机械密封件的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种密封件(1)，该密封件(1)设计用于插入在旋转轴(2)与具有开口(6)的固定壳体(3)之间，轴(2)配装穿过该开口(6)，密封件具有：设计成配装到轴(2)上的套管(31)；配装至套管(31)的第一密封环(8)；设计成配装在开口(6)内侧的杯状件(10)；以及通过弹性材料的波纹管(24)连接至杯状件(10)的第二密封环(9)；第一密封环(8)和第二密封环(9)在由插置在杯状件(10)与第二密封环(9)之间的弹簧(33)施加的轴向载荷下彼此正面地配合；并且波纹管(24)以角度上自由的方式连接至杯状件(10)，以防止自感应扭振以及由自感应扭振引起的噪声。
【专利说明】机械密封件
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种机械密封件，并且特别地涉及一种设计用于插入在旋转轴与开口之间的机械密封件，该轴配装穿过该开口。本发明的优选的、但非排他的应用在于旋转泵的密封，尤其是汽车发动机冷却液循环泵的密封，为简化起见，下文中将其称为“水泵”。
【背景技术】
[0002]众所周知，汽车水泵包括泵体；驱动轴；以及容纳在泵体内侧且配装至轴的叶轮。轴由滑轮进行操作，并且配装穿过泵体中的开口，在该泵体中，轴被支承在轴承上。
[0003]轴与泵体之间的密封通常由机械密封件执行，该机械密封件配装至轴的在叶轮与轴承之间轴向延伸的部分。
[0004]机械密封件包括:一体地配装至轴且与轴一起旋转的第一密封环；以及连接至泵体的非旋转第二密封环。这两个密封环彼此轴向地配合以形成滑动面密封。
[0005]更具体地，第二密封环借助于弹性材料的在一端处固定至金属杯状件且在另一端处固定至第二密封环的波纹管而紧固至金属杯状件，该金属杯状件设计成配装在泵体中的开口内侧；并且第一密封环通过插置弹性材料的环而配装至套管，该套管配装至轴。
[0006]机械密封件还包括弹簧，该弹簧容纳在杯状件内侧且在杯状件的端壁与第二密封环之间进行压缩，从而以预定的工作载荷推动第二密封环抵靠第一密封环。
[0007]为使密封件适当运行，必须确保两个密封环接触之处的流体间隙以防止严重磨损、过热和噪声。在W02007/057934中描述了一种生产陶瓷例如碳化硅的具有改进的表面特性的密封环的方法。
[0008]尽管密封环就噪声而言通常是优异的，但是使用上述过程生产的密封环在不良润滑的情况下经受粘滑现象，这由于弹性材料的波纹管的弹性而恶化，并且可能会导致自感应扭振以及由此产生噪声。
[0009]因此，在行业内存在对于从源头上消除噪声的进一步改进的需求。
【发明内容】
[0010]本发明的目的是提供一种设计成满足这种需求的机械密封件。
[0011]根据本发明，提供了一种这样的机械密封件，即:该机械密封件设计用于插入在旋转轴与具有开口的固定壳体之间，轴配装穿过该开口，该机械密封件特别地用于发动机冷却液循环泵，并且包括:套管，该套管设计成配装到轴上；第一密封环，该第一密封环配装至套管；杯状件，该杯状件设计成配装在所述开口内侧；以及第二密封环，该第二密封环通过弹性材料的波纹管连接至所述杯状件；所述第一密封环和所述第二密封环在由插置在杯状件与第二密封环之间的弹性装置施加的轴向载荷下彼此正面地配合；并且密封件的特征在于，所述波纹管以角度上自由的方式连接至所述杯状件。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]参照附图、以示例的方式对本发明的优选的且非限制性的实施方式进行描述，在附图中:
