本公开涉及一种密封组件，该密封组件包括承载元件(carrierelement)，承载元件上设置有至少一个密封元件，该密封元件包括被构造成抵靠待密封的轴的密封部分。
背景技术：
这种类型的密封组件由现有技术已知，例如径向轴密封件。这种密封件包括平坦地抵接的密封唇并且设置有例如用于返回泵送逸出油的螺旋槽或类似的返回泵送元件。通常，这些被设计成使得它们具有优选的旋转方向。
由de102013207029b4已知一种密封组件，其中抵靠在轴上的密封唇由弹性体材料构成，用于在轴的旋转期间泵送油的轮廓(/轮廓设计)(profiling)被引入圆柱形构造的表面部分中。所述轮廓包括抵接在轴上的两个径向突出的环形凸脊。第一环形凸脊被布置成在圆柱形表面部分的(一个)边缘区域中邻近空气侧，第二环形凸脊在圆柱形表面部分的另一边缘区域中邻近油侧。所述轮廓还包括两组径向突出的泵送元件，所述两组径向突出的泵送元件设置在所述两个环形凸脊之间的轴向区域中并在圆周上分布并且相对于周向以一角度延伸，其中所述(两)组以相反的方向向周向延伸。泵送元件不在与空气侧相邻的区域中与第一环形凸脊接触。相对于周向而言，产生了对称布置，使得无论轴的旋转方向如何，(均能够)实现相同的返回泵送效果。
聚四氟乙烯(ptfe)常被用作密封元件(即密封唇)的材料。在停止或对其施加压力的情况下，由ptfe制成的密封唇可以允许油通过泵送结构或通过密封唇材料与轴表面之间的接触区域中的毛细管通道(capillarychannels)逸出。这些毛细管一方面可以由纤维填充结构引起、另一方面由不充分光滑的表面引起。还已知由弹性体材料制造密封元件以尽最大可能程度地消除这些缺点。
技术实现要素：
本公开的一个方面是进一步改进上述类型的密封组件。
这通过本公开的实施方式来实现。作为一个实施方式，公开了一种密封组件，包括承载元件，在所述承载元件上设置有至少一个密封元件，该密封元件包括被构造用于抵靠待密封的轴的密封部分，该密封部分包括以下特征：
-径向突出的第一环形凸脊，其被设置用于至少在非旋转轴的情况下密封抵接在所述轴上，
-径向突出的第二环形凸脊，其被设置用于至少在非旋转轴的情况下密封抵接在所述轴上，其中所述第二环形凸脊相对于所述第一环形凸脊在轴向上间隔开，
-径向突出的第一组泵送元件，其设置在所述两个环形凸脊之间的轴向区域中并在圆周上分布，
-径向突出的第二组泵送元件，其设置在所述两个环形凸脊之间的轴向区域中并以与所述第一组相反的方向在圆周上分布，
-所述第一组泵送元件在第一点处相对于周向而言具有第一角度以及在至少一个第二点处相对于周向而言具有与所述第一角度不同的第二角度。
这里，内部(或油侧)和空气侧被相对于密封部分限定，例如，通过利用被构造为径向轴密封环的密封组件来相对于空气密封(填充有油或其它液体的)内部。第一环形凸脊被布置成在密封部分的一个边缘区域中邻近空气侧，而第二环形凸脊被布置成在密封部分的另一个边缘区域中邻近油侧。当轴旋转时，第二环形凸脊为了磨耗保护的目的在轴上的薄油膜上工作并因此被润滑。在某些情况下，由此导致油(泄漏油)或液体在第二环形凸脊下的渗透，使得泄漏油进入两个环形凸脊之间的区域。根据轴的旋转方向，泄漏油被第一组或第二组泵送元件朝向第二环形凸脊向回泵送。第一组和第二组泵送元件相应地以相对于周向而言相反的角度设置，使得根据旋转方向它们从轴表面上擦去泄漏油并以一定角度(/成角度地)朝向第二环形凸脊引导。由此泄漏油被泵送到由对应组的泵送元件和第二环形凸脊形成的空间中，该空间朝向第二环形凸脊渐缩，并在第二环形凸脊下(方)泵送到油空间中。因此防止了泄漏油在第一环形凸脊下通过并由此进入空气侧的环境。由于第一组泵送元件在至少两个点处相对于周向具有不同的角度，因此渐缩空间的轮廓得以改善，从而在返回泵送的泄漏油中存在改善的流体动力压力。由此泄漏油被在第二环形凸脊下(方)更好地泵送。因而与已知的解决方案相比，改善了泄漏油的泵送。
