專利名稱：一種密封組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于密封在機(jī)器外殼中旋轉(zhuǎn)和/或擺動(dòng)的機(jī)器軸的密封組件。所述密封組件包括可以浮動(dòng)安裝在機(jī)器軸上的密封調(diào)節(jié)件和可以支撐密封調(diào)節(jié)件的球節(jié)組件，從而阻止了相對于機(jī)器外殼的旋轉(zhuǎn)和/或軸向運(yùn)動(dòng)。
舉例來說，這種形式的密封組件可以用來密封在具有旋轉(zhuǎn)和/或擺動(dòng)機(jī)器軸的洗片機(jī)的工作腔內(nèi)部，尤其適用于化學(xué)、塑料、食品、醫(yī)藥和化妝品工業(yè)中用于混合、揉搓、塑化和均勻化產(chǎn)品的機(jī)器或設(shè)備。
上述問題在大型、重型和承受較大應(yīng)力的軸上尤其明顯，特別是在軸不僅旋轉(zhuǎn)而且同時(shí)擺動(dòng)的情況下更是如此。
為了避免上述問題，過去曾使用所謂的浮動(dòng)軸密封組件，在此方法中將一個(gè)密封調(diào)節(jié)件浮動(dòng)設(shè)置在機(jī)器軸上。采用這種浮動(dòng)密封組件所需解決的問題是如何支撐此組件，保證有相應(yīng)的自由度來允許軸的擺動(dòng)和擺動(dòng)。至今為止，通常采用彈性支撐元件來允許機(jī)器軸的徑向偏轉(zhuǎn)和擺動(dòng)。然而，經(jīng)驗(yàn)表明這種彈性支撐元件的使用壽命十分有限，尤其是處于較大的熱應(yīng)力下更是如此。而且，它們只能承受相對較小的扭力并表現(xiàn)出相對較高的復(fù)位力，進(jìn)一步損害了密封件的使用壽命。
德國專利第1214199號提出了一種安裝垂直延伸的旋轉(zhuǎn)軸的裝置。這種裝置包括一浮動(dòng)設(shè)置在軸上的密封壓蓋。所述密封壓蓋和可動(dòng)折疊皮腔、填料函和填料函蓋一起，將軸相對于外殼密封。
法國專利第2450393號提出了一種密封從外殼壁上延伸出的軸的密封組件。此密封組件包括一浮動(dòng)設(shè)置在外殼和軸之間的填料函。在外殼上固定了和填料函上的凹部相接合的螺釘，作為防止填料函轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置。風(fēng)箱的密封元件保證了外殼壁和填料函之間的防水密封，并允許浮動(dòng)的填料函和外殼間的相對運(yùn)動(dòng)。
英國專利第684373號提出了一種具有旋轉(zhuǎn)混合和攪拌軸的反應(yīng)容器。為了密封從容器壁上延伸出的軸，反應(yīng)容器兩端的壁都包括填料函形式的密封件。填料函外殼的一部分具有球面，由一環(huán)形元件所支撐。所述環(huán)形元件也有一球面并焊接在反應(yīng)容器的壁上。為了固定住填料函，在反應(yīng)容器的外殼上螺紋連接了一保持蓋。所述保持蓋的上端有一球形內(nèi)表面，用于支撐同樣具有球形表面部分的填料函外殼。這樣的設(shè)計(jì)允許軸相對于反應(yīng)容器擺動(dòng)。為了填滿填料函外殼和保持蓋之間的空間，在保持蓋上設(shè)置了伸出的管道。
最后，專利WO9421944提出了一種具有填料函的自對中軸承。所述軸承包括內(nèi)部有軸承腔的軸承箱。軸承箱包括一基本上為管狀的基體件和螺紋連接在基體件上的閉合件。軸承腔位于基體件的最外部和閉合件內(nèi)部之間。而且，所述軸承還包括一導(dǎo)向組件，其具有一沿軸延伸的管狀內(nèi)部元件。管狀內(nèi)部元件上設(shè)有兩個(gè)徑向伸出的凸緣，所述凸緣由位于相應(yīng)的軸承腔中的軸承元件所支撐。這種軸承適合于軸的旋轉(zhuǎn)和擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
在上文中討論了現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于密封在機(jī)器外殼中旋轉(zhuǎn)和/或擺動(dòng)的軸的密封組件。所述密封組件包括球節(jié)組件，用來支撐浮動(dòng)設(shè)置在機(jī)器軸上的密封調(diào)節(jié)件。所述密封組件設(shè)計(jì)簡單且制造費(fèi)用低，使用壽命極大地提高，并且能保證機(jī)器軸的可靠和長時(shí)間的穩(wěn)定密封。
