CN1343845A - 一种密封组件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于机器外壳中旋转和/或摆动的机器轴的密封组件。所述密封组件包括一浮动设置在所述轴上的密封调节件。所述密封调节件通过球节组件支撑在外壳上,球节组件可以作枢轴转动并在轴的径向方向上来回平移。所述球节组件包括一具有中心孔的球形元件,其容纳在一球形座中。一突出到球形元件中心孔中的导向元件用来沿球形元件中心孔的轴线对球形元件进行平移导向,球形元件中心孔的轴基本上正交于所述轴的纵向中心轴线。

Description

一种密封组件
技术领域
本发明涉及用于密封在机器外壳中旋转和/或摆动的机器轴的密封组件。所述密封组件包括可以浮动安装在机器轴上的密封调节件和可以支撑密封调节件的球节组件，从而阻止了相对于机器外壳的旋转和/或轴向运动。
举例来说，这种形式的密封组件可以用来密封在具有旋转和/或摆动机器轴的洗片机的工作腔内部，尤其适用于化学、塑料、食品、医药和化妆品工业中用于混合、揉搓、塑化和均匀化产品的机器或设备。
背景技术
密封具有旋转轴的工作腔的一个主要问题在于，这种轴总是或多或少地表现出不准确的摆动运动和动态非平衡。由于轴相对于密封组件中的密封件发生径向运动，使密封件受到很大的应力，可以理解这种差错对这里讨论的密封组件的密封性能有负面影响。尤其是摆动运动对这种密封组件的密封性能和使用寿命有明显的负作用。
上述问题在大型、重型和承受较大应力的轴上尤其明显，特别是在轴不仅旋转而且同时摆动的情况下更是如此。
为了避免上述问题，过去曾使用所谓的浮动轴密封组件，在此方法中将一个密封调节件浮动设置在机器轴上。采用这种浮动密封组件所需解决的问题是如何支撑此组件，保证有相应的自由度来允许轴的摆动和摆动。至今为止，通常采用弹性支撑元件来允许机器轴的径向偏转和摆动。然而，经验表明这种弹性支撑元件的使用寿命十分有限，尤其是处于较大的热应力下更是如此。而且，它们只能承受相对较小的扭力并表现出相对较高的复位力，进一步损害了密封件的使用寿命。
德国专利第1214199号提出了一种安装垂直延伸的旋转轴的装置。这种装置包括一浮动设置在轴上的密封压盖。所述密封压盖和可动折叠皮腔、填料函和填料函盖一起，将轴相对于外壳密封。
法国专利第2450393号提出了一种密封从外壳壁上延伸出的轴的密封组件。此密封组件包括一浮动设置在外壳和轴之间的填料函。在外壳上固定了和填料函上的凹部相接合的螺钉，作为防止填料函转动的装置。风箱的密封元件保证了外壳壁和填料函之间的防水密封，并允许浮动的填料函和外壳间的相对运动。
英国专利第684373号提出了一种具有旋转混合和搅拌轴的反应容器。为了密封从容器壁上延伸出的轴，反应容器两端的壁都包括填料函形式的密封件。填料函外壳的一部分具有球面，由一环形元件所支撑。所述环形元件也有一球面并焊接在反应容器的壁上。为了固定住填料函，在反应容器的外壳上螺纹连接了一保持盖。所述保持盖的上端有一球形内表面，用于支撑同样具有球形表面部分的填料函外壳。这样的设计允许轴相对于反应容器摆动。为了填满填料函外壳和保持盖之间的空间，在保持盖上设置了伸出的管道。
最后，专利WO9421944提出了一种具有填料函的自对中轴承。所述轴承包括内部有轴承腔的轴承箱。轴承箱包括一基本上为管状的基体件和螺纹连接在基体件上的闭合件。轴承腔位于基体件的最外部和闭合件内部之间。而且，所述轴承还包括一导向组件，其具有一沿轴延伸的管状内部元件。管状内部元件上设有两个径向伸出的凸缘，所述凸缘由位于相应的轴承腔中的轴承元件所支撑。这种轴承适合于轴的旋转和摆动运动。
在上文中讨论了现有技术，本发明的一个目的是提供一种用于密封在机器外壳中旋转和/或摆动的轴的密封组件。所述密封组件包括球节组件，用来支撑浮动设置在机器轴上的密封调节件。所述密封组件设计简单且制造费用低，使用寿命极大地提高，并且能保证机器轴的可靠和长时间的稳定密封。
发明内容
为了达到此目的和其他目的，本发明提供了一种用于密封在机器中旋转和/或摆动的机器轴的密封组件。所述密封组件包括浮动设置在机器轴上的密封调节件和用来支撑密封调节件的球节组件，使得可以防止相对于机器外壳的旋转和/或轴向运动。
