專利名稱:密封裝置的制作方法
本發(fā)明涉及一種密封裝置，它的組成部分包括一個以其一個徑向密封面裝在圓柱形外表面上并帶有埋入的內(nèi)環(huán)的彈性成型圈;一個同樣裝在此圓柱形外表面上的壓緊圈，壓緊圈上有一個圍繞此成型圈的密封腔，與成型圈的外部輪廓尺寸相比密封腔處于尺寸公差的下限，它從壓緊圈的內(nèi)徑出發(fā)錐形地向壓緊圈的一個端面擴(kuò)張;將壓緊圈固定在與上述壓緊圈端面緊靠的第二個零件上的緊固件。
這類結(jié)構(gòu)形式可見之于德國的一項實用新型8436214中。在那里公開了一種兩個對接的管端的管道連接裝置，在管端上各松動地裝有一個法蘭、一個密封墊和一個壓緊圈，它們可通過螺紋裝置彼此夾緊。制成彈性成型圈形式并具有一個埋入的內(nèi)環(huán)的密封裝置環(huán)繞著接口處，它以其兩個軸向端頭各伸入一個壓緊圈的密封腔中。法蘭和壓緊圈在它們之間形成一個埋設(shè)密封墊的夾緊槽，該密封墊的徑向內(nèi)壓緊邊靠在管子端部，而徑向外壓緊邊則搭接在夾緊槽的夾緊面上，并在軸向伸出夾緊槽，這樣，作用在密封墊上的軸向壓力使密封墊外徑增大內(nèi)徑縮小。彈性成型圈的外表面大致為半圓形，兩個支撐在兩個管端外表面上的成型圈外部的環(huán)形邊具有同一個半徑。這一半徑大于管子直徑正、負(fù)公差的總和再加上在壓緊圈內(nèi)徑和管子直徑最大公差之間所需的裝配間隙。在彈性成型圈中埋入一個由硬的和/或塑性材料制的內(nèi)環(huán)。成型圈的外輪廓大致等于這兩個在壓緊圈中的密封腔內(nèi)輪廓，不過它處于尺寸公差的下限，所以當(dāng)彼此壓緊這兩個壓緊圈時使密封裝置變形，并產(chǎn)生軸向和徑向向內(nèi)的壓力加載。如彈性成型圈那樣，內(nèi)環(huán)也支撐在兩個管端的外表面上。
借助于這種已知的密封裝置可密封全套管子連接裝置或其它零件，只要管子或與管子類似的零件有用來支撐兩個處于內(nèi)環(huán)兩端的徑向密封面。但是這種已知的裝置不適用于從法蘭上的平密封面過渡到前述結(jié)構(gòu)類型的管子連接中去。因為這里除管子外表面以外還有垂直于管子軸線的密封面。
本發(fā)明的目的是改進(jìn)本文開始所提到的密封裝置，使之可用于從例如一個法蘭到管子的過渡區(qū)中。
按本發(fā)明達(dá)到此目的的方法是，成型圈具有一個最好是垂直于徑向密封面的軸向密封面，它用來緊靠在上述第二個零件上。
如果使成型圈的外面，即連接兩個密封面的外表面制成接近于四分之一圓弧段是有優(yōu)點的。
在一種具體結(jié)構(gòu)形式中，圓環(huán)形的軸向密封面的內(nèi)徑大于徑向密封面的直徑。內(nèi)環(huán)的最小內(nèi)徑可以大于徑向密封面的直徑。在這種情況下，在要加以密封的表面和內(nèi)環(huán)之間始終存在一個間距，在成型圈中的內(nèi)環(huán)只是作為支撐環(huán)。在兩個密封面所在的區(qū)域中成型圈起初級密封裝置的作用。
密封作用通過拉緊所提到過的緊固件來達(dá)到，緊固件可以是螺釘，利用螺釘將壓緊圈直接與圓柱形表面(管子、軸)和/或與第二個零件(法蘭、殼體壁)連接起來。此密封裝置適用于密封面對著殼體壁的靜止的管子、旋轉(zhuǎn)的軸和/或軸向運(yùn)動的推桿等，只要它們的運(yùn)動頻率低于成型圈材料允許的磨擦系數(shù)。成型圈由一種比較軟的彈性體制成。內(nèi)環(huán)由較硬的材料制成，需要時可由金屬制成，它松動地放入成型圈上相配的環(huán)形槽中。從第二個零件和圓柱形外表面之間流出的壓力介質(zhì)將增強(qiáng)成型圈兩個密封面的壓緊力。
