CN108223806B - 向外密封泵送的密封组件 - Google Patents

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Abstract

一种密封组件，其用于在轴与能够绕着延伸穿过轴的轴线转动的主体之间密封并包括能够设置在主体的孔内且能够与轴联接的环状的弹性体的密封构件。密封构件具有：中心线，其与轴的轴线同轴；和沿径向向外延伸的大致环状的唇，其能够与孔的内周面或布置在孔内的构件的内周面密封地接合，以使得限定出密封边界。密封唇被构造成当轮毂绕着轴转动时，使在密封边界内的流体大致沿轴向移出边界。优选的是，密封构件与内壳体联接并设置在外壳体内，密封唇抵靠外壳体的内表面地密封，第二密封唇与外壳体联接并抵靠内壳体的外表面地密封。

Description

向外密封泵送的密封组件
技术领域
本发明涉及密封件，更特别的是，涉及径向唇密封件。
背景技术
径向唇密封件是已知的并包括至少一个唇，唇用于向内抵靠轴的外表面或轴上的套筒或向外抵靠孔的内表面或孔内的套筒/主体来密封。某些密封组件包括内壳体(casing)和外壳体，密封构件被包封在壳体内并安装在轴上且安装在孔内，作为“单元化的”密封组件。
发明内容
在一个方面，本发明涉及一种密封组件，其用于在轴与能够绕着延伸穿过轴的中心轴线转动的主体之间密封，所述主体具有孔。所述密封组件包括大致环状的弹性体的密封构件，该密封构件能够设置在主体的孔内并能够与轴联接。所述密封构件具有：中心线，其与轴的轴线大致同轴；和沿径向向外延伸的大致环状的密封唇，所述密封唇能够与孔的内周面或设置在孔内的构件的内周面密封地接合，以使得限定出密封边界。所述密封唇被构造成当轮毂绕着所述轴转动时，使在所述密封边界内的流体大致沿轴向移出所述密封边界。
在另一方面，本发明还涉及一种密封组件，其用于在轴与能够绕着所述轴转动的主体之间密封，所述主体具有孔。所述密封组件包括：环状的内壳体，其能够设置在所述轴上；和环状的外壳体，其绕着所述内壳体设置、能够与所述主体的孔联接并具有内周面。大致环状的弹性体的密封构件与所述内壳体联接并设置在所述外壳体内。所述密封构件具有沿径向向外延伸的大致环状的(密封)唇，所述密封唇能够与所述外壳体的内周面密封地接合，以使得限定出密封边界。所述密封构件的密封唇被构造成当所述主体绕着所述轴转动时，使在所述密封边界内的流体大致沿轴向移出(displace out of)所述密封边界。
附图说明
当结合附图进行阅读时，将更好地理解本发明的前述内容以及优选实施方式的详细说明。出于图示本发明的目的，在概略的图中示出了当前优选的实施方式。然而，应当理解，本发明不限于所示的确切配置和机构。在图中：
图1是示出了安装在轴上且安装在孔内的根据本发明的密封组件的局部(/片段)(broken-away)轴向截面图；
图2是示出了与轴和孔分离的图1所示的密封组件的另一图；
图3是大致从密封组件的第一轴向端截取的部分轴向截面的局部立体图；
图4是大致从密封组件的第二轴向端截取的部分轴向截面的局部立体图；
图5是密封组件的一半的轴向截面图；
图6是内密封组件的局部轴向截面图；
图7是外密封组件的局部轴向截面图；
图8是包括了外密封波状密封唇的单元化的内弹性体构件的局部立体图；
图9是包括了内密封波状密封唇的单元化的外弹性体构件的局部立体图；
图10是具有凸部的密封唇的部分轴向截面的局部平面图；以及
图11是具有凹部的密封唇的局部平面图。
具体实施方式
在以下说明中使用的特定术语仅是为了方便，而非限制。词语“内”、“向内”和“外”、“向外”分别是指朝向和远离正在说明的元件的指定中心线或几何中心的方向，从说明书的上下文中容易知晓具体含义。此外，如本文使用的，词语“连接”和“联接”均意在包括两个构件之间的、在这两个构件之间不夹着任何其它构件的直接连接，以及构件之间的、在构件之间夹着一个或多个其它构件的间接连接。术语包括以上具体提及的词语、该词语的派生词和类似的外来词。
