УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ
SEALING DEVICE AND ITS USE

Изобретение относится к уплотнительному устройству и его применению, причем уплотнительное устройство содержит уплотнительное кольцо и фильтрующее кольцо из фильтрующего нетканого материала, установленное по соседству с уплотнительным кольцом со стороны, обращенной к герметизируемому пространству, с аксиальным зазором.
2
Такое уплотнительное устройство известно из DE 36 19 309 C1. Уплотнительное устройство содержит уплотнение водяного насоса системы водяного охлаждения для двигателя внутреннего сгорания, в котором перед основным уплотнением, прилегающим к валу с возможностью скольжения, со стороны охлаждающей воды установлено защитное уплотнение, выполненное из фильтрующего нетканого материала, причем фильтрующий нетканый материал закреплен на корпусе, несущем основное уплотнение. Фильтрующий нетканый материал имеет массу единицы поверхности 60-900 г/м и толщину 1-4 мм, а состоит, предпочтительно, из полиэфирного волокна.
В основу изобретения положена задача создания уплотнительного устройства для других герметизируемых сред, помимо охлаждающей воды. Эта задача решается с помощью уплотнительного устройства согласно пункту 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения содержатся в зависимых пунктах формулы изобретения.
Кроме того, уплотнительное устройство должно иметь иное применение. Эта задача решается применением согласно пункту 7 формулы изобретения.
Для решения этой задачи предусмотрено уплотнительное устройство, содержащее уплотнительное кольцо и фильтрующее кольцо из фильтрующего нетканого материала, установленное по соседству с уплотнительным кольцом со стороны, обращенной к герметизируемому пространству, с аксиальным зазором, причем герметизируемое пространство, по меньшей мере, частично заполнено смазочным средством.
Обычно уплотнительные кольца, герметизирующие смазочное средство, смазываются герметизируемым смазочным средством, так что они на протяжении возможно более длительного срока службы как можно более постоянно сохраняют хорошие потребительские свойства; износ уплотнительного кольца благодаря смазке должен сводиться к минимуму.
Однако это предполагает, что герметизируемое смазочное средство практически не содержит никаких загрязнений, в частности никаких загрязнений с абразивным действием, которые могли бы повредить уплотнительное кольцо. Все же, в частности, при использовании уплотнительных устройств в приводах или осях автомобилей загрязнения уплотняемого смазочного средства частицами с абразивным действием избежать невозможно, так что уплотнительное кольцо уплотнительного устройства согласно изобретению защищается от попадания этих загрязнений/частиц фильтрующим кольцом из нетканого материала, аксиально установленным перед ним в направлении герметизируемого пространства. Загрязнения поглощаются фильтрующим кольцом из нетканого материала, и уплотнительного кольца для его смазки сквозь уплотняющий фильтр из нетканого материала достигают лишь смазочные средства, свободные от загрязнений. Даже в сложных условиях, как, например, при использовании уплотнительного устройства в приводе или оси автомобиля, уплотнительное устройство постоянно сохраняет хорошие потребительские свойства, поскольку на уплотнительное кольцо попадает лишь смазочное средство, из которого согласно эксплуатационным требованиям отфильтрованы загрязнения, появляющиеся при таком применении.
Уплотнительное и фильтрующее кольца могут охватывать герметизируемую поверхность герметизируемой детали машины с прилеганием. Уплотнительное кольцо охватывает герметизируемую поверхность с упругим предварительным натягом. Может быть предусмотрено, чтобы уплотнительное и фильтрующее кольца относительно соответствующей герметизируемой поверхности имели соответствующее перекрытие. Для некоторых случаев применения может быть рационально, чтобы фильтрующее кольцо не имело никакого перекрытия.
Уплотнительное кольцо может быть выполнено, например, в качестве радиального уплотнения вала и может иметь рабочую кромку, подверженную динамичной нагрузке и выполненную выпуклой аксиально вперед в направлении герметизируемого пространства. В зависимости от случая применения рабочая кромка может уплотняющим образом прижиматься к герметизируемой поверхности посредством кольцевой спиральной пружины, радиально охватывающей рабочую кромку по внешней окружности. Однако в общем случае существует также возможность охвата рабочей кромкой герметизируемой поверхности с уплотнением без вспомогательных средств, как, например, кольцевой спиральной пружины, с использованием предварительного натяга, обусловленного упругими свойствами материала.
