密封唇和密封装置制造方法
【专利摘要】一种用于对于在第一空间(250)中存在的液态介质将第一空间(250)相对第二空间(260)密封的密封唇(170)的实施例包括支承面(210)，所述支承面设计用于贴靠在能相对密封唇(170)沿运动方向(240)运动的构件(230)的密封面(220)上，并且还包括支承面(210)中的槽(270)，所述槽设计用于在液态介质渗透到槽(270)中时通过沿运动方向(240)的运动将所述液态介质传送至第一空间(250)中，其中，所述槽(270)完全在支承面(210)中延伸并且被支承面(210)包围。由此可以在必要时改善密封唇的密封效果。
【专利说明】密封唇和密封装置[0001 ] 本发明涉及一种密封唇和具有这种密封唇的密封装置。
[0002]在常常涉及机械制造的许多【技术领域】中，构件和其它部件出现相对运动。运行调节或其它边界条件常常要求，一个、多个或所有参与的构件与液态介质相接触，用于实现相关机器或组件的可靠运行。对于相关的液态介质例如可以是润滑剂，即例如是油或油脂，但是同样也可以是冷却剂或其它液体。
[0003]为了防止液态介质不可控地从相关的机器中流出，使用抑制液态介质从一个空间流入另一空间的密封装置，其中所述空间的至少一个也可以是指机器的周围或环境。
[0004]为此常常使用接触式密封装置，其中与构件机械连接的密封唇与相关的其它构件的密封面之间存在打滑的或摩擦的连接。在此尽管使用了相应的密封装置，在相关机器的运行中由于各种原因仍会出现液态介质的流出。除了不平的运行(也就是例如在旋转运动的情况中存在不平衡度)，污染和/或力学的或流体力学的力也可能导致在这种密封装置中范围内使用的密封唇的密封效果短暂地削弱。换句话说，液态介质可能进入密封唇的支承面区域中并且经其流出。
[0005]例如在借助相应的轴承支承或引导的旋转运动的情况中，具有面状贴靠的密封唇的径向轴密封装置为了回收或者往回输送液态介质(例如是油)而配备有螺旋状槽或相似的回流元件。这些元件通常这样构造，使得它们具有沿优选旋转方向定向，即尤其当转动方向与优选转动方向一致时回收液态介质。在两个转动方向上作用相同的输送或回流结构元件尽管在平面贴靠的密封唇中已知，但是应用并不广泛。因此尤其在由聚四氟乙烯(PTFE)构成的密封唇被施加压力时，油可能通过回流结构和/或通过毛细通道在密封唇材料和轴表面(即密封面)之间的接触区域中流出。
[0006] 传统的也称为螺旋结构的回流结构成型为圆弧形并且伸入空气侧的空间中。为了不产生漏损通道并且是静态密封的，在此不存在与油室的连接。换句话说，为了静态的密封，回流结构通过密封轴圈的成型末端处的堤坝结构或者通过回流结构内部的止挡器封闭。
[0007]然而在这种密封装置中，尤其在被施压的密封唇中会出现的现象是，进入回流结构的或者也通过毛细通道浸入密封唇材料和密封面(例如轴表面)之间的接触区域中的油进入密封唇的区域中，并且通过回流结构最后进入外部空间。
[0008]因此本发明所要解决的技术问题在于，提供一种将第一空间相对第二空间密封的密封唇，其能够实现更好的密封效果。
[0009]所述技术问题通过按照权利要求1所述的密封唇和按照权利要求11所述的密封
装置解决。
[0010]按照一种实施例的用于对于在第一空间中存在的液态介质将第一空间相对第二空间密封的密封唇包括支承面，所述支承面设计用于贴靠在可相对密封唇沿运动方向运动的构件的密封面上，并且在支承面中具有槽，所述槽设计用于在液态介质渗透到槽中时通过沿运动方向的运动将所述液态介质传送至第一空间中。所述槽完全在支承面中延伸并且被支承面包围。[0011]按照一种实施例的密封装置包括加强结构，其至少部分被弹性体包围，并且包括与加强结构相连的密封唇。
[0012]在此，所述实施例基于这样的认知，密封唇的密封效果可以这样改善，即所述槽设计用于在液态介质渗透到槽中时通过沿运动方向的运动将所述液态介质回输至第一空间中，所述槽完全在支承面中延伸并且被支承面包围。这与迄今在具有槽或其它回流结构的密封唇的使用领域中的传统设置是相矛盾的。传统的密封唇仅在一侧具有对空腔通道的相应封闭，以便抑制回流通道从油侧直接流通至空气侧。但是为了防止密封唇吸在其配属的密封面上，传统的密封唇这样设计，使得其输送结构相对空气侧是打开的，用于实现输送结构的通气。
[0013]因此所述实施例基于这样的认知，槽的相应通气不是必须的，而是所述槽可以完全在支承面中延伸，因此进入槽的液态介质也不会由于设置用于通气的开口而到达第二空间中，而是通过槽回输至第一空间中。
