CN1418300A - 可旋转构件之间的迷宫式密封 - Google Patents

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Abstract

为了在一迷宫式密封中减少或阻止在操作中通过一密封环形间隙12的轴向泄流，该密封环形间隙12构成圆锥形的，其具有相反于泄流方向的逐增的直径。

Description

可旋转构件之间的迷宫式密封
技术领域
本发明涉及按照权利要求1的前序部分所述的迷宫式密封。
背景技术
一由DE 4403776A1已知的这类迷宫式密封应用在从一驱动电机至一凸缘连接在其上的传动装置的过渡处的球轴承的区域。其中配备有一外壳固定的构件，该构件设置有径向向内定向的相互平行的和具有相同内径的各环形元件。驱动电机的转子轴上固定另一环形构件，其在各个环形构件的端面的区域具有与其邻接的圆柱形密封面。并且该另一构件设有径向向外定向的多个离心叶片，其插入各环形元件之间。各环形元件的端面的直径稍大于配置的圆柱形密封面的直径，以便在相应的端面与所配置的密封面之间形成一较窄的环绕的空心圆柱形密封环形间隙。因此端面和密封面形成各个所属的密封环形间隙的内圆周表面和外圆周表面。实际中表明不能达到密封面的完全同心回转。由于这样的技术上不可避免的形状与位置的缺陷使得本来就很窄的密封环形间隙随着旋转频率而产生动态变化。因此如果例如油，在该情况下以滴状或作为油泡沫从球轴承进入迷宫式密封并从而到达密封环形间隙，则偏心的环绕的密封面按照一泵的方式起作用并由此通过密封环形间隙输送出现的污染并且可能这样一直到达电机并在其中引起故障。为了避免这样的缺点，在迷宫设置中结合一减压区，其通过一通道连接到一作为文邱里(Venturi)喷嘴有效的散射器，其连通外部大气。
发明内容
本发明的目的在于，对一种迷宫式密封采取措施，借此可以阻止泵效应。
按照本发明这个目的通过权利要求1的特征中所述的措施来达到。
在本发明的一种迷宫式密封的结构中，由于涉及轴向泵送作用的密封环形间隙的圆锥形状，另外在密封环形间隙内产生一径向分量，该轴向泵送作用是由于已述的因不圆度产生的密封环形间隙的动态变化出现的。该泵送作用的径向分量取决于转数、圆锥形密封环形间隙的直径和径向扩展及轴向斜度。优选径向间隙宽度同样大小沿轴向延伸。因此一密封环形间隙具有空心截锥形状。然而也可能只一个密封环形间隙的圆周表面，亦即或者环形元件的端面或者在配置的另一构件上的密封面倾斜成圆锥形的。两所述的圆周表面也可以相对于轴向方向向相反的方向倾斜。如果所述各圆周表面的倾斜只沿其轴向扩展的一部分延伸，可能也是合乎目的的，在这种情况下对于泵送作用的大小，特别是密封环形间隙的外圆周表面的斜度是决定性的。在这种情况下泵送作用指向密封环形间隙的较大直径的一端。因此密封环形间隙的较大直径向一侧设置，从该侧干扰的流体，特别是油、水等可以流向迷宫式密封。对于泵送作用来说此时对该保留的流体施加径向离心力是重要的，其将进入密封环形间隙内流体向外输送。于是在倾斜的外圆周表面上出现流动分量，其阻止涉及流入的流体的由于不同心回转产生的轴向泵送作用。其中通过圆锥斜度的选择和转数可以调整阻止力分量的大小。为了能使设有密封面的构件的直径保持尽可能的小，轴向相互接连的截锥形密封面在纵向剖面看去相互配置成锯齿形的，以使平均直径可以构成至少近似相同大小的。也可能的是，将迷宫式密封设有向相反方向倾斜的密封环形间隙。于是可以例如从一在中间轴向区域的迷宫式密封的通气部分向外阻止来自两端部的流体的进入。此外，也可以多个环形面面对一共同的密封面。同样合乎目的的是，在各个邻接的密封面之间设置径向向外定向的离心环，它们伸出于所属的邻接的各环形元件之间并由其将挤过密封环形间隙的流体径向甩入在各所属的环形元件之间设置的拦截槽。然后将甩离的流体通过一共同的集合通道排走。
附图说明
本发明以下借助于一附图中所示的迷宫式密封的实施例加以更详细的说明。其中：
图1为固定在电机的轴承盖上的迷宫式密封的纵向剖面图和
图2为在密封环形间隙的区域内的环形密封的放大图。
具体实施方式
