專利名稱：密封裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種密封裝置，該密封裝置使機(jī)械部件的第一區(qū)域相對該機(jī)械部件的第二區(qū)域密封，其中，密封裝置具有至少一個密封元件，該密封元件與機(jī)械部件或與和該機(jī)械部件連接的部件接觸或該密封元件在形成間隙的情形下在機(jī)械部件上或在與該機(jī)械部件連接的部件上延伸。
背景技術(shù)：
這種類型的密封裝置已被充分公開。該密封裝置既用作摩擦的密封裝置(例如徑向軸密封圈)也用作非摩擦的密封裝置(迷宮式密封裝置)，由此可以確保對部件區(qū)域的密封。雖然存在相應(yīng)的應(yīng)用，但不能總是防止?jié)駳夂团K污進(jìn)入待密封的區(qū)域內(nèi)。由于水進(jìn)入會引起腐蝕危險或潤滑劑(潤滑油或油脂)污染，這會造成運(yùn)行故障甚至運(yùn)行失效。一般通過對密封裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改變，例如通過布置更多的密封元件或密封唇才能相對濕氣的進(jìn)入實現(xiàn)更好的防護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，這樣擴(kuò)展設(shè)計開頭所述類型的密封裝置，使得不必改變密封裝置設(shè)計就能更好地防止?jié)駳?，例如水的進(jìn)入。該技術(shù)問題通過本發(fā)明由此解決，即，密封元件和/或機(jī)械部件和/或與該機(jī)械部件連接的部件在密封元件的區(qū)域內(nèi)配設(shè)或涂覆有具有超疏水特性的材料。該超疏水性的材料在此優(yōu)選具有至少150°的水接觸角(Θ)(對此參見下面的實施方案)。超疏水的材料有利地具有納米纖維。超疏水的材料尤其可以具有硅納米纖維。在此，聚甲基硅倍半氧烷納米纖維被證明是優(yōu)選的材料。按照一種實施形式，密封裝置可以包括至少一個密封唇，其中，至少一個密封唇的區(qū)域配設(shè)或涂覆有所述材料。在此，所述密封裝置尤其是徑向軸密封裝置。至少一個密封唇可以徑向或軸向地抵靠在其對接面上。密封唇在此可以抵靠在與機(jī)械部件連接的止動盤上。但按一種備選的實施形式，密封裝置也可以包括迷宮式密封裝置，該迷宮式密封裝置具有至少一個形成間隙的區(qū)域，其中，該形成間隙的區(qū)域至少局部配設(shè)或涂覆有所述材料。根據(jù)材料的水接觸角這樣設(shè)計間隙高度，使得水滴大于間隙高度，以便在這種情況下可靠地避免水進(jìn)入。與密封唇或迷宮式密封裝置交互作用的機(jī)械部件或與機(jī)械部件連接的部件可以是軸或止推環(huán)，該軸或止推環(huán)在其表面上至少在密封裝置的區(qū)域內(nèi)可以配設(shè)或涂覆有所述材料。所建議的技術(shù)方案既適用于通過接觸的密封元件工作的密封裝置，又適用于這種無接觸地密封的密封裝置。持久的超疏水效果使得由于水的表面張力在平面上形成球形的水滴，這些球形水滴在斜坡時會沒有殘余地滾下(滴下)。在曲面中，例如在軸的情況下，水在足夠多時可以形成環(huán)形結(jié)構(gòu)(圓環(huán)形的形狀)。密封的作用可以通過有利的幾何形狀促進(jìn)，以便沿期望的方向輸送待分離的水滴。有利的是，疏水特性與密封裝置上的接觸面和配對作用面的表面磨損無關(guān)地被保持，即，與磨損無關(guān)。


在附圖中示出了本發(fā)明的實施例。在附圖中圖1是徑向軸密封裝置形式的密封裝置的徑向剖面圖，圖2是迷宮式密封裝置形式的密封裝置的徑向剖面圖，圖3是位于疏水的基底上的水滴，圖4是圖1中“Z”部分的詳細(xì)圖，以及圖5是另一種密封裝置的徑向剖面圖。
