滑環密封裝置和制造滑環密封裝置的方法與流程

本發明涉及根據權利要求1和9的前序部分特征所述的滑環密封裝置和制造滑環密封裝置的方法。

背景技術：

本發明涉及一種滑環密封裝置。在此是所謂的動態密封裝置，其用于使能旋轉的軸相對于側壁等、例如相對于機殼密封。主要作用部件是可依次滑動的兩個構件，尤其是裝有彈簧的滑環和對應的配對環。兩個環中的一個剛性地布置在靜止的殼體元件中，另一個環借助扭轉止動銷等固定在能旋轉的軸上。取決于滑環密封裝置的類型，在兩個環之間的面大部分為平的并且通常由碳石墨材料、金屬、陶瓷、塑料或與合成樹脂化合的碳。

us2006/0061041a1公開了滑環密封裝置的構造，該滑環密封裝置包括滑環密封裝置套筒和滑環密封裝置殼體或保持環，在滑環密封裝置套筒中尤其設有有彈性的環元件。

通常，為了使滑環具有彈性使用多個彼此疊置的正弦式彈簧，其通過兩個金屬環限定。金屬環尤其用于對正弦式彈簧進行充分支撐。這種結構的彈簧裝置由于正弦式彈簧的分層而在技術上是復雜的，因為正弦式彈簧必須彼此準確定向并且不允許相對彼此轉動。此外，這種彈簧裝置需要許多單個零件，其必須相應地被安裝。

技術實現要素：

本發明的目的是成本特別有利地制造滑環密封裝置。本發明的另一目的是在技術上更簡單地構造滑環密封裝置，尤其在使用更少數量的單個零件的情況下在技術上更簡單地構造滑環密封裝置。

上述目的通過包括在專利權利要求1和9中的特征的滑環密封裝置和用于制造滑環密封裝置的方法來實現。其他有利的構造方案通過從屬權利要求描述。

本發明涉及一種滑環密封裝置，該滑環密封裝置具有裝有彈簧的配對環和能在配對環上滑動地設置的滑環，配對環和滑環布置在殼體組件中。殼體組件尤其包括能運動的第一殼體元件和能位置固定地緊固的第二殼體元件。由裝有彈簧的配對環和滑環形成的環對布置在殼體組件中，其中，裝有彈簧的配對環尤其布置在第二殼體元件上，而能滑動地設置的滑環被分配給能運動的第一殼體元件。可替代地，也可將裝有彈簧的配對環布置在能運動的第一殼體元件上并且將滑環布置在靜止的第二殼體元件上。

滑環密封裝置用于使能運動的、尤其能旋轉運動的機械構件相對于靜止的機械構件密封。根據這里描述的實施方式，帶有滑環的能運動的第一殼體元件固定在軸上，而帶有裝有彈簧的配對環的第二殼體元件例如布置并固定在機殼的軸貫穿孔中。本領域技術人員可將本發明的這里下面描述的特征以相似的方式轉用到這種滑環密封裝置上，在該滑環密封裝置中裝有彈簧的配對環布置在能運動的第一殼體元件上并且滑環布置在靜止的第二殼體元件上。同樣可以想到具有裝有彈簧的滑環的其他實施方式。

根據本發明規定，殼體組件至少部分地由塑料和/或復合材料構成。根據優選的實施方式規定，能運動的第一殼體元件(其也稱為滑環密封裝置套筒)和/或能位置固定地緊固的第二殼體元件(其也稱為滑環密封裝置殼體)至少部分地由塑料和/或復合材料制成。尤其規定，第一殼體元件和/或第二殼體元件分別作為注塑件由塑料和/或復合材料制成，從而第一殼體元件和/或第二殼體元件優選分別完全地由塑料和/或復合材料構成。作為復合材料尤其適合的是纖維-塑料復合材料或自增強塑料復合材料。尤其玻璃纖維增強的塑料(gfk)、碳纖維增強的塑料(cfk)、芳族聚酰胺纖維增強的塑料(afk)、天然纖維增強的塑料(nfk)屬于合適的材料或復合材料。

使用的材料可特別簡單地被加工，例如由此可借助注塑成本有利地制造殼體元件，從而相對于傳統的由金屬制成的殼體元件能夠明顯降低制造成本。此外，降低了這種滑環密封裝置的重量。

根據本發明的實施方式，滑環相應具有第一帶動元件并且能運動的第一殼體元件相應具有用于滑環的第一帶動元件的第二帶動元件，其中，第二帶動元件接合到第一帶動元件中。通過第一帶動元件和第二帶動元件的有效連接將軸的旋轉傳遞到滑環上，滑環密封裝置的第一殼體元件固定在軸上，滑環具有與裝有彈簧的配對環的接觸面。

