專利名稱：用于凸緣密封件的臨時涂層(油脂)的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種用于相對活動的機件的凸緣密封件(lip seal),其 包括在彈性偏壓下將所述機件相鄰地包封在密封間隙區(qū)域中的撓性密 封凸緣(flexible sealing lip)，該密封間隙被螺旋梯(spiral stage)沿縱 向在至少一個圓周位置上穿透，該螺旋梯被密封凸緣中的螺旋凹槽和 面向該凹槽的待密封機件的表面界定，且該凹槽將待密封的空間與周 圍環(huán)境連接。
背景技術(shù)：
凸緣密封件主要以凸緣密封環(huán)的形式使用。這類凸緣密封件可從 DE 195 32 701 A1中獲知。至少在界定(bound)螺旋梯的凹槽區(qū)域中， 將密封間隙用作為密封材料的蠟封閉。密封間隙內(nèi)的蠟指定成能夠檢 查凸緣密封件是否安裝有誤或損壞。例如，如果凸緣密封件安裝有誤 或損壞，則在壓力試驗中不能獲得令人滿意的密封結(jié)果。對于壓力試 驗，在安裝凸緣密封件后，用具有預定試驗壓力的氣體使待密封的空 間置于壓力下，并在指定試驗期間內(nèi)記錄壓降。如果壓力在試驗期間 保持基本恒定，則表明密封凸緣己經(jīng)正確安裝并沒有損壞。相反，如 果壓力迅速降低，則密封凸緣安裝有誤或損壞。如果令人滿意地通過 壓力試驗，蠟在凸緣密封件的預期使用過程中承受操作上引發(fā)的發(fā)熱， 并完全從密封間隙轉(zhuǎn)移到待密封空間中。這涉及的缺點在于，蠟在較 低的溫度下容易變脆，從而不能表現(xiàn)出密封效果，此外，在略高于室 溫的過高溫度下便已熔化。
EP 1 217 269 A2描述了類似的凸緣密封件，其中密封材料是觸變 性的。這涉及的缺點在于，在包括凸緣密封件的機械的制備與壓力試 驗之間的期間內(nèi)，這種觸變材料在機械影響下可以變成液體，從而可 以從密封間隙中流出。此外，缺點在于，該材料不能經(jīng)受壓力試驗自
身過程中的任何機械影響，由于其觸變性變得更硬，從而表現(xiàn)出較差 的密封作用。
EP 1 267 106 A2也描述了類似的凸緣密封件，其中密封材料在凸 緣密封件的整個使用壽命中均附著于凸緣密封件上，具體地，其是油。 但是，螺旋凹槽被密封材料部分堵塞，并不能再以完全效率完成其實 際任務，艮口，將穿過密封間隙從機械中自流(welling)的潤滑劑再送 回至機械內(nèi)部空間。當油是密封劑時，主要通過用漆刷在鉆孔上涂油 或?qū)⒚芊馔咕夘A先浸到油中來實現(xiàn)這種潤滑。但是，這可能導致密封 凸緣以不可修正的方式安裝得不好，尤其是當密封件水平安裝時，因 為在這種情況下，油具有向下流到較低部分的趨勢，這又造成潤滑和 密封的不完全和不均勻。這可能造成安裝偏斜或不完全，或甚至造成 與鉆孔接觸時密封凸緣的彈性體部件部分或完全裂開。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種在壓力試驗過程中可靠地臨時封 閉密封間隙的凸緣密封件，其中另外克服了上述問題。
在第一個實施方式中，本發(fā)明的目的通過用于相對活動的機件的 凸緣密封件來實現(xiàn)，其包括在彈性偏壓下將所述機件相鄰地包封在密 封間隙區(qū)域中的撓性密封凸緣，該撓性密封凸緣優(yōu)選由聚合材料制成， 密封間隙被螺旋梯沿縱向在至少一個圓周位置上穿透，該螺旋梯被密 封凸緣中的螺旋凹槽和面向該凹槽的待密封機件的表面界定，且該凹 槽將待密封的空間與周圍環(huán)境連接，其特征在于，所述密封間隙在界 定所述螺旋梯的凹槽區(qū)域中通過僅用于進行壓力試驗的密封材料封
閉，其中所述密封材料
a) 形成附著于密封凸緣的面向凹槽的表面上的表面涂層，其僅用 于壓力試驗，而非用于所述凸緣密封件的使用期限；且
b) 是油脂。
與油相比，本發(fā)明意義上的油脂在25。C下不可流動。此外，本發(fā) 明意義上的油脂可以分成兩種不同類型
1) 一方面，本發(fā)明意義上的油脂可以屬于由甘油與高級脂肪酸的 單-、二-和/或三酯形成的第一類。有利地，所述脂肪酸具有8至25個
碳原子，更優(yōu)選10至21個碳原子，因為當脂肪酸太短時，所得油脂
