CN112585383A - 径向轴密封件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种径向轴密封件，用于密封从被加载以流体介质的内部空间导出的旋转的轴，具有密封壳体、至少一个布置在密封壳体中的借助密封唇紧密贴靠在轴上的环形的密封体和至少一个将一个或多个密封体定位在密封壳体中的环形的金属支撑体，用于相对于外部空间密封内部空间。本发明的任务是，研发一种径向轴密封件，其在冷却剂泵中相对于现有技术明显降低摩擦损耗、如泄漏损耗，可靠地避免静态泄漏，明显降低最终制造中的制造成本和安装成本并且明显提高可靠性、如使用寿命。根据本发明的径向轴密封件的特征此外尤其在于，支撑体（13）将塑料密封体（9）朝密封壳体（5）的后壁（6）挤压，并且支撑体（13）在密封壳体（5）中利用压配合来拼接，并且此外可以焊接在那里，其中在支撑体（13）上布置有具有定位柱体外罩（22）的定位柱体（21），在定位柱体外罩上借助压配合布置具有弹性体密封体（8）的弹性体密封体定位帽（23），从而弹性体密封体（8）贴靠在支撑体（13）的支撑接片挤压凸缘（19）上并且具有自由承载的支撑弧形接片（23），在支撑弧形接片的压力空间侧的端部上布置有弹性体密封唇（10），其中线形弹簧（35）在弹性体密封体（8）的外周边上居中地布置在支撑弧形接片（33）上方，布置在外槽（34）中。

Description

径向轴密封件

技术领域

本发明涉及一种径向轴密封件，用于密封从被加载以流体介质的空间导出的旋转的轴，具有密封壳体、至少一个布置在密封壳体中的借助密封唇紧密贴靠在轴上的环形的密封体和至少一个将一个或多个密封体定位在密封壳体中的环形的金属支撑体，用于相对于外部空间、优选环境密封利用液体填充的内部空间。

背景技术

这种轴密封件的使用领域是机器、机组和机动车结构，例如相对于稀薄的、基于水的、具有容易润滑的添加剂的冷却剂密封冷却剂泵的驱动轴。

DE 36 02 500 A1公开了径向油密封件，其安装在壳体孔和转动轴之间，以便在那里密封位于壳体中的流体。密封件由第一密封环和第二密封环构成，第一密封环具有橡胶密封唇，橡胶密封唇借助在密封环上布置在橡胶密封唇的径向上方的线形弹簧相对于轴压紧，并且密封地直接贴靠在转动轴上；第二密封环具有合成树脂密封唇，第二密封环在第一密封环的空气侧上布置，并且与第一密封环相邻地布置。合成树脂密封唇沿橡胶密封唇的后侧延伸，并且也与转动轴密封接触。在第二密封环的空气侧并且与其相邻地布置有抗弯的加固环。加固环沿合成树脂密封唇的弯曲的区段弯曲，以便支撑弯曲的区段的后侧。此外，在壳体孔中布置有外环，外环牢固地固定第一和第二密封环以及加固环的径向外部的区段。

由EP 2817539 B1已知了另外的这样的径向轴密封件，其具有开头提到的特征。该结构形式是申请人的一种经过实践检验的解决方案，其具有两个环形的由塑料并且由弹性体构成的密封体，密封体在单独的由不锈钢板材制成的密封壳体中彼此通过借助压配合在密封壳体中固定布置的金属的环形的转动部件与支撑体间隔开地布置。环形的密封体设有密封唇，密封唇紧密地贴靠在利用压配合在轴上移动的运行套筒上。

对于该结构形式表征的是，密封唇的分别两个在其贴靠在轴或运行套筒上的区域上始终构造出朝压力侧成形的平面的密封柱体，至少一个由弹性体构成的密封体具有布置在密封柱体的外周边上的外槽，在外槽中布置有线形弹簧，线形弹簧使具有配属的密封唇的密封柱体挤压抗相对转动地布置在轴上的运行套筒，以便一方面在轴旋转时最小化泄漏损耗，并且另一方面避免静态泄漏。

但由此产生功率损耗，其归因于在相应的密封唇的借助一个/多个线形弹簧全面地挤压到运行套筒上的密封柱体上的摩擦损耗。

根据EP 2817539 B1存在布置在压力侧（水侧）的环形的由弹性体构成的密封体和布置在空气侧的由塑料、优选由聚四氟乙烯（PTFE）构成的密封体。

用于两个密封体在密封壳体中的位置固定的支撑体是环形的、金属的转动部件，转动部件的制造必然需要相对高的制造费用。

为了布置空气侧的密封体，在EP 2817539 B1中提出了由塑料、如聚四氟乙烯（PTFE）构成的密封体在密封壳体和支撑体之间的轴向的压配合，其中从外部通过机械缺口轴向固定支撑体。