此外規定，配對環相應具有第三帶動元件并且能位置固定地緊固的第二殼體元件相應具有用于配對環的第三帶動元件的第四帶動元件，其中，第四帶動元件接合到第三帶動元件中。因為第二殼體元件位置固定地固緊在靜止的機械部件上，配對環的第三帶動元件到第二殼體元件的第四帶動元件中的接合尤其防止滑環的旋轉運動傳遞到配對環上。

本領域技術人員清楚，也可將帶動元件構造成，使第一帶動元件接合到第二帶動元件中，和/或將第三帶動元件接合到第四帶動元件中。

滑環和配對環通常由碳化硅(sic)或金屬構成、例如由鋼材料等構成。滑環和配對環的第一帶動元件和/或第三帶動元件通常構造成凹口，因此同樣由碳化硅(sic)或金屬材料構成，并因此具有第一硬度。

由于殼體元件至少部分地由塑料或其他合適的復合材料構成、至少由于殼體元件的帶動元件由塑料或其他合適的復合材料構成，它們至少在帶動元件的區域中具有較小的第二硬度。

根據本發明的實施方式，第一殼體元件和/或第二殼體元件分別一件式地構造并且包括帶動元件作為集成的組成部分。因此，尤其帶動元件不是事后固定在第一殼體元件和/或第二殼體元件上，而是在制造第一殼體元件和/或第二殼體元件的同時一起構造而成。

通常通過布置在殼體元件上的金屬定位銷來帶動滑環和配對環的滑動面。在此會一再地發生帶動元件的錯位。這尤其由于滑環和配對環的滑動面的高扭矩或由于能運動的機械部件的突然起動并結合共同作用的第一帶動元件和第二帶動元件或第三帶動元件和第四帶動元件而引起，這些帶動元件分別具有相似或類似的硬度。

因為殼體元件的第二帶動元件和第四帶動元件此時由具有較小的第二硬度的塑料或其他合適的復合材料構成，此時實現了由兩種不同材料硬度構成的材料對，尤其形成硬的第一帶動元件和軟的第二帶動元件以及硬的第三帶動元件和軟的第四帶動元件這樣的材料對。由此可尤其防止，由于高的扭矩而損害滑環和配對環的滑動面。

根據本發明的實施方式，第二帶動元件和第四帶動元件已經在通過注塑方法制造殼體元件時就直接一起噴注在殼體元件上。如所述地，尤其所有殼體元件都作為注塑成型件制造。

根據本發明的實施方式還規定，滑環的彈簧裝置通過多個螺旋彈簧構成，即，彈簧裝置構造成彈簧組的類型。尤其第二殼體元件具有特殊構造的用于螺旋彈簧的容納部或彈簧容納部。用于制造第二殼體元件的注塑模具可構造成，使得在通過注塑制造第二殼體元件時直接將彈簧容納部作為凹陷部注射到第二殼體元件中。在彈簧容納部中裝入螺旋彈簧，螺旋彈簧的外直徑幾乎相應于彈簧容納部的內直徑，從而螺旋彈簧形狀配合連接和/或傳力連接地保持在彈簧容納部中。使用螺旋彈簧的優點尤其是，在需要時可使施加到滑環和配對環的滑動面上的力便于設定或調節。

視需要何種彈簧力而定，通過調節所使用螺旋彈簧的數量設定彈簧力。例如通過減小螺旋彈簧的數量可產生更小的彈簧力。此外能夠根據應用情況使用具有相應彈簧硬度的螺旋彈簧。因此例如可通過使用具有較大彈簧硬度的螺旋彈簧實現較高的彈簧力。還有利地，該彈簧裝置無需附加的技術器件，尤其無需附加的環和銷等來使螺旋彈簧保持在其相應的位置中。

相比于傳統已知的滑環密封裝置、尤其是配對環或滑環通過設置正弦式彈簧來實現彈性的滑環密封裝置，根據本發明的滑環密封裝置能夠在技術上明顯更簡單地制造。通過注塑制造，在其中，帶動元件和彈簧容納部已經集成在至少一個殼體元件中，使得無需在殼體元件上的其他再加工步驟。這可直接構造。配對環或滑環的通過多個螺旋彈簧構成的彈簧裝置尤其能夠與注塑的彈簧容納部結合而輕松地組裝在一起。尤其無需其他的用于緊固螺旋彈簧的構件并且無需在組裝時注意彈簧元件的正確定向，由此簡化了生產復雜性。為殼體元件使用硬度較小的材料并且用于滑環和配對環的帶動元件由與殼體元件同樣的較軟的材料構成也實現了滑環密封裝置的較小磨損。有利地，同樣可在注塑殼體元件時直接將殼體元件的帶動元件注塑到殼體元件中，并且無需在事后才固定在殼體元件上。所有這些都對生產時間和/或生產成本和/或運行成本起到有利的作用。

