CN1469978A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及密封壳体用的密封装置，该壳体由至少具有一个密封槽的第一壳体部件，以及至少具有一个搭边的第二壳体部件组成。上述的搭边和密封槽在壳体关闭状态下互相嵌合，形成一个密封间隙。本发明的密封装置还具有一个能放入密封间隙内的密封件，当搭边插入密封槽时，该密封件能基本上垂直于接合方向地被弹性压缩。

Description

密封装置

技术领域

本发明涉及依照权利要求1所述的密封装置，也就是说用于密封壳体的密封装置，该壳体具有至少有一个密封槽的第一壳体部件和至少有一个搭边的第二壳体部件，其中在壳体处于关闭状态时，搭边和密封槽相互嵌合形成一个密封间隙。

背景技术

密封装置原则上区分为所谓的径向密封和平面密封。下面对这些已知的密封装置予以简要说明。

径向密封通过压缩或挤压弹性的O形圈产生密封作用，例如把O形圈装入盖子上的相应密封槽中，在把盖子装上以后O形圈压紧壳体下部的内表面。通过O形圈作用于贴紧壳体内表面的回弹力产生密封力，这个密封力能够或多或少很好地阻止外部介质，例如水、湿气、灰尘、细菌污染等侵入壳体内部。

因为径向作用的密封力通常垂直于接合方向，即垂直于盖子关闭的方向，在静止密封时没有与接合方向相反的力矢量产生，因此也没有盖子相对壳体部件打开的倾向以及打开的力。

作用在壳体下部及盖子或壳体上部的密封力均匀地分布在壳体圆周上，并且在数量上几乎一样大。然而这些相对大的密封力必须由壳体支撑，从而在壳体中，也就是说不仅在壳体上部而且在盖子中，产生的张力，不允许导致壳体的变形和由此密封作用的降低。

这些张力在相对薄壁的、尽可能直壁的壳体壁和大壳体直径的情况下作用特别严重。这可能使得壳体壁在个别地方轻微地下陷(geringfuegig)，从而使密封装置失去其密封作用而壳体变为不密封的。

对密封性有高要求的，像手动测量仪器这样的壳体，大部分使用密封带或小横截面的O形圈作为密封材料。经常是由塑料制成的壳体的壁的变形的大小和因此产生的密封力，由于稳定性原因不允许特别大。由此导致，对塑料合乎愿望的密封力仅仅可通过0.1到0.2mm数量级的压缩量实现。这要以壳体部件的加工公差，特别在密封装置区域，要非常小，并且压缩量不被超过作为前提条件。这种受限制的处理对某些壳体部件并不总是可能的，甚至部分被排除在外。

径向密封由于摩擦力会产生一个另外的问题。因为接合方向与密封力的方向相互偏转90°，在连接也就是装入时产生摩擦力，摩擦力作用于与接合力相反的方向从而使连接变得困难。此外由于密封带的弹性和滚动使壳体不能总是能完全封闭到最终位置，这样就会产生不希望的不清洁连接。此外还可能产生一个力，该力与接合方向相反并且作用于盖子打开的方向。

这就要求，为了安装O形圈或密封带它们必须放入壳体零件上专门为它们预制的槽中。这只有上部具有能把O形圈张紧或能把O形圈放入的轮廓时才有可能。如果壳体零件为此在该轮廓旁边还有其他凹处，那么O形圈就不能总是处于正确的位置，因此密封装置规定的功能也就不能得到保证。

由于上述的所有原因，尽管径向密封有良好的密封作用和不存在打开的力，但是对于大部分壳体，例如塑料制的测量仪器的壳体，就不适用或仅仅有条件地适用。

平面密封也可以构成为环形的和矩形的，通过压缩或挤压一个弹性密封圈产生密封作用，该密封圈在壳体上部和壳体下部之间采用平面密封时放在它们端面的接触表面上的相应的槽中。平面密封时密封力有与接合方向相同的方向，从而使用的开启力必须与密封力一样大。由于这个原因壳体上部和壳体下部一般都用机械方式相互连接，例如用螺栓、锁钩(Schnapphaken)等。

