專利名稱：尤其適用于球形閥的環(huán)形密封的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及—種由可變形材料制成的密封環(huán)，以及一種密封系統(tǒng)，所述密封環(huán)具有一徑向面向內(nèi)的密封面和一徑向面向外的密封面，所述密封系統(tǒng)包括一具有一孔的第一部件，一設(shè)置在所述孔中的第二部件，和一特定類型的密封環(huán)。
背景技術(shù)：
在技術(shù)領(lǐng)域中，尤其是在機(jī)械工程領(lǐng)域中，都需要使用密封來(lái)密封環(huán)形間隙，密封具有不同的幾何形狀并且具有十分廣泛的使用形式。所以，在現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域中，這種具有不同設(shè)計(jì)外形的密封，可是預(yù)制標(biāo)準(zhǔn)件的形式，甚至可是標(biāo)準(zhǔn)件的形式，具有廣泛的使用規(guī)格是公知的。一種公知的具有最簡(jiǎn)單形式的環(huán)形密封是橡膠O型圈。例如，大體上，一種所謂的軸密封環(huán)的構(gòu)造更復(fù)雜，該密封環(huán)作為一種密封元件，其包括一作為外座的金屬環(huán)和一徑向面向內(nèi)的橡膠密封唇。
例如，所述類型的軸密封環(huán)用于密封一種傳動(dòng)箱，一轉(zhuǎn)軸從該傳動(dòng)箱中穿出。出于所述目的，所述金屬環(huán)位于所述箱體中的一孔內(nèi)，所述軸穿過(guò)該孔，并且所述密封唇靠在所述軸的環(huán)狀圓筒形外圍表面上，該表面盡可能的光滑。所述密封唇和所述軸的表面之間的接觸表面減小成環(huán)繞所述軸的一環(huán)形線，更特別地，所述密封唇沿徑向向內(nèi)逐漸變細(xì)形成一幾何狀的銳邊。所述構(gòu)造允許所述軸以高速旋轉(zhuǎn)，例如，在該情況中，傳動(dòng)潤(rùn)滑油放置在所述箱體的內(nèi)部，并且通過(guò)所述密封在所述密封唇的下邊形成一潤(rùn)滑油膜，可防止所述傳動(dòng)潤(rùn)滑油從所述箱體中流出。眾所周知的在該情況下，在所述接觸表面區(qū)域中的動(dòng)壓力可使所述油不會(huì)穿過(guò)密封唇的下方向外滲漏。
上述密封配置上的另一個(gè)問(wèn)題在于，所述兩個(gè)部件之間的間隙相對(duì)于流體要被密封住，而所述流體通常處于增壓或減壓的狀態(tài)，并由于處于這些壓力的狀態(tài)下，一個(gè)力至少作用在所述的一個(gè)部件上。為了承載該力，公知的要在所述第一和第二部件之間設(shè)置額外的滑動(dòng)軸承。所述滑動(dòng)軸承承載由于流體壓力而施加的力，并且比起如果所述兩個(gè)部件的材料彼此之間直接相互摩擦的情況，其可在所述兩個(gè)部件之間提供更大的活動(dòng)靈活性。
出于結(jié)構(gòu)上的考慮，所述滑動(dòng)軸承通常設(shè)置在所述密封的鄰近區(qū)域中。由于所述滑動(dòng)軸承經(jīng)常因所述兩個(gè)部件彼此之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而受到磨損，在運(yùn)行一段時(shí)間之后，在兩個(gè)部件之間將仍會(huì)發(fā)生直接接觸，由此所述兩個(gè)部件彼此之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)將變得更困難。
還有一個(gè)缺點(diǎn)是，所述滑動(dòng)軸承的磨損顆粒會(huì)進(jìn)入所述密封的區(qū)域中。這將導(dǎo)致所述密封的磨損增加，并因此經(jīng)常性地導(dǎo)致所述密封效果的惡化。而且，即使是在所述密封沒(méi)有磨損的情況下，由于磨損顆粒從所述密封間隙中的進(jìn)入也將會(huì)導(dǎo)致所述密封發(fā)生變形，并因此產(chǎn)生泄露。
而且特別地，用于繞著一部件密封環(huán)形間隙的公知的氈環(huán)不僅僅旋轉(zhuǎn)，而且其還通過(guò)所述孔以平移的形式產(chǎn)生移動(dòng)。