[0014]为此目的，在实施例中，所述槽可以和支承区域与第一空间的界线相隔一段距离，其至少为100 μ m。由此在必要时可以通过密封唇的机械变形使液态介质通过很小的距离或间距传送至第一空间，而防止了液态介质从第一空间直接流入。槽也可以和支承面区域与第二空间的另一条界线相应间隔一段距离，其最小为ΙΟΟμπι，以便在此也尽可能地防止液态介质无意地流出到第二空间中。
[0015]前述间距在必要时同时实现了用于使液态介质流出进入第一空间所需的密封唇变形，并且由此将出口设计得尽可能简单。换句话说，在上述数值中反映出如下的倾向，即一方面提供完全包含在支承面中的槽，但是将槽与各个界线的间距保持尽可能小，而不必忍受槽有通入第一和/或第二空间的开口。
[0016]在其它实施例中，为了提高运行安全性，尤其是为了确保所述槽完全在相关支承区域中延伸，还可在一侧或两侧设置大于前述ΙΟΟμπι的最小间距。因此合理的是，在必要时最小间距设为至少300 μ m,至少500 μ m,至少Imm,或至少2mm。
[0017]在按照一种实施例的密封唇中，所述槽这样设计，使得液态介质还在与运动方向相反的运动中被传送至第一空间中。由此可将所述槽设计为双向回流辅助结构。这可以在将密封唇使用在可沿运动方向按顺时针或者右旋地运动以及与其反向地运动的系统中时实现。在旋转运动的情况中，运动方向也可以称为转动方向或旋转方向。
[0018]此外也可以在具有唯一旋转方向的机器中实现轴承装置固定的简化和相应机器的制造，因为由于液态介质的双向回传可以在机器或其轴的两个相互对置的侧面装配密封装置。换句话说，密封唇的一个实施例在必要时可以安装在相应轴的两端，因此对于这两个端部不必仅由于可能不同的旋转方向而设置不同的密封装置。
[0019]在按照一种实施例的密封唇中，所述槽可以首先远离支承区域与第一空间的界线延伸，然后又靠近该界线延伸。由此可行的是，液态介质的回传可以与所述沿运动方向运动的方向无关地实现。换句话说可以实现一种实施例，其中实现这些特征，即液态介质的双向回传，其中沿运动方向的运动也可以与其反向地进行。
[0020]在按照一种实施例的密封唇中，所述槽可以相对垂直于运动方向延伸的对称线镜像对称。这可以实现，既沿运动方向也反向于运动方向地转用液态介质朝向第一空间的基本上相同的回流性能。[0021 ] 在按照一种实施例的密封唇中，所述槽可以具有弧形或弯曲的延伸或者走向，例如是圆弓形的延伸。弧形或弯曲走向即例如圆弓形走向的使用必要时可以避免流体干扰并且在槽内实现液态介质的均匀传送。在一些实施例中，所述槽尤其也可以具有完整的弧形或完整的弯曲走向或也可以具有完整的圆弓形走向。
[0022]在按照一种实施例的密封唇中，所述槽可以在朝向第一空间的侧面上具有第一侧面，其与支承面围成最小的角度，该角度不超过70°，其中所述槽在面向第二空间的侧面具有第二侧面，该侧面与支承面围成最小角度，该角度最小为70 °。槽的在其面向第一空间的第一侧面方面的成型部一方面实现了液态介质在槽内的引导，另一方面液态介质通过密封唇的弹性变形朝向第一空间泄漏，槽内的压力应该超过取决于各工作条件的确定数值。朝向第二空间的第二侧面的型廓在另一方面由于较陡的角度(至少70° )可以相比具有较小角度的面实现更好的刮挡功能(Abstreiffunktion),因为恰恰在该处由于相关侧面的陆峭度而出现密封唇的由压力引起的抬起或掀起的几率很小。
[0023]在其它实施例中，第一侧面上的所述效果必要时还可以通过以下方式进一步提高，即，使第一侧面与支承面围成的角度不超过60°或50°。在一种实施例中，例如在该侧面上使用45°。在第二侧面和其与支承面围成的角度方面，必要时可以通过使相关角度至少为80°来改善刮挡效果。在实施例中在该位置上至少局部地(当不是完整的时)使用直角(90。)。
[0024]在按照一种实施例的密封唇中，所述槽可以在朝向支承面与第一空间的界线的至少一个端部上以减小的深度斜坡形地延伸。由此可行的是，附加地支持进入槽中的液态介质流出进入第一空间。因此，在槽的该区域中形成的液态介质内部的压力使得密封唇掀起或机械地变形，使得进入的液态介质回流进第一空间中。之前定义的与槽的与第一侧面相关的角度同样也能够使槽在其至少一个端部上形成斜坡形构造，该端部朝向支承区域与第一空间的界线，这种构造可以支持液态介质从槽中流出而回流至第一空间中。沿着槽的延伸线在槽的上部界限面和支承面之间形成的角度在一些实施例中不超过60°，在其它实施例中不超过45°或30°。在一些实施例中，在该位置上可以是约22.5°的角度值。在此的趋势是，所述角度越小，液态介质就能越好地流入第一空间中，只要不小于下限角，所述下限角可以取决于密封唇的多个参数和精确的几何形状。
