[发明专利]具有耐磨性不同的迷宫环的迷宫密封装置

说明书

本发明的实施例普遍地涉及密封元件并且尤其涉及一种迷宫密封装置和一种用于运行这种迷宫密封装置的方法。

迷宫式密封元件已知被用于将相互运动或旋转的构件相对外界密封。这种密封装置的常用形式为，法兰连接在轴承壳体上的轴承盖或轴承壳体具有多个环形设计的肋片，由此构成迷宫密封装置的第一迷宫环。为了密封，该第一迷宫环与相邻的交错的第二迷宫环配合作用，第二迷宫环可以被设置在轴上。第一和第二迷宫环交错的肋片共同构成所谓的密封迷宫。

迷宫密封装置例如可以用作无接触的轴密封装置。迷宫密封装置的密封功能以通过布置迷宫环的交错的、也就是相互嵌入的肋片而形成的密封路径的延长为基础，这导致在轴和固定壳体上的相对旋转的环之间形成交织的和变窄的缝隙。由于在两个迷宫环之间的长长的交织的或弯折的缝隙(密封迷宫)中相对较高的流动阻力，仅有相对很少的可容忍的液体量(泄漏质量流)能通过迷宫密封装置流入或流出。必要时可通过附加使用的定向的质量流(例如阻隔介质、如氮)阻止外部的污染。

为了迷宫密封装置更高的效率，对相关构件(即迷宫环)的制造公差要求很高的精度。由于确定的使用条件和/或构件太过不精确的制造，迷宫环的轴部分和壳体部分可能在迷宫密封装置运行时不期望地接触。例如迷宫密封装置的两个迷宫环可能在运行时由于外部负载作用接触。由此不能排除密封装置持续受损直至形成火花进而导致火灾的危险。

为了避免这种由于制造公差导致的迷宫环的不期望接触，可以在密封装置的制造直径较大时增大例如公差或缝隙。但是这会导致这样的缺点，即迷宫密封装置的密封效果进而其效率降低。

因此本发明所要解决的技术问题在于，提供一种相对现有技术改进的迷宫密封装置方案。

本发明认识到，迷宫密封装置的相互嵌入的迷宫环的至少部分或区段可以具有不同的耐磨强度。耐磨性比其它区域小的区域形成迷宫密封装置的有针对性的磨损区域。例如可在迷宫密封装置中涂覆具有较小耐磨强度的材料，其在两个迷宫环(例如由于外部负载作用)无意接触时导致具有较小耐磨强度的材料有针对性地磨损。

按照本发明的若干实施例，至少已被磨损的磨损区域或部分能够在达到预定的磨损度后被更换。在此，磨损度例如可根据流入或流出迷宫密封装置的泄漏质量流的可容忍量来确定。

按照本发明的一个方面规定一种迷宫密封装置。所述迷宫密封装置具有第一迷宫环和第二迷宫环，其中，在迷宫密封装置的已装配状态中，第一迷宫环和第二迷宫环至少部分重叠地相互嵌入并且可以彼此相对转动。此外，在已装配状态中，第一和第二迷宫环的相互对置的面具有不同的耐磨强度。为此，相互对置的面例如可由不同的材料制成或经过不同的表面处理和/或热处理。耐磨强度理解为固体抵抗磨损(机械磨损)的阻抗性能。

第一迷宫环例如可以配属于固定的壳体部分，而第二迷宫环可以设置在旋转轴上。两个相互嵌入的迷宫环可以相对转动。根据密封装置的实施形式，两个迷宫环或其环形延伸的肋片可以沿轴向、也就是沿轴旋转轴线的方向，或沿径向、也就是垂直于轴旋转轴线地相互嵌入。对于轴向相互嵌入的肋片，以下称为轴向迷宫密封装置，而对于径向相互嵌入的肋片，称为径向迷宫密封装置。此外，本发明的实施例显然也可以用在轴向和径向迷宫密封装置的组合中。

第一和第二迷宫环的相互对置的面的不同耐磨强度可以例如通过相互对置的面的不同材料硬度实现。换句话说，这意味着第一和第二迷宫环的相互对置的面至少区段性地具有不同的材料硬度。例如第一迷宫环的材料可以具有比第二迷宫环的材料更大的材料硬度，因此在迷宫密封装置运行时，也就是在轴旋转和/或负载时，第二迷宫环的耐磨强度较小的材料在两个迷宫环相遇时会比第一迷宫环的更耐磨的材料更快地磨损。

按照若干实施例，例如第一迷宫环可完全地或部分地由(可能淬火的)钢制成。在这种实施例中，第二迷宫环可以完全地或部分地由较软的材料制成，因此当两个迷宫环在迷宫密封装置运行中无意接触时，第二迷宫环有针对性地磨损。可考虑的比钢软的材料例如是有色金属或塑料。换句话表达，这意味着按照若干实施例，第一迷宫环的表面材料可以是(必要时淬火的)钢，并且第二迷宫环的表面材料是比其更软的材料，例如选自有色金属或塑料的组。在此，“有色金属”是排除贵金属的非铁金属的子集的总称。这些金属例如是镉(Cd)、钴(Co)、铜(Cu)、镍(Ni)、铅(Pb)、锡(Sn)或锌(Zn)。这些不贵的或者非稀有的重金属自身是有颜色的或构成彩色的合金，如黄铜、青铜和炮铜，其中合金同样算作有色金属。