CN109404538B - 弹性轴封 - Google Patents

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Abstract

一种密封组件，其被构造成安装在可转动的轴与壳体之间，所述密封组件具有第一侧和与所述第一侧轴向间隔开的第二侧，所述密封组件包括：环形密封支撑件，其具有位于所述密封组件的第一侧的第一端部和与所述第一端部轴向间隔开的第二端部；至少一个密封体，其被构造成在所述轴与所述密封支撑件之间形成密封，所述至少一个密封体在结合部处接触所述密封支撑件；和环形弹性体，其安装在所述密封支撑件与所述壳体之间。所述环形弹性体的所有部分均位于所述结合部的径向外侧。

Description

弹性轴封
技术领域
本发明涉及一种弹性密封组件(resilient seal assembly)，用于在可转动的轴与壳体中的开口之间形成密封，该密封组件防止润滑剂在轴与壳体开口之间泄漏，更具体地说，涉及一种弹性密封组件，其被构造成适应(accommodate)可转动的轴与壳体中的开口之间的径向和轴向运动。
背景技术
已知在可转动的轴与轴所穿过的开口之间提供密封(/密封件)，以便将诸如为油或脂的润滑剂保持在密封件的一侧并防止润滑剂泄漏到密封件的另一侧。
在许多应用中，轴和开口的尺寸和对中(/对齐)是相对准确的，并且在这种情况下，轴与壳体(的)开口之间的密封可以用传统的油封(/油密封件)(oil seal)来实现。有两种普通类型的传统的油封：1)径向唇轴封，其具有氟橡胶唇，氟橡胶唇使用弹簧来保持抵靠(against)轴密封接触；和2)聚四氟乙烯(PTFE)密封，其包括PTFE唇，PTFE唇通过密封体的柔性部分来保持抵靠轴。然而，传统的密封件在不允许润滑剂通过密封(件)逸出的情况下仅能容许(tolerate)在轴静止时以及在轴转动时一定量的轴与开口(shaft-to-opening)的不对中。
在一些应用中，轴与开口的不对中的量大于传统的轴封所能容许的量。因此，希望提供一种改进的密封组件，其能够容许可转动的轴与壳体中的开口之间的相对大的不对中和/或偏差。
发明内容
这些和其它问题由本公开的实施方式解决，其第一方面包括一种密封组件，其被构造成安装在可转动的轴与壳体之间，该壳体具有第一侧和与所述第一侧轴向间隔开的第二侧。所述密封组件包括：环形密封支撑件，其具有位于所述密封组件的第一侧的第一端部和与所述第一端部轴向间隔开的第二端部；至少一个密封体，其被构造成在所述轴与所述密封支撑件之间形成密封，所述至少一个密封体在结合部处(at a joint)接触所述密封支撑件。所述组件还包括环形弹性体，其安装在所述密封支撑件与所述壳体之间。所述环形弹性体的所有部分均位于所述结合部的径向外侧。
本公开的另一方面包括一种密封组件，其被构造成安装在轴与壳体之间，该密封组件具有第一侧和与第一侧轴向间隔开的第二侧。密封组件包括：环形密封支撑件，其具有位于密封组件的第一侧的第一端部和与第一端部轴向间隔开的第二端部；和至少一个密封体，其被构造成在所述轴与所述密封支撑件之间形成密封。所述至少一个密封体在结合部处接触所述密封支撑件。所述组件还包括安装在所述密封支撑件与所述壳体之间的环形弹性体。所述壳体包括径向向内突出的内凸缘，所述内凸缘被定位成使得所述环形弹性体位于所述密封组件的第一侧与所述内凸缘之间，所述内凸缘包括至少一个具有周向宽度的开口。此外，所述环形密封支撑件包括延伸到所述至少一个开口内的至少一个突出部，所述至少一个突出部的周向宽度小于所述至少一个开口的周向宽度。
本公开的再一方面包括一种密封组件，其被构造成安装在轴与壳体之间，并且具有第一侧和与第一侧轴向间隔开的第二侧。所述密封组件包括：环形密封支撑件，其具有位于所述密封组件的第一侧的第一端部和与所述第一端部轴向间隔开的第二端部；和至少一个密封体，其被构造成在所述轴与所述密封支撑件之间形成密封。所述至少一个密封体在结合部处接触所述密封支撑件。所述组件还包括震动吸收部件，其位于所述环形密封支撑件与所述壳体之间，用于弹性地适应所述轴相对于所述壳体的径向和轴向移位(displacement)。
附图说明
在结合附图阅读以下详细说明之后，本公开的这些和其它的方面和特征将被更好地理解，在附图中：
图1是安装在可转动的轴与壳体之间的根据本公开的一实施方式的密封组件的截面图。
图2是图1的密封组件的一部分的分解立体图。
图3是安装在可转动的轴与壳体之间的根据本公开的第二实施方式的密封组件的截面图。
图4是安装在可转动的轴与壳体之间的根据本公开的第三实施方式的密封组件的截面图。
具体实施方式
现在参照附图，其中示图仅用于阐述本发明的实施方式的目的、而不是出于限制本发明的目的，图1示出了密封组件10，其安装在轴12与壳体(/座)(housing)14之间。密封组件10具有第一侧16(在图1的左侧)和第二侧18(在图1的右侧)。
壳体14包括第一环形外壳体构件20和第二环形外壳体构件21，第一环形外壳体构件20和第二环形外壳体构件21各自具有位于轴向外侧的朝向径向内侧的凸缘22、23。外壳体构件20和21被O形圈24分离开，并通过环形内壳体构件26彼此连接。中心基准平面27穿过O形圈24并将壳体14和密封组件10分成两个不同的半部分(non-identical half-portions)。
密封组件10包括在径向上位于轴12与壳体14之间的第一密封支撑件28，第一密封支撑件28具有：第一端部30(可以被称为轴向外端部)，其位于密封组件10的第一侧16；和第二端部32(可以被称为轴向内端部)，其面对中心基准平面27并位于密封组件10的第一侧16与中心基准平面27之间。第一密封支撑件28还包括位于其第一端部30处的径向向外延伸(的)凸缘34，其与第一外壳体构件20的位于密封组件10的第一侧16的朝向径向内侧的凸缘22在轴向上对齐。第一密封支撑件28的凸缘34与第一壳体构件20的凸缘22间隔开间隙(gap)36。第一密封支撑件28还包括突出部(projection)38，最佳如图2所示，其从第一密封支撑件28沿密封组件10的第二侧18的方向轴向突出并穿过中心基准平面27。
