專利名稱：用于密封軸的、特別是船用螺旋槳軸的唇形密封裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將一根軸、特別是船用螺旋槳軸、對(duì)液態(tài)介質(zhì)進(jìn)行密封的唇形密封裝置，該唇形密封裝置由一個(gè)可夾緊在固定于殼體上的第一支承環(huán)和第二支承環(huán)之間的壓緊安裝部分和一個(gè)具有兩個(gè)區(qū)域的中間部分所組成，這兩個(gè)區(qū)域中的第一區(qū)域與該壓緊安裝部分鄰接，第二區(qū)域支持著密封唇。這兩個(gè)區(qū)域構(gòu)成一個(gè)彈性的角形關(guān)節(jié)，此外，第一區(qū)域貼靠在第二支承環(huán)上，并且第二支承環(huán)具有一個(gè)基本上徑向伸展的貼靠面，該貼靠面是為了在要封隔的介質(zhì)的壓力增大時(shí)向軸的方向變形的中間部分的角形關(guān)節(jié)而設(shè)的。
這種類型的唇形密封裝置通過德國(guó)公開說明書3718411、3742080和3924270成為公知。在這類唇形密封裝置中，在要封隔的介質(zhì)的壓力增大時(shí)，角形關(guān)節(jié)出現(xiàn)朝軸的方向的滾動(dòng)薄膜式變形，中間部分的第二區(qū)域的承受要封隔的介質(zhì)加載的、在密封唇刃口部的壓緊力方向上有效的面積有所縮小并從而使壓緊力有所減小。
但是，所希望的這種效果卻有其局限性，這是因?yàn)橹虚g部分的第二區(qū)域有所縮短，從而增大了來自中間部分的彈性復(fù)位力矩的那部分壓緊力。由于有了這一反向作用力，使上述卸載效果有所降低，要封隔的介質(zhì)的高的壓力會(huì)導(dǎo)致唇刃口部過熱并從而導(dǎo)致密封不良或甚至導(dǎo)致密封失效。
本發(fā)明的目的在于，在不向唇體內(nèi)設(shè)置任何支承構(gòu)件或不采用兩種具有不同彈性的材料等措施的情況下通過簡(jiǎn)單的方式克服以上的缺點(diǎn)，并按此提供一種唇形密封裝置，在這種唇形密封裝置中，密封唇的壓緊力不與要封隔的介質(zhì)的壓力成正比，而與該介質(zhì)的壓力成反比。
實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的的技術(shù)方案在于，第二支承環(huán)在中間部分的第一區(qū)域的高度上具有一個(gè)凹槽，該凹槽設(shè)計(jì)成使得在要封隔的介質(zhì)的壓力為正常壓力時(shí)保留有一個(gè)鐮刀形的凹陷間隙空間，而在要封隔的介質(zhì)的壓力增高了時(shí)，該間隙空間被中間部分的第一區(qū)域完全填滿。
在此期間，中間部分的第一區(qū)域向凹槽內(nèi)移位，從而引起該區(qū)域變形，使中間部分的角形關(guān)節(jié)的角度變大，并因而使復(fù)位力矩變小，這又體現(xiàn)在對(duì)唇刃口部的卸載上，并因此實(shí)現(xiàn)了所希望的遞減特性。
此外，本發(fā)明的技術(shù)方案的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)在于，存在于本文開頭所述的那種類型的唇形密封裝置之中的、密封唇的在徑向上無阻礙地跟隨軸的不可避免的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)的能力完全得以保持。
德國(guó)公開說明書2064542公開了一種唇形密封裝置，在該密封裝置中，一個(gè)固定在殼體上的支承環(huán)具有一個(gè)凹槽，在要封隔的介質(zhì)的壓力是正常壓力時(shí)，該凹槽與密封體一起形成一個(gè)鐮刀形的間隙空間，在要封隔的介質(zhì)的壓力增大時(shí)，該間隙空間被密封體所充滿。但在該文獻(xiàn)所描述的唇形密封裝置中，凹槽不是處在密封體的固定位置和角形關(guān)節(jié)之間，而是處在角形關(guān)節(jié)和支承環(huán)的大致與中間部分的第二區(qū)域平行伸展的自由端之間。按照這樣的結(jié)構(gòu)，不存在密封唇對(duì)軸振動(dòng)的無阻礙跟隨。