在EP 2817539 B1中预先描述的解决方案的安装中，为了确保由聚四氟乙烯（PTFE）构成的布置在空气侧的塑料密封体的可靠的径向的位置固定，以防其与轴“一起转动”，在安装压紧密封壳体中的塑料密封体的支撑体时，在弹性体密封体上方施加非常高的安装力，安装力在生产时导致损坏弹性体密封体，并且因此导致次品。然而，为了在制造根据EP 2817539 B1的密封件时强制性地避免塑料密封体与轴的“一起转动”，在制造该结构形式时，一定的“次品率”被认可（billigend in Kauf nehmen）。

由聚四氟乙烯（PTFE）构成的密封体的在更长的使用时间之后出现的部分的一起转动导致密封体连续的损坏，并且导致由此产生的泄漏。

但前述的解决方案的另外的缺点还在于，尤其在使用新式的冷却液体（弱润滑的介质）时，从超过7000转/分钟的转速开始，在布置在水侧的弹性体密封体中，在轴/套筒和密封柱体之间的液体膜撕裂，从而如在检验台上的一系列测试中可以可靠地证明的那样，已经从大约7500转/分钟开始，在相应的密封件上出现非常明显的温度升高，温度升高导致对冷却剂造成热损伤，伴随产生的是由此在轴表面上形成薄层（例如来自热受损的冷却剂的硅酸盐），并且导致产生泄漏。

在JP 10318377 A和JP 2009068643 A中也预先描述了一种径向轴密封件，其具有两个不同的密封体、即由弹性体构成的密封体和由塑料构成的第二密封体。在根据JP10318377 A的解决方案中，在此，布置在压力侧/水侧的弹性体密封体的密封面如在开头描述的结构形式中那样也借助布置在密封面的上方的区域中的线形弹簧直接朝轴压紧。

因此，该解决方案也必然具有已经结合线形弹簧的使用在开头描述的解决方案中阐述的缺点、如在弹性体密封面的区域中的由线形弹簧的周边力在弹性体密封面的外周边上产生的更高的摩擦，那么其必然导致伴随摩擦损耗的温度升高以及与之相关联的功率损耗。

两个最后提到的解决方案的重要的共同的特征是，相应的弹性体密封体始终在环形凸缘盘上被硫化。这在两个结构形式中需要附加的硫化过程，由此，其制造必然也与明显更高的制造费用、在回收方面的明显更高的费用相关。

在两个解决方案中，被硫化的弹性体的预紧用于在相应的环形凸缘盘中压紧布置在空气侧的由塑料构成的第二密封件、例如PTFE密封件。

为了最终安装相应的密封件，根据JP 10318377 A，第二密封件在环形凸缘盘的空气侧的凸缘、即后壁和弹性体密封体之间置入具有硫化的密封体的环形凸缘盘中，并且在弹性体的外周边的区域中借助支撑环朝弹性体压紧。

在根据JP 10318377 A的解决方案中，此外，两个密封件的密封柱体直接在轴上延伸，并且仅由此承受更高的磨损。

根据JP 2009068643 A的解决方案相对于根据JP 10318377 A的解决方案此外具有明显更窄的环形凸缘。

因此，在该解决方案中，在环形凸缘和空气侧的塑料密封件之间必然需要另外的、即第二环形盘，以便将空气侧的塑料密封件安全地在环形凸缘盘中朝在环形凸缘盘上硫化的弹性体压紧。

因为每个弹性体具有所谓的压缩变形余量（DVR），所以这导致的是，弹性体密封件的预紧在密封件的运行时间/使用时间上变小。

预紧损耗非常强地与温度有关，并且因此，如果使用密封件的温度越高，那么预紧损耗就越快。

由此必然产生的是，在机动车的水泵中使用密封件时，基于在那里存在的在-40º至+135ºC的温度，随着使用时间的增多，弹性体的预紧不再足够用于抑制空气侧的由塑料构成的密封件与环形凸缘盘中的轴的结合EP 2817539 B1已经阐述的“一起转动”。

在JP 2009068643 A中使用的密封件仅是纯的唇密封件，在唇密封件的密封体上没有布置线形弹簧。

在根据US 9695935 B2的解决方案中，同样如已经根据按照JP 2009068643 A的解决方案那样，也使用两个环形的密封体，密封体的密封唇没有通过线形弹簧负载，密封唇然而没有如在根据JP 2009068643 A的解决方案中那样直接贴靠在轴上，而是贴靠在运行套筒上，并且在此在贴靠的区域中始终构造出朝压力侧成形的平面的密封柱体。

在根据US 9695935 B2的解决方案中，同样在密封壳体中、在空气侧又布置有窄的环形凸缘作为后壁。环形凸缘又与两个支撑环在空气侧和水侧抗相对转动地连接。

布置在空气侧的设有密封唇的由塑料构成的密封体现在在它们之间压紧，从而布置在水侧的第二弹性体密封体在水侧的支撑环和密封壳体之间单独被压入，并且随后借助另外的布置在弹性体密封体和密封壳体之间的构件、适配器弹性压紧地固定在其位置中。

