CN109386547B

CN109386547B - 包括连接通道的密封组件

Info

Publication number: CN109386547B
Application number: CN201810889738.6A
Authority: CN
Inventors: J.布兰德; C.范高夫
Original assignee: SKF Blohm and Voss Industries GmbH
Current assignee: SKF Marine GmbH
Priority date: 2017-08-08
Filing date: 2018-08-07
Publication date: 2021-12-03
Anticipated expiration: 2038-08-07
Also published as: KR102615852B1; JP7191581B2; CN109386547A; FI20185675A1; DE102017213830A1; US10550890B2; FI128990B; US20190048934A1; KR20190016438A; JP2019032079A

Abstract

公开了一种用于密封轴承(14)的密封组件(100)，该密封组件(100)包括密封壳体(110)以及由密封壳体保持的两个密封环(121、122)。密封环(121、122)各自构造成环绕轴，使得在它们之间形成环形室(130)。环形室(130)通过连接通道(111)连接到油空间(13)。在密封组件的安装位置中，在具有油空间的第一可能填充液位(N₁)的情况下，连接通道实现油空间和环形室之间的填充高度补偿；在具有油空间的第二可能填充液位(N₂)的情况下，连接通道防止填充高度补偿。此外，公开了一种用于这种密封组件的密封壳体(110)。

Description

包括连接通道的密封组件

技术领域

本发明涉及一种用于密封轴承的密封组件，例如推力轴承或径向轴承，特别是船舶的方位推进器。

背景技术

轴承通常设置在特殊的轴承座中，轴承座包括填充有油直到指定的填充液位以润滑轴承的油空间。为了密封，通常使用密封环，其紧靠轴的周边或紧靠围绕轴的轴保护套筒。在此，密封环通常保持在密封壳体中，该密封壳体在轴向方向上相对于轴承壳体偏移；在该文献中，“轴向”以及“径向”、“旋转方向”和由其衍生的术语的规范总是指-除非另有说明-待密封轴的(预期)旋转轴。

磨损、材料疲劳、不可预见的负载等会导致密封环损坏，从而限制其功能甚至完全失效。由于快速修复并不总是可行或方便的，因此可以与主密封环同轴地设置备用密封环，在主密封环缺陷的情况下，该备用密封环可以(至少可以暂时)承担主密封环的功能，直到可以修复。

备用密封环也紧靠轴或围绕轴的轴保护套筒，因此在其仅提供时应已经以受控方式润滑，从而磨损和磨损颗粒的出现可以保持较低，并且可以防止温度升高。

发明内容

本发明的目的是提供一种紧凑、坚固且节省空间的技术，以实现轴承的可靠密封。

该目的通过根据权利要求1的密封组件和根据权利要求10的密封壳体实现。在从属权利要求、说明书和附图中公开了有利的实施例。

本发明的密封组件用于对轴承进行密封，例如推力轴承或径向轴承，特别是船舶的方位推进器。该密封组件包括密封壳体和由其保持的两个密封环，每个密封环构造成环绕轴，使得在密封环之间形成环形室。其中一个密封环(在此也称为“辅助密封件”)在此构造为沿着轴将轴承壳体侧油空间(例如，由轴承壳体包围)朝向环形室进行密封。环形室优选地由密封环、轴的周边部分或轴保护套筒以及密封壳体的表面界定。

轴承壳体侧油空间通过连接通道连接到环形室。在密封组件的安装位置中(即，在其中设置已安装的密封组件的使用的方位)，在油空间的第一可能(即，可设想的或可设定的)填充液位中，连接通道实现油空间和环形室之间的(自动)填充液位平衡，而在油空间的第二可能(可设想的或可设定的)填充液位中，通过连接通道防止填充液位平衡。

