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      低摩擦動(dòng)態(tài)密封件的制作方法

      文檔序號(hào):9613611閱讀:788來(lái)源:國(guó)知局
      低摩擦動(dòng)態(tài)密封件的制作方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001 ] 本發(fā)明涉及一種用于密封旋轉(zhuǎn)內(nèi)部件比如軸與靜止外部件比如軸承殼體之間徑向間隙的密封裝置。更具體地說(shuō),本發(fā)明涉及一種在高轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生低摩擦的密封裝置。
      【背景技術(shù)】
      [0002]包括旋轉(zhuǎn)部件的機(jī)器通常需要密封單元,以防止水分和污染物進(jìn)入如支撐旋轉(zhuǎn)部件的軸承,并且防止?jié)櫥S承的潤(rùn)滑脂泄漏。徑向唇密封件是常用密封件的一個(gè)示例。該密封件具有的接觸唇抵靠著對(duì)立面,以確保靜態(tài)條件下的有效密封。在動(dòng)態(tài)條件下,唇與對(duì)立面滑動(dòng)接觸,產(chǎn)生摩擦和熱,也就是說(shuō),傳統(tǒng)的唇式密封通常不適合在高轉(zhuǎn)速下使用。
      [0003]靜態(tài)條件及高速下有效密封都很重要的一個(gè)應(yīng)用是鐵路軸承的領(lǐng)域。在緊湊牽引軸承單元(例如以超過(guò)200千米/小時(shí)的速度操作)中,過(guò)量的摩擦及熱的產(chǎn)生會(huì)很快導(dǎo)致磨損和早期的密封失效。因此,非接觸迷宮式密封件有時(shí)用于這樣的軸承單元。US8356941公開(kāi)了一個(gè)示例。然而,迷宮式密封的缺點(diǎn)在于,他們可能在靜態(tài)條件下不能提供有效的密封,除非相對(duì)的迷宮表面之間的間隙非常小。因此,這種密封裝置的公差要求更加嚴(yán)格。
      [0004]因此,存在改進(jìn)的余地。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0005]本發(fā)明涉及一種密封裝置,用于密封可相對(duì)旋轉(zhuǎn)的內(nèi)部件和外部件之間的徑向間隙,其中,所述內(nèi)部件圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn),所述外部件圍繞所述內(nèi)部件同軸布置。所述密封裝置包括:靜態(tài)部件,其適于安裝到所述外部件;以及動(dòng)態(tài)部件,其適于安裝到所述內(nèi)部件。所述密封裝置包括第一迷宮式密封件和第二迷宮式密封件,其中的每個(gè)由所述靜態(tài)及動(dòng)態(tài)密封部件上的至少一組相對(duì)表面之間的間隙形成。所述密封裝置還包括唇密封件,其沿徑向布置在所述第一和第二迷宮式密封件之間。所述唇密封件包括密封唇,其連接到所述動(dòng)態(tài)密封部件并且其抵靠著所述靜態(tài)密封部件上的徑向定向的對(duì)立面。所述密封唇在徑向橫截面上具有縱向延伸部,其在所述動(dòng)態(tài)密封部件靜止時(shí)以10°至80°之間的角度朝向所述旋轉(zhuǎn)軸線延伸。
      [0006]所述密封唇因此適于在離心力的作用下偏離所述對(duì)立面,從而隨著速度增加降低唇的接觸力,這又盡可能地減小摩擦的增加。在一定的高速下,唇將從對(duì)立面抬離,但這將不會(huì)損害密封裝置的整體密封作用,因?yàn)樗龅谝缓偷诙詫m式密封件在高速下具有最佳的密封效果。因此,所述密封裝置在靜態(tài)及低速條件下提供有效的密封,并且在高速下提供有效的低摩擦密封。優(yōu)選地,所述密封唇在縱向方向上相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線傾斜,角度在30°和60°之間。