一些密封应用具有轴旋转的主方向和轴旋转的反方向。因此，当轴在大多数时间沿主旋转方向旋转时，第一组泵送元件的空间的优化是足够的。这是在轴的主旋转方向上执行泵送的组。在旋转的反方向的短时间旋转的情况下，第二组泵送元件能够实现足够的泵送效果。
在本公开的一个有利设计中，第二组泵送元件在第一点处相对于周向具有第一角度以及在至少一个第二点处相对于周向具有与第一角度不同的第二角度。优选的是，这两个组可以被以相同的方式构造并且布置成彼此相对。如此，返回泵送也被以与主泵送方向的情况类似的方式在旋转反方向上优化。这对于在两个旋转方向上有近乎相等的频率的应用来说也是有利的。
在本公开的一个有利设计中，第一组泵送元件与第二组泵送元件在周向上交替。如此能够实现泄漏油的均匀返回泵送。
在本公开的一个有利设计中，第一点比第二点更靠近第二环形凸脊，第一角度小于第二角度。由此，泵送元件与第二环形凸脊之间的空间比泵送元件的直的实施方式中渐缩更强烈(strongly)。因此显著增大了泄漏油的压力并且改善了第二环形凸脊下(方)的泵送效果。
在本公开的一个有利设计中，泵送元件相对于周向的角度沿着其路线连续变化。于是优选的是泵送元件具有弧的形状，例如四分之一圆或四分之一椭圆。还可以使用其它的圆形或椭圆(形)分段。这两组泵送元件可以在第二环形凸脊附近或者在与第二环形凸脊接触的情况下彼此接触或彼此合并，使得产生分别由第一组和第二组泵送元件形成的较长的弧形、半圆形或半椭圆形。于是相对于周向的最小角度落在该过渡(部)处或者落在最接近第二环形凸脊的点处。因此相对于周向的角度在对应的泵送元件到第二环形凸脊的路线上减小。从而泵送元件与第二环形凸脊之间的空间比泵送元件的直的实施方式中(的情况)连续渐缩而且还更强烈地渐缩。因此显著增大了泄漏油的压力并且改善了第二环形凸脊下方的泵送效果。
在本公开的一个有利的可选择的设计中，泵送元件各自(均)包括至少两个部分，其中(所述部分中的)第一部分相对于周向以第一角度延伸，(所述部分中的)第二部分相对于周向以第二角度延伸。这里，相对于周向的角度可以部分性地(sectionally)减小(即，不是像弧形那样连续地减小)，使得空间进而越来越多地渐缩并且改善了第二环形凸脊下方的泵送效果。
在本公开的一个有利设计中，泵送元件不与第一环形凸脊接触。因此在泵送元件与第一环形凸脊之间产生轴向间隔。可能没有完全被第一组或第二组泵送元件中的一者捕获的泄漏油根据旋转方向而(由于泵送元件相反方向的缘故)从位于最近的对应的另一组泵送元件朝向第一环形凸脊(即朝向空气侧)泵送。然而，由于距第一环形凸脊有距离，因此泄漏油不会被泵送达到第一环形凸脊并在其下方，而是可以在泵送元件与第一环形凸脊之间到达下一个第一组泵送元件并且被朝向第二环形凸脊泵送。
在本公开的一个有利设计中，两组泵送元件中的每一个泵送元件彼此相关联并且在面对第二凸脊的端部彼此接触地形成。两个泵送元件形成几何单元。因此在本公开的实施方式中，被构造为四分之一圆的两个泵送元件可以一起形成半圆形。泵送元件的部分(sections)还可以在端部处连接成v形。这使得能够简单且精确地制造泵送元件。
在本公开的一个有利设计中，密封组件包括一组径向突出的流体引导元件，所述流体引导元件设置在两个环形凸脊之间的轴向区域中并且在圆周上(over)分布，其中(流体引导元件中的)每个流体引导元件至少部分地位于第一组泵送元件与第二组泵送元件之间。流体引导元件优选从第一环形凸脊朝向泵送元件延伸。由此位于泵送元件与第一环形凸脊之间的泄漏油被主动地(/积极地)(actively)朝向(泵送到第二环形凸脊的)泵送元件引导，因而增大了返回泵送效果。这里流体引导元件可以被构造为在径向上看时呈三角形，其中三角形结构的一侧(/边)(side)邻近第一环形凸脊或者连接到第一环形凸脊并且与其平行地延伸。这里，三角形结构可以被构造为圆柱形构造的表面部分中的径向突出隆起部(elevation)。这里三角形结构还可以由三角形布置的径向向内突出的(凸)脊元件形成。