本發(fā)明的一個(gè)有利的發(fā)展形式在于，在中間部分的第二區(qū)域的背側(cè)，自角形關(guān)節(jié)起有一段平直面，在要封隔的介質(zhì)(S)的壓力為正常壓力時(shí)，該段平直面與第二支承環(huán)上的貼靠面一起構(gòu)成一個(gè)楔形間隙，其楔形角(α)選擇成使得在要封隔的介質(zhì)的壓力增大時(shí)，上述楔形間隙被封閉達(dá)到約90%。
在此實(shí)施例中，存在第二個(gè)向前移動(dòng)的角形關(guān)節(jié)，該角形關(guān)節(jié)限制了唇形體的滾動(dòng)薄膜式變形，要封隔的介質(zhì)達(dá)到一個(gè)一定的高壓力時(shí)，不發(fā)生進(jìn)一步的變化，在一定的情況下這是符合期望的。
本發(fā)明的另一個(gè)有利的發(fā)展形式在于，在角形關(guān)節(jié)區(qū)域，在中間部分和/或第二支承環(huán)上設(shè)有突出部和/或凹陷部以連接鐮刀形的間隙空間和唇形密封裝置的背向壓力的空間。在要封隔的介質(zhì)的壓力下降后，當(dāng)唇形體的彈性復(fù)位不足以克服在接觸面上的貼附力時(shí)，可通過提供通向通常是在大氣壓下或在較低的超壓下的背向介質(zhì)壓力的空間的連接通道來保證脫開。
在附圖中，借助兩個(gè)實(shí)施例簡(jiǎn)要說明本發(fā)明的主題。附圖中，

圖1是在要封隔的介質(zhì)的壓力為正常壓力的狀態(tài)下具有倒圓了的角形關(guān)節(jié)的唇形體，圖2是圖1所示的同一唇形體在要封隔的介質(zhì)在高壓力的狀態(tài)下的情況，圖3是在要封隔的介質(zhì)的壓力為正常壓力的狀態(tài)下具有兩個(gè)角形關(guān)節(jié)和一個(gè)斜面的唇形體，圖4是圖3所示的同一唇形體在要封隔的介質(zhì)在高壓力的狀態(tài)下的情況。
在所有圖形中，相同部分用相同的標(biāo)號(hào)標(biāo)示。
圖1至圖4所示的唇形密封裝置由一個(gè)用橡膠彈性材料制作的唇形體1和兩個(gè)金屬制支承環(huán)2、3構(gòu)成，這兩個(gè)支承環(huán)不可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在一個(gè)殼體內(nèi)，在本實(shí)施例中是支承在船的尾軸管內(nèi)，唇形體1以其壓緊安裝部分4借助圖中沒有示出的夾具被液密地夾緊在兩個(gè)支承環(huán)2、3之間。
與唇形體1的壓緊安裝部分4相鄰的是中間部分5。中間部分5由一個(gè)相對(duì)于徑向傾斜伸展的第一區(qū)域5a和一個(gè)相對(duì)于第一區(qū)域、經(jīng)一個(gè)倒圓了的角形關(guān)節(jié)5c彎曲了的、大致軸向伸展的區(qū)域5b組成，區(qū)域5b支持著貼靠在軸W的表面上的密封唇5d。
倒圓了的角形關(guān)節(jié)5c的角開向要封隔的介質(zhì)S，該角約為50至70°。密封唇5d對(duì)軸W的壓緊力一方面來自有彎角的唇形體1的彈性復(fù)位力矩，另一方面來自一個(gè)設(shè)在中間部分5的第二區(qū)域5b的環(huán)形槽內(nèi)的螺旋彈簧6。
兩個(gè)支承環(huán)2、3各有一個(gè)伸入?yún)^(qū)緊安裝部分4的、圓頭突出部2a、3a，這兩個(gè)突出部2a、3a構(gòu)成一個(gè)環(huán)形間隙，唇形體1的中間部分5穿過該環(huán)形間隙伸出。
面對(duì)要封隔的介質(zhì)S的支承環(huán)2終止于其突出部2a，而背向要封隔的介質(zhì)S的支承環(huán)3則繼續(xù)延伸，先是大致與中間部分5的傾斜伸展的第一區(qū)域5a平行伸展，然后又大致是徑向伸展，一直伸至軸的表面附近。