现在详细参照附图，在附图中始终使用相同的附图标记表示相同的元件，图1-图11示出了用于在轴1与主体2(优选为轮毂)之间密封的密封组件10，其中主体2能够绕着延伸穿过轴1的中心轴线3转动，主体2具有限定出孔5的内周面4。如图1所示，密封组件10实质上防止流体在收纳了(containing)压力较高的第一流体F1(例如，油)的第一容积部V1与收纳了压力较低的第二流体F2(例如，空气)的第二容积部V2之间流动。密封组件10基本上包括大致环状的弹性体的密封构件12，构件12具有与轴线3大致同轴的中心线13，构件12能够设置在主体孔5内并能够与轴1联接。密封构件12具有：沿径向向外延伸的大致环状的唇14，其沿绕着中心线13的周向延伸；和外周密封边缘(outer circumferentialsealing edge)15，其限定在唇前表面14a与唇后表面14b之间。密封唇14能够与孔5的内周面4密封地接合，或者更优选的是，密封唇14抵靠设置在孔5内的构件7的内表面6(如所绘出的)，以使得限定出密封边界(/密封界面)(seal interface)SI。密封唇14被构造成当主体或轮毂2绕着轴1转动时，使在密封边界SI内的流体大致沿轴向移出或“泵(送)出”边界SI，优选朝向密封组件10的压力较高的容积部V1或“油侧”移出或“泵出”。
优选的是，密封唇14绕着中心线13大致曲折状(sinuously)或呈正弦曲线状(sinusoidally)地延伸，以使得形成如在图8中最佳示出的“波状”唇轮廓(lip profile)，使得随着孔内表面4或主体内表面6抵靠唇14滑动，波状唇边缘15的内部(/内侧部分)朝向波峰沿轴向向外推动流体，之后将流体推出密封边界SI，优选推入密封油侧V1。然而，代替的是，密封唇14可以被成形为像传统的径向唇密封部的形状，但是包括沿着唇14的唇后表面14b至少部分地沿轴向延伸的至少一个(优选多个)凸部16(图10)或凹部18(图11)。该凸部16或凹部18用于指引(direct)与凸部/凹部接触着的流体，以使该流体沿轴向移出或“泵出”密封边界SI，并且该凸部16或凹部18可以呈正弦曲线状地延伸(图10)、大致沿轴向地延伸(未示出)或沿轴向和径向两者地延伸(图11)。
此外，密封构件12优选包括能够与轴1联接的基部22和从基部22大致沿轴向延伸的悬臂部24。悬臂部24具有与基部22连接为一体的第一端24a和提供了密封唇14的相反的自由端24b。另外，密封组件10优选还包括大致环状的施力构件28(优选为箍簧)，施力构件28设置在密封构件12的悬臂部24内。优选的是，密封构件悬臂部24具有相反的内周面25A和外周面25B以及从内周面25A沿径向向外延伸的凹部30。如此，施力构件28优选设置在凹部30内，但是作为一种选择，施力构件28可以抵靠不形成有凹部的内周面25A地设置。在任何情况下，施力构件28均被构造成大致沿径向向外对悬臂部自由端24b施力，以维持密封唇14与孔5的内周面4之间的接触或维持密封唇14与设置在孔5内的构件7的内表面6之间的接触(这是优选的)。此外，密封构件12优选还包括防尘唇31，防尘唇31从基部22大致沿轴向朝向悬臂部24所在侧的相反侧延伸。
参照图1-图6，密封组件10优选包括至少一个被构造成使密封构件12与轴1联接的内壳体40。更具体的说，内壳体40优选包括能够安装在轴1上的轴向部42和从轴向部42沿径向向外延伸的径向部44，密封构件12设置于径向部44。轴向部42具有相反的第一轴向端42a和第二轴向端42b以及内周面43A和外周面43B，内表面43A能够与轴1的外表面1a摩擦接合并优选包括用于增加摩擦的内弹性体层41。此外，径向部44具有与轴向部第一端42a形成为一体的内端44a和自由的外端44b，密封基部22成型于自由端44b。优选的是，内壳体径向部44形成有内弯曲部分45和外直线部分(/外直部)46，使得外端44b与内端44a在轴向上向内间隔开。此外，出于以下更详细讨论的目的，内壳体40优选还包括第二径向部48，第二径向部48从轴向部第二端42b沿径向向外延伸并具有相反的内径向面49A和外径向面49B。