密封组件10还包括第二密封支撑件40，第二密封支撑件40总体上是第一密封支撑件28的镜像，但是其被安装在密封组件10中使得其从第一密封组件28的位置转动大约45度。具体地说，第二密封支撑件40在径向上位于轴12与壳体14之间，并包括：第一端部42(可以被称为轴向外端部)，其位于密封组件10的第二侧18；和第二端部44(可以被称为轴向内端部)，其面对中心基准平面27并位于密封组件10的第二侧18与中心基准平面27之间。第二密封支撑件40包括位于其第一端部42处的径向向外延伸(的)凸缘46，其与第二外壳体构件21的位于密封组件10的第二侧18的朝向径向内侧的凸缘23在轴向上对齐，并且第二密封支撑件40的凸缘46与第二外壳体构件21的凸缘23间隔开间隙48。第二密封支撑件40还包括突出部(未示出)，所述突出部从第二密封支撑件40沿密封组件的第一侧16的方向突出并穿过中心基准平面27。
第一密封体(/第一密封件主体)(first seal body)50在结合部(joint)52处连接到第一密封支撑件28的径向内侧，在这种情况下，该密封体50是相对非柔性的构件(relatively inflexible member)，其包括骑(/骑跨)(ride)在轴12的外表面上的第一唇和第二唇54。第二密封体56在结合部58处连接到第二密封支撑件40的径向内侧，并包括通过卡紧弹簧(/箍簧)(garter spring)62对轴12施力的密封唇60，该密封唇60通过中间连接器(/中间连接件)64连接到第二密封支撑件12。密封体(诸如第一密封体50和第二密封体56)的具体构造将基于密封组件10将被用于的环境，第一密封体50和第二密封体56可以是相同的，或者在不超出本公开的范围的情况下可以具有与在本实施方式中公开的形式不同的形式。
密封组件10还包括支架(bracket)66，支架66具有：第一腿(leg)68，其连接到内壳体构件26的内侧；和第二腿70，其从第一腿68以直角并朝向轴12径向向内延伸。中心基准平面27位于支架的第二腿70中并与支架的第二腿70平行。第二腿70包括多个沿周向间隔开的开口72，开口72在轴12的方向上径向开口。第一密封支撑件28的突出部38延伸到开口72中的每一个(every other one)内，第二密封支撑件40的突出部延伸到开口72中的剩余的交替的开口内。重要的是，开口72的周向宽度略大于突出部38的周向宽度。
第一弹性体(resilient body)74连接在内壳体构件26与第一密封支撑件28的径向外侧之间，第二弹性体76连接在内壳体构件26与第二密封支撑件40的径向外侧之间。第一弹性体74和第二弹性体76优选由适于承受密封组件10将暴露于的状况(/条件)(conditions)的橡胶形成；然而，本发明不限于橡胶弹性体，可以使用提供合适弹性的任何材料。由于这些第一弹性体74和第二弹性体76是相同的(即使它们是以镜像方向安装)，因此这里仅将进一步说明第一弹性体74。
第一弹性体74是环形的并且包括C形(截面)部分78，部分78限定出环形的、轴向朝外的通道80，通道80与第一密封支撑件28的凸缘34与第一环形外壳体构件20的凸缘22之间的间隙48大致对齐。第一弹性体74的第一部分抵靠第一环形外壳体构件20的凸缘22，第一弹性体74的第二部分抵靠第一密封支撑件28的凸缘34，因此这些凸缘22、34限制第一弹性体74的轴向运动、并有助于防止第一弹性体74从密封组件10中掉出(falling out)。延伸部82从C形部分78轴向向内延伸，该延伸部82的径向厚度小于第一弹性体74在C形部分78处的径向厚度，并且延伸部82的径向宽度沿中心基准平面27的方向减小。
第一弹性体74和第二弹性体76用作震动吸收器(/减震器)(shock absorbers)，以适应(accommodate)轴12与壳体14之间的运动或不对中(/不对齐)。当相对刚性的不可压缩的密封体(诸如第一密封体50)位于第一密封支撑件28与轴12之间时以及当相对柔性的密封体(诸如第二密封体56)位于第二密封支撑件40与轴12之间时正是这种情况，第一弹性体74和第二弹性体76的震动吸收功能(/减震功能)允许即使在轴12没有与壳体14精确地轴向对中的情况下和/或在轴12在工作期间径向移动的情况下第一密封体50和第二密封体56(也能够)执行它们各自的密封功能。换言之，第一弹性体74和第二弹性体76允许在无需改动第一密封体50和第二密封体56本身的情况下，轴12与壳体14之间的偏差(deviations)比另外当使用第一密封体50和第二密封体56时将是可能的(偏差)大，其中这些密封体被优化用作精确对中的轴与壳体之间的轴封(/轴密封)。
此外，第一密封支撑件28的突出部38和第二支撑件40的突出部与支架66的第二腿70中的开口72相互作用，以限制第一密封支撑件28与壳体14之间以及第二密封支撑件40与壳体14之间的相对转动。即，在开口72的周向宽度大于突出部38、49的周向宽度的情况下，如果第一密封支撑件28相对于壳体14转动过远，则突出部38将接触开口72的端部并防止第一密封支撑件28与壳体14的进一步相对转动。在不太可能发生密封支撑件28、40与壳体14之间的相对转动的安装中无需使用支架66和突出部38。然而，与开口72相互作用的突出部38限制了第一密封支撑件和第二密封支撑件28、40与壳体14之间的相对转动，该相对转动可能会损坏第一弹性体74和第二弹性体76。
由于第一弹性体和第二弹性体74、76是模块(化)的(modular)，因此它们可以被用于执行震动吸收功能，而不管实际上形成相对于轴12的密封的密封体的型式。例如，图3示出了密封组件10’的一个示例，密封组件10’包括在第一密封支撑件28与轴12之间的第三密封体84。虽然在结构上与图1的第一密封体50不同，但是使用相同的第一弹性体74来为该第三密封体84提供震动吸收功能。
类似地，图4示出了第四密封组件10”，第四密封组件10”包括第四密封体86，在本情况下第四密封体86由以下形成：两个径向内侧主体88，其压配在轴12上；和外侧主体90，其与径向内侧主体88形成迷宫密封。尽管因存在第一弹性体74而在轴12与壳体14之间存在潜在不对中(potential misalignments)的情况，但该密封体86也有助于正常工作(function properly)。在该第四密封组件10”的情况下，仅存在有第一弹性构件74。此外，在本实施方式中第一密封支撑件28的凸缘34位于第一环形外壳体构件20的凸缘22的轴向内侧。
以上根据几个优选的实施方式说明了本发明；然而，相关领域的技术人员在阅读了前面的说明后，对这些实施方式进行修改和添加将变得显而易见。意在对本发明的一部分进行的所有这些修改和添加在以下程度：它们落入所附的若干权利要求的范围内。

