时形成回油线。

在这种情况下，通过呈网状的凸棱结构形成大量由凸棱包围或者说封闭的网格。在密封圈相对旋转部件旋转、尤其高速旋转时，从密封唇的流体侧流至空气侧的流体可以在各个网格区域中形成湍流，使得流体难以继续朝向空气侧流动，因此有利地阻挡了至少部分流体的泄露。在此，呈网状的凸棱结构可以尤其与相对旋转运动的旋转方向无关地设置，从而呈网状的凸棱结构特别可以在两个旋转方向上有利地将流体送回流体侧，进而在旋转部件的具有任意旋转方向工况中均可以有效地减少流体的泄露。此外，如此构造的密封圈可以具有较长的适用寿命。

特别优选地，第一密封斜面相比第二密封斜面更平缓，呈网状的凸棱结构构造在第一密封斜面处。具体地，密封唇具有朝向空气侧的第一密封斜面和朝向流体侧的第二密封斜面，其中，第一密封斜面相对旋转部件的夹角比第二密封斜面相对旋转部件的夹角更小。由此可以根据泵送效应的基本机制使得在动态过程中已经从流体侧泄露到空气侧的流体、尤其油被泵送回流体侧。如此布置的呈网状的凸棱结构特别有利于增强泵送效应。

在一种优选的实施方式中，凸棱结构沿周向环绕地构造在密封唇、尤其第一密封斜面处。在此，凸棱结构在密封唇、尤其第一密封斜面的整个圆周上形成分布有大量网格的环形区域，由此可以更全面地在各个周向位置减少流体的泄露。

在一种优选的实施方式中，如此设置凸棱结构，使得在密封唇、尤其第一密封斜面的任何周向位置处存在至少一个封闭的网格。由此，在各个周向位置处，朝向空气侧流动的流体可以在相应的网格中形成涡流，从而有效地阻止流体进一步朝向空气侧流动。

在一种优选的实施方式中，凸棱结构沿轴向从密封唇的唇缘处开始朝向相应的轴向侧延伸。在这种情况下，凸棱结构可以靠近密封唇的唇缘地布置。优选地，构造在第一密封斜面处的呈网状的凸棱结构从密封唇的唇缘处开始朝向空气侧延伸。当密封圈完成装配时，密封唇压靠在旋转部件上，此时凸棱结构可以至少部分地抵靠与旋转部件相互接触，由此有利于增强流体的送回，提高密封圈的密封性能。

在本文范围内，不限定构造凸棱结构的各个凸棱的形状。在此特别有利地，构造凸棱结构的各个凸棱呈直线形、折线形和/或弧线形。在这种情况下，呈网状的凸棱结构的中的各个网格的形状具有多样性。

在一种有利的实施方式中，密封圈还包括用于支撑密封圈的骨架。在此，密封圈的弹性体至少部分地包覆骨架，从而有利于密封圈的固定以及支承弹性体相对旋转部件的动态密封。

在本文范围内，不限定密封圈的密封唇的个数。在此，除了用作主唇的密封唇，根据本发明的密封圈还可以具有至少一个另外的密封唇。在此，另外的密封唇可以相对主唇布置在空气侧或者布置在流体侧。另外的密封唇可以与旋转部件建立非接触式密封部和/或接触式密封部。

在一种有利的实施方式中，密封圈还包括弹簧圈，以将密封圈的密封唇压紧在旋转部件处。为此，可以在相应的密封唇、尤其用于实现接触式密封的密封唇上设置用于容纳弹簧圈的环形槽。由此，可以增强密封唇的密封的抱紧力，实现可靠的流体密封。

综上所述，可以借助上述方案提供特别适用于动态密封双向旋转的旋转部件的密封圈。密封圈可以借助尤其构造在第一密封斜面处的呈网状的凸棱结构增强在旋转部件以任一旋转方向进行旋转时的泵送效应，使得流体可以尤其在密封唇的唇缘处被尽可能多地送回流体侧，从而减少流体泄露。

附图说明

下面结合附图来示意性地阐述本发明的一个优选实施方式。附图为：

图1是根据一种优选实施方式的密封圈的立体的局部剖视图，以及

图2是根据图1的密封圈的放大的局部剖视图。

具体实施方式

图1示出了根据一种优选实施方式的密封圈的立体的局部剖视图。该密封圈可以用于动态密封具有双向旋转工况的旋转部件。尤其如图1中的密封圈的横截面区域所示，密封圈包括由弹性体、尤其橡胶制成的弹性密封体2以及由金属制成的骨架1，其中，弹性密封体2在此至少部分地包覆用于支撑密封圈的骨架1。

