密封圈的制作方法

1.本发明涉及密封技术。本发明特别涉及一种密封圈、尤其动态密封圈。


背景技术：

2.用于旋转轴的唇式密封圈已广泛用于各类机械设备的旋转部位的密封。为了提高密封圈的密封性能，除了采用合适的材料和精确的尺寸，还可以在密封部位上设置根据流体动力学的回油结构。例如，可以通过在模具上开设的各种沟槽结构在密封部位、尤其唇口的空气侧上形成各种结构的凸棱状回油线。尤其在高速旋转的工况下，这些回油线增强“泵吸效应”，这有利于从密封部位的流体侧泄露到空气侧的流体返回到流体侧，以保证密封作用。这类唇式密封圈也可适用于具有双向旋转工况的旋转轴，相应凸棱状回油线的设计由现有方案已知。
3.例如在美国专利文件us 3,501,155中公开了一种用于双向旋转的旋转轴的密封件，该密封件布置在壳体和相对壳体旋转的轴件之间，密封件安装在壳体上并且具有沿径向向内伸出的密封唇，密封唇沿其周向接触旋转轴并且建立在油液侧和空气侧之间的用于防止油液泄露的密封部，其中，在密封唇的朝向油液侧的斜面上设置一列沿周向布置的肋条，在朝向空气侧的斜面上也形成一列沿周向布置的肋条，两列肋条接触旋转轴并且分别相对于旋转轴的旋转轴线沿不同方向横向倾斜。当旋转轴沿两个旋转方向中的一者旋转时，两列肋条中的一列相应产生朝向密封唇的泵送力，以将泄露到空气侧的油液泵送回油液侧。
4.例如在美国专利文件us 6,729,624b1中公开了另一种用于双向旋转的旋转轴的密封件，在其密封唇的朝向油液侧的斜面上设置沿周向间隔开的双向肋，每个双向肋包括两个肋条，两个肋条之间成夹角并且相对于旋转轴的旋转轴线沿不同方向横向倾斜。
5.然而在上述设计方案中，双向设置的肋条总是相反地作用，即当旋转轴沿一个方向旋转时，一部分肋条用于提供从空气侧朝向油液侧的泵送力以减少泄漏，而另一部分肋条提供的泵送力却具有完全不同的方向。另一部分肋条在这种情况下将导致油液泄露。


技术实现要素：

6.因此，本发明所要解决的技术在于克服上述方案中的缺陷，提供一种具有良好密封性能的密封圈，其尤其适用于动态密封具有双向旋转工况的旋转轴。
7.上述技术问题通过一种密封圈解决，该密封圈在其径向内侧具有由弹性体制成的密封唇，密封唇用于可滑动地抵靠旋转部件，从而在空气侧和流体侧之间形成动态密封，其中，密封唇包括朝向空气侧的第一密封斜面和朝向流体侧的第二密封斜面，其中，第一密封斜面相对旋转部件的夹角比第二密封斜面相对旋转部件的夹角更小，其中，在第一密封斜面上设置有靠近流体侧的第一肋条和靠近空气侧的第二肋条，其中，第一肋条构造为沿周向分布的、基本倾斜于轴向延伸的凸棱，第二肋条构造为沿周向延伸的凸棱。
8.在本说明书的范围内，密封圈尤其可以用于动态地密封旋转部件。在此，密封圈的
中轴线与旋转部件的旋转轴线重合。在此，除非另有说明，否则术语“轴向”、“周向”和“径向”均基于密封圈的中轴线，即旋转部件的旋转轴线。密封圈尤其布置在例如壳体的构件和可以相对该构件旋转的旋转部件之间。密封圈优选直接或间接地固定于上述例如壳体的构件，由此在旋转部件旋转时，密封圈随同该构件相对旋转部件产生相对转动。在此，旋转部件可以是轴件或部件的轴状部段。备选地，旋转部件也可是固定于轴件或部件的轴状部段的另外的构件，例如抛油环等。