Фильтрующее кольцо из фильтрующего нетканого материала в соответствии с уплотнительным кольцом, предпочтительно, также выпуклым аксиально вперед в направлении герметизируемого пространства, причем перекрытие фильтрующим кольцом настолько незначительно, чтобы обеспечить только касание герметизируемой поверхности по окружности. Благодаря незначительному перекрытию фиксирующим кольцом очень малы также затраты мощности на преодоление трения, а в результате, и нежелательное выделение тепла.
Уплотнительное и фильтрующее кольца могут быть установлены каждое на соответствующей опоре и образовывать с соответствующими опорами предварительно смонтированные блоки. При этом преимущество состоит в том, что благодаря этой модульной конструкции различные уплотнительные кольца могут комбинироваться с различными фильтрующими кольцами. Опоры соответствующих колец, предпочтительно, состоят из вязкого материала, например из листового металла или полимерного материала. Потребительские свойства уплотнительного кольца и потребительские свойства фильтрующего кольца могут быть адаптированы к соответствующему случаю применения. Если содержание частиц внутри герметизируемого смазочного средства, например, особенно велико, и/или если материал, из которого состоит уплотнительное кольцо, особенно подвержен износу, то фильтрующее кольцо может быть предусмотрено из фильтрующего нетканого материала, который обладает особенно хорошим фильтрующим действием. Если же, в противоположность этому, уплотнительное кольцо должно особенно хорошо смазываться, и/или если герметизируемое смазочное средство имеет лишь очень незначительное содержание частиц, фильтрующий нетканый материал может иметь значительно меньшее фильтрующее действие и тем самым лучшую проницаемость герметизируемого смазочного средства в направлении уплотнительного кольца.
Фильтрующее кольцо и опора могут быть склеены между собой и/или прижаты друг к другу.
Согласно другому варианту выполнения фильтрующее и уплотнительное кольца могут быть склеены друг с другом.
По первому варианту выполнения может быть предусмотрено, чтобы оба предварительно смонтированных блока были соединены друг с другом и образовывали дополнительный блок. Дополнительный блок прост в обращении, поскольку он содержит уплотнительное и фильтрующее кольца. Благодаря этому опасность дефекта сборки сведена к минимуму.
По другому варианту выполнения может быть предусмотрено, чтобы предварительно смонтированные блоки были установлены в монтажном пространстве по соседству друг с другом с аксиальным зазором. При этом предпочтительно, чтобы в монтажном пространстве между предварительно смонтированными блоками могла быть проведена подающая линия для свежего масла. Свежее масло после его подачи в уплотнительное устройство в направлении герметизируемого пространства подается в герметизируемое пространство мимо выпуклого фильтрующего кольца. В этом случае фильтрующее кольцо выступает в качестве своего рода обратного клапана. После того как свежее масло попало в герметизируемое пространство, фильтрующее кольцо снова прижимается к герметизируемой поверхности, чтобы воспрепятствовать прямому и неотфильтруемому прохождению неочищенного смазочного средства из герметизируемого пространства обратно к уплотнительному кольцу.
Фильтрующий нетканый материал фильтрующего кольца, предпочтительно, ламинирован. Благодаря этому достигается лучшая сцепляемость фильтрующего нетканого материала, и вырыв волокон во время использования уплотнительного устройства по назначению минимизируется. Это важно, поскольку для механизма уплотнения уплотняющего кольца могла бы возникнуть опасность вырыва волокон, в то время как вырванными волокнами может быть выведено из строя, например, устройство для обратной подачи уплотняющего кольца, которое может быть предусмотрено при известных условиях для возврата герметизируемой среды в направлении герметизируемого пространства.
Особенно хорошая сцепляемость фильтрующего нетканого материала, предпочтительно, достигается в результате ламинирования акринитрилбутадиеновым каучуком (NBR).
Смазочное средство может быть образовано смазочным маслом.
Вышеописанное уплотнительное устройство может найти применение в приводах или осях грузовых автомобилей, в частности в приводах или осях скоростных грузовых автомобилей малой грузоподъемности. Благодаря значительно большим размерам уплотнительного устройства по сравнению с легковыми автомобилями при примерно тех же числах оборотов к уплотнительным устройствам для таких видов применения предъявляются особенно высокие требования в отношении функционирования и долговечности. Смазочное масло часто загрязнено сильнее. Уплотнительное кольцо благодаря фильтрующему кольцу, установленному впереди в направлении герметизируемого пространства, защищено особенно надежно.
Уплотнительное устройство может быть также применено в стационарных приводах.