在此处密封力也是通过压缩密封圈的弹性材料产生的。因而这个力相对还是比较大的。密封力也是由壳体的刚性承担，其中壳体部件的变形也会降低密封作用。

特别是在用塑料壳体时刚性往往是不够的。这时刚性往往通过使用大量的螺栓连接或锁钩来达到，这样也大大地提高了制造成本。此外也存在，特别是对于小壳体由于位置原因使用大量的螺栓连接点或锁钩往往是不可能的。

由于密封力和接合力具有相同的大小和方向，在连接时往往需要专门的安装设备，例如压力机、螺栓、夹钳。然而这些安装设备对使用者都不方便，因此迅速的开启和关闭都是不可能的。此外平面密封对经常开启和关闭的过程是不适用的。

此外，这种密封方式在制造公差方面与径向密封有同样的问题。

使用密封带作为平面密封虽然也适用于复杂的密封过程，但不过它必须被放入一个预先制出的密封槽内。在安装时由于张力消失密封带可能由密封槽内掉落出来或突出出来都是不利的。

已知的平面密封虽然与密封过程无关但由于壳体部件刚性的失去而不适合作为该壳体部件的密封并且因此导致部分的不密封。

开头所述类型的密封装置的例如在德国的实用新型Nr.1 773 961中有描述。图1示出一种在实用新型Nr.1 773 961中描述的密封装置。

在该处所描述的密封装置A中，密封件B在两个壳体部件C、D连接在一起时没有被压缩，而是仅仅被折弯。为了达到良好的密封效果，绝对必要的前提是两个壳体部件C、D以及密封件B都要有高的外轮廓精度。特别对于较大的壳体用这种密封装置，要一直保持精度，就会增大难度。此外壳体部件C、D必须尽可能地构成为形状稳定的，也就是说壳体上部C和壳体下部D之间应当有高的刚性。然而塑料制成的壳体部件其刚性是典型地随时间而下降的，这种密封装置对于塑料制成的壳体仅仅有条件的适用。特别在一个壳体部件发生部分变形时，此时泄漏的风险特别大。

密封件B的密封腿E仅仅通过材料的弹性防止从壳体上部B脱落，也可以根据要求，例如用高压净化器的喷水或喷射水(箭头方向)把密封取下并使其失去密封作用。

此外，在实用新型Nr.1 773 961中使用软的密封材料代替硬的密封材料。因为软的密封材料一般比刚性的或硬的密封材料的密封效果小，所以需要采取像粘贴这样的附加措施。

发明内容

因此本发明基于以下的任务，继续开发开头所述类型的密封装置，用简单的技术措施保证非常良好的密封效果。

根据本发明，这个任务通过权利要求1所述的密封装置解决。根据本发明设由一种开头所述形式的密封装置，其特征在于，至少有一个密封件，它是以下边的方式形成的，即其在搭边插入密封槽时，能基本垂直于接合方向地进入密封间隙并且能被弹性地压缩。

基于本发明的想法在于，与已知的密封装置相反，通过一个壳体部件对准另一个壳体部件实现壳体上部和壳体下部之间的形状锁合。剩余的不准确度由密封件的特别的变形补偿。这样就有可能形成一种平面黏附的极好的密封。

在依照本发明的密封装置中密封力只有很小的值，因为密封力大部分是由于密封件及它的尖端和边角的压缩而不仅是由于其弯曲而产生的。

下一步是密封力不是由两个壳体部件的刚性承受，而是可以只由一个壳体部件的刚性承受。就现在这种情况是有密封槽的壳体部件。当使用较小的结构形式时，密封力特别大。壳体部件本身是无应力地互相连接。加上由于密封力很小，接合力与因此造成的摩擦力也同样都很小。有利的是，用依照本发明的密封装置壳体部件能够非常容易地组装。