公知的密封環(huán)的密封效果經(jīng)常不夠充分，尤其是對(duì)于受壓流體的情況，所以會(huì)發(fā)生有害的泄露。

發(fā)明內(nèi)容
與之相比較，本發(fā)明的目的在于提供一種密封和一種密封系統(tǒng)，其密封效果得以改善。
根據(jù)本發(fā)明，所述目的通過(guò)應(yīng)用具有權(quán)利要求1中所描述的特征的密封來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明優(yōu)選的配置通過(guò)從屬權(quán)利要求進(jìn)行描述。
出于密封兩個(gè)部件之間的環(huán)形間隙的目的，應(yīng)用具有兩個(gè)密封面的可變形密封環(huán)，該密封環(huán)優(yōu)選地采用彈性可變形材料如聚合物，所述密封面中，一個(gè)密封面徑向面向內(nèi)，而另一個(gè)密封面徑向面向外。然后，該密封面通?？吭谙鄳?yīng)的的密封面上，例如，在密封槽中，適當(dāng)?shù)匚挥谒鲩g隙的區(qū)域中。根據(jù)本發(fā)明，所述密封環(huán)的特征在于至少具有一個(gè)壓力面，該壓力面在所述密封環(huán)中是一空腔的壁面。所述至少一個(gè)壓力面與至少一個(gè)密封面以大致徑向相對(duì)的關(guān)系設(shè)置，所以，所述空腔中的流體在壓力的作用下擠壓所述壓力面以驅(qū)使所述至少一個(gè)密封面向外并因此在適當(dāng)?shù)难b配中使其靠在一部件的相應(yīng)的的密封面上。根據(jù)本發(fā)明，所述密封環(huán)的密封面的密封效果實(shí)質(zhì)上通過(guò)增強(qiáng)的壓力得到了改善。對(duì)于通過(guò)受壓流體來(lái)密封的環(huán)形間隙而言，上述方法尤為有利。根據(jù)本發(fā)明，在所述密封環(huán)的這種安裝情況下，只要所述密封環(huán)的安裝可使從所述空腔處向外通的流體開(kāi)口允許所述流體滲透入到所述空腔中并將其壓力作用在所述壓力面上及由此又作用到所述徑向相對(duì)設(shè)置的密封面上，那么利用所述流體的壓力來(lái)密封就是可能的。
優(yōu)選地，所述空腔形成于所述密封環(huán)中，其在所述密封環(huán)的外圍上沿著所述密封環(huán)的軸向外表面呈一槽狀。然后，特別地，當(dāng)所述密封環(huán)呈一環(huán)狀圓筒管狀的時(shí)候，所述槽的徑向邊界面與所述環(huán)的兩個(gè)密封面(一個(gè)面向外和一個(gè)面向內(nèi))成相對(duì)的關(guān)系，并且當(dāng)通過(guò)受壓流體將一壓力施加到所述槽上時(shí)，所述邊界面沿著所述密封面的橫截面驅(qū)使該密封面向外，也就是說(shuō)，徑向向外或徑向向內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明，所述密封系統(tǒng)包括一具有一孔的第一部件，一設(shè)置在所述孔中的第二部件和一相對(duì)于流體用于密封所述第一和第二部件之間的間隙的密封環(huán)，所述流體至少不時(shí)地處于受壓狀態(tài)。在所述第一和第二部件之間還提供有一用于承載兩個(gè)部件之間的軸向力的滾動(dòng)軸承，該力作用在所述第二部件上。
在該情況下，所述滾動(dòng)軸承在兩個(gè)部件之間的間隙區(qū)域中設(shè)置在密封側(cè)上，或者它可設(shè)置在所述間隙的非密封側(cè)上。在后者的情況下，所述滾動(dòng)軸承部件的材料是特定的，所以可抵抗得住流體。
所述滾動(dòng)軸承承載在現(xiàn)有技術(shù)中由滑動(dòng)軸承承載的力，并且因此可大致上減輕所述滑動(dòng)軸承上的負(fù)載，甚至可使滑動(dòng)軸承是不必要的。由此，所述滑動(dòng)軸承的磨損得以大大降低，甚至是可以完全避免。即使是在包含由于高的作用力導(dǎo)致的高負(fù)載和產(chǎn)生在兩個(gè)部件之間的長(zhǎng)時(shí)間的相對(duì)高的速度的情況下，所述滾動(dòng)軸承本身幾乎也是無(wú)磨損的。