根据一个可选择的设计，流体引导元件还可以由在密封唇的圆柱形构造的表面部分中径向突出的凸脊部分形成。这些(径向突出的凸脊部分)可以被构造为弧形。
在本公开的一个有利设计中，第一环形凸脊在至少一个点处具有较低的凸脊高度。因此在空气侧的环境与(位于环形凸脊、轴与密封部分之间的)空间之间，压力补偿是可能的。(这)避免了在该空间中产生欠压(underpressure)。这将导致密封部分在轴表面上的不希望的接触压力，并因此导致环形凸脊和泵送元件的倾斜，由此进而将损害其功能。作为另一种选择或另外地，密封部分可以包括位于环形凸脊之间的区域中的孔，其在油空间中相对地开口。因此确保了油在该区域中限定的进入，由此也能够导致不会产生欠压。孔的直径优选在30至150μm之间。渗透的油以类似于泄漏油的方式被返回泵送到油空间中。
在靠近第二环形凸脊的区域，泵送元件相对于周向的角度优选在5°至30°之间。
优选的是，第一和/或第二环形凸脊在径向截面中具有这样的轮廓，其特征在于，面对空气侧的第一侧翼和面对油侧的第二侧翼相对于轴的表面或轴线具有对应的侧翼角度，其中面对空气侧的侧翼角度小于面对油侧的侧翼角度。面对空气侧的侧翼角度优选落在10°至30°之间；面对油侧的侧翼角度优选在40°至60°之间。
泵送元件可以在与它们的纵向轴线垂直的截面中具有这样的轮廓，其特征在于，侧翼具有对应的侧翼角度，其中侧翼角度具有不同的大小。
根据另一个进一步的实施方式，在密封唇的圆柱形构造的表面部分的位于径向外侧的区域中，可以布置多个加强凸脊，所述加强凸脊平行于轴的轴向方向延伸。位于密封部分的外表面的后侧的这种额外的凸脊使密封区域的圆柱形状稳定；该凸脊可以在圆周上(over)均匀地布置。
与ptfe密封件相比，有利的是，在使用弹性体材料的情况下(然而可选择的是，ptfe可以作为填充物存在于弹性体材料中)，提供了密封唇的表面的高平滑度，使得不必像使用填充的ptfe的情况那样考虑小纤维填充物。此外有利的是，在密封唇的成形中不需要高温和(高)压力，而这(/高温和高压)正是在精确几何成形ptfe中是必需的。使用弹性体材料作为密封材料确保了在泵送结构区域中与轴表面无毛细管接触的表面。
与使用ptfe作为密封材料相比，在使用弹性体材料的当前情况下，即使在轴停止的情况下，也能够有利地确保用于检查正确安装的安全(/牢靠)(secure)气体密封。
套筒材料(弹性体材料)的弹性特性(elasticbehavior)导致了在轴表面上的静态密封抵接。不会发生如ptfe套筒密封件情况那样的可能的毛细效应。
与ptfe作为密封材料相比，利用已知的制造工艺在结构区域中精细(detailed)和平滑地成形所需表面在经济上是可行的。然而，再次成形(reshaping)ptfe需要显著更高的(采用压力和温度的形式的)能量。
然而，本公开的积极效果也可以在包含ptfe作为材料或者由ptfe构成的密封件中实现。
附图说明
本公开的示例性实施方式在附图中绘出。
图1示出了径向轴密封组件的径向截面，使用该密封组件，轴被在空气侧与油侧之间密封，
图2示出了径向轴密封组件的密封唇的圆柱形构造的表面部分的一部分的从径向看的视图，
图3示出了根据图2的截面a-b，
图4示出了根据图2的截面c-d，
图5-7各自示出了修改的实施方式中的径向轴密封组件的径向截面。
附图标记说明
1、101径向轴密封组件
2金属环
3密封唇
4、104圆柱形构造的表面部分
5轴
6第一环形(凸)脊
7、207、307第二环形凸脊
8、208、308第一泵送元件
9、209、309第二泵送元件