太低粘，當脂肪酸的鏈太長時，所得油脂太高粘且太脆。脂肪酸優(yōu)選 至少是單不飽和的，更優(yōu)選多不飽和。優(yōu)選甘油三酯，尤其是三酯的 全部脂肪酸不都相同。因此，本發(fā)明的油脂對自動氧化更敏感，這是 根據(jù)本發(fā)明合意的油脂降解機制。
2)另一方面，本發(fā)明意義上的油脂可以屬于第二類，其中所述油 脂是基于高度精煉的礦物油的礦物油脂。本發(fā)明意義上的礦物油包括 從礦物原材料(石油、褐煤、煙煤、木頭、泥炭)中回收并基本由飽 和烴的混合物組成的液體蒸餾產(chǎn)物。依此類推，高級烴的固體和半固 體混合物被稱作礦物油脂。例如地蠟、凡士林和石蠟。
表面涂層的層厚度有利地為20至200微米。如果層厚度低于該范 圍，則密封材料不能再有效密封凹槽。但是，如果層厚度高于該范圍， 則密封材料的排出費時太長，并在密封材料降解時發(fā)生顯著的凹槽污 染。
優(yōu)選地，在密封材料上沒有機械力作用的情況下，密封材料在25 X:下的運動粘度為至少3.2平米/小時，更優(yōu)選3.6平米/小時。密封材 料優(yōu)選被分成NLGI (美國國家潤滑脂學會(national lubricating grease institute))類別1至2。更優(yōu)選在25'C下不再可流動的密封材料。 一方 面，這防止密封材料在壓力試驗過程中吹出，另一方面，由于粘度相 對較高，在包括凸緣密封件的機械的制備和實的際壓力試驗之間的期 間內(nèi)，密封材料不能流出密封間隙，從而保持密封作用。不使用心軸 粘度計測量粘度，以基本防止粘度測量過程中的機械作用。相反，使 用毛細管粘度計(例如，Ottendorf-Okrilla的RheoTec Messtechnik GmbH 公司的KV100)測量25"C下的粘度。
第一類密封材料有利地在高于150°C，尤其是高于IO(TC的溫度下 分解，從而使其在機械操作過程中盡可能快地從密封件中排出并由此 確保螺旋凹槽的完全效率。
由于其與馬達油高度相容，第二類密封材料有利地被馬達油溶解 并排出。當在軟化點(大約60至95'C)以上溫熱時，該油脂優(yōu)選地變 成液態(tài)，有利地在重新冷卻時不再凝固。這種作用有利于油脂溶解在 馬達油中。優(yōu)選地，使用NLGI (美國國家潤滑脂學會)類別1至2的
油脂，增稠劑有利地為鈣皂(calcium soap)。這類油脂的例子包括 Renolit CA-CC 1、 Renolit CA-FN 3 、 Renocal FN 745/94，所有這 些均由Fuchs Europe Schmierstoffe GmbH, Mannheim制造。
在機械力，尤其是橫向或剪切應變形式的機械力的作用下，粘度 優(yōu)選保持恒定或提高，S卩，其是震凝的，但是在任何情況下都不是觸 變的。這通常是糊狀物，主要是脹流型(dilatant)糊狀物的情況。由 于粘度在機械力作用下保持恒定或提高這一事實，可以防止在包括凸 緣密封件的機械的制備和實際壓力試驗之間的期間內(nèi)，密封材料由于 機械影響而變成液體并流出凸緣密封件。此外，在實際壓力試驗中， 可以由此確保密封材料的粘度盡可能低，從而僅在測試時才具有最高 密封效果。
密封材料的軟化點優(yōu)選不低于80°C，以免密封材料在實際壓力試 驗之前從密封間隙中排出。密封材料僅臨時性地封閉密封間隙，并隨 后盡可能快地從密封間隙中排出。
有利地，密封材料在密封間隙被封閉之前的粘度與密封材料在壓 力試驗之后的粘度相差不大于10%，以確保密封材料不會隨時間固化 并隨之難以從密封間隙中排出。
優(yōu)選地，根據(jù)DINIS0 3016，密封材料的凝固點至少為20°C，以 免密封材料在實際壓力試驗之前從密封間隙中排出或流出密封間隙。
此外，密封材料有利地為閃點至少為15(TC的第一類油脂，以免其 分解成煤或燃燒。相反，密封材料在至少150°C，優(yōu)選至少10CTC的高 溫下通過自動氧化分解成容易排出的物質(zhì)。如果油脂屬于第二類，則 其優(yōu)選其在該溫度下特別容易被馬達油溶解并因此排出。
為此，密封材料優(yōu)選為具有帶有至少一個碳原子(該碳原子本身 是季碳(quaternary),但具有兩個帶雙鍵的相鄰碳原子)的脂肪酸的油 脂，因為這種油脂特別容易自動氧化。與亞甲基相鄰的兩個雙鍵使其 特別容易自動氧化。因此，基于亞油酸的油脂比基于油酸的油脂快大 約20倍地進行自動氧化。
此外，密封材料有利地為包括至少一種油和至少一種增稠劑的油 脂，增稠劑更優(yōu)選選自金屬皂、聚脲和/或有機聚合物(例如PTFE)。