9.在本说明书的范围内，密封圈的密封唇、尤其用作主唇的密封唇可相对旋转部件滑动地抵靠在旋转部件上，从而动态地间隔开可容纳有流体、例如油的流体腔和没有流体或仅有少量泄露的流体的空间。在此，流体侧即朝向容纳有流体、例如油的流体腔的一侧，空气侧即朝向没有流体或仅有少量泄露的流体的空间的一侧。有利地，密封唇、尤其用作主唇的密封唇与旋转部件形成的密封部可以形成在旋转部件的外周表面，在此，密封唇基本沿径向抵靠旋转部件。备选地，密封唇、尤其用作主唇的密封唇与旋转部件形成的密封部可以形成在旋转部件的轴向端面，在此，密封唇至少部分地沿轴向抵靠旋转部件。
10.在本说明书的范围内，不限定密封圈的密封唇的个数。换言之，除了用作主唇的密封唇，根据本发明的密封圈还可以具有至少一个另外的密封唇。在此，另外的密封唇可以相对主唇布置在空气侧或者布置在流体侧。另外的密封唇可以与旋转部件建立非接触式密封部和/或接触式密封部。
11.密封唇、尤其主唇具有朝向空气侧的第一密封斜面和朝向流体侧的第二密封斜面，其中，第一密封斜面相对旋转部件的夹角比第二密封斜面相对旋转部件的夹角更小。换言之，第一密封斜面相对平缓，第二密封斜面相对陡峭。由此可以根据泵吸效应的基本机制使得在动态过程中已经从流体侧泄露到空气侧的流体、尤其油被泵送回流体侧。借助根据本发明的方案，可以尤其借助第一肋条相应增强在旋转轴在单向旋转或者双向旋转时的泵吸效应，使得已泄露的流体可以有利地被泵送回流体侧，并且同时尤其借助第二肋条特别在泄露高风险区域阻挡流体从流体侧流向空气侧，从而减少旋转轴在任一方向旋转时的流体泄露。
12.根据一种优选的实施方式，第一肋条构造为两两呈八字形布置的凸棱。换言之，构建第一肋条的各个凸棱包括沿周向交替布置的第一凸棱和第二凸棱，其中，第一凸棱以一角度相对于轴向沿相同方向横向倾斜，第二凸棱以另一角度相对于轴向沿相同方向横向倾斜。在此，每两个相邻的凸棱之间形成夹角。当旋转轴沿一个方向旋转时，可以通过第一凸棱和第二凸棱中的一者增强流体的泵回；当旋转轴沿另一个方向旋转时，可以通过第一凸棱和第二凸棱中的另一者增强流体的泵回。由此借助如此设计的密封圈、尤其第一肋条，密封圈可以特别适用于动态密封具有双向旋转工况的旋转轴。
13.在此，有利地，第二肋条构造为沿周向连续地延伸的凸棱。换言之，第二肋条构造为在周向上完全闭合的凸棱，如此可以减小流体泄漏的风险。
14.在此，备选地，第二肋条构造为沿周向间断地延伸的凸棱，其中，第二肋条的间断点设置在第一肋条中的相邻凸棱朝向空气侧间距加大的区域中。当完成密封圈的装配并且第二肋条的凸棱抵靠在旋转部件上时，可以通过间断点形成在第二肋条上的排气通道。尤其在密封圈设置有相对密封唇、尤其主唇布置在空气侧的另外的密封唇、例如防尘唇的情况下，空气可以借助排气通道容易地从空气侧进入流体侧或者从流体侧排出到空气侧，由
此可以避免在密封唇、尤其主唇和另外的密封唇、例如防尘唇之间例如因温度升高、压力增大而产生的负压，进而保护密封唇并且延长密封圈的使用寿命。此外，在第一肋条构造为呈八字形分布的凸棱的情况下，相邻的第一凸棱和第二凸棱的间距沿朝向空气侧的方向缩小的区域形成流体泄露的高风险区域。因此根据本实施方式设置的间断点或者说排气通道的周向位置可以有利地避开上述流体泄露的高风险区域，进而减小流体泄露。
15.根据另一种优选的实施方式，第一肋条构造为单向倾斜于轴向布置的凸棱。在此，沿周向布置的大量凸棱相对于轴向沿相同方向横向倾斜。这尤其适用于旋转轴在一个方向上旋转时间较长且在另一个方向上旋转时间较短的工况。具体地说，当旋转轴以较长时间沿一个方向旋转时，可以主要借助以相应倾斜方向设计的第一肋条加强已泄露的流体朝向流体侧的泵回；当旋转轴以较短时间沿另一个方向旋转时，可以主要借助第二肋条阻挡流体从流体侧向空气侧的泄露。
