CN114623077A - 珠缘衬垫 - Google Patents
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Abstract
一种用于密封第一部件(1)和第二部件(40)之间的间隙的珠缘衬垫,该珠缘衬垫(S)包括:(a)第一衬垫层(20),其包括保持元件(29;51);(b)第二衬垫层(30),其包括互补保持元件(39;55);以及(c)一个或多个折叠部分(37),其连接所述第一衬垫层(20)和所述第二衬垫层(30),(d)其中,所述第一衬垫层(20)、所述第二衬垫层(30)和相应的所述折叠部分(37)形成为一体,并且所述衬垫层(20,30)通过折叠相应的所述折叠部分(37)而被折叠或能够被折叠到彼此之上,以使得它们在轴向方向上面向彼此,以及(e)其中,所述保持元件(29,51)和所述互补保持元件(39,55)基于形状配合和/或摩擦配合而彼此保持接合或能够彼此保持接合,以便固定所述衬垫层(20、30)而防止彼此分离。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于密封第一部件和第二部件之间的间隙的珠缘衬垫(beadgasket)。本发明还涉及一种泵,例如润滑油泵、冷却剂泵、真空泵或特别是齿轮泵,其包括用于密封泵的流体出口的珠缘衬垫。该泵可以是单通量泵或多通量泵,特别是多回路泵。有利地,其可以实施为筒(cartridge)。所述泵可以用作齿轮泵,用于向变速箱供应压力流体,所述变速箱例如为车辆或风力涡轮机的自动变速箱或转向变速箱。在另一应用中,其可以用作润滑剂泵和/或冷却剂泵,用于向内燃机供应润滑剂和/或冷却剂(特别是润滑油),所述内燃机例如为车辆的驱动马达。同样可以想到将其用作润滑油泵和齿轮泵的组合,特别是在泵为多通量泵的实施例中。所述泵可用于润滑和/或冷却电动马达,该电动马达例如可以形成机动车辆的驱动马达或辅助驱动马达。然而,根据本发明的珠缘衬垫也可用于密封流体连接,例如密封彼此连接的管道或导管的两个部分之间的间隙,或者液压马达的入口或出口。
背景技术
EP3081741A2公开了一种具有多种工作通量的齿轮泵。该泵被实施为多回路泵,并且因此包括彼此密封的独立的压力出口。第一压力出口通过围绕泵的壳体的环形径向衬垫密封。出口衬垫以轴向衬垫的形式布置在通过径向衬垫获得的压力空间内,该出口衬垫围绕第二压力出口,以便将第二压力出口与第一压力空间分开。该泵被构造为筒并且首先以泵壳体的外端侧被引入到容纳装置的容纳凹部中。由泵输送的压力流体通过容纳装置的与压力出口和压力端口轴向相对的压力出口和压力端口排出。弹簧装置支撑在容纳凹部的基部上,并且以弹簧力压靠在泵壳体的轴向相对的外端面上,因此使得生产/组装公差和操作引起的几何形状的变化能够在轴向方向上得到补偿。
US2017/0260979A1公开了一种用于筒式叶片泵的衬垫阵列,其中,所述叶片泵具有两种工作通量,并实施为双回路泵。所述衬垫阵列包括径向衬垫和出口衬垫,径向衬垫围绕泵壳体的圆周周向地布置并且将泵的第一压力空间与抽吸空间分开,出口衬垫实施为轴向衬垫并且布置在泵插入件的外端侧上。出口衬垫将泵的第一压力空间与第二压力空间分开,并且密封用于泵的驱动轴的轴通道。
现有技术使用软材料衬垫来密封相应的泵出口。如果该衬垫用作轴向衬垫,则难以基于材料的弹性确保密封效果。通过轴向衬垫密封的间隙的宽度可能例如由于几何形状的热致变化和/或泵壳体或壳体部件的压力诱发的运动而改变。由于部件公差和/或安装公差,间隙宽度也会因安装而不同。软材料衬垫需要在其圆周上均匀的高表面压缩,以便实现必要的密封。如果在泵运行时由于温度和/或压力的变化或者由于不同的公差而在泵之间表面压缩发生变化,则仅能以巨大的努力和代价来确保持续可靠的密封效果。稳定性也是一个问题。在脉冲、高压和需要桥接的大间隙宽度的情况下,间隙挤出的风险将会增加。
金属珠缘衬垫已经被证明在高温和压力的周期性变化下对于密封是有效的,例如用于密封汽缸盖。DE4219709A1公开了这样的例子。
与珠缘衬垫安装在固定的、轴向张紧的组件中的典型密封情形不同,用于密封例如筒式泵的压力出口的出口衬垫不仅必须补偿泵部件的轴向装配的轴向公差与例如泵腔的轴向公差的总和,其在不利的条件下累积,而且需要补偿当泵在操作时发生的装配的不同部件的热膨胀,其中在典型安装中的密封表面由支撑在所述腔的基部上的弹簧装置非常规地压分开,该弹簧装置通常为预张紧盘簧。因此,出口衬垫必须利用其轴向弹簧特性补偿比固定张紧组件中的衬垫(例如气缸盖衬垫)明显更大的间隙宽度公差。
申请人已经开发出所描述的要求的珠缘衬垫,其能够满足关于补偿间隙宽度的相对大的变化。一种有利的珠缘衬垫例如公开在德国专利申请No.102019132729.6中,其涉及珠缘衬垫的布置和实施例,特别是涉及硬化一个或多个垫圈环。
为了将珠缘衬垫的两个或更多个衬垫层彼此相对定位,使得这些衬垫层的垫圈环轴向平齐到足以用于该应用的精度水平,当制造珠缘衬垫时,衬垫层被彼此固定。它们可以通过铆钉固定,例如在用于汽缸盖衬垫的情况下。铆钉方案的先决条件是结构约束允许铆钉定位在垫圈环的区域的外部,使得当珠缘衬垫安装和张紧时,轴向地升高到垫圈环上方的铆钉头不会过早地邻接。也可以通过在冲压和深拉工艺中提供具有一个或多个中空铆钉形槽口的一个衬垫层和具有一个或多个孔的另一个衬垫层,然后通过将槽口插入相应的孔中并铆接它们来连接衬垫层。这种铆钉方案具有另外的缺点,即由于在大多数情况下使用的弹簧钢的高度变形,在槽口的区域中存在材料断裂的风险,并且该弹簧钢仅能塑性变形到有限的程度。还已知的是,为衬垫层之一提供金属片突片,当连接衬垫层时,这些突片围绕另一衬垫层的圆周边缘折叠。这种折叠连接的缺点是,折叠金属片拉环需要相对高的变形度,因此需要显著的塑性变形,因此导致相应金属片拉环断裂的风险。此外,由于在连接区域中折叠金属片突片超过了这些衬垫层之一的厚度,这产生了一个总体轴向高度,该总体轴向高度超过了以这种方式连接的衬垫层。通过焊接将衬垫层连接也是已知的。焊接的一个主要缺点是,由于不可避免地产生熔融飞溅物和金属氧化物,因此焊接工艺使得更难以满足对珠缘衬垫的技术清洁的要求。为了在例如自动变速箱的高压泵中使用珠缘衬垫,这也是本发明特别针对的,与焊接过程相关的残余污染问题相当于不合格标准。所提及的接合过程与相当大的努力和费用相关联。
为了避免这些问题,EP1389701A2提出提供具有保持元件的平衬垫(flat gasket)的一个衬垫层和具有互补保持元件的平衬垫的另一个衬垫层,在每种情况下,所述保持元件以保持接合方式彼此前后接合。该文献还提到了使用所述多层平衬垫密封发动机缸体和气缸盖的选择。但没有描述珠缘衬垫。使用多个保持元件和互补保持元件(在每种情况下保持接合地彼此接合)接合多层平衬垫的衬垫层也可从DE19822772A1获得,其没有提及任何具体应用并且也没有将平衬垫的任何实施例称为珠缘衬垫。现有技术的多层平衬垫由单独生产的衬垫层组成,所述衬垫层借助于多对保持元件和互补保持元件连接,所述保持元件在相应平衬垫的表面上分布地布置。为了连接,必须将衬垫层分开并相对于彼此定位和保持。由于必须将大量的保持元件和互补保持元件运动为以相应的对保持接合,所以接合本身也是费力且昂贵的。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于轴向密封接触的廉价衬垫,其能够有效且可靠地(在较长的时间内)补偿部件公差和/或安装公差和/或几何形状的热致变化和/或在衬垫的安装点处部件的压力诱导运动,同时保持必要的密封效果。
一个方面是易于处理。多层珠缘衬垫应能够容易地和安全地存储在一个储匣中、运输、分离出来以便组装并且在一个组装系统中以程序安全的方式自动组装。
另一方面是技术清洁。当连接两个或多个衬垫层时,应将尽可能少的污物引入到珠缘衬垫中,并且有利地,不将污物引入到珠缘衬垫中。
本发明的另一个目的是提供一种泵,该泵适于布置在容纳装置的容纳凹部内,并且为此目的,该泵包括壳体端壁,该壳体端壁包括一个或多个压力出口,用于从泵的输送室排出压力流体。在这种泵中的一个或多个压力出口上的密封应当在部件公差和/或容纳装置和泵的安装公差和/或热引起的几何形状变化和/或泵的壳体结构的压力引起的运动方面成本有效地改进。
本发明提出了一种多层珠缘衬垫。该珠缘衬垫包括:第一衬垫层,其包括保持元件;第二衬垫层,其包括互补保持元件;以及一个或多个折叠部分,其连接第一衬垫层和第二衬垫层。珠缘衬垫可包括一个或多个其它衬垫层,并且可以例如具有三个或四个层。然而,特别地,第一衬垫层和第二衬垫层可单独形成作为双层珠缘衬垫的珠缘衬垫。
第一衬垫层、第二衬垫层和相应的折叠部分形成为一体,例如由弹簧钢片形成。珠缘衬垫可以以折叠状态或以未折叠状态提供。在折叠或仅部分折叠的状态下,衬垫层在轴向方向上彼此面对。在折叠状态下,其中一个位于另一个的顶部,这也包括其通过中间层而使得一个位于另一个的顶部的情况。然而,优选地,在折叠状态下,其中一个直接地位于另一个的顶部。
保持元件和互补保持元件基于形状配合和/或摩擦配合彼此保持接合或能够彼此保持接合。在保持接合中,其固定衬垫层以防止彼此分离,这种分离在未固定状态下可能发生,例如由于相应的折叠部分的变形(其不仅是塑性变形,而且在一定程度上为弹性变形,虽然是小程度的)和/或典型薄衬垫层中的微小模制缺陷。
在有利的第一实施方式中,珠缘衬垫通过一个保持接合来管理,即,在这样的实施例中,相对于彼此固定或待固定的衬垫层分别仅包括一个保持元件和一个互补保持元件。在第二实施方式中,第一衬垫层包括另一保持元件,并且第二衬垫层包括另一互补保持元件,该另一保持元件和另一互补保持元件以另一保持接合方式接合在彼此后面,或者可移动到所述另一保持接合方式中,以便固定衬垫层而防止彼此分离。也不排除第一衬垫层包括一个或多个其它保持元件以及第二衬垫层包括一个或多个其它互补保持元件的可能性,其以各自的对处于或可以运动为保持接合。然而,在有利的实施例中,珠缘衬垫仅利用一对或至多两对保持元件和互补保持元件来管理。
