CN1485559A - 密封环 - Google Patents

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Abstract

一种密封环(12)，它具有一个对于形状稳定性起决定作用的环形基体(15)，它在至少一个轴向端面上具有一个环槽，在环槽中固定一个由橡胶弹性材料制成的密封体(16)。密封体(16)通过一个密封凸起(24)轴向突出于基体(15)。环槽(25)的容积至少等于密封体(16)的体积，使得环槽(25)在加载和密封凸起(24)变形时也能够容纳限定这个密封凸起(24)的密封体(16)材料。

Description

密封环
技术领域
本发明涉及一种密封环，它具有一个对于形状稳定性起决定作用的环形基体，它在至少一个轴向端面上具有一个同心设置的环槽，环槽具有两个径向上对置的槽侧面，在环槽中固定一个由橡胶弹性材料制成的密封体，它具有一个轴向突出于基体的密封凸起。
背景技术
由EP 0 922 888 A2已知这种形式的密封环具有一个由热塑性塑料材料制成的基体，它在轴向端面具有一个与基体同心的由弹性塑料材料制成的密封体。密封体安置在基体的一个环槽里面，通过一个密封凸起由环槽中凸出来并在轴向上超出基体。在使用时密封环可以轴向定位在两个相互密封的两个部件的密封面上，其中密封凸起在两个部件相向拉紧时由密封面加载并变形。通过这种方法在相关部件与密封体之间产生一个密封接触。
当两个要被连接的部件被固定拉紧时，密封体由于太剧烈地压缩可能被损坏。尤其是存在这种危险，即，密封凸起完全或部分地被剪切。为了解决这个问题，在DE 3 918 891 C2中已经提出建议，在L形基体径向上的内表面上附设一个密封体。在这里基体用于作为限定要被相互连接的部件相互接近的固定止挡，由此防止密封体挤碎。密封体本身可以径向上向内偏移，但是这将造成，反作用力的建立受到限制因此对于保证密封质量的部件密封面与密封环密封体之间的压力不是特别高。
发明内容
本发明的目的是，实现一种开头所述形式的密封环，其中具有很高的密封质量并减小损伤密封体的危险。
为了实现这个目的，环槽的容积至少等于密封体的体积，使得环槽在密封凸起受载和变形时也能够容纳确定这个密封凸起的密封体材料。
通过这种方法可以将密封凸起在通过一个为了密封而与之对应的部件加载时挤进环槽，其容积这样选择，使不可压缩的密封体整个体积进入其中。由此防止挤碎密封体。因为密封凸起被顶进环槽，环槽在径向上两侧由槽侧面形成侧面，密封体材料的全部运动自由度被限制，由此建立起对于可靠密封接触足够的反作用力。密封体在基体的环槽中获得一定的且允许的变形。此外，当要被密封的部件固定拉紧时，在部件碰到由硬材料制成的基体上时由于剧烈增加的阻力能够感到这种状态，即密封体完全被挤回环槽里面。通过这种方法可以通过一个可控制的力实现下面的随后有效的部件固定拉紧，这个力保证所期望的连接强度同时防止损伤密封环。因为在使用密封环时密封体不受损坏，所以通常密封环可以多次使用。
本发明的有利改进结构由从属权利要求给出。
有利的是，环槽的槽侧面具有这样的倾斜曲线，使槽侧面在槽深方向上相互延伸。在槽孔处环槽最好具有比槽底处更大的宽度。
为了保证所期望的环槽容纳容积，最好在环槽内部在密封凸起径向两侧分别具有一个用于容纳密封凸起变形材料的环形自由空间。这些自由空间优选径向上一侧由密封凸起限定而另一侧由相应的槽侧面限定。这一点尤其可以由此实现，密封体具有一个靠在槽底并支承在两个槽侧面上的基础段，从这个基础段轴向凸出一个具有比环槽宽度更小宽度的密封凸起。
径向上配置在密封凸起内部的中间自由空间最好比径向上配置在密封凸起外部的外部自由空间具有更大的横截面。此外，中间的自由空间最好比外部的自由空间更深。中间的自由空间在槽孔处的宽度也可以宽于外部自由空间。每一个措施都有利于密封凸起的变形特性，使这个密封凸起在趋势上比径向向外更强烈地径向向内弯曲，当密封凸起通过要被密封部件的密封面轴向加载的时候。由此特别有效地防止，密封凸起径向向外挤出环槽由此可能位于部件密封面与基体之间。因此得到更好的可靠性防止损伤密封体。