具體實施例方式在圖1中可見密封裝置1，該密封裝置1使形式為軸的機(jī)械部件3的第一區(qū)域2 (空氣側(cè))相對第二區(qū)域4 (潤滑油側(cè))密封。為此，密封裝置1具有密封元件5，該密封元件 5 (設(shè)計成徑向軸密封裝置)具有兩個摩擦貼靠在軸3上的密封唇8和9。同樣適用于按圖2的實施形式，密封裝置1在此設(shè)計成迷宮式密封裝置，因此在密封元件5和軸3之間留有間隙6，該間隙應(yīng)當(dāng)防止?jié)駳饣蚺K污進(jìn)入。為了更好地防止?jié)駳?，尤其是水和臟污進(jìn)入，本發(fā)明規(guī)定，在這兩種實施例中，密封元件5和機(jī)械部件3均在密封元件5的區(qū)域內(nèi)配設(shè)或涂覆有具有超疏水特性的材料7。 也就是將該材料旋轉(zhuǎn)對稱地涂覆在密封元件5或軸3上。超疏水的材料具有這樣的效果，S卩，這樣地排斥濕氣并尤其是水，使得形成在圖4 中詳細(xì)示出、圖1中Z部分的水滴。在此，預(yù)計水從左側(cè)進(jìn)入密封裝置1。在此可看見水滴 10，該水滴10由于超疏水的涂層7形成在密封間隙之前并且不能通過密封唇8。也就是說， 若水在某一個位置與涂層的表面接觸，則材料7超疏水的效果由于水的表面張力形成水滴或在較多水的情況下形成環(huán)形結(jié)構(gòu)。由于間隙的V形結(jié)構(gòu)，水滴10位于該間隙的區(qū)域內(nèi)， 水在此受到遠(yuǎn)離密封唇8的定向泵吸作用。因此，明顯提高的疏水性防止水進(jìn)入密封間隙并因此不能通過密封邊棱的自然輸送能力輸送到待密封的空間中。所述的環(huán)形構(gòu)造的水可以額外地促進(jìn)尤其相對灰塵顆粒的密封作用。在布置在前面的保護(hù)元件中，如徑向或軸向布置的密封唇中，阻止了水進(jìn)入原來的密封區(qū)域中。即便有可能由于動態(tài)運(yùn)行偏差產(chǎn)生的小間隙，由于水的表面張力也不會被越過。作為保護(hù)密封裝置的無紡布材料的防水加工同樣改善防水性并且保證主密封元件充分的通風(fēng)。對于所規(guī)定的材料7的、按本發(fā)明設(shè)計的疏水性應(yīng)當(dāng)說明如下物質(zhì)排斥水的能力的大小是疏水性。因此物質(zhì)的特點(diǎn)是，不與水混合并且大多可以滴落到表面上。非極性物質(zhì)，如油脂、蠟、具有較長烷基(也就是除了甲醇、乙醇和丙醇)的醇、烷烴、烯烴等是疏水的。當(dāng)在水中溶解少量的疏水物質(zhì)，如甲烷時，會形成熵不利的籠形-結(jié)構(gòu) (Klathrat-Strukturen)。因此該物質(zhì)在水中的溶解度很小。為了確定疏水度，通常引入所謂的接觸角 。在固體表面上的液滴(參見圖3中的水滴10)與該表面所成的夾角稱作接觸角。液體和固體之間接觸角θ的大小與接觸面上的物質(zhì)之間的交互作用有關(guān)。交互作用越小，接觸角越大。在圖3中，示出了平躺的水滴 10的接觸角Θ。在確定接觸角Θ時，也就是待觀察的液滴位于固定的基底上并且被氣體包圍。接觸角是由該液體在固相、液相和氣相相遇的部位形成的夾角。通過確定接觸角可以確定固體物質(zhì)表面特定的特性，例如表面能量。在使用水作為液體的特殊情況下，人們在較小的接觸角( 很小)時，將表面稱為親水性的，在夾角為90°時稱為疏水性的，在更大的夾角時(如圖3)稱作超疏水性的。后者在很大的夾角(約160° )時也稱為蓮花效應(yīng)，相當(dāng)于極小的可濕潤性。通過表面處理可以改變接觸角。疏水表面一般由疏水物質(zhì)制成或由疏水物質(zhì)覆蓋。例如用PTFE (特氟龍)涂覆表面或用疏水材料，如蠟或石蠟對隔絕材料和紡織物進(jìn)行防水處理。疏水表面極端的例子是蓮花葉片和花瓣的表面。該疏水表面是粗糙的并且附加地用疏水物質(zhì)覆蓋。