该解决方案的非常明显的缺点是适配器的同样被阐述的弹性的位置固定。

每个弹性体密封件的预紧关于在机动车中的水泵中的运行时间/使用时间的已经描述的减弱随着使用时间的增多导致的是，由于弹性体的预紧的减弱，在该结构形式中，适配器随后脱离其弹性的预紧，并且由此密封件（其随后在轴套筒上“彼此脱落”）丧失其密封作用。

根据JP 2009068643 A的解决方案和根据US 9695935 B2的解决方案始终具有布置在水侧/压力侧的具有弹性体密封唇的弹性体密封体和与之在空气侧相邻地布置的具有塑料密封唇的塑料密封体。在两个唇之间引入少量的市场上常见的润滑脂，其用于短时间润滑弹性体唇。

在这些解决方案中（其中弹性体密封唇平面地贴靠在轴上或运行套筒上），结合新的冷却液体（弱润滑的介质），如已经结合开头分析的解决方案阐述的那样，在更高的转速中，即在超过7000转/分钟的转速中，又在已经短的使用时间后出现更高的磨损，磨损可归因于混合摩擦状态直到达到干燥摩擦磨损，并且导致通过唇密封件的“燃烧”造成的损坏，并且导致冷却剂的热损坏和由此产生的泄漏。

此外，按照根据JP 2009068643 A的解决方案或按照根据US 9695935 B2的解决方案的纯的弹性体唇密封件（即在水侧的密封唇上没有线形弹簧）具有以下缺点，即每个弹性体具有压缩变形余量（DVR），其导致，预紧根据使用温度和运行时间的水平变小，由此，在冷却剂的工作温度中并且随着运行时间的增多，密封唇相对于轴或运行套筒的预紧明显减小。

由此，在水侧的密封唇上部分出现自振特性和密封件的与之相关联的吱吱声，并且在缺少***压力时，即在马达停止时导致泄漏并且由此导致由此产生的投诉成本。但在静态中的泄漏的事实也导致负压稳定性的明显的减小。

虽然在新车辆中始终提供负压稳定性，并且其能够实现，可以进行冷却***的初始填充，从而使冷却***借助抽吸泵抽空，并且检验密封性，并且随后在使用产生的负压的情况下可以无空气地被填充以冷却剂。

显然，在密封唇上的所描述的磨损痕迹对初始填充没有影响。

然而，因为许多车间在维修或保养工作的范围内也已经无空气地被填充以负压，所以上述的具有静态的泄漏的磨损痕迹导致的是，根据运行时间和相应的使用条件，或多或少的具有由此产生的缺点的空气例如通过不密封的磨损的密封唇进入冷却回路中。

发明内容

本发明的任务是，研发一种新式的用于相对于环境密封从利用流体介质填充的空间导出的旋转的轴的径向轴密封件，其也应该在冷却剂泵中、在使用稀薄的、基于水的、具有容易润滑的添加剂的冷却剂的情况下消除现有技术的前述的缺点，并且在此同时应该相对于现有技术明显降低摩擦损耗、如泄漏损耗，应该明显提高可靠性、如使用寿命，此外应该可靠地避免静态泄漏，从而甚至在更长的使用时间之后也还应该能够“无空气地”真空填充冷却剂泵，同时应该在制造技术上可非常简单地制造和安装新式的径向轴密封件，并且由此在最终制造中也明显减小制造和安装成本。

根据本发明，该任务通过根据本发明的独立权利要求的特征的径向轴密封件解决。

本发明的有利的实施方案、细节和特征由从属权利要求和借助实施例结合附图对根据本发明的解决方案的随后的描述得到，附图示出了根据本发明的解决方案在多个密封壳体结构形式中的使用。

附图说明

随后借助实施例结合12个附图详细阐述本发明。其中：

图1以截面侧视图示出了在已安装的状态下、即在安装到冷却剂泵的工作壳体2中之后的根据本发明的布置在具有安装凸缘的用于具有20mm的孔直径的密封座的密封壳体5中的径向轴密封件；

图2以截面侧视图示出了根据本发明的解决方案的安装到密封壳体5中的金属构件，即支撑体13和弹性体密封体定位帽23（没有密封体和密封壳体5），其然而为了说明随后的安装而相互通过压配合拼接；

图3以截面侧视图示出了根据本发明的在安装期间、在最终安装之前的径向轴密封件，其具有在具有安装凸缘的用于具有20mm的孔直径的密封座的密封壳体5中通过支撑体13位置固定地定位的塑料密封体9连同已安装的运行套筒12；

图4示出了根据本发明的径向轴密封件的图3所示的安装状态的俯视图；

图5以截面侧视图示出了在最终安装状态/交付状态中、即在安装到冷却剂泵的工作壳体2中之前的图1所示的布置在具有安装凸缘的用于具有20mm的孔直径的密封座的密封壳体5中的径向轴密封件；

