[發明專利]具有3D打印鑲嵌件的密封環

有效

• 申請號: 201880032306.1
• 申請日: 2018-05-09
• 公開（公告）號: CN110621921B
• 公開（公告）日: 2021-08-17
• 發明（設計）人: M·克魯杜;M·弗朗茨;G·阿佐帕爾迪;M·凱克;C·韋曼
• 申請（專利權）人: 特瑞堡密封系統德國有限公司
• 主分類號: F16J15/06
• 分類號: F16J15/06;F16J15/3248;F16J15/3284
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 侯鳴慧

本發明涉及一種密封環(10)，尤其徑向軸密封環或桿密封環，如該密封環被用于密封布置在兩個機械元件(32,36)之間的密封間隙(48)那樣。所述密封環包括能彈性變形的聚合物材料(12)和至少區段地以形狀鎖合的方式嵌埋在所述聚合物材料(12)中的支撐環(14)，其中，所述支撐環(14)實施為3D打印件，其材料具有至少區段地多層的結構，其中，所述支撐環(14)的材料比所述聚合物材料(12)具有更大的模量。該支撐環(14)能夠在相對于所述密封環(10)的中心軸線(16)的徑向方向上彈性地擴張并且具有多個形狀穩定的第一環段(40)，所述第一環段在所述密封環(10)的周向方向上以鉸接方式相互連接。

技術領域

本發明涉及一種密封環，該密封環包括可彈性變形的聚合物材料和至少區段地以形狀鎖合的方式嵌埋在所述聚合物材料中的支撐環。

背景技術

這種密封環在實踐中長期以來一直以(軸向或徑向)軸密封環的形式使用，或者也以桿密封環或者活塞密封環的形式使用。

支撐環通常實施為在相對于密封環的中心軸線的徑向方向或軸向方向上形狀穩定的，并且在絕大多數情況下具有不太復雜的圓形橫截面形狀。

支撐環以及聚合物材料，尤其在批量制造密封環時分別由不同材料制成注塑件。

DE 10 2013 104 069 A1公開一種密封環，其中，支撐環實施為3D打印件，該3D打印件由與聚合物材料相比具有更大彈性模量的硬質塑料制成。本發明的任務是給出一種密封環，該密封環可以簡單且低成本地制造并且提供更廣泛的使用可能性。

發明內容

根據本發明的密封環的特點在于，支撐環實施為具有逐層材料結構的3D打印件，并且其中，支撐環的材料比聚合物材料具有更大的模量。由此一方面能夠以簡單且成本低的方式產生密封環。實施為3D打印件的支撐環可以具有更復雜的結構并且由此可以具有到目前為止沒有實現的功能性。由于支撐環的材料比聚合物材料具有更大的模量，因此支撐環可以增強聚合物材料，即在壓力加載的情況下限制聚合物材料的形狀改變，并且因此抵抗聚合物材料和從而密封環的不希望的變形。根據本發明，聚合物材料可以注塑成型在支撐環上，如這也是在市場上可用的密封環的那種情況。支撐環能夠在相對于密封環的中心軸線的徑向方向上彈性地擴張。在這種情況下，支撐環具有雙重功能。一方面，支撐環用于增強聚合物材料，另一方面，可以通過支撐環實現密封環抵著機械元件的動態要密封的密封面的預緊地密封貼靠。

根據本發明，支撐環具有多個形狀穩定的第一環段，所述第一環段在密封環的周向方向上相繼地布置并且以鉸接的方式相互連接。通過形狀穩定的第一環元件可以提供支撐環的用于支撐可彈性變形的聚合物材料所需的負載承受能力。形狀穩定的第一環元件的鉸接連接允許支撐環的彈性擴張，如這對于聚合物材料抵著機械元件的動態密封面的預緊是有利的。此外，密封環也可以非旋轉對稱地、例如腎形地受變形，這對于密封環的裝配是有利的。

根據本發明，密封環的聚合物材料優選比支撐環材料具有更低的熔點。由此能夠可靠地避免支撐環的材料在制造過程期間不希望地熔化。由此能夠可靠地保護支撐環的細絲狀并且因此對熱損壞特別敏感的結構免受損壞或者說功能喪失。由此也能夠將制造公差保持得低。

根據本發明，形狀穩定的第一環段分別可以由多個型廓條構成，所述型廓條在密封環的中心軸線方向上彼此間隔開地相繼布置，其中，每兩個直接相鄰地布置的第一環段的型廓條交替地相互嚙合，并且在它們的交叉點的區域中相互連接。在該結構類型中，支撐環可以在內骨骼的意義上加強聚合物材料。通過多個型廓條以及布置在它們之間的中間空間可以在聚合物材料和支撐環之間實現特別持久和能承受機械負載的連接。由此可以可靠地抵抗密封環的不希望的形狀喪失和伴隨著的功能喪失。

第一環段的型廓條在夾緊環的未負載的狀態下以及優選也在負載的安裝狀態下布置為相對于夾緊環的半徑優選成銳角α地延伸的。在密封環或者說支撐環膨脹時，角度α相應地增大。支撐環的型廓條或者第一環段可以分別實施為結構相同的，并且尤其在它們各自的橫截面形狀、長度和厚度方面彼此相一致。