專利名稱：密封裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種密封裝置，包括用聚合材料制成有一固定段和一密封段的密封片，其中，密封段在有彈性預(yù)緊力的情況下在圓周側(cè)緊密地圍繞著要密封的機器構(gòu)件并在面朝機器構(gòu)件的那一側(cè)有第一個成型表面和在背對機器構(gòu)件的那一側(cè)有第二個成型表面，在密封裝置的縱剖面內(nèi)觀察，第一個成型表面由密封唇構(gòu)成，密封唇配置成互相具有軸向間距地相鄰，以及在密封裝置的縱剖面內(nèi)觀察，第二個成型表面由肋構(gòu)成，肋配置成互相具有軸向間距地相鄰。
由DE 19836986 C2已知這種密封裝置。第一個成型表面由鋸齒形槽構(gòu)成以及第二個成型表面由基本上U形的在背對軸的一側(cè)敞開的槽構(gòu)成，其中，密封唇的高度與肋高度之比約為0.5，以及密封唇的間距與肋的間距之比約為1。
本發(fā)明的目的是進一步發(fā)展前言所述類型的密封裝置，使密封片至少在其背離固定段的端部基本上沒有內(nèi)應(yīng)力以及可靠地緊貼著圍繞要密封的機器構(gòu)件。
按本發(fā)明此目的通過權(quán)利要求1的特征達到。從屬涉及有利的設(shè)計。
為達到此目的規(guī)定，第一個由密封唇的高度與肋的高度構(gòu)成之比值和第二個由密封唇的間距與肋的間距構(gòu)成之比值均大于1。采用密封段的這種設(shè)計，有效地避免了制造引起的不希望的內(nèi)應(yīng)力，以及密封段背離固定段的那一端在有均勻的彈性預(yù)緊力的情況下沿周向緊密地圍繞著要密封的機器構(gòu)件。其結(jié)果是按本發(fā)明的密封裝置有更好的使用特征，由此改善了密封效果。
若與此相對，第一個由密封唇的高度與肋的高度構(gòu)成之比值如先有技術(shù)中那樣小于1，則帶來的缺點是，當密封片的起始厚度小時，它會被過分地削弱，使密封片沿周向圍繞著機器構(gòu)件的緊度對于密封性而言不夠大。
若除此之外或選擇第二個由密封唇的間距與肋的間距構(gòu)成之比值如先有技術(shù)那樣為1或甚至更小，則帶來的缺點是為了降低密封片在密封段中的內(nèi)應(yīng)力，肋的數(shù)量太少。密封段的端部不能在有均勻預(yù)緊力的情況下圍繞要密封的機器構(gòu)件。
業(yè)已證明特別有利的是，第一個和第二個比值同樣大小，優(yōu)選地為3。采用這種比值的優(yōu)點是，由此可達到最長的運行時間、最低的功率損失以及最少的積碳。
若第一個比值遠大于3，例如大于35，則缺點是由于肋的高度低因而第二個成型表面不能滿足所提出的要求。
若第二個比值遠大于3，例如大于6，則缺點是由于肋的表面小因而第二個成型表面失去其作用。
按本發(fā)明的密封圈有利的使用特性由于采取下列措施而得到有力的支持，即令第三個在互相相鄰的密封唇之間的軸向間距與密封段厚度之比值基本上等于1。在這種情況下帶來的優(yōu)點是，密封唇有一個有利于工作的大的表面，不會不允許地削弱密封片。
若第三個比值明顯地偏離1，亦即例如只等于0.5，則缺點是為了在彼此相鄰的密封唇之間能有工作效能的軸向間距，密封片必須如此之厚，以致它不再能順應(yīng)軸的圓形誤差，其結(jié)果是導(dǎo)致不密封性。
若第三個比值大于1，例如等于3，則缺點是密封唇的數(shù)量對于足夠的回輸作用而言太少。
這三個按本發(fā)明的密封片的比值采用按本發(fā)明的有利的協(xié)調(diào)關(guān)系，與前言授引的先有技術(shù)的密封圈相比，在密封間隙內(nèi)的溫度和功率損失減小，從而改善了密封能力和延長了使用壽命。
按本發(fā)明的這三個比值的協(xié)調(diào)關(guān)系允許采用很薄的密封片，其結(jié)果是能特別經(jīng)濟地生產(chǎn)。
密封唇和肋可以有相同或不同的形狀。在密封裝置的縱剖面內(nèi)觀察，有利的形狀例如是基本上三角形、等腰三角形和是鋸齒形的結(jié)構(gòu)。U形或正弦形的設(shè)計也是可能的。選擇時應(yīng)顧及工作條件和要密封的介質(zhì)。