图6示出了根据图5的根据本发明的径向轴密封件的细节X；

图7示出了根据图5的根据本发明的径向轴密封件的细节Y；

图8示出了在最终安装状态/交付状态中的布置在没有安装凸缘的用于具有20mm的孔直径的密封座的密封壳体5中的根据本发明的径向轴密封件；

图9示出了在最终安装状态/交付状态中的针对具有很小的材料厚度的壳体、即针对很小的结构空间深度布置在具有安装凸缘的用于具有30mm的孔直径的密封座的密封壳体5中的根据本发明的径向轴密封件；

图10示出了在最终安装状态/交付状态中的布置在具有安装凸缘的用于具有30mm的孔直径的密封座的密封壳体5中的根据本发明的径向轴密封件；

图11示出了在根据EP 2817539 B1的径向轴密封件中关于转速的温度变化过程；

图12示出了在根据本发明的径向轴密封件中关于转速的温度变化过程。

具体实施方式

图1以截面侧视图示出了在已安装的状态下、在冷却剂泵中的根据本发明的布置在具有安装凸缘的用于具有20mm的孔直径的密封座的密封壳体5中的径向轴密封件。

根据本发明的用于利用布置在工作壳体2的孔中的具有后壁6和布置在后壁6中的轴穿孔7a的金属密封壳体5使从工作壳体2的以流体介质填充的压力空间1导出的旋转的轴3相对于外部空间4、环境密封的径向轴密封件的特征在于，在密封壳体5中，在压力空间侧布置有具有弹性体密封唇10的弹性体密封体8，并且在外空间侧布置有具有PTFE和塑料密封唇11的塑料密封体9，从而密封唇直接贴靠在轴3上，或如在该实施例中示出的那样贴靠在抗相对转动地布置在轴3上的运行套筒12上，其中两个密封体、弹性体密封体8和塑料密封体9相对于密封壳体5借助至少一个设有环形的轴穿孔7b的金属的支撑体13精确定位在其位置中。

重要的是，在后壁6上的轴穿孔7a的区域中布置有截锥形地沿压力空间1的方向在25º至38º的范围内的贴靠锥角β的情况下倾斜的密封体贴靠凸缘14。

在根据本发明的解决方案的在此在实施例中描述的结构形式中，贴靠锥角β在25º至28º的范围内。在贴靠锥角β的情况下倾斜的密封体贴靠凸缘14导致在当前的实施例中由聚四氟乙烯（PTFE）构成的塑料密封体9沿压力空间1的方向的预期的变形，从而使其本身在压力空间侧的压力加载的情况下保持其最佳的密封几何形状，由此最小化塑料密封体9的塑料密封唇11的磨损，并且防止所谓的“喇叭效果”。

在贴靠锥角β的情况下倾斜的密封体贴靠凸缘14导致的是，与存在的内部压力无关地，塑料密封唇11的贴靠面几乎保持恒定，从而和磨损一样也最小化密封部位上的摩擦热，并且因此也最小化摩擦损耗。

特征还在于，在支撑体13上布置有支撑体接片15，其具有柱形的支撑体接片外边缘16，其中支撑体接片外边缘16的直径相对密封壳体5的内壁17的直径具有过盈，从而在最终安装状态中使塑料密封体9朝后壁6挤压的支撑体13在密封壳体5中利用压配合来拼接，其中支撑体13此外例如借助一个/多个在边缘区域中、在支撑体13和密封壳体5之间布置的焊缝18在固定压入的（利用压配合拼接的）状态中因此不仅传力配合地，而且还与密封壳体5材料融合地连接。

在这里描述的实施例中，在附图中示出的焊缝18是激光焊缝。由此确保牢固地固定在密封壳体5中的，即被压入的/压紧的并且在压紧的状态中随后此外还被（激光）焊接的支撑体13的高的位置固定性。在此，压配合导致的是，塑料密封体9位置固定地朝后壁6压紧，从而塑料密封体9的由此导致的转动安全性确保该密封件在整个使用时间上的高的可靠性。

通过借助（激光）焊接导致的附加的材料融合的连接，将该安全性还提高了许多倍，从而（激光）焊接的支撑体13能够承受非常高的张应力、压应力、转动应力和弯曲应力。

但根据本发明，在支撑体13的轴穿孔7b的区域中，在支撑体13上布置有沿压力空间1的方向在34º至39º的范围内的挤压锥角α的情况下截锥形地倾斜的支撑接片挤压凸缘19，支撑接片挤压凸缘在其自由的压力空间侧的端部上具有支撑凸缘边缘20，其能够实现安全和可靠、最佳地支撑弹性体密封体8，用于确保在最小的摩擦损耗中的高的密封作用。在当前的实施例中，挤压锥角是α=36.8º。

对于本发明还重要的是，在支撑体接片15和支撑接片挤压凸缘19之间，在支撑体13上布置有具有定位柱体外罩22的定位柱体21，并且在定位柱体外罩22上借助压配合布置有弹性体密封体定位帽23的柱形的位置固定帽内罩24，弹性体密封体定位帽由柱帽25构成，密封体容纳接片26在压力空间侧刚性地布置在柱帽上，并且弹性体密封体8具有密封体定位柱体27，密封体定位柱体利用其内罩30在柱帽25上径向被压紧，从而其同时借助布置在弹性体密封体8的内罩30上的配属于密封体容纳接片26的侧凹部31连结在密封体容纳接片26上，并且布置在弹性体密封体定位接片23上的弹性体密封体8在最终安装状态中利用其端侧28贴靠在支撑体接片15上，从而布置在密封体定位柱体27上的外罩29同时在密封壳体5中被弹性压紧。