裝在旋轉(zhuǎn)軸上的密封裝置，如用于泵、壓縮機(jī)等，目前絕大多數(shù)采用塑性材料作密封裝置，它們做得又大又長。為了造成壓緊力，必須有可調(diào)整的定距環(huán)和/或墊圈，它們被裝在螺紋上以便制動，螺紋的一部分在軸上，一部分在殼體上。這種密封裝置完全不能允許軸與殼體作相對運(yùn)動，否則密封效果很差，并且尤其是當(dāng)通過傳動齒輪嚙合產(chǎn)生軸向的軸負(fù)荷、扭轉(zhuǎn)或切向負(fù)荷時。在機(jī)器制造業(yè)和采用流體或氣體介質(zhì)的工作機(jī)中，以這種密封裝置為基礎(chǔ)的軸的密封不僅受這種機(jī)械傳動的影響，而且要受溫度差、壓力脈動等的影響，在其壽命期間經(jīng)常要重新加以調(diào)整，以便消除在此期間出現(xiàn)泄漏。當(dāng)軸密封裝置的密封組件制成有支撐環(huán)和被中間支承的彈性圈時，不適用于作為從軸向到徑向的有角度的組合式密封裝置，因此密封裝置制造商不予以推薦。無論是密封裝置或帶彈性圈的密封裝置組合件，主要用于徑向密封。密封裝置或密封裝置組合件密封通過殼體尺寸精確的孔與從孔中穿過的軸。這時，密封組件裝在殼體孔和穿過其中的軸之間。
與此相比，本發(fā)明的密封裝置使軸的密封大為簡化，并使軸的加工成本下降。在殼體部分可選擇較大的公差。當(dāng)按本發(fā)明的成型圈緊靠在殼體上時，那么可選擇有較大的表面不平度和相應(yīng)的較差的加工質(zhì)量。
若工作機(jī)的軸承，如滾棒軸承必須密封時，可將本發(fā)明的密封裝置置于殼體壁的兩側(cè)，所以在殼體孔中并插入軸的軸承兩側(cè)得到密封。這種軸承密封裝置對于例如無潤滑運(yùn)行的壓縮機(jī)或泵特別重要，這種情況下輸送的介質(zhì)應(yīng)與軸承嚴(yán)格分開。在這種結(jié)構(gòu)中是否有一個或兩個密封裝置受負(fù)壓或正壓是不重要的。
本發(fā)明密封裝置的結(jié)構(gòu)尺寸比現(xiàn)有的顯著減小。裝配和分解也更簡單。與采用塑性密封材料的密封裝置相比，本密封裝置非常通用，而且可在壓力區(qū)或負(fù)壓區(qū)工作。
若本發(fā)明壓緊圈的密封腔相對于其軸線而言的錐角為45°時，在成型圈的兩個密封面上，即沿徑向和沿軸向產(chǎn)生大體相同的壓力。減小此錐角，例如為40°，則增強(qiáng)了徑向密封作用;反之若增大錐角至例如50°，則加強(qiáng)了軸向的密封作用。通過改變錐角可以根據(jù)改變了的角度和成型圈硬度調(diào)整壓力差，這時應(yīng)當(dāng)考慮零件公差的影響。