[0025]在按照一种实施例的密封唇可以具有多个槽，其中多个槽包括所述槽，其中多个槽中的槽相互这样相交，使得多个槽中的槽相互连接。由此可以得出各种有利效果。一方面，由于单独的槽的相交可以构成大致环绕的槽，因此沿密封唇支承面与第一空间之间的界线在每个位置上均出现多个槽中的至少一个槽，因此从第一侧面到达密封唇支承面下方的液态介质在任何情况下都会与槽相遇，并且能够通过该槽被回传至第一空间。
[0026]此外，在一种实施例中，也可以在每两个槽相交的交汇处的区域中，使进入槽中的液态介质在必要时更快地被回传至第一空间中，因为液态介质不必首先随着槽流动和首先朝向第二空间传送。换句话说，通过所述槽以上述方式方法的造型可以改善回流，虽然这些交点自身是传送中立的。
[0027]在其它实施例中，多个槽中的所述槽也可以设计为相同的。在这种情况中，例如可以针对相关用途优化单独的槽的形状，从而在整体上改善密封唇的槽的回传效果。
[0028]按照一种实施例的密封唇可以由包含聚四氟乙烯和细颗粒状填充材料(例如细颗粒状的矿物填充材料)的材料构成。通过使用细颗粒状填充物、例如细颗粒状的矿物填充材料硅灰石，可以实现不同的效果。因此这种填充物的使用一方面在支承面的区域中实现更均匀的密封唇表面，这即使在静态情况中(也就是密封唇没有相对于具有密封面的相关构件运动)也可实现更好的密封。同样还可以通过使用细颗粒状的填充物降低密封唇材料内部固有的毛细效果，液态介质可能通过这种毛细效果从第一空间到达第二空间。
[0029]按照一种实施例的密封唇可以由包含弹性体的材料制成，并且其中密封唇与弹性体结构一体式地由这种材料构成，所述弹性体结构至少部分地包围加强结构。由此不仅可以通过节省密封唇与弹性体结构的分离制造和应用而简化制造，将弹性体的机械属性直接用于密封唇。因此由于这种弹性性能可以改善静态的密封性能。同样在密封唇相对具有密封面的构件运动的情况中可行的是，减小密封唇在密封面上的摩擦，这又可以导致更小的噪音产生、更小的磨损和/或更小的能量消耗。
[0030]在一些实施例中，液态介质例如可以是用于润滑和/或冷却的油或脂，如冷却液，即例如是水基的冷却液。但是结合一种实施例原则上可以使用所有液态介质，只要相应的材料不会侵蚀用于成型密封唇和必要时其它结构的材料和/或可以与其兼容。
[0031]在按照一种实施例的密封唇中，加强结构可以具有第一部段和第二部段，其中加强结构的第一部段和第二部段基本相互垂直。密封唇能够与加强结构的第二部段相连或与加强结构一体式地设计，其中支承面设计用于基本平行于加强结构的第一部段地贴靠在密封面上。密封装置的实施例可以这样集成在机械上更复杂的设有相应加强结构的密封装置中，所述加强结构自身也可以完成至少部分成型的任务。
[0032]按照一种实施例的密封唇例如可以按照径向轴密封装置的形式实现，如其例如能够使用在发动机区域和传动系区域或泵区域中。因此这些实施例例如可以与泵、发动机、变速箱、离合器、差速器和传动系的其它部件(例如在输出轴上)相关地使用。此外这些实施例也可以在其它系统中使用，其中使用具有交替旋转方向的轴和其它部件，也就是例如在工程机械以及汽车的领域中使用。
[0033]以下参照附图进一步阐述实施例。
[0034]图1示出具有按照一种实施例的密封唇的密封装置的横截面；
[0035]图2示出按照一种实施例的密封唇的支承面的立体俯视图；
[0036]图3示出图1所示的按照一种实施例的密封唇的横截面的放大图；并且
[0037]图4示出具有按照另一种实施例的密封唇的密封装置的横截面。
[0038]优选结合图1至图4进一步说明实施例并且进一步阐述其工作方式，在此需要指出的是，当相关的实体自身被进一步说明、或一个实施例或多个实施例中多个对应的实体或相关实体的种类被进一步说明时，在本说明书的范围内为物体、结构或其它实体使用概括的附图标记。由此可以使说明保持简明扼要，因为可以避免赘述，因为说明书中涉及的实体也可以转用为在其它实施例中的实体，只要没有明确的其它说明或脱离这种关联。与此不同的是，当单独的实体被说明时，实施单独的附图标记，该附图标记基于对应概括的附图标记。多次在实施例和不同实施例中出现的实体，在此关于它的一些技术参数可以是相同和/或不同的。所以例如可行的是，多个实体在实施例中在一种参数方面是相同的，而在其它参数方面却可能是不同的实施。