连接通道可以具有例如通道底部(油可以因此在其上或在其上方在安装位置中流动)，该通道底部在密封组件的安装位置中连续地位于第一可能填充液位之下。如果油空间被填充到第一可能填充液位或更高，则通道底部因此低于油液位(油表面)，以便在第一填充液位确保油空间和环形室之间的自动填充液位平衡。替代地，连接通道可以例如在其端部之间以气密方式封闭，并且在其两端(即，在其油室侧入口处和朝向环形室的开口处)位于第一可能填充液位之下。如果在初始填充之后连接通道随后完全充满油，则抽吸效应导致从那时起在油空间和环形室之间发生自动填充液位均衡。

另一方面，在具有第二可能填充液位的情况下，(在密封组件的安装位置中)通过连接通道防止填充液位均衡。例如，在密封组件的安装位置中，连接通道的一端部(例如，其开口进入环形室)可以完全设置在(特别是其上边缘)第二可能填充液位之上，或者连接通道可以是透气的并且包括通道底部，该通道底部包括位于第二可能填充液位之上的部分，从而防止油在该填充液位处流动。

由于连接通道的位置，本发明的密封组件可以以简单且可靠的方式控制油对环形室的填充：因此，对于轴承的正常情况(即具有完整的密封环)，油空间的填充液位可以优选地设定在第一可能填充液位的液位(并且通过对油空间进行供应来调节)。由于在这种情况下连接通道实现了填充液位均衡，因此环形室中的油液位也被设定为第一可能填充液位的液位。因此，两个密封环以受控方式润滑，并且更多地从油空间移除的两个密封环中的一个(这里也称为“主密封环”)将组件朝向外侧密封。

另一方面，对于在主密封环缺陷的临时情况，油空间的填充液位可以优选地设置在第二可能填充液位的液位处或其下方(即，在第二液位水平截面下方)并且通过对油空间进行供应来调节。在这种情况下，连接通道可防止填充液位均衡；因此，没有更多的油可以从油空间流入环形室。当辅助密封环通过其与油空间的接触而保持润滑时，环形室可以因此(由于主密封环的缺陷)排空；辅助密封现在承担轴承密封的功能。

这种密封组件紧凑、坚固且低维护成本，并且不需要额外的阀门来临时关闭连接通道。因此，密封组件以特别节省空间的方式实现。如果需要，可以通过调节油空间中的填充液位以简单方式激活备用密封。

根据本文件中公开的一实施例，本发明的密封壳体构造成用作本发明的密封组件的密封壳体。特别地，该密封壳体被配置成保持两个密封环并形成位于其间的环形室，并且该密封壳体包括连接通道，该连接通道构造成(具有相应的密封壳体安装)将油从轴承壳体侧油空间引导到环形室中。在密封壳体(或密封组件)的安装位置中，在具有油空间的第一可能填充液位的情况下，连接通道实现油空间和环形室之间的填充液位均衡；另一方面，在具有油空间的第二可能填充液位的情况下，连接通道防止这种填充液位均衡。

第一和第二可能填充液位可以各自被理解为穿过油空间的第一抽象水平截面。

第一和第二可能填充液位优选地取决于相应的轴承，该轴承设置用于密封所述密封组件；第一可能填充液位优选地至多位于最大填充液位的高度(例如，由制造商指定)，第二可能的填充液位至少位于最小填充液位的高度处(例如，由制造商指定)。最大填充液位通常位于轴中心的区域中。

两个密封环可以不同或相同地配置；优选两者具有相同的滑动直径。这里，密封环的直径应理解为密封环的“滑动直径”D，其中密封环紧靠或(随着轴的旋转)沿轴或轴保护套筒滑动。

根据本发明的一有利实施例，第一可能填充液位位于环形室的底部(即，最低点)之上(在安装位置)的量至多为一个密封环(或两个密封环)的滑动直径D的100％、80％、60％、50％或甚至至多40％。因此，对于距环形室底部(安装位置)的第一可能填充液位的距离d₁，d₁≤D，更优选地d₁≤0.8D或d₁≤0.6D或d₁≤0.5D或甚至d₁≤0.4D。