依照本发明密封件有一个第一密封腿，它从其基本部分伸出，至少以其外表面向外倾斜，并且在密封间隙中能这样贴紧一个壳体部件的搭边，使得能够产生一个基本垂直于该壳体部件以及搭边的相应外表面分布的密封力。依照本发明通过连接运动可使第一密封腿的自由端变形。通过这种变形密封件的材料被压缩，并且由于密封件的典型弹性构成材料的恢复力而产生密封力。依照本发明的密封装置特别有利的是，密封力和接合力基本上相互垂直，这样壳体下部相对壳体上部的开启倾向就很小。

在第一个实施形式中第一密封腿向其自由端成锥形地延伸并且形成一个尖端。在第二个实施形式中第一密封腿向其自由端构成为楔形或三角形。从而使密封力更加明显地减小。

密封件最好有一个支承部分，一个或两个壳体部件在壳体关闭状态下密封地贴紧该支承部分。从而可以产生一个附加的密封力并由此能改善密封效果。这种密封基本上通过一个与接合方向平行的力分布。

壳体上部和壳体下部不必关紧，而是可以在某个限度内变动。壳体上部和壳体下部的外轮廓之间的准确度不必在很严格的限度内互相一致。特别是包括搭边的壳体部件的轮廓不必与密封槽的轮廓对齐。例如壳体下部可以是可变的而壳体上部是刚性的，从而壳体上部确定壳体下部的口径并将壳体下部固定。作为可变的壳体下部甚至可以使用一根横切的软管。

在一种构造中密封件至少还有另一个密封腿。一个壳体部件有另一个密封槽，它用于容纳另一个密封腿。如果用于容纳一个壳体部件的凸出部的密封件的横截面基本上构成为U形，并且密封件能把其第二密封腿完全合适地装入该壳体部件另一个密封槽中，对密封效果和装配特别有利。以这种方式密封件能很好地固定在壳体之内。

此外有利的是，如果第一密封腿在无载荷的状态下具有比第二密封腿更短的长度，从而在壳体部件内不需要附加的空间用于容纳弯曲的尖端。

如果当第一密封腿的横截面—如已经提到的—成三角形、楔形、锥形或类似的形状时，第二密封腿和基本部分的横截面成矩形，可以得到一种特别简单的横截面形状，从而也可非常廉价地制造。

密封件在壳体关闭时最好能完全进入壳体内，但是也可能，密封件这样进入壳体内，即第二密封腿的外表面自由地靠在壳体的外表面上。

如果第二密封腿处于自由状态的外表面具有倒圆的边缘，并且密封件这样进入壳体内，即第二密封腿处于自由状态的外表面突出于壳体的外表面，密封件还可以用作为用于壳体的附加的碰撞防护。

典型的楔形密封件，可以浮动地或以任何形式装入壳体下部和壳体上部之间的密封槽中，把上下部分相互固定和密封。

密封材料可以是硬的或是软的。但密封件最好至少部分由弹性材料构成。在此一般使用塑料，特别是合成橡胶或天然橡胶。还有可能，密封件设有附加的加强元件，以便在特定的使用领域具有较小的弹性。

在使用塑料壳体时，壳体壁的刚性以及由此应力一般随时间而下降。与依据现有技术的密封装置相反，依照本发明的密封装置与壳体部件之间具备一定的刚性无关。因此本发明允许选择多品种的材料。