[0039]图1示出按照一种实施例的密封装置100的横截面。密封装置100包括加强结构110，其至少部分地嵌入弹性体结构120中。加强结构110具有第一部段130和第二部段140，它们基本相互垂直。第二部段140完全被弹性体结构120包围，而第一部段130仅在外部区域中与弹性体结构120相接触。在加强结构110的布置于在第一部段130和第二部段140之间的过渡部段150中，加强结构110也是仅在外部区域被弹性体结构120包围。此外，过渡部段150还具有在弹性体结构120中的开口 160，其提供了朝向加强结构110的直接入口。所述开口 160在圆周方向上的延伸是有限的。开口尤其不是环绕的。其仅是圆形开口，在该开口处加强结构110(加固环)在由弹性体加衬时保持定位。也就是该开口是由于制造产生的开口。当然在其它实施例中可以在其它位置设置其它开口或保持结构，借助它们在其制造中保持密封装置100或其加强结构110，只要这种开口终究是需要的。当然也可以由于其它原因、例如装配目的而在弹性体结构150中设置开口或其它凹口。
[0040]在其它实施例中，加强结构110的一个、多个或者其所有部段不同地用弹性体加衬。因此在其它实施例中，加强结构Iio例如也可以完整地被弹性体包围或者被其环绕。
[0041]密封装置100还具有密封唇170，其在第二部段140的区域中与弹性体结构120相连。密封唇180在此例如可借助材料接合式连接与弹性体结构120相连。材料接合式连接应该理解为所有形式的连接，其中连接对、即密封唇170和弹性体结构120通过原子的或分子的力保持在一起。这种连接通常同时是不可拆卸的连接，其仅能通过破坏连接器件而再次分离。因此密封唇170例如可以与弹性体结构120粘接或也可以硫化胶合在弹性体结构内。
[0042]在此密封唇170具有第一部段180，其与弹性体结构120以所述方式相连。与第一部段180通过过渡部段200隔开的第二部段190包括支承面210。在此支承面210与构件230的密封面220相接触或通过其弹性属性压在该密封面220上。构件230在此相对密封唇170能够沿运动方向240运动地布置，所述运动方向在图1的视图中从附图平面向外指向。
[0043]在此，密封唇170将第一空间250与第二空间260隔开。在第一空间250中通常设有液态介质，其例如是用于润滑的脂或油，或也可以是用于冷却的液体。第一空间常常是机器的内部空间或内部空间的至少一部分。第二空间260通常表示相关机器的外部区域，也就是例如是环境或相邻的构件。
[0044]支承面210包括槽270，其将结合图2和图3进一步阐述。如在该处还将进一步说明的那样，所述槽设计用于在液态介质通过支承面相对构件的密封面沿运动方向240的运动从第一空间进入槽中时，将液态介质再次传输至第一空间中。槽270在此完全在支承面210中延伸并且被其包围。
[0045]为了更清楚地说明，图2示出支承面210的立体俯视图，而图3示出图1所示的支承面210周围区域的放大图。图2在此除了槽270还示出两个相邻的槽270a和270b。
[0046]槽270首先以第一端部280为起点与支承区210相对第一空间250的界线290相远离，然后又朝向第二端部300地靠近该界线290。由此，一定量的进入槽270中的液态介质能够既沿运动方向240、也在与运动方向240反向的运动中被输送回第一空间250。换句话说，槽270的这种形状能够实现液态介质朝第一空间250的双向回流。
[0047]在图2所示的实施形式中，槽270还相对垂直于运动方向240延伸的对称轴310是镜像对称的。由此液态介质不仅在进入槽270的情况下也能够反向于运动方向240输送，而且传输性能还与沿运动方向240的运动方向无关。换句话说，在槽270的对称实施形式中，液态介质朝向第一空间250的传输性能不再与沿运动方向240的方向不同。所以在这种关系中，取代术语“运动方向”，也可以使用术语“运动线”，其表示可能不是笔直的线，所述线描述了在构件相对密封装置100的支承面210运动时在构件230上的点。
[0048]槽270在此是弧形的或具有弯曲的延伸。由此可以在必要时降低或阻止流体干扰，这可以使得进入槽270中的介质更均匀地传送。在图1至图3所示的实施例中，更确切地说槽270设计为完整的圆弓形。