第二可能填充液位优选地低于第一可能填充液位的量至少是滑动直径D的5％、至少10％或至少15％。

实施例是有利的，其中从环形室底部到第二可能填充液位的距离d₂是从环形室底部到第一可能填充液位的距离d₁的至多95％、至多90％、至多85％或至多80％，和/或至少20％、至少30％、至少40％、至少60％或至少70％。因此，优选d₂≤0.95·d1或d2≤0.9·d₁或d₂≤0.85·d₁或d₂≤0.8·d₁和/或d₂≥0.2·d₁或d₂≥0.3·d₁或d₂≥0.4·d₁或d₂≥0.6·d₁或d₂≥0.7·d₁。设置为这样的第二填充液位的油空间仍然允许用于临时情况下轴承的良好润滑；此外，通过这些距离确保两个可能填充液位彼此的最小间距。

在安装位置，连接通道进入环形室和/或连接通道的油室侧入口的开口优选地设置在第一和第二可能填充液位之间。

根据本发明的一优选实施例，连接通道具有进入环形室的开口，该开口在安装位置的其边缘的最深点处或在安装位置的中心点处具有距第一可能填充液位的距离a，对于该距离，D/20≤a≤2D/3是正确的，特别是距离a在D/11≤a≤D/9的范围是优选的；这里D是至少一个密封环的滑动直径。具体说，开口不会太靠近第一可能填充液位，因此尽管油在轴承中移动(由于轴旋转和冷却循环)，通常可以发生环形室的可靠供应。类似地，连接通道的油室侧入口在安装位置的其边缘的最低点处或安装位置的中心点处可以具有距第一可能填充液位这样的距离a。

对于在安装位置进入环形室的连接通道开口的边缘的最低点或安装位置的中心点处距第二可能填充液位的距离b，优选为D/20≤b≤2D/3，特别是距离b优选为D/11≤b≤D/9的范围；这里D是至少一个密封环的滑动直径。具体说，开口因此不会太靠近第二可能填充液位，从而在临时情况下，尽管油在轴承中移动，也可以防止向环形室供油。类似地，在安装位置处，连接通道的油室侧入口可以具有中心点或具有最低点的边缘，该最低点设置在距第二可能填充液位的距离b处。

特别有利的是这样的实施例，其中对于上述距离a和b，D/10≤a+b≤D/3或甚至D/6≤a+b≤D/4是正确的；这里D是至少一个密封环的滑动直径。

根据一有利实施例，在安装位置中位于第二可能填充液位上方的连接通道的一部分可以径向地打开到环形室中；这使得可以特别简单地制造包括连接通道的密封壳体，特别是连接通道的部分可以实现为穿过密封壳体的壳体环的孔。

连接通道可包括部分地围绕轴的一部分，例如，该部分具有围绕轴的旋转轴线的至少60°、至少70°或至少80°的中心角。这里，这样的部分可以仅在圆周方向上延伸，或者除了在圆周方向上的延伸之外还具有轴向分量(并且因此，例如螺旋地延伸)。

一种实施例的变型是有利的，其中连接通道的至少一个部分在密封壳体的两个壳体环之间延伸。在这样的部分中，连接通道可以例如在组装壳体环之前被引入到这种壳体环的至少一个表面中，特别是可以转入或磨入。这样的实施例制造和维修特别简单。特别地，如上所述部分地环绕轴的一部分可以优选地在两个壳体环之间延伸。连接通道优选地可以通过密封环边沿朝向轴密封，例如通过O形环朝向外部(密封)。

环形室可以例如通过排气管线向外排气。

根据一有利实施例，本发明的密封组件包括在密封壳体中的排气通道，该排气通道在安装位置中在第一可能填充液位上方延伸并且连接环形室和油空间。这种排气通道可以通过穿过密封壳体元件(例如密封壳体的壳体环)的至少一个孔实现，使得密封组件包括排气和简单安装的紧凑设计成为可能。特别地，可省略向外突出以使环形室排气的管道。