所述球節(jié)組件包括一具有中心孔的球形元件，和一用于旋轉(zhuǎn)容納球形元件的球座元件。密封組件還包括一導(dǎo)向元件，其導(dǎo)向部分伸進(jìn)球形元件的中心孔中，并可在球形元件中心孔的縱向中心線上對球形元件進(jìn)行平移導(dǎo)向。因此，球形元件中心孔的縱向中心線必須正交于機(jī)器軸的縱向中心線。
所提出的密封組件最大限度地避免了密封組件和機(jī)器軸之間的相對平移運(yùn)動(dòng)和相對擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。而且，這里提出的球節(jié)組件基本上是不需維護(hù)的。軸和浮動(dòng)設(shè)置在軸上的密封調(diào)節(jié)件的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)各自地被球節(jié)組件所吸收，并轉(zhuǎn)化成橫向運(yùn)動(dòng)。而且，所述球節(jié)組件設(shè)計(jì)簡單，制造費(fèi)用低，使用壽命長。另外，它還表現(xiàn)出相對較低的復(fù)位應(yīng)力。
標(biāo)號1所指的密封組件位于機(jī)器外殼2和機(jī)器軸3之間，所述機(jī)器軸安裝在機(jī)器外殼3內(nèi)并可以旋轉(zhuǎn)和/或擺動(dòng)。密封組件1包括一密封調(diào)節(jié)件6，其設(shè)計(jì)和操作均根據(jù)密封箱或填密函的原理。密封調(diào)節(jié)件6可容納和固定密封墊9。密封調(diào)節(jié)件6包括一圍繞機(jī)器軸3的中空的圓柱形套筒7。套筒7的一端設(shè)有徑向向內(nèi)的擋環(huán)8，另一端設(shè)有內(nèi)螺紋(圖中未表明)。為了固定密封墊9，設(shè)置了一個(gè)具有外螺紋(圖中未表明)的夾緊襯套10，可與套筒7螺紋連接。在夾緊襯套10的前端面11和套筒7上的擋環(huán)8之間，設(shè)有4個(gè)密封墊9和一環(huán)形元件12，以及另外一個(gè)密封墊和/或軸承環(huán)18。在夾緊襯套10上沿一劃出的圓19上設(shè)有多個(gè)孔(圖中未表明)，所述孔用于容納擰入和所述夾緊襯套10相對的所述套筒7端面區(qū)域內(nèi)的螺釘(圖中未表明)，從而固定和壓縮所述密封墊9。
為了支撐密封組件從而防止任何旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，提供了球節(jié)組件5。球節(jié)組件5包括一具有中心孔21的球形元件20。球形元件20由固定在套筒7上的球形座23所支撐。球形元件20設(shè)置成使得中心孔21的縱向中心線正交于機(jī)器軸3的縱向中心線。為了沿中心孔21的縱向中心線對球形元件20進(jìn)行導(dǎo)向，提供了一個(gè)伸到球形元件20的中心孔21中的導(dǎo)向元件25。導(dǎo)向元件25一般設(shè)計(jì)成具有圓柱形前端部分26的螺柱。導(dǎo)向元件可以擰入支撐元件30中，但導(dǎo)向元件25的圓柱形前端部分26卻伸出支撐元件30之外。支撐元件30是環(huán)形的，并固定在機(jī)器外殼2上。
如圖所示，所述球節(jié)組件5可以隨軸3的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)和平移運(yùn)動(dòng)而正交于軸3的中心旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)。機(jī)器軸3擺動(dòng)，接著球形元件20相對于球形座23作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，機(jī)器軸3的徑向偏轉(zhuǎn)，尤其是軸3不準(zhǔn)確運(yùn)動(dòng)或處于動(dòng)態(tài)不平衡，使得球形元件20和導(dǎo)向元件25之間在沿孔21的縱向中心線上以及沿導(dǎo)向元件25縱向中心線上分別發(fā)生相對平移運(yùn)動(dòng)。