优选不仅基体而且至少一个密封体由塑料材料制成。作为基体材料推荐热塑性塑料材料，作为至少一个密封体的材料推荐弹性塑料材料。密封体优选通过压铸工艺成形在基体上。
如果密封环在两个轴向端面上分别设置一个容纳在相应成形的环槽中的密封体，则两个密封体可以相互分开地成形在基体上，但是通过使基体配有在两个环槽之间延伸的连接通道也存在一体加工的可能性，通过连接通道密封体的弹性塑料材料在压铸加工时可以透穿，使两个被加工的密封体最后通过材料搭接相互连成一体。
在密封环内圆周处，密封环最好具有多个分布设置在圆周上的固定凸起，它们与至少一个密封体构成一体并以基体为基准径向向内凸出。如果将这个密封环例如插到螺纹件的外螺纹上的时候，固定凸起在使用时可以保证防丢失地固定密封环。在此固定凸起也可以具有同心的作用并防止密封环相对于要被密封的部件横向移动。
密封环尤其适合用于在两个轴向相互面对的密封面之间的密封，密封面设置在两个通过旋转相互连接的流体技术领域中的部件上。在这里一个部件可以是螺丝部件，例如一个栓塞或螺栓，它具有一个接头形配有外螺纹的螺纹件，它可以旋进另一部件、例如一个阀门或工作汽缸的内螺纹里面。在此密封环同轴地插到螺纹件上，其中必要时存在的固定凸起保证在螺纹件上的固定。
附图说明
下面借助于附图详细描述本发明。附图中：
图1为按照本发明的密封环的一个优选结构形式的截面图，截面图为按照图2中I-I截切线的轴向和径向延伸的截切面，其中用点划线简示出两个流体密封的连接部件，
图2为图1中的密封环按照图1中箭头II的轴向俯视图，
图3为图2中的密封环按照固定凸起处的箭头III的局部视图，
图4为图2中的密封环按照箭头IV在通过压铸成形的密封体的压铸位置处的外视图，
图5为按照图2中的截切线V-V截切密封环的横截面局部放大视图，其中示出了初始状态，
图6以与图5类似的视图表示密封环在一个状态的视图，在这个状态下要被密封的部件借助于微小的力相对于密封环一直预紧到顶靠在基体上，
图7以对应于图5和6的视图表示图2所示密封环在一个状态，在这个状态下要被密封的部件相对于密封环一直预紧到轴向所期望的载荷，
图8以对应于图1中的视图表示密封环的一种替代结构形式，没有示出要被密封的部件，示出了沿图9中的VIII-VIII截切线的轴向和径向延伸的截切面，
图9为图8中的密封环按照箭头IX的底视图。
具体实施方式
图1以点划线的简示图示出在一个截面图中两个流体密封的相互连接的部件1，2。第一部件1具有一个通道式空隙3，空隙配有内螺纹。第二部件2具有例如杆形或接头形构成的螺纹件4，它配有与空隙3的内螺纹相适配的外螺纹。因此螺纹件4可以旋进空隙3，其中螺纹件在箭头5表示的移动方向上相对于第一部件1移动。
在螺纹件4的一个轴向端部上第二部件2具有一个径向突出于螺纹件4的环形凸起6。这个凸起例如可以由第二部件2的一个操纵段构成，该操纵段能够使用一个螺栓工具。
在螺纹件4旋进空隙3的状态下，两个位于部件1，2上的环形密封面7，8轴向相对设置。第一环形密封面7位于第一部件1空隙3出口的圆周部位上。位于对面的第二环形密封面8位于径向上螺纹件4外部的轴向面对第一部件1的环形凸起6的一面上。
本实施例的第二部件2由一个栓塞构成，它可以旋进空隙3，以便流体密封地封闭这个空隙。这里第一部件1可以是包含有流体例如压力空气或油的一个部件。通过旋进栓塞防止流体溢出。
在一个没有详细示出的另一实施例中部件2构成一个连接部件，它具有一个贯通的通道并且它与另一个刚性或弹性流体管道连接或可连接。在此在旋进第一部件1的状态建立起一个在通道式空隙3与穿过第二部件2设置在其上的流体管道之间的流体连接。最后一种典型的应用场合是在液压或气压领域，其中第一部件1例如可能涉及到一个阀门或者一个由流体力控制的传动机构。