金屬皂可以優(yōu)選地選自硬脂酸鋁、硬脂酸鉛、硬脂酸鈣、月桂酸
鈣、山崳酸鈣、硬脂酸鎂、硬脂酸鋅、月桂酸鋅、油酸鋅、硬脂酸鋇、 12-氧硬脂酸鋇、硬脂酸鋰和/或12-氧硬脂酸鋰。
油可以優(yōu)選地選自酯油、礦物油、植物油、動物油、合成油和/或 硅油。
在另一實施方式中，通過對機械內(nèi)部空間施加壓力并觀察隨后的 壓降來測試機械的防漏性的方法，實現(xiàn)本發(fā)明的目的，其中將相對于 機械活動、并從機械中伸出的部件用上述的本發(fā)明的凸緣密封件密封。
有利地，密封材料具有顯眼的顏色，以使其清楚地區(qū)別于密封凸 緣。這樣的優(yōu)點在于，可以特別容易地進行檢查，任選光學檢查。很 容易看出密封凸緣在螺旋梯區(qū)域是否完全和/或均勻地被密封材料覆 蓋。優(yōu)選地，密封材料含有帶有在紫外線下明亮發(fā)光的具有紫外線指 示劑的染料。
密封凸緣可以優(yōu)選地由PTFE制成，在這方面，"PTFE"也指PTFE 化合物。對于許多應用情況，PTFE密封凸緣經(jīng)證實是有利的，因為它 們的表面在一定的最低初始磨損后變光滑，并隨后在非常長的使用壽 命內(nèi)具有始終良好的使用性能。
盡管由PTFE制成的密封凸緣低摩擦系數(shù)僅很低，但用密封材料進 行表面涂布是合理，因為摩擦系數(shù)由此進一步降低。
優(yōu)選地，將密封材料通過噴涂(spraying)引入凹槽。該涂層由于 粒子形成噴霧而具有特別均勻的厚度這一事實是有利的。另外可選地， 可以將密封材料涂到密封凸緣的面向機件的表面上和涂到凹槽內(nèi)。
在應用密封材料后，可以將凸緣密封件儲存、運輸和安裝，環(huán)境 溫度對密封材料的粘度沒有不利影響。
在另外可選的實施方式中，密封凸緣也可以伸向大氣側(cè)，即不伸 向機械空間。但是，在這種情況下，與第一實施方式相比，螺旋梯優(yōu) 選反向盤旋，以使密封材料仍然在機械空間的方向上排出。
下面通過附圖進一步例證本發(fā)明的主題。
圖1顯示了本發(fā)明的類型的凸緣密封件的頂視正視圖； 圖2顯示了根據(jù)圖1的凸緣密封件的橫截面。
具體實施例方式
圖1中的縱向頂視正視圖中所示的凸緣密封件1指定用于相對活
動的機械部件3，例如圍繞轉(zhuǎn)軸5旋轉(zhuǎn)的軸3。凸緣密封件1包括撓性 密封凸緣7，其在該實施例中由PTFE制成。在此所示的實施例中，密 封凸緣7朝著待密封的空間9軸向拱起，并密封地包封機件3的表面 11。在密封凸緣7的最大直徑區(qū)域中，其例如諸如粘合劑或軟橡膠13 連接到金屬支承環(huán)上。
在密封間隙區(qū)域中，密封凸緣7具有完全包封機件3的表面11的 螺旋梯19，所述螺旋梯由螺旋凹槽21和機件3的表面11界定。螺旋 梯19具有這樣的設計使得在機件3旋轉(zhuǎn)時在螺旋梯19的區(qū)域中獲 得密封材料向著待密封的空間9傳送的效果。
在該實施例中，密封凸緣僅具有一個螺旋梯19，其像螺旋一樣在 整個外周包封待密封的機件3。因此，為了防止壓力試驗中通過界定該 螺旋梯19的凹槽21產(chǎn)生的壓力損失，螺旋梯19在機件表面11與密 封凸緣7之間的密封間隙中在單個外周位置被密封材料封閉是不夠的。 密封材料的量必須使密封間隙完全被密封材料封閉。例如，密封材料 可以是凡士林糊。如果在將凸緣密封件1安裝在機件3上之后進行壓 力試驗，由于待密封空間1中的壓力升高，密封凸緣7越來越強地壓 在機件3的表面11上，這提高了密封效果。當凸緣密封件未損壞并正 確安裝時，氣體壓力在壓力試驗過程中保持基本恒定；在螺旋梯19區(qū) 域中沒有加壓氣體逸出。
相反，如果凸緣密封件1損壞和/或錯誤安裝，就會出現(xiàn)相對迅速 的壓力損失。
在壓力試驗后的凸緣密封件1的工作過程中，密封凸緣7和相對 旋轉(zhuǎn)的機件3的表面11之間發(fā)生相對運動，機件3的相對運動產(chǎn)生熱 和振動。封閉密封間隙的密封材料由此被送往待密封的空間9。因此， 螺旋梯19此后可以完全發(fā)揮其預期用途，即將滲漏的液體送回待密封 的空間9。在壓力試驗后，具有第一類脂肪的密封材料在機件工作過程 中通過自動氧化分解并被潤滑油排出到機械內(nèi)部空間9中。如果油脂 屬于第二類，則其被潤滑油溶解并在壓力試驗后排出。
權(quán)利要求