10第一侧翼
11第二侧翼
12侧翼
13侧翼
14流体引导元件
19防尘唇
21中断部
308’、308”部分
l空气侧
o油侧
β侧翼角度
γ侧翼角度
δ侧翼角度
ε侧翼角度
具体实施方式
在图1中能够看到径向轴密封件1，其包括金属环2，密封唇3设置在金属环2上。除了防尘唇19之外，密封唇3(还)包括被构造用于抵接在轴5的外周(由虚线表示)上的这里感兴趣的圆柱形构造的表面部分(surfacesection)4。油侧o通过密封件1相对于空气侧l密封。
这里，密封件1被构造成使得在轴5的两个旋转方向上产生回油泵送效果(/油返回泵送效果)(oil-return-pumpingeffect)。形成在圆柱形构造的表面部分4的面对轴5的所在侧的、采用径向向内突出的凸脊形状的轮廓设计(designofprofiling)对于该目的来说是重要的。从图1和图2的概略视图中(可以)最佳地看到该轮廓(设计)。在图2中，圆柱形表面部分4的区域被放大地绘出，在正常使用密封件的情况下，该区域在预紧(preload)(的作用)下靠在轴5的表面上。
之后，第一环形凸脊(annularridge)6先结合(/并入)在表面部分4中，特别是作为径向向内突出的区域。环形凸脊6抵接在轴5上，其中环形凸脊6在圆柱形表面部分4的(一个)边缘区域中邻近空气侧l设置。
此外，第二环形凸脊7结合(/并入)在表面部分4中，进而作为抵接在轴5上的径向向内突出区域。第二环形凸脊7在圆柱形表面部分4的另一边缘区域中邻近油侧o设置。
对于回油泵送来说，两组泵送元件8和9是重要的：设置在环形凸脊6与7之间的轴向区域中且在圆周上分布(distributedoverthecircumference)的第一组泵送元件8相对于周向而言倾斜地延伸。设置在环形凸脊6与7之间的轴向区域中且在圆周上分布的第二组泵送元件9也倾斜地延伸，然而，是在相对于周向而言的相反方向上(倾斜地延伸)。这里，这两组的泵送元件8和9沿着圆周交替。
如最佳由图2所示，各泵送元件8、9由与轴5接触的径向向内突起的凸脊结构产生。在图1中，由一些泵送元件8、9上的箭头示例性地示出了：当轴5沿图1中向左的侧向箭头的方向(即当从右看时沿顺时针方向)旋转时油流(动)如何发生。因此箭头标记出密封接触时的油流(动)。以下更详细地说明该功能。
油流(动)被转移到泵送元件8、9。在所述的轴旋转方向的情况下，一个泵送元件8引导回到油空间，泵送元件9以显著弱化的方式朝向空气侧(引导)；然而，它允许溢流到(overflowto)随后的泵送元件8。然而，朝向空气侧的环形凸脊7防止了自由的油(/游离的油)(freeoil)流出到空气侧。在旋转方向改变的情况下，泵送元件承担(/起到)对应相反的功能。泵送元件在表面部分4的圆周上(over)以成对分布的方式均匀布置。
另外提供的是，在空气侧l的附近，表面部分4设置有在圆周上分布的流体引导元件14。这些(流体引导元件)从环形凸脊6开始、以弧形的方式、分别在两个泵送元件8与9之间定心地延伸。因此，流体引导元件14通过两个泵送元件8和9形成为楔形结构，并引导泵送元件9后面的区域中的油流朝向随后的泵送元件8，如此然后(引导)到油侧。对称结构确保了在轴5沿相反旋转方向的情况下的相同功能。
此外，如能够从图1和图2看到的，环形凸脊6在一个点处具有中断部(interruption)21。可以在圆周上(over)形成多个中断部。因此，压力补偿位于空气侧的环境与(位于环形凸脊6和7、轴5和表面部分4之间的)空间之间。避免了在该空间中产生欠压(/负压)(underpressure)。这将导致表面部分4在轴表面上的不希望的接触压力，因此导致环形凸脊6和7以及泵送元件8和9的倾斜，由此进而其功能将受到损害。