参照图1-图5和图7，密封组件10优选是“单元化密封件”，其还包括外壳体50，其中密封构件12和施力构件28设置在壳体40、50内。外壳体50具有：轴向部52，其具有内周面51和外周面53以及相反的第一轴向端52a和第二轴向端52b；和径向部54，其从第二轴向端52b沿径向向内延伸。外壳体外表面53能够与主体孔5摩擦接合，以使外壳体50与主体2可转动地联接，密封构件唇14能够与提供了如上所述的内表面6的外壳体内表面51接合。优选的是，外壳体轴向部52在外周面53的第一部分53a上具有弹性体层56，以使得限定出外表面53的未被覆盖的第二部分53b。密封构件12的尺寸和定向被设置成使得：唇14能够与壳体轴向部内表面51的(与外表面53的未被覆盖部分53b向内间隔开的)部分51a接合。如此，弹性体层56增大了使外壳体50保持在主体孔5内的摩擦力，而唇14与从未被覆盖的外表面部分53b向内间隔开的壳体内表面部分51a的接合使得在密封边界SI内产生的热能够更有效地通过外壳体50传导。
此外，外壳体径向部54具有与轴向部第二端52b形成为一体的外端54a和自由的内端54b。外壳体径向部54与内壳体第一径向部44在轴向上间隔开，以使得限定出中心轴向间隙GC，外壳体径向部54与内壳体第二径向部48在轴向上间隔开，以使得限定出外侧轴向间隙(outer axial gap)GO。优选的是，外壳体径向部54形成有大致S形状的轴向截面，该轴向截面具有外弯曲部分55和内弯曲部分57，使得自由端54b设置在内壳体第二径向部48内侧并朝向内壳体第二径向部48大致沿轴向延伸。
优选的是，密封组件10还包括与外壳体径向部54联接的弹性体的第二密封构件60，用于收纳(contain)泄漏经过主密封唇14的流体F1(例如，油)。如此，密封组件10是对内和对外密封的双重密封组件。第二或“副”密封构件60具有大致环状的密封唇62，密封唇62能够与内壳体外周面43B接合，以使得提供了副密封边界SSI。与主密封构件12的唇14一样，唇62优选被构造成使副密封边界SSI内的流体沿轴向移位，最优选的是，唇62形成有如上所述的曲折状唇轮廓。然而，代替的是，副密封唇62可以被形成为不具有任何轴向“泵送”功能的大致传统的径向唇密封部。此外，第二密封构件60优选包括：基部64，其被成型到外壳体径向部54；和悬臂部66，其具有与基部64连接为一体的第一端66a和提供了第二密封唇62的相反的自由端66b。优选的是，第二密封构件60还具有防尘唇67，防尘唇67从基部64沿与悬臂部66大致沿轴向相反的方向延伸。另外，施力构件68(优选为箍簧)绕着第二密封构件60的悬臂部66设置，并且用于沿径向向内对密封唇62施加(使其)抵靠内壳体外表面43B的力。尽管第二密封构件62是优选的，但是作为一种选择，密封组件10可以是仅具有主或“主要”密封构件12的单密封构件的密封组件。
参照图1-图9，密封组件10优选还包括在中心轴向间隙GC内形成迷宫密封部74的第一悬臂构件70和第二悬臂构件72。第一悬臂构件70具有：第一端70a，其与内壳体第一径向部44连接；和自由的第二端70b，其与第一端70a在轴向上间隔开并与外壳体径向部54大致相邻地定位，以使得提供相对窄的第一余隙空间(/游隙空间)(clearance space)S1。第二悬臂构件72具有：第一端72a，其与外壳体径向部54连接；和自由的第二端72b，其与第一端72a在轴向上间隔开并与内壳体第一径向部44大致相邻地定位，以使得限定出相对窄的第二余隙空间S2。第二悬臂构件72与第一悬臂构件70在径向上间隔开，使得绕着(about)这两构件70、72限定出大致曲折的扭曲的路径(sinuous，tortuous path)，以在中心轴向间隙GC内提供用于抑制固体(solids)通过的迷宫密封部74。
