CN105570464A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于第一空间(A)相对于第二空间(B)的密封的密封装置(1)，其中，密封装置(1)具有布置在第一部件(2)上的密封基体(3)，其中，密封基体(3)支撑有至少两个密封唇口(4，5)，其中，构造密封唇口(4，5)以用于直接或者间接沿径向在第二部件(6)上滑擦，且其中，第二部件(6)具有带有轴线方向(a)的转轴。为了在运行时维持较好的密封效果，却也要将密封装置的摩擦最小化，本发明这样规定，即第一密封唇口(4)和第二密封唇口(5)以在轴线方向(a)上彼此间隔开的方式在第二部件(6)上滑擦，其中，在密封基体(3)中布置至少一个温度敏感的调整元件(7)，该调整元件(7)在温度升高时发生形状改变，从而至少第一密封唇口(4)沿径向远离第二部件(6)地运动，其中，温度敏感的调整元件(7)这样布置成，使得第二密封唇口(5)比第一密封唇口(4)较小程度地沿径向远离第二部件(6)地运动。

Description

密封装置

技术领域

本发明涉及一种用于将第一空间相对于第二空间的密封的密封装置，其中，密封装置具有布置在第一部件上的密封基体，其中，密封基体支撑有至少两个密封唇口，其中，构造密封唇口以用于直接或者间接在第二部件上径向滑擦，且其中，第二部件具有带有轴向方向的旋转轴线，其中，第一密封唇口和第二密封唇口以在轴向方向上彼此间隔开的方式在第二部件上滑擦，其中，在密封基体中布置至少一个温度敏感的调整元件，该调整元件在温度升高时发生形状改变，从而至少第一密封唇口以径向上远离第二部件的方式运动，其中，温度敏感的调整元件这样布置，使得第二密封唇口比第一密封唇口较小程度地沿径向远离第二部件。

背景技术

这类密封装置在背景技术中充分已知。其构造为径向轴密封件，其中，密封唇口以摩擦的方式贴靠在轴上。密封基体与壳体区段相连接。由此在壳体内部限定出一个被密封的空间，该空间相对于周围环境被密封。该空间(在该空间中可例如布置滚子轴承)以润滑剂，例如润滑脂填充。

这类型的密封装置从文件DE102007045819A1中已知。文件DE102011086954A1公开了带有温度敏感的调整元件的另一解决方案。

例如，在铁轨或者机动车的轮轴承中需要这类密封装置。其可以构造为无接触式(间隙或者曲径式密封件)或者这类型的接触式密封件。在此，密封装置可直接集成到(滚子)轴承中或者作为单独的外部单元使用。在此，两种提及的密封理念-即无接触式或者接触式密封装置-各有优点和缺点。

接触式密封装置在以摩擦的方式贴靠着的密封唇口和对应工作面(例如在轴上的轴承内环或者工作面)之间具有明确定义的覆盖部。该覆盖部对于优良的密封效果来说是必要的，然而会导致摩擦且由此导致热生成。也就是出现发热，这可能导致摩擦加剧且最终导致在以摩擦的方式彼此贴靠着的接触对(即在密封唇口和相对滑动面之间)之间的磨损。密封唇口优选由弹性材料构成。

通过密封唇口直径和轴直径的制造公差，覆盖部会变化。该变化通常大于0.1mm。这不利地导致已安装的密封装置的由于覆盖部波动而产生的不同(摩擦)特性。而通常，该密封装置有利地适用于较好地抵挡外部的轴承污物。此外，该密封装置有效地挡住润滑剂，即一种用于轴承润滑的滚子轴承润滑脂被较好地挡在轴承中；润滑剂(脂)的溢出被最小化。

而无接触式密封装置(即间隙密封装置)不能如接触式密封装置那样好地进行密封，且对于抵抗来自外部的可能的轴承污物来说作用效果也不那么好。为了使污物到被密封位置中的流入最小化，在密封装置内径和相对面(例如轴承内环或者轴颈)之间的密封间隙必须保持尽可能小。这一点在制造所述的直径时不利地要求较高的制造技术上的耗费，由此相应地导致较高的成本。同样密封脂会从轴承中溢出。这一点尤其适用于在使用低粘度的滚子轴承润滑脂时。由于可能的润滑脂溢出，这类型且便宜的低粘度轴承润滑脂(尤其在铁轨轴承中)有时不能使用，尽管其在润滑功能方面且由此从轴承使用寿命和温度生成上看实际上是最优的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于构造出一种开头提及形式的密封装置，从而在所有运行状态下呈现出密封唇口在待密封的部件上，尤其在轴件上的理想的覆盖或预紧。由此应一方面确保有效的密封。而另一方面应在在待密封的装置中温度升高时在密封唇口和待密封的轴之间也不产生过度摩擦。由此，在确保较好的密封时应达到最小的损耗和由此节省能量以及减少CO₂。此外，应由此实现轴承装置的最大的使用寿命。