      [0007]在一個(gè)示例中,所述密封唇由彈性材料制成,該彈性材料在例如模制過(guò)程中連接到所述動(dòng)態(tài)密封部件的徑向延伸的凸緣部。密封唇的縱向延伸部和所述凸緣部之間的連接可以適當(dāng)?shù)匕ㄣq接點(diǎn),所述唇可以在離心力的作用下圍繞該鉸接點(diǎn)樞轉(zhuǎn)。鉸接點(diǎn)可以由彈性材料的相對(duì)薄部形成。
      [0008]在抬離速度以下的速度下,密封唇與對(duì)立面滑動(dòng)接觸。為了進(jìn)一步減小摩擦,這種滑動(dòng)接觸優(yōu)選地采用特別適于密封應(yīng)用的密封潤(rùn)滑脂進(jìn)行潤(rùn)滑。通常,由本發(fā)明的密封裝置密封的空間將包含滾動(dòng)元件軸承,特別是用于鐵路應(yīng)用的雙列圓錐滾子軸承。軸承采用適于滾動(dòng)接觸的潤(rùn)滑脂進(jìn)行潤(rùn)滑。當(dāng)使用不同的密封潤(rùn)滑脂時(shí),重要的是保持不同的潤(rùn)滑脂分離。這個(gè)功能是由所述第一迷宮式密封件執(zhí)行的。
      [0009]所述第一迷宮式密封件位于唇密封件的徑向向內(nèi),并且由動(dòng)態(tài)密封部件的筒安裝部與靜態(tài)密封部件的相對(duì)筒部之間的環(huán)形間隙至少部分地形成。在優(yōu)選的示例中,動(dòng)態(tài)密封部件在軸向內(nèi)側(cè)(軸承側(cè))還包括徑向延伸部,該延伸部沿徑向重疊第一迷宮式密封的環(huán)形間隙。該徑向延伸部形成所述唇密封件與由密封裝置作為整體密封的空間之間的額外屏障。
      [0010]所述徑向延伸部可以由與密封唇相同的材料形成,并且可以在相同的過(guò)程中被連接到動(dòng)態(tài)密封部件??商娲?,該徑向延伸部可以由動(dòng)態(tài)密封部件的筒安裝部的一部分形成,該部分在靜態(tài)及動(dòng)態(tài)密封部件已經(jīng)組裝之后沿徑向向外彎曲。
      [0011]所述第一迷宮式密封件、唇密封件和第二迷宮式密封件優(yōu)選地大致布置在相同的軸向位置。這允許緊湊的設(shè)計(jì)。三個(gè)上述密封元件因此在徑向橫截面上布置成一個(gè)在另一個(gè)上方。
      [0012]第二迷宮式密封件位于唇密封件的徑向向外,并且具有的主要功能是防止污染物進(jìn)入密封裝置。在一個(gè)示例中,第二迷宮式密封件具有U形幾何形狀,其由靜態(tài)及動(dòng)態(tài)密封部件的相對(duì)軸向定向的表面之間的軸向間隙以及由靜態(tài)及動(dòng)態(tài)密封部件上的第一組和第二組相對(duì)徑向定向的表面之間的第一和第二環(huán)形間隙形成。
      [0013]合適地,所述靜態(tài)密封部件包括具有徑向內(nèi)腿和徑向外腿的U形構(gòu)件。所述動(dòng)密封部件適當(dāng)?shù)匕ㄔ谒鰪较騼?nèi)外腿之間延伸的外筒部,以創(chuàng)建第二迷宮式密封件的上述空隙。
      [0014]因此,根據(jù)本發(fā)明,所述密封裝置具有復(fù)雜的迷宮式密封件,以防止污染到達(dá)密封唇,該唇適于在離心力的作用下偏離靜態(tài)密封部件上的對(duì)立面。因此,所述密封裝置在高轉(zhuǎn)速下提供有效的低摩擦密封。另外,迷宮式密封件防止來(lái)自密封空間的潤(rùn)滑脂進(jìn)入該密封裝置,從而有可能使用密封件中的特定潤(rùn)滑脂。
      [0015]根據(jù)下面的詳細(xì)描述及附圖,本發(fā)明的這些及其它優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)。
      【附圖說(shuō)明】
      [0016]附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例。
      [0017]單張附圖1示出了通過(guò)被安裝到鐵路軸承單元的密封裝置的徑向橫截面。
      [0018]附圖標(biāo)記列表
      [0019]1 密封裝置
      [0020]2 軸承裝置
      [0021]3 旋轉(zhuǎn)機(jī)器部件(軸)
      [0022]4 靜止機(jī)器部件(殼體)