當(dāng)具有高滑動速度的軸需要密封時，最好使內(nèi)環(huán)帶有一個薄壁模制部分，它整個或局部覆蓋徑向和/或軸向密封面。有優(yōu)點的做法是，如果至少此內(nèi)環(huán)模制部分由在摩擦力作用下可流動的材料制成，如聚四氟乙稀(PTFE)或PTFE加碳纖維填料、軟金屬合金等。內(nèi)環(huán)的薄壁模制部分均起初級密封裝置的作用，而彈性成型圈僅起次級密封裝置的作用。所提出的另一種方案還給出了下列可能性，即相對于例如圓柱形外表面(軸、管子)的成型圈作為初級密封裝置，這時內(nèi)環(huán)通過其模制部分僅用來覆蓋成型圈的軸向密封面。也可以考慮與之正好相反的方案，這時成型圈只是以其軸向密封面作為初級密封裝置。如果內(nèi)環(huán)的模制部分嵌入成型圈的兩個密封面，但又沒有完全覆蓋住這兩個密封面，則成型圈以兩個密封面中的窄小的環(huán)形區(qū)起初級密封裝置的作用。
如果將內(nèi)環(huán)松動地壓入成型圈的一個相配環(huán)形槽中是有優(yōu)點的。這時放置內(nèi)環(huán)的環(huán)形槽開口端最好與成型圈的外表面處于相對位置。裝有內(nèi)環(huán)的環(huán)形槽底部最好向外大體平行于成型圈外表面彎曲。
在成型圈起初級密封裝置的結(jié)構(gòu)型式中，在內(nèi)環(huán)和成型圈之間產(chǎn)生一個壓力載荷。對于內(nèi)環(huán)起初級密封裝置作用的設(shè)計為動態(tài)下使用的結(jié)構(gòu)形式中，與作用在密封裝置組合件上的介質(zhì)壓力的附加支撐作用無關(guān)。
本發(fā)明的其它特征包括在從屬權(quán)利要求
中，并借助于實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的其它優(yōu)點。
附圖所示是作為本發(fā)明結(jié)構(gòu)形式的一些例子。其中圖1 帶埋入內(nèi)環(huán)的成型圈正視圖和截面圖，圖2 帶有軸套的壓緊圈正視圖和截面圖，圖3 帶有法蘭的壓緊圈正視圖和截面圖，圖4 具有按圖3的壓緊圈和按圖1的成型圈和內(nèi)環(huán)的已裝配好的密封裝置的截面圖，圖5至圖8 按圖1的成型圈和各種不同形式內(nèi)環(huán)的組合圖。
圖1表示一個埋有內(nèi)環(huán)2的彈性成型圈1。成型圈1上有一個徑向密封面3和一個與之垂直的軸向密封面4。聯(lián)結(jié)這兩個密封面3、4的成型圈1外表面5大致形成四分之一圓弧段。軸向作用的圓環(huán)形密封面4的內(nèi)徑dax大于徑向密封面3的直徑dr。內(nèi)環(huán)2的最小內(nèi)徑dI大于徑向密封面3的內(nèi)徑dr。成型圈1上，在圓弧形外表面5的對面、可看到的內(nèi)環(huán)2的內(nèi)表面6與其兩個密封面3、4之間各形成一個環(huán)形窄徑向面7和軸向面8。
圖2和圖3各表示一個具有密封腔10的壓緊圈9，密封腔10從壓緊圈9的內(nèi)徑dk出發(fā)，成錐形地擴(kuò)大，直至壓緊圈9的端面11。按圖2所示的結(jié)構(gòu)形式中，壓緊圈9上遠(yuǎn)離密封腔10的那一端形成軸套12，它的上面有徑向孔13，用于安裝圖上未表示的使之相對于圓柱形外表面14(見圖4)固定的緊固件，這個圓柱形外表面可以是管子或軸。
在圖3所示的結(jié)構(gòu)形式的壓緊圈9中，在其密封腔10的大口所在的端面11處是法蘭15，法蘭15上有軸向孔16，用于安裝緊固件，使之與第二個零件17(見圖4)固定在一起。