[0049]如之前简短提到的那样，密封唇170在图1至图3所述的实施例中不仅具有一个槽370，而且具有多个槽270。除了槽270，所述多个槽在此还包括分别沿运动方向240在两侧相邻的槽270a和270b。多个槽的槽270这样设置，使得它们相交。因此例如槽270和沿运动方向240相邻的槽270a具有相交区域320-1，两个槽在其中相交。在槽270和反向于运动方向240相邻的槽270b之间也存在两个槽的相交区域320-2，两个槽在其中相交。也就是说在这些区域中槽270重叠。
[0050]由此，多个槽的槽270相互这样相连，使得一定量进入槽270之一的液态介质可以在相交区域320之一中从一个槽转换至另一个槽中。虽然真正的相交区域320是传输中性的，但是由此通过使进入的液态介质量至少部分从一个槽换至另一槽中，在必要时可以更快地将液态介质从槽270回传至第一空间250中。
[0051]在此存在这种可能性，借助槽的相交形成完全环绕的或至少部分封闭的共同的槽，其中用于构成共同的槽的单独的槽270在其传送性能方面、尤其在其回传性能方面能够得到优化。因此必要时可行的是，槽270这样设置，即，在沿界线290的每个点处沿垂直于所述界线的方向可遇见或找到至少一个槽270，使得在沿界线290的每个位置处均存在一个槽，用于容纳从第一空间250流出的液态介质量并且回传至第一空间250。
[0052]多个槽中的槽270在本实施例中等同地或相同地设计。由此可以在必要时使得槽270回流性能的不期望的波动最小化。这尤其对于沿其运动方向240平移恒定的密封装置，即例如用于转动的密封装置来说是一个有利的选择。
[0053]槽270虽然包含在支承面210中并且由其包围，但是也可以这样设置和构造，使得其尽可能地靠近界线290和/或支承面210与第二空间260之间的相应界线延伸。这种相对第一空间250尽可能小的间距可以在必要时更轻易地将位于槽270中的液态介质释放至第一空间中。但是这个间距应该这样选择，使得在不利的工作状态下，槽270也仍能够完整地在支承面210内延伸，并且被其包围。所以合理的是，将最小间距设置为至少ΙΟΟμπι，至少300 μ m,至少500 μ m,至少1mm，或至少2mm。换句话说，槽270的端部280、300可以至少与界线290具有前述的最小间距。
[0054]槽270相对第二空间260的间距也可以相应地选择，以便尽可能有效地利用支承面210。所以必要时可以实现槽的更大曲率半径，这可以降低由于压力升高导致的密封唇的掀起。换句话说合理的是，尽可能最佳地利用可使用的接触区域或可使用的支承，尽管如此还要保证槽270包含在支承面210中并且尤其包围。
[0055]如图3进一步显示，槽270具有第一侧面330，其面向第一空间250。相对第一侧面330，槽270还具有第二侧面340，其面向第二空间260。
[0056]第一侧面330在此与支承面210围成最小的角度，该角度在图1至图3所示的实施例中不超过70°。由此可行的是，进入槽270中的液态介质可以通过以下方式朝向第一空间250离开槽，即由于在槽270中形成的压力导致密封唇170暂时变形，在变形过程中介质朝向第一空间250离开槽。同样地，通过这种几何形状降低了通过槽270之一“拦截”一定量的液态介质的难度。
[0057]与此不同的是，在图1至图3所示的实施例中，槽270具有第二侧面340，其与支承面210围成最小的角度，该角度最小为70°。这个相对第一侧面明显更陡的角度可以这样改善相对流入槽270中的介质的刮挡作用，即，恰恰可能导致密封唇170在支承面210区域中被掀起的压力形成的几率更低。换句话说，通过构造第二侧面340可以将液态介质顺势地保持在槽270中。
[0058]在其它实施例中，为了加强前述的效果必要时也可以使用其它角度。因此例如合理的是，在一些实施例中在第一侧面330和支承面210之间设置的角度不超过60°或50°。因此第一侧面330 (如图3所示)例如相对支承面210具有约45°的角度。
[0059]在第二侧面340方面，必要时为了加强前述效果也合理的是设置至少80°的角度。因此第二侧面340 (如图3所示)例如与支承面210形成直角。
[0060]但是在一些实施例中也可以实现不同的角度比例。因此例如在必要时也可以设置简单的既垂直于第一侧面330也垂直于第二侧面340的侧面。但是在其它实施例中也可以实现其它几何形状，例如槽300是半圆形或其它型廓。这表示槽在其型廓方面的准确构造如前所述是可选的。