按照图1，在一电机的固定壳体的内腔1中一转子2固定在轴3上。轴3通过一滚动轴承4可旋转地支承于一壳体的轴承盖5中。轴3从壳体内腔1向外伸出的一端与一直接连接到轴承盖5上的机械传动装置处于驱动连接，后者中只示出传动齿轮6的一个设置。传动齿轮6在一未示出的油浴内运转。由传动齿轮6输送的油量还用作滚动轴承4的润滑。在这种情况下为了避免轴向流过滚动轴承4的传动轴进入电机壳体的内腔1，设置轴向连接到滚动轴承4的一个沿向转子2轴向方向延伸的多腔的迷宫式密封。该迷宫式密封包括一固定在轴3上并环绕轴3的套筒形内构件8和一包围内构件8的盘形外构件7，其与轴承盖5固定连接。在外构件7的内壁具有径向向内定向的各环形元件9，它们以彼此间隔一定轴向距离设置并且在它们之间具有U形横截面的空腔10。如图2中所示，环形元件9的径向指向内部的端面11在形成一密封环形间隙12的条件下很窄地邻近而不接触地面对各一个密封面13，该密封面13构成在套筒形的环绕轴3的构件8的外壁上。此外密封面13在实际操作条件下并不是精确同心回转的，密封环形间隙12的沿径向方向测定的宽度随轴3的旋转频率而变化。这在密封环形间隙12中尽管具有很小的间隙宽度仍促使例如来自滚动轴承的润滑油被泵过密封环形间隙12。
为了降低流体不合要求的通过密封环形间隙12的能力，密封环形间隙12构成圆锥形的。为此当前不仅环形元件9上的端面11而且配置的密封面13均构成圆锥形的。其中端面11和密封面13的斜度选择成相对于所示轴3的轴线14是相同大小并向着同一方向的。因此密封环形间隙12具有空心截锥形状，其直径相反于保留的流体、即当前的润滑油泄漏的方向扩大。在轴3旋转和密封面13随同旋转的情况下前进到密封环形间隙12的流体在进入密封环形间隙12时被径向向外加速并在配置的倾斜端面11上经过偏移方向，该偏移方向具有一指向相反于流体要流入的方向的力分量。通过斜度的选择在考虑到轴3的转数的情况下将该力分量选择成使其阻止由于不同心回转产生的在密封环形间隙12内的泵送作用和至少部分地抵消这种泵送作用。通过一个以这种方式配备的迷宫式间隙密封的多个构成，流体通过一个相应构成的迷宫式密封的能力可以被至少降低到这样的程度，即不需要附加的措施，例如在与用纯圆柱形密封环形间隙的设置相比具有同样密封效果的情况下只需要数目减少的由环形元件9和密封面13形成的密封环形间隙12。
不同于所述的实施形式，即其中密封环形间隙12的圆锥形圆周表面11和13具有相同的斜度，只端面11或密封面13构成圆锥形的，也可以满足要求，但其中必须遵守由其得到的关于力求改善的密封情况的力分量的方向。
为了能够将内构件8的壁厚保持尽可能的小，将至少两个邻接设置的圆锥形密封环形间隙12的平均直径选择成至少是近似相同大小的。所属的并列设置在可旋转支承的构件8上的截锥形密封面13在这种情况下构成沿轴向纵剖面的锯齿形状。
为了改善仍然挤过密封环形间隙12的流体的甩离，在邻接的各密封面13之间的各锯齿尖端的区域设有径向向外定向的离心环15，其伸出于所属的各邻接的环形元件9之间。
如果存在不合要求的流体可从密封的两侧面进入的可能性，则合乎目的的是，密封环形间隙12设有向迷宫式密封的各轴向端部相反方向的倾斜。在该实施例中内构件8的向着转子2的端部因此设有一密封面13，其相对于轴线14的倾斜构成相反于在迷宫式密封的另一向着传动装置的一端上的密封面13的倾斜。与此相应，配置的环形元件9的各端面11也向相反方向倾斜。在具有密封环形间隙12的相反的倾斜的区域之间当前在迷宫式密封中插入一中立的腔室16，由其将进入的流体向外排走。相反，由向着传动装置的空腔10可以将分离于其中的流体，当前即传动油再导回滚动轴承4或传动装置中。
此外也可以为至少两个环形元件9配置一个共同的密封面13，如图1的实施例中在中立的腔室16的两侧所示。
总之，通过密封环形间隙12的圆锥形状改善了密封效果而勿需附加的结构空间或其他的辅助装置。另一方面，通过借此可利用的力分量降低了对密封环形间隙12的扼流作用的要求，即在该情况下可以将径向间隙加大，以便可以以降低的精度制造构件。在加大的间隙宽度的情况下还减小了其在轴3旋转时相对的动态变化，这又降低了从流入油的一侧通向另一侧的不合要求的泵效应。在这种情况下当各密封面13沿纵向剖面看去彼此成锯齿形轴向连接时，虽然密封面13为圆锥形状但不需要加大内构件8的直径。和环形叶片9一起的外构件7由于装配原因设计成剖分式的，而具有密封面13和离心环15的内构件8为一单体的结构构件。两构件7和8可以相对转动，但轴向是固定的直到操作条件下的位错为止。同样，有关的密封面13的直接配置一端面11的部分沿轴向方向无间断地构成。