通过将两个或多个衬垫层制成一体,并将它们折叠和固定在保持接合状态,可以在少量的制造步骤中获得多层珠缘衬垫。与现有技术不同,衬垫层不必各自单独地生产、储存在盒中、再次分离、一个定位在另一个之上或在另一个之上定位并且在被连接时相对于彼此保持在适当位置。折叠确保并有利地甚至提高了衬垫层相对于彼此定位的精度。与由单独制造的衬垫层制成的珠缘垫片相比,由于衬垫层不再需要通过多个保持元件和互补保持元件来相对于彼此定位,因此可以减少保持接合的保持元件和互补保持元件的数量。由于与折叠的组合,一个或几个保持元件和互补保持元件的功能可以减少到确保衬垫层不会彼此分离。
保持元件和互补保持元件可以模制并布置在相应的衬垫层上,使得保持接合至少基本上基于摩擦配合或至少涉及摩擦配合。保持接合例如可以是插塞接合。在这样的实施例中,保持元件和互补保持元件中的一个可以在所讨论的衬垫层中以通道的形式提供,例如圆形孔,而另一个形成为在另一个衬垫层上的凸轮状或销状轴向突出部。在保持接合中,轴向突出部以摩擦配合的方式位于通道中,其中突出部有利地在轴向方向上可以足够平坦,使得其在保持接合中不会在另一侧上突出超过通道。
然而,在更有利的实施例中,保持元件和互补保持元件被模制并布置在相应的衬垫层上,使得保持接合至少基本上基于形状配合(positive fit)。保持元件和互补保持元件尤其可以在保持接合中相对于轴向方向接合彼此的后面,并且利用基于弹性变形的张紧力沿轴向方向彼此压靠。张力可以基于一个或多个折叠部分的弹性变形和/或基于保持元件的弹性变形和/或基于互补保持元件的弹性变形。当建立保持接合时,保持元件和互补保持元件原则上也可以塑性变形,但是优选地仅或至少基本上弹性变形,并且在轴向方向上以弹性张力彼此压靠,以便以所述弹性张力相对于彼此轴向地张紧衬垫层。
保持元件和/或互补保持元件(各自)例如可以是闩锁元件,并且保持接合可以相应地为闩锁接合。在这种实施方式中,保持元件和互补保持元件可以被模制,使得它们在建立保持接合时首先在彼此上滑动离开,其中保持元件和/或互补保持元件弹性变形,并且以此方式变形的保持元件和/或互补保持元件在相对运动的最后部分中被释放并且卡扣为保持接合。更有利的是,当建立保持接合时,保持元件和/或互补保持元件通过工具弹性变形,并且通过同一工具方便地保持在其弹性变形状态,直到从第一衬垫层观察时保持元件已经经过互补保持元件之后。一旦保持元件和互补保持元件已经到达该相对位置,则此时可以释放已经弹性变形的相应元件,使得其基于弹性变形而以张紧力压靠另一元件。在这种实施方式中,当仅通过保持元件和/或互补保持元件的弹性变形产生张紧力时,衬垫层被保持为在保持接合的区域中也没有轴向间隙。
保持接合可以为不可释放的。然而,更优选地,保持接合可以被非破坏性地释放。
在保持接合中,当在轴向平面视角观察时,保持元件可以接合在第二衬垫层的外周边缘后面,或者互补保持元件可以接合在第一衬垫层的外周边缘后面。所述轴向平面在轴向方向上延伸,并且因此至少基本上垂直于衬垫层。在平面视角观察时,相应的衬垫层延伸不超过自由周向边缘的意义上,该外周边缘是自由的。由于当制造珠缘衬垫时,例如当从金属薄板冲压衬垫层时,自动产生自由外周边缘,因此延伸直至并包括所述衬垫层的自由外周边缘的保持元件或互补保持元件可以非常容易地制造。所述保持元件或互补保持元件不必特别地形成,而是不可避免地在生产期间作为副产物出现。
保持元件和/或互补保持元件(各自)可以从根端自由地伸出。有利地,自由伸出的保持元件和/或自由伸出的互补保持元件可以是弹性柔性的,并且因此(分别)形成弹簧舌。特别优选的组合是,两个元件中的一个(例如保持元件)构成为弹簧舌,而另一个元件(例如互补保持元件)构成为自由外周边缘和边缘部分在俯视图中向内直接邻接。
当保持元件和/或互补保持元件被实施为弹簧舌时,所述元件有利地呈现这样的横截面:当从自由端观察时,该横截面的尺寸朝向根端增大,并且优选地在轴向平面视角中在所述衬垫层上变宽。优选地,其尺寸连续增加。有利地,弹簧舌在根端处具有其最大的横截面,例如其在平面视角中的最宽的横截面。当实施为突出的弹簧舌时,保持元件和/或互补保持元件可以在根端处在平面视角中突出有过渡半径(transition radius)。
保持元件和/或互补保持元件(各自)可以是弹簧舌,特别是如上所述的弹簧舌。在简单的实施方式中,不承受载荷的弹簧舌在形成该弹簧舌的衬垫层中从其根端连续地延伸到其自由端。优选地,如果衬垫层在弹簧舌的紧邻处是平面的,则弹簧舌也相应地是平面的。在一种改进方案中,弹簧舌的未承受载荷的自由端相对于轴向方向从所属的衬垫层中伸出。弹簧舌可以经由尖锐的成角度的弯曲或经由平缓的弯曲突然地从其紧邻的附近突出,使得在侧视视角中,其自由端突出超过衬垫层的形成弹簧舌的紧邻的附近。如已经提到的,紧邻区域尤其可以是平面的。在进一步的改进中,在建立保持接合之前,当衬垫层轴向地彼此面对并且不承受载荷时,弹簧舌的自由端在远离另一衬垫层的方向上延伸出形成弹簧舌的衬垫层。为了建立保持接合,这样预先模制的弹性舌必须比前述简单实施例中的弹性舌更大程度地弹性变形,因此增加了在保持接合时弹性舌沿轴向方向作用的张紧力。考虑到衬垫层典型地厚度较小,因而这是有利的,以便确保牢固的保持接合。
保持元件和/或互补保持元件(各自)可以在轴向方向上圆形地弯曲并且再次向后弯曲或有利地卷曲(crimped),以便在保持接合的区域内保持珠缘衬垫的厚度较小。弯曲或卷曲元件从其相关的衬垫层的平面延伸进入另一个衬垫层的平面。当实施为卷曲元件时,其可以特别地成形为具有肩部的台阶,该肩部相对于轴向方向轴向地或斜向地倾斜。因此,保持接合部分的局部总厚度可以至少基本上被限制为衬垫层的紧邻该保持接合部分的厚度之和。
在有利的第一实施例中,保持元件和互补保持元件在保持接合中仅在轴向方向上彼此作用。在第二实施例中,它们可以包括邻接点,所述邻接点在保持接合中横向于轴向方向彼此相对地面对,并且通过邻接点之间的邻接接触限制垫片层横向于轴向方向的移动性。然而,由于衬垫层通过一个或多个折叠部分相对于轴向方向横向地相对于彼此定位,因此可以省去另外将它们相对于轴向方向横向地固定在保持接合中,尤其是因为横向邻接也总是存在磨损的风险,并且因此在相对运动的情况下,例如在操作期间可能发生在衬垫层之间,存在污染的进入。
所述一个或多个折叠部分限定所述珠缘衬垫的折叠轴线。在展开的珠缘衬垫的轴向平面图中,折叠轴线在一个或多个折叠部分中相对于轴向方向横向地延伸。它可以延伸通过一个或多个折叠部分。然而,在大多数实施例中,在折叠之前,它将以一定的轴向偏移延伸到折叠部分。
在有利的实施例中,当在平面图中沿着折叠轴线测量时,一个或多个折叠部分(每个)比珠缘衬垫显著地更窄。在有利的实施例中,珠缘衬垫平行于折叠轴线测量的最大宽度是相应折叠部分宽度的至少三倍或至少五倍。此处所述珠缘衬垫的最大宽度,仅是指平行于折叠轴线测量的宽度。
第一衬垫层和第二衬垫层可以仅通过一个折叠部分彼此连接。然而,在改进方案中,所述珠缘衬垫包括第一折叠部分和第二折叠部分,所述第一折叠部分和第二折叠部分在轴向平面图中彼此间隔一定距离延伸。因此,在还没有折叠的珠缘衬垫的平面图中,即在珠缘衬垫的平坦投影中,沿着折叠轴线的折叠部分之间形成有无材料空腔。在优选的实施方案中,第一衬垫层和第二衬垫层通过正好两个折叠部分彼此连接,当在平面图中测量折叠轴线时,该折叠部分相对较窄。
在未折叠的珠缘垫片的轴向平面图中,第一衬垫层和第二衬垫层可以以背离一个或多个折叠部分的翼的形状突出。
为了使衬垫层相对于彼此精确定位,如果在珠缘衬垫的展开状态下,相应的折叠部分沿着折叠轴线被预模制,即,设置有预模制的折叠部,例如沿着折叠轴线局部地鼓起或凸起,以便预先限定折叠轴线并便于折叠,则是有利的。
为了避免在运输、存储、分离和最后自动组装珠缘衬垫时出现问题,有利的是,一旦已经建立保持接合,衬垫层就在外周边缘上彼此靠近,以防止珠缘衬垫被绊住(snagging)。为此,如果第一衬垫层和/或第二衬垫层(优选两个衬垫层)分别相对于另一个衬垫层向上凹入弯曲至它们的外周边缘,则是有利的。这意味着,当各衬垫层彼此轴向面对时并且在形成保持接合之前,在没有力作用于其上的情况下,相应的衬垫层在平行于折叠轴线并且垂直于衬垫层的轴向平面中相对于衬垫层中的另一个直至其外周缘是凹入的,使得衬垫层的靠近外周缘的面向端部的表面在这些轴向延伸的平面中以锐角朝向外周缘会聚,并且仅由于轴向力的作用而在外周缘附近进入表面接触或至少限定的线性接触,该轴向力尤其能够在保持元件和互补保持元件之间的保持接合中产生。因此,可以抵消任何分离以及在珠缘衬垫的外圆周上形成的相关间隙。这种凹形的预模制意味着,由于在保持接合中轴向作用的力,衬垫层在外圆周边缘上和靠近边缘的区域中发生较小程度的弹性变形,如在它们的整个表面上所观察到的,并且因此在外周边缘上彼此抵靠。
为了获得所述凹度,第一衬垫层和/或第二衬垫层可以以大的曲率半径弯曲,因此在每种情况下相对于另一衬垫层具有平坦的圆形凸起。在有利的实施方式中,第一衬垫层和/或第二衬垫层以锐角弯曲,并且当不承受载荷时,以屋顶形状从弯曲部向两侧倾斜地倾斜。在这样预模制的衬垫层上的轴向平面图中,弯曲部分可以有利地以90°±30°或90°±20°的角度倾斜地延伸。角度偏离90°越小,布置越有利。优选地,弯曲部相对于折叠轴线正交地延伸。相反地,如果所述弯曲部仅沿着相应衬垫层的一个或多个衬垫环延伸而不穿过衬垫环,则是有利的。在平行于折叠轴线并垂直于衬垫层的轴向平面中,在建立保持接合之前,衬垫层形成扁平三角形或扁平菱形。在平面图中,该弯曲部分可特别地延伸穿过弯曲衬垫层的中心区域。原则上,相应的衬垫层也可以多次弯曲。然而,有利地,相应的衬垫层仅呈现一个弯曲部。
