本发明涉及一种用于密封可旋转轴杆(2)和壳体(1)内部的通孔之间的径向区域(6)的面密封件。径向空间(6)从位于壳体(1)外部区域(A)延伸至壳体(1)中的第一内部区域(B1)，在所述第一内部区域中，与在外部区域(A)中相比，更高的压力占据主导。面密封件(5)包括适于互相抵接的第一密封元件(9)与第二密封元件(13)，以使得所述区域(6)被分割为与外部区域(A)连接的第一部分(6a)以及与第一内部区域(B)连接的第二部分(6b)。面密封件(5)包括泄压装置(15，16，17，18)，所述泄压装置适于设置在径向区域的第二部分(6b)中并在所述第二部分中形成与密封元件(9，13)连接的区段(6b1)，在所述区段中，与在第一内部区域(B1)中相比，更低的压力占据主导。
1.面密封件，用于密封可旋转轴杆(2)和内部表面(7)之间的径向区域(6)，所述内部表面限定壳体(1)中的通孔，其中所述径向区域(6)从位于壳体(1)外部区域(A)延伸至壳体(1)中的第一内部区域(B1)，在所述第一内部区域中，与在外部区域(A)中相比，更高的压力占据主导，其中面密封件(5)包括静态部件(5a)和可旋转部件(5b)，所述静态部件适于被附着到所述内部表面(7)并包括第一密封元件(9)，所述可旋转部件适于被附着到轴杆(2)并包括第二密封元件(13)，其中所述密封元件(9，13)适于在一个位置互相抵接，在所述位置，所述密封元件将所述径向区域(6)分割为与外部区域(A)连接的第一部分(6a)以及与第一内部区域(B1)连接的第二部分(6b)，其特征在于，面密封件(5)包括泄压装置(15，16，17，
18)，所述泄压装置适于设置在径向区域的第二部分(6b)中，在所述第二部分中，所述泄压装置适于在第一内部区域(B1)和与所述密封元件(9，13)连接的区段(6b1)之间提供压力降低，以使得与第一内部区域(B1)相比，在与密封元件(9，13)连接的所述区段(6b1)中形成更低的压力。
2.根据权利要求1所述的面密封件，其特征在于，泄压装置(15，16，17，18)被包括在面密封件的可旋转部件(5b)中。
3.根据权利要求1所述的面密封件，其特征在于，泄压装置(15，16，17，18)包括设置在面密封件的环形凹部(15，17)中的泄压环(16，18)。
4.根据权利要求3所述的面密封件，其特征在于，泄压环(16)包括适于利用压力抵接环形凹部(15)的壁面(15b)的表面(16c)，以使得在所述表面(16c)和所述环形凹部(15)的壁面(15b)之间形成通道，在所述通道中，介质获得压力降低。
5.根据权利要求3所述的面密封件，其特征在于，泄压环(16，18)具有径向外部表面(16a)和径向内部表面(16b)，所述径向外部表面适于利用压力抵接限定壳体(1)中的通孔的内部表面(7)，所述径向内部表面(16b)适于定位在距环形凹部(15)的底部表面(15a)的柱形距离处。
6.根据权利要求3所述的面密封件，其特征在于，泄压环(16，18)预先装配在环形凹部(15，17)中。
7.根据权利要求3所述的面密封件，其特征在于，泄压环(16，18)由刚性材料制成。
8.根据在前权利要求中任一项所述的面密封件，其特征在于，面密封件的静态部件(5a)包括可移动设置的第一密封元件(9)以及适于将可移动设置的第一密封元件(9)朝向面密封件的可旋转部件中的第二密封元件(13)推压的弹簧元件(10)。
9.根据权利要求8所述的面密封件，其特征在于，面密封件的所述静态部件(5a)包括第三密封元件(11)，所述第三密封元件防止与可移动设置的第一密封元件(9)连接的泄漏。
10.根据权利要求1所述的面密封件，其特征在于，面密封件的所述可旋转部件(5b)包括用于第二密封元件(13)的附着的固定材料。
11.一种泵、涡轮机或减速器，其包括壳体，延伸穿过壳体中通孔的可旋转轴杆，以及可旋转轴杆和限定壳体中通孔的内部表面之间的径向区域，所述径向区域在壳体(1)的外部区域(A)和壳体(1)的第一内部区域(B1)之间延伸，在所述第一内部区域中，与在所述外部区域(A)中相比，更高的压力占据主导，其特征在于，所述径向区域包括根据在前权利要求中任一项所述的面密封件。