通过本发明的所述技术问题的解决方案的特征在于，温度敏感的调整元件构造为套筒，该套筒以相对于旋转轴线同心的方式沿轴向方向延伸，其中，温度敏感的调整元件在其一个轴向端部被由密封基体保持，其中，温度敏感的调整元件的另一轴向端部没有固定在密封基体上，其中，密封基体具有用于温度敏感的调整元件的保持区段，该保持区段构造为弯折的区段，其中，保持区段包住温度敏感的调整元件的一个轴向端部或者保持元件，在该保持元件的端部上固定有温度敏感的调整元件。

温度敏感的调整元件在此甚至优选这样布置，使得第二密封唇口在温度升高时完全不会在径向上从第二部件上离开。

温度敏感的调整元件优选为双金属元件或者其包括类似零件。

套筒可至少在其轴向延伸部的一部分上在圆周上设有槽口。由此有利于这种可能性，即温度敏感的调整元件在温度升高时径向扩张。

密封基体在此优选由弯曲的板件制成。其可至少局部地被弹性材料包覆，其中，由弹性材料成形出密封唇口。

第一部件根据优选的应用方案为壳体且第二部件为旋转的轴件。

密封唇口在第二部件上的径向滑擦可如开始提及的那样是直接或者间接的。在直接滑擦时，密封唇口直接贴靠在第二部件(轴件)的圆柱面上。在间接滑擦时，在第二部件上例如安装有滑擦套筒，密封唇在该滑擦套筒上滑擦。

优选投入应用的双金属元件(也称作热双金属)是金属元件，由两层不同金属制成，这两层金属彼此材料配合或者形状配合地连接起来。特征性的是在温度升高时的形状改变。该形状改变表现为变形(弯曲)。对此的原因是所使用金属的不同热膨胀系数。这种金属可例如是锌或者钢和黄铜。两种带有不同纵向伸展系数的金属在变热时会延长不同的距离。如果将两个金属元件的两个端部(例如通过铆接或者辗压)连接起来，不同的长度变化会导致双金属元件的弯曲。

双金属通常制成板形或者带形。光亮的、不含氧化层的金属板在此在压力下叠在一起辗压。在接触区域中通过冷或热焊生成不可拆卸的连接。在另一实施方案中，金属端部等形地设有通孔且彼此铆接或螺栓连接起来。

由此，根据本发明得到贴靠在轴件上的密封唇口的有自调整作用的覆盖或者预紧，其中，覆盖或者预紧随着温度改变。

根据本发明的解决方案也适用于接触式密封方案，该密封方案设计为被动调节的密封系统。密封唇口在轴件上的径向接触力的调节通过在密封装置中产生的温度产生。为此设置一种温度敏感的调整元件，尤其为双金属元件，该调整元件调节密封唇口在轴件上的覆盖或者径向预紧。

在此可使得混合结构成为可能，其中，双金属元件集成到密封装置的弹性材料中。双金属元件在此也可安放到密封装置的弹性材料上，例如粘贴。

尽管双金属优选为温度敏感的调整元件，但通常可使用每一种在温度作用下改变其形状的热敏感材料。在最简单的情况下，由一种材料制成的环件可安装在所提及的该区段的臂上，该臂具有非常不一样的热膨胀系数-相比密封装置的弹性材料。由此在温度升高时以下效果就已经发生，即至少一个密封唇口略微沿径向升离待密封部件的对应运行面且由此最小化了在对应运行面上的覆盖或者预紧。

借助于所建议的解决方案可能的是，在温度升高时密封唇口在待密封的对应运行面上的覆盖或者挤压力减小，从而可最小化摩擦。由此可节省能源以及减少CO₂排放。此外，在给定情况下可提高转速，因为摩擦被削减了。

结果通过密封装置的使用寿命实现更少的成本。

此外，可延长维修间隔期，这是由于磨损会更小。密封装置和轴承使用寿命由此有利地延长。

最后可减少所需的润滑材料。

特别优选针对尤其在铁轨和机动车中的轮轴承装置使用所建议的密封装置。

附图说明

附图中示出了本发明的实施例。其中：

图1展示了安装在壳体和旋转的轴件之间的密封装置的径向剖面，且

图2展示了根据备选设计方案的密封装置的一部分的径向剖面。

具体实施方式

在图1中示出了壳体形式的第一部件2和旋转着的轴件形式的第二部件6。在第一和第二部件之间布置密封装置1，借助于该密封装置1，第一空间A(该空间A例如以润滑剂填充)相对于第二空间B(该空间B可为外界环境)密封。

密封装置1具有密封基体3，该密封基体3由金属片制成且以所示的方式通过成型制成；密封基体3在此构造为旋转对称的环形元件。其局部地以弹性材料10进行包覆，其中，两个密封唇口4和5也由当前弹性材料制成。两个密封唇口4和5以在轴线方向a上间隔开的方式贴靠在轴件6上。

如可进一步看出的那样，密封基体3在其径向内侧的区域中弯折，用于在此构成用于双金属元件7，即用于温度敏感的调整元件的保持区段8。双金属元件7沿轴线方向a推入到成形的保持区段8中且在此这样保持住，即双金属元件7(在径向区段上看)沿轴线方向a延伸。

