專利名稱::軸用密封結構的制作方法
技術領域:
:本發(fā)明涉及一種密封結構,其包括外殼部件、至少部分地由外殼部件容納的軸和多個密封元件,用于密封外殼部件和軸之間的間隙的密封元件可沿軸的縱軸線運動。
背景技術:
:密封件已知有多種用途。尤其在容納例如風力發(fā)電設備的轉子軸或船軸(shipshaft)的旋轉部件的空間中,有效的密封對于確保軸承的最佳潤滑,尤其防止?jié)櫥瑒┞┏龊突覊m進入是相當重要的。還已知,這些密封件由于旋轉軸產生的持久的機械應力而受高度磨損,并因此必須定期更換。為了避免過于頻繁地更換密封件(這相當于要使包含密封件的設備停工并只能在高花費的情況下實現(xiàn)),通常要設置多個密封件,這樣在第一密封件由于磨損而損壞的情況下還有第二密封件可起到密封作用。替代地,還可給每個密封件配置一個第二備用密封件,該備用密封件不需與旋轉軸配合,而是另外加以保持并能自動地放置成抵靠旋轉軸。例如,DE60112067T2建議了這種解決方式,其中,多個密封元件彼此相繼地設置,而起初只有一個第一密封元件抵靠旋轉軸。需要時相繼釋放的保持為備用的其它密封元件由分隔件與旋轉軸間隔開。如果第一密封件磨損到不再確保密封功能的程度,則與其相鄰的密封元件就會被釋放,因而,兩個密封元件均抵靠旋轉軸,但只有新加入的密封元件能夠實現(xiàn)密封功能。然而在這種情況下有如下缺點,S卩,保持備用的密封元件處于長期的壓力作用下,因而會擔心保持備用的密封元件的密封作用隨著時間而減弱,而當需要時不能再完全完成任務。DE2028427A中也有類似的原理,從中已知將不設置在操作位置的密封元件保留為備用件,該密封元件通過沿旋轉軸的軸線的相對運動與軸接觸,即進入操作位置,而保留為備用的密封元件之前卻沒有抵靠分隔件。替代地,坐落于軸上的套筒可以設計成在套筒表面上設置有凹陷部,這些凹陷部不接觸地接納備用密封元件。在密封元件和套筒之間有相對運動的情況下,密封元件離開凹陷部并當與套筒接觸時稍微突出,因而該密封元件可以實現(xiàn)其密封功能。同時,之前用過的密封件由套筒的另一凹陷部不接觸地接納,并且不再對緊密性有任何影響,因此可用未用過的備用密封元件來更換失效的密封元件。然而,這些設計的缺點是第一密封元件和后面作為備用件的一個密封元件抵靠在軸的相同位置上。如果密封件的磨損不僅發(fā)生在密封元件上,還發(fā)生在軸上,若備用密封元件與之前(如所述)磨損的密封元件抵靠在相同位置,則盡管密封元件的功能完全,但密封件的密封性是不夠的。此外,這些密封結構機械上復雜并需要大量空間
發(fā)明內容因此,本發(fā)明的目的是生產一種節(jié)約空間、易于制造的高效的密封結構。通過具有權利要求1特征的密封結構來實現(xiàn)此目的。附屬權利要求規(guī)定本發(fā)明有利的研制方案。本發(fā)明的基本構思是將軸設計成沿軸的軸線的一部分的直徑呈臺階狀減小,臺階的數(shù)目較佳地對應于密封元件的數(shù)目。在此,密封元件相對于臺階設置成通過使密封元件分別軸向滑動到多個位置,其它的密封元件分別密封地擱置到其它的臺階上,而至少除了前一個密封元件外,這些其它的密封元件還分別抵靠其它的臺階。本發(fā)明的優(yōu)點尤其在于,沒有密封元件會抵靠在之前由另一密封元件用過的位置上,這是因為每個密封元件被配置到其各自的臺階;此外,每個密封元件在其臺階上的位置在相對運動時會改變。這能有效地防止出現(xiàn)在軸上的磨損現(xiàn)象影響密封元件的密封功能。使用附圖中所示的、并具有尤其較佳設計的示例性實施例來更詳細地解釋本發(fā)明。附圖中圖1以前視圖(a)、沿A-A線的剖視圖(b)和沿B-B線的局部剖視圖(c)示出根據(jù)尤其較佳的示例性實施例的按本發(fā)明設計的密封結構的外殼部件;圖2示出圖1的外殼部件的立體圖;圖3示出根據(jù)本發(fā)明的密封結構的處于四個不同密封位置的局部剖視圖;圖4示出根據(jù)本發(fā)明的尤其較佳的研制方案的密封結構的局部剖視圖;以及圖5示出根據(jù)本發(fā)明的軸的不同的有利的研制方案。具體實施例方式圖1以三個不同視圖,S卩,前視圖(圖la)、沿A-A線的剖視圖(圖lb)和沿B-B線的局部剖視圖(圖Ic)示出根據(jù)尤其較佳的示例性實施例的按本發(fā)明設計的密封結構的外殼部件。如圖1所示,外殼部件10設計成在其內側容納多個密封元件30a、30b、30c、30d的環(huán)。設計成密封唇的密封元件30a、30b、30c、30d連接到共同的承載件40,密封元件30a、30b、30c、30d和承載件40如在例中所示為一體式設計。密封元件30a、30b、30c、30d可以例如由聚四氟乙烯(PTFE)或聚亞安酯(PUR)制成。由于這些塑料具有較大的熱膨脹系數(shù),因此有必要采取另外的結構措施來避免密封元件30a、30b、30c、30d或承載件40的熱變形。環(huán)形外殼部件10較佳地由兩個或更多個環(huán)10a、IOb構成,,這些環(huán)借助于多個緊固裝置50可拆卸地連接并構成承載件40的承座(rec印table),將承載件固定到外殼部件10中,從而限制較佳地同樣由塑料制成的承載件40和密封元件30a、30b、30c、30d的熱變形。如圖Ib中所示,在密封元件30a、30b、30c、30d之間設置有用于供給和排出潤滑劑的通道70a、70b。尤其在圖1中密封結構的下側上可看到,在密封元件30a、30b、30c、30d之間較佳地設置有通道70b,該通道通入設置在支承件40中并與設置在外殼部件中的另一通道70c連通的單個通道70a。通道系統(tǒng)70a、70b、70c的目的是排出在密封結構頂側上經軸20的密封元件30a、30b、30c、30d之間對應的通道系統(tǒng)所供給的潤滑劑并通過通道系統(tǒng)的相互作用使?jié)櫥瑒┚鶆蚍植?,因而密封元?0a、30b、30C、30d不會干式運轉。此外,外殼部件10具有多個定位裝置60以將外殼部件10沿軸向定位在外殼中。然而,與(圖3中所示)軸的軸線平行延伸的定位裝置60不僅用于使外殼部件10建立其在外殼中的位置,而且尤其用于使密封元件30a、30b、30c、30d移位到它們在軸20上的位置。對此,定位裝置60較佳地設計成螺紋孔,有與螺紋孔螺接作用的螺釘可插入此螺紋孔中,螺釘支承于設置在外殼處的支承元件,并因此能實現(xiàn)外殼部件10和軸20之間的相對運動。維修人員可較佳地從外殼外部自由地觸及螺釘,因而,在設備的維修工作過程中將密封元件30a、30b、30c、30d定位軸20上。尤其有意義的是,具有連接到監(jiān)測裝置的泄漏傳感器,即監(jiān)測潤滑油從軸承中經密封件逸出的傳感器,其可以使逸出的潤滑油經泄漏管路供回到油箱。還有利的是在潤滑油逸出時發(fā)出預警信號,可以根據(jù)逸出的油量(每單位時間)發(fā)出關于不用緊急維修的泄漏的通知,或者當超過預定限值的一定量的油量逸出時,發(fā)出有必要例如由維修人員來重新調節(jié)密封結構的警報。前面已述的外殼部件10的設計如圖2以立體圖所示那樣能實現(xiàn)極其緊湊、相對易于制造的設計。圖3最后示出根據(jù)本發(fā)明的處于四個不同密封位置的密封結構的局部剖視圖,其中,起初只有一個密封元件30a抵靠軸20(圖3a),兩個密封元件30a、30b抵靠軸20(圖315),三個密封元件30£1、3013、30(3抵靠軸20(圖3c)以及最后全部四個密封元件30a、30b、30c、30d抵靠軸20。在已示出的例子中,軸20在密封元件30a、30b、30c、30d的區(qū)域內具有帶有臺階狀增大(從圖平面的右側到左側)的軸直徑的部分。在起始位置,僅第一密封元件30a在頂部臺階上抵靠臺階狀增寬的軸20(圖la)。同時,剩余的密封元件30b、30c、30d支承在旋轉軸20上方,不與軸20接觸。通過致動多個定位裝置60(在此示出有與內螺紋孔螺接作用的螺釘),外殼部件10可平行于軸20的縱軸線移位,直到與第一密封元件30a相鄰的密封元件30b位于其臺階上。通過進一步致動定位裝置60,還可將其它的密封元件30c和最后一個密封元件30d推到為它們而設置的各臺階上,因而,所有在例子中所示的密封元件30a、30b、30c、30d抵靠在軸20上。如圖4中所示,如果(環(huán)形)外殼部件10具有可與設置在另一外殼部件上的內螺紋螺接的外螺紋,則可實現(xiàn)尤其有利的本發(fā)明的實施例。為了使密封結構沿軸20可縱向移位,較佳為液壓致動的可動銷100可較佳地設置在輸出或輸入裝置處,例如在風力發(fā)電設備的轂90處,這些可動銷可從第一位置(參見圖4a)運動到設計成簡單孔的定位裝置60內(參見圖4b),因而可使外殼部件10與輸入或輸出裝置一同旋轉并沿軸20的縱向移位。在此,螺紋較佳地設計成當外殼部件10順時針或逆時針旋轉時,密封元件30a、30b、30c、30d從第一位置移位到至少另一個密封元件30b、30c、30d抵靠軸20的另一位置。使用此尤其較佳的實施例,尤其可以通過旋轉使外殼部件10旋轉出外殼并將其插入外殼,因此這樣可簡化各部件的精確組裝,而另一個密封元件110保護前述尤其較佳的機構免受污染。最后,圖5示出根據(jù)本發(fā)明不同設計的三根軸20。圖5A示出軸20的簡單臺階狀設計,而軸的直徑沿軸20的縱向從左到右分別對于臺階S1、S2、S3、S4縮小。在此,臺階Si、S2、S3、S4之間的軸肩倒成圓角以使密封元件30a、30b、30c、30d(未在此圖中示出)能夠盡可能平緩地與軸20接觸并防止密封元件由于尖銳邊緣的軸肩而損壞。圖5B示出至少在左側示出的三個臺階S1、S2、S3在部分區(qū)域中具有圓錐設計。臺階S1、S2、S3的圓錐形的部分區(qū)域尤其位于臺階S1、S2、S3的沿密封元件30a、30b、30c、30d的運動方向的區(qū)域中,因而,當使密封元件30a、30b、30c、30d移位時,對應的密封元件30a、30b,30c被推到臺階Si、S2、S3的圓錐區(qū)域上并置于壓力下。如此可以實現(xiàn)即使略微磨損的密封元件30a、30b、30c也可通過被較輕地壓抵軸20而繼續(xù)實現(xiàn)其密封功能。然而,最后一個臺階S4較佳地不具有圓錐形的部分區(qū)域,因為當與其相關的密封元件30d磨損時,有必要更換所有的密封元件30a、30b、30c。圖5C示出具有設計成突階(pedestal)的臺階S1、S2、S3的另一軸20。在此,在圖中從左往右與軸的軸線的間距縮小布置的突階S1、S2、S3設計成對應配置的密封元件30a、30b、30c的工作面。如果密封元件30a、30b、30c現(xiàn)在圖中從右移位到左,例如首先使用的密封元件30a(布置在左邊)從突階Sl中推出,因而不再與軸20接觸并不(再)起到任何密封功能。但這樣緊接在密封元件30a之后的密封元件30b通過使密封元件30a、30b、30c、30d軸向移位而被置于接在突階Sl之后、位置較低的突階S2上。如果此密封元件30b也已磨損,則將其從突階S2中取出,并使下一個密封元件30c與其突階S3接觸。然而,突階S1、S2、S3還可以設計成使每個密封元件30a、30b、30c每兩個循環(huán)與突階Si、S2、S3接觸并且直到另一循環(huán)才從突階中取出。假設設計成密封唇的密封元件的壽命為4至5年,根據(jù)本發(fā)明的密封結構的整個壽命最多達到約20年。權利要求1.一種密封結構,所述密封結構包括外殼部件(10)、至少部分地由所述外殼部件(10)容納的軸00)和多個密封元件(30a,30b,30c,30d),用于密封所述外殼部件(10)和所述軸之間的間隙的所述密封元件能沿所述軸00)的縱軸線運動,其特征在于,所述軸00)包括沿所述軸00)的縱向延伸并具有呈臺階狀縮小的軸直徑的部分,以及所述密封元件(30a,30b,30c,30d)能從第一密封元件(30a)抵靠第一臺階(Si)的第一位置運動到使至少另一個密封元件(30a,30b,30c)抵靠對應的另一臺階(S2,S3,S4)的其它位置。2.如權利要求1所述的密封結構,其特征在于,臺階(S1、S2,S3,S4)的數(shù)目對應于所述密封元件(30a,30b,30c,30d)的數(shù)目。3.如前述權利要求中任一項所述的密封結構,其特征在于,所述位置的數(shù)目對應于所述密封元件(30a,30b,30c,30d)的數(shù)目。4.如前述權利要求中任一項所述的密封結構,其特征在于,所述密封元件(30a,30b,30c,30d)設置成它們能一同運動。5.如前述權利要求中任一項所述的密封結構,其特征在于,至少一個臺階(S3,S2)至少部分為圓錐形設計。6.如前述權利要求中任一項所述的密封結構,其特征在于,在所述密封元件(30a,30b,30c,30d)之間設置有供給和排出潤滑劑的通道(70a,70b,70c)。7.如前述權利要求中任一項所述的密封結構,其特征在于,至少一些臺階(S1,S2,S3)設計成突階。8.如前述權利要求中任一項所述的密封結構,其特征在于,兩個臺階之間的距離和兩個相鄰的密封元件(30b-30c,30c-30d)之間的距離大約對應于前面的臺階或前面的密封元件對(30a-30b,30b-30c)之間的距離的一半。9.如前述權利要求中任一項所述的密封結構,其特征在于,所述密封元件(30a,30b,30c,30d)連接到共同的支承件00)。10.如前述權利要求中任一項所述的密封結構,其特征在于,所述密封元件(30a,30b,30c,30d)和所述支承件GO)為一體設計。11.如前述權利要求中任一項所述的密封結構,其特征在于,所述密封元件(30a,30b,30c,30d)的長度相同,并且沿所述軸00)直徑增大的方向設置成與所述軸00)的所述軸線距離減小。12.如前述權利要求中任一項所述的密封結構,其特征在于,所述外殼部件(10)由兩個環(huán)(10a,IOb)構成,所述環(huán)借助于緊固裝置(50)可拆卸地彼此連接并形成用于所述密封元件(30a,30b,30c,30d)的承座。13.如前述權利要求中任一項所述的密封結構,其特征在于,所述外殼部件(10)具有用于使所述外殼部件(10)定位到外殼中的定位裝置(60)。14.如前述權利要求中任一項所述的密封結構,其特征在于,所述外殼部件(10)具有外螺紋。全文摘要本發(fā)明涉及一種密封結構,其包括外殼部件(10)、至少部分地由外殼部件(10)容納的軸(20)和多個密封元件(30a,30b,30c,30d),用于密封外殼部件(10)和軸(20)之間的間隙的密封元件可沿軸(20)的縱軸線運動,其特征在于,軸(20)包括沿軸(20)的縱向延伸并具有呈臺階狀縮小的軸直徑的部分,且密封元件(30a,30b,30c,30d)能從第一密封元件(30a)抵靠第一臺階(S1)的第一位置運動到使至少另一個密封元件(30a,30b,30c)抵靠對應的另一臺階(S2、S3、S4)的其它位置。文檔編號F16J15/32GK102272496SQ201080003982公開日2011年12月7日申請日期2010年6月16日優(yōu)先權日2009年6月22日發(fā)明者S·西格弗里德森申請人:愛羅丁工程有限公司