安装在密封壳体5中的支撑体13的在此在安装期间、如也在持续运行中出现的高的应力通过其根据本发明的材料融合的和传力配合的布置可靠地传输到密封壳体5中。

同时，根据本发明的解决方案导致针对支撑体13和弹性体密封体定位帽23使用廉价的冲压部件，由此，确保两个密封体、即弹性体密封体8和塑料密封体9在密封壳体5上和中的在制造和安装技术上简单的并且非常可靠的且同时也非常廉价的位置固定。

此外重要的是，弹性体密封体8的与密封体定位柱体27相邻的贴靠区域32平面地贴靠在支撑接片挤压凸缘19上，其中弹性体密封体8在贴靠区域32之后、在支撑凸缘边缘20的区域中转移为自由承载的支撑弧形接片33，在支撑弧形接片的压力空间侧的端部上，在弹性体密封体8上布置有弹性体密封唇10，弹性体密封唇贴靠在轴3或抗相对转动地布置在轴3上的运行套筒12上。

运行套筒12由不锈钢构成，并且具有大于1120HV的表面硬度。

在当前的实施例中，运行套筒12的表面硬度是1450HV。

使用这种具有高的表面硬度的运行套筒12导致的是，轴3可以明显更廉价地制造，因为运行套筒12被单独制造，并且也仅在径向轴密封件的区域中拉到轴3上。由此避免在密封唇下方的腐蚀，甚至当杂质颗粒在密封唇下方“被捕获”时，也最小化密封唇的区域中的磨损，即明显减小在运行面上形成痕迹，由此，运行面在实际使用中在长的时间上几乎是无磨损的，即对于密封作用保持未受损。

对于本发明重要的是，外槽34在弹性体密封体8的外周边上大约居中地布置在支撑弧形接片33上方，线形弹簧35布置在外槽中，线形弹簧不仅将弹性体密封体8的贴靠区域32挤压到支撑接片挤压凸缘19上，例如也同时使线形的弹性体密封唇10朝抗相对转动地布置在轴3上的运行套筒12挤压。

线形弹簧35在弹性体密封体8的外周边上、在支撑弧形接片33上方大约居中的根据本发明的布置导致最佳地将弹簧预紧力F_FV一方面划分为作用到弹性体密封体8的贴靠区域32上的支撑力F_S，并且另一方面划分为限定地作用到线形的弹性体密封唇10上的唇挤压力F_L，其中，支撑力使弹性体密封体8的贴靠区域32挤压到支撑接片挤压凸缘19上；唇挤压力使弹性体密封唇10最佳地朝抗相对转动地布置在轴3上的运行套筒12挤压。

该布置导致的是，在根据本发明的径向轴密封件的整个运行时间上，可以在最佳的密封唇预紧中，以最小的摩擦损耗确保弹性体密封唇10的最佳的振动阻尼，由此最小化摩擦和磨损，在径向轴密封件的整个使用寿命上确保负压稳定性，并且避免在弹性体密封唇10和运行套筒12之间的密封部位上/处的泄漏。

本发明的另外的特征是，在支撑体13、塑料密封体9和轴3或运行套筒12之间布置有润滑腔36，在润滑腔中布置有润滑介质37，在当前的实施例中是PTFE脂。

由此导致的是，避免密封唇在传输至终端客户期间的粘贴，并且密封唇在初次启动时不会被撕开，同时改进密封唇的磨合性能，在干燥测试中也对密封唇进行润滑，在不利的使用条件下降低摩擦温度，并且甚至在不利的使用条件下（如冷却剂润滑不良、高的冷却剂温度和低的转速、例如空转转速，和其组合）防止粘滑趋势（由于振动趋势而产生的噪音和吱吱声）。

图2以截面侧视图示出了根据本发明的解决方案的安装到密封壳体5中的金属构件，即支撑体13和弹性体密封体定位帽23（没有密封体和密封壳体5），其然而为了说明随后的安装而已经相互通过压配合拼接。如在图2中示出的那样，根据本发明的解决方案能够实现，针对支撑体13和弹性体密封体定位帽23使用在图2中示出的冲压部件。针对这些构件使用冲压部件能够实现廉价的制造和简单的安装。

同时，根据本发明的解决方案确保两个密封体、即弹性体密封体8和塑料密封体9在根据本发明的径向轴密封件的密封壳体5上和中的非常可靠的并且同时廉价的位置固定。

图3中以截面侧视图示出了根据本发明的在安装期间、在最终安装之前的径向轴密封件，其具有在具有安装凸缘的用于具有20mm的孔直径的密封座的密封壳体5中通过支撑体13位置固定地定位的塑料密封体9连同已安装的运行套筒12。