[0061]如在图1至图3中所示的那样，密封唇170在其至少一个端部280、300处具有部段，在该部段处，密封唇朝向支承区域210与第一空间250的界线290以减小的深度斜坡形地延伸。这在图3中以虚线350的形式示出，所述虚线描述出槽270在图3所示的横截面平面以外的延伸。在槽270的斜坡区域355中，槽270的上部界限面360和支承面210之间的间距减小，其中斜坡区域355至少布置在槽270的两个端部280、300之一的区域中。
[0062]在图2中，槽270的型廓通过三个平行的、弯曲的线370在端部280、300或斜坡区域355周围的区域之外示出。在此，三条线中最外的一条370-1示出第二侧面340的位置，也就是槽270面向第二空间260的棱边，而中间的弯曲线370-2表示在上部界限面360和第一侧面330之间形成的棱边。相应地，最后第三条面向第一空间250的弯曲线370-3在图2中示出第一侧面330通入支承面210中的点。
[0063]图2分别在端部280、300的区域中示出槽270的前述的形式为两条平行延伸的线380-1,380-2的斜坡形延伸。线380-1在此示出这条棱边，在该棱边上槽250的深度，也就是上部界限面360与支承面210的间距开始减小，而线380-2示出相应线的延伸。沿着槽270的延伸方向，上部界限面360与支承面围成不超过60°的角度，在其它实施例中不超过45°或30°。在图1所示的实施例中，该角度约为22.5°。在此的趋势为，所涉及的角度越小，液态介质越能够更好地流出进入第一空间。但是该角度应尽可能不小于2°的下限角度。
[0064]在图1至图3所示的实施例中，其指的是PTFE轴密封环或具有前述槽270形式的双向回流辅助结构的径向轴密封装置390。具有面状贴靠的密封唇的径向轴密封装置通常为了使油回流而配备有螺旋形槽或相似的回流元件。这些元件通常这样构造，使得它们跟从优选旋转方向。相同地沿两个旋转方向作用的回流结构元件虽然由文献已知，但是不能用于实践中和更宽领域中。因此尤其对于由材料I构成的受到压力加载的密封唇，油可能通过回流结构和/或通过毛细通道在密封唇材料和轴表面之间的接触区域中流出。
[0065]传统的径向轴密封装置具有回引结构，但是其原则上远离支承区域，以便实现相应结构的通气或通风。因此应借助这种通气防止密封唇吸在相应的密封面上。但是为了静态地密封，相应的传输结构常常通过相应密封轴圈的成型末端上的堤坝结构或者通过传输结构内部的其它止挡器封闭。所述实施例的基础理念在于，密封唇或密封轴圈(可选地由包括PTFE(聚四氟乙烯)的材料制成)通过以下方式实现更好的密封，即用作回流结构的槽恰恰不是通气的，而是完全设置在支承面210中并且由其包围。所述实施例的基础理念恰恰在于，所担心的密封唇170的吸附明显较少地出现。因此更好的密封效果能够由此实现，即将传统密封唇的开放的回流结构(进入回流结构中的油或液态介质能够通过这种回流结构到达密封装置的空气侧)在两侧封闭，也就是槽270由支承面210完全包围。
[0066]换句话说，所述实施例基于的认知是，密封唇170的接触区域(支承面210)能够这样延伸，使得其超过槽270形式的(例如圆环形的)输送结构的长度，并且因此同样相对密封装置的空气侧(第二空间260)包围槽270。
[0067]所以，如图1至图3所示，所述实施例包括具有一个或多个圆弧形输送结构的密封装置100，所述输送结构大致在圆弧高度的一半处相交。由此，进入槽270中的油或其它液体(液态介质)可以在交汇位置或重叠处或相交区域320中被转向并且被回传至第一空间250。
[0068]相对油侧(第一空间250)的槽成型末端在此通过具有连续缩窄的横截面的斜坡延伸为环绕封闭的斜坡。槽连同其斜坡形成型末端的角度调整在此支持在支承区域210 (密封唇接触区域)中的回流。
[0069]若密封唇170由包含聚四氟乙烯(PTFE)的材料制成，则合理的是，不同于常用的玻璃纤维填充物而使用细颗粒状的填充材料。例如相应的细颗粒状填充材料是矿物填充材料，如硅灰石。这可以实现密封轴圈更均匀的表面(支承面210)并且必要时降低接触区域内即密封系统的支承面210上的毛细效果并且因此改善密封装置100的静态密封性能。