现在参照图1-图4、图7和图9，密封组件10优选还包括大致悬臂状的缓冲件80，缓冲件80具有与外壳体径向部56连接的第一端80a和与内壳体第二径向部48相邻定位的相反的自由端80b。如此，缓冲件80限定出相对窄的余隙空间S3并大致阻挡(obstructs)外侧轴向间隙GO，特别的是，缓冲件80用于防止固体朝向副密封边界SSI穿过。优选的是，缓冲件80包括至少一个(优选多个)突起82，突起82从缓冲件自由端80b大致沿轴向向外并朝向内壳体第二径向部48延伸。突起82防止缓冲件80的其余部分(特别是在将密封组件10安装在孔5内期间和将轴1插入密封组件10期间)与内壳体第二径向部48接触，以使得维持余隙空间S3。
在图3、图4和图9所示的结构中，各突起82均被形成为通过直径减小的(reduceddiameter)颈部(未绘出)附接到缓冲件80的相对短的圆形筒状体84，并且均具有与内壳体径向部48的内表面49A接触的自由端84a。在密封组件10的首次使用期间，筒状体端84a与径向部内表面49A之间的摩擦使直径减小的颈部(被)剪切并使筒状体80从缓冲件80脱落(detach)，由此消除了缓冲件80与内壳体40之间的摩擦。在图1、图2、图6和图7所示的结构中，内壳体第二径向部48包括延伸穿过内表面49A和外表面49B的至少一个(优选至少两个)缺口86(仅示出了一个)。另外，各突起80均被形成为长度略大于余隙间隙S3的宽度的相对细的筒状突起88，使得各突起88均抵靠径向部内表面49A弯曲(该配置未示出)。在密封组件10的首次使用期间，如图1和图2所示，壳体径向部48与缓冲件80产生的相对角位移使各突起88相继解除弯曲并突出进入一个缺口(/切口)86。之后，缺口86的边缘剪断(shearoff)筒状突起88的外部，由此消除了突起88与径向部内表面49A之间的接触，因而还消除了缓冲件80与内壳体40之间的摩擦。
参照图6-图9，优选通过设置单元化的内弹性体构件90和外弹性体构件92来制造密封组件10，其中内弹性体构件90和外弹性体构件92各自提供分别安装到内壳体40和外壳体50的弹性体部件。具体地说，如在图6和图8中最佳示出的单元化的弹性体构件90包括主密封构件12、第一悬臂构件70和内弹性体层41。单元化的内构件90优选通过成型与内壳体40连接，此外单元化的内构件90还可以通过诸如粘接剂、紧固件等的任何其它适当手段(means)与内壳体40附接。此外，在图7和图9中最佳示出的单元化的外弹性体构件92包括副密封构件60、第二悬臂构件72、缓冲件80和突起82以及外弹性体层56。然而，上述这些弹性体部件均可以分体地(separately)形成，并且均通过任何适当的手段与内壳体40或外壳体50联接。
本领域技术人员将会理解，可以在不脱离上述实施方式的宽泛发明构思情况下对上述实施方式做出变化。因此，应当理解的是，本发明不限于所公开的具体实施方式，而是旨在覆盖落在如一般在所附权利要求书中限定的本发明的精神和范围内的变型。

Claims (8)

1.一种密封组件，其用于在轴与能够绕着延伸穿过所述轴的中心轴线转动的主体之间密封，所述主体具有孔，所述密封组件包括：
环状的弹性体的第一密封构件，其能够设置在所述主体的孔内并且能够与所述轴联接，所述第一密封构件具有与所述轴的中心轴线大致同轴的中心轴线并且包括能够与所述轴联接的基部和从该基部沿轴向延伸的悬臂部，所述第一密封构件的悬臂部具有与所述第一密封构件的基部连接为一体的第一端和相反的自由端，所述第一密封构件的自由端提供径向向外延伸的环形的主密封唇，所述主密封唇能够径向向外地与设置在所述孔内的外壳体的内周面密封地接合，以使得限定出密封边界，所述主密封唇被构造成当所述主体绕着所述轴转动时，使在所述密封边界内的流体大致沿轴向移出所述密封边界；
内壳体，能够与所述轴接合，所述第一密封构件的基部附接于所述内壳体，从而将所述第一密封构件与所述轴联接；
所述外壳体，具有外周面和所述内周面，所述外壳体的外周面能够与所述主体的孔接合，从而将所述外壳体可旋转地联接到所述主体，所述外壳体包括提供所述内周面和所述外周面的轴向部以及从所述轴向部向内延伸的径向部；