Ниже более подробно описываются три примера выполнения уплотнительного устройства согласно изобретению.
В них, соответственно, схематически изображены
на фиг.1 - первый пример выполнения, в котором уплотнительное и фильтрующее кольца образуют дополнительный блок,
на фиг.2 - второй пример выполнения, отличающийся от примера выполнения по фиг.1 тем, что оба предварительно смонтированных блока установлены внутри монтажного пространства раздельно,
на фиг.3 - третий пример выполнения, в котором фильтрующее кольцо установлено на эластомерном покрытии опоры уплотнительного кольца.
На фиг. 1-3, соответственно, изображено уплотнительное устройство, содержащее уплотнительное кольцо 1 и фильтрующее кольцо 2, причем фильтрующее кольцо 2 выполнено из фильтрующего нетканого материала. Фильтрующее кольцо 2 с аксиальным зазором установлено по соседству с уплотнительным кольцом 1 со стороны, обращенной к герметизируемому пространству 3, причем герметизируемое пространство 3 на показанных здесь примерах выполнения установлено в приводе или оси автомобиля. Внутри герметизируемого пространства 3 размещено смазочное средство 4, например смазочное масло, герметизируемое относительно окружающей среды 16. Герметизируемая деталь 6 машины на показанных здесь примерах представляет собой привод или ось, причем как уплотнительное кольцо 1, так и фильтрующее кольцо 2 охватывают герметизируемую поверхность 5 герметизируемой детали 6 машины с прилеганием. В отношении герметизируемой поверхности 5 как уплотняющее кольцо 1, так и фильтрующее кольцо 2 имеют соответствующие перекрытия 7, 8, причем перекрытие 8 герметизируемой поверхности 5 фильтрующим кольцом 2 лишь очень незначительно, предпочтительно, не более 1 мм. Благодаря этому незначительному перекрытию 8 обеспечивается такое положение, что фильтрующее кольцо 2, если смотреть в направлении окружности, с одной стороны, везде касается герметизируемой поверхности 5, не вызывая, с другой стороны, нежелательно большого выделения тепла в результате трения.
На фиг.1 показан первый пример выполнения уплотнительного устройства согласно изобретению. Уплотнительное кольцо 1 соединено с опорой 9, фильтрующее кольцо 2 - с опорой 10, причем обе опоры 9, 10 выполнены из листового металла. Предварительно смонтированный блок 11 образуется уплотнительным кольцом 1 и соответствующей опорой 9, предварительно смонтированный блок 12 - фильтрующим кольцом 2 и соответствующей опорой 10, причем эти предварительно смонтированные блоки 11, 12 по фиг.1 собраны в дополнительный блок 13. Благодаря этому задается и все время сохраняет постоянство аксиальный зазор между уплотнительным кольцом 1 и фильтрующим кольцом 2.
На фиг.2 показан второй пример выполнения, отличающийся от вышеописанного примера выполнения по фиг.1 тем, что предварительно смонтированные блоки 11, 12 установлены в монтажном пространстве 14 по соседству отдельно друг от друга и с аксиальным зазором между ними. Внутри корпуса 17 на участке аксиального зазора между блоками 11, 12 предусмотрен проем 18, через который в монтажное пространство 14 может подаваться свежее масло. Свежее масло может быть чистым или, например, очищенным с помощью масляного фильтра. В этом случае свежее масло через проем 18 поступает в монтажное пространство 14, а оттуда между герметизируемой поверхностью 5 и фильтрующим кольцом 2 - в герметизируемое пространство 3.
На фиг.3 показан третий пример выполнения, аналогичный примеру выполнения по фиг.1, причем опора 9 уплотнительного кольца 1 покрыта слоем 19 эластомера, образующим также статическое уплотнение 20 относительно корпуса 17. Со стороны слоя 19 эластомера, аксиально обращенной к герметизируемому пространству 3, предусмотрена выемка 21, в которой установлено фильтрующее кольцо 2 из нетканого материала; фильтрующее кольцо 2 и уплотнительное кольцо 1 склеены между собой.
Во всех трех примерах выполнения фильтр 2, состоящий из нетканого материала, обеспечивает такое положение, чтобы загрязнения, находящиеся в герметизируемом смазочном средстве 4 внутри герметизируемого пространства 3, не достигали уплотнительного кольца 1. Благодаря этому уплотнительное кольцо 1 имеет весьма незначительный износ и в результате этого постоянно хорошие потребительские свойства на протяжении длительного срока службы.