УПЛОТНИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА
SEALING SYSTEM

Данное изобретение касается уплотнительной системы для уплотнения зазора между машинным элементом и корпусом, содержащей по меньшей мере один уплотнительный элемент, который выполнен по меньшей мере частично из полимерного материала, причем это уплотнительный элемент выполнен кольцеобразным.
Уплотнения, в частности, подвергающиеся динамическим напряжениям уплотнения срабатываются за предусмотренный срок жизни, причем проявляются различные эффекты износа. Из-за усталости материала контактное натяжение уплотнительного элемента ослабевает, и точно так же снижается прижимное усилие. Вследствие износа и поведения при осадке размеры уплотнительного элемента изменяются. Эти процессы ведут к тому, что сначала возникает негерметичность, а затем происходит выход из строя уплотнительной системы.
Для контроля негерметичности уплотнений известно интегрирование в это уплотнение устройства контроля негерметичности. Из DE 10 2007 007 405 B4 известно электрическое устройство для распознавания состояния износа динамического уплотнительного элемента. Этот уплотнительный элемент содержит электропроводящий участок и непроводящий участок, который находится в контакте с уплотняемым машинным элементом. Указанный машинный элемент тоже является электропроводящим. Вследствие износа уплотнительного элемента изнашивается непроводящий уплотняющий материал, так что электропроводящий уплотняющий материал входит в контакт с машинным элементом. При этом электрическая цепь замыкается, и может быть установлено, что этот уплотнительный элемент изношен.
При этом варианте выполнения недостатком является то, что нельзя отследить постепенные изменения состояния. Можно только определить, что достигнут максимальный допустимый износ, и что этот уплотнительный элемент необходимо в короткий срок заменить.
В основу данного изобретения положена задача предложить уплотнительную систему, которая обеспечивает непрерывный контроль за состоянием уплотнительной функции, и которая экономична в изготовлении и одновременно проста в монтаже.
Эта задача решается признаками независимого пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения.
Указанная уплотнительная система для уплотнения зазора между машинным элементом и корпусом для решения указанной задачи содержит по меньшей мере один уплотнительный элемент, который по меньшей мере частично выполнен из полимерного материала, причем этот уплотнительный элемент выполнен кольцеобразным, причем этот уплотнительный элемент содержит по меньшей мере один первый кольцеобразный элемент и по меньшей мере один второй кольцеобразный элемент, причем этот первый элемент выполнен электропроводящим, а второй элемент выполнен электроизоляционным, причем указанный первый элемент расположен аксиально относительно второго элемента.
Эти элементы могут быть изготовлены в ходе технологического процесса, а затем собраны друг с другом в уплотнительный элемент. Это является предпочтительным в том случае, если указанный уплотнительный элемент состоит из материала, который не пригоден для литья под давлением. Таким материалом является, например, политетрафторэтилен (PTFE). Таким образом, предлагаемая изобретением уплотнительная система предпочтительна, в частности, тогда, когда уплотнительный элемент выполнен из PTFE.
В частности, в случае PTFE при комбинации проводящего и непроводящего материала PTFE в процессе спекания достигается очень хорошее сцепление обоих этих материалов друг с другом. Получают хорошее соединение с замыканием по материалу. Последующее соединение материалов, напротив, очень затруднено.
Из второго элемента может быть образована уплотнительная кромка (губка), которая прилегает к машинному элементу. За счет уплотнительной кромки получается линейный контакт между уплотнительным элементом и машинным элементом, а тем самым и сопутствующее ему улучшенное уплотняющее действие.
Материал первого элемента может быть снабжен электропроводящими частицами. В качестве электропроводящих частиц могут рассматриваться, в частности, частицы, содержащие железо или углерод. В частности, возможно, что указанный уплотнительный элемент выполнен из эластомерного материала, который снабжен электропроводящими частицами.
Кроме того, на уплотнительном элементе снаружи может быть размещен контактный элемент. Под контактным элементом здесь понимается также контактная площадка.
Указанный уплотнительный элемент может иметь по меньшей мере два элемента, причем между двумя вторыми элементами расположен один первый элемент. При этом из каждого из обоих вторых уплотнительных элементов может быть образована уплотнительная кромка. Благодаря этому получается равномерное прижатие уплотнительного элемента к машинному элементу. Вследствие этого уменьшается, в частности, опасность перекоса уплотнительного элемента. Далее, уплотнительные кромки могут быть расположены так, что они герметизируют в противоположных направлениях. В частности, благодаря этому в случае поступательно перемещаемого машинного элемента возможно двунаправленное уплотнение.
Корпус может иметь место для монтажа (монтажная камера) этого уплотнительного элемента, причем это место для монтажа снабжено облицовкой, образующей изоляцию. В частности, если указанный машинный элемент выполнен как вал, то отверстие в корпусе чаще всего имеет круговую форму. В этом случае указанное место для монтажа выполнено в форме кольцевого паза, в котором расположен уплотнительный элемент.
Может быть предусмотрен один другой уплотнительный элемент, который вызывает радиальное предварительное натяжение упомянутого уплотнительного элемента относительно машинного элемента. При этом указанный другой машинный элемент может быть выполнен в виде кольца круглого сечения. Указанный другой уплотнительный элемент размещен при этом со стороны наружного периметра на указанном уплотнительном элементе и вызывает радиальное прижатие этого уплотнительного элемента к машинному элементу. При этом варианте выполнения происходит активизация указанного уплотнительного элемента посредством указанного другого уплотнительного элемента.
Указанный другой уплотнительный элемент может быть выполнен из эластомерного материала и использоваться как контактный элемент.
Несколько примеров выполнения предлагаемой изобретением уплотнительной системы рассматриваются ниже более подробно с привлечением чертежей. На чертежах схематично показано следующее.
Фиг.1 уплотнительная система с уплотнительным элементом и другим уплотнительным элементом;
Фиг.2 уплотнительная система с облицовкой места для монтажа;
Фиг.3 уплотнительная система с емкостным измерительным контуром;
Фиг.4 уплотнительная система с двумя вторыми элементами;
Фиг.5 уплотнительная система с емкостным измерительным контуром;
Фиг.6 уплотнительный элемент в форме подпружиненного U-образного кольцевого уплотнения;
Фиг.7 уплотнительная система по Фиг.6 с контактными элементами;
Фиг.8 уплотнительная система по Фиг.6 с изоляцией.
На чертежах показана уплотнительная система 1 для уплотнения зазора между машинным элементом 2 и корпусом 3. При этом указанный зазор герметизируется уплотнительным элементом 4, расположенным между машинным элементом 2 и корпусом 3. Этот уплотнительный элемент 4 расположен в месте 9 для монтажа, размещенном в корпусе 3. Это место 9 для монтажа выполнено в форме окружного паза.
В данных вариантах выполнения указанный машинный элемент 2 представляет собой вращательно и/или поступательно подвижную деталь, например, вал.
Уплотнительный элемент 4 состоит из полимерного пластика, здесь из PTFE.
Уплотнительный элемент 4 выполнен кольцеобразным, причем этот уплотнительный элемент 4 имеет по меньшей мере один первый кольцеобразный элемент 5 и по меньшей мере один второй кольцеобразный элемент 6, причем первый элемент 5 является электропроводящим, а второй элемент 6 выполнен электроизоляционным, причем первый элемент 5 расположен аксиально смежно со вторым элементом 6. Первый элемент 5 с замыканием по материалу соединен со вторым элементом 6.
На втором элементе 6 выполнена уплотнительная кромка 7, которая с уплотнением прилегает к машинному элементу 2. Материал первого элемента 5 снабжен электропроводящими частицами.
На Фиг.1 показан первый вариант выполнения уплотнительной системы 1. С уплотнительным элементом 4 со стороны наружного периметра согласован другой уплотнительный элемент 12, который вызывает радиальное прижатие уплотнительного элемента 4 к машинному элементу 2. Этот другой уплотнительный элемент 12 образован в виде кольца круглого сечения и выполнен из электроизоляционного эластомерного материала. Материал другого уплотнительного элемента 12 альтернативно может быть снабжен электропроводящими частицами.
На Фиг.2 показана уплотнительная система 1 по Фиг.1. В данном примере выполнения внутренняя стенка места для монтажа снабжена изоляцией 10, которая обеспечивает электрическую изоляцию уплотнительного элемента 4 от корпуса 3. Изоляция 10 выполнена в форме облицовки 11 и состоит из полимерного материала.
В порядке альтернативы элементы указанного уплотнительного элемента 4 и/или другого уплотнительного элемента 12 тоже могут быть выполнены электроизолированными. Для этого может быть, например, предусмотрена оболочка.
На Фиг.3 показана уплотнительная система по Фиг.1. Здесь дополнительно показан измерительный контур 8 емкостного измерения. Измерение износа осуществляется путем определения емкости между обоими конструктивными элементами, а именно машинным элементом 2 и элементом 5, причем изменения состояния уплотнительной системы 1 вследствие износа и т.п. сопровождаются изменением емкости. При этом может также определяться (регистрироваться) непрерывное изменение состояния, так что возможен мониторинг уплотнительной системы 1. Этот мониторинг осуществляется посредством блока оценки, который может быть соединен с не представленными контактными элементами.
На Фиг.4 показана уплотнительная система 1 по Фиг.1, причем уплотнительный элемент 4 имеет два вторых элемента 6, причем между обоими этими элементами 6 расположен первый элемент 5.
На Фиг.5 показана уплотнительная система 1 по Фиг.4, в которой обозначен измерительный контур для емкостного измерения.
На Фиг.6 показана уплотнительная система 1, у которой уплотнительный элемент 4 выполнен как U-образное кольцевое уплотнение, причем с пазом U-образного кольцевого уплотнения согласован упругий элемент 13, который вызывает радиальное прижатие уплотнительного элемента 4 к машинному элементу 2. Указанный уплотнительный элемент 4 выполнен из PTFE и имеет электропроводящий первый элемент 5 и электроизоляционный второй элемент 6. Уплотнительный элемент 4 при этом должен быть изолирован относительно корпуса 3.
На Фиг.7 показана уплотнительная система 1 по Фиг.6, причем здесь тоже обозначен измерительный контур 8 для емкостного измерения, который определяет емкость между машинным элементом 2 и первым элементом 5 посредством не представленного блока оценки.
На Фиг.8 показана уплотнительная система 1 по Фиг.6, причем предусмотрен контактный элемент 18, который заделан в дискообразную изоляцию 10. Этот контактный элемент 18 прилегает ко второму элементу 6 уплотнительного элемента 4 и может быть интегрирован в непредставленный здесь измерительный контур 8.