[0013]图1示出了根据本发明的密封件的轴向截面；
[0014]图2示出了沿图1中的线I1-1I截取的截面。
【具体实施方式】
[0015]图1中的附图标记I总体上表示设计用于插入在旋转轴2与具有开口 6的固定壳体3之间的机械密封件，轴2配装穿过该开口 6。轴2和壳体3例如可以由汽车水泵(未示出)的轴和本体限定。
[0016]密封件I以已知的方式包括:一体地配装至轴2且与轴2 —起旋转的第一密封环8 ;以及配装至泵体3的第二密封环9。密封环8和密封环9彼此轴向地配合以形成滑动面密封。
[0017]密封环8和密封环9方便地由诸如碳化硅的陶瓷制成，并且例如可以通过使用W02007/057934中所描述的方法制成。
[0018]更具体地，密封件I包括环形杯状件10，该环形杯状件10由经拉制的金属片制成且具有在面向密封环8和密封环9的一侧开口的大致C形径向截面。杯状件10包括圆筒形外壁12 ;大致圆筒形内壁13 ;以及大致平的端壁14。圆筒形外壁12具有外径向环形端凸缘15，并且圆筒形外壁12配装在泵体3的开口 6内侧。并且，凸缘15轴向地抵靠泵体3，以将密封件I相对于泵体3轴向地进行定位。
[0019]内壁13以一定量的径向松弛的方式环绕轴2。
[0020]第二密封环9通过花键联接器17以足够松弛从而允许自由相对轴向滑动和有限量的相对旋转的方式配装至杯状件10的内壁13的端部16。花键联接器17由多个径向凸起18以及由第二密封环9中的相对应的槽19限定，所述多个径向凸起18轴向地延伸、绕端部16的周边等角度地间隔开、并且具有圆形横截面(图2)。
[0021]第二密封环9通过弹性材料的波纹管24也气密地配装至杯状件10，该弹性材料的波纹管24具有:配装至杯状件10的内壁13的一端25 ;以及插置在第二密封环9与环绕且部分地包围第二密封环9的金属环27之间的相反的一端26。更具体地，环27具有大致L形的横截面，并且环27具有平的径向壁28和圆筒形外壁29。
[0022]第一密封环8通过插置弹性材料的环30而配装至套管31，该套管31配装至轴2且在杯状件10的内壁13内侧部分地延伸。
[0023]套管31形成容纳第一密封环8且呈棱柱形地连接至第一密封环8的整体轮廓的环形端凸缘32，该环形端凸缘32用作轴向止挡件。
[0024]机械密封件I还包括弹簧33，该弹簧33容纳在杯状件10中且在杯状件10的端壁14与金属环27的壁28之间进行压缩，从而以预定的工作载荷推动第二密封环9抵靠第一密封环8。
[0025]在示出的示例中，弹簧33为由平带(平钢带)制成的波状螺旋弹簧，类似于例如由Smalley公司(美国Smalley钢环公司)销售的商标名为Crest-to-Crest?的弹簧。替代性地，弹簧33可以由常规的圆柱形盘簧限定或由一组环形(贝式或波纹)垫圈限定。
[0026]根据本发明，波纹管24的端部25通过设计成形成静态密封但是角度上自由的连接而连接至杯状件10的内壁13。
[0027]所述连接优选地由围绕端部25配装的圆柱形线材的螺旋弹簧34制成，并且圆柱形线材的螺旋弹簧34在端部25上施加足以形成静态密封但不足以防止旋转的径向载荷。
[0028]弹簧33优选地由如下的螺旋弹簧限定:该螺旋弹簧具有少量圈一优选地少于三圈，并且各圈之间具有小的间距一优选地小于线材直径的两倍。在示出的示例中，弹簧33具有两个受压挤的圈。
[0029]替代性地，弹簧33可以由任一方便的材料的弹性环限定。
[0030]密封件I操作如下。在实际使用中，第一密封环8与轴2 —体地旋转，而第二密封环9基本上是固定的。因此，环8在由弹簧33施加的载荷下以相对于环9滑动的方式旋转。