      [0023]5 第一迷宮式密封件
      [0024]6 第二迷宮式密封件
      [0025]7唇密封件
      [0026]8密封唇
      [0027]9靜態(tài)密封部件的筒部
      [0028]10靜態(tài)密封部件
      [0029]10’靜態(tài)密封部件的凸緣部(靜態(tài)凸緣部)
      [0030]11第一迷宮式密封件的環(huán)形間隙
      [0031]12動(dòng)態(tài)密封部件
      [0032]12’動(dòng)態(tài)密封部件的安裝部
      [0033]12”動(dòng)態(tài)密封部件的凸緣部(動(dòng)態(tài)凸緣部)
      [0034]12”’動(dòng)態(tài)密封部件的外筒部
      [0035]13U形構(gòu)件
      [0036]13’U形構(gòu)件的第一腿
      [0037]13”U形構(gòu)件的第二腿
      [0038]14第二迷宮式密封件的第一環(huán)形間隙
      [0039]15第二迷宮式密封件的第二環(huán)形間隙
      [0040]16U形構(gòu)件上的徑向突起
      [0041]17U形構(gòu)件內(nèi)的容納空間(水收集器)
      [0042]18動(dòng)態(tài)密封部件上的徑向突起
      [0043]19密封唇的樞轉(zhuǎn)點(diǎn)
      [0044]E環(huán)境
      [0045]a旋轉(zhuǎn)軸線
      [0046]α密封唇與旋轉(zhuǎn)軸線之間的角度
      [0047]L密封唇的縱向延伸部
      【具體實(shí)施方式】
      [0048]在該圖中,示出了一種密封裝置,其形成鐵路軸承單元的一部分。密封裝置1相對(duì)于環(huán)境Ε密封軸承裝置2 (未詳細(xì)示出)。軸承裝置2將旋轉(zhuǎn)軸3支撐在靜止殼體4中(該殼體還可以是外軸承圈)。軸3圍繞軸線a旋轉(zhuǎn)。
      [0049]密封裝置1包括三個(gè)密封元件,即:第一迷宮式密封件5、第二迷宮式密封件6和唇密封件7,其沿徑向布置在這兩個(gè)迷宮式密封件5和6之間。
      [0050]具體地,該裝置包括動(dòng)態(tài)密封部件12,其安裝到軸3并且包括安裝到殼體4的靜態(tài)密封部件10。靜態(tài)密封部件包括凸緣部10’,其在徑向向內(nèi)的方向上從外筒安裝部延伸。另外,靜態(tài)密封部件包括內(nèi)筒部9,其在軸向向外的方向上從靜態(tài)凸緣部10’延伸。合適地,這些部分是由例如金屬片制成的變形管狀元件的一部分。
      [0051]動(dòng)態(tài)密封部件12包括筒安裝部12’ (裝配至軸3)和在徑向向外的方向上從該安裝部延伸的凸緣部12”。此外,外筒部12”’在軸向向內(nèi)的方向上從動(dòng)態(tài)凸緣部12”朝向靜態(tài)密封部件的靜態(tài)凸緣部10’延伸。此外,動(dòng)態(tài)密封部件的上述部分適于形成由例如金屬片制成的變形管狀元件的一部分。
      [0052]第一迷宮式密封件5由靜態(tài)密封部件10的筒部9的徑向內(nèi)表面和動(dòng)態(tài)密封部件12的筒安裝部12’的徑向外表面12之間的環(huán)形間隙11至少部分地形成。
      [0053]動(dòng)態(tài)密封部件還包括彈性密封唇8,其在唇的縱向方向L上朝向旋轉(zhuǎn)軸線a延伸。密封唇8接合到動(dòng)態(tài)凸緣部12”并且具有縱向狀體,其以相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線成角度α延伸。密封唇8的接觸表面抵靠著由筒部9的徑向外表面形成的、靜態(tài)密封部件10上的對(duì)立面。在所示的示例中,角度α約為45度。此外,彈性密封唇8通過(guò)彈性體材料的相對(duì)薄部而結(jié)合到動(dòng)
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