按一項有利的設(shè)計規(guī)定，沿密封圈的周向肋和/或密封唇設(shè)計為螺旋線形的。與上述型面相結(jié)合，如此設(shè)計的第一個成型表面的優(yōu)點是，當密封裝置用作徑向的軸密封圈時，要密封的介質(zhì)極好地從密封唇與要密封的機器構(gòu)件之間的徑向區(qū)朝要密封的腔的方向回輸。不屬于本發(fā)明的對象并可由專業(yè)人員根據(jù)具體的使用情況規(guī)定的回輸旋轉(zhuǎn)可按這樣的方式設(shè)計，即與要密封的軸的旋轉(zhuǎn)方向無關(guān)地能實現(xiàn)要密封的介質(zhì)進入要密封的腔的回輸作用。在軸未旋轉(zhuǎn)時的靜態(tài)密封可通過在一個位置終止此旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)。
作為密封唇邊界的凹槽與可作為密封唇邊界的切口相比凹槽的容積較大，所以這些凹槽能特別好地適用于容納要密封的介質(zhì)中的雜質(zhì)，例如適用于容納積炭。采用密封唇和肋的這種配置以及采用密封圈的這種有利的設(shè)計，使密封片沿徑向有很好的柔性，并有能力在即使軸有圓形誤差時也能良好地順應(yīng)要密封的軸的運動。此外，密封片的密封段有比較大的表面，并因而特別良好地適用于快速地向周圍導(dǎo)出密封段產(chǎn)生的摩擦熱。
至少密封段優(yōu)選地由PTFE復(fù)合材料制造。因此這種密封片對大多數(shù)要密封的介質(zhì)有安定性。此外PTFE材料有良好的耐熱性，當在密封段的區(qū)域內(nèi)潤滑中止時，有良好的滑動特性和杰出的應(yīng)急運行特性。用PTFE材料制的密封片幾乎不磨損，因為在一定的起始磨損后表面玻璃化并因而非常耐磨。
還例如可采用可壓注的共聚物，如FEP(Perfluorethylenpropylen)或PFA(Perfluoralcoxycopolymer)或熱塑性彈性體。
固定段可借助彈性體材料制的中間層與支承體連接。支承體用一種韌性材料優(yōu)選地用環(huán)狀金屬板制成。環(huán)狀金屬板能簡單和經(jīng)濟地制造。為了防腐，這種支承體可被中間層的彈性體材料至少部分優(yōu)選地全部包圍。
以上說明的密封裝置可以用作徑向的軸密封圈。尤其對于密封旋轉(zhuǎn)的軸，第一和第二個成型表面的這種設(shè)計有突出的優(yōu)點，因為即使遇到有不圓度和/或不平衡的軸從而使密封片的密封段沿徑向來回移動，密封段仍能可靠而緊密地圍繞著要密封的軸。
下面借助附圖
進一步說明按本發(fā)明的密封裝置實施例。
密封片1構(gòu)成密封裝置18的一個組成部分。密封裝置18在這里設(shè)在要密封的機器構(gòu)件4(在這里設(shè)計為軸)與示意表示的外殼20之間的安裝腔19內(nèi)。密封圈通過靜態(tài)密封裝置21相對于外殼20密封，在縱剖面內(nèi)觀察，密封裝置21有波紋狀表面22并力封閉地相對于外殼密封。靜態(tài)密封裝置21用一種彈性體材料制造并設(shè)計為與中間層16互相過渡為一體，在此實施例中用PTFE復(fù)合材料制的密封片1借助此中間層與支承體17連接。支承體17設(shè)計為環(huán)狀金屬板并通過硫化與中間層16和靜態(tài)密封裝置21連接。
密封片1由固定段2和密封段3組成，在此實施例中，密封段3一直延伸到中間層16沿徑向的內(nèi)邊緣26并直接過渡到固定段2內(nèi)。
在此實施例中，密封段3逆要密封的腔23成拱形彎曲，亦即例如朝空氣側(cè)24的方向彎曲。
總體來說同樣可以設(shè)想與之不同的另一種設(shè)計，其中密封段3朝要密封的腔23的方向成拱形彎曲。
密封段3在有彈性預(yù)緊力的情況下在圓周上緊密地圍繞著要密封的機器構(gòu)件4的表面25，在這里通過第二個成型表面6及其相對于第一個成型表面5的設(shè)計，避免了在密封段3內(nèi)部不希望的內(nèi)應(yīng)力，以及密封段3背離固定段2的那一端始終緊貼地圍繞要密封的機器構(gòu)件4，從而可靠地排除了由于內(nèi)應(yīng)力使密封段3從要密封的機器構(gòu)件4表面25抬起的可能性。
在圖示的密封圈縱剖面內(nèi)觀察，第一個成型表面5由密封唇7.1、7.2...構(gòu)成，它們配置為互相有軸向間距8地相鄰。第一個成型表面5面朝著要密封的機器構(gòu)件4。
同樣在密封圈的縱剖面內(nèi)觀察，背對著機器構(gòu)件4的第二個成型表面6由肋9.1、9.2...構(gòu)成，它們配置成互相同樣有軸向間距10地相鄰。
對于避免在密封段內(nèi)部不希望的內(nèi)應(yīng)力起決定性作用的是第一和第二個成型表面5、6的具體設(shè)計。第一個由密封唇7.1、7.2...的高度11與肋9.1、9.2...的高度12構(gòu)成的比值以及第二個由密封唇7.1、7.2...的間距13與肋(9.1、9.2...)的間距14構(gòu)成的比值必須分別大于1。如在此實施例中所示，當?shù)谝缓偷诙€比值同樣大小以及第一和第二個比值分別等于3時有特別有利的使用特性。