在另一个与上述改进有利地结合但也可以不这样实施的改进中,第一衬垫层和/或第二衬垫层在没有力作用于其上的情况下在折叠平面中弯曲,该折叠平面相对于折叠轴线正交并且延伸穿过保持接合部分,在每种情况下从折叠轴线朝向保持接合部分凸出并且远离衬垫层中的另一个。该凸起也指衬垫层轴向彼此面对但尚未建立保持接合的状态。这种凸出的曲率增加了在保持接合时沿轴向作用的张紧力,并抵消了保持接合时的任何轴向间隙。这对于如已经结合凹部说明的处理和其在优选应用中的使用都是有利的,例如作为泵的出口衬垫,以便能够更好地补偿轴向部件公差和/或组装公差和/或压力和/或温度的变化。
具体地,该珠缘衬垫可以是一种金属珠缘衬垫,因此使得能够提供一种与弹性体衬垫或弹性体复合材料衬垫相比廉价、可靠并且持久(由于没有间隙挤出)并且促进技术清洁(没有弹性体颗粒的磨损)的衬垫。衬垫层优选为金属片结构。衬垫层优选由弹簧钢片制成。包括保持元件和互补保持元件的衬垫层可经通过一个或多个折叠部分而由金属片材、特别是弹簧钢片材连续地形成,优选通过冲压和深拉形成。因此,在第一步骤中,可以通过冲压产生用于流体和空腔的通道,例如用于制造保持元件或根据应用的多个保持元件,一个或多个垫圈及相应的垫圈坯(即未折叠的珠缘衬垫)可以通过深冲压形成,然后可以单独地冲压出较大的金属板。
特别地,珠缘衬垫可以是未涂覆的金属珠缘衬垫。然而,不排除该珠缘衬垫为金属珠缘衬垫且该第一衬垫层和/或该第二衬垫层被涂布或覆盖以柔性衬垫材料以改善微密封效果的可能性,所述柔性衬垫材料例如为弹性体或热塑性弹性体(TPE)。未涂覆的金属珠缘衬垫是更优选的,因为弹性体涂层增加了磨损和/或分离以及因此污染的风险。
在有利的实施方式中,第一衬垫层包括第一衬垫环,并且第二衬垫层包括第二衬垫环。在轴向平面图中,第一衬垫环围绕第一内部区域,流体可流过该第一内部区域,并且该第一内部区域包括衬垫端面表面,该衬垫端面表面用于与限定待密封间隙的部件之一轴向接触。在平面图中,第二衬垫环围绕第二内部区域,流体能够流动通过该第二内部区域,并且该第二内部区域包括衬垫端面表面,该衬垫端面表面用于与界定间隙的部件中的另一个轴向接触。如在平面图中所观察到的,第一内部区域和第二内部区域至少部分地并且优选地完全地彼此重叠。至少一个衬垫环(gasket loop)是垫圈环(bead loop)。在衬垫环形成为垫圈环的情况下,所述衬垫端面表面为垫圈端部表面,其中第一衬垫环可为第一垫圈环和/或第二衬垫环可为第二垫圈环。优选地,第一衬垫环为第一垫圈环,并且第二衬垫环为第二垫圈环。然而,原则上,可以想到的是,这两个衬垫环中的一个例如是平面衬垫环,该平面衬垫环例如在背离另一个衬垫环的外侧上涂覆有弹性衬垫材料。
由于相应的垫圈环的线性压缩,即使当间隙宽度相对显著地改变时,也能够比使用软材料衬垫时更好地保持临界最小表面压缩。根据本发明的珠缘衬垫可以有利地补偿大于0.1mm的间隙宽度的变化,在一些应用中为0.2mm或甚至更大。
第一衬垫层包括用于的流体位于第一内部区域中的通道。在轴向平面图中,第一衬垫环围绕位于第一内部区域中的通道。它是围绕第一内部区域的通道的最小衬垫环。这意味着所述通道不能被任何更小的衬垫环环绕。在轴向平面图中,第一衬垫环也优选地不围绕珠缘衬垫的任何其它密封撑条,例如另一个衬垫环。第一衬垫层优选地包括在第一内部区域中的彼此并排的多个通道,并且第一衬垫环作为最小的衬垫环围绕这些通道。如果第一衬垫环实施为第一垫圈环,优选地为半垫圈,但也可以替代地为全垫圈。
第二衬垫层同样包括用于的流体的位于第二内部区域中的通道。在轴向平面图中,第二衬垫环围绕位于第二内部区域中的通道,并且是围绕第二内部区域的通道的最小衬垫环。这意味着所述通道不能被任何更小的衬垫环环绕。在轴向平面图中,第二衬垫环也优选地不围绕珠缘衬垫的任何其它密封撑条,例如另一个衬垫环。第二衬垫层优选地包括在第二内部区域中彼此并排的多个通道,并且第二衬垫环作为最小的衬垫环围绕这些通道。如果第二衬垫环实施为第二垫圈环,则其优选地为半垫圈,但也可以替代地为全垫圈。如果第一衬垫环和第二衬垫环各自是带凸缘的环圈(beaded loops),则第一带凸缘的环圈和第二带凸缘的环圈优选为相同类型。
所述轴向方向是流体通过第一和第二衬垫层的相应通道的主流动方向。
在平面图中,第一衬垫环可在360°完全环绕第一内部区域,并且有利地无间隙和/或中断地环绕一个或多个通道。在这样的实施例中,即在安装时,第一内部区域与密封接触中的衬垫环的径向外部附近流体分离。然而,原则上,不排除第一衬垫环允许从第一内部区域沿径向方向向外或进入第一内部区域的流动的可能性,而不是通过在其圆周上的一个点处局部中断或在可应用的情况下也在多个点处局部中断。这同样类似地适用于第二衬垫环。
第一衬垫层可包括第一硬化结构,其在平面图中从第一衬垫环延伸到第一内部区域中,优选地横穿第一内部区域,并且从而硬化第一衬垫环。代替或优选地,除了第一衬垫层之外,第二衬垫层可包括第二硬化结构,其在平面图中从第二衬垫环延伸到第二内部区域中,优选地横穿第二内部区域,并由此硬化第二衬垫环。
如果待密封的间隙的轴向宽度由于操作条件的改变或从安装部件至安装部件的公差而减小,则相应的硬化结构使得更难以使相应的内部区域中的珠缘衬垫弹性变形。在第一内部区域和/或第二内部区域中的硬化改善了珠缘衬垫的强制位移特性,从而根据本发明的珠缘衬垫可以补偿待密封的接合部的轴向宽度的更大变化。与没有硬化结构的常规设计的珠缘衬垫(参考衬垫)相比,密封接触中的表面压缩和/或线性压缩增加。根据本发明的珠缘衬垫在预期的接合宽度变化范围内,通过大于参考衬垫的复位弹簧力,抵消了接合宽度的减小。它比参考垫圈可以有利地以更高的轴向偏压力安装。
当相应的衬垫环具体实施为半垫圈时,该硬化结构可以减小衬垫环折叠或倾斜的趋势,从而能够更可靠地确保密封接触。
如果设置第一硬化结构,则第一硬化结构和第一衬垫环有利地彼此固定连接,特别有利地形成为一体,并且特别地,在不被破坏的情况下不能彼此分离。如果设置第二硬化化结构,则第二硬化化结构和第二衬垫环有利地彼此固定地连接,特别有利地形成为一体,并且特别地,在不被破坏的情况下不能彼此分离。
短语“形成为一体”应理解为表示以不需要接合的方式形成。如果提供了相应的衬垫环及其硬化结构,则优选地由一个坯料形成,有利地通过模制所述坯料形成。
在简单的实施方式中,第一衬垫层仅包括第一衬垫环,并且因此仅呈现第一内部区域。在进一步的改进中,第一衬垫层包括(另一个)第三衬垫环。第三衬垫环尤其可以是垫圈环,并且出于关联的原因,在这样的实施例中被称为第三垫圈环。在轴向平面图中,第三衬垫环围绕与第一内部区域并排定位的第三内部区域,并且包括衬垫端面表面,优选地包括垫圈端面表面,用于与部件中的一个轴向接触。第一衬垫层可包括在轴向平面图中与第一衬垫环并排的第三衬垫环,优选地与第一衬垫环间隔一定距离,从而与第一衬垫环分离。第三内部区域中同样设有流体通道。第三衬垫环同样可以是围绕第三内部区域的通道的最小衬垫环。关于通过可选的第三硬化结构来硬化第三衬垫环,可以类似地应用关于硬化第一衬垫环所做的陈述。如果第三衬垫环实施为垫圈环,则优选地为半垫圈,但也可以替代地为全垫圈。
该珠缘衬垫可以相对于该第三衬垫环以常规方式实施,或者如在优选实施例中,可以包括从该第三衬垫环延伸到第三内部区域中的第三硬化结构,以便使该第三衬垫环硬化。
第二衬垫层可包括第四衬垫环,优选地为垫圈环。在轴向视图中,第四衬垫环可围绕包括一个或多个流体通道的第四内部区域,并包括衬垫端面表面,优选地为垫圈端面表面,用于与一个部件或另一个衬垫环密封接触。第三衬垫环和第四衬垫环可以相对于彼此设置成使得第三内部区域和第四内部区域在轴向平面图中彼此重叠。关于通过可选的第四硬化结构来硬化第四垫圈回路,可以类似地应用关于硬化第一衬垫环所做的陈述。如果第四衬垫环实施为垫圈环,则可以是全垫圈或半垫圈。在有利的实施例中,第三垫圈环和第四垫圈环设置为相同类型。
当该珠缘衬垫准备组装时,这些衬垫层中的一个轴向地位于另一个之上。在第一衬垫层和第二衬垫层之间可以设置中间层或者也可以设置多个中间层。然而,在优选的实施方案中,第一衬垫层和第二衬垫层中的一个直接地位于另一个的顶部。
第一衬垫环和任何其它衬垫环中的每一个包括衬垫端面表面,优选地为垫圈端面表面,用于与各自部件的撑条或衬垫的任选的中间衬垫层轴向接触。在此,结合硬化结构而言,相应的硬化结构在轴向平面图中从相应的衬垫环延伸到其内区域中,这意味着当安装珠缘衬垫时,所述硬化结构径向向内突出超过相应部件的撑条。因此,硬化结构阻碍流体在轴向方向上的流动,即,其形成流动阻力。
相应的硬化结构可以从衬垫环略微突出到内部区域中,所述硬化结构被提供以便硬化。例如,其可以径向向内稍微拉长衬垫环,使得相应的衬垫环例如稍微周向地和环状地向内突出超过其将被放置的部件撑条。
在优选的实施方案中,各自的硬化结构横穿提供其以硬化的衬垫环的内部区域。在有利的实施方案中,硬化结构横穿各自内部区域的中心区域。在轴向平面图中,相应的硬化结构可以例如为横过相应的内部区域的连接撑条。在改进方案中,相应的硬化结构可以包括多个连接撑条。多个连接撑条可以例如在平面图中以星形布置。在其他实施例中,相应的硬化结构是网格状、网状或筛状结构。
相应的刚性化结构可以是盘形的(即平面的)或者槽形的(即弯曲的)。
原则上,在相应衬垫环的内部区域中提供一个连续的流体通道就足够了。然而,在优选实施例中,多个相互分离的通道布置在相应的内部区域中,这些通道一起形成相应衬垫环或相应内部区域的横截面,流体可以流动通过该横截面。然后,相应的硬化结构可以例如占据由相应的垫圈环围绕的内部区域的多于30%或更优选地大部分,并且可以设置有相应的垫圈环的所述一个或优选地多个通道。可选的第一硬化结构和/或可选的第二硬化结构和/或可选的第三硬化结构和/或可选的第四硬化结构可以特别地被多次穿孔,即可以包括在平面图中彼此并排的用于流体的多个通道,所述多个通道一起形成由相应的衬垫环围绕的流体可以流动通过的横截面,即流动横截面。在轴向视图中测量的由相应的衬垫环围绕的内部区域的横截面面积有利地比多个通道的相应的单独通道大至少五倍或至少十倍。通道尤其可以是圆弧形(例如圆形)的通道孔。