支承環(huán)3的上述傾斜伸展段形成凹槽7的形式，使該凹槽段在要封隔的介質(zhì)處于正常壓力時(shí)與相鄰中間部分5的區(qū)域5a構(gòu)成一個(gè)鐮刀形的環(huán)形間隙7a。凹槽7的深度選擇成使鐮刀形間隙7a在要封隔的介質(zhì)的壓力增高了時(shí)被中間部分5的變了形的區(qū)域5a完全填滿(參見圖2和圖4)。與此變形同時(shí)，也發(fā)生角形關(guān)節(jié)5c朝軸的方向的滾動(dòng)薄膜式變形，如圖2所示，出現(xiàn)角形關(guān)節(jié)5c在平面3b上的那種滾動(dòng)。按照?qǐng)D4所示，圖3中示出的中間部分5的第二區(qū)域5b的斜面8擺動(dòng)貼靠到支承環(huán)3的平面3b上。
由于構(gòu)成了第二角形關(guān)節(jié)5e，通過圖3所示的結(jié)構(gòu)，在要封隔的介質(zhì)達(dá)到預(yù)定的極限壓力時(shí)可限制滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種用于將一根軸、特別是船用螺旋漿軸、對(duì)液態(tài)介質(zhì)進(jìn)行密封的唇形密封裝置，該唇形密封裝置由一個(gè)可夾緊在固定于殼體上的第一支承環(huán)和第二支承環(huán)之間的壓緊安裝部分和一個(gè)具有兩個(gè)區(qū)域的中間部分所組成，這兩個(gè)區(qū)域中的第一區(qū)域與該壓緊安裝部分鄰接，第二區(qū)域支持著密封唇，這兩個(gè)區(qū)域構(gòu)成一個(gè)彈性的角形關(guān)節(jié)，此外，第一區(qū)域貼靠在第二支承環(huán)上，并且第二支承環(huán)具有一個(gè)基本上徑向伸展的貼靠面，該貼靠面是為了在要封隔的介質(zhì)的壓力增大時(shí)向軸的方向變形的中間部分的角形關(guān)節(jié)而設(shè)的，其特征在于，第二支承環(huán)(3)在中間部分(5)的第一區(qū)域(5a)的高度上具有一個(gè)凹槽(7)，該凹槽設(shè)計(jì)成使得在要封隔的介質(zhì)(S)的壓力為正常壓力時(shí)，保留有一個(gè)鐮刀形凹陷間隙空間(7a)，當(dāng)要封隔的介質(zhì)(S)的壓力增高了時(shí)，該間隙空間(7a)被中間部分(5)的第一區(qū)域(5a)完全填滿。
2.按照權(quán)利要求1所述的唇形密封裝置，其特征在于，在中間部分(5)的第二區(qū)域(5a)的背側(cè)，自角形關(guān)節(jié)(5c)起有一段平直面(8)，在要封隔的介質(zhì)(S)的壓力為正常壓力時(shí)，該段平直面(8)與第二支承環(huán)(3)上的貼靠面(3b)一起構(gòu)成一個(gè)楔形間隙，其楔形角(α)選擇成使得在要封隔的介質(zhì)的壓力增大時(shí)，上述楔形間隙被封閉達(dá)到約90%。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的唇形密封裝置，其特征在于，在角形關(guān)節(jié)(5c)區(qū)域，在中間部分(5)和/或第二支承環(huán)(3)上設(shè)有突出部和/或凹陷部以連接鐮刀形的間隙空間(7a)和唇形密封裝置的背向壓力的空間(0)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種軸用的唇形密封裝置，其唇形體是由橡膠彈性材料制作的，該唇形體在背側(cè)支承在一個(gè)固定于殼體上的支承環(huán)的基本上是徑向伸展的面上。當(dāng)要封隔的介質(zhì)的壓力增大時(shí)，雖存在唇形體的滾動(dòng)薄膜式變形，唇刃口部仍會(huì)出現(xiàn)損害性的過載。按照本發(fā)明，可通過在靠近唇形體的壓緊安裝部位、在支承環(huán)上設(shè)置一個(gè)唇形體可變形進(jìn)入其內(nèi)的凹槽而克服了這個(gè)缺點(diǎn)，從而使唇刃口部卸載。
文檔編號(hào)F16J15/32GK1082677SQ9211513
公開日1994年2月23日 申請(qǐng)日期1992年12月18日 優(yōu)先權(quán)日1991年12月19日
發(fā)明者E·P·馮堡根, G·皮什 申請(qǐng)人:布隆福斯造船公司