由于這種特殊性，該疏水表面具有大于160°的接觸角，因此水滴在其上幾乎是圓的。水很容易從這種表面上滴落。存在的污物顆粒很容易被清洗掉。這個效應(yīng)被稱為蓮花效應(yīng)。在圖5中示意示出了密封裝置1的另一個例子，其中，可以設(shè)置按本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。 密封元件4在此設(shè)計成總共形成三個抵靠在止推環(huán)14上的密封唇11、12和13的彈性體部件。密封唇11和12徑向抵靠在其對接面上，而密封唇13軸向抵靠在其對接面上。在此部分軸向作用的密封唇被證明尤其適用于污染特別嚴(yán)重且潮濕的環(huán)境，例如在車輪軸承的情況。為產(chǎn)生超疏水效果，本發(fā)明在材料7中使用優(yōu)選納米纖維。對于這一點(diǎn)補(bǔ)充說明如下為產(chǎn)生超疏水效果，按本發(fā)明優(yōu)選使用硅納米纖維。硅納米纖維的直徑為約5納米，長度為幾微米。硅納米纖維由硅烷制成。硅納米纖維在化學(xué)組成上與硅樹脂一樣，但硅納米纖維由于納米結(jié)構(gòu)而具有完全不同的物理和化學(xué)特性。硅納米纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)相當(dāng)于硅樹脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)。硅原子通過氧原子相互連接。 如果兩個以上的氧原子用作橋鍵原子，則形成了三維網(wǎng)絡(luò)。然后，硅原子的第四結(jié)合位置被有機(jī)的殘留物浸透。在特定的條件下，在合成時在表面上不會形成大量的硅固體，而形成小的纖維。纖維只有幾納米厚并且僅幾十納米長。硅納米纖維可以在一種方法中從氣相制成。為此，將三氯硅烷在反應(yīng)室中與精確設(shè)定的空氣濕度一起蒸發(fā)并且將基體暴露在該混合物中數(shù)小時。在此要注意的是，要很精確地調(diào)節(jié)三氯硅烷的濃度和空氣濕度，否則會發(fā)生縮聚反應(yīng)，即，它形成硅酮，但不產(chǎn)生納米纖維。
硅納米纖維具有多種，部分極端的特性，這些特性由于事后的化學(xué)改變可以回到極端的反面。因此，涂覆有硅納米纖維的表面是特別疏水的(超疏水性)，當(dāng)前就是利用這一特性。因此水滴作為幾乎圓形的小球位于表面上，實際上沒發(fā)生潤濕。如上所述，通過接觸角描述這種特性，在硅納米纖維涂層的情況下，接觸角幾乎高達(dá)170°。若表面也只傾斜成較小的角度，例如2°，則水珠立即從表面上滾落。所建議的設(shè)計構(gòu)造可以在任意密封裝置上使用。這例如適用于密封盤(簡單的蓋板)，該密封盤使用在滾動軸承或滑動軸承的軸向端部區(qū)域內(nèi)、與一個軸承圈一同轉(zhuǎn)動并且摩擦地貼靠在另一軸承圈上或與該另一個軸承圈保持間隙，也就是無摩擦地密封。同樣本發(fā)明可以使用在所有的徑向軸密封裝置中，該徑向軸密封裝置通過傳統(tǒng)的密封唇或通過特氟龍構(gòu)成的密封唇工作。同樣，本發(fā)明構(gòu)思也可以應(yīng)用在無紡布元件形式的保護(hù)元件中。如果使用帶有軸向作用的保護(hù)唇的徑向軸密封圈，該保護(hù)唇置入單獨(dú)的止推環(huán)，本構(gòu)思同樣
這適用。
附圖標(biāo)記清單
1密封裝置
2第一區(qū)域
3機(jī)械部件(軸、止動盤)
4第二區(qū)域
5密封元件
6間隙
7具有超疏水特性的材料
8密封唇
9密封唇
10液滴
11密封唇
12密封唇
13密封唇
14止推環(huán)
Θ水接觸角
權(quán)利要求