圖4表示一個裝配好的密封裝置，它是由按圖1所示的埋入內(nèi)環(huán)2的成型圈，和按圖3所示的壓緊圈9所組成。成型圈1和壓緊圈9裝在一個具有圓柱形外表面14的軸上，這時成型圈1通過它的徑向密封面3壓在此軸上。成型圈1完全埋入壓緊圈9的密封腔10內(nèi)，并以其軸向密封面4壓在第二個零件17上，后者可以是殼體的法蘭。密封腔10的內(nèi)輪廓與成型圈1的外輪廓相比處于尺寸公差范圍的下限，所以當(dāng)拉緊在圖4中僅以點劃線表示的緊固件18時，在壓緊圈9和第二個零件17之間，成型圈1產(chǎn)生變形，使之在壓力下以整個表面壓靠在密封腔10的錐形壁上。當(dāng)拉緊緊固件18時，通過密封腔10的錐度在成型圈1上加了一個形成徑向密封作用和一個軸向密封作用的力，當(dāng)密封腔10相對于壓緊圈9的對稱軸線的錐角α為45°時，這些力的分量大體相同。若錐角α＜45°，則增強(qiáng)了徑向的密封作用;反之，若錐角大于45°，則增加了軸向的密封作用。
按圖1或圖4的結(jié)構(gòu)型式，彈性成型圈1起初級密封裝置的作用。內(nèi)環(huán)2作為支撐環(huán)，這時它與要加以密封的表面不接觸。在有的使用情況下，下述結(jié)構(gòu)更合理，即內(nèi)環(huán)2起初級密封裝置的作用，而成型圈1為次級密封裝置。圖5所示的內(nèi)環(huán)2以薄壁模制部分20、21完全覆蓋成型圈1的徑向密封面3和軸向密封面4。模制部分20、21還略微包住成型圈1的圓弧形外表面5，并因此形成為彈性成型圈1的托架和防止成型圈以其密封面3、4直接與要加以密封的表面接觸。X部分的細(xì)節(jié)放大示于圖中，內(nèi)環(huán)2的模制部分20、21具有一個成型密封面22。模制部分20、21最好至少由一種在摩擦力作用下可流動的材料制成。
圖6所示的內(nèi)環(huán)2是圖5所示結(jié)構(gòu)形式的改型方案，它只以一個模制部分20覆蓋住成型圈1的徑向密封面3。圖7所示的結(jié)構(gòu)型式中，內(nèi)環(huán)2只有一個模制部分21，它僅覆蓋成型圈1的軸向密封面4。
圖8所示的結(jié)構(gòu)形式基本上與圖5所示的相同。然而內(nèi)環(huán)2的模制部分20、21在這里并不覆蓋成型圈1的全部密封面3、4。確切地說，模制部分20、21平整地嵌入上述密封面3、4，所以成型圈1以其窄的環(huán)形部分3a、4a仍作為初級密封裝置起作用。
權(quán)利要求
1.密封裝置，它的組成部分包括一個以其一個徑向密封面(3)裝在圓柱形外表面(14)上并帶有埋入的內(nèi)環(huán)(2)的彈性成型圈(1)；一個同樣裝在此圓柱形外表面(14)上的壓緊圈(9)，壓緊圈(9)上有一個圍繞此成型圈(1)的密封腔(10)，與成型圈的外部輪廓尺寸相比，密封腔處于尺寸公差的下限，它從壓緊圈(9)的內(nèi)徑(dk)出發(fā)錐形地向壓緊圈(9)的一個端面(11)擴(kuò)張；將壓緊圈(9)固定在與上述壓緊圈(9)端面(11)緊靠的第二個零件(17)上的緊固件，其特征為成型圈(1)有一個最好垂直于徑向密封面(3)的軸向密封面(4)，以便緊靠在第二個零件(17)上。
2.按照權(quán)利要求
1所述之密封裝置，其特征為成型圈(1)的外面、將兩個密封面(3、4)彼此連接起來的外表面(5)大致形成四分之一圓弧段。
3.按照權(quán)利要求
1或2所述之密封裝置，其特征為圓環(huán)形軸向密封面(4)的內(nèi)徑(dax)大于徑向密封面(3)的直徑(dr)。