所述球节组件包括一具有中心孔的球形元件，和一用于旋转容纳球形元件的球座元件。密封组件还包括一导向元件，其导向部分伸进球形元件的中心孔中，并可在球形元件中心孔的纵向中心线上对球形元件进行平移导向。因此，球形元件中心孔的纵向中心线必须正交于机器轴的纵向中心线。
所提出的密封组件最大限度地避免了密封组件和机器轴之间的相对平移运动和相对摆动运动。而且，这里提出的球节组件基本上是不需维护的。轴和浮动设置在轴上的密封调节件的摆动运动各自地被球节组件所吸收，并转化成横向运动。而且，所述球节组件设计简单，制造费用低，使用寿命长。另外，它还表现出相对较低的复位应力。
附图说明
在下文中将参考附图进一步描述根据本发明的装置的实施例，其中，
图1显示了包括球节组件的密封组件的纵向剖视图；和，
图2显示了球节组件的横截面视图。
具体实施方式
在下文中将参考图1进一步描述根据本发明的密封组件的实施例的设计及操作原理。
标号1所指的密封组件位于机器外壳2和机器轴3之间，所述机器轴安装在机器外壳3内并可以旋转和/或摆动。密封组件1包括一密封调节件6，其设计和操作均根据密封箱或填密函的原理。密封调节件6可容纳和固定密封垫9。密封调节件6包括一围绕机器轴3的中空的圆柱形套筒7。套筒7的一端设有径向向内的挡环8，另一端设有内螺纹(图中未表明)。为了固定密封垫9，设置了一个具有外螺纹(图中未表明)的夹紧衬套10，可与套筒7螺纹连接。在夹紧衬套10的前端面11和套筒7上的挡环8之间，设有4个密封垫9和一环形元件12，以及另外一个密封垫和/或轴承环18。在夹紧衬套10上沿一划出的圆19上设有多个孔(图中未表明)，所述孔用于容纳拧入和所述夹紧衬套10相对的所述套筒7端面区域内的螺钉(图中未表明)，从而固定和压缩所述密封垫9。
为了支撑密封组件从而防止任何旋转运动，提供了球节组件5。球节组件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所支撑。球形元件20设置成使得中心孔21的纵向中心线正交于机器轴3的纵向中心线。为了沿中心孔21的纵向中心线对球形元件20进行导向，提供了一个伸到球形元件20的中心孔21中的导向元件25。导向元件25一般设计成具有圆柱形前端部分26的螺柱。导向元件可以拧入支撑元件30中，但导向元件25的圆柱形前端部分26却伸出支撑元件30之外。支撑元件30是环形的，并固定在机器外壳2上。
如图所示，所述球节组件5可以随轴3的摆动运动和平移运动而正交于轴3的中心旋转轴运动。机器轴3摆动，接着球形元件20相对于球形座23作旋转运动，机器轴3的径向偏转，尤其是轴3不准确运动或处于动态不平衡，使得球形元件20和导向元件25之间在沿孔21的纵向中心线上以及沿导向元件25纵向中心线上分别发生相对平移运动。
这种球节组件5组成了一基本刚性的元件，可以支撑密封组件1从而防止转动，使得密封组件1可以浮在机器轴3。由于在密封垫9和机器轴3之间只有转动，和可能有的轴向运动发生，其结果是密封组件1，尤其是密封垫9的磨损显著地降低。导向元件25的圆柱形前端部分26在球形元件20的中心孔21上的滑动摩擦几乎为零，并且实际上消除了作用在密封垫9的不利的变形应力。球节组件5本身基本上是不需维护且不受磨损，和现有技术中的柔性支撑组件相反。
例如，如果球节组件5直接或间接固定在机器外壳2上，且导向元件25固定在密封组件1上，可以理解的是在球节组件5和导向元件25之间应设有一运动反向装置。
为了密封面对工作腔35的套筒7和支撑元件30之间的环形间隙31，提供了一个隔膜32，其前端面固定在支撑元件30和套筒7上。作为附加或另选，可用密封泡沫填满间隙31。
环形件12具有第一凹部13和第二凹部14，第一凹部位于环形件外侧并面向机器外壳，第二凹部位于环形件内侧并面向机器轴。而且，环形件12包括至少一个和第一凹部13、第二凹部14都相连的孔15。环形件12的凹部13和14都和一个径向伸出机器外壳2的管道16相连。通过此管道，凹部13和14内就可以充满液态或气态介质。因此，例如空气中的氧气通过密封垫9渗透到工作腔35中的危险可以消除。