在支撑体13上布置有支撑体接片15，其具有柱形的支撑体接片外边缘16。支撑体接片外边缘16的直径相对密封壳体5的内壁17的直径具有过盈，从而支撑体13利用压配合拼接在密封壳体5中，支撑体使塑料密封体9朝后壁6挤压。

为了塑料密封体9在支撑体13上的位置固定，在支撑体接片15的周边上布置有定位凹口39，从而使其随动椎体锚固在塑料密封体9中。

密封漆38环绕地布置在密封壳体5的外周边上。

密封漆38导致的是，补偿壳体孔中的不均匀性，并且在径向轴密封件的整个运行时间中确保工作壳体2和密封壳体5之间的静态的密封性。

图4示出了根据本发明的径向轴密封件的图3所示的安装状态的俯视图。

该图示示出的是，借助压配合固定地锚固在密封壳体5中的支撑体13借助多个在周边上均匀分布的、在边缘区域中、在支撑体13和密封壳体5之间布置的激光焊缝18也材料融合地与密封壳体5连接。

根据本发明，固定地被压入在密封壳体5中地被压紧的并且因此已经位置固定的支撑体13在该被压紧的状态中随后还如在图3和图4中示出的那样与密封壳体5激光焊接。通过借助激光焊接导致的附加的材料融合的连接，将位置固定性还提高了许多倍，从而激光焊接的支撑体13能够承受非常高的应力。

图5中以截面侧视图示出了在最终安装状态/交付状态中、即在安装到冷却剂泵的工作壳体2中之前的图1所示的布置在具有安装凸缘的用于具有20mm的孔直径的密封座的密封壳体5中的径向轴密封件。密封漆38环绕地布置在密封壳体的外周边上，以便在安装到工作壳体2中之后避免工作壳体2和密封壳体5之间的静态的泄漏（空气和/或冷却剂）。

图6中示出了根据图5的根据本发明的径向轴密封件的细节X。

该细节示出了布置在支撑体13上的具有定位柱体外罩22的定位柱体21，根据本发明，在定位柱体外罩上借助压配合布置有弹性体密封体定位帽23的柱形的位置固定帽内罩24，弹性体密封体定位帽由柱体帽25和在压力空间侧刚性地布置在其上的密封体容纳接片26构成。在柱体帽25的外部，弹性体密封体8的密封体定位柱体27的内罩30被径向压紧。

其同时借助布置在弹性体密封体8的内罩30上的配属于密封体容纳接片26的侧凹部31连结到密封体容纳接片26中。

由此导致的是，具有弹性体密封唇10的弹性体密封体8在根据本发明的径向轴密封件的整个使用寿命上也可靠地被轴向固定。

布置在弹性体密封体定位帽23上的弹性体密封体8在图1、5、8、9和10中示出，并且在最终安装状态中利用其端侧28防泄漏地贴靠在支撑体接片15上。

图7示出了根据图5的根据本发明的径向轴密封件的细节Y。

该细节公开了，根据本发明，外槽34在弹性体密封体8的外周边上大约居中地布置在支撑弧形接片33上方，线形弹簧35布置在外槽中，线形弹簧的作用在弹性体密封体8的外周边上的弹簧预紧力F_FV一方面将弹性体密封体8的贴靠区域32利用支撑力F_S挤压到支撑接片挤压凸缘19上，但例如也同时使线形的弹性体密封唇10利用唇挤压力F_L朝抗相对转动地布置在轴3上的运行套筒12挤压。

线形弹簧35在弹性体密封体8的外周边上、在根据本发明自由承载的弧形的支撑弧形接片33上方居中的根据本发明的布置导致的是，在根据本发明的径向轴密封件的整个运行时间上，确保弹性体密封唇10的最佳的振动阻尼，并且甚至在不利的使用条件下（如冷却剂润滑不良、冷却剂温度高和低的转速、例如空转转速，不仅单独地并且在其组合中）还防止粘滑趋势（振动趋势）。

同时，根据本发明的径向轴密封件导致最佳的密封唇预紧，其也与弹性体的压缩变形余量（DVR）相对抗，并且最小化摩擦和磨损，其中甚至在可能还发生的磨损的情况下，还通过线形弹簧35自动最佳地再调节接触区，从而此外还在径向轴密封件的整个使用寿命上确保负压稳定性，并且避免在弹性体密封唇10和运行套筒12之间的密封部位上/处的泄漏。

图8示出了在最终安装状态/交付状态中的布置在没有安装凸缘的用于具有20mm的孔直径的密封座的另一密封壳体5中的根据本发明的径向轴密封件。

密封壳体5的该结构形式使用在水泵中，在水泵中，密封件的结构空间被限制为21mm以下。在该结构形式中，密封壳体5轴向扩大，以便因此将密封壳体5防泄漏地压入工作壳体2中。