12.根据权利要求11所述的泵、涡轮机或减速器，其特征在于，包括通道(20)，所述通道适于将设置成与第一密封元件(9)和第二密封元件(13)连接的所述区段(6b1)与壳体(1)中的第二内部区域(B2)连接，在所述第二内部区域中，与在第一内部区域(B1)中相比，更低的压力占据主导。
面密封件
技术领域
[0001] 本发明涉及一种面密封件。
背景技术
[0002] 诸如泵、涡轮机、流体减速器等的设备通常包括具有贯通的可旋转轴杆的壳体。可旋转轴杆可以配备有铲形件或者类似部件以将机械能转换为介质中的压力能，或者反之亦然。在壳体的通孔与可旋转轴杆之间的空间设置面密封件属于现有技术，用来阻止加压介质从壳体中泄漏。这种面密封件可以包括安装在壳体中的固定部件，以及一个安装在旋转轴杆上的可旋转部件。所述部件中的每一个都具有包括平整表面的密封元件，垂直于可旋转轴杆的平面上彼此抵接。密封元件提供良好密封的能力随密封表面的良好精度而定。面密封件提供良好密封的能力也随压力负载，也就是介质在密封表面不同侧的压力差而定。如果压力差很大，面密封件的稳固性就会降低。
[0003] 在以上提到的具有高内部压力类型的设备中，现有技术在壳体和可旋转轴杆之间设置几个单独的面密封件在彼此后边用于提供密封。使用这种方式，压力可分几个阶段被降低，并且因此在单个的面密封件上的压力负载可被降低。因为在密封表面的设计方面有很高的要求，面密封件是昂贵的。它们也需要相对大的安装空间。因此，有关使用几个分离的面密封件存在缺点。在密封环境中，使用与面密封件相结合的单独的压力减缓组件从而降低面密封件上的负载压力也是现有技术。在这种情况下也需要耗费空间的结构。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提供一种具有紧凑设计的面密封件，提供径向空间的良好密封，在所述径向空间中，可旋转轴杆延伸到壳体中，在所述壳体中，与在壳体外部的区域中相比，更高的压力占据主导。
[0005] 这个目的利用在开头部分处的特定类型的面密封件实现，所述面密封件的特征由以下特征限定。面密封件因此包括泄压装置，所述泄压装置适于安装在径向空间的第二部分中并且适于在所述第二部分中形成与所述密封元件连接的区段，在所述区段中，与在壳体的第一内部区域中相比，更低的压力占据主导，在所述第一内部区域中，压力可以非常高。利用这种泄压装置，密封元件上的压力载荷可以显著降低。面密封件因此在壳体的第一内部空间内的压力非常高时也提供良好的密封。因为泄压装置被包括在面密封件中，所以所述泄压装置被设计作为面密封件的一体部件。相对于常规面密封件的所需空间，包括带有适当结构的泄压装置的面密封件仅仅需要较小的额外空间。这种面密封件具有紧凑的设计，并且与此同时当高压在壳体的所述第一内部区域内占据主导时提供良好的密封。
[0006] 根据本发明的实施例，泄压装置被包括在面密封件的可旋转部件中。面密封件的可旋转部件通常装配在壳体中比面密封件的静态部件更远的内侧。由于这个原因，适于将泄压装置设置在面密封件的一部分中，所述部分设置成与径向空间的被加压的第二部分连接。可选地，面密封件的静态部件可装配在壳体中比面密封件的可旋转部件更远的内侧。在这种情况下，泄压装置设置在面密封件的静态部件上。
[0007] 根据本发明的一个实施例，泄压装置包括设置在面密封件的环形凹部中的泄压环。包括这种部件的泄压装置需要非常少量的安装空间。泄压环可包括一个适于利用压力抵接环形凹部壁面的表面，从而在所述表面之间形成通道，在所述通道中，介质提供压降。作用在表面上的压力可以由在泄压装置的相反两侧的介质的压差形成。泄压环具有适于利用压力抵接限定壳体中的通孔的内部表面的径向外部表面，以及适于被定位在距径向凹部的底部表面一定距离处的径向内部表面。在这种情况下，当径向凹部的表面与可旋转轴一起旋转时，泄压环通过静止内部表面将保持不转动的状态。
[0008] 根据本发明的一个实施例，泄压环被预先装配在环形凹部中。面密封件和泄压装置可以在这种情况下在所述空间中被装配为一个聚集的整体。泄压环优选使用刚性材料制成。例如，泄压环可以使用轴承青铜，黄铜，刚性塑料或者尼龙材料制成。环形凹部也优选设置在由刚性材料(例如合适的金属材料)制成的本体内。当泄压环的表面和限定环形凹部的表面由刚性材料制成时，在相互之间抵靠挤压时它们保持其形状。这样，表面中的凸起和其它不规则形状形成与表面连接的狭窄通道，介质可穿过所述狭窄通道。然而，当介质穿过狭窄通道时，所述介质表现出压力降低。