根据一有利实施例，排气通道包括至少一个弯曲部或至少一个曲面。特别地，在环形室由于主密封环的缺陷而无润滑运转并且其中辅助密封环已经接管密封的情况下(油空间的填充液位设置在第二可能填充液位之下)穿过排气通道进入环形室的喷油的渗透可以最小化。

在安装位置中，通向油空间的排气通道的部分优选地朝向油空间下降。这种倾斜有利地使得一些从油空间进入排气通道的喷油流回到油空间中。

这样的倾斜部分的长度L优选为通向油空间的排气通道开口的直径d的至少三倍。相反，通向油空间的排气通道开口的直径d因此至多是倾斜部分的长度的三分之一。这种类型的小开口使喷射油的量最小化，并且即使在排气通道的陡峭布置的情况下，相对大的下降部分的长度也防止从油空间喷入的一些油通过下降部分渗透排气通道。

附图说明

在下文中，参考附图更详细地解释本发明的优选示例性实施例。应当理解，各个元件和组件也可以与所描绘的不同地组合。相互对应的元件的附图标记以相对于附图的一般方式使用，并且可以不必针对每个附图重新描述。

图1a-1d示出了本发明示例性密封组件各个部分的横截面；和

图2示出了图1a-1d的密封组件的示意性概述。

具体实施方式

在图1a-1d中，本发明的密封组件100的示例性实施例的各个部分分别以截面示出。密封组件100用于密封轴10的(未示出的)轴承，轴10设置在部分示出的轴承壳体12中。图1a、1c和1d示出了沿轴10的预期旋转轴线R的横截面，该旋转轴线在安装位置是水平的(其中各个截面相对于水平面具有不同的倾斜度)；在图1b中，示出了垂直于该轴线R的横截面。

密封组件100包括密封壳体110以及在当前情况下由密封壳体保持的两个同样成形的密封环121和122，密封环121和122各自紧靠在轴10的轴保护套筒11上，并且因此两者具有相同的滑动直径D。在密封环121和122之间形成环形室130，环形室130由轴保护套筒11、密封壳体110和密封环121、122界定。

在密封壳体110中形成连接通道111，该连接通道111包括从轴承壳体侧油空间13开始的部分111a，该油空间13在当前情况下水平延伸。在点111'处，连接通道111具有弯曲部，并且在此留下图1a中可见的截面；其进一步的过程如图1b所示，其中可以看到连接通道111在沿旋转方向延伸的部分111b中部分地环绕轴10(即围绕中心角α，在当前情况下α为75°到90°)。例如，连接通道可以(全部或部分地)在该部分111b中引入至少一个壳体环的至少一个表面中，特别是可以转入或磨入，壳体110可以除了别的之外从所述至少一个壳体环组装。在所示的情况下，连接通道111通过密封环边沿(bead)121a、122b朝向轴密封；O形环113和114用作外部密封。

在图1b中，针对围绕轴10的一部分的油空间13(图1a中可见)标记出第一可能填充液位N₁和第二可能填充液位N₂；这里，在空油空间和满油空间之间可想到或可设定的所有填充液位应被理解为限定了抽象水平横截面平面的“可能”填充液位。优选地，N₁对应于轴承制造商指定的填充液位；它通常位于轴的预期旋转轴线R的区域中。

实施例是有利的，其中第一可能填充液位N₁位于(在安装位置)环形室底部上方的其中一个密封环的滑动直径D的至多100％、80％、60％、50％或甚至至多40％。在图1b所示的示例中，标记的第一可能填充液位位于旋转轴线R的高度并且第二可能填充液位N₂在其下方。