在珠缘衬垫用来密封润滑油泵的出口的应用中,相应的硬化结构可以有利地用作节流阀。相应的硬化结构的节流效应在泵处于冷的初始状态下是有利的,以便减小由流体的在冷状态下增加的粘度引起的压力峰值。这种压力峰值例如会损坏布置在泵下游的过滤器。
优选地,泵可以实施为叶片泵。叶片的副叶片区域(sub-vane regions)可以与泵的高压侧连接,以便能够将高压侧的流体施加到叶片的下侧。在副叶片压力供应的叶片泵中,第一硬化结构和/或第二硬化结构(如果提供)可以用作冷启动辅助器。附加地或替代地,第三硬化结构(如果提供)和/或第四硬化结构(如果提供)可以用作冷启动辅助器。特别是在冷的初始状态下,例如当冷启动泵时,相应的硬化结构的节流作用使得输送的流体(特别是油)难以从泵中流出。优选地,副叶片区域在珠缘衬垫的上游连接到泵的高压侧。在这种实施例中,相应的硬化结构由于在冷状态下流体的增加的粘度而产生增强的节流效应,并且因此当泵冷启动时向副叶片区域特别快速地供应压力,使得在冷启动期间,即使在输送构件的低旋转速度下,流体也将叶片向外压靠在围绕转子的行程轮廓上。相应的硬化结构可设计成使得输送的流体在冷态下优选地可用于副叶片压力源,且因此副叶片区域优选地供应有流体,以便将叶片向外压靠在行程轮廓上。
此外或在其它应用中,相应的硬化结构例如可以用作过滤器或筛网。还可以想到的是,相应的硬化结构用于使流体流动均匀。
本发明不仅涉及珠缘衬垫本身,而且涉及用于密封一个或多个泵出口的优选应用。本发明还涉及一种用于将压力流体施加到单元或用于向单元供应压力流体的泵。例如,这可以是用于向变速箱供应液压流体的齿轮泵、用于向驱动马达例如内燃机或电动机供应润滑剂和/或冷却剂(例如润滑油)的润滑剂泵和/或冷却剂泵。
该泵包括泵壳体,该泵壳体具有壳体周壁和壳体端壁。壳体周壁围绕泵的输送室。所述壳体端壁具有轴向背离所述输送室的壳体外端面。壳体端壁可以有利地在其端侧之一界定输送室,但不必是室壁,而是可以替代地相对输送室后移。泵壳体包括用于流体的入口和出口。出口在壳体端壁的壳体外端面上露出。该泵还包括输送构件,该输送构件能够在输送室内运动,以便将流体从包括入口的泵的低压侧输送到泵的高压侧,在该高压侧处,流体通过出口输送。
根据本发明,泵包括珠缘衬垫,该珠缘衬垫包括轴向地一个位于另一个之上的第一衬垫层和第二衬垫层。优选地,衬垫层彼此轴向地抵靠。珠缘衬垫用作出口衬垫。第一衬垫层包括第一衬垫环,第二衬垫层包括第二衬垫环。在泵的轴向平面图中,第一衬垫环围绕第一内部区域,流体可流过该第一内部区域。它包括用于与密封撑条轴向接触的衬垫端面表面。在轴向平面图中,第二衬垫环围绕流体可流过的第二内部区域,并且包括用于与另一密封撑条轴向接触的衬垫端面表面。第一内部区域和第二内部区域在平面图中至少部分地并且优选地完全地彼此重叠。至少一个衬垫环是垫圈环,因此第一衬垫环是第一垫圈环和/或第二衬垫环是第二垫圈环。相应的衬垫端面表面是垫圈端面表面。衬垫环中的一个轴向面对壳体外端面,并且在平面图中围绕出口以便密封出口。当泵被安装时,该衬垫环的端面与泵壳体的壳体外端面的密封撑条轴向密封接触。另一个衬垫环包括衬垫端面表面,该衬垫端面表面轴向地背离壳体外端面,用于轴向密封接触。
如果珠缘衬垫包括第一硬化结构和/或第二硬化结构,则相应的硬化结构在平面图中与出口重叠,即突出到出口的自由流动横截面中。
如果珠缘衬垫用作出口衬垫,那么泵是尤其适用的,尤其是由于根据本发明的珠缘衬垫,其中泵壳体至少部分地突出到容纳装置的容纳凹部内的应用,例如典型的齿轮泵。在这种应用中,首先,泵及珠缘衬垫轴向地突出到容纳凹部中,使得珠缘衬垫相对于容纳凹部的基部密封泵出口。在泵壳体的外端面与轴向相对的凹部的基部之间形成有轴向间隙,珠缘衬垫布置在所述泵壳体的外端面上。
珠缘衬垫可以布置在到弹簧装置的间接力线中。例如可以设置弹簧装置,以便在泵安装时通过弹簧力将壳体端壁轴向压靠在壳体周壁上,如果这两个壳体壁以松散堆叠的轴向布置设置的话,例如在筒式泵中常见的那样。弹簧装置有利地比珠缘衬垫吸收经由轴向间隙作用的轴向力的更大部分。在轴向密封接触中,布置在间接力线中的珠缘衬垫仅需要吸收安全密封所需的轴向力,并且因此可以针对其实际功能(即其密封效果)而优化。珠缘衬垫可以替代地布置在力的直线上。在这样的实施例中,它可以形成弹簧装置,以便在泵的紧固中轴向地张紧泵。如果设置弹簧装置,则弹簧装置可以设置在安装点处,或者优选地可以是泵的预组装部件。
泵可以是例如线性冲程泵或更优选地是旋转泵。作为旋转泵,它可以是外轴泵,例如外部带动的齿轮泵。或者,其可以是内轴泵,例如内齿轮泵或往复活塞阀泵或优选地叶片泵。输送构件可以是齿轮,其可以在输送室内围绕旋转轴线旋转,或者可以包括转子以及叶片或滑阀,其可以在输送室内围绕旋转轴线旋转,以便将流体从泵的低压侧输送到泵的高压侧并通过泵的出口。输送构件可有利地用于形成输送单元,该输送单元随着转子旋转而周期性地增大和减小尺寸,以便将流体从泵的低压侧输送到泵的高压侧。
在有利的实施例中,泵的珠缘衬垫是诸如本文本身也公开的珠缘衬垫。然后,衬垫层通过一个或多个折叠部分彼此连接,并通过至少一个、优选正好一个保持接合而固定,防止彼此分开。然而,第一衬垫层和第二衬垫层原则上也可以分开生产,并且第一衬垫层可以包括围绕第一衬垫环分布的多个保持元件,并且第二衬垫层可以包括围绕第二衬垫环分布的多个互补保持元件,以便将衬垫层以多个保持接合结构而一个在另一个之上地定位并且将它们相对于彼此保持在位。在这样的实施方式中没有折叠步骤。多层珠缘衬垫也有利于用作泵的出口衬垫,这仅仅是因为其具有较大的弹簧位移,而不管两个或多个衬垫层是否被生产成一个整体并被折叠在另一个之上,或者两个或多个衬垫层是否通过一个或多个这里所公开的类型的保持接合结构而彼此固定,或者相对于彼此定位。
对于珠缘衬垫本身和作为泵的出口衬垫,至少一个衬垫层相对于彼此在每种情况下本身的特征已经是有利的,例如任选实施的凹形和/或凸形预模制,同时不承受载荷,即,在每种情况下,至少一个衬垫层相对于彼此的弯曲部分为圆形凸起形式或通过平屋顶形式。在这种实施例中,一个布置在另一个之上,优选一个在另一个之上布置的衬垫层也可以在围绕第一衬垫层和第二衬垫层的圆周区域中彼此张紧,并且因此在该圆周上均匀地移动成密封表面接触并且保持在所述表面接触中。这也适用于例如这样的修改,其中第一衬垫层和第二衬垫层分别生产,并通过多个保持元件和上述类型的互补保持元件保持在一起,所述保持元件围绕衬垫环分布设置。相反,即使没有上述类型的保持接合结构,例如与不同的接合连接而不是保持接合相结合,例如折叠连接或铆接连接,将第一衬垫层和第二衬垫层与一个或多个折叠部分一起生产并将它们折叠成多层珠缘垫片也是有利的。
另一个完全本身有利的特征是通过硬化结构(一个或多个)在单层或多层珠缘衬垫的内部区域中硬化一个或多个垫圈环。
在此描述的特征与折叠或可折叠性或保持接合的结合可有利地在任何用于密封第一部件和第二部件之间的间隙的珠缘衬垫中实施,该珠缘衬垫包括具有保持元件的第一衬垫层和具有互补保持元件的第二衬垫层,其中衬垫层通过接合连接结构彼此接合。接合连接结构尤其可以是本文所公开的类型的基于形状配合和/或摩擦配合的保持接合结构,但原则上也可以是不同类型的接合连接,例如保持元件和互补保持元件之间的铆钉连接或折叠连接。这种类型的多层珠缘衬垫可以实现在此披露的任何特征,甚至没有折叠/可折叠性的特征和/或没有基于一种形状配合和/或摩擦配合的保持接合的特征。
附图说明
下面基于附图解释本发明的示例性实施例。由该示例性实施例公开的特征,每个单独地和以特征的任何组合,有利地扩展了权利要求书和在上文描述的实施方式。其中:
图1是泵的输送室的轴向平面图;
图2是泵的端侧的等轴视图,第一示例性实施例的珠缘衬垫布置在该端侧上;
图3是包括珠缘衬垫的泵的端侧的轴向平面图;
图4是布置在容纳装置中的泵;
图5是第一示例性实施例的珠缘衬垫处于展开状态;
图6是第一示例性实施例的珠缘衬垫处于折叠和固定状态;
图7是第一示例性实施例的珠缘衬垫的纵向截面;
图8为第一示例性实施例的珠缘衬垫的示意图;
图9是珠缘衬垫的折叠部分的纵向截面;
图10是处于展开状态的折叠部分;
图11是第一示例性实施例的珠缘衬垫在建立保持接合之前的保持装置;
图12是保持接合正在建立时保持装置;
图13是处于保持接合的保持装置;
图14是保持装置的第一变型;
图15是保持装置的第二变型;
图16是第二示例性实施例的珠缘衬垫;
图17是第二示例性实施例的珠缘衬垫在建立保持接合之前的保持装置;
图18是第二示例性实施例的处于保持接合的保持装置;
图19是第二示例性实施例的处于保持接合的保持装置的纵向截面;以及
图20是第二示例性实施例的处于保持接合的保持装置的平面图。
附图标记说明
1 泵壳体 2 壳体周壁 3 壳体端壁
4 壳体端壁 5 输送室 6 入口
7 入口 8 出口 8 ’连接通道
9 出口 9’ 连接通道 10 输送构件
11 转子 12 叶片 13 驱动轴
14 壳体外端面 15 盘簧 16 定位元件
17 连接元件 18 凹部 19 驱动轮
20 衬垫层 21 垫圈环 22 垫圈环
23 硬化结构 24 硬化结构 25 通道
26 弯曲部 27 空腔 28 紧固结构
29 保持元件 29’改进的保持元件 30 衬垫层
31 垫圈环 32 垫圈环 33 硬化结构
34 硬化结构 35 通道 36 弯曲部
37 折叠部分 38 预模制折叠部 39 互补保持元件
39’ 改进的互补保持元件 40 容纳装置
41 压力端口 42 压力端口 43 径向衬垫
44 容纳端面 45 低压空间 46 径向衬垫
47 - 48 - 49 -
50 通道 51 保持元件 52 卷曲部