为了相互密封两个部件1，2设有按照本发明的密封环12。一方面是图1至7另一方面是图8和9示出这种密封环12的两个优选实施例。在装配状态如图1所示的密封环12轴向位于两个相互间要被密封的部件1，2的两个相对密封面7，8之间。在此螺纹件4插进密封环12。
密封环12在其两个相互反向的轴向端面上具有一个环形密封段13，14。在图1所示的使用位置第一密封段13面对第一密封面7而第二密封段14面对第二密封面8。为了建立密封连接，第二部件2最终以足够的转矩旋进空隙3，使上述的密封面13，14由环形密封面7，8通施加轴向的压力。这个压力起到密封效应，如所希望的，它防止两个部件1，2之间的流体溢出。
优选密封环12由多个在形成整体部件的压铸工艺中相互成形的零件组装而成。这些零件对于本实施例是一个环形基体15和两个同样为环形的密封体16。如图2和9所示，这些零件相互间是同心设置的。
每个密封体16位于基体15的各轴向端面上。每个密封体16固定在一个环槽25里，环槽在相关的轴向端面上同心对齐***基体15。优选两个环槽具有相同的直径和相同的横截面轮廓。
如图5至7所示，每个环槽具有一个轴向定位的槽底52和两个径向上对置的内、外槽侧面53，54，密封体16以一个底段26装进相应的环槽25中并在图1，8和5所示的初始状态通过一个密封凸起24轴向穿过槽孔55从环槽25突出并因此轴向突出于基体16。
密封体16的底段26顶靠在槽底52上并同时支承在两个槽侧面53，54上是有利的。密封凸起24尤其具有一个比底段26和环槽25宽度更小的宽度，因此其位于环槽2 5内部的区段与两个槽侧面53，54间隔一定距离。
基体15对于密封环的形状稳定性起决定性作用。它最好由热塑性塑料材料制成。两个密封体16负责密封，它们最好分别由弹性塑料材料制成。密封环12的加工尤其可以在双组分压铸工艺中实现。在此优选首先较硬的塑料材料制成基体15，然后同时或前后紧接着通过涂覆相应的塑料材料压铸两个密封体16。
但是也可以这样构成密封环12，它只在一个轴向端面上具有橡胶弹性特性的密封体16。在另一轴向端面上的密封可以通过其它措施实现，例如一个或多个在基体15上的环形凸起。但是优选在两个轴向端面上配有密封体的实施形式。
环槽25这样构成，使其容积至少等于相应的密封体16的体积。优选的一种结构形式是环槽25的容积等于或只略大于相应密封体16的体积，就如同实施例所示的情况那样。
通过这种相互协调了结构实现，环槽25在相应密封体16的密封凸起24受载和变形时也能够容纳限定密封凸起24的密封体16材料。这一点通过图6和7明确表示，它们示出在不同的加载状态时的密封体16截面。
在将密封环12放进两个结构部件1，2之间的使用位置时，密封体16首先还处于图5所示的初始状态，其中它通过密封凸起24突出于基体15。当第二部件2、例如通过旋进过程相对于基体15在移动方向5上移动时，它通过在其上的第二密封面8顶压密封凸起24并使其变形进入到以足够大体积设计的环槽25里面。在此图6示出一个状态，其中第二部件2手动地旋进这样远，直到它以其第二密封面8到达顶靠在连接在槽孔55上的基体15的端面56上。在这个状态密封体16已经完全变形进入环槽25。
为了达到最终状态，接着将部件2以所期望的转矩固定拉紧。在此基体15略微变形并也使密封体16得到再一次加载，使它至少接近充满环槽25的体积。初始还是拱起弧形弯曲的第二密封段14在此是扁平的并与相邻的端面56平齐，其中密封段大面积地顶靠在第二部件2的密封面8上。
尽管当密封体16材料完全进入环槽25时，还是由槽底52和两个槽侧面53，54支承，但是密封体16可以产生一个反作用力，通过它密封体的第二密封段14较强地顶压第二密封面8。由此保证有力的密封接触并由此保证高密封质量。
图5至7只示出密封环12的一个密封体16。未示出的另一密封体16上的和与这个密封体共同作用的第一部件1的特性是相同的并且是同步进行的。
槽侧面53，54具有一个倾斜走向，其中它们在箭头57表示的槽深方向上相互延伸。环槽25在槽孔54处具有比槽底52处更宽的宽度。