這種球節(jié)組件5組成了一基本剛性的元件，可以支撐密封組件1從而防止轉(zhuǎn)動(dòng)，使得密封組件1可以浮在機(jī)器軸3。由于在密封墊9和機(jī)器軸3之間只有轉(zhuǎn)動(dòng)，和可能有的軸向運(yùn)動(dòng)發(fā)生，其結(jié)果是密封組件1，尤其是密封墊9的磨損顯著地降低。導(dǎo)向元件25的圓柱形前端部分26在球形元件20的中心孔21上的滑動(dòng)摩擦幾乎為零，并且實(shí)際上消除了作用在密封墊9的不利的變形應(yīng)力。球節(jié)組件5本身基本上是不需維護(hù)且不受磨損，和現(xiàn)有技術(shù)中的柔性支撐組件相反。
例如，如果球節(jié)組件5直接或間接固定在機(jī)器外殼2上，且導(dǎo)向元件25固定在密封組件1上，可以理解的是在球節(jié)組件5和導(dǎo)向元件25之間應(yīng)設(shè)有一運(yùn)動(dòng)反向裝置。
為了密封面對工作腔35的套筒7和支撐元件30之間的環(huán)形間隙31，提供了一個(gè)隔膜32，其前端面固定在支撐元件30和套筒7上。作為附加或另選，可用密封泡沫填滿間隙31。
環(huán)形件12具有第一凹部13和第二凹部14，第一凹部位于環(huán)形件外側(cè)并面向機(jī)器外殼，第二凹部位于環(huán)形件內(nèi)側(cè)并面向機(jī)器軸。而且，環(huán)形件12包括至少一個(gè)和第一凹部13、第二凹部14都相連的孔15。環(huán)形件12的凹部13和14都和一個(gè)徑向伸出機(jī)器外殼2的管道16相連。通過此管道，凹部13和14內(nèi)就可以充滿液態(tài)或氣態(tài)介質(zhì)。因此，例如空氣中的氧氣通過密封墊9滲透到工作腔35中的危險(xiǎn)可以消除。
在環(huán)形件12和夾緊襯套10之間插入有軸承環(huán)18，其作用相當(dāng)于一滑動(dòng)軸承，有利于密封組件在軸3上的浮動(dòng)。軸承環(huán)18最好是由具有良好自潤滑性能的塑料材料所制成。設(shè)置軸承環(huán)18或作為軸承環(huán)18的附加，插入一個(gè)或多個(gè)密封墊以防止用于充滿凹部13和14的介質(zhì)流到外面。
為了分別提高軸3上對應(yīng)于密封調(diào)節(jié)件6和密封墊9區(qū)域的耐磨能力，在軸3上設(shè)有一個(gè)中空圓柱形的蓋34，以及和具體要求相配的表面。
圖2顯示了球節(jié)組件5的橫截面視圖，清楚地表示了具有中心孔21的球形元件20、球形座23和伸出到中心孔21中的導(dǎo)向元件25。
這里討論的根據(jù)本發(fā)明的密封組件具有很多優(yōu)點(diǎn)·球節(jié)組件可以跟隨軸的徑向偏轉(zhuǎn)和擺動(dòng)而運(yùn)動(dòng)；·球節(jié)組件可耐熱；·球節(jié)組件表現(xiàn)出相對較低的復(fù)位應(yīng)力；·球節(jié)組件可承受高扭力；·球節(jié)組件具有較長的使用壽命，且基本上不需維修；·球節(jié)組件設(shè)計(jì)簡單，制造費(fèi)用低；·球節(jié)組件可以用于在水平、垂直或任意三維空間角度運(yùn)動(dòng)的軸。
權(quán)利要求
1.一種用于密封在外殼上旋轉(zhuǎn)和/或擺動(dòng)并具有一縱向中心軸的軸類裝置的密封組件，其包括一浮動(dòng)設(shè)置在所述軸類裝置上的密封調(diào)節(jié)件和一用于支撐所述密封調(diào)節(jié)件的球節(jié)組件，以便防止相對于所述外殼的旋轉(zhuǎn)和/或軸向運(yùn)動(dòng)，其特征在于，所述球節(jié)組件包括具有縱向中心線的中心孔的球形元件，以及用于旋轉(zhuǎn)容納所述球形元件的球形座，所述密封組件還包括一導(dǎo)向元件，其導(dǎo)向部分伸出到所述球形元件的所述中心孔中，并可以沿所述中心孔的所述縱向中心軸線對所述球形元件進(jìn)行平移導(dǎo)向，所述球形元件的所述中心孔的所述縱向中心軸線基本正交于所述軸類裝置的所述縱向中心軸線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述密封組件，其特征在于，所述球形元件和所述球形座固定在具有密封件的所述密封調(diào)節(jié)件上，所述導(dǎo)向元件直接或通過固定裝置固定在所述外殼上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述密封組件，其特征在于，所述球形元件和所述球形座直接或通過固定裝置固定在所述外殼上，所述導(dǎo)向元件固定在具有密封件的所述密封調(diào)節(jié)件上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述密封組件，其特征在于，所述球形元件可以相對于所述導(dǎo)向元件在所述軸類裝置的徑向上來回平移。