[0070]原则上通过密封唇170自身施加的压力从(将支承面210与第二区域隔开的)界线开始朝向与第一空间250的界线290首先上升。但是在压力朝向界线290再次降低之前，该压力在与多个参数有关的相对界线290的某一距离处达到最大值。因此存在压力最大值，其通常在距界线290 —定间距处平行于该界线地在支承面210中延伸。这种压力最大值通常位于距离界线290几百μ m的位置处。通过使槽270尽可能靠近界线290地延伸，则槽也在具有压力最大值的区域中引导。因此，槽270在该区域中“挖出通道”并且进一步靠近界线290，因此由于通过密封唇170本身施加的力，所述液态介质能够有针对性地被传送至第一空间250中。
[0071]因此概括地说，至少图1至图3所示的实施例基于这一点，即用于液态介质(例如油或油脂)的有效回流区域是槽270，其在密封唇170相对构件230的相应转动方向中与油侧的轴圈成型末端，也就是相关的端部280、300成锐角地朝向第一空间250设置。相交的圆弧槽270将以钝角的迎角进入槽区域中的液态介质引导经过槽的相连弧形段，然后朝向油侧，也就是朝第一空间250回引。向外封闭的圆弧(槽270)的空气侧区域，也就是第二空间260作为附加的传输结构，并且因此附加地支持交叉的或相交的槽270。液态介质直接通过槽270朝空气侧或进入第二空间260的流出被扩展的接触区域、也就是包围槽270的支承面210所阻止。在斜坡区域(斜坡区域355)也就是在端部280、300的区域中连续减小的横截面会引起液态介质(例如油膜)中的剪力落差，其支持介质回流至第一空间250(油侧)。
[0072]图4示出密封唇170或密封装置100的另一种实施例，其与图1至图3所述的实施例相似，因此在此可参考上述描述。图4所示的实施例更确切地说涉及的是具有双向回流辅助结构的径向轴密封装置390，其中密封唇170相对构件230的密封面220具有更小的摩擦。所以其也称为“低摩擦”密封轴圈。
[0073]在图4中所示的密封装置100与之前在图1至图3中所示的密封装置100的主要区别在于，密封唇170由弹性体结构120的材料制成并且与其一体式地由这种材料构成。换句话说在密封唇170的这种实施例中，密封唇由包含弹性体的材料制成，并且其中密封唇170与弹性体结构120 —体式地由所述材料构成，弹性体结构120至少部分包围加强结构110。因此在图4所示的实施例中，密封唇170的第一部段180与弹性体结构120的材料一体式地设计，从而包围加强结构110的第二部段140。
[0074]通过使用弹性体结构120的材料，不仅可以通过密封唇170不再作为单独构件制造并且必须与弹性体结构120相连而简化制造。此外，由于为密封唇170使用包含弹性体的材料，必要时还可以降低密封唇170的支承面210和构件230的密封面220之间的摩擦。因此可以例如实现更小的磨损和/或更小的能量消耗并且因此在必要时提高效率。
[0075]此外，材料的弹性性能，也就是轴圈材料的弹性性能可以使得密封唇170更加静态密封地贴靠在密封面220上，也就是例如轴表面上。由此，在必要时可以实现第一空间250相对第二空间260更好的静态密封。因此例如可能在由聚四氟乙烯(PTFE)构成的密封轴圈中出现的毛细效果不会在这种材料中出现。
[0076]在图4中所示的密封装置100由此提供了这样一种密封环，其具有由聚合物材料一体式制成的密封轴圈和(例如圆弓形的)与旋转方向无关的传输结构。
[0077]实施例可以在许多应用中使用。除了已述的例如能够用于发动机和驱动领域的径向轴密封装置，许多其它应用场景也属于所述实施例的可能应用领域。图1至图4示出的实施例是泵领域中发动机应用的径向轴密封装置。更确切地说，构件230指的是相应泵的主轴，其中密封装置100将主轴相对泵的壳体密封。但是所述实施例也可以使用在泵、发动机和驱动技术的其它领域中，亦即例如在变速器技术和离合器【技术领域】中用于密封自动变速器的输出轴，这仅是举例。但是实施例也可以与其它部件相关联地和/或在其它【技术领域】中使用。因此所述实施例例如可以在所有在旋转构件之间出现交替的旋转方向并且合理地进行或者需要进行密封的机器、组件和部件中使用。这些举例例如可以出自汽车技术或工程机械技术的领域。
[0078]附图标记清单
[0079]100密封装置
[0080]110加强结构
[0081]120弹性体结构
[0082]130 第一部段
[0083]140 第二部段[0084]150过渡部段
[0085]160开口
[0086]170密封唇
[0087]180第一部段
[0088]190第二部段
[0089]200过渡部段
[0090]210支承面
[0091]220密封面
[0092]230构件
[0093]240运动方向
[0094]250第一空间
[0095]260第二空间
[0096]270槽`
[0097]280第一端部
[0098]290界线
[0099]300第二端部
[0100]310对称线
[0101]320相交区域
[0102]330第一侧面
[0103]340第二侧面
[0104]350线
[0105]355斜坡区域
[0106]360上部界限面
[0107]370线
[0108]380线
[0109]390径向轴密封装置
【权利要求】
1.一种密封唇(170)，用于对于在第一空间(250)中存在的液态介质将第一空间(250)相对第二空间(260)密封，具有以下特征: 支承面(210)，所述支承面设计用于贴靠在能相对密封唇(170)沿运动方向(240)运动的构件(230)的密封面(220)上， 支承面(210)中的槽(270)，所述槽设计用于在液态介质渗透到槽(270)中时通过沿运动方向(240)的运动将所述液态介质传送至第一空间(250)中， 其中，所述槽(270)完全在支承面(210)中延伸并且被支承面(210)包围。
2.按照权利要求1所述的密封唇(170)，其中，所述槽(270)这样设计，使得所述液态介质还在与运动方向(240)反向的运动中被传送至第一空间(250)中。
3.按照权利要求1或2所述的密封唇(170)，其中，所述槽(270)首先远离支承区域(210)与第一空间(250)的界线(290)延伸，然后又靠近该界线延伸。
4.按照前述权利要求之一所述的密封唇(170)，其中，所述槽(270)相对垂直于运动方向(240)延伸的对称线(270)镜像对称。
5.按照前述权利要求之一所述的密封唇(170)，其中，所述槽(270)具有弧形或弯曲的延伸，例如是圆弓形的延伸。
6.按照前述权利要求之一所述的密封唇(170)，其中，所述槽(270)在朝向第一空间(250)的一侧具有第一侧面(330)，所述第一侧面与支承面(210)围成不超过70°的最小角度，并且其中所述槽(270)在朝向第二空间(260)的一侧具有第二侧面(340)，该第二侧面与支承面(210)围成至少为70°的最小角度。
7.按照前述权利要求之一所述的密封唇(170)，其中，所述槽(270)在朝向支承区域(210)与第一空间(250)的界线(290)的至少一个端部(280、300)上以减小的深度斜坡形地延伸。
8.按照前述权利要求之一所述的密封唇(170)，其具有多个槽(270)，其中多个槽(270)包括所述槽(270)，并且其中多个槽中的所述槽(270)相互这样相交，使得多个槽中的所述槽(270)相互连接。
9.按照前述权利要求之一所述的密封唇(170)，其由包含聚四氟乙烯和细颗粒状填充材料、例如细颗粒状矿物填充材料的材料构成。
10.按照前述权利要求1至8之一所述的密封唇(170)，其中，所述密封唇(170)由包含弹性体的材料制成，并且其中密封唇与至少部分地包围加强结构(Iio)的弹性体结构(120)一体式地由所述材料构成。
11.一种密封装置(100)，具有以下特征: 至少部分地由弹性体包围的加强结构(110);和 与加强结构(110)相连的按照前述权利要求之一所述的密封唇(170)。
12.按照权利要求11所述的密封装置(100)，其中，所述加强结构(110)具有第一部段(130)和第二部段(140)，其中，所述加强结构(110)的第一部段(130)和第二部段(140)基本相互垂直，其中，所述密封唇(170)与加强结构(110)的第二部段(140)相连或者与加强结构(110) —体式地设计，并且其中支承面(210)设计用于基本上平行于加强结构(110)的第一部段(130)地贴靠在密封面(220)上。
13.按照权利要求11或12所述的密封装置(100)，其中，所述密封装置(100)是径向轴密封装置。
【文档编号】F16J15/32GK103717949SQ201280036755
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年5月24日 优先权日:2011年5月24日
【发明者】H.本尼迪克斯, J.库尔思, J.内特泽, C.帕索, W.西沃尔德 申请人:Skf公司