自吸式滑环密封组件的制作方法

1.本发明涉及一种自吸式滑环密封组件，其能够自主地抽吸阻隔气体、尤其是空气。


背景技术：

2.由现有技术已知滑环密封组件的不同设计方案。在滑环密封组件中通常的运行方式是提供所谓的“阻隔气体装置”，其提供阻隔气体以在密封间隙处进行密封。阻隔气体的压力略高于待密封的介质的压力，由此避免了待密封的介质由于相对于阻隔气体的压差而穿过密封间隙泄漏。然而，这种类型的阻隔气体装置是附加的构件，并且增加了滑环密封组件的投资和运行成本。然而，这种类型的阻隔气体装置提供了滑环密封组件的特别可靠的密封。然而，在设有阻隔气体装置的情况下，滑环密封组件通常还必须具有第二滑环密封件，使得存在所谓的“串联结构”(tandem-bauweise)。然而，存在多种应用，在这些应用中、例如在汽车领域中由于成本原因和/或结构空间原因，这种类型的具有阻隔气体装置的串联结构不可能实现。


技术实现要素：

3.因此，本发明的目的是提供一种滑环密封组件，尽管其在密封间隙中具有阻隔气体以密封液态介质，该滑环密封组件可以在可简单、低成本地制造的同时在结构方面省去阻隔气体装置。
4.该目的通过具有权利要求1的特征的滑环密封组件和具有权利要求11的特征的构件得以实现，从属权利要求示出了本发明的优选改进方案。
5.根据本发明的具有权利要求1的特征的滑环密封组件具有如下优点，阻隔气体可以自主地被抽吸。因此，这种类型的滑环密封组件的成本可以保持非常低。这使得能够在广泛的领域中、尤其是在汽车应用中使用滑环密封件。根据本发明，这一点通过如下方式得以实现，滑环密封组件具有滑环密封件，该滑环密封件具有旋转滑环和静止滑环。旋转滑环具有第一滑动面，并且静止滑环具有第二滑动面。在滑动面之间界定密封间隙。静止滑环还包括从静止滑环的背侧通至第二滑动面的通孔。因此，通孔将静止滑环的背侧与其滑动面连接。此外，设有气体供给管线，其从大气侧通至在静止滑环的背侧处的通孔的开口。因此，在静止滑环的滑动面与大气侧之间建立了气体引导连接。此外，滑环的两个滑动面中的至少一个滑动面具有用于气体输送的槽。该槽在滑环的径向方向上布置在通孔的孔口与密封间隙的朝向待密封的介质的径向外侧的离开区域之间。因此，在运行期间，当旋转滑环与静止滑环之间进行相对旋转时，气态介质、优选空气穿过气体供给管线和静止滑环中的通孔被抽吸到密封间隙中。在此，在滑环的滑动面中的至少一个滑动面中的槽产生用于抽吸气体穿过通孔和气体供给管线的相应的抽吸压力并且产生密封间隙中的介质沿朝向待密封的介质的离开区域的方向的压力升高。因此，不再需要为滑环密封组件设置阻隔气体供给。由此，可以明显降低这种类型的滑环密封组件的运行成本和投资成本。滑环密封组件具有非常简单且成本有利的结构，并且尽管如此仍能实现产品区域中的介质相对于大气区域的可
靠密封。在此，根据本发明的滑环密封组件甚至不需要压缩机或类似物，因为用于密封间隙的阻隔流体的抽吸自主地进行。
6.优选地，既在滑环的第一滑动面又在第二滑动面中布置槽。由此可以实现穿过气体供给管线和通孔更快地抽吸气体。此外，在运行中也可以通过在两个滑动面中的槽在密封间隙中产生更高的压力水平。
7.进一步优选地，静止滑环的第二滑动面包括环绕的环形槽，其中通孔通入环绕的环形槽。由此，被抽吸的气体在密封间隙处通过环绕的环形槽沿周向方向分布，从而能够实现在密封间隙中的均匀的压力增加。这不仅在滑环密封件从静止状态开始时而且在连续的运行中都是有利的。
8.进一步优选地，滑环密封组件包括布置在气体供给管线中的节流阀。节流阀能够实现有针对性地限定被抽吸到密封间隙的气体的流量。节流阀优选地构造为可调节的。特别优选地，节流阀是孔盘。
9.根据其他优选设计方案，滑环密封组件包括布置在气体供给管线中的过滤器。过滤器防止污物颗粒或灰尘或类似物可能经由气体供给管线和通孔到达密封间隙。在此，过滤器可以由不同的材料制成。过滤器优选地紧邻地布置在气体供给管线的抽吸区域处。
10.进一步优选地，在气体供给管线中设有止回阀。止回阀在此布置成，使得气体能够穿过气体供给管线朝向通孔流动，然而不能够回流。由此，尤其在滑环密封件的静止状态的情况下，防止气体不期望地流动穿过气体供给管线和通孔。
11.进一步优选地，槽在滑动面中布置成，使得在槽的径向最外侧的区域与滑环的外周边缘之间总是存在在周向方向上闭合的滑动面区域。由此，尤其在滑环密封件的静止状态下实现可靠的密封效果，因为在这种情况下在两个滑动面处与径向外周相邻地总是存在无槽的滑动面区域，其在静止状态下彼此贴靠并且因此能够实现改进的密封。
12.优选地，第一槽的底部区域位于第一半径r1上，并且第一槽的顶部区域位于第二半径r2上。第二槽的底部区域位于第三半径r3上，并且第二槽的顶部区域位于第四半径r4上。在此，第一半径r1小于第三半径r3，其中第二半径r2大于第三半径r3，并且其中第四半径r4大于第二半径r2。因此适用于r1《r3《r2《r4。由此确保，在第一槽与第二槽之间仅形成了环形的重叠区域，在该重叠区域中槽彼此对置。在重叠区域的径向下方和径向上方分别产生如下区域，在该区域处，槽区域与相反的滑环的滑动面对置。根据本发明的滑环密封组件优选地是用于将气态介质与大气密封的气体密封件。
附图说明
13.下面参照附图详细描述本发明的优选实施例。在附图中：
14.图1示出了根据本发明的优选实施例的滑环密封组件的示意性剖视图，
15.图2示出了图1的滑环密封组件的静止滑环的滑动面的示意性俯视图，且
16.图3示出了图1的滑环密封组件的旋转滑环的滑动面的示意性俯视图。
具体实施方式
17.下面参照图1至图3详细描述根据本发明的优选示例性实施例的滑环密封组件1。
18.滑环密封组件1包括具有旋转滑环3和静止滑环4的滑环密封件2。旋转滑环3具有
第一滑动面30，并且静止滑环4具有第二滑动面40。在两个滑动面30、40之间界定密封间隙5。