所有已经结合图1阐述的对于本发明重要的特征也是该实施方式的重要的组成部分，从而关于图1做出的陈述也适用于图8。

图9示出了在最终安装状态/交付状态中的针对具有很小的材料厚度的壳体、即针对很小的结构空间深度布置在具有安装凸缘的用于具有30mm的孔直径的密封座的密封壳体5中的根据本发明的径向轴密封件。

密封壳体5的该结构形式用于，通过根据本发明的结构形式的径向轴密封件替代经典的滑动环密封件，其在工作壳体2中具有30mm的标准孔直径和沿水泵轴承的方向最大6mm的结构深度。

所有已经结合图1阐述的对于本发明重要的特征也是该实施方式的重要的组成部分，从而关于图1做出的陈述也适用于图9。

图10示出了在最终安装状态/交付状态中的布置在具有安装凸缘的用于具有30mm的孔直径的密封座的密封壳体5中的根据本发明的径向轴密封件。

密封壳体5的该结构形式用于，通过根据本发明的结构形式的径向轴密封件替代经典的滑动环密封件，其在工作壳体2中具有30mm的标准孔直径和沿水泵轴承的方向8mm的结构深度。

所有已经结合图1阐述的对于本发明重要的特征也是该实施方式的重要的组成部分，从而关于图1做出的陈述也适用于图10。

图11和图12中以图表示出了试验装置的测量结果，其中在相同的试验条件下，利用根据EP 2817539 B1的径向轴密封件获知在图11中示出的关于转速的温度变化过程，并且利用根据本发明的径向轴密封件获知在图12中示出的关于转速的温度变化过程。

两次都使用相同的冷却剂。

在此直接在弹性体密封唇上、在压力空间、冷却剂空间中的2.5bar的压力中，并且在107ºC的冷却剂温度中，始终在分别3分钟的连续运行之后，利用说明的转速进行温度测量。

在使用根据EP 2817539 B1的径向轴密封件时示出关于转速的温度变化过程的图11示出了，在布置在水侧的弹性体密封体8上，从超过大约7000转/分钟的转速开始，在密封件上已经出现显著的温度升高。

假定的是，这归因于，在EP 2817539 B1中使用的弹性体密封唇中，在更高的转速中，即在7000转/分钟的范围内的转速中，在轴3或套筒12和弹性体密封唇10之间的液体膜撕裂，并且这随着越来越大的转速导致在弹性体密封唇10上的随着转速的提高明显增大的温度升高。

图12示出了利用相同的试验装置获知的、然而现在在使用根据本发明的径向轴密封件的情况下的关于转速的温度变化过程。

两个图表的对比非常清楚地表明，利用弹性体密封唇的根据本发明的在图7中详细示出的新式的结构形式，尤其在更高的转速的情况下，相对于现有技术非常明显地降低损耗功率、即摩擦损耗，并且因此同时可以明显提高根据本发明的径向轴密封件的可靠性和使用寿命。

因此，借助根据本发明的解决方案能够开发出一种用于相对于环境密封从利用流体介质填充的空间导出的旋转的轴的径向轴密封件，其也在冷却剂泵中、在使用稀薄的液体、基于水的、具有容易润滑的添加剂的冷却剂的情况下消除现有技术的前述的缺点，并且相对于现有技术明显降低摩擦损耗、如泄漏损耗，明显提高可靠性、如使用寿命，此外可靠地避免静态泄漏，从而在更长的使用时间之后也还能够“无空气地”真空填充冷却剂泵，同时在制造技术上可简单地制造和安装新式的径向轴密封件，从而在最终制造中也明显减小制造和安装成本。

附图标记列表

1压力空间

2工作壳体

3轴

4外部空间

5密封壳体

6后壁

7a后壁6中的轴穿孔

7b支撑体13中的轴穿孔

8弹性体密封体

9塑料密封体

10弹性体密封唇

11塑料密封唇

12运行套筒

13支撑体

14密封体贴靠凸缘

15支撑体接片

16支撑体接片外边缘

17内壁

18焊缝

19支撑接片挤压凸缘

20支撑凸缘边缘

21定位柱体

22定位柱体外罩

23弹性体密封体定位帽

24位置固定帽内罩

25柱体帽

26密封体容纳接片

27密封体定位柱体

28端侧

29外罩

30内罩

31侧凹部

32贴靠区域

33支撑弧形接片

34外槽

35线形弹簧

36润滑腔

37润滑介质

38密封漆

39定位凹口

F_FV弹簧预紧力

F_S支撑力

F_L唇挤压力

α挤压锥角

β贴靠锥角

n转速

Temp.温度。

Claims (7)

1. 径向轴密封件，用于相对于外部空间（4）、环境来密封从工作壳体（2）的被填充以流体介质的压力空间（1）导出的旋转的轴（3），具有布置在工作壳体（2）的孔中的金属的密封壳体（5），所述密封壳体具有后壁（6）和布置在后壁（6）中的轴穿孔（7a），其中在密封壳体（5）中，在压力空间侧布置有具有弹性体密封唇（10）的弹性体密封体（8），并且在外空间侧布置有具有PTFE和塑料密封唇（11）的塑料密封体（9），从而使所述密封唇直接贴靠在轴（3）上，或贴靠在抗相对转动地布置在轴（3）上的运行套筒（12）上，其中两个密封体、弹性体密封体（8）和塑料密封体（9）相对于密封壳体（5）借助至少一个设有环形的轴穿孔（7b）的金属的支撑体（13）精确定位在其位置中，其特征在于，