弹性体的第二密封构件，所述第二密封构件包括附接到所述外壳体的径向部的基部和从该基部轴向延伸的悬臂部，所述第二密封构件的悬臂部提供与所述第二密封构件的基部连接为一体的第一端和相反的自由端，所述第二密封构件的自由端提供环形的密封唇，该密封唇径向向内地与所述内壳体的外周面密封地接合，从而提供副密封部，所述第二密封构件的悬臂部沿与所述第一密封构件的悬臂部相同的轴向方向延伸，使得所述第二密封构件的密封唇被构造为用于收纳泄漏经过主密封唇的流体。
2.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，以下两者之一：
所述主密封唇绕着中心轴线大致呈正弦曲线状地延伸；和
所述主密封唇包括至少部分地沿轴向延伸的至少一个凸部或至少部分地沿轴向延伸的至少一个凹部。
3.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述密封组件还包括环状的施力构件，所述施力构件设置在所述第一密封构件的悬臂部内并被构造成大致沿径向向外地对所述悬臂部的自由端施力，以保持所述主密封唇与设置在所述孔内的外壳体的内周面之间的接触。
4.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述内壳体具有相反的内周面和外周面，所述内壳体的内周面能够与所述轴的外周面摩擦接合，使得所述内壳体与所述轴连接，所述外壳体还具有外周面，所述外壳体的外周面能够与所述孔的内周面摩擦接合，以使所述外壳体与所述主体连接。
5.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，
所述内壳体包括轴向部和径向部，所述内壳体的轴向部具有内周面和外周面，所述内壳体的径向部从所述内壳体的轴向部向外延伸并与所述外壳体的径向部在轴向上间隔开，以使得限定出轴向间隙，所述弹性体的第一密封构件成型于所述内壳体的径向部，并且
所述密封组件还包括弹性的第一悬臂构件和弹性的第二悬臂构件，所述第一悬臂构件具有第一端和第二端，所述第一悬臂构件的第一端成型于所述内壳体的径向部，所述第一悬臂构件的第二端为自由端，与所述第一悬臂构件的第一端在轴向上间隔开，位置与所述外壳体的径向部大致相邻，所述第二悬臂构件具有第一端和第二端，所述第二悬臂构件的第一端成型于所述外壳体的径向部，所述第二悬臂构件的第二端为自由端，与所述第二悬臂构件的第一端在轴向上间隔开，位置与所述内壳体的径向部大致相邻，所述第二悬臂构件与所述第一悬臂构件在径向上间隔开，使得所述第一悬臂构件和所述第二悬臂构件在所述轴向间隙内形成迷宫式密封部。
6.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，
所述内壳体包括轴向部、第一径向部和第二径向部，所述内壳体的轴向部具有内周面和外周面以及反向设置的第一端和第二端，所述第一径向部从所述内壳体的轴向部的第一端向外延伸，所述弹性体的第一密封构件与所述内壳体的第一径向部连接，所述第二径向部从所述内壳体的轴向部的第二端向外延伸；
并且
所述密封组件还包括大致悬臂状的缓冲件，所述缓冲件具有与所述外壳体的径向部连接的第一端和与第一端反向设置且位置与所述内壳体的第二径向部相邻的自由端。
7.根据权利要求6所述的密封组件，其特征在于，所述缓冲件包括至少一个突起，所述突起从所述缓冲件的自由端大致沿轴向延伸，并能够抵靠所述内壳体的第二径向部而被处理，以使得防止所述缓冲件的剩余部分与所述内壳体的第二径向部之间的接触。
8.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述外壳体具有提供了内周面、反向设置的外周面和弹性体层的轴向部，所述弹性体层位于所述外壳体的外周面的第一部分上，以使得限定出所述外壳体的外周面的未被覆盖的第二部分，所述第一密封构件的主密封唇能够与所述外壳体的轴向部的内周面的与所述外壳体的外周面的未被覆盖的第二部分向内间隔开的部分接合。
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