1.一種密封裝置(1)，該密封裝置(1)使機(jī)械部件C3)的第一區(qū)域( 相對所述機(jī)械部件(3)的第二區(qū)域(4)密封，其中，所述密封裝置(1)具有至少一個密封元件(5)，該密封元件(5)與所述機(jī)械部件C3)或與和該機(jī)械部件C3)連接的部件(14)接觸，或者該密封元件 (5)在形成間隙(6)的情形下在所述機(jī)械部件( 上或在與該機(jī)械部件連接的部件(14)上延伸，其特征在于，所述密封元件( 和/或所述機(jī)械部件C3)和/或與所述機(jī)械部件(3) 連接的部件(14)在所述密封元件(5)的區(qū)域內(nèi)配設(shè)或涂覆有具有超疏水特性的材料(7)。
2.如權(quán)利要求1所述的密封裝置，其特征在于，所述超疏水的材料具有至少150°的水接觸角( )。
3.如權(quán)利要求1或2所述的密封裝置，其特征在于，所述超疏水的材料具有納米纖維。
4.如權(quán)利要求3所述的密封裝置，其特征在于，所述超疏水的材料具有硅納米纖維。
5.如權(quán)利要求4所述的密封裝置，其特征在于，所述超疏水的材料具有聚甲基硅倍半氧烷納米纖維。
6.如權(quán)利要求1至5之一所述的密封裝置，其特征在于，該密封裝置包括至少一個密封唇(8、9、11、12、13)，其中，所述至少一個密封唇(8、9、11、12、13)的區(qū)域配設(shè)或涂覆有所述材料(7)。
7.如權(quán)利要求6所述的密封裝置，其特征在于，該密封裝置是徑向軸密封裝置。
8.如權(quán)利要求6或7所述的密封裝置，其特征在于，所述至少一個密封唇(8、9、11、12) 徑向抵靠在其對接面上。
9.如權(quán)利要求6至8之一所述的密封裝置，其特征在于，所述至少一個密封唇(13)軸向抵靠在其對接面上。
10.如權(quán)利要求6至9之一所述的密封裝置，其特征在于，所述密封唇(8、9)抵靠在與所述機(jī)械部件C3)連接的止動盤或止推環(huán)(14)上。
11.如權(quán)利要求1至5之一所述的密封裝置，其特征在于，該密封裝置包括迷宮式密封裝置，該迷宮式密封裝置具有至少一個形成間隙(6)的區(qū)域，其中，形成所述間隙(6)的區(qū)域至少局部配設(shè)或涂覆有所述材料(7)。
12.如權(quán)利要求6至11之一所述的密封裝置，其特征在于，與所述密封唇(8、9)或所述迷宮式密封裝置交互作用的機(jī)械部件C3)或與所述機(jī)械部件連接的部件是軸或止推環(huán) (14)，該軸或止推環(huán)(14)在其表面上至少在所述密封裝置的區(qū)域內(nèi)配設(shè)或涂覆有所述材料⑵。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種密封裝置(1)，該密封裝置(1)使機(jī)械部件(3)的第一區(qū)域(2)相對所述機(jī)械部件(3)的第二區(qū)域(4)密封，其中，所述密封裝置(1)具有至少一個密封元件(5)，該密封元件(5)與所述機(jī)械部件(3)或與和該機(jī)械部件(3)連接的部件(14)接觸，或者該密封元件(5)在形成間隙(6)的情形下在所述機(jī)械部件(3)上或在與該機(jī)械部件(3)連接的部件(14)上延伸。為了使密封裝置更好地防護(hù)濕氣，本發(fā)明規(guī)定，所述密封元件(5)和/或所述機(jī)械部件(3)和/或與所述機(jī)械部件(3)連接的部件(14)在所述密封元件(5)的區(qū)域內(nèi)配設(shè)或涂覆有具有超疏水特性的材料(7)。
文檔編號F16J15/32GK102439335SQ201080022050
公開日2012年5月2日 申請日期2010年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月19日
發(fā)明者J.庫爾思, J.羅倫希特 申請人:Skf公司