16.在此，有利地，第二肋条构造为沿周向连续延伸的凸棱。也就是说，第二肋条构造为在周向上完全闭合的凸棱，如此可以减小流体泄漏的风险。
17.在此，备选地，第二肋条构造为沿周向间断地延伸的凸棱。当完成密封圈的装配并且第二肋条的凸棱抵靠在旋转部件上时，可以通过间断点形成在第二肋条上的排气通道。尤其在密封圈设置有相对密封唇、尤其主唇布置在空气侧的另外的密封唇、例如防尘唇的情况下，空气可以借助排气通道容易地从空气侧进入流体侧或者从流体侧排出到空气侧，由此可以避免在密封唇、尤其主唇和另外的密封唇、例如防尘唇之间例如因温度升高、压力增大而产生的负压，进而保护密封唇并且延长密封圈的使用寿命。
18.在本说明书的范围内，不限定第一肋条的各个凸棱的形状。在此可以根据已知结构设计凸棱。特别有利地，构造第一肋条的各个凸棱呈直线形或弧线形。
19.在一种有利的实施方式中，密封圈包括用于支撑密封圈的骨架。从而有利于密封圈的固定以及其相对旋转部件的动态密封。
20.在一种有利的实施方式中，密封圈包括用于将密封唇压紧到旋转部件的弹簧圈。为此，可以在相应密封唇上设置用于容纳弹簧圈的环形槽。由此，密封唇可以紧密压靠在旋转部件上，实现可靠的流体密封。
21.综上所述，可以借助上述方案提供特别适用于动态密封双向旋转的旋转轴的密封圈。该密封圈尤其可以借助第一肋条相应增强在旋转轴在单向旋转或者双向旋转时的泵吸效应，使得泄露的流体可以有利地被泵送回流体侧，并且同时尤其可以借助第二肋条特别在泄露高风险区域阻挡流体从流体侧流向空气侧，从而减少旋转轴沿任一方向旋转时的流体泄露。此外，在密封圈设置有相对密封唇、尤其主唇布置在空气侧的另外的密封唇、例如防尘唇的情况下，空气可以借助由第二肋条的间断点形成的排气通道容易从空气侧进入流体侧或者从流体侧排出到空气侧，由此可以避免在密封唇、尤其主唇和另外的密封唇、例如防尘唇之间例如因温度升高、压力增大而产生负压，进而保护密封唇并且延长密封圈的使用寿命。
附图说明
22.下面结合附图来示意性地阐述本发明的优选实施方式。附图为：
23.图1是根据第一优选实施例的密封圈的局部立体图，
24.图2是根据第二优选实施例的密封圈的局部立体图，以及
25.图3是根据第三优选实施例的密封圈的局部立体图。
26.其中相同或功能相同的部件或结构采用相同的附图标记。
具体实施方式
27.图1是根据第一优选实施例的密封圈的局部立体图。该密封圈可以用于动态密封具有双向旋转工况的旋转轴。尤其如图1中的密封圈的横截面所示，密封圈包括由弹性体、尤其橡胶制成的弹性密封体、骨架3和弹簧圈4，其中，弹性密封体在此至少部分地包覆用于支撑密封圈的骨架3。
28.根据第一实施方式的密封圈通过其弹性密封部形成两个密封唇、即布置在流体侧的主唇1和布置在空气侧的防尘唇2。主唇1在本实施方式中可以基本沿径向抵靠旋转部件(未示出)，主唇1与旋转部件形成的密封部可以形成在旋转部件的外周表面。在此，在主唇1的外周表面构造用于容纳弹簧圈4的环形槽。借助弹簧圈4可以将主唇1紧密地抵靠在旋转部件(未示出)上。
29.主唇1具有朝向空气侧的第一密封斜面5和朝向流体侧的第二密封斜面6，其中，第一密封斜面5相对平缓，第二密封斜面6相对陡峭。在第一密封斜面5上设置有靠近流体侧的第一肋条7和靠近空气侧的第二肋条8。
