机械密封装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有波纹管件的机械密封装置，该机械密封装置在运行中具有改善的轴向跟随性能。
【背景技术】
[0002]具有波纹管件的机械密封装置由现有技术在不同设计方案中是已知的。波纹管件原则上可以是弹性体波纹管或金属波纹管，所述波纹管件特别是实现了例如在轴偏移时机械密封的轴向跟随。在此确定:特别是在使用弹性体波纹管的情况下可以产生机械密封装置的变差的跟随性能。为此的原因一方面在于，波纹管件的支撑肩部基于弹性体材料的柔性可以附着在轴表面或类似物上，并因此不可以足够快地遵循轴向跟随。如果例如污物存在于轴表面上，那么上述问题更多地出现，所述污物可能在运行中通过在轴上的沉积而引起。这可以在机械密封装置的较长时间运行之后导致直至波纹管件的轴向可动性的完全阻塞。此外确定，结合在运行中出现的振动，弹性体波纹管的支撑肩部也可以在没有由于在弹性体材料与轴之间提高的摩擦产生的污物的情况下妨碍跟随性能。这些前述问题在此可以在运行中导致密封间隙上提高的泄漏，直至导致机械密封装置失灵。
【发明内容】
[0003]因此本发明的任务在于，提供一种具有弹性体波纹管件的机械密封装置，该机械密封装置在简单结构和简单的成本有利的可制造性的同时在整个寿命期间具有改善的跟随性能和自清洁功能，以便特别是避免在跟随过程期间波纹管件粘住或卷边的危险。
[0004]该任务通过具有技术方案I的特征的机械密封装置解决。从属技术方案示出了本发明的优选改进方案。
[0005]根据本发明的技术方案I提供了一种机械密封装置，其包括:
[0006]-旋转密封环和固定密封环，所述旋转密封环和所述固定密封环在二者之间限定密封间隙；以及
[0007]-波纹管单元，其具有波纹管件和垫片，
[0008]-其中所述波纹管件具有第一连接区域、第二连接区域以及波纹管中间区域，
[0009]-其中所述波纹管件由弹性体材料制造并且提供所述旋转密封环与旋转构件之间的连接，
[0010]-其中垫片设置在所述波纹管件与所述旋转密封环之间，并且[0011 ]-所述垫片的内圆周区域设置成支撑在所述旋转构件上。
[0012]根据本发明的具有技术方案I的特征的机械密封装置具有的优点在于，显著改善旋转的弹性体波纹管件的轴向可动性。由此可以实现机械密封装置的显著改善的轴向跟随性能，这在运行中特别是在机械密封装置的开动过程中导致显著降低的泄漏率。这一点根据本发明通过如下方式实现，即，机械密封装置具有波纹管单元，该波纹管单元包括波纹管件和分离的环形的垫片。波纹管件包括:第一连接区域，以用于与旋转构件、例如旋转的轴相连接；第二连接区域，以用于与旋转密封环的连接；以及柔性的波纹管中间区域，该波纹管中间区域设置在第一连接区域与第二连接区域之间。在此，波纹管件完全由弹性体材料制造。垫片由比弹性体材料硬的材料、特别是由塑料制造。在此，环形垫片如此设置在波纹管件上，使得垫片的第一侧贴靠在旋转密封环上、特别是在旋转密封环的后侧上，而垫片的第二侧贴靠在波纹管件上、特别是波纹管件在第二连接区域上的凸肩上。垫片的内圆周区域在此靠置在旋转构件上以用于支撑并且如此对于波纹管单元的必需的跟随性能实现了改善的低摩擦的轴向运动。
[0013]特别优选地，垫片在内圆周上具有多个凹槽。由此获得了具有带轮廓(德文:profiliert)的内圆周的垫片，由此减小了垫片在旋转构件上的靠置面。由此可以进一步降低垫片在旋转构件上的摩擦并且实现更好的跟随性能。凹槽在此优选地规则地设定在垫片的内圆周上。此外凹槽优选具有弧形几何形状或者基本上矩形几何形状。垫片的宽度优选是恒定的。备选地，垫片在内圆周区域上的宽度不同于在外圆周区域上的宽度。特别优选地，在内圆周区域上的宽度大于在外圆周区域上的宽度，由此实现垫片在旋转构件上特别稳定的支撑。
[0014]根据本发明的另一优选设计方案，波纹管单元还包括第一 Z形侧面角(德文:Z-Profilwinkel)和第二 Z形侧面角。第一 Z形侧面角在此设置在第一连接区域的外侧上，而第二 Z形侧面角设置在第二连接区域的外侧上。所述两个Z形侧面角在此环形地构成并且具有Z形横截面，所述Z形横截面包括径向指向外的区域、轴向区域和径向指向内的区域。Z形侧面角优选由金属材料制造并且附加地加固弹性体波纹管件的第一和第二连接区域。
[0015]特别优选地，设置在第二连接区域上的第二 Z形侧面角如此设置，使得沿机械密封装置的轴向方向第二Z形侧面角与第二连接区域在相同的位置上齐平。由此实现了第二连接区域的完全加固，从而特别是可以减小波纹管单元的第二连接区域夹紧旋转密封环的夹紧长度。这导致波纹管单元轴向长度的减小并继而导致机械密封装置的整个轴向长度期望的减小。