本发明的其他有利的构造和进一步扩展可由从属权利要求和参考附图的说明得到。

附图说明

下面借助于在附图示出的实施例详细地说明本发明。附图中：

图1依据现有技术的密封装置的横截面；

图2带有依照本发明的密封装置的壳体的横截面图；

图3在图2中所示的密封装置的第一个实施例在插入(a)和关闭(b)壳体时的放大的视图；

图4在图2中所示的密封装置在用已变形的壳体时在插入(a)和关闭(b)壳体时的放大的视图；

图5在图2中所示的在壳体部件之间有间隙时的密封装置放大的视图；

图6依照本发明的密封装置的第二个实施例；

图7依照本发明的密封装置的第三个实施例；

图8在用现有技术的密封装置(a)和用依照本发明的密封装置(b)的矩形壳体上的密封力FD的分布示意图。

具体实施方式

在下边的图中—只要没有其他另外的说明—相同的或功能相同的元件和部件都用相同的附图标记表示。

图2示出带有依照本发明的密封装置的壳体的横截面图。

在图2中用1表示一个壳体，例如用于容纳测量仪器。壳体1由两个部件组成，也就是说它有壳体下部2和壳体上部3。这两个壳体部件2、3用密封装置4，其构造借助下边的附图予以详细说明，互相形状锁合地连接。在本实施例中，壳体上部3构成为对碰撞不敏感的保护盖(盖子)，用于保护测量设备的碰撞敏感部分时，壳体下部2作为基体，在其中装有测量仪器。壳体下部2具有一个用于容纳测量仪器的板6的容纳装置5。

图3至5分别示出图2中圈中的密封装置的第一个实施例的放大的视图，其中(a)表示在壳体1插入时、(b)表示在壳体1关闭时的密封装置4。为了更好地观看，放弃了在每个局部视图上都完全写上文字。

按照图3壳体上部3有三个凸起10、11，12，它们伸向壳体下部2。外凸起10和中凸起11，中凸起11也被称为榫头(Feder)，构成第一密封槽13，而中凸起11和内凸起12构成第二密封槽14。壳体下部2在自由边具有一个脱开构造，即有与壳体内侧对齐的搭边15，这个搭边也被称为密封榫头(Dichtfeder)。搭边15能插入第一密封槽13，其中在搭边15的内表面和中凸起11的外表面之间的区域确定一个自由密封间隙16。

图3还示出一个横截面基本上是U形，至少部分具有弹性的密封件17。密封件17有第一密封腿18、第二密封腿19和设在它们之间的基本部分20。

在本实施例中第一密封腿18横截面成楔形或三角形，即从其自由端向基本部分20缩小。第二密封腿19和第二密封槽14在自由端相对放置，完全合适的相互嵌入。在此U形构成的密封件17这样靠在壳体部件3的中凸起11的周围，即在搭边15插入第一密封槽13时，密封件17的第一密封腿18进入密封间隙16。在关闭壳体1时，楔形的密封腿18的尖端18′、18″靠在中凸起11和搭边15的相应面上，使密封件17变形。

由于密封件17的弹性材料的回弹力以及因此产生的倾斜，引起变形，也就是说向回弯曲和向另一边压缩，产生一个密封力FD。该密封力FD具有一个比较小的值，因为它不仅仅是由压缩产生的，而大部分是由第一密封腿18的尖端的弯曲产生的。

另外在使用密封件17时几乎不产生开启力，这样壳体上部3就不必以附加的机械连接固定于壳体下部2上。

根据图3(b)，搭边15在壳体1关闭时靠紧在壳体上部3的外凸起10上。在图4(a)和(b)中壳体1与图3相反有部分的变形，也就是说壳体下部2的壁向内倾斜。像由图4(b)得出的，搭边15不必贴紧外凸起10，以取得好的密封效果。当搭边15和外凸起10互相有一个偏差ΔL时，密封装置4仍然具有高的密封效果。允许的最大偏差ΔL取决于密封槽13的宽度d和密封件17在第一密封腿18区域的最大压缩率。由此有可能壳体1在密封装置4的区域产生相对大的偏差ΔL，但对密封效果并没有明显的损害。

从中可以看出，通过密封槽和搭边的结构，把壳体上部3的轮廓强行插入壳体下部2，从而可以抵消壳体变形。特别是在壳体部件变形时会产生一个力矩M，该力矩与密封力FD作用方向相反并且从而改善密封效果。

像已经提到的，壳体的形状精度在本发明不是特别重要。根据图5壳体部件2、3不必直接相互接触。在壳体部件2、3之间可能有一个间隙21，有一个压力，例如水压或气压(箭头)作用于自由密封腿18的上侧。从而使自由密封腿18的尖端18’、18”更强烈地压向中凸起11和搭边15的相应面。