30.根据第一实施方式，第一肋条7构造为呈八字形分布的凸棱，其分为沿周向交替布置的第一凸棱和第二凸棱，其中，第一凸棱以一角度相对于轴向沿相同方向横向倾斜，第二凸棱以另一角度相对于轴向沿相同方向横向倾斜。第二肋条8构造为沿周向间断地延伸的凸棱，其中，第二肋条的间断点设置在第一肋条8中的相邻凸棱朝向空气侧间距加大的区域中。在此，第二肋条8的凸棱与由第一肋条7的第一凸棱和第二凸棱沿朝向空气侧缩小间距的区域一一对应。
31.由此，当旋转部件沿一个方向旋转，可以通过第一肋条7的第一凸棱和第二凸棱中的一者增强流体的泵回，当旋转轴沿另一个方向旋转，可以通过第一肋条7的第一凸棱和第二凸棱中的另一者增强流体的泵回。此外，相邻的第一凸棱和第二凸棱的沿朝向空气侧的方向间距缩小的区域形成流体泄露的高风险区域。第二肋条8特别在该泄露高风险区域阻挡流体从流体侧流向空气侧，从而减少旋转轴在任一方向旋转时的流体泄露。由此根据第一优选实施方式的密封圈可以特别适用于动态密封具有双向旋转工况的旋转轴。
32.另外，第二肋条8的间断点可以形成排气通道。空气可以借助排气通道容易从空气侧进入流体侧或者从流体侧排出到空气侧，由此可以避免在主唇和防尘唇之间例如因温度升高、压力增大而产生负压，进而保护密封唇并且延长密封圈的使用寿命
33.图2是根据第二优选实施例的密封圈的局部立体图。根据第二本实施方式的密封圈与根据第一实施方式的密封圈类似地设计，其主要不同之处在于第一密封斜面5上的肋条的设计方案。
34.根据第二实施方式，如图2所示，第一肋条7构造为单向倾斜于轴向分布的凸棱。在此，沿周向布置的大量凸棱以相对于轴向沿相同方向横向倾斜。第二肋条8构造为沿周向间断地延伸的凸棱。这尤其适用于旋转轴在一个方向上旋转时间较长且在另一个方向上旋转时间较短的工况。当旋转轴以较长时间沿一个方向旋转时，可以主要借助以相应倾斜方向
设计的第一肋条7辅助已经泄露到空气侧的流体的朝向流体侧的泵回；当旋转轴以较短时间沿另一个方向旋转时，可以主要借助第二肋条8阻挡流体从流体侧向空气侧的泄露。
35.图3是根据第三优选实施例的密封圈的局部立体图。根据第三本实施方式的密封圈与根据第一实施方式的密封圈类似地设计，其主要不同之处一方面在于第一密封斜面5上的肋条的设计方案，另一方面，根据第三实施方式的密封圈仅设置有主唇1，未设置防尘唇。
36.根据第三实施方式，如图3所示，第一肋条7构造为呈八字形分布的凸棱，其分为沿周向交替布置的第一凸棱和第二凸棱，其中，第一凸棱以一角度相对于轴向沿相同方向横向倾斜，第二凸棱以另一角度相对于轴向沿相同方向横向倾斜。第二肋条8构造为沿周向连续延伸的凸棱、即在周向上完全闭合的凸棱。由此，第一肋条7的第一凸棱和第二凸棱可以在相应的旋转方向上增强流体的泵回，同时第二肋条8可以有利地阻挡流体从流体侧流向空气侧，进而减少旋转轴在任一方向旋转时的流体泄露。
37.虽然在上述说明中示例性地描述了可能的实施例，但是应该理解到，仍然通过所有已知的和此外技术人员容易想到的技术特征和实施方式的组合存在大量实施例的变化。此外还应该理解到，示例性的实施方式仅仅作为一个例子，这种实施例绝不以任何形式限制本发明的保护范围、应用和构造。通过前述说明更多地是向技术人员提供一种用于转化至少一个示例性实施方式的技术指导，其中，只要不脱离权利要求书的保护范围，便可以进行各种改变，尤其是关于所述部件的功能和结构方面的改变。
38.附图标记列表
[0039]1ꢀꢀꢀꢀꢀ
密封唇；主唇
[0040]2ꢀꢀꢀꢀꢀ
防尘唇
[0041]3ꢀꢀꢀꢀꢀ
骨架
[0042]4ꢀꢀꢀꢀꢀ
弹簧圈
[0043]5ꢀꢀꢀꢀꢀ
第一密封斜面
[0044]6ꢀꢀꢀꢀꢀ
第二密封斜面
[0045]7ꢀꢀꢀꢀꢀ
第一肋条
[0046]8ꢀꢀꢀꢀꢀ
第二肋条