Claims (9)

1.在可绕一轴线(14)相互相对旋转的、轴向固定的构件(7，8)之间的迷宫式密封，其包括至少两个轴向接连设置的环形的不间断的密封环形间隙(12)，该密封环形间隙(12)在设置在构件(7)上的一个环形元件(9)的一个端面(11)与一不接触而很窄地邻近对面的另一构件(8)上的密封面(13)之间，其中端面(11)和密封面(13)形成所属的密封环形间隙(12)的圆周表面，其特征在于，至少一个密封环形间隙(12)的至少一个圆周表面(11，13)构成圆锥形的。
2.按照权利要求1所述的迷宫式密封，其特征在于，一个端面(11)设计成圆锥形。
3.按照权利要求1或2所述的迷宫式密封，其特征在于，一个密封面(13)设计成圆锥形。
4.按照权利要求1至3之至少一项所述的迷宫式密封，其特征在于，一密封环形间隙(12)的两个圆周表面(11，13)设计成圆锥形并具有相同的倾角。
5.按照权利要求1至4之至少一项所述的迷宫式密封，其特征在于，至少两邻接设置的圆锥形密封环形间隙(12)的平均直径至少是近似相同大小的。
6.按照权利要求1至5之至少一项所述的迷宫式密封，其特征在于，密封环形间隙(12)设有向相反方向的倾角。
7.按照权利要求1至6之至少一项所述的迷宫式密封，其特征在于，至少两个环形元件(9)面对一连续的共同密封面(13)。
8.按照权利要求1至7之至少一项所述的迷宫式密封，其特征在于，在一构件(8)上轴向接连地设置多个圆锥形的密封面(13)。
9.按照权利要求8所述的迷宫式密封，其特征在于，在邻接的各密封面(13)之间设置径向向外定向的离心环(15)，其伸出所属的邻接的各环形元件(9)之间。
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