[0031]尽管选择了环8和环9的材料和表面光洁度，以促进恒定流体间隙的形成，从而确保稳定的相对运动条件，但是，可能由于例如由气泡或由导致无规律的操作流体流动的其他因素引起的不良润滑而偶尔发生造成环8和环9的表面粘附的情况。
[0032]与已知技术不同，在已知技术中，波纹管24的端部25固定至杯状件10，而本发明中的波纹管24以角度上自由的方式配装至杯状件10。因此，密封环8和密封环9的任何的粘附——这种粘附将导致第二密封环9与第一密封环8 一起旋转——产生波纹管24的有限的转动，该有限的转动与明显的扭转弹性变形不同。因此，波纹管24的弹性未产生自感应扭振，而自感应扭振是噪声的主要原因。
[0033]清楚地，在不脱离所附权利要求的保护范围的情况下，仍可以对机械密封件I做出进一步的改变。
【权利要求】
1.一种密封件(I)，所述密封件(I)设计用于插入在旋转轴(2)与具有开口(6)的固定壳体(3)之间，所述轴(2)配装穿过所述开口 ￠)，所述密封件(I)特别地用于发动机冷却液循环泵并且包括:套管(31)，所述套管(31)设计成配装到所述轴(2)上；第一密封环(8)，所述第一密封环(8)配装至所述套管(31);杯状件(10)，所述杯状件(10)设计成配装在所述开口 ￠)内侧；以及第二密封环(9)，所述第二密封环(9)通过弹性材料的波纹管(24)连接至所述杯状件(10);所述第一密封环(8)和所述第二密封环(9)在由插置在所述杯状件(10)与所述第二密封环(9)之间的弹性装置(33)施加的轴向载荷下彼此正面地配合；并且所述密封件的特征在于，所述波纹管(24)以角度上自由的方式连接至所述杯状件(10)。
2.根据权利要求1所述的密封件，其特征在于，所述波纹管(24)包括:配装至所述杯状件(10)的内壁(13)的第一端(25);以及固定至所述第二密封环(9)的第二端(26);所述密封件⑴包括配装到所述波纹管(24)的所述第一端(25)上的环形弹性构件(34)，并且所述环形弹性构件(34)在所述波纹管的所述第一端上施加足以与所述杯状件(10)的所述内壁(13)形成静态密封但不足以防止所述波纹管(24)相对于所述内壁(13)旋转的径向载荷。
3.根据权利要求2所述的密封件，其特征在于，所述环形弹性构件为螺旋弹簧(34)。
4.根据权利要求3所述的密封件，其特征在于，所述螺旋弹簧(34)具有不超过三个圈。
5.根据权利要求3所述的密封件，其特征在于，所述螺旋弹簧(34)具有两个圈。
6.根据权利要求3所述的密封件，其特征在于，所述螺旋弹簧(34)的圈之间的间距小于所述螺旋弹簧的线材直径的两倍。
7.根据权利要求6所述的密封件，其特征在于，所述螺旋弹簧(34)的所述圈进行轴向地压挤。
8.根据权利要求2至7中的任一项所述的密封件，其特征在于，所述波纹管的所述第二端(26)通过金属环(27)和径向平面壁(28)固定至所述第二密封环(9)，所述金属环(27)环绕且至少部分地包围所述第二密封环(9)。
9.根据权利要求8所述的密封件，其特征在于，所述弹性装置至少包括在所述杯状件(10)与所述金属环(27)之间轴向地进行压缩的第二弹簧(33)。
10.根据权利要求9所述的密封件，其特征在于，所述第二弹簧(33)为由平带制成的波状螺旋弹簧。
【文档编号】F04D29/12GK104131994SQ201410181515
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年4月30日 优先权日:2013年4月30日
【发明者】马西米利亚诺·博拉索, 亚历山德罗·文图拉, 马西米利亚诺·费里 申请人:密凯加机械技术股份公司