[发明专利]用于密封旋转轴的密封元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在旋转轴处、尤其在泵的旋转轴处对过压侧与负压侧进行密封的密封元件，该密封元件带有支撑环，支撑环可布置在环绕轴的定子处，从支撑环在朝向轴的方向上伸出第一环形膜。

背景技术

相对于传统的轴密封，尤其在泵中对用于密封旋转轴的密封元件提出了更高的要求。对此主要原因在于，存在于过压侧处的过压可相对于在与密封元件对置的侧部处的负压剧烈变化，并且过压和负压的压力比有时候甚至可能逆转。此外，在应针对过压进行密封的空间内为负压的情况下，在传统轴密封元件中出现密封膜从轴抬起。由此，尤其空气可侵入到需要密封的系统中。在系统内的严重过压的情况下，密封膜以其密封边缘如此强烈地被压向轴，使得可导致增大的摩擦损失和增大的磨损。由此结果是，密封元件与其摩擦系统(tribologischesSystem)的泄漏和使用寿命缩短。

而用于密封旋转轴的动态的轴密封不为人知，该动态的轴密封能够尤其在压力比或者压降改变时获得好的密封效果，但同时仅产生少的摩擦损失，并且此外也还紧凑地设计。

发明内容

根据本发明提供了一种用于在旋转轴处、尤其在泵的旋转轴处对过压侧与负压侧进行密封的密封元件，该密封元件带有支撑环，支撑环可布置在环绕轴的定子处，从支撑环在朝向轴的方向上伸出第一环形膜。在此，从第一环形膜在朝向轴的方向上伸出第二环形膜，在轴的轴向方向上观察，第一环形膜设计得长于第二环形膜，并且第二环形膜设计有密封边缘，该密封边缘可布置成贴靠在轴处。

利用根据本发明的解决方案，即使在需要密封的系统处的系统负压的情况下也防止空气侵入或者吸入到系统中。此外，利用根据本发明的膜设计方案，根据压力调节密封边缘在轴处的密封接触。因此，根据本发明的密封边缘根据压力压向轴。在系统内，不仅在出现过压时而且在出现负压时都确保作用到密封边缘上的足够的径向力，并且因此确保动态的密封机制。此外，根据本发明的膜设计方案引起，在密封元件处为过压时，处于密封接触中的摩擦损失相对于传统的密封减小，并且因此不仅减小了轴的摩擦负荷，而且减小了密封元件的摩擦负荷。此外，与传统的解决方案相比，根据本发明的密封元件的设计方案还更紧凑并且因此还更节省结构空间。

尤其由弹性体制成的膜是有弹性的，从而膜结合根据本发明为其提供的造型具有特殊的性质。因此，通过在轴向方向上长度不同的两个膜在截面内产生了Z字形状或者波纹管形状(Balgenform)，利用该形状在过压时产生受控制地自我加强的支撑作用，并且在负压时产生第二压力作用面。因此，密封边缘在轴处的所希望的压紧力得到保持。因此，相对于传统的动态密封，在过压时处于密封接触中的压紧减小，并且在负压时防止密封边缘的抬起。

在根据本发明的密封元件处，第一环形膜在负压时有针对性地设置为压力作用(druckaktiv)的有效面。第一环形膜在负压时被沿径向朝轴的方向上吸。由此产生朝轴的分力，借助该分力使密封边缘贴靠到轴处。相应地，在过压时，第二环形膜产生与在负压时的分力相反指向的轴向分力。因为根据本发明基于不同的径向长度而使得第一膜的压力有效面大于第二膜的有效面，所以在朝向轴的方向上产生有益的力平衡。由此在负压时保证密封边缘压紧到轴处，并且对于动态和静态密封所需要的径向力得到保持。因此阻止了密封边缘的抬起。

通过在轴向方向上的膜长度的比例和此外有利地也通过膜厚度可使根据本发明的密封系统匹配于特定的运行条件，例如在过压和负压时以及在无压力的状态中根据径向力使压力梯度化、最大和最小。

根据本发明的密封元件的支撑环有利地设计有弹性环和与该弹性环位置固定地相连接的加强环。该加强环有益地有助于确定根据本发明的密封元件的位置固定的起始位置。加强环优选地注入或者通过硫化加入(einvulkanisiert)到支撑环中。在此，加强环优选地由金属制成，尤其设计成薄壁板。

第一环形膜优选地与支撑环设计成一体，并且尤其第二环形膜与第一环形膜设计成一体。由此保证根据本发明的膜组件的高的密封性。

此外，在纵向截面中观察，第一环形膜相对于相关的轴的轴向方向以在5°和15°之间、尤其在8°和12°之间、特别优选地10°的角度取向。此外，在纵向截面中观察，第一环形膜优选地相对于相关的轴的轴向方向从过压侧朝负压侧从径向外部向径向内部延伸。第一环形膜的这种取向支持其以上提及的效果。