19.滑环密封件2将产品区域14相对于大气区域15密封。
20.旋转滑环3与轴13以不能相对转动的方式连接。静止滑环4与壳体12连接。静止滑环4可轴向移动并且借助预紧装置16预紧。
21.如从图1中可以看出，静止滑环4还具有通孔42。通孔42在此将静止滑环4的背侧41与静止滑环4的第二滑动面40连接。
22.滑环密封组件1还包括气体供给管线8。气体供给管线8被设置成，将气体源的气体、在本实施例中大气的空气供应至通孔42。气体供给管线8具有入口80并且通至静止滑环的背侧41处的通孔42的入口44。
23.如从图1中还可以看出，静止滑环4中的通孔42的孔口43布置在环绕的环形槽45处。通孔42构造为线状的并且与滑环密封件2的轴向方向x-x平行。环形槽45以完全环绕的方式构造在第二滑动面40中。
24.因此，经由气体供给管线8和静止滑环4中的通孔42，在大气区域15与密封间隙5之间存在流体连接。
25.如从图1中还可以看出，滑环密封组件1还包括节流阀9，其布置在气体供给管线8中。节流阀9在本实施例中是孔盘。
26.在气体供给管线8中还布置有止回阀11。止回阀11防止气体从密封间隙5或通孔42回流到大气区域15。
27.此外，设置有过滤器10，其防止灰尘颗粒或类似物可能从大气区域15进入密封间隙5中。
28.此外，在旋转滑环3的第一滑动面30中设置有第一槽6，并且在静止滑环4的第二滑动面40中设置有第二槽7。可以在图2和图3中详细地看出具有槽的滑动面。
29.图2示出了静止滑环4的第二滑动面40的俯视图。在此详细地示出环绕的环形槽45，通孔42的孔口43通入到该环形槽中。径向地在环形槽45之外布置有第二槽7。第二槽7设置成镰刀形的并且具有底部区域70和顶部区域71。在此，多个第二槽7沿周向方向分别以与相邻的槽相同的间距布置在相同的半径上。如从图2中还可以看出，在第二槽7的顶部区域71与外周边缘72之间设置有环绕的第二滑动区域73。
30.通孔42构造为直线形的并且平行于滑环密封件的轴向方向x-x延伸。
31.图3示出了具有第一槽6的旋转滑环3的第一滑动面30的俯视图。第一槽6构造为镰刀形的并且具有底部区域60和顶部区域61。在此，在顶部区域61与旋转滑环3的外周边缘62之间构造有环绕的第一滑动区域63。因此，第一槽6未达到旋转滑环3的外周边缘。第一滑动区域63和第二滑动区域73因此在滑环密封件2的静止状态下形成相对于产品区域14的密封阻隔部。由此基本上避免了在滑环密封件的静止状态下通过密封间隙5向大气区域15的泄漏。以相同的方式，径向地在环绕的环形槽45之内，在滑动面处形成了相对于大气区域15的密封阻隔部。
32.如图2和图3的比较所示，镰刀形的第一槽6和镰刀形的第二槽7以相互交叉的方式弯曲。如还可以从图1中看出，第一槽6和第二槽7在此也布置在从滑环密封件2的中心线开始的不同的半径上。由此，在滑环密封件2起动时，能以逐级的方式增加压力。
33.如从图3中可以看出，第一槽6的底部区域60位于第一半径r1上。顶部区域61位于第二半径r2上。
34.第二槽7的底部区域70位于第三半径r3上，并且第二槽7的顶部区域71位于第四半径r4上(参见图2)。
35.如从图1、图2和图3中可以看出，第一半径r1在此小于第三半径r3。此外，第二半径r2大于第三半径r3。第四半径r4又大于第二半径r2。因此适用于r1《r3《r2《r4。由此确保，槽6、7在径向方向上仅在滑动面的部分区域处重叠。
36.在此，第一槽6的深度等于第二槽7的深度。
37.由此，当旋转滑环2旋转时，在密封间隙5中能以逐级的方式增加压力。
38.通过旋转滑环3和静止滑环4之间的相对旋转，在环形槽45的区域中并且因此也在通孔42的区域中产生负压，使得空气通过过滤器10、经由止回阀11并且通过节流阀9被抽吸到气体供给管线8中。因此，滑环密封件2在运行期间可以在密封间隙5中自身抽吸阻隔介质。由此可以省去在现有技术中必需的繁复的阻隔气体供给。因此在运行中连续地抽吸空气，如在图1中通过箭头a表示的那样。然后在密封间隙中，被抽吸的空气被用作阻隔介质，并且通过第一槽6和第二槽7径向向外朝向产品区域14输送。这在图1中通过箭头b表示。在此，阻隔气体的压力提高到大于待密封的介质的压力的值。
39.因此，通过本发明可以提供一种自吸式滑环密封组件1，其在运行中自身抽吸气体。由此，不必为滑环密封组件1设置繁复的阻隔气体供给。待抽吸的气体优选为空气。然而应注意的是，当然也可以设置有单独的气体储存容器，其具有对应于应用情况的特定的气体、例如氮气，气体从该气体储存容器经由气体供给管线8被抽吸至密封间隙5。必要时，必须连续地用新的气体填充气体储存器，从而在气体储存器中不会出现不允许的负压。
40.还应注意的是，本发明的替选实施例也可以设计成，使得在气体供给管线8中仅布置有过滤器10。在此，过滤器10除了过滤功能之外例如还承担节流阀功能并且防止气体通过气体供给管线8以不允许的方式回流回至入口80。此外替选地，在气体供给管线8中也可以仅设置有例如形式为可改变的和/或可封闭的孔板的节流阀9，由此可以调节被抽吸的气体的压力。通过完全关闭孔板，也可以防止气体从密封间隙5朝向气体供给管线8的入口80不期望地回流。
41.附图标记说明
[0042]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
滑环密封组件
[0043]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
滑环密封件
[0044]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
旋转滑环
[0045]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
静止滑环