从N₁到N₂的距离a+b优选地在至少一个密封环的滑动直径D的10％至77％的范围，特别是在滑动直径的15％到25％。

在另一个弯曲部111'中，连接通道合并到部分111c中，该部分111c在图1c中示出并且通向环形室130。

在安装位置，图1a-1c所示实施例的连接通道111因此连续地设置在第一可能填充液位N₁下方；具体说，油可以在其上流动的该通道底部在该填充液位N₁之下延伸。当油空间具有在该填充液位N₁的液位处的填充液位时，连接通道111因此连续地溢流，即，连接通道111在油空间13和环形室130中设定相同的油液位。因此，密封环121和122都被润滑，从而被防止过度磨损和热量发展。这里，密封环122代表主密封环，在通常情况下(即只要它完好无损)确保轴承的密封；密封环121是用于主密封环122缺陷情况下的辅助密封环。

在围绕第二弯曲部111”的区域中，特别是在部分111c中，其在当前情况下表示处于安装位置的连接通道的竖直最高部分，通道底部在第二可能填充液位N₂上方延伸。进入环形室的开口111d与第一可能填充液位N₁具有距离a(在安装位置的中心点或最低点)，其中，例如，它适用于D/20≤a≤2D/3，在当前情况下甚至适用于D/9≤a≤D/11。对于第二可能填充液位N2，开口111d具有距离b(在安装位置的中心点或最低点)，其类似于不等式D/20≤b≤2D/3，在当前情况下满足D/9≤b≤D/11。

由于开口111d在第二可能填充液位N₂上方的位置，即使连接通道111以气密方式密封，也可以通过将油空间13中的填充液位降低到该第一填充液位N₂来防止从油空间13进入环形室130的流动；然后，连接通道111防止油空间和环形腔之间的填充液位均衡。在主密封环122缺陷的情况下，其中油从环形室130向外流动，以这种方式可以防止油从油空间的续流(afterflow)，并且因此让环形室130排液。在这种情况下，辅助密封环121随后实现轴承的可靠密封。

在图1d中，密封组件100的横截面在另一部分中示出，该密封组件100在安装位置中位于第一可能填充液位N₁之上：在所示的示例性实施例中，在该区域中形成排气通道112，该排气通道112将环形室130连接到油空间13。

在所示的示例中，排气通道112包括第一部分112a以及第二部分112b和第三部分112c，它们通过弯曲部112'或112'彼此分开，使得(特别是当环形室130被排空时的临时情况下)喷油通过排气通道112进入环形室的渗透减少。另外，在当前情况下，第三部分112c形成得比部分112a、112b窄，这进一步降低了喷油渗透的可能性。

此外，在所示的安装位置中，部分112c在长度L上朝向油空间13下降，使得在该区域中，如果合适，任何喷入的油可以流回到油空间中。在通向油空间的开口处，排气通道具有直径d。d≤L/3的实施例特别有利：由此进一步使得喷油通过排气通道进入环形室的可能性最小化。

在图2中，示出了用于在安装位置密封轴10的轴承14的密封组件100的简化视图。特别要注意的是连接通道111，其在油空间的第一可能填充液位N₁下方连续延伸，包括部分111a、111b、111c，其中部分111b部分地环绕轴10，并且其中部分111c(包括其相关的通道底部和进入环形室130的开口111d)位于油空间13的第二可能填充液位N₂之上。

在上部区域中设置有排气通道112，其向油空间的部分112c朝向油空间13下降。油空间13又包括在轴承壳体12外部的排气管线15。

公开了一种用于密封轴承14的密封组件100，该密封组件100包括密封壳体110以及由密封壳体保持的两个密封环121、122。密封环121、122各自构造成环绕轴10，使得在它们之间形成环形室130。环形室130通过连接通道111连接到油空间13。在密封组件的安装位置中，在具有油空间的第一可能填充液位N1的情况下，连接通道实现油空间和环形室之间的填充高度补偿；在具有油空间的第二可能填充液位N2的情况下，连接通道防止填充高度补偿。