53 突出部 54 邻接点 55 互补保持元件
56 卷曲部 57 突出部 58 邻接点
F 折叠轴线 R 转动轴线 S 珠缘衬垫
具体实施方式
图1示出了泵在泵壳体1的轴向视图。在泵壳体1中形成有输送室5。泵壳体1包括围绕输送室5的壳体周壁2和在两个端侧轴向限定输送室5的壳体端壁,图中可以看到其中一个壳体端壁4。为了显示输送室5的内部,在图1中,另一个壳体端壁已经被去除。
该泵构造为旋转泵并且包括可在输送室5中围绕转动轴线R转动的转子11和多个在转子11的槽中被引导的叶片12,使得所述叶片12可径向地或至少基本上径向地运动,如在叶片泵中常见的那样。转子11和叶片12一起形成泵的输送构件10,在示例性实施例中形成为叶轮。壳体周壁2的内周包括用于叶片12的导向表面,当输送构件10旋转时,叶片12被向外压靠在壳体周壁2的导向表面上。当转子10旋转时,导向表面限定了叶片12突出超过转子11的外圆周多远,叶片12在圆周方向上勾画出形成在输送室5中的输送单元。选择壳体周壁2的导向表面的轮廓,使得当输送构件10旋转时,输送单元在输送室5的低压侧上周期性地增加尺寸,并且在输送室5的高压侧上再次减小尺寸,以便通过输送室5的低压侧上的入口以增加的压力将流入输送室5的流体作为压力流体通过输送室5的高压侧上的出口排出。在有利的实施例中,泵被配置成例如克服重力通过入口抽吸流体。
为了被驱动旋转,转子11不可旋转地连接到驱动轴13,该驱动轴13穿过壳体端壁4和转子11,并伸入图1中未示出的壳体端壁的盲孔中。驱动轴13的驱动部分向外突出超过壳体端壁4,并且可以被驱动旋转。驱动轮可以在驱动部分非旋转地连接到驱动轴13,所述驱动轮例如为用于带传动的带轮、用于链传动的链轮或用于齿轮传动的齿轮。
壳体周壁2形成为封闭环,而壳体端壁3和4各自呈板状。在第一工作流的低压侧延伸的第一角度范围内,壳体周壁2包括在两个端侧中的每一个上的腔,以便形成第一入口6。在第二工作流的低压侧延伸的另一角度范围内,壳体周壁2还包括在两个端侧中的每一个上的第二腔,以便形成第二入口7(图1)。流体可以经由壳体周壁2中的在端侧上的腔,即经由第一入口6和第二入口7流入输送室5(图1)。壳体周壁2还包括在其外圆周上的在入口6的角度范围和入口7的角度范围中的每一个中的腔,在圆周上的所述腔各自从一个端侧上的腔轴向延伸到另一个端侧上的轴向相对的腔。圆周上的腔连接两个端侧上的第一入口6的腔和在相对侧上的两个端侧上的第二入口7的腔,使得获得大容积的第一入口6和同样大容积的第二入口7。壳体端壁3和4可各自设有相关联的腔,以便增加入口6的通流截面和入口7的通流截面。
壳体端壁4包括用于组装泵的凸缘。在装配状态下,泵壳体1在法兰的区域中固定在容纳装置上。
泵壳体1的外周上布置有径向衬垫43,在该示例性实施例中,其容纳在围绕壳体端壁4的外周的凹槽中,径向衬垫43用于在安装点处将低压空间与泵的外部环境分开,在组装状态下,所述低压空间在外周上围绕泵壳体1。
泵是多通量泵,在示例实施例中是双通量泵,即其包括第一工作通量和第二工作通量。相应地,输送室5包括用于第一工作流的第一入口6和第一出口以及用于第二工作流的第二入口7和第二出口。当泵处于操作中时,输送构件10在图1中逆时针旋转,如旋转方向箭头所指示。压力出口布置在图1中未示出的壳体端壁中。在第一工作流的高压侧轴向延伸穿过壳体周壁2的第一连接通道标记为8’,在第二工作流的高压侧轴向延伸穿过壳体周壁2的第二连接通道标记为9’。该连接通道8’和9’将形成在壳体端壁4的区域中的压力空间连接到泵壳体1的轴向相对的在图1中未示出的壳体端壁的压力出口。
图2以等距视图示出了在泵的面向端部的出口侧上的处于预组装状态的泵。所述出口侧形成在第一壳体端壁3的面向外端的侧面上,其在图1中未示出,但在图2中可见。珠缘衬垫S和盘簧15设置在壳体端壁3的面向外端的侧面上,第一出口和第二出口显现于该壳体端壁3的面向外端的侧面上,珠缘衬垫S覆盖这些压力出口。在图1中可见的连接通道8’和9’被分配给压力出口,其中连接通道8’连通穿过壳体端壁3的第一出口,连接通道9’连通同样穿过壳体端壁3的第二出口。
所述珠缘衬垫S包括多个围绕该珠缘衬垫S的内部区域延伸的垫圈环,流体可流过由该垫圈环在径向外侧限定的内部区域。在图2中可以看到垫圈环21和垫圈环22。垫圈环21环绕珠缘衬垫S的与第一出口轴向相对的内部区域,该内部区域在轴向视图中与第一出口重叠。垫圈环22环绕珠缘衬垫S的另一个内部区域,该内部区域与第二出口轴向相对,并在轴向视图中与第二出口重叠。
珠缘衬垫S为多层衬垫,在示例性实施例中为双层衬垫。其两个衬垫层通过一个或多个折叠部分37彼此连接,其中一个衬垫层包括保持元件29,而另一个衬垫层包括互补保持元件39,该保持元件29与互补保持元件39彼此保持接合,并且在保持接合中阻止衬垫层彼此分开。
泵壳体1的壁结构,即壳体周壁2、第一壳体端壁3和第二壳体端壁4,一起在其圆周上及轴向端侧限定输送室5(图1)。壳体端壁3和4分别以轴向接触的方式抵靠于壳体周壁2。有利地,该壳体周壁2可以松散地(即不以材料配合的方式)连接到壳体端壁3和4。
壳体周壁2与壳体端壁3和4通过定位和保持装置在预组装的泵单元内以轴向分层组装的方式保持在一起。定位和保持装置包括第一定位元件16和第二定位元件16,这在图1中可以看到。一个定位元件16原则上也是足够的,其优选地是中心定位元件。相应的定位元件16以杆的形状在轴向方向上从第二壳体端壁4突出,在轴向方向上突出穿过壳体周壁2并且还突出穿过第一壳体端壁3。在预组装期间,壳体周壁2和第一壳体端壁3沿着定位元件16朝向壳体端壁4滑动。
珠缘衬垫S借助于定位和保持装置保持在泵壳体1上。该珠缘衬垫S包括中央通道,该中央通道在预组装过程中滑动到壳体端壁3的外端侧上的一个轴向凸起上,由此在组装时可使该珠缘衬垫S对中。珠缘衬垫S通过螺纹连接和/或夹紧连接和/或类似的接合连接保持在泵壳体1上。为此,定位和保持装置包括一个或多个连接元件17,例如一个或多个螺钉和/或一个或多个夹持元件。该珠缘衬垫S包括突出于该珠缘衬垫S的外周的片状紧固结构28,该紧固结构28具有被连接元件17穿过的通道,该连接元件17与定位元件16连接接合,从而将壳体壁2、3和4与珠缘衬垫S保持在一起,作为预组装的泵单元。
在预组装状态下,盘簧15同样保持在壳体端壁3的外端侧上,尤其是可以借助于珠缘衬垫S保持。珠缘衬垫S可以轴向地接合在盘簧15后面,以使得盘簧15的内圆周至少局部地并且优选仅局部地在壳体端壁3与珠缘衬垫S之间剩余的轴向间隙中延伸,并且因此松散地保持在壳体端壁3与珠缘衬垫S之间。
盘簧15设计为在泵安装时在泵壳体1上施加轴向弹簧力,以便将壳体端壁3和4轴向压靠在壳体周壁2上,并因此保持输送室5密封。盘簧15可另外用于将出口与泵的低压侧分开。除了珠缘衬垫S之外,其还可以形成为轴向衬垫。
图3是在其上布置珠缘衬垫S的泵端侧的平面图,并示出了纵向截面A-A的路线。在图3中,纵向截面A-A从左侧朝向中心区域以直线延伸,其中其延伸为以微小的距离相对转动轴线R偏移。在中间区域中,纵向截面A-A跳到定位元件16或接合元件17中的一者的高度并与之相交,然后跳回到中间区域中,但此时正好在转动轴线R的高度处,并且从调回位置以直线向右延伸并进一步贯穿泵。
图4示出了图3中泵的纵向截面A-A,但是处于组装状态。该泵设置在容纳装置40上,且该泵设置为首先与盘簧15和珠缘衬垫S一起伸入容纳装置40的容纳凹部内。该泵的壳体端壁4的装配凸缘邻接容纳装置40,并且该泵在凸缘的区域内例如通过螺纹连接而紧固到容纳装置40上。
泵的端口侧首先伸入至容纳装置40中,壳体端壁3的壳体外端面14与容纳装置40的容纳腔底部的容纳端面44以微小的轴向间距(即轴向间隙)对置。
形成在泵壳体1的外周的低压空间45在径向外侧由容纳装置40的内周界定,在一轴向端由径向衬垫43界定,在另一轴向端由另一径向衬垫46界定。当泵运行时,流体经由低压空间45和暴露于低压空间45的入口6和7(图1和图2)进入输送室5。泵的低压侧包括低压空间45、入口6和7以及输送室5的低压侧。
在泵的高压侧的容纳端面44上,存在第一压力端口41和第二压力端口42,通过它们可以轴向排出流体。如已经在图1的基础上所解释的,流体经由穿过壳体端壁3的第一出口8排出区域中的第一工作通量,并且经由同样穿过壳体端壁3的第二出口9排出区域中的第二工作通量。在图1中可以看到的连接通道8’和9’连通相应的压力出口,即连接通道8’连通第一出口8,连接通道9’连通第二出口9,压力出口8和9延伸穿过壳体端壁3,并且在后者的壳体外端面14上分别进入壳体端壁3的凹槽中。这些凹槽可以在图3中看到,并且在这里也称为第一出口8和第二出口9。泵的第一出口8与第一压力端口41轴向相对,泵的第二出口9与第二压力端口42相对,当泵运行时,第一工作通量的流体通过第一出口8和第一压力端口41排出,第二工作通量的流体通过第二出口9和第二压力端口42排出。
珠缘衬垫S布置在保持于壳体外端面14与容纳端面44之间的轴向间隙中,且将第一出口8和第一压力端口41与第二出口9和第二压力端口42分离。
还可以看到定位元件16中的一个和珠缘衬垫S借助于该定位元件16而被紧固。该布置与另一定位元件16的布置相同,定位元件16的面向珠缘衬垫S的端部包括轴向凹部18,例如盲孔。连接元件17在紧固结构28之一(图2)的区域中相对于壳体端壁3从外部突出穿过珠缘衬垫S并进入凹部18,在该凹部处,其与定位元件16连接接合。连接元件17和连接方式例如可以分别实施为紧固螺钉和螺纹连接。
当泵被组装时,盘簧15被轴向支撑在容纳端面44上,并且以其弹簧力轴向作用在壳体外端面14上,这样,盘簧15将壳体端壁3压靠在壳体周壁2上,并且以弹簧力将壳体周壁2压靠在壳体端壁4上,从而获得壳体端壁3和4与壳体周壁2的轴向密封且紧固组装,并且确保输送室5被密封。