图6和7示出另外两个依照本发明的密封装置的实施例。

在图6中，也像在图7中一样，凸起10-12，密封槽13、14和搭边15现在左右相反排列，也就是说，搭边15和形成密封槽13的凸起10都邻近壳体内侧，而另一个密封槽14和凸起12设在外侧。在图6中第一密封腿18不是楔形的。此处自由密封腿18仅仅有一个朝着壳体内侧方向的尖端18′，该尖端是在两个壳体部件2、3插入时靠着搭边15形成的。在此处密封力与在图3-5中类似，也是由于尖端18′的弯曲和第一密封腿18的压缩产生的。

在图6中在壳体下部2的自由端还设有一个支承区域22，搭边15从该区域伸出。在关闭状态下密封件17的基本部分20靠紧在这个支承区域22上。借此，特别是通过作用在支承区域22上的与接合方向平行的附加的密封力，能够进一步改善密封效果。

在图7中的密封装置与图3-5中的装置相比有以下的不同之处，壳体上部3仅有两个朝着壳体下部2的凸起10、11。这里没有一个外表面的凸起和由此一个容纳第二密封腿19的第二密封槽。第二密封腿19在此形成有倒圆的外边缘。第二密封腿19插在壳体上部3的缺口23中，并且突出到壳体1的外轮廓之外，这样它还可以起到附加的碰撞保护的作用。此外密封效果以及密封件17的装配都与按照图3的第一个实施相一致。

虽然在所有的实施例中U形密封件都是这样设置，即两个密封腿18、19都朝着壳体上部3，当然也可以，密封腿18、19以及密封槽13、14和搭边15都可以反转过来布置。

图8示意地示出带有一个开头所述类型的密封装置(实用新型Nr.1773961)和一个依照本发明的密封装置的矩形壳体上的密封力FD的分布。在依照现有技术的密封装置中由于密封力FD的作用壳体壁很强烈地向内扭曲，其中密封力FD在涉及角的壁的中部减小，或者在极端的情况下根本就没有。与此相反，在依照本发明的密封装置(图8(b))中密封力FD的值在整个壳体横截面上都一样大。此时壳体壁不会变形，密封槽13、搭边15等壳体部件和安置于其间的密封件17都能保持规定的形状。

此外，依照本发明的密封装置因此还有以下的优点：

—对于所有的实施例在连接时的装配力都非常小。因此可以尽可能不用装配夹具和装配辅助工具。

—密封及密封件还不滚动，因此也不会产生开启倾向和污染连接。

—不需要用于装配的向着成型方向的密封槽，因此也不需要在使用塑料部件时的昂贵的滑动工具。

—密封件被以一个侧面压入壳体的密封槽中，因此能很好地被固定并且易于装配。

—为壳体部件非常复杂的廓制造密封件是可能的。

—这种密封件也适合于可运动的部件，例如电池盖。

因而这种密封件结合了开头所提到的密封形式的所有优点，除此以外，还由于壳体没有应力以及可以以大的公差制造的可能性，对塑料壳体具有特别的附加的优点。

本发明特别适合于所有装有测量仪器的壳体。然而本发明并不仅仅局限于这类壳体，而是在本发明的范围内可以扩大到装有任何仪器的壳体。

总的说来可以肯定，通过使用在连接到密封槽中时至少部分被压缩而密封的密封件，以非常简单的、然而也是非常有效的方式实现任何时候对任何用途都能良好密封的密封装置，而不必将就已知的各个种类的密封装置的缺点。

本发明不仅仅局限于图2至7的实施例。本发明在专家的处理和知识的范围内以合适的方式能够实现多种多样的实施形式和变形。

附图标记清单1          壳体                               20     基本部分2          第一壳体部件、壳体下部             21     间隙3          第二壳体部件、壳体上部             22     支承区域4          密封装置                           23     缺口5          容纳装置                           A      密封装置6          板                                 B      密封件10-12      凸起                               C、D   壳体部件13、14     密封槽                             E      密封腿15         搭边(Steg)                         d      密封槽宽度16         密封间隙                           FD     密封力17         密封件                             ΔL    偏差18、19     密封腿                             M      力矩18’、18”    密封腿尖端                         X      接合方向