一種尤其有利的密封系統(tǒng)是，在該系統(tǒng)中，在所述密封的壓力側(cè)上的滑動(dòng)軸承，尤其是一種軸向和徑向向心(axial-radial)滑動(dòng)軸承，與所述密封側(cè)上的一滾動(dòng)軸承結(jié)合在一起使用。這樣尤其有利于密封效果，并且可確保能以一種有利的方式承載所述兩個(gè)部件之間的力。
所述密封系統(tǒng)的一種有利的改進(jìn)是溝狀推力球軸承被選定為所述滾動(dòng)軸承。
所述溝狀推力球軸承尤其適合于通?？臻g狹窄的場(chǎng)合，因?yàn)槠渚哂蟹浅＞o湊的形式。而且，它適合于承載主要沿著所述第一部件的孔的縱向方向經(jīng)常發(fā)生的力，也就是說(shuō)，在所述第一和第二部件之間的軸向力。
根據(jù)本發(fā)明，所述密封系統(tǒng)的又一有利的實(shí)施例包括一具有一孔的第一部件，一設(shè)置在所述孔中的第二部件和一相對(duì)于流體用于密封所述兩個(gè)部件之間的間隙的上述類型的密封環(huán)，所述流體至少不時(shí)地處于受壓狀態(tài)。
正如上面所述的，根據(jù)本發(fā)明，在一種尤為有利的方式中，所述密封環(huán)可與一滾動(dòng)軸承結(jié)合在一起。特別地，這將在所述第一和第二部件之間的間隙中提供壽命長(zhǎng)并且可靠性高的密封。
特別地，在密封間隙呈圓筒狀表面的情況下，根據(jù)本發(fā)明，所述密封系統(tǒng)可提供一種簡(jiǎn)單和有效的密封作用。
根據(jù)本發(fā)明，尤為優(yōu)選的方式是應(yīng)用所述密封環(huán)和密封系統(tǒng)來(lái)密封球形閥的驅(qū)動(dòng)軸和球形閥的外殼之間的間隙。
形成在所述球體的流道的內(nèi)表面上的流體壓力將力作用在所述球體上，該力傳遞到固定在所述球體上的驅(qū)動(dòng)軸上。根據(jù)本發(fā)明，在所述密封系統(tǒng)中，該力優(yōu)選地借助于所述滾動(dòng)軸承從所述驅(qū)動(dòng)軸傳遞到所述球體的外殼上。所以，根據(jù)本發(fā)明中的密封系統(tǒng)，可能設(shè)置的滑動(dòng)軸承和所述密封本身將不會(huì)受到這些力的作用，或者僅僅是在那里受到輕微的力的作用，因此，它們所受應(yīng)力大體上得以減輕。所以，所述密封和所述滑動(dòng)軸承不會(huì)發(fā)生磨損，或者幾乎不會(huì)發(fā)生磨損。


通過(guò)參考附圖，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述，其中圖1所示為本發(fā)明密封系統(tǒng)一實(shí)施例的局部剖側(cè)視圖；圖2所示為本發(fā)明密封系統(tǒng)第二實(shí)施例的局部剖正視圖；和圖3所示為本發(fā)明密封系統(tǒng)第三實(shí)施例的局部剖正視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1所示為一個(gè)具有一孔4的外殼2，一球形閥(未圖示)的驅(qū)動(dòng)軸設(shè)置在所述孔4內(nèi)。在驅(qū)動(dòng)軸6和外殼2之間的間隙通過(guò)一個(gè)密封環(huán)8來(lái)密封，該密封環(huán)8的外輪廓呈環(huán)狀圓筒管。
所述密封環(huán)8具有一面向內(nèi)的內(nèi)密封面10和一面向外的外密封面12。所述徑向面向內(nèi)的密封面10靠在環(huán)狀圓筒驅(qū)動(dòng)軸6的徑向面向外的表面上，而徑向面向外的密封面12靠在外殼2的槽16的徑向面向內(nèi)的表面14上，所述密封環(huán)8裝配在所述槽16中。
一空腔14形成在所述密封環(huán)8中。該空腔沿著密封環(huán)8的軸向外表面16而呈槽狀。所述槽14朝著流體18的方向開(kāi)口，該流體在外殼2中承受壓力，并且滲透過(guò)驅(qū)動(dòng)軸6和孔4的壁面之間的間隙4到達(dá)密封環(huán)8，然后對(duì)空腔14施加壓力。所述空腔14具有截面形狀呈拋物線狀的壁面20。壁面20中呈拋物線狀的各個(gè)“分支”與各個(gè)密封面10、12以徑向相對(duì)的關(guān)系設(shè)置，并且通過(guò)流體18所施加的壓力，該壁面20將密封面壓在外殼2和驅(qū)動(dòng)軸6的相應(yīng)密封面上。
