[发明专利]用于离心泵,特别是内燃机冷却液泵的低摩擦密封环组件

说明书

技术领域

本发明涉及一种密封环组件，该密封环用于车辆内燃机的水泵，在旋转元件如泵叶轮(及相关驱动轴)和固定元件如泵壳之间起密封作用。该泵叶轮的驱动轴必须以不透液体的方式从泵壳上伸出，以接收来自发动机传动装置的旋转，从而驱动泵叶轮。

背景技术

在上述类型的水泵中，离心泵叶轮(及相关轴)和泵壳之间的密封由密封组件来实现。该密封组件包括：与泵壳配合，进行滑动密封接合的第一密封环，其与叶轮轴共轴，同时在泵壳上起到静态密封作用；与叶轮轴配合，进行滑动密封接合的第二密封环，其由一根压缩在叶轮后表面(装有叶片的叶轮的前向工作表面的反面)和第二密封环之间的弹簧轴向加载，同时在轴上起到静态密封作用。这样，在泵运作期间，通过弹簧将两个密封环在与旋转轴平行的方向相向推动，从而在两个密封环之间形成滑动密封，因此进行在使用中的动态密封。

由于在使用中，密封环上的轴向负载通常很高，因而滑动密封环通常都由金属制成。因此，该密封环对泵传输间内的水密封就不够好，尤其是在泵停止的时候。此外，所述的已知密封组件的体积很大(尤其是轴向上)，同时装配过于复杂。

发明内容

本发明旨在为两个相对运动的元件之间——如上述例中，在水泵的离心泵叶轮(及相关轴)和泵壳之间——提供一种密封组件。该密封组件消除了现有技术中存在的缺陷，并且特别地，无论在泵运行或停止时，都为泵传输间内的水提供了有效的静态和动态的密封。同时，该密封组件的结构紧凑，易于组装，制造和组装成本亦相当低廉。

本发明提供了用于插入在两个相对旋转的元件之间的密封组件，该密封组件包括一个部分由弹性材料制成、部分由低摩擦聚合材料制成的环形密封元件，以及在弹性材料部分中嵌入有基本呈刚性的支撑架，其中该支撑架包括套管部分和从套管部分的第一端径向地向套管部分的对称轴方向延伸的凸缘部分，并且该支撑架部分地支撑密封元件的径向部分。该径向部分完全由没有支撑架的弹性材料制成，向对称轴的方向伸出。该密封组件的特征在于，密封元件的弹性材料的所述径向部分，其轴向尺寸在向对称轴的方向上增大，同时在其自由端支撑由聚合材料制成的套管。该套管固化在弹性材料的径向部分上，所述套管与支撑架非对称地布置，其第一端部呈圆柱形，平行于支撑架的套管部分且在支撑架的套管部分的同一侧轴向伸出，形成径向密封唇；第二端部呈圆锥形，从第一端部的相对侧轴向伸出，伸出量大于第一端部，以形成弹性可形变轴向密封唇，该轴向密封唇远离所述对称轴向其自由端延伸。

更具体的说，该密封组件包括：部分由弹性材料制成、部分由低摩擦聚合材料制成的环形密封元件；和在弹性材料中嵌入的基本呈刚性的支撑架。该支撑架包括套管部分；以及从套管部分第一端向套管部分的对称轴径向延伸的凸缘部分，该支撑架部分地支撑该密封元件的径向部分，所述径向部分向对称轴方向伸出，并且由没有支撑架的完全的弹性材料制成。

该密封元件的弹性径向部分的轴向尺寸在向对称轴的方向上增大，同时在其自由端支撑由低摩擦聚合材料，具体的说PTFE，制成的套管。该套管已经固化在弹性径向部分上。所述套管与支撑架非对称，其第一端部呈圆柱形，平行于支撑架的套管部分并与支撑架的套管部分在同一侧轴向伸出，形成径向密封唇；第二端部呈圆锥形，从第一端部的相对侧以大于第一端部的量轴向伸出，以形成弹性可形变轴向密封唇。该轴向密封唇远离密封组件的对称轴向其自由端延伸，密封组件的对称轴与所述相对旋转元件(叶轮和泵壳)的旋转轴方向相一致。

未形变时，该弹性可形变轴向密封唇从支撑架的凸缘部分离开时，向越来越远离对称轴的方向延伸，从而与对称轴之间形成锐角。

该密封组件还包括一个环形护罩，该护罩的径向断面呈L形，在使用中与密封元件的密封唇以滑动方式相配合工作。该护罩的组装与密封元件相独立，并且在对中心地组装相对旋转的元件时，护罩仅安装在密封组件上。更具体的说，该环形护罩包括：与第一元件(叶轮轴)过盈配合的套管部分，其在使用中与第一元件有角度地呈一整体，并且与支撑架的套管部分共轴；以及凸缘部分，其在对称轴的相对侧径向延伸。

在使用中，该径向密封唇与护罩套管部分的侧表面以滑动方式相配合工作，同时轴向密封唇在使用中与护罩凸缘部分的前表面以滑动方式相配合工作。更具体的说，该轴向密封唇从无支架的弹性径向部分伸出足够的长度，以在使用中弯曲达到形变工作形态，在此形态下其自由端的预定长度与对称轴相垂直。