Claims (19)

1.用于密封壳体(1)的密封装置，该壳体(1)包括一个至少有一个密封槽(13)的第一壳体部件(3)和一个至少有一个搭边(15)的第二壳体部件(2)，其中在壳体(1)关闭状态下，搭边(15)和密封(13)相互嵌合并形成密封间隙(16)，其特征在于，至少设有一个密封件(17)，该密封件(17)是这样形成的，即在搭边(15)插入密封槽(13)时它能基本垂直于接合方向地进入密封间隙(16)并且被弹性地压缩。

2.按照权利要求1所述的密封装置，其特征在于，密封件(17)具有一个第一密封腿(18)，该密封腿在两个壳体部件(2、3)关闭状态下处于密封间隙(16)内，并且在密封间隙(16)内至少以其外表面的一部分这样密封地靠紧在搭边(15)的外表面上，从而产生基本垂直于搭边(15)的外表面分布的密封力(FD)。

3.按照权利要求2所述的密封装置，其特征在于，第一密封腿(18)向其自由端形成一个锥形的尖端(18′)地收缩。

4.按照权利要求2所述的密封装置，其特征在于，第一密封腿(18)向其自由端构成为楔形或三角形。

5.按照上述权利要求之一所述的密封装置，其特征在于，密封件(17)具有一个支承部分(18)，第一和/或第二壳体部件(2、3)在壳体关闭状态下密封地贴靠在该支承部分上。

6.按照上述权利要求之一所述的密封装置，其特征在于，具有搭边(15)的壳体部件(2)的轮廓不对准密封槽(14)的轮廓。

7.按照上述权利要求所述的密封装置，其特征在于，具有搭边(15)的壳体部件(2)构成为软管。

8.按照上述权利要求之一所述的密封装置，其特征在于，密封件(17)至少具有另一个密封腿(19)，而壳体部件(2)至少具有用于容纳另一个密封腿(19)的另一个密封槽(14)。

9.按照权利要求8所述的密封装置，其特征在于，具有另一个密封槽(14)的壳体部件(3)和/或密封件(17)在横截面上基本上构成为U形。

10.按照权利要求8或9所述的密封装置，其特征在于，第一密封腿(18)在不承受载荷的状态下其长度小于指向外边的另一个密封腿(19)。

11.按照权利要求8至10之一所述的密封装置，其特征在于，另一个密封腿(19)和另一个密封槽(14)在横截面上构成为矩形，此时另一个密封腿(19)能完全合适地插入另一个密封槽(14)中。

12.按照上述权利要求之一所述的密封装置，其特征在于，在关闭状态下两个壳体部件(2、3)完全容纳密封件(17)。

13.按照权利要求8至12之一所述的密封装置，其特征在于，密封件(17)可这样放入壳体(1)，即另一个密封腿(19)的自由外表面突出到壳体(1)的外表面之外。

14.按照权利要求13所述的密封装置，其特征在于，另一个密封腿(19)的自由外表面具有倒圆的边缘。

15.按照上述权利要求之一所述的密封装置，其特征在于，密封元件(17)这样不固定地放置，即它不固定在壳体部件(2、3)上。

16.按照上述权利要求之一所述的壳体，其特征在于，密封件(17)至少部分由弹性材料构成。

17.按照上述权利要求之一所述的密封装置，其特征在于，密封元件(17)含有塑料，特别是合成橡胶、或天然橡胶。

18.按照上述权利要求之一所述的密封装置，其特征在于，密封元件(17)至少含有一个加强元件。

19.按照上述权利要求之一所述的密封装置，其特征在于，一个壳体部件(2、3)比对应的另一个壳体部件(2、3)具有更高的刚性。

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