优选地,但仅作为示例,盘簧15在内圆周的区域与壳体外端面14接触,在外圆周的区域与容纳端面44接触。由此,珠缘衬垫S可以以其轴向面向容纳端面44的内圆周接合在盘簧15后面,并且在预组装状态下将其保持在泵壳体1上(图2)。
盘簧15以一个连续的、完全的圆周和独立的弧形围绕出口8和出口9。它可以被改进成附加的轴向衬垫,并将第一出口8和第二出口9与泵的低压侧分开,特别是在示例性实施例中,与低压空间45分开,它可以代替径向衬垫46,并且在这种改进中,可以代替从高压侧观察时最靠近低压侧的衬垫。然而,它也可以被改进成轴向衬垫,并且除了径向衬垫46之外还被提供,并且支撑后者以将高压侧与低压侧密封。然而,先决条件是,当组装泵时,盘簧15经由端壁上的间隙朝向两个轴向侧被支撑,所述端壁在整个圆周上连续地延伸而没有中断。
图5、图6和图7各自示出了珠缘衬垫S本身,并且没有组装。图5示出了珠缘衬垫S的平面投影的轴向平面图。图6和图7示出了当折叠并固定以防止分散时的珠缘衬垫S。图6是珠缘衬垫S的端面侧上的平面图,该端面侧轴向面向壳体端壁3。图7是图6中所示的纵向截面C-C。
珠缘衬垫S形成为一体。它包括第一衬垫层20、第二衬垫层30和折叠部分37。在图5的平面投影中,衬垫层20和30彼此并排放置,并且通过正好两个折叠部分37彼此连接。该珠缘垫片S没有折叠。在该平面图中,折叠轴线F穿过折叠部分37,当折叠部分37折叠时,衬垫层20和30围绕折叠轴线F彼此相向枢转,直到它们被折叠并在轴向上彼此相对。
折叠部分37一起形成珠缘衬垫S的折叠区域。在折叠之前,衬垫层20和30以翼的形状从折叠区域彼此远离地突出。当平行于折叠轴线F测量时,衬垫层20和30明显宽于由折叠部分37形成的折叠区域。展开的珠缘衬垫S在衬垫层20和30之间的折叠区域设有空腔27,两个折叠部分37沿折叠轴线F穿过该空腔27彼此间隔开,因此空腔27减小了折叠部分37的宽度,在该示例性实施例中,折叠部分37均被模制成沿折叠轴线F测量的窄条。
在展开状态下,其中一个紧固结构28自由地突出到折叠部分37之间的空腔27中,所述紧固结构28可以通过例如冲压直接形成空腔27。另一个紧固结构28从衬垫层20的背离折叠部分37的相对的圆周部分自由地向外突出,每个紧固结构28包括用于每个连接元件17的通道(图2和图4)。
珠缘衬垫S包括保持元件29和互补保持元件39,它们可运动为彼此保持接合。在图5的平面投影中,即在折叠之前,保持元件29和互补保持元件39横跨折叠轴线F彼此相对地设置,使得当折叠时,它们朝向彼此枢转。在保持接合中,它们阻止衬垫层20和30彼此分开。保持元件29是第一衬垫层20的一部分,互补保持元件39是第二衬垫层30的一部分,保持元件29从根端自由突出并且是弯曲弹性的(flexurally elastic)。它形成为弹簧舌。互补保持元件39由第二衬垫层30的外周边缘上的边缘部分形成,且该保持元件39包括衬垫层30的自由外周边缘的一部分,并从该自由外周边缘略微延伸到衬垫层30的靠近该边缘的区域内。
与示例性实施例的总共两个折叠部分37不同,折叠区域原则上也可以包括更多的折叠部分,每个折叠部分有利地是窄的折叠部分,与前述折叠部分37相当。在另一变型中,衬垫层20和30也可以仅通过一个折叠部分而彼此连接。然而,将它们分成两个折叠部分37有利于精确地限定折叠轴线F,从而精确地限定折叠时衬垫层20和30的相对位置。另一个优点是,通过在折叠部分37之间形成空腔27可以制造紧固结构28,与位于折叠区域外部的紧固结构相比,这节省了材料。
在平面图中,保持元件29布置在紧固结构28的区域,该区域与折叠部分37相距一定距离。在该示例性实施例中,其形成在紧固结构28的根部区域中。
为了便于折叠,特别是为了精确地限定折叠轴线F,折叠部分37均设有预模制折叠部38,预模制折叠部38可以例如是沿着折叠轴线F延伸的压花或凸出部。
第一衬垫层20包括第一垫圈环21,其在图2中已经示出,并且其在轴向平面图中围绕第一内部区域。在平面图中,垫圈环21是相对于第一内部区域的最小垫圈环,并且封闭(即完全包围)第一内部区域。垫圈环21是半垫圈(half-bead)。
与传统的垫圈环相比,第一垫圈环21在第一内部区域被硬化。其通过从垫圈环21的内边缘周向延伸到内部区域中的第一硬化结构23而被硬化(rigidified)。硬化结构23可以成形为平面薄盘,或者如在示例性实施例中成形为轴向浅弯曲的薄槽结构。它包括多个通道25,这些通道彼此并排布置,并且当泵运行时,流体可以流过这些通道。硬化结构23沿着垫圈环21的整个内圆周延伸,并且在整个内圆周上均匀地径向向内加固垫圈环21。
第二衬垫层30包括在平面图中围绕第二内部区域的第二垫圈环31。在轴向视图中,垫圈环31相对于第二内部区域形成最小的垫圈环,并且封闭(即完全包围)第二内部区域。垫圈环31以与垫圈环21类似的方式径向向内即在第二内部区域中被硬化。第二硬化结构33用于硬化第二垫圈环31,其可以成形为平面薄盘,或者如在示例性实施例中成形为轴向浅弯曲的薄槽结构,第二硬化结构33包括用于流体的通道35,其方式类似于第一硬化结构23。
第一衬垫层20包括另一个第三垫圈环22,其在图2中已经示出,并且其在轴向平面图中围绕第三内部区域。在轴向视图中,垫圈环22相对于第三内部区域形成最小的垫圈环,并且封闭(即完全包围)第三内部区域。垫圈环22也在其内部区域中硬化。第三硬化结构24可以被成形为平面薄盘,或者如在示例性实施例中成形为轴向浅弯曲的薄槽结构,用于加固第三垫圈环22,硬化结构24在第三垫圈环22的整个内圆周上均匀地延伸,以便在该内圆周上径向向内地进行硬化。第三硬化结构24还设有用于由泵输送的流体的多个通道25,这些通道以与第一硬化结构23类似的方式彼此并排地布置。
第一垫圈环21和第三垫圈环22在俯视图中彼此并排地设置,使得所配属的内部区域也彼此并排地并且彼此间隔地设置。在该示例性实施例中,垫圈环21和22也彼此分开一定距离地延伸。用于将折叠状态下的珠缘衬垫S置于泵壳体1的中心的衬垫层20的中心通道例如位于垫圈环21和22之间。
最后,第二衬垫层30包括在平面图中围绕第四内部区域的第四垫圈环32。在平面图中,垫圈环32相对于第四内部区域形成最小的垫圈环,并且封闭(即完全围绕)第四内部区域。垫圈环32也在其内部区域中硬化。第四硬化结构34可以成形为平面薄盘,或者如在示例性实施例中成形为轴向浅弯曲的薄槽结构,用于硬化第四垫圈环32。硬化结构34在第四垫圈环32的整个内圆周上均匀地延伸,以便在该内圆周上径向向内均匀地进行硬化。第四硬化结构34还设置有用于由泵输送的流体的多个通道25,这些通道以与第一硬化结构23类似的方式彼此并排布置。
第二垫圈环31和第四垫圈环32在俯视图中彼此并排地设置,使得相关的内部区域也彼此并排地并且彼此间隔地设置。在示例性实施例中,垫圈环31和32也彼此分开一定距离地延伸。衬垫层30的中心通道例如位于垫圈环31和32之间,该中心通道用于将珠缘衬垫S被折叠后在泵壳体1上对中。
在折叠状态下,第一垫圈环21和第二垫圈环31在轴向俯视图中在其整个轮廓上重叠,使得由垫圈环21和31包围的内部区域至少基本上完全地彼此重叠。第二垫圈环31以与第一垫圈环21相应的方式模制为半垫圈,垫圈环21和31从其外圆周开始并朝向共同的第一内部区域沿轴向彼此张开,从而与相应的单个垫圈环21和31相比,增加了珠缘衬垫S在垫圈环21和31的区域的轴向弹簧位移,如所期望地,增加轴向弹簧位移对于补偿待密封间隙的轴向宽度的变化是有利的。
在折叠状态下,第三垫圈环22和第四垫圈环32在轴向俯视图中在其整个轮廓上重叠,使得由垫圈环22和32包围的内部区域至少基本上完全地彼此重叠。垫圈环22和32同样模制为半垫圈。垫圈环22和32从其外圆周开始并朝向共同的第二内部区域沿轴向彼此张开,因此与相应的单个垫圈环22和32相比,增加了珠缘衬垫S在垫圈环22和32的区域的轴向弹簧位移,如所期望地,增加轴向弹簧位移对于补偿待密封的间隙的轴向宽度的变化是有利的。
在展开状态下,一方面垫圈环21与31和/或另一方面垫圈环22和32尤其可以关于折叠轴线F镜像对称,使得当珠缘衬垫S折叠并固定为保持接合时,它们在其整个轮廓上轴向齐平。
在附加功能中,硬化结构23、24、33和34也是阻力结构。在该示例性实施例中,它们各自穿有大量的小通道25和35,例如通道孔。硬化结构23、24、33和34每个都形成了待输送流体的流动阻力。当泵启动时,特别是当泵是冷的并且流体是相应地粘性的时,流动阻力确保输送构件10(图1)的叶片12被径向向外地挤压。为了实现这种效果,由泵输送的流体在被称为副叶片区域中被施加到叶片12的下侧。硬化结构23、24、33和34用于确保该副叶片区域被供应压力流体。
珠缘衬垫S为金属板结构。它可以特别是钢板结构,并优选为弹簧钢结构。然而,珠缘衬垫S原则上也可以是塑料结构,例如有机片材结构。然而,优选为钢板(特别是弹簧钢板)。衬垫层20和/或衬垫层30可(各自)涂覆有弹性衬垫材料,尽管省略涂层并将珠缘垫片实施为纯金属珠缘垫片可能是有利的。
有利地,珠缘衬垫S利用轴向偏压力安装在安装点处。偏压力被方便地选择,以使得其确保在所有安装条件下(即关于不可避免的部件公差和安装公差以及关于与温度和/或压力变化相关的间隙的轴向宽度的变化)对于密封强度具有足够的弹簧力。
在有利的实施例中,相对于相配合的成对的垫圈环21和31以及22和32设计珠缘衬垫S,使得其可以补偿至少0.1mm或至少0.2mm,优选0.3mm或更大的轴向间隙宽度的变化,并且确保在轴向间隙宽度的相应变化范围内的充分密封。
珠缘衬垫S布置在到盘簧15的间接力线(indirect line of force)中(图4)。当间隙宽度减小时,盘簧15吸收通过间隙的大部分轴向力。因此,盘簧15被设计为使得其可以补偿至少0.1mm或至少0.2mm、优选0.3mm或更大的轴向间隙宽度的变化,并且在轴向间隙宽度的相应变化范围内弹性地吸收作用在接合部上的大部分轴向力,并且可选地产生相对于低压空间45的密封。