為了密封在此實施例中為直徑85mm的軸的機器構(gòu)件4，密封唇7.1、7.2...的高度11為0.27以及肋9.1、9.2的高度12為0.09。與密封唇7.1、7.2...之間的軸向間距8一致的間距13在本例中為0.6，而與肋9.1、9.2...之間的軸向間距一致的間距14等于0.2。
第三個由彼此相鄰的密封唇7.1、7.2...之間的軸向間距8與密封段3厚度15構(gòu)成的比值，在這里所表示的優(yōu)選的實施例中近似于1。
為保證要密封的介質(zhì)回輸?shù)揭芊獾那?3內(nèi)，至少第一個成型表面設(shè)計為螺旋線狀的，在這種情況下當適當設(shè)計旋轉(zhuǎn)時，可沿要密封的機器構(gòu)件4的兩個旋轉(zhuǎn)方向?qū)崿F(xiàn)向要密封的腔23的回輸作用。
權(quán)利要求
1.密封裝置，包括用聚合材料制成有一固定段和一密封段的密封片，其中，密封段在有彈性預(yù)緊力的情況下在圓周側(cè)緊密地圍繞著要密封的機器構(gòu)件并在面朝機器構(gòu)件的那一側(cè)有第一個成型表面和在背對機器構(gòu)件的那一側(cè)有第二個成型表面，在密封裝置的縱剖面內(nèi)觀察，第一個成型表面由密封唇構(gòu)成，密封唇配置成互相具有軸向間距地相鄰，以及在密封裝置的縱剖面內(nèi)觀察，第二個成型表面由肋構(gòu)成，肋配置成互相具有軸向間距地相鄰，其特征為第一個由密封唇(7.1、7.2...)的高度(11)與肋(9.1、9.2...)的高度(12)構(gòu)成之比值和第二個由密封唇(7.1、7.2...)的間距(13)與肋(9.1、9.2...)的間距(14)構(gòu)成之比值均大于1。
2.按照權(quán)利要求1所述的密封裝置，其特征為第一個和第二個比值同樣大小。
3.按照權(quán)利要求1或2之一所述的密封裝置，其特征為第一個和第二個比值大體上都等于3。
4.按照權(quán)利要求1至3之一所述的密封裝置，其特征為第三個由在互相相鄰的密封唇(7.1、7.2...)之間的軸向間距(8)與密封段(3)厚度(15)構(gòu)成之比值基本上等于1。
5.按照權(quán)利要求1至4之一所述的密封裝置，其特征為在密封裝置的縱剖面內(nèi)觀察，密封唇(7.1、7.2...)和/或肋(9.1、9.2...)基本上設(shè)計為鋸齒形的。
6.按照權(quán)利要求1至5之一所述的密封裝置，其特征為在密封裝置的縱剖面內(nèi)觀察，密封唇(7.1、7.2...)和/或肋(9.1、9.2...)有等腰三角形的形狀。
7.按照權(quán)利要求1至6之一所述的密封裝置，其特征為沿密封裝置的周向密封唇(7.1、7.2...)和/或肋分別設(shè)計為螺旋線狀互相轉(zhuǎn)入。
8.按照權(quán)利要求1至7之一所述的密封裝置，其特征為至少密封段(3)用PTFE復(fù)合材料制成。
9.按照權(quán)利要求1至8之一所述的密封裝置，其特征為固定段(2)借助一聚合材料的中間層(16)與支承體(17)連接。
10.按照權(quán)利要求1至9之一所述的密封裝置用作徑向的軸密封圈。
全文摘要
本發(fā)明涉及密封裝置,它包括用聚合材料制成有一固定段(2)和一密封段(3)的密封片(1),其中密封段在有彈性預(yù)緊力的情況下在圓周側(cè)緊密地圍繞著要密封的機器構(gòu)件(4)并在面朝機器構(gòu)件(4)的那一側(cè)有第一種成型表面(5)和在背對機器構(gòu)件(4)的那一側(cè)有第二種成型表面(6),在密封裝置的縱剖面內(nèi)觀察,第一種成型表面(5)由密封唇(7.1、7.2…)構(gòu)成,它們配置成互相具有軸向間距(8)地相鄰,以及在密封裝置的縱剖面內(nèi)觀察,第二種成型表面(6)由肋(9.1、9.2…)構(gòu)成,肋配置成互相具有軸向間距(10)地相鄰,第一個由密封唇(7.1、7.2…)的高度(11)與肋(9.1、9.2…)的高度(12)構(gòu)成的比值和第二個由密封唇(7.1、7.2…)的間距(13)與肋(9.1、9.2…)的間距(14)構(gòu)成的比值分別大于1。
文檔編號F16J15/32GK1366153SQ0210203
公開日2002年8月28日 申請日期2002年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月18日
發(fā)明者塞爾日·德武阿蘇, 塞利娜·吉耶姆, 埃里克·卡默雷爾 申請人:卡爾·弗羅伊登伯格公司