作为另一种选择或另外地，在环形凸脊6和7之间的区域中，表面部分4可以包括在油空间中相对开口的孔。因此确保了油在该区域中的限定的进入，由此也不会产生欠压。该孔的直径优选在30至150μm之间。渗透(/透过)的油(penetratedoil)以类似于泄漏油的方式返回泵送到油空间中。
为了加强圆柱形构造的表面部分4，加强凸脊可以被布置在表面部分4的位于径向外侧的区域，这里并未示出加强凸脊。
从图3和图4，能够看到环形凸脊6和7(截面a-b)以及泵送元件8和9(截面c-d)的设计的一些细节的截面图。
此后，环形凸脊6、7包括第一侧翼(firstflank)10和第二侧翼11，其设置有不同的侧翼角度β和γ。以类似的方式，泵送元件8和9包括侧翼12和13，侧翼12和13以对应的侧翼角度δ和ε设置。通过有目的性地使用不同的侧翼角度，能够影响流体被泵送或保持(所克服)的阻力(resistance)或者凸脊下方的流体流动的阻力。
环绕的环形凸脊7使油空间o相对于空气侧l而言密封；渗透的油被定位的凸脊形式的泵送元件8、9捕获(captured)并被引导回到油侧的环形凸脊7并在其下(方)被挤压。不能以足够的量从凸脊形式的泵送元件8返回泵送的油被位于相反方向的后续(/随后)的凸脊形式的泵送元件9泵送(特别是部分地更朝向空气侧l)，但是被环绕在空气侧l附接的另一环形凸脊6制动(/阻碍)(braked)，并且被具有第一位置的后续的泵送元件8再次捕获并在环绕的环形凸脊7下(方)挤压。对于该功能来说必不可少的是，在凸脊形式的泵送元件8、9与空气侧环绕的环形凸脊6之间的接触区的中断部，使得油能够被重新引导。
为了增大环绕的环形凸脊6、7的密封效果或泵送效果，它们(/环形凸脊6、7)设置有所描述的非对称的侧翼角度β、γ(在油侧，例如为50°的侧翼角度，在空气侧，例如为15°的侧翼角度)。定位的泵送元件8、9优选也如所解释的那样被构造为具有非对称的侧翼角度δ、ε；由此待被捕获的油被陡峭的侧翼从轴表面擦去并返回泵送到油侧。在相对的平坦侧翼上，油能够更容易地浸入(/浸过)(infiltrate)凸脊(凸脊形式的泵送元件更容易浮动)，并如此到达随后的泵送元件。
由于泵送元件8、9的镜像对称布置，因此返回泵送效果在轴旋转的两个方向上都是有效的。
斜坡区域中连续减小的截面影响油膜中的(支持将介质返回泵送至油侧的)切变速率(shearrate)。
泵送元件8和9各自形成圆形或椭圆形的部分弧。该弧还可以成形为不同的形状。由于弧的形状，因此泵送元件8和9在各点处相对于周向而言具有不同的角度，其中在远离环形凸脊7的端部处角度最大，在与环形凸脊7的接触点处(角度)最小。该角度在其间连续地减小。与直的泵送元件相比，随着角度减小，泵送元件8、9与环形凸脊7之间的渐缩区域中的油上的流体动力压力增大，使得油能够被更容易地在环形凸脊7下(方)泵送。油先流入(位于)泵送元件8、9的端部处的较宽区域中并泵送到渐缩区域中。由于强力(/强烈)减小的角度，因此随着油接近环形凸脊7而在那里造成强力(/强烈)的压力增大。
图5中示出了本公开的作为另一种选择的实施方式。这里，密封件101以另一方式轴向安装；如此空气侧l与油侧o反过来。与图1的表面部分4相比，该表面部分104也以另一方式构造，如此实现了完全相同的功能。这里图1至图4的实施方式以类似的方式适用。本发明的优点也可以用于该密封件。
在图6和图7中绘出了密封件的可选择的但(具有)相似功能的实施方式。这里泵送元件的几何形状被改变，但原则上在功能设计上是相同的。因此，图6中的实施方式的泵送元件208和209在端部区域中强力地成角度，使得泵送元件208和209与环形凸脊207之间的区域在最初非常强力地(渐缩)、然后较弱强力地(/没那么强力地)渐缩。在图7中，泵送元件308和309由两个直的部分308’和308”或309’和309”构成，使得这里角度也从自由端向环形凸脊307变化。