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述密封組件，其特征在于，所述導(dǎo)向元件可以相對于所述球形元件在所述軸類裝置的徑向上來回平移。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述密封組件，其特征在于，所述密封調(diào)節(jié)件被一環(huán)形間隙所圍繞，所述環(huán)形間隙由一隔膜所密封和/或被泡沫所充滿。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述密封組件，其特征在于，所述密封組件還包括一支撐元件，其與所述外殼相連或與所述外殼整體形成，所述球形元件固定在所述支撐元件上，而所述導(dǎo)向元件伸出到所述球形元件的所述孔中。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述密封組件，其特征在于，所述導(dǎo)向元件具有螺紋形式，設(shè)有圓柱形前端部分，可以對所述球形元件導(dǎo)向，所述螺紋可擰入所述支撐元件中，使得所述前端部分伸出到所述支撐元件中。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述密封組件，其特征在于，所述密封調(diào)節(jié)件包括一中空圓柱形并圍繞在所述軸上的套筒，所述套筒的內(nèi)部具有多個(gè)靠在所述軸上的密封墊。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述密封組件，其特征在于，所述套筒的一端具有徑向向內(nèi)伸出的擋環(huán)，另一端設(shè)有內(nèi)螺紋，所述密封組件還包括一具有外螺紋的夾緊襯套，其可以擰入所述套筒中，從而在所述擋環(huán)和所述夾緊襯套的前端面之間固定和壓縮所述密封墊。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述密封組件，其特征在于，所述夾緊襯套沿一劃出的圓上設(shè)有多個(gè)孔，所述孔可容納擰入與所述夾緊襯套相對的所述套筒端面區(qū)域的螺釘，從而固定和壓縮所述密封墊。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述密封組件，其特征在于，所述密封組件還包括一插入到所述夾緊襯套和所述密封件之間的環(huán)形元件，所述環(huán)形元件具有具有第一凹部和第二凹部，第一凹部位于環(huán)形件外側(cè)并面向機(jī)器外殼，第二凹部位于環(huán)形件內(nèi)側(cè)并面向機(jī)器軸，所述第一和第二凹部與一供應(yīng)管道相連以供應(yīng)液態(tài)或氣態(tài)介質(zhì)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述密封組件，其特征在于，在所述套筒的所述擋環(huán)和所述夾緊襯套的前端面之間可以插入至少一個(gè)密封墊和/或軸承環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于機(jī)器外殼中旋轉(zhuǎn)和/或擺動(dòng)的機(jī)器軸的密封組件。所述密封組件包括一浮動(dòng)設(shè)置在所述軸上的密封調(diào)節(jié)件。所述密封調(diào)節(jié)件通過球節(jié)組件支撐在外殼上,球節(jié)組件可以作樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)并在軸的徑向方向上來回平移。所述球節(jié)組件包括一具有中心孔的球形元件,其容納在一球形座中。一突出到球形元件中心孔中的導(dǎo)向元件用來沿球形元件中心孔的軸線對球形元件進(jìn)行平移導(dǎo)向,球形元件中心孔的軸基本上正交于所述軸的縱向中心軸線。
文檔編號F16J15/56GK1343845SQ01133090
公開日2002年4月10日 申請日期2001年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月12日
發(fā)明者P·弗蘭茨, B·勒澤 申請人:科珀里昂巴斯有限公司