[0009] 根据本发明的一个实施例，其中一个面密封件的其中一个部分包括可移动设置的密封元件，以及适于相对于面密封件的其余部分中的密封元件挤压可移动设置的密封元件的弹簧元件。利用这种弹簧元件，密封元件利用弹簧力被保持在一起，保证它们一直以最佳方式彼此间紧密抵接，从而避免泄漏。
[0010] 根据本发明的一个实施例，所述面密封件部件包括密封元件，所述密封元件防止与可移动设置的密封元件连接的泄漏。柱形通道不可避免地存在于可移动设置的密封元件与周围表面之间。通过在与可移动设置的密封元件连接的适当位置设置密封元件(例如O形环)，可以防止穿过这种通道的泄漏。
[0011] 根据本发明的一个实施例，面密封件的可旋转部分包括用于第二密封元件的附着的固定材料。通过这种附着，不会形成柱形通道，介质可通过所述柱形通道穿过密封元件泄漏。密封元件利用具有一定弹性特征的固定材料有利地保持在适当的位置。因此，密封元件具有特定的移动性，保证其可以一直被充分地用于紧密抵接第二密封元件。合适地，其中一个密封元件可移动，并且第二密封元件利用合适的固定材料被附着。
[0012] 本发明也涉及一种设备，其包括壳体，穿过壳体中的孔延伸的可旋转轴杆，以及在可旋转轴杆和限定壳体中的通孔的内部表面之间的径向区域，通孔在位于壳体外部的区域和位于壳体内部的第一区域之间延伸，在壳体内部的第一区域中，与在外部区域中相比，更高的压力占据主导。所述径向区域包括根据前述任一项实施例中的面密封件。所述设备可以是泵，涡轮机，液压减速器或者其他类型的设备，其中较大的内部压力至少在与一区域连接处形成，在所述区域中，可旋转轴杆延伸到设备的壳体内部。
[0013] 根据本发明的一个实施例，所述设备包括通道，所述通道适于将设置成与所述密封元件连接的所述区段与壳体中的第二内部区域连接，在所述第二内部区域中，与在第一内部区域中相比，更低的压力占据主导。因此，被引导通过泄压装置并到达所述区段的介质会被引导回到壳体中的具有低压的内部区域。在这种情况下，壳体的第二内部区域中的压力限定在所述区段中占据主导的压力。合适地，壳体的第二内部区域中的压力基本上相当于在壳体的外部区域中占据主导的压力。
附图说明
[0014] 通过参考附图，以下是作为示例的本发明的优选实施例的描述，其中：
[0015] 附图1示出一种面密封件，包括根据本发明的泄压单元，以及
[0016] 附图2更详细地示出面密封件的区域，包括其中一个泄压单元。
具体实施方式
[0017] 附图1示出设备中的壳体1的一部分，所述设备在这种情况下举例为适于将液体介质在导管回路的内部循环的泵。可旋转轴杆2经壳体1的壁中的通孔延伸到壳体1中。可旋转轴杆2由未示出的设置在壳体1外部的驱动源操作。壳体1由外部区域A所围绕，所述外部区域A由具有大气压力的空气组成。可旋转轴杆2在壳体1内部配备有铲形件3或类似部件，液体介质利用所述铲形件或类似部件在壳体1的第一内部区域B1中被加压。液体介质可以利用铲形件3的帮助在壳体1的第一内部区域B1中提供相对高压。当具有铲形件的轴杆2旋转时，液体介质从壳体1的第二内部区域B2被吸至具有显著低压的第一内部区域B1。第一内部区域B1中的加压液体介质被引出到所述导管回路的通道4中。
[0018] 面密封件5设置在位于可旋转轴杆2和内部表面7之间的径向区域6中，所述内部表面限定壳体1中的通孔。面密封件5设置在径向区域6的宽度局部增大的部分中。内部表面7在此定位在距轴杆2的外周面相对较长距离处。面密封件5包括第一静态部件5a和第二可旋转部件5b。静态部件5a包括附着到内部表面7的附着元件8。附着元件8包括将第一密封元件9装入的凹部，所述第一密封元件包括第一面密封件表面9a。元件8的附着凹部还将向密封元件9施加弹力的弹簧元件10以及可以是O形环11的密封件装入。可旋转组件5b包括呈卡箍
12形式的附着元件，所述附着元件附着到轴杆2的外周面。面密封件的可旋转部件5b因此与轴杆2一起旋转。卡箍12包括凹部，第二密封元件13利用可以具有弹性特征的附着材料14附着到所述凹部。