为了对密封凸起24提供所期望的变形空间，在各环槽25内部径向密封凸起24两侧分别具有一个环形自由空间58，59。自由空间58，59容纳密封凸起24的变形材料。
自由空间原则上可以由密封体16的槽形凹处自动构成，因此自由空间不仅径向向外而且径向向内由密封体材料限定。但是对于实施例所实现的结构形式已经证实是有利的，其中自由空间58，59一侧尽管由密封凸起24并因此由密封体16材料限定，但是另一侧由相应的内、外槽侧面53，54限定。这一点在图5中可以特别清楚地看出。
两个相互同心设置的自由空间58，59最好这样构成，径向上位于密封凸起24内部的内部自由空间58具有一个比径向上设置在密封凸起24外部的外部自由空间59具有更大的横截面。与此相关的密封体16横截面结构起到使密封凸起24在轴向加载时通过面对的密封面7，8优选在较大横截面的内部自由空间58方向上弯曲的作用。因为在部件1，2相互旋进时密封凸起24在趋势上更加向外地被挤压，因此反作用于这个挤压过程并有效地防止，密封凸起24被挤压到端面56前面。因此密封凸起24不可能被夹紧在端面56与对面的密封面8之间。
对于图1至7所示实施例内部自由空间58比外部自由空间59更深。同时内部自由空间58比外部的自由空间59更宽。后一点对于图8和9的密封环12也是有效的，但是其中两个自由空间58，59具有基本相同的深度。
环槽25和固定在环槽里面的密封体16分别在其整个长度上具有不变的横截面。环槽25的横截面积至少与密封体16在初始状态的横截面积一样大，但是最好至少略大于密封体16的横截面积。
对于所有实施例，密封体16都通过在压铸工艺中相对压铸相互可靠连接。
对于图1至7所示的实施例，两个密封体16相互分开地构成。它们相互独立地成形在基体15上。基体15在其圆周的局部位置上在各轴向端面上具有一个凹处62，它们表示压铸过程的压铸点并在密封环12的加工状态由密封体16材料充满。
对于图8和9的密封环，两个密封体16也通过相应的压铸点相互独立的制成。但是通常只有一个压铸点就足够了，因为还有其它措施能够使塑料材料在基体15的两个轴向端面之间穿越。这些措施是多个连接通道63，它们在轴向穿过基体15并将两个环槽25相互连接。有利的是，连接通道分别通向相关环槽25的槽底52。连接通道63最好均匀地分布在基体15的圆周长度上。
在压铸时限定密封体16的塑料材料通过通向一个环槽25的凹处62进行压铸。材料充满环槽25同时通过连接通道63流向另一环槽25，接着压铸成所期望的形状。因此在加工状态两个密封体16通过透穿连接通道63的塑料材料的材料搭接64相互连成一体。
此外通过材料搭接64还可以实现将密封体16更好地固定在基体15上。通过材料搭接64分别将密封体16由对面的密封体16固定在环槽里。
密封环12最好在其内圆周上具有多个、分布设置在圆周上的固定凸起33，它们用于将密封环12在安装到螺纹件4或类似部件上的状态下防丢失地固定。附加地或可替代地也可以将固定凸起33用于在密封环12与部件1，2的密封面7，8之间保持所期望的同心相对位置。即，固定凸起33用于对中。
固定凸起33与密封体16构成一体并径向向内突出于基体15。如果仅在一个密封体16具有固定凸起33，则密封环12如同本实施例一样具有两个密封体16是足够的。固定凸起可以在相关密封体的压铸过程中同时压铸。
在固定凸起33处密封体16在相应的轴向端面上具有凹处65，它们从环槽25到密封环12的内部空间径向穿过固定凸起33，而没有材料突出于基体15的端面56。
因为固定凸起33由橡胶弹性材料制成，因此不妨碍将密封环12装配到螺纹件上。密封环12可以在固定凸起33经过弹性变形的条件下很容易地同轴插进，不需要螺旋过程。
固定凸起33沿着密封环12圆周长度的分布最好是均匀的，其中在本实施例情况下存在三个固定凸起33。
对于所有的实施例，两个自由空间58，59不到达环槽25的槽底52。自由空间5的底面65由整个环槽宽度减去底段26确定。但是，如图5中以点划线66表示的那样，有优选的方案，至少内部自由空间58这样构成，它在环槽25的整个槽深上延伸。因此在初始状态在密封体16与内槽侧面53之间没有接触。
对于所有实施例，自由空间58，59最好这样设计，使密封体16材料在密封体16全部容纳在环槽25里面时不仅顶靠在槽底52而且顶靠在两个径向槽侧面53，54上并由此支承在槽侧面上。
所述实施例的各个特征可以任意组合或相互交换。

Claims (18)

1.密封环，它具有一个对于形状稳定性起决定作用的环形基体(15)，它在至少一个轴向端面上具有一个同心设置的环槽(25)，环槽具有两个径向上对置的槽侧面(53，54)，在环槽中固定一个由橡胶弹性材料制成的密封体(16)，它具有一个轴向突出于基体(15)的密封凸起，其特征在于，所述环槽(25)的容积至少等于密封体(16)的体积，使得环槽(25)在密封凸起(24)受载和变形时也能够容纳限定这个密封凸起(24)的密封体(16)材料。
2.如权利要求1所述的密封环，其特征在于，所述环槽(25)的槽侧面(53，54)在槽深方向(57)上相互延伸。
3.如权利要求1或2所述的密封环，其特征在于，所述环槽(25)在槽孔(55)处具有一个比槽底(52)更大的宽度。
4.如权利要求1至3中任一项所述的密封环，其特征在于，在环槽内部径向上至少一侧但最好密封凸起(24)两侧都具有一个用于容纳密封凸起(24)变形材料的环形自由空间(58，59)。
5.如权利要求4所述的密封环，其特征在于，每个自由空间(58，59)在径向上一侧由密封凸起(24)限定而另一侧由相应的槽侧面(54，55)限定。
6.如权利要求4或5所述的密封环，其特征在于，所述径向上设在密封凸起(24)内部的内部自由空间(58)比径向上设在密封凸起(24)外部的外部自由空间(59)具有更大的横截面。
7.如权利要求6所述的密封环，其特征在于，所述内部自由空间(58)比外部的自由空间(59)更深。
8.如权利要求6或7所述的密封环，其特征在于，所述内部自由空间(58)至少在槽孔(55)处比外部的自由空间(59)更宽。
9.如权利要求1至8中任一项所述的密封环，其特征在于，所述环槽(25)的容积等于或略大于密封体(16)的体积。
10.如权利要求1至9中任一项所述的密封环，其特征在于，所述密封体(16)具有一个顶靠在槽底(52)上并支承在两个槽侧面(53，54)上的底段(26)，具有一个与环槽(25)宽度相比更小宽度的密封凸起(24)从底段上凸起。
11.如权利要求1至10中任一项所述的密封环，其特征在于，不仅所述基体(15)而且至少一个密封体(16)由塑料制成。
12.如权利要求11所述的密封环，其特征在于，所述至少一个密封体(16)通过在基体(15)上压铸成形。
13.如权利要求1至12中任一项所述的密封环，其特征在于，所述基体(15)由热塑性塑料材料制成。
14.如权利要求1至13中任一项所述的密封环，其特征在于，所述至少一个密封体(16)由弹性塑料材料制成。
15.如权利要求1至14中任一项所述的密封环，其特征在于，在其内圆周处具有多个在分布设置在圆周上的固定凸起(33)，它们与至少一个密封体(16)构成一体并相对于基体(15)径向向内凸出。
16.如权利要求1至15中任一项所述的密封环，其特征在于，在所述基体(15)的两个轴向端面上配有一个设置在相应成形环槽(25)里面的密封体(16)。
17.如权利要求16所述的密封环，其特征在于，所述两个密封体(16)相互分开地构成。
18.如权利要求16所述的密封环，其特征在于，所述两个密封体(16)通过材料搭接(64)相互连成一体，材料搭接在分布在基体圆周上的位置上轴向穿过基体(15)。
CNB031546803A 2002-08-23 2003-08-25 密封环 Expired - Fee Related CN1333188C (zh)

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