重要的是，双金属元件7在温度升高时会发生形状改变，从而第一密封唇口4以径向上远离第二部件6的方式运动，这通过箭头P表明，同时，双金属元件7-如从图1中可看出的那样-这样布置，即第二密封唇口5以比第一密封唇口4较少地-或者完全不-在径向上远离第二部件6的形式运动。

在图1中示出了在环境温度(20℃)时密封唇口的位置。也标明了在密封装置工作而温度升高时双金属元件7的弯曲线L，该弯曲线L使得以下立即可见：在温度升高时，第一密封唇口4-相对于第二密封唇口5而言-以远远更多地径向上远离轴件6的形式运动-且甚至可能从该轴件6上升离。

优选构造成护套形状或者空心圆柱形的双金属元件7的可运动性在温度升高时可通过沿着双金属元件7的周缘加工的(未示出)槽口提高。在此可能的是，槽口为了改进所述的可运动性仅在双金属元件7的某个轴向区域中(即在图1中在双金属元件7的左半部中)引入，这样的后果是：基本仅密封唇口4在温度升高时运动；双金属元件7的无槽口的右半部在温度升高时不改变或者很少改变形状，从而第二密封唇口5基本维持在所示位置中。

在图2中示出了备选方案，其中这样安排，即双金属元件7实施得更短且固定在构造成空心圆柱形的、优选由钢制成的保持元件9上。保持元件9则由密封基体3的保持区段8夹住且保持住。因此实现：实际上仅第一密封唇口4在温度升高时从轴件6上升起，而第二密封唇口5在该情况下不改变其位置。

密封唇口4，5和特别它们在轴件6上滑擦的端部棱边可非常精确地通过借助于(未示出的)切断刀的切断而成型。形状公差在此可保持在+/-0.15mm的范围。

借助于所建议的设计方案实现了以下效果，即，温度敏感的调整元件7负责：在密封装置的温度升高时尽可能仅有第一密封唇口4从轴件上拉起且在极限情况下也可完全与轴件6失去接触。

而第二密封唇口5仅稍有或者完全不被从轴件6上沿径向拉起，从而密封装置的密封性在每种情况下都得到确保。而工作时的摩擦却有利地显著减少。

所建议的密封装置可作为单独的单元安装在壳体和轴件之间。

也可能的是，其集成到滚子轴承中；此后，密封唇口4和5在其中一个轴承环上滑擦。

附图标记清单

1密封装置

2第一部件(壳体)

3(由金属板件制成的)密封基体

4第一密封唇口

5第二密封唇口

6第二部件(轴件)

7温度敏感的调整元件(双金属元件)

8保持区段

9(由钢制成的)保持元件

10弹性材料

A第一空间

B第二空间

P箭头

a轴线方向

L在温度升高时的弯曲线

Claims (6)

1.一种用于将第一空间(A)相对于第二空间(B)的密封的密封装置(1)，其中，密封装置(1)具有布置在第一部件(2)上的密封基体(3)，其中，密封基体(3)支撑有至少两个密封唇口(4，5)，其中，密封唇口(4，5)设计用于直接或者间接地沿径向在第二部件(6)上滑擦，且其中，第二部件(6)具有带有轴向方向(a)的旋转轴线，其中，第一密封唇口(4)和第二密封唇口(5)以在轴向方向(a)上彼此间隔开的方式在第二部件(6)上滑擦，其中，在密封基体(3)中布置至少一个温度敏感的调整元件(7)，所述调整元件(7)在温度升高时发生形状改变，从而至少第一密封唇口(4)以沿径向远离第二部件(6)的形式运动，其中，温度敏感的调整元件(7)这样布置，使得第二密封唇口(5)比第一密封唇口(4)更小程度地沿径向远离第二部件(6)地运动，

其特征在于，

温度敏感的调整元件(7)设计为套筒，所述套筒以相对于旋转轴线同心的方式沿轴向方向(a)延伸，其中，温度敏感的调整元件(7)在其一个轴向端部处被密封基体(3)保持，其中，温度敏感的调整元件(7)的另一轴向端部没有固定在密封基体(3)上，其中，密封基体(3)具有用于温度敏感的调整元件(7)的保持区段(8)，所述保持区段(8)构造为弯折的区段，其中，保持区段(8)包住温度敏感的调整元件(7)的一个轴向端部或者保持元件(9)，在所述保持元件(9)的端部上固定有温度敏感的调整元件(7)。

2.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，温度敏感的调整元件(7)这样布置，使得第二密封唇口(5)完全不会沿径向远离第二部件(6)地运动。

3.根据权利要求1或2所述的密封装置，其特征在于，温度敏感的调整元件(7)包括双金属元件或者类似零件。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的密封装置，其特征在于，套筒至少在其轴向延伸部的一部分上、在圆周上设有槽口。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的密封装置，其特征在于，密封基体(3)由弯曲的金属板元件制成。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的密封装置，其特征在于，密封基体(3)至少局部地被弹性材料包覆，其中，密封唇口(4，5)由弹性材料成型。