4.按照權(quán)利要求
1、2或3所述之密封裝置，其特征為內(nèi)環(huán)(2)的最小內(nèi)徑(dI)大于徑向密封面(3)的直徑(dr)。
5.按照權(quán)利要求
4所述之密封裝置，其特征為在內(nèi)環(huán)(2)上可看到的處于成型圈(1)圓弧形外表面(5)對面的內(nèi)表面(6)和成型圈(1)的兩個密封面(3、4)之間形成窄的環(huán)形徑向和軸向面(7、8)。
6.按照前述諸權(quán)利要求
之一所述之密封裝置，其特征為密封腔(10)相對于其對稱軸線(19)的錐角(α)為了要增強(qiáng)徑向密封作用則小于45°，而為了加強(qiáng)軸向密封作用則大于45°。
7.按照前述諸權(quán)利要求
之一所述之密封裝置，其特征為壓緊圈(9)在遠(yuǎn)離密封腔(10)的一端有一個軸套(12)，軸套上有用于安裝緊固件的徑向孔(13)，使之相對于圓柱形外表面(14)固定。
8.按照權(quán)利要求
1至6之一所述之密封裝置，其特征為壓緊圈(9)上具有密封腔(10)大口的端面(11)處是一個法蘭(15)，其上有用于安裝使之相對于第二個零件(17)固定的緊固件(18)的軸向孔(16)。
9.按照前述諸權(quán)利要求
之一所述之密封裝置，其特征為內(nèi)環(huán)(2)通過薄壁模制部分(20、21)整個或局部地覆蓋住成型圈(1)的徑向和/或軸向密封面(3、4)。
10.按照權(quán)利要求
9所述之密封裝置，其特征為至少內(nèi)環(huán)(2)的模制部分(20、21)是由在摩擦力作用下流動的材料制成。
11.按照權(quán)利要求
9或10所述之密封裝置，其特征為內(nèi)環(huán)(2)的模制部分(20、21)有一個成型密封面(22)。
12.按照前述諸權(quán)利要求
之一所述之密封裝置，其特征為內(nèi)環(huán)(2)松動地壓入成型圈(1)的一個相配環(huán)形槽中。
13.按照權(quán)利要求
12所述之密封裝置，其特征為裝內(nèi)環(huán)(2)的環(huán)形槽開口側(cè)與成型圈(1)的外表面(5)處于相對位置。
14.按照權(quán)利要求
12或13所述之密封裝置，其特征為裝內(nèi)環(huán)(2)的環(huán)形槽底部向外大體與成型圈(1)的外表面(5)平行地彎曲。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種密封裝置，它包括一個以其徑向密封面裝在圓柱表面上并帶有埋入內(nèi)環(huán)的彈性成型圈；一個同樣裝在此圓柱表面上的壓緊圈，壓緊圈有一個圍繞此成型圈的密封腔，與成型圈的外部輪廓尺寸相比，密封腔處于尺寸公差下限，它從壓緊圈內(nèi)徑出發(fā)錐形地向壓緊圈端面擴(kuò)張；將壓緊圈固定在與壓緊圈端面緊靠的第二個零件上的緊固件。為了使圓柱表面相對于與此圓柱軸線垂直的直立平面密封，成型圈上有一個最好垂直于徑向密封面的軸向密封面。
文檔編號F16J15/18GK87101792SQ87101792
公開日1987年10月21日 申請日期1987年3月10日
發(fā)明者漢斯·保羅·馬爾, 尼科雷·夫雷考斯基 申請人:阿金泰克股份公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan