本发明专利技术涉及一种密封环(10)，尤其径向轴密封环或杆密封环，如该密封环被用于密封布置在两个机械元件(32,36)之间的密封间隙(48)那样。所述密封环包括能弹性变形的聚合物材料(12)和至少区段地以形状锁合的方式嵌埋在所述聚合物材料(12)中的支撑环(14)，其中，所述支撑环(14)实施为3D打印件，其材料具有至少区段地多层的结构，其中，所述支撑环(14)的材料比所述聚合物材料(12)具有更大的模量。该支撑环(14)能够在相对于所述密封环(10)的中心轴线(16)的径向方向上弹性地扩张并且具有多个形状稳定的第一环段(40)，所述第一环段在所述密封环(10)的周向方向上以铰接方式相互连接。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有3D打印镶嵌件的密封环
本专利技术涉及一种密封环，该密封环包括可弹性变形的聚合物材料和至少区段地以形状锁合的方式嵌埋在所述聚合物材料中的支撑环。
技术介绍
这种密封环在实践中长期以来一直以(轴向或径向)轴密封环的形式使用，或者也以杆密封环或者活塞密封环的形式使用。支撑环通常实施为在相对于密封环的中心轴线的径向方向或轴向方向上形状稳定的，并且在绝大多数情况下具有不太复杂的圆形横截面形状。支撑环以及聚合物材料，尤其在批量制造密封环时分别由不同材料制成注塑件。DE102013104069A1公开一种密封环，其中，支撑环实施为3D打印件，该3D打印件由与聚合物材料相比具有更大弹性模量的硬质塑料制成。本专利技术的任务是给出一种密封环，该密封环可以简单且低成本地制造并且提供更广泛的使用可能性。
技术实现思路
根据本专利技术的密封环的特点在于，支撑环实施为具有逐层材料结构的3D打印件，并且其中，支撑环的材料比聚合物材料具有更大的模量。由此一方面能够以简单且成本低的方式产生密封环。实施为3D打印件的支撑环可以具有更复杂的结构并且由此可以具有到目前为止没有实现的功能性。由于支撑环的材料比聚合物材料具有更大的模量，因此支撑环可以增强聚合物材料，即在压力加载的情况下限制聚合物材料的形状改变，并且因此抵抗聚合物材料和从而密封环的不希望的变形。根据本专利技术，聚合物材料可以注塑成型在支撑环上，如这也是在市场上可用的密封环的那种情况。支撑环能够在相对于密封环的中心轴线的径向方向上弹性地扩张。在这种情况下，支撑环具有双重功能。一方面，支撑环用于增强聚合物材料，另一方面，可以通过支撑环实现密封环抵着机械元件的动态要密封的密封面的预紧地密封贴靠。根据本专利技术，支撑环具有多个形状稳定的第一环段，所述第一环段在密封环的周向方向上相继地布置并且以铰接的方式相互连接。通过形状稳定的第一环元件可以提供支撑环的用于支撑可弹性变形的聚合物材料所需的负载承受能力。形状稳定的第一环元件的铰接连接允许支撑环的弹性扩张，如这对于聚合物材料抵着机械元件的动态密封面的预紧是有利的。此外，密封环也可以非旋转对称地、例如肾形地受变形，这对于密封环的装配是有利的。根据本专利技术，密封环的聚合物材料优选比支撑环材料具有更低的熔点。由此能够可靠地避免支撑环的材料在制造过程期间不希望地熔化。由此能够可靠地保护支撑环的细丝状并且因此对热损坏特别敏感的结构免受损坏或者说功能丧失。由此也能够将制造公差保持得低。根据本专利技术，形状稳定的第一环段分别可以由多个型廓条构成，所述型廓条在密封环的中心轴线方向上彼此间隔开地相继布置，其中，每两个直接相邻地布置的第一环段的型廓条交替地相互啮合，并且在它们的交叉点的区域中相互连接。在该结构类型中，支撑环可以在内骨骼的意义上加强聚合物材料。通过多个型廓条以及布置在它们之间的中间空间可以在聚合物材料和支撑环之间实现特别持久和能承受机械负载的连接。由此可以可靠地抵抗密封环的不希望的形状丧失和伴随着的功能丧失。第一环段的型廓条在夹紧环的未负载的状态下以及优选也在负载的安装状态下布置为相对于夹紧环的半径优选成锐角α地延伸的。在密封环或者说支撑环膨胀时，角度α相应地增大。支撑环的型廓条或者第一环段可以分别实施为结构相同的，并且尤其在它们各自的横截面形状、长度和厚度方面彼此相一致。根据本专利技术的一个替代实施方式，第一环段也可以在支撑环的周向方向上彼此间隔开地布置，并且分别经由第二环段相互连接，该第二环段至少区段地可弹性变形。在这种情况下，第一环段的铰接连接因此由第二环段引起。在最简单的结构设计的情况下，这些第二环段分别可以具有至少一个具有第一和第二型廓支腿的型廓支腿对，所述型廓支腿对经由背部区段相互连接并且布置为相对彼此倾斜延伸的。其中，两个型廓支腿可相对彼此弹性地张开。因此，第二环段构造为V形或U形的。通过张开第二环段可以增大支撑环的内横截面或外横截面，并且因此使密封环扩张。根据本专利技术，第二环段的至少一部分可以包括多个型廓支腿对，这些型廓支腿对在周向方向上相继排列地布置并且以端部对端部的方式相互材料锁合地连接。由此，第二环段总体上具有多重回曲形的形状，由此可以再进一步改善支撑环的可伸展性。根据本专利技术的一个特别优选的实施方式，密封环的在一个或多个端侧上和/或在一个或多个周侧上的表面至少区段地由支撑环构成。由此，支撑环可以用于将密封环在机械部件的密封保持结构、例如保持槽上导向、支承或者定位和固定。由此也可以抵抗密封环由于压力加载而不希望地被挤压到密封间隙中。