專利名稱：活塞桿或活塞的主密封裝置的制作方法
背景說明對于軸向移動的活塞桿或活塞的密封采用密封裝置，以使高壓側相對于低壓側密封。在這種密封裝置中常常采用由PTFE基的柔彈性塑料或由較硬的熱塑性塑料組成的密封唇環，它們在其內圓周面上有一個或多個密封唇邊。在其外側上密封唇環通過由較軟的彈性體材料組成的成型環附加地徑向壓緊和密封。密封唇環和成型環安裝在一殼體槽內。在一個活塞桿上順次設置多個密封件時在兩個構件相互作移動運動的情況下可能形成逆轉的壓力狀態，這時壓差顛倒過來，也就是說，低壓側變成高壓側，高壓側變成低壓側。由此在密封唇環上可能出現不允許的變形，這導致漏油或密封裝置的提前報廢。特別是當在高壓側發生壓力下降而主密封和次級密封之間的密封腔內的壓力形成保持在一個較高的壓力水平上或者只是在延遲很長時間后才下降到高壓側的壓力水平時，便出現壓力反向。這時密封腔內的壓力可能明顯高于最大工作壓力。在這種情況下除整個密封系統內的摩擦力上升外主密封裝置的密封唇環還可能旋轉。由于塑性變形和磨損，密封唇邊的出口接觸壓緊出現這樣的問題，即不再具有足夠的密封功能。
問題的另一種解決方案可以從DE3620539A1中得到。那里同樣采用一由彈性塑料組成的密封環和一壓緊環。密封環在其朝向活塞桿的內表面上有兩個軸向相互錯開的環形密封唇邊并具有至少一個從密封唇邊之間的內表面出發通向密封環外表面的通道。通道口被張緊環封閉。用這種方法形成一過壓閥，一旦密封唇邊之間的中間壓力超過張緊環用來貼合在通道口上的表面壓力值，張緊環便從通道口上抬起。液體可以通過通道重新回流到待密封的空腔內。在這種方案中由密封件的兩個密封唇邊形成的空腔被導通。
在帶有一朝向待密封腔(1)的主密封件和一背向它的次級密封件的活塞桿或活塞的主密封裝置中，其中主密封件裝入一固定元件的朝相對運動的構件方向敞開的槽內，該槽在背向待密封的空腔的一側通過一基本上垂直于密封件軸線延伸的第一側面限定并包含一由韌硬的塑料組成的密封唇環，它具有一貼合在構件上的密封唇邊并通過一由彈性體材料組成的成型環以密封唇邊壓緊在構件上，成型環支承在槽的底面上，并以其內表面貼合在密封唇環上，按照本發明所述目的通過這樣的方法達到，即密封唇環在密封唇邊和朝向側面的邊界面之間具有一基本上圍成直角形的輪廓，在背向壓力的一側限定密封唇邊的表面在密封件卸載的狀態下與密封件軸線交成一最大8°的角，并且密封唇環被至少一個卸載孔穿透，該卸載孔設置在高壓側的密封唇邊和密封唇環的外表面之間，并通入低壓側的邊界面內。這種密封件具有廣泛的應用領域，因為它可以和次級密封件的結構無關地應用。它可以方便地制造并在最低的壓差時起作用。一旦出現壓力狀態的逆轉，卸載孔的出口便打開，流體便可沿相反的方向回流。
為了達到高的工作可靠性，密封唇環在密封唇邊朝向待密封空腔的一側上可以設一環形支承凸耳，并且密封唇邊和支承凸耳之間的空腔通過至少一個在支承凸耳上的軸向槽被導通。在制造時支承凸耳做成這樣，使得其公稱直徑基本上和密封唇邊的公稱直徑一致。
為了使密封唇環和成型環之間能夠達到一軸向取向，密封唇環可以在背向待密封空腔的一側上用一第一凸起圍住成型環。其次壓緊環可以用其側凸耳支承在槽的朝向待密封空腔的側面上。
附圖表示
圖1一帶有多個密封元件的活塞桿密封裝置的剖視圖，圖2按圖1的主密封件的放大圖，和圖3主密封件的另一種結構的剖視圖。
當待密封空腔1內出現超高壓時密封唇環8以其密封唇邊9貼合在構件11上，并以其邊界面14貼合在槽4的側面7上。一旦在主密封件2和次級密封件3之間的內腔27內建立起超高壓，它超過空腔1內的壓力，壓力液體便可能到達槽4的側面7和密封唇環8的邊界面14之間，并從那里通過卸載孔16引入壓力腔1。
在圖2中用放大的比例表示主密封件2。密封唇環8和成型環10裝入槽4內。密封唇環8設有貼合在構件11上的密封唇邊9。密封唇環8以邊界面14對準中心線的環形面29貼合在槽4的背向待密封空腔1和側面7上。卸載孔16這樣布置，使得它可以建立待密封空間1與位于主密封件2和次級密封件3之間的空腔27之間的連接。這里卸載孔16在刮油環(Abstreifring)8之內的位置可以是任意的，對于密封環的效果重要的是，在空腔1和空腔27之間有壓差時帶有卸載孔16出口30的邊界面14貼合在槽4的側面7上，使得出口30封閉。為此密封唇環8壓緊在側面7上。一旦空腔27內的壓力超過空腔1內的壓力，由于這個原因密封唇環8總是略微向空腔1方向擠壓，液體可以從空腔27經過在環形面29和側面7之間形成的間隙到達卸載孔16的出口30，從而通過卸載孔16到達空腔1，直至壓力重新平衡為止。