[0019] 第二密封元件13包括第二面密封件表面13a，所述第二面密封件表面适于抵接第一密封元件9的第一面密封件表面9a。第一面密封件表面9a利用弹簧元件10推压抵接第二面密封件表面13a。因为密封面9a，13a以非常精密的配合加工，所以在密封面9a，13a之间形成紧密连接。密封面9a，13a之间的紧密连接将可旋转轴杆2和内部表面7之间的径向区域6分割为包含具有大气压力的空气的第一部分6a以及包含液体介质的第二部分6b。区域的第二部分6b从密封元件9，13延伸并进入壳体1直至第一内部区域B1，在所述第一内部区域中，液体介质由铲形件加压。卡箍12包括配备有第一泄压环16的第一环形凹部15以及配备有第二泄压环18的第二环形凹部17。卡箍12和泄压环16，18由刚性材料制成。
[0020] 图2更详细地示出第一外周凹部15和第一泄压环16。泄压环16在这种情况下在轴向平面中具有矩形横截面。泄压环16具有径向外部表面16a和径向内部表面16b，所述径向外部表面利用压力抵接限定壳体1中的通孔的内部表面7，所述径向内部表面定位在距凹部15的底部表面15a柱形距离处。因此，泄压环16不会与轴杆2一起旋转。壳体1的内部区域B1中的高压导致泄压环16受到压力影响，以使得泄压环16的前表面16c向凹部15的前侧表面
15b推靠。因此，在泄压环的前表面16c和凹部15的侧表面15b之间的区域中形成用于液体介质的非常狭窄的通道。狭窄通道可等同于节流阀。液体介质可以有限的量穿过通道同时获得压力降低。与此相关，区段6b1设置在所述区域的第二部分6b中，与密封元件9，13连接，在所述区段中，液体介质的压力远远低于壳体1的第一内部区域B1。径向区域的第二部分6b的所述区段6b1经由通道20与壳体1的第二内部区域B2连接，其中液体介质仅具有较小的超压。
区段6b1中的压力只略微高于壳体1的第二内部区域B2中的压力。第一环形凹部15和第一泄压环16组成第一泄压单元。
[0021] 卡箍12上的第二环形凹部17中的第二泄压环18具有对应于第一泄压环16和第一环形凹部15的功能。因此，狭窄通道也会与第二泄压环18有关地形成，导致对于液体介质而言的压力降低。因此，第二区段6b2配置在所述区域的第二部分6b中，所述第二区段的压力高于第一区段6b1的压力，但是低于壳体1的第一内部区域B1中的压力。第二环形凹部17和第二泄压环18构成第二泄压单元。如果液体介质在第一内部区域B1中具有非常高的压力，则合理的是具有两个泄压装置来阶段地减小压力。然而，在大多情况下，仅一个泄压装置是足够的。泄压环16，18被预装配在卡箍12的环形凹部15，17中。因此，所述泄压环构成面密封件5的可旋转部件5b的一体部分。
[0022] 在操作期间，轴杆2旋转。铲形件3从壳体的第二内部区域B2接收液体介质。铲形件3将液体介质加压，以使得所述液体介质在壳体的第一区域B1中获得相对高的超压。液体介质被挤出第一区域B1进入到通道4中。第一区域B1中的高压也作用于面密封件5上，达到这种程度，使得具有高压的液体介质在静态内部表面7与旋转卡箍12外部表面之间穿透区域6b。
液体介质到达第二泄压环18，在所述第二泄压环中，所述液体介质在第一步中提供压力降低。液体介质随后被引导穿过第二区段6b2到达第一泄压环16，在所述第一泄压环中，所述液体介质在第二步中提供压力降低。因此到达第一区段6b1的液体介质的压力最低限度地超过第二内部区域B2中的液体介质的压力。液体介质从第一区段6b1经由通道20被引导返回到第二内部区域B2。
[0023] 面密封件的可旋转部件5b因此相对于面密封件的静态部件5a旋转。可旋转部件5b的密封表面13a因此与静态部件5a的密封表面9a接触地旋转。然而，密封表面9a，13a具有表面加工，以使得所述密封表面彼此非常紧密地抵接。因此，实质上没有液体介质从所述区域的第二部分6b经由密封表面9a，13a被引导到所述区域的第一部分6a。O形环11阻止液体介质被引导经过可移动设置的密封元件9。泄压环16，18意味着第一区段6b1中的液体介质相对于密封表面9a，13a的相反侧上的空气压力具有相对较低的超压，尽管液体介质在第一内部区域B1中具有很大的超压。根据上文的面密封件5因此适于作为密封材料在具有很大的压力差的媒介之间使用。因为泄压环16，18设置在面密封件的现存的卡箍12的凹部中，所以面密封件5需要的空间基本上不大于不具有泄压装置的面密封件。
[0024] 本发明不限定于附图中描述的实施例，但是可以在本文范围内自由地变化。例如，壳体1可以设置在外部区域A中，所述外部区域由与第一内部区域B1相比具有更低的压力的任何介质构成。