此外，密封环的该结构形状可以提供在制造技术上的优点，因为可以将支撑环这样简化地定位在成型工具中，以便将聚合物材料注塑成型在支撑环上。如果支撑环超过密封环的由聚合物材料构成的表面区段地突出，则在装配密封环时以及在密封环投入运行期间可以特别有效地保护密封环的聚合物材料免受由于在动态要密封的密封面上的摩擦而引起的机械或者热过载。此外，支撑环由此可以用作相对于其它功能结构，例如机械部件的前述保持槽的槽侧面的间距保持装置。由此例如可以确保密封环的密封唇的压力激活(Druckaktivierung)。支撑环也可以实施为总体上在相对于密封环的中心轴线的径向方向上形状稳定的，即不会由于在密封装置投入运行时出现的压力负载而变形。由此，支撑环可以提供特别大的负载承受能力，并且可以特别有效地支撑或者在预给定的体积范围内加强聚合物材料。根据本专利技术，支撑环优选至少区段地具有L形、T形或十字形横截面形状。由此可以实现密封环的高扭曲稳定性。因此，支撑环的各个型廓支腿也可以被用于密封环的导向并且直至聚合物材料的表面或超过聚合物材料的表面突出或伸出。根据本专利技术的一个优选的扩展方案，支撑环具有至少一个流体通道或者形成该流体通道，在密封环投入运行时，密封环的低压侧能够通过所述流体通道与密封环的高压侧流体连通。因此，在密封环构造为径向轴密封环或杆密封件或者活塞密封件的情况下，流体通道在相对于密封环的中心轴线的轴向方向上延伸。在密封环构造为轴向轴密封环的情况下，流体通道在径向方向上延伸。支撑环也可以具有多个这样的流体通道。由于支撑环形成流体通道，即具有包围流体通道的壁，因此可以进一步简化密封环的制造，并且可以避免密封环的高成本的附加制造或者再加工步骤。根据本专利技术，密封环优选具有密封唇，该密封唇具有动密封棱边，其中，支撑环至少区段地布置在密封唇内。在此，支撑环可以区段地借助各个突起，例如舌状的突起延伸进密封唇中，然而，或者密封环具有环绕的密封唇支撑区段。在此，密封环可以延伸直至或几乎延伸直至密封唇的自由端，并且因此以所希望的方式加强密封唇。尽管这种密封唇通常仅具有小的材料强度(厚度)，但是通过根据本专利技术实施为3D打印件的支撑环，即使在支撑环的为此所需的-至少区段地细丝状的实施方式的情况下-也可以在密封唇的区域中实现足够的支撑作用。为了尽可能持久并且能承受负载地与聚合物材料机械连接，支撑环可以设有轴向或径向延伸地布置的贯通槽口，聚合物材料延伸进该贯通槽口中或聚合物材本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于密封布置在两个机械元件(32,36)之间的密封间隙(48)的密封环(10)，所述密封环包括能弹性变形的聚合物材料(12)和至少区段地以形状锁合的方式嵌埋在所述聚合物材料(12)中的支撑环(14)，其中，所述支撑环(14)实施为3D打印件，其材料具有至少区段地多层的结构，其中，所述支撑环(14)的材料比所述聚合物材料(12)具有更大的弹性模量，其中，所述支撑环(14)能够在相对于所述密封环(10)的中心轴线(16)的径向方向上弹性地扩张并且具有多个形状稳定的第一环段(40)，所述第一环段在所述密封环(10)的周向方向上以铰接方式相互连接。/n
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170517 DE 102017208285.21.一种用于密封布置在两个机械元件(32,36)之间的密封间隙(48)的密封环(10)，所述密封环包括能弹性变形的聚合物材料(12)和至少区段地以形状锁合的方式嵌埋在所述聚合物材料(12)中的支撑环(14)，其中，所述支撑环(14)实施为3D打印件，其材料具有至少区段地多层的结构，其中，所述支撑环(14)的材料比所述聚合物材料(12)具有更大的弹性模量，其中，所述支撑环(14)能够在相对于所述密封环(10)的中心轴线(16)的径向方向上弹性地扩张并且具有多个形状稳定的第一环段(40)，所述第一环段在所述密封环(10)的周向方向上以铰接方式相互连接。
2.根据权利要求1所述的密封环，其特征在于，所述聚合物材料(12)注塑成型在所述支撑环(14)上。
3.根据权利要求1或2所述的密封环，其特征在于，所述密封环(10)的聚合物材料(12)比所述支撑环(14)的材料具有更低的熔点。
4.根据权利要求1所述的密封环，其特征在于，所述第一环段(40)分别由多个型廓条(88)构成，所述型廓条在所述密封环(10)的中心轴线(16)的方向上彼此间隔开地相继布置，其中，每两个直接相邻地布置的第一环段(40)的型廓条(88)交替地相互啮合，并且在所述型廓条的交叉点(90)的区域中以铰接方式相互连接。
5.根据权利要求1所述的密封环，其特征在于，所述第一环段(40)在所述支撑环(10)的周向方向上彼此间隔开地布置并且分别经由第二环段(44)相互连接，所述第二环段至少区段地能弹性变形。
【专利技术属性】
技术研发人员：M·克鲁杜，M·弗朗茨，G·阿佐帕尔迪，M·凯克，C·韦曼，
申请(专利权)人：特瑞堡密封系统德国有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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