在环形件12和夹紧衬套10之间***有轴承环18，其作用相当于一滑动轴承，有利于密封组件在轴3上的浮动。轴承环18最好是由具有良好自润滑性能的塑料材料所制成。设置轴承环18或作为轴承环18的附加，***一个或多个密封垫以防止用于充满凹部13和14的介质流到外面。
为了分别提高轴3上对应于密封调节件6和密封垫9区域的耐磨能力，在轴3上设有一个中空圆柱形的盖34，以及和具体要求相配的表面。
图2显示了球节组件5的横截面视图，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中的导向元件25。
这里讨论的根据本发明的密封组件具有很多优点：
·球节组件可以跟随轴的径向偏转和摆动而运动；·球节组件可耐热；·球节组件表现出相对较低的复位应力；·球节组件可承受高扭力；·球节组件具有较长的使用寿命，且基本上不需维修；·球节组件设计简单，制造费用低；·球节组件可以用于在水平、垂直或任意三维空间角度运动的轴。

Claims (13)

1.一种用于密封在外壳上旋转和/或摆动并具有一纵向中心轴的轴类装置的密封组件，其包括一浮动设置在所述轴类装置上的密封调节件和一用于支撑所述密封调节件的球节组件，以便防止相对于所述外壳的旋转和/或轴向运动，其特征在于，所述球节组件包括具有纵向中心线的中心孔的球形元件，以及用于旋转容纳所述球形元件的球形座，所述密封组件还包括一导向元件，其导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纵向中心轴线对所述球形元件进行平移导向，所述球形元件的所述中心孔的所述纵向中心轴线基本正交于所述轴类装置的所述纵向中心轴线。
2.根据权利要求1所述密封组件，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调节件上，所述导向元件直接或通过固定装置固定在所述外壳上。
3.根据权利要求1所述密封组件，其特征在于，所述球形元件和所述球形座直接或通过固定装置固定在所述外壳上，所述导向元件固定在具有密封件的所述密封调节件上。
4.根据权利要求2或3所述密封组件，其特征在于，所述球形元件可以相对于所述导向元件在所述轴类装置的径向上来回平移。
5.根据权利要求2或3所述密封组件，其特征在于，所述导向元件可以相对于所述球形元件在所述轴类装置的径向上来回平移。
6.根据权利要求2所述密封组件，其特征在于，所述密封调节件被一环形间隙所围绕，所述环形间隙由一隔膜所密封和/或被泡沫所充满。
7.根据权利要求2所述密封组件，其特征在于，所述密封组件还包括一支撑元件，其与所述外壳相连或与所述外壳整体形成，所述球形元件固定在所述支撑元件上，而所述导向元件伸出到所述球形元件的所述孔中。
8.根据权利要求7所述密封组件，其特征在于，所述导向元件具有螺纹形式，设有圆柱形前端部分，可以对所述球形元件导向，所述螺纹可拧入所述支撑元件中，使得所述前端部分伸出到所述支撑元件中。
9.根据权利要求1所述密封组件，其特征在于，所述密封调节件包括一中空圆柱形并围绕在所述轴上的套筒，所述套筒的内部具有多个靠在所述轴上的密封垫。
10.根据权利要求9所述密封组件，其特征在于，所述套筒的一端具有径向向内伸出的挡环，另一端设有内螺纹，所述密封组件还包括一具有外螺纹的夹紧衬套，其可以拧入所述套筒中，从而在所述挡环和所述夹紧衬套的前端面之间固定和压缩所述密封垫。
11.根据权利要求10所述密封组件，其特征在于，所述夹紧衬套沿一划出的圆上设有多个孔，所述孔可容纳拧入与所述夹紧衬套相对的所述套筒端面区域的螺钉，从而固定和压缩所述密封垫。
12.根据权利要求10或11所述密封组件，其特征在于，所述密封组件还包括一***到所述夹紧衬套和所述密封件之间的环形元件，所述环形元件具有具有第一凹部和第二凹部，第一凹部位于环形件外侧并面向机器外壳，第二凹部位于环形件内侧并面向机器轴，所述第一和第二凹部与一供应管道相连以供应液态或气态介质。
13.根据权利要求10所述密封组件，其特征在于，在所述套筒的所述挡环和所述夹紧衬套的前端面之间可以***至少一个密封垫和/或轴承环。
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