在圖2所示的實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)軸6具有一第一部分6a，一第二部分6b和一第三部分6c。所述部分6a確定地與球形閥的球體(未圖示)鎖定式可靠相連，該球體設(shè)置在外殼2的空腔30中。所述部分6b具有圓筒狀表面7，密封8的密封面10密封在該表面上。
在從所述部分6a到所述部分6b的過(guò)渡處形成的是一臺(tái)階，該臺(tái)階的表面40與驅(qū)動(dòng)軸6的縱向相垂直。在從所述部分6b到所述部分6c的過(guò)渡處也形成有一臺(tái)階，該臺(tái)階的表面41與所述表面40相平行。
所述第一臺(tái)階的表面40與設(shè)置在孔4中的環(huán)狀滑動(dòng)軸承50相接觸。該環(huán)狀滑動(dòng)軸承50是一向心推力滑動(dòng)軸承，并且支撐在孔4中的臺(tái)階的區(qū)域內(nèi)而頂靠在孔4中該臺(tái)階的圓筒狀外表面和環(huán)狀端面上。就流體18在流道19中流動(dòng)而言，該向心推力滑動(dòng)軸承適合于承載流道19中的徑向向外的軸向力。出于此目的，驅(qū)動(dòng)軸上的第一臺(tái)階的表面40背對(duì)著承載流體18的流道19，并且孔4中所述臺(tái)階的環(huán)狀端面朝向流道19。
溝狀推力球軸承60的第一軸承殼61頂支在驅(qū)動(dòng)軸6的第二臺(tái)階的表面41上。該表面41背對(duì)著流道19。
溝狀推力球軸承的第二軸承殼62頂支在外殼2的外殼部分3上。
溝狀球軸承60的滾動(dòng)體設(shè)置在第一和第二軸承殼61、62之間。
為了將繞著驅(qū)動(dòng)軸6縱向軸線的一扭矩施加在該驅(qū)動(dòng)軸上，可使驅(qū)動(dòng)軸6的所述部分6c的上端部，如上述實(shí)施例的情況中那樣，具有成形的表面，例如正方形表面。
驅(qū)動(dòng)軸的表面40和41、孔4的臺(tái)階中的環(huán)狀支撐表面、以及外殼部分3上支撐著第二軸承殼62的支撐表面之間的間距選擇成，使沿軸向向外的力可通過(guò)溝狀球軸承60從驅(qū)動(dòng)軸6傳遞到外殼部分3，并基本上或完全避免由滑動(dòng)軸承50傳遞那些力。換句話說(shuō)，由于滑動(dòng)軸承50具有軸向間隙，溝狀推力球軸承60和滑動(dòng)軸承50并不呈現(xiàn)軸承布局的重復(fù)限位。
就驅(qū)動(dòng)軸6的所述部分6a和6b、滑動(dòng)軸承50和密封8而言，圖3中所示的實(shí)施例與圖2中所示的實(shí)施例是相同的。
在圖3所示的實(shí)施例中，外殼2在孔4的端部處具有一個(gè)展平的部分5，其背對(duì)著流道19。該展平的部分5與孔4的縱向軸線相垂直。
驅(qū)動(dòng)軸6上的第二臺(tái)階的環(huán)狀表面41突出超過(guò)所述外殼2的展平部分5。設(shè)置在表面41上的是一具有環(huán)形沉孔71的板70。所述第一軸承殼61設(shè)置在該環(huán)形沉孔71中。
溝狀球軸承60沿軸向突出超過(guò)環(huán)形沉孔71。溝狀球軸承60的第二軸承殼62設(shè)置并被支撐在一第二板80的環(huán)形沉孔81內(nèi)。該第二板80與外殼部分3相連。
在圖3所示的實(shí)施例中，用于驅(qū)動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)軸6的扭矩可以上述實(shí)施例中相同的方式，即通過(guò)形成在所述部分6c的端部區(qū)域中的成形表面來(lái)施加。另外，用于驅(qū)動(dòng)的扭矩可通過(guò)所述板70來(lái)施加，如果就傳遞扭矩來(lái)說(shuō)，該板與所述驅(qū)動(dòng)軸6是固定地連接在一起的。
權(quán)利要求
1.一種由可變形材料制成的密封環(huán)，其具有一徑向面向內(nèi)的密封面和一徑向面向外的密封面，其特征在于，至少一個(gè)在所述密封環(huán)(8)中作為空腔(14)的一個(gè)壁面的壓力面(20)大體上與至少一個(gè)所述密封面(10，12)成徑向相對(duì)的關(guān)系，使受壓流體(18)在所述空腔(14)中擠壓所述壓力面(20)以驅(qū)使至少一個(gè)密封面(10，12)向外。