图6示出了当折叠并准备组装在泵壳体1(图2)上时的珠缘衬垫S。衬垫层20和30绕折叠轴线F折叠且其中一个位于另一个之上,在该示例性实施例中,优选地,一个位于另一个的顶部。保持元件29和互补保持元件39彼此保持接合。图6示出了折叠的珠缘衬垫S在衬垫层30上的轴向平面图,其在如图2所示的预组装的泵单元中面向壳体端壁3。在保持接合时,保持元件29在轴向方向接合在互补保持元件39的后面。因此,在图6的平面图中,形成互补保持元件39的一部分的垫片层30的自由外周边缘被保持元件29覆盖。
保持接合结构跨过折叠的珠缘衬垫S的中心区域位于折叠区域对面。垂直于折叠轴线F的截面在折叠部分37之间延伸并通过保持接合。如果想象两条直线,所述两条直线在平面图中相交于折叠的珠缘衬垫上并且将珠缘衬垫S划分成四个扇区,使得每个折叠部分37完全在第一扇区中延伸,并且每个保持接合结构在平面图中形成在第二扇区中,其中,第一扇区和第二扇区在所述两条直线的交点彼此成镜像,则原则上有利的是,这两个扇区各自在至多90°或至多60°的扇区角度上延伸。
为了在相互邻接的衬垫层20和30的外周边缘上获得均匀的接触,衬垫层20和30均被预模制,使得它们在折叠状态下甚至在已经建立保持接合之前相对于彼此向各自的外周边缘凹入。在该示例性实施例中,通过为衬垫层20和30中的每一个提供在中央区域延伸的弯曲部来实现该凹度。在图6的平面图中,衬垫层30中的弯曲部36可被看作穿过衬垫层30的直的弯曲线,该弯曲部36和另一衬垫层20的弯曲部各自大致垂直于折叠轴线F延伸。该梯度被选择为使得各弯曲部一方面从外周边缘向外周边缘延伸穿过珠缘垫片S的中心区域,但仅在垫圈环的外侧,图6中垫圈环31和32的外侧。在沿平行于折叠轴线F截面中,该截面沿轴向方向从平面图的平面延伸,衬垫层20和30在折叠时形成非常平的菱形,但尚未固定,其中衬垫层20和30在外圆周边缘上尚未彼此接触或至少尚未轴向张紧。
图7示出了图6中珠缘衬垫S的纵向截面C-C。由于其多层结构,珠缘衬垫S的轴向弹簧位移比单层实施例的珠缘衬垫长,这尤其可以在图7中看到。还可以看到,硬化结构24和34相对于彼此是凸起的,从而它们的轴向距离在垫圈环22和32内的中心区域中减小,在该示例性实施例中,硬化结构24和34在中心区域彼此轴向邻接。
图8纯示意性地示出了珠缘衬垫S的平行于折叠轴线F的轴向截面。该珠缘衬垫S被折叠。衬垫层20和30轴向彼此相对,保持接合还没有建立,并且没有外力作用在衬垫层20和30上。当以这种方式没有承受任何载荷时,两个衬垫层20和30相对于彼此被预模制成凹入形状。衬垫层20和30是预模制的,因为它们各自包括在中心区域的小的弯曲部26和36,并且从中心区域以锐角朝向彼此逐渐变细,从相应的弯曲部26和36向外延伸直到外部圆周边缘。如果不考虑成形的垫圈环,如图8的示意图所示,则衬垫层20和30一起形成平的菱形,然而在图8中被过度拉伸。处于未折叠状态(图5)的珠缘衬垫S的整体屋顶状形状几乎不能识别。然而,在相应的平面图中,相应的弯曲部26和36可以被看作是细的拐点线。然而,图5中没有示出拐点线26和36。在珠缘衬垫的平面投影中,它们可以形成一条直线,该直线延伸穿过中心区域并且总是在垫圈环之间。然而,当衬垫层20和30展开时,如果例如弯曲部26和36仅可能延伸到垫圈环之外,弯曲部26和36也可以在平面图中彼此相对地呈现一定的偏移或彼此成钝角。
因为它们是预先凹下模制的,所以当建立保持接合时,衬垫层20和30在弯曲部26和36的区域中被拉向彼此,使得它们首先在外周边缘上轴向接触。因此,凹入的预模制阻碍了外周边缘的分离。
图9和图10以放大的细节示出了折叠部分37之一。图9示出了当折叠部分37在图6的纵向截面B-B中折叠时的所述折叠部分37。图10同样示出了折叠部分37的纵向截面,但是在其被折叠之前。如上所述,每个折叠部分37都设有预模制的折叠部分38,以便更精确地限定折叠轴线F。预模制的折叠部分38为一个局部凸起,其可以在模制垫圈环的过程中通过深冲压与垫圈环21、22、31和32一起形成,或者也可以在之前或之后的步骤中模制。
图11、图12和图13以从图11经由图12进行到图13的顺序的形式,示出了建立保持接合的保持元件29和互补保持元件39。
图11示出了与建立保持接合相关的初始状态。衬垫层20和30已经被折叠。形成为弹簧舌的保持元件29不承受任何载荷,并以平面方式紧邻衬垫层20延伸,衬垫层30在互补保持元件39的区域保持在沿轴向方向距离保持元件29一定距离处,或者在互补保持元件39的区域在周向边缘处固有地从衬垫层20分开。
图12示出了顺序中的下一步骤,其中使用例如自动装配机的销形工具,保持元件29朝向互补保持元件39并经过其自由端(衬垫层30的外周边缘)弯出其衬垫层20,从而为互补保持元件39让出路径,并且衬垫层30可借助于另一工具在互补保持元件39的区域中压向衬垫层20。如果保持元件29随后被释放,则其弹性地弹回并且利用基于弹性的张紧力将互补保持元件39轴向地压靠衬垫层20。
图13示出了保持元件29和互补保持元件39紧邻的衬垫层20和30。从衬垫层20看,互补保持元件39的自由端、垫片层30的自由外周缘位于保持元件29的自由端的下方。在这种后接合中,保持元件29通过互补保持元件39将衬垫层30支持在衬垫层20上,这阻止了衬垫层20和30彼此分开。在保持接合中,保持元件29根据其弹性变形而压在互补保持元件39上。
图14示出了紧邻保持接合的衬垫层20和30。衬垫层30的互补保持元件进行了修改。修改的互补保持元件标记为39’。改进的互补保持元件39’被卷曲(crimped),使得当其处于保持接合时,其自由端在第一衬垫层20的平面内延伸。为此,第二衬垫层30在与保持元件29相对的衬垫层20的边缘部分区域朝向衬垫层20急剧挠曲(delfect),并且当与衬垫层20轴向水平时再次急剧回缩,从而获得阶梯状轮廓形式的互补保持元件39’。如在示例性实施例中,如果保持元件29在不承受任何载荷时是平面的,则其自由端在保持接合中会略微突出超过第二衬垫层30。为了减少这种突出,在另一进一步的改进中,保持元件29也可以是卷曲的或圆形的(rounded),使得其在保持接合中在其自由端的区域中齐平地位于互补保持元件39’上。
图15示出了紧邻保持接合的衬垫层20和30,其中衬垫层20包括保持元件29’,其与图11至图13中的示例性实施例相比被修改。当不承受任何负载时,保持元件29’突出其衬垫层20的平面之外,即突出衬垫层20的紧邻附近,远离另一垫片层30。为了建立保持接合,使用工具将保持元件29’朝向互补保持元件39弯曲并穿过其下面,如结合图11至图13中的示例性实施例所述。然而,对于修改的保持元件29’弯曲所需的变形程度比对于保持元件29更大。因此,在保持接合时,其以更大的轴向张力作用在互补保持元件39上。
图16以在衬垫层20上的等角视图显示了第二实施例的珠缘衬垫S。该珠缘衬垫S是折叠的,但尚未固定。折叠过程本身已完成,并且衬垫层20和30彼此轴向相对,但是在与折叠区域相对的外部周缘区域内仍然彼此稍微分开。第二示例性实施例的珠缘衬垫S与第一示例性实施例的不同之处在于保持元件和互补保持元件的数量以及实施方式。
与第一实施例不同,第一衬垫层20包括两个保持元件51,而第二衬垫层30相应地包括两个互补保持元件55,保持元件51和互补保持元件55可以成对地运动进入保持接合。保持元件51和互补保持元件55从相应的衬垫层20和30的外周边缘自由地向外突出。
图17在图16的细节X中示出了在建立保持接合之前的一对保持元件51和互补保持元件55。图18、图19和图20示出了处于保持接合的相同成对的保持元件51和互补保持元件55,其中图18为透视图,图19为轴向延伸截面,图20为轴向平面图。
保持元件51和互补保持元件55相对于轴向方向被卷曲。相应的保持元件51包括卷曲部52,并且相应的互补保持元件55包括卷曲部56。通过其卷曲部52,相应的保持元件51沿轴向从衬垫层20的外周边缘落下,与衬垫层30的外周边缘齐平。而沿另一轴向,相应的互补保持元件55通过其卷曲部56从衬垫层30的外周边缘落下,与衬垫层20齐平。卷曲部52和56的形状可在图19的截面中最清楚地看到,通过卷曲部52和56,保持元件51和互补保持元件55在保持接合中仅向外加宽相互邻接的衬垫层20和30,而不增加保持接合附近的总厚度。
每个保持元件51包括朝向相关的互补保持元件55突出的突出部53,由此形成保持接合。互补保持元件51各自包括朝向相关联的保持元件51突出的突出部57,由此形成保持接合。保持元件51和互补保持元件55在其沿周向方向彼此面对的侧面上各自包括凹口,以便接收突出部53和57。如图17至图20的视图中所示,特别是图20中所示,成对配合的保持元件51和互补保持元件55分别通过突出部53和突出部57轴向地一个位于另一个之上,并以弹性张力彼此压靠,以便使衬垫层20和30相对于彼此张紧。原则上,对于每对保持元件51和互补保持元件55的保持接合,仅包括一个突出部53或57就足够了,只要其在保持接合中在每种情况下与另一接合配对件重叠,以便轴向地作用在其上。
保持元件51和互补保持元件55还包括邻接点54和58(图20)。邻接点54和58位于相应的衬垫层20和30的外周边缘和相应的突出部53和57之间。邻接点54和58位于凹口的区域内。
为了建立保持接合,彼此折叠的衬垫层20和30通过轻微弹性张紧而在周向方向上相对于彼此偏移,使得保持元件51和互补保持元件55在平面图中彼此自由。然后,在这种状态下,衬垫层20和30的外周边缘在保持元件51和互补保持元件55处被彼此压靠,然后在相对于外周方向被释放,从而彼此抵靠。衬垫层20和30沿圆周方向回弹,使得保持元件51和互补保持元件55的突出部53和57成对重叠,从而进入保持接合。一旦建立了重叠,衬垫层20和30可再次轴向释放。为了便于张紧并因此在圆周方向上偏移,衬垫层20和30可各自设置有通道50,其中该通道在折叠状态下轴向齐平。为了张紧和偏移,可以将杆状工具插入齐平的通道50中并且相对于轴向方向倾斜。
