УПЛОТНИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ
SEALING DEVICE AND ITS USE

Описание
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, причем герметизируемое пространство, по меньшей мере, частично заполнено герметизируемой средой.
2
Такое уплотнительное устройство известно из DE 36 19309 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, состоящее 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. Защитное уплотнение касается герметизируемого вала с прилеганием.
В основу изобретения положена задача создания уплотнительного устройства для других герметизируемых сред, помимо охлаждающей воды. Трение между фильтрующим кольцом и герметизируемой деталью машины должно быть уменьшено.
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 герметизируемой средой, причем фильтрующее кольцо охватывает герметизируемую поверхность герметизируемой детали машины с радиальным зазором.
Обычно уплотнительные кольца, герметизирующие смазочное средство, смазываются герметизируемым смазочным средством, так что они на протяжении как можно более длительного срока службы максимально сохраняют хорошие потребительские свойства; износ уплотнительного кольца благодаря смазке должен сводиться к минимуму.
Однако это предполагает, что герметизируемое смазочное средство практически не содержит никаких примесей, в частности никаких примесей с абразивным действием, которые могли бы повредить уплотнительное кольцо. Все же, в частности, при использовании уплотнительных устройств в приводах или осях автомобилей загрязнения уплотняющего смазочного средства с 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, установленным аксиально 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 в 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 устройство согласно изобретению сохраняет эти хорошие потребительские свойства на протяжении длительного срока службы, хотя уплотняющее кольцо установлено без контакта с герметизируемой поверхностью. Однако радиальный зазор очень незначителен.
Радиальный зазор, с которым фильтрующее кольцо охватывает герметизируемую поверхность герметизируемой детали машины, не превышает 1 мм. Такой зазор, с одной стороны, достаточно мал, чтобы обеспечить хорошую защиту рабочей кромки уплотнения от абразивных частиц, а, с другой, достаточно велик, чтобы с гарантией избежать нежелательного трения между фильтрующим кольцом и герметизируемой поверхностью. Предпочтительно, зазор составляет 0,4 мм. Касание фильтрующего кольца и уплотняемого вала предотвращается. Благодаря этому практически отсутствуют как затраты мощности на преодоление трения, так и тепло. Фильтрующее кольцо не имеет никакого перекрытия герметизируемой поверхности герметизируемой детали машины.
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, без кольцевой спиральной пружины, но с использованием предварительного натяга, обусловленного упругими свойствами материала.
Уплотнительное и фильтрующее кольца могут быть установлены на соответствующей опоре (каждое) и образовывать с соответствующими опорами предварительно смонтированные блоки. При этом преимущество состоит в том, что благодаря такой модульной конструкции различные уплотнительные кольца могут комбинироваться с различными фильтрующими кольцами. Опоры соответствующих колец, предпочтительно, выполнены 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 масса частиц внутри герметизируемого смазочного средства, например, особенно велика, и/или если материал, из которого выполнено уплотнительное кольцо, особенно подвержен износу, то может быть предусмотрено фильтрующее кольцо 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.
Предпочтительно, может быть предусмотрено, чтобы оба предварительно смонтированных блока были соединены друг с другом и образовывали дополнительный блок. Такой дополнительный блок прост в обращении, поскольку он содержит уплотнительное и фильтрующее кольца. Благодаря этому опасность дефекта сборки сведена к минимуму.
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 необходимости для возврата герметизируемой среды в направлении герметизируемого пространства.
Особенно хорошая сцепляемость фильтрующего нетканого материала, предпочтительно, достигается в результате ламинирования акринитрилбутадиеновым каучуком (NBR).
Герметизируемая среда может быть образована смазочным средством, например смазочным маслом.
Вышеописанное уплотнительное устройство может найти применение в приводах или в 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 перед ним со стороны герметизируемого пространства, защищено особенно надежно.
Уплотнительное устройство может также применяться в стационарных приводах.
Ниже пример выполнения уплотнительного устройства согласно изобретению описывается более подробно.
В нем схематически изображен пример выполнения, в котором уплотнительное и фильтрующее кольца образуют дополнительный блок.
На фиг.1 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 в показанных здесь примерах выполнения установлено в приводе или оси автомобиля. Внутри герметизируемого пространства 3 размещена герметизируемая среда 4, здесь смазочное масло, герметизируемое относительно окружающей среды 12. Герметизируемая деталь 6 машины в показанных здесь примерах представляет собой привод или ось, причем только уплотнительное кольцо 1 охватывает герметизируемую поверхность 5 герметизируемой детали 6 машины с прилеганием. Фильтрующее кольцо 2 охватывает герметизируемую поверхность 5 герметизируемой детали 6 машины с радиальным зазором, равным 0,4 мм. Благодаря этому трения между фильтрующим кольцом 2 и герметизируемой поверхностью 5 не возникает.
Уплотнительное кольцо 1 соединено с опорой 7, фильтрующее кольцо 2 - с опорой 8, причем обе опоры 7, 8 выполнены из листового металла. Предварительно смонтированный блок 9 образуется уплотнительным кольцом 1 и соответствующей опорой 7, предварительно смонтированный блок 10 - фильтрующим кольцом 2 и соответствующей опорой 8, причем эти предварительно смонтированные блоки 9, 10 собраны в дополнительный блок 11. Благодаря этому задается и все время сохраняет постоянство аксиальный зазор между уплотнительным кольцом 1 и фильтрующим кольцом 2.
Уплотняющее кольцо 2, состоящее из фильтрующего нетканого материала, обеспечивает такое положение, что загрязнения, находящиеся в смазочном средстве внутри герметизируемого пространства 3, достигают уплотнительного кольца 1 лишь в весьма незначительной степени. Благодаря этому уплотнительное кольцо имеет лишь очень незначительный износ и, как результат этого, постоянно хорошие потребительские свойства на протяжении длительного срока службы.