附圖說明

下面應根據附圖詳細闡述本發明的實施例及其優點。各個元件彼此在附圖中的尺寸比例不是始終與真實尺寸比例一致，因為相比于其他元件，一些形狀被簡化地示出，并且為了更好地加以說明另一些形狀被放大地示出。

圖1示出了根據現有技術的滑環密封裝置的構件的分解圖；

圖2示出了根據本發明的滑環密封裝置的滑環密封裝置殼體的局部示意圖；

圖3示出了根據本發明的滑環密封裝置的具有對應的滑環的滑環密封裝置殼體的局部示意圖。

對本發明的相同元件或作用相同的元件使用相同的附圖標記。此外為了清楚起見，在各個附圖中僅示出用于說明相應附圖所必需的附圖標記。所示出的實施方式僅是例如能夠實現根據本發明的設備和/或根據本發明的方法的示例，而這些示例不是封閉性的限制。

具體實施方式

圖1示出了根據現有技術的滑環密封裝置1的構件的分解圖。滑環密封裝置1尤其具有殼體組件2，在殼體組件中布置有滑環4和裝有彈簧的配對環3。殼體組件2包括構造成能運動的殼體元件5和能位置固定地緊固的殼體元件6。構造成能運動的殼體元件5也稱為滑環密封裝置套筒，能位置固定地緊固的殼體元件6也稱為滑環密封裝置殼體15。在所示實施方式中，為構造成能運動的殼體元件5分配構造成能運動的滑環4，而為能位置固定地緊固的殼體元件6分配裝有彈簧的配對環3。尤其裝有彈簧的配對環3形成滑環密封裝置1的固定的面，而滑環4形成能轉動的面。

殼體元件5、6通常分別由金屬制成。例如通過車削和其他的金屬加工工序制造殼體元件或者通過精密鑄造制造金屬坯件，金屬坯件再進一步被加工，例如通過在金屬坯件中鉆出用于從動銷的容納部，并且將定位銷等作為從動銷旋入，從動銷用于配對環3和滑環4。

配對環3的彈簧裝置9尤其由多個正弦式彈簧12構成，其布置在兩個金屬環13-1、13-2之間，金屬環用于沿軸向固定彈簧裝置9。

為了實現能運動的機械零件相對于靜止的機械零件的期望的密封，滑環密封裝置1包括多個密封環14，根據相應要求，密封環可具有不同強度。

圖2示出了根據本發明的滑環密封裝置的能位置固定地緊固的殼體元件6、尤其滑環密封裝置殼體15的局部示意圖，圖3示出了根據本發明的滑環密封裝置的具有對應的配對環3的滑環密封裝置殼體15的局部示意圖。優選經注塑的滑環密封裝置殼體15尤其具有帶動元件8和彈簧容納部11。尤其所使用的注塑模具構造成，帶動元件8和彈簧容納部11直接在注塑時產生并且無需在經注塑的滑環密封裝置殼體15處的其他加工步驟。在彈簧容納部11中裝有螺旋彈簧10。然后根據圖3裝上配對環3。配對環3同樣具有帶動元件7。帶動元件尤其構造成刻槽16，使得滑環密封裝置殼體15的帶動元件8形狀配合連接地接合到配對環3的帶動元件7中。對此可規定，在帶動元件7、8之間分別構造間隙。根據另一實施方式規定，滑環密封裝置殼體15的帶動元件8盡可能無間隙地形狀配合連接和/或傳力連接地接合到配對環3的帶動元件7中。

配對環3壓到布置在滑環密封裝置殼體15的彈簧容納部11中的螺旋彈簧10上。尤其在滑環密封裝置殼體15和配對環3之間布置的所有螺旋彈簧10的整體形成根據本發明的滑環密封裝置的彈簧裝置9。

本發明在參考優選的實施方式的情況下進行描述。但是本領域技術人員可想到能夠對本發明進行變換或變化，而對此不會離開下述權利要求的保護范圍。

附圖標記列表

1滑環密封裝置

2殼體組件

3配對環

4滑環

5第一殼體元件

6第二殼體元件

7帶動元件

8帶動元件

9彈簧裝置

10螺旋彈簧

11彈簧容納部

12正弦式彈簧

13金屬環

14密封環

15滑環密封裝置殼體

16刻槽