除了所述的区别之外,第二实施例的珠缘衬垫S与第一实施例的珠缘衬垫S一致。
Claims (19)
1.一种用于密封第一部件(1)和第二部件(40)之间的间隙的珠缘衬垫,该珠缘衬垫(S)包括:
(a)第一衬垫层(20),其包括保持元件(29;51);
(b)第二衬垫层(30),其包括互补保持元件(39;55);以及
(c)一个或多个折叠部分(37),其连接所述第一衬垫层(20)和所述第二衬垫层(30),
(d)其中,所述第一衬垫层(20)、所述第二衬垫层(30)和相应的所述折叠部分(37)形成为一体,并且所述衬垫层(20,30)通过折叠相应的所述折叠部分(37)而被折叠或能够被折叠到彼此之上,以使得该衬垫层(20,30)在轴向方向上面向彼此,以及
(e)其中,所述保持元件(29;51)和所述互补保持元件(39;55)基于形状配合和/或摩擦配合而彼此保持接合或能够彼此保持接合,以固定所述衬垫层(20、30)而阻止彼此分离。
2.根据前一权利要求所述的珠缘衬垫,其中,在所述保持接合中,所述保持元件(29;51)和所述互补保持元件(39;55)相对于所述轴向方向接合在彼此的后面,并且优选地通过基于弹性变形的张力而在该轴向方向上彼此压靠。
3.根据前述权利要求中任一项所述的珠缘衬垫,其中,在所述保持接合中,所述保持元件(29)关于所述轴向方向接合在所述第二衬垫层(30)的外周边缘后面,或者所述互补保持元件(39)关于所述轴向方向接合在所述第一衬垫层(20)的外周边缘后面。
4.根据前述权利要求中任一项所述的珠缘衬垫,其中,在平面视角中,所述保持元件(29;51)和/或所述互补保持元件(39;55)从一个根端自由地伸出并且能够弹性地弯曲而解除所述保持接合。
5.根据前述权利要求中任一项所述的珠缘衬垫,其中,所述保持元件(51)和/或所述互补保持元件(39’;55)朝向自由端成圆形地弯曲并再次向后弯曲或优选地卷曲并延伸或各自延伸出相关的所述衬垫层(20,30)的平面而进入另一个所述衬垫层(30,20)的平面中,以便在所述保持接合的区域中保持所述珠缘衬垫(S)具有低的厚度。
6.根据前述权利要求中任一项所述的珠缘衬垫,其中:在展开的所述珠缘衬垫(S)的轴向平面视角中,该珠缘衬垫(S)的折叠轴线(F)在一个或多个所述折叠部分(37)中相对于所述轴向方向横向地延伸;在沿着所述折叠轴线(F)的平面视角中,相应的所述折叠部分(37)表现出折叠部分宽度,并且所述珠缘衬垫(S)表现出沿平行于所述折叠轴线(F)测量的最大衬垫宽度;并且所述最大衬垫宽度为相应所述折叠部分宽度的至少三倍或至少五倍。
7.根据前述权利要求中任一项所述的珠缘衬垫,包括第一折叠部分(37)和第二折叠部分(37),其中,在展开的所述珠缘衬垫(S)上的轴向平面视角中,所述珠缘衬垫(S)的折叠轴线(F)在所述折叠部分(37)和位于所述折叠部分(37)之间的空腔(27)中延伸,所述空腔(27)完全没有材料,或仅在沿着所述折叠轴线(F)的区域中没有材料。
8.根据前述权利要求中任一项所述的珠缘衬垫,其中,在轴向平面视角中,相应的所述折叠部分(37)完全在折叠的所述珠缘衬垫(S)的第一扇区内延伸,并且所述保持接合形成在该平面视角的第二扇区中,其中,这些扇区由两条在该平面视角中相交的直线描绘,且在该两条直线的交点彼此成镜像,且这些扇区延伸超过至多90°或至多60°的扇区角度。
9.根据前述权利要求中任一项所述的珠缘衬垫,其中,当所述折叠部分(37)已经折叠起来时并且在所述保持接合建立之前,所述衬垫层(20,30)轴向地面向彼此,并且所述衬垫层(20,30)中的至少一个在平行于所述折叠轴线(F)并且正交于所述衬垫层(20,30)的轴向平面中通过形成弯曲部(26,36)而被凹入地预模制,例如被圆化或弯曲,直至当该衬垫层(20,30)在没有外力时相对于所述衬垫层(20,30)中的另一个的外周边缘,以使得所述衬垫层(20,30)的面向端部的表面在这些轴向平面中朝向相应所述衬垫层的外周边缘以锐角朝向彼此渐缩。
10.根据前述权利要求中任一项所述的珠缘衬垫,其中,当该折叠部分(37)已经被折叠时并且在所述保持接合建立之前,所述衬垫层(20,30)轴向地面向彼此,并且所述衬垫层(20,30)中的至少一个在一个折叠平面中是弯曲的,在轴向平面视角中,该折叠平面相对于所述折叠轴线(F)是正交的并且在该折叠的珠缘衬垫(S)上延伸穿过该珠缘衬垫(S)的一个中心区域和/或穿过所述保持元件(29,51)延伸,当从所述折叠轴线(F)观察时,该衬垫层(20,30)在没有外力时从所述衬垫层(20,30)中的另一个凸出地离开。
11.根据前述权利要求中任一项所述的珠缘衬垫,其中,包括所述保持元件(29;51)和所述互补保持元件(39;55)的所述衬垫层(20;30)由经过一个或多个所述折叠部分(37)的一片金属连续地形成,例如通过深冲压和冲孔。
12.根据前述权利要求中任一项所述的珠缘衬垫,其中:所述第一衬垫层(20)包括衬垫环(21,22),并且所述第二衬垫层(30)包括衬垫环(31,32);所述第一衬垫层(20)的衬垫环(21,22)围绕在轴向平面视角中流体能够流过的内部区域,并包括用于与所述部件(1,40)之一轴向接触的衬垫端面表面;所述第二衬垫层(30)的所述衬垫环(31,32)围绕在轴向平面视角中流体能够流过的内部区域,并包括用于与所述部件(1,40)中的另一者轴向接触的衬垫端面表面;两个所述内部区域在平面视角中至少部分地并且优选地完全地彼此重叠;所述第一衬垫层(20)的衬垫环(21,22)和/或所述第二衬垫层(30)的衬垫环(31,32)为垫圈环。
13.根据前述权利要求所述的珠缘衬垫,其中,所述第一衬垫层(20)包括硬化结构(23,24),在平面视角中,该硬化结构从该第一衬垫层(20)的所述衬垫环(21,22)延伸到所述内部区域中并且优选地横穿该内部区域,以便使所述第一衬垫层(20)的所述衬垫环(21,22)硬化,并且/或者,其中,所述第二衬垫层(30)包括硬化结构(33,34),在平面视角中,该硬化结构从该第二衬垫层(30)的所述衬垫环(31,32)延伸到所述内部区域中并且优选地横穿该内部区域,以便使所述第二衬垫层(30)的所述衬垫环(31,32)硬化。
14.根据前述权利要求所述的珠缘衬垫,其中,所述硬化结构(23,24,33,34)中的至少一者(24,34)相对于轴向面向其的所述硬化结构(34,24)凸起,并且优选地在折叠和固定状态下轴向邻接该轴向面向的硬化结构(34,24)。
15.一种用于将流体施加到例如为齿轮箱的单元的泵,所述泵包括:
(a)泵壳体(1),其具有如下特征
-壳体周壁(2),其围绕所述泵的输送室(5),
-壳体端壁(3),其具有轴向背离所述输送室(5)的壳体外端面(14),
-用于所述流体的入口(6),以及
-用于所述流体从所述壳体外端面(14)上流出的出口(8);
(b)输送构件(10),其能够在所述输送室(5)内运动,以便将所述流体从包括所述入口(6)的泵的低压侧输送到包括所述出口(8)的泵的高压侧;以及
(c)珠缘衬垫(S),包括第一衬垫层(20)和第二衬垫层(30),该第一衬垫层(20)和第二衬垫层(30)中的一者轴向放置在另一者之上,优选在另一者的顶部,优选地为根据前述权利要求中任一项所述的珠缘衬垫(S),
(d)其中:所述第一衬垫层(20)包括第一衬垫环(21),所述第二衬垫层(30)包括第二衬垫环(31);在轴向平面视角中,所述第一衬垫环(21)围绕流体能够流动通过的第一内部区域,并且,在轴向平面视角中,第二衬垫环(31)围绕流体能够流动通过的第二内部区域;并且,在轴向平面视角中,所述第一内部区域和第二内部区域至少部分地并且优选地完全地彼此重叠;
(e)其中,所述第一衬垫环(21)为包括用于轴向接触的衬垫端面表面的第一垫圈环(21),并且/或者,所述第二衬垫环(31)为包括用于轴向接触的衬垫端面表面的第二垫圈环(31),以及
(f)其中,所述衬垫环(21,31)中的一者在轴向上面向所述壳体外端面(14),并且在所述平面视角中围绕所述出口(8),以密封所述出口(8)。
16.根据前述权利要求所述的泵,其中,所述衬垫环(21,31)各自为垫圈环,并且所述第一垫圈环(21)和所述第二垫圈环(31)朝向相应地被围绕的内部区域彼此远离地轴向张开,以使得在彼此远离地轴向面向垫圈端部的表面之间获得增大的轴向弹簧位移。
17.根据前两项权利要求中任一项所述的泵,其中:
-所述泵设置在容纳装置(40)上;
-所述容纳装置(40)包括:容纳凹部,并具有凹部的基部(44);
-所述泵壳体(1)的至少一个轴向部分布置在容纳凹部中,以使得所述壳体外端面(14)与所述凹部的基部轴向相对地定位,并形成轴向间隙;以及
-所述珠缘衬垫(S)将所述出口(8)密封在该轴向间隙中。
18.根据前三项权利要求中任一项所述的泵,其中,当所述泵被组装时,所述珠缘衬垫(S)经由所述衬垫环(21,31)以至弹簧装置(15)的间接力线或者以直接力线在所述泵壳体(1)上施加轴向弹簧力。
19.根据前述四项权利要求中任一项所述的泵,其中,所述第一衬垫层(20)包括第一硬化结构(23),在所述平面视角中,所述第一硬化结构(23)从所述第一衬垫环(21)延伸到所述第一内部区域中,并且优选地横穿所述第一内部区域,以便硬化所述第一衬垫环(21),并且/或者,其中,所述第二衬垫层(30)包括第二硬化结构(33),在所述平面视角中,所述第二硬化结构(33)从所述第二衬垫环(31)延伸到所述第二内部区域中,并且优选地横穿所述第二内部区域,以便硬化所述第二衬垫环(31)。
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