此外，公开了一种用于这种密封组件的密封壳体110。

附图标记列表

10 轴

11 轴保护套筒

12 轴承壳体

13 油空间

14 轴承

15 油空间的排气管线

100 密封组件

110 密封壳体

111 连接通道

111a、111b、111c 连接通道111的部分

111d 通向环形室130的连接通道开口

111'、111” 连接通道的弯曲部

112 环形室130的排气通道

112a、112b、112c 排气通道112的部分

112'、112” 连接通道的弯曲部

113、114 O形环

121 密封环(辅助密封环)

122 密封环(主密封环)

122a 密封环122的密封环边沿

130 环形室

d 排气通道在其通向油空间13的开口处的直径

d₁ 第一可能填充液位距环形室底部的距离

d₂ 第二可能填充液位距环形室底部的距离

D 密封环的滑动直径

G 在安装位置的环形室底部

L 排气通道的部分112c的长度

N₁ 第一可能填充液位

N₂ 第二可能填充液位

R 轴1的旋转轴线

Claims

1.一种用于密封轴承的密封组件(100)，所述密封组件包括，密封壳体(110)以及由密封壳体保持的两个密封环(121、122)，每个密封环构造成环绕轴，其中环形室(130)形成在密封环之间，所述环形室(130)通过连接通道(111)连接到轴承壳体侧油空间(13)，

其中，在密封组件的安装位置，在具有油空间的第一可能填充液位(N₁)的情况下，所述连接通道(111)实现油空间和环形室之间的填充液位均衡，并且在具有油空间的第二可能填充液位(N2)的情况下，所述连接通道(111)防止油空间和环形室之间的填充液位均衡。

2.根据权利要求1所述的密封组件，其中在所述密封组件的安装位置中且在所述密封环中的一个的滑动直径为D的情况下

-第一可能填充液位(N₁)位于所述环形室底部(G)之上，至多为滑动直径D的100％、80％、60％、50％或甚至至多40％；和/或

-第二可能填充液位(N₂)距环形室底部(G)的距离(d₂)为第一可能填充液位(N₁)距环形室底部(G)的距离(d₁)的至多95％、至多90％、至多85％或至多80％和/或第一可能填充液位(N₁)距环形室底部(G)的距离(d₁)的至少20％、至少30％、至少40％、至少60％或至少70％。

3.根据权利要求1或2所述的密封组件，其中在所述安装位置中，进入环形室和/或连接通道的油室侧入口的所述连接通道的开口(111d)在最深点或中心点

-具有距离第一可能填充液位(N₁)的距离a，其中D/20≤a≤2D/3或D/11≤a≤D/9是正确的；和/或

-具有距离第二可能填充液位(N₂)的距离b，其中D/20≤b≤2D/3或D/11≤b≤D/9是正确的；

这里D是至少一个密封环的滑动直径。

4.根据权利要求1或2所述的密封组件，其中所述连接通道包括部分围绕所述轴(10)的部分(111b)。

5.根据权利要求1或2所述的密封组件，其中所述密封壳体(110)包括两个壳体环，所述连接通道(111)的一部分在所述密封壳体(110)的所述两个壳体环之间延伸。

6.根据权利要求2所述的密封组件，其中在所述密封壳体中还形成有排气通道(112)，所述排气通道(112)在所述油空间(13)的第一可能填充液位(N₁)上方的安装位置中延伸并连接环形室(130)和油空间(13)。

7.根据权利要求6所述的密封组件，其中所述排气通道包括至少一个弯曲部(112'、112”)和/或至少一个曲面。

8.根据权利要求6或7所述的密封组件，其中在所述安装位置中，通向所述油空间(13)排气通道的一部分(112c)朝向所述油空间下降。

9.根据权利要求8所述的密封组件，其中所述下降部分(112c)具有长度(L)，所述长度(L)是进入所述油空间的所述排气通道开口的直径(d)的至少三倍。

10.一种用于根据前述权利要求1至9其中之一所述的密封组件(100)的密封壳体(110)。