卸載孔16橫截面的尺寸這樣選擇，使得空腔1內受到較小的壓力時密封唇環8便以其表面14貼合在槽4的側面7上。邊界面14和密封唇環8內側上的表面15之間的夾角δ最好為90°。邊界面14和側面7及密封唇環8的內表面15和構件11的表面20之間的兩個夾角β在0°到8°之間。從密封唇邊9到空腔1的角度α可以取一與實際結構相應的值。
圖3中選擇了主密封件2的一種實施形式，這時密封唇環8附加地設有一環形支承凸耳31。密封唇環附加地用這個凸耳31支承在構件11上。密封唇邊9和支承凸耳31之間的空腔32通過多條軸向槽33與空腔1連接。用這種方法使空腔32被導通。卸載孔16以其入口34位于軸向槽33區域內。支承凸耳31的公稱直徑在其制造時基本上等于密封唇邊9的公稱直徑。
此外密封唇環8在背向空腔1的一側具有一凸起35，它用該凸起側包成型環10。成型環10附加地設有側凸耳36，它用此側凸耳支承在槽4的側面37上。
權利要求
1.活塞桿或活塞的主密封裝置，包括一朝向待密封空腔(1)的主密封件(2)和一背向它的次級密封件(3)，其中主密封件(2)裝入一固定元件(5)的朝相對運動的構件(11)方向敞開的槽(4)內，槽(4)在背向待密封空腔(1)的一側通過一基本上垂直于密封件軸線(6)延伸的第一側面(7)限定，并包含一由韌硬性塑料組成的密封唇環(8)，它具有一貼合在構件(11)上的密封唇邊(9)，并通過一由彈性體材料組成的成型環(10)以其密封唇邊(9)壓緊在構件(11)上，成型環支承在槽(4)的底面(12)上并以其內表面(13)貼合在密封唇環(8)上，其特征為密封唇環(8)在密封唇邊(9)和朝向第一側面(7)的邊界面(14)之間具有一基本上圍成直角形的輪廓，在背向壓力的一側限定密封唇邊(9)的表面(15)在密封件(2)的卸載狀態與密封件軸線(6)交成一最大8°的夾角(β)并且密封唇環(8)被至少一個卸載孔(16)穿透，卸載孔設置在密封唇邊(9)和密封唇環(8)的外表面之間，并通入邊界面(14)內。
2.按權利要求1所述的活塞桿或活塞主密封裝置，其特征為卸載孔(16)具有最好是0.19到3.1mm2的橫截面。
3.按權利要求1或2所述的活塞桿或活塞主密封裝置，其特征為密封唇環(8)在密封唇邊(9)的朝向待密封空腔(1)的一側具有一環繞的支承凸耳(31)，密封唇邊(9)和支承凸耳(31)之間的空腔(32)通過支承凸耳(31)上的至少一個軸向槽(33)被導通。
4.按權利要求1至3之任一項所述的活塞桿或活塞主密封裝置，其特征為支承凸耳(31)在其制造時具有一基本上與密封唇邊(9)的公稱直徑一致的公稱直徑。
5.按權利要求1至4之任一項所述的活塞桿或活塞主密封裝置，其特征為密封唇環(8)在背向待密封空腔(1)的一側用凸起(35)側包成型環(10)。
6.按權利要求1至5之任一項的活塞桿或活塞主密封裝置，其特征為成型環(10)以一側凸耳(36)支承在槽(4)的朝向待密封的空腔(1)的側面(37)上。
全文摘要
活塞桿或活塞的主密封裝置,包括一朝向待密封空腔的主密封件和一背向它的次級密封件,主密封件裝入固定元件的朝相對運動構件方向敞開的槽內,槽在背向待密封空腔的一側通過垂直于密封件軸線的第一側面限定,并包含一以其密封唇邊貼合在構件上的密封唇環,并通過一成型環以其密封唇邊壓緊在構件上,成型環支承在槽的底面上并以其內表面貼合在密封唇環上,其中密封唇環在密封唇邊和朝向第一側面的邊界面之間具有圍成直角形的輪廓,在背向壓力的一側限定密封唇邊的表面在密封件的卸載狀態與密封件軸線成最大8°的夾角,并且密封唇環被至少一個卸載孔穿透,卸載孔設置在密封唇邊和密封唇環的外表面之間,并通入邊界面內。
文檔編號F16J15/32GK1380505SQ0210774
公開日2002年11月20日 申請日期2002年3月21日 優先權日2001年4月9日
發明者迪特爾·馮·博斯特爾, 京特·賴肖, 漢斯－于爾根·蒂默曼 申請人:卡爾·弗羅伊登伯格公司