[0046]5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
密封间隙
[0047]6ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一槽
[0048]7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二槽
[0049]8ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
气体供给管线
[0050]9ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
节流阀
[0051]
10
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
过滤器
[0052]
11
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
止回阀
[0053]
12
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壳体
[0054]
13
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
轴
[0055]
14
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产品区域
[0056]
15
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
大气区域
[0057]
16
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
预紧装置
[0058]
30
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第一滑动面
[0059]
40
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二滑动面
[0060]
41
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
静止滑环的背侧
[0061]
42
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
静止滑环中的通孔
[0062]
43
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
通孔的孔口
[0063]
44
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
通孔的入口
[0064]
45
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二滑动面中的环形槽
[0065]
50
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
离开区域
[0066]
60
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
底部区域
[0067]
61
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
顶部区域
[0068]
62
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
旋转滑环的外周边缘
[0069]
63
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一滑动区域
[0070]
70
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
底部区域
[0071]
71
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
顶部区域
[0072]
72
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
静止滑环的外周边缘
[0073]
73
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
静止滑环的第二滑动区域
[0074]
80
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
气体供给管线的入口
[0075]aꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
到气体供给管线中的供应
[0076]bꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
阻隔气体从密封间隙的离开
[0077]
r1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一半径
[0078]
r2
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二半径
[0079]
r3
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第三半径
[0080]
r4
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第四半径
[0081]
x-x
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
轴向方向。