- 在后壁（6）上的轴穿孔（7a）的区域中布置有截锥形地沿压力空间（1）的方向在25º至38º的范围内的贴靠锥角β的情况下倾斜的密封体贴靠凸缘（14），并且

- 在支撑体（13）上布置有支撑体接片（15），其具有柱形的支撑体接片外边缘（16），其中所述支撑体接片外边缘（16）的直径相对于密封壳体（5）的所属的内壁（17）的直径具有过盈，从而支撑体（13）以压配合拼接在密封壳体（5）中，所述支撑体在最终安装状态中使塑料密封体（9）朝后壁（6）挤压，并且

- 在所述支撑体（13）的轴穿孔（7b）的区域中，在支撑体（13）上布置有沿压力空间（1）的方向在34º至39º的范围内的挤压锥角α的情况下截锥形地倾斜的支撑接片挤压凸缘（19），所述支撑接片挤压凸缘在其自由的压力空间侧的端部上具有支撑凸缘边缘（20），并且

- 在支撑体接片（15）和支撑接片挤压凸缘（19）之间，在支撑体（13）上布置有具有定位柱体外罩（22）的定位柱体（21），并且

- 在定位柱体外罩（22）上借助压配合布置有弹性体密封体定位帽（23）的柱形的位置固定帽内罩（24），所述弹性体密封体定位帽由柱帽（25）构成，所述密封体容纳接片（26）在压力空间侧刚性地布置在所述柱帽上，并且

- 所述弹性体密封体（8）具有密封体定位柱体（27），所述密封体定位柱体利用其内罩（30）在柱帽（25）上径向被压紧，从而其同时借助布置在弹性体密封体（8）的内罩（30）上的配属于密封体容纳接片（26）的侧凹部（31）连结在密封体容纳接片（26）上，并且

- 布置在弹性体密封体定位帽（23）上的弹性体密封体（8）在最终安装状态中利用其端侧（28）贴靠在支撑体接片（15）上，从而布置在密封体定位柱体（27）上的外罩（29）同时在密封壳体（5）中被弹性压紧，并且

- 所述弹性体密封体（8）的与密封体定位柱体（27）相邻的贴靠区域（32）平面地贴靠在支撑接片挤压凸缘（19）上，其中弹性体密封体（8）在贴靠区域（32）之后、在支撑凸缘边缘（20）的区域中转移为自由承载的支撑弧形接片（33），在支撑弧形接片的压力空间侧的端部上，那么在弹性体密封体（8）上布置有弹性体密封唇（10），所述弹性体密封唇贴靠在轴（3）上或贴靠在抗相对转动地布置在轴（3）上的运行套筒（12）上，并且

- 外槽（34）在弹性体密封体（8）的外周边上居中地布置在支撑弧形接片（33）上方，线形弹簧（35）布置在外槽中，所述线形弹簧不仅将弹性体密封体（8）的贴靠区域（32）挤压到支撑接片挤压凸缘（19）上，例如也同时使弹性体密封唇（10）朝轴（3）挤压或朝抗相对转动地布置在轴（3）上的运行套筒（12）挤压，并且

- 在支撑体（13）、塑料密封体（9）和轴（3）或运行套筒（12）之间布置有润滑腔（36），在所述润滑腔中布置有润滑介质（37）。

2.根据权利要求1所述的径向轴密封件，其特征在于，所述支撑体（13）的支撑体接片（15）在这种拼接状态中借助一个/多个在边缘区域中、在支撑体（13）和密封壳体（5）之间布置的焊缝（18），因此不仅传力配合地，而且此外也还材料融合地与密封壳体（5）连接。

3.根据权利要求2所述的径向轴密封件，其特征在于，布置在支撑体（13）和密封壳体（5）之间的焊缝（18）实施为激光焊缝。

4.根据权利要求1至3所述的径向轴密封件，其特征在于，为了塑料密封体（9）在支撑体（13）上的位置固定，在支撑体接片（15）的周边上布置有塑料密封体侧的随动锥体，其例如由定位凹口（39）构造。

5.根据权利要求1至4所述的径向轴密封件，其特征在于，在润滑腔（36）中布置有PTFE脂作为润滑介质（37）。

6.根据权利要求1至5所述的径向轴密封件，其具有抗相对转动地布置在轴（3）上的运行套筒（12），其特征在于，所述运行套筒（12）由不锈钢构成，并且具有大于1200HV的表面硬度。

7.根据权利要求1至6所述的径向轴密封件，其特征在于，密封漆（38）朝工作壳体（2）环绕地布置在密封壳体（5）的外罩上。

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