1.一種用于相對活動的機件的凸緣密封件，其包括在彈性偏壓下將所述機件相鄰地包封在密封間隙區(qū)域中的撓性密封凸緣，所述密封間隙被螺旋梯沿縱向在至少一個圓周位置上穿透，所述螺旋梯被密封凸緣中的螺旋凹槽和面向所述凹槽的待密封機件的表面界定，且所述凹槽將待密封的空間與周圍環(huán)境連接，其特征在于，所述密封間隙在界定所述螺旋梯的凹槽區(qū)域中通過僅用于進行壓力試驗的密封材料封閉，其中所述密封材料a)形成附著于所述密封凸緣的面向所述凹槽的表面上的表面涂層，其僅用于壓力試驗，而非用于所述凸緣密封件的使用期限；且b)是油脂。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸緣密封件，其特征在于，在所述密封 材料上沒有機械力作用的情況下，所述密封材料在25'C下的運動粘度 為至少3.2平米/小時，尤其是3.6平米/小時。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸緣密封件，其特征在于，所述密封材 料在高于120°C，尤其是高于8(TC的溫度下分解。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸緣密封件，其特征在于，在所述機械 力，尤其是橫向或剪切應變形式的機械力的作用下，粘度優(yōu)選保持恒 定或提高，所述密封材料尤其是震凝的，并且在任何情況下都不是觸 變的。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸緣密封件，其特征在于，所述密封材 料的軟化點不低于8(TC。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸緣密封件，其特征在于，所述密封材 料在所述密封間隙被封閉之前的粘度與所述密封材料在所述壓力試驗 之后的粘度相差不大于10%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸緣密封件，其特征在于，根據(jù)DIN ISO 3016，所述密封材料的凝固點至少為2(TC。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸緣密封件，其特征在于，所述密封材 料是閃點至少為15(TC的油脂。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸緣密封件，其特征在于，所述密封材 料是具有帶有至少一個碳原子的脂肪酸的油脂，所述碳原子本身是季 碳，但具有兩個帶雙鍵的相鄰碳原子。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸緣密封件，其特征在于，所述密封材 料是包含至少一種油和至少一種增稠劑的油脂，所述增稠劑尤其選自 金屬皂、聚脲和/或有機聚合物。
11. 一種通過對機械內(nèi)部空間施加壓力并觀察隨后的壓降來測試 所述機械防漏性的方法，其中將相對于所述機械活動、并從所述機械 中伸出的部件用根據(jù)權(quán)利要求1-10中任意一項所述的凸緣密封件密 封。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于相對活動的機件(3)的凸緣密封件(1)。所述凸緣密封件包括在彈性偏壓下將所述機件相鄰地包封在密封間隙區(qū)域中的撓性密封凸緣(7)。密封間隙被螺旋結(jié)構(gòu)沿縱向在至少一個圓周位置上穿透。螺旋結(jié)構(gòu)(19)被密封凸緣(7)中的螺旋凹槽(21)和面向該凹槽的待密封機件(3)的表面界定。凹槽將待密封的空間與周圍環(huán)境連接。本發(fā)明的特征在于，所述密封間隙在界定所述螺旋梯的凹槽區(qū)域中通過僅用于進行壓力試驗的密封材料封閉。該密封材料a)形成附著于密封凸緣的面向凹槽的表面上的表面涂層，其僅用于壓力試驗，而非用于凸緣密封件的使用期限；且b)是油脂。本發(fā)明還涉及使用所述凸緣密封件(7)的壓力測試法。
文檔編號F16J15/32GK101184941SQ200680018750
公開日2008年5月21日 申請日期2006年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月28日
發(fā)明者W·伊默恩 申請人:Skf公司