[0016]根据本发明的另一优选设计方案，波纹管单元还包括弹簧件，该弹簧件沿轴向方向预紧波纹管件。该弹性件优选是桶形弹簧。特别优选地，该弹性件在此以第一端部区域支撑在第一 Z形侧面角上，且以第二端部区域支撑在第二 Z形侧面角上。
[0017]为了将垫片可靠地固定在波纹管件上，该波纹管件优选具有槽，垫片设置在所述槽中。由此实现了垫片在波纹管件上的简单装配和可靠固定。
[0018]根据本发明的另一优选设计方案，垫片具有至少一个由垫片向外突出的区域用于扭转止动。该突出的区域优选沿轴向方向由垫片两侧突出。用于扭转止动的该突出的区域此外实现了旋转密封环的径向按压的减小，因为通过突出的区域已经能够使得旋转密封环在波纹管单元上通过垫片来一定地止动。
[0019]优选地，仅仅通过波纹管单元实现了旋转构件的扭矩引入到旋转密封环上。由此可以提供特别紧凑的实施方案。
[0020]更优选地，第一 Z形侧面角的径向指向内的壁区域搭接第一连接区域的指向波纹管中间区域的端部。优选地，第二Z形侧面角的径向指向内的壁区域搭接第二连接区域的指向波纹管中间区域的端部。由此可以实现弹性体波纹管件并特别是其两个连接区域改善的固定性。
[0021]优选地，波纹管件具有防粘附涂层。
【附图说明】
[0022]以下参照附图详细描述本发明的优选实施例。相同或功能相同的构件在此以相同的附图标记表示。其中:
[0023]图1示出了根据本发明的第一实施例的机械密封装置的示意剖视图；
[0024]图2示出了图1的放大的细节视图；
[0025]图3示出了图1的机械密封装置的示意横剖视图；
[0026]图4示出了根据本发明的第二实施例的机械密封装置的示意横剖视图；
[0027]图5示出了图4的垫片的示意侧视图；
[0028]图6和7示出了垫片的第二实施例的示意视图；
[0029]图8和9示出了根据第三实施例的机械密封装置的示意视图；
[0030]图10示出了根据第四实施例的机械密封装置的示意视图。
[0031]附图标iP,说曰月
[0032]1、机械密封装置；2、波纹管单元；3、波纹管件；4、垫片；5、第一 Z形侧面角；6、第二 Z形侧面角；7、预紧件；8、第一空间；9、第二空间；10、旋转构件/轴；11、旋转密封环；
12、固定密封环；13、密封间隙；14、壳体；15、辅助密封件/0形环；31、第一连接区域；32、第二连接区域；33、波纹管中间区域；34、槽；35、凸肩；40、内圆周区域；41、凹槽；42、突出的区域；43、第一侧；44、第二侧；45、凸肩；46、外圆周区域；47、支撑区域；51、第一径向指向外的区域；52、第一径向指向内的区域；53、第一轴向区域；61、第二径向指向外的区域；62、第二径向指向内的区域；63、第二轴向区域山、轴向夹紧长度；X-X、轴向方向。
【具体实施方式】
[0033]以下参照图1至3详细描述了根据本发明的第一实施例的机械密封装置I。
[0034]如图1清楚的是，机械密封装置I包括旋转密封环11和固定密封环12，它们以已知的方式在二者之间限定密封间隙13。机械密封装置I用于第一空间8与第二空间9的密封。
[0035]旋转密封环11与旋转构件10连接并且与之共同旋转，该旋转构件10在该实施例中是轴。固定密封环12与位置固定的壳体14连接。附图标记15表示辅助密封件，用于相对于壳体14密封固定密封环12。
[0036]机械密封装置I还包括波纹管单元2，该波纹管单元2建立旋转密封环11与旋转构件10之间的连接。波纹管单元2包括波纹管件3和一件式的垫片4。波纹管件3由弹性体材料制造并且包括第一连接区域31、第二连接区域32和位于两个连接区域31、32之间的波纹管中间区域33。波纹管中间区域33是柔性的并且实现了波纹管件3沿轴向方向X-X的伸长和缩短。
[0037]如图1清楚的是，波纹管件3是一件式构件并且用于对旋转密封环11进行密封。此外波纹管单元2承担从旋转构件10到旋转密封环11的扭矩传递。
[0038]波纹管单元2还包括第一 Z形侧面角5和第二 Z形侧面角6。第一 Z形侧面角5在第一连接区域31上设置在其外径上。第二 Z形侧面角6在第二连接区域32上设置在其外径上。所述两个Z形侧面角5、6在截面上具有Z形侧面。
[0039]第一 Z形侧面角5包括第一径向指向外的区域51、第一径向指向内的区域52以及第一轴向区域53。第二 Z形侧面角6包括第二径向指向外的区域61、第二径向指向内的区域62以及第二轴向区域63(参见图2)。第一 Z形侧面角的第一