在本实施方式中，密封圈通过其弹性密封部在径向内侧形成一个密封唇6。密封唇6在本实施方式中可以基本沿径向抵靠旋转部件(未示出)，密封唇6与旋转部件形成的密封接触部位可以形成在旋转部件的外周表面。在此，密封圈还包括弹簧圈7。在密封唇6的外周表面构造用于容纳弹簧圈7的环形槽。密封唇6可以借助弹簧圈7紧密地抵靠在旋转部件(未示出)上。

密封唇6具有朝向空气侧的第一密封斜面3和朝向流体侧的第二密封斜面4，其中，第一密封斜面3相对平缓，第二密封斜面4相对陡峭。在第一密封斜面3上设置有呈网状的凸棱结构5。在本实施方式中，呈网状的凸棱结构5沿周向环绕地构造在第一密封斜面3处，由此形成设置有凸棱结构5的环形带。凸棱结构5沿轴向从密封唇6的唇缘处开始朝向空气侧延伸，即环形带的一个沿轴向的环形边界形成在密封唇6的唇缘或者说唇尖处。

图2是根据图1的密封圈的放大的局部剖视图，其中放大地示出了呈网状的凸棱结构5。如图2所示，呈网状的凸棱结构5由大量相交布置的凸棱构成。凸棱为由弹性密封体2、具体地由密封唇6一体成型的棱状结构。在本实施方式中，各个凸棱呈直线形。在备选的实施方式中，各个凸棱可以呈直线形、折线形和/或弧线形。

在此，可以如此设置呈网状的凸棱结构5，使得在第一密封斜面3的任何周向位置处存在至少一个封闭的网格。在密封圈相对旋转部件旋转、尤其高速旋转时，从密封唇6的流体侧流至空气侧的流体可以在各个网格区域中形成湍流(示意性地由箭头所示)，使得流体难以继续朝向空气侧流动，因此有利地阻挡了至少部分流体的泄露。封闭的网格尤其与旋转部件的旋转方向无关，因而呈网状的凸棱结构特别可以在两个旋转方向上有利地将流体送回流体侧，进而在任意旋转方向的工况中均可以有效地减少流体的泄露。此外，如此构造的密封圈可以具有较长的适用寿命。

虽然在上述说明中示例性地描述了可能的实施例，但是应该理解到，仍然通过所有已知的和此外技术人员容易想到的技术特征和实施方式的组合存在大量实施例的变化。此外还应该理解到，示例性的实施方式仅仅作为一个例子，这种实施例绝不以任何形式限制本发明的保护范围、应用和构造。通过前述说明更多地是向技术人员提供一种用于转化至少一个示例性实施方式的技术指导，其中，只要不脱离权利要求书的保护范围，便可以进行各种改变，尤其是关于所述部件的功能和结构方面的改变。

附图标记列表

1 骨架

2 弹性密封体

3 第一密封斜面

4 第二密封斜面

5 呈网状的凸棱结构

6 密封唇

7 弹簧圈

Claims (9)

1.密封圈，所述密封圈具有由弹性体制成的密封唇(6)，所述密封唇(6)用于能滑动地抵靠旋转部件，其中，所述密封唇(6)包括分别朝向轴向两侧的第一密封斜面(3)和第二密封斜面(4)，其特征在于，在所述第一密封斜面(3)和/或所述第二密封斜面处(4)处构造有呈网状的凸棱结构(5)。

2.根据权利要求1所述的密封圈，其中，所述第一密封斜面(3)相比所述第二密封斜面(4)更平缓，所述凸棱结构(5)构造在所述第一密封斜面(3)处。

3.根据权利要求1或2所述的密封圈，其中，所述凸棱结构(5)沿周向环绕地构造在所述密封唇(6)处。

4.根据权利要求3所述的密封圈，其中，如此设置所述凸棱结构(5)，使得在所述密封唇(6)的任何周向位置处存在至少一个封闭的网格。

5.根据权利要求1所述的密封圈，其中，所述凸棱结构(5)沿轴向从所述密封唇(6)的唇缘处开始朝向相应的轴向侧延伸。

6.根据权利要求1所述的密封圈，其中，构造所述凸棱结构(5)的各个凸棱呈直线形、折线形和/或弧线形。

7.根据权利要求1所述的密封圈，其中，所述密封圈还包括用于支撑所述密封圈的骨架(1)。

8.根据权利要求1所述的密封圈，其中，所述密封圈还包括另外的密封唇。

9.根据权利要求1或8所述的密封圈，其中，所述密封圈还包括弹簧圈(7)，以将所述密封圈的密封唇压紧在所述旋转部件处。

Images