2.如權(quán)利要求1所述的密封環(huán)，其特征在于，所述空腔(14)具有一向外通的流體開(kāi)口。
3.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的密封環(huán)，其特征在于，所述空腔是一個(gè)沿著所述密封環(huán)(8)的軸向外表面形成的槽(14)。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的密封環(huán)，其特征在于，所述密封環(huán)(8)由彈性可變形材料制成。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的密封環(huán)，其特征在于，所述密封環(huán)(8)的形狀是一環(huán)狀圓筒管。
6.一種密封系統(tǒng)，其包括一具有一孔(4)的第一部件(2)，一設(shè)置在所述孔(4)中的第二部件(6)，和一相對(duì)于流體(18)用于密封所述第一和第二部件(6)之間的間隙的密封環(huán)(8)，所述流體(18)至少不時(shí)地處于受壓狀態(tài)，其特征在于，一滾動(dòng)軸承用于承載所述第一和第二部件之間的軸向力。
7.如權(quán)利要求6所述的密封系統(tǒng)，其特征在于，所述滾動(dòng)軸承的形狀是一溝狀推力球軸承。
8.如權(quán)利要求6的前敘部分或權(quán)利要求6所述的密封系統(tǒng)，其特征在于，所述密封環(huán)(8)按照權(quán)利要求1-5中的任一項(xiàng)來(lái)設(shè)計(jì)。
9.如權(quán)利要求8所述的密封系統(tǒng)，其特征在于，所述第二部件(6)和所述孔(4)呈環(huán)狀圓筒外形。
10.如權(quán)利要求8或9所述的密封系統(tǒng)，其特征在于，所述空腔(14)具有一開(kāi)口用于接通受壓流體(18)。
11.如權(quán)利要求6-10中的任一項(xiàng)所述的密封系統(tǒng)，其特征在于，所述第一部件是一球形閥的外殼(2)，而所述第二部件是一球形閥的驅(qū)動(dòng)軸(6)。
12.如權(quán)利要求11當(dāng)其引用權(quán)利要求6或7時(shí)所述的密封系統(tǒng)，其特征在于，所述滾動(dòng)軸承設(shè)置成承載沿所述驅(qū)動(dòng)軸軸向作用的力，并且該力由所述流過(guò)所述球形閥的球體的流體施加到所述驅(qū)動(dòng)軸上。
13.如權(quán)利要求12所述的密封系統(tǒng)，其特征在于，所述滾動(dòng)軸承的一第一軸承殼支撐在一表面上，該表面背對(duì)著設(shè)置于所述球體中的流道并與所述驅(qū)動(dòng)軸相連，而所述滾動(dòng)軸承的一第二軸承殼支撐在另一表面上，該另一表面朝向所述流道并與所述外殼相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種由可變形材料制成的密封環(huán)，其具有一徑向面向內(nèi)的密封面和一徑向面向外的密封面，其特征在于，至少一個(gè)在所述密封環(huán)中作為空腔的一個(gè)壁面的壓力面大體上與至少一個(gè)所述密封面成徑向相對(duì)的關(guān)系，所以，受壓流體在所述空腔中擠壓所述壓力面以驅(qū)使至少一個(gè)密封面向外；還涉及一種密封系統(tǒng)，其包括一具有一孔的第一部件，一設(shè)置在所述孔中的第二部件，和一相對(duì)于流體用于密封所述第一和第二部件之間的間隙的密封環(huán)，所述流體至少不時(shí)地處于受壓狀態(tài)。
文檔編號(hào)F16K41/04GK1549800SQ02816940
公開(kāi)日2004年11月24日 申請(qǐng)日期2002年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月28日
發(fā)明者艾勞埃斯·烏本, 艾勞埃斯 烏本 申請(qǐng)人:艾勞埃斯·烏本, 艾勞埃斯 烏本