Claims (9)

1.一种密封组件，其被构造成安装在可转动的轴与壳体之间，所述密封组件具有第一侧和与所述第一侧轴向间隔开的第二侧，所述密封组件包括：
环形密封支撑件，其具有位于所述密封组件的第一侧的第一端部和与所述第一端部轴向间隔开的第二端部；
至少一个密封体，其被构造成在所述轴与所述密封支撑件之间形成密封，所述至少一个密封体在结合部处接触所述密封支撑件；和
环形弹性体，其安装在所述密封支撑件与所述壳体之间，
其中所述环形弹性体的所有部分均位于所述结合部的径向外侧，
所述至少一个密封体抵接于所述轴，
所述环形弹性体具有朝向所述密封组件的第一侧开口的轴向面对通道，
所述密封支撑件的第一端部包括远离所述轴突出的径向凸缘，所述环形弹性体的第一部分抵靠所述密封支撑件的凸缘，
所述壳体包括位于所述密封组件的第一侧的朝向所述轴突出的径向侧凸缘，所述环形弹性体的第二部分抵靠所述壳体的侧凸缘。
2.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述壳体的侧凸缘与所述密封支撑件的凸缘径向间隔开具有宽度的径向间隙，所述环形弹性体的径向厚度大于所述宽度。
3.根据权利要求2所述的密封组件，其特征在于，所述环形弹性体的任何部分均不在轴向上突出所述壳体外。
4.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述密封支撑件的第一端部与所述壳体间隔开具有宽度的环形间隙，所述环形弹性体的径向厚度大于所述宽度。
5.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述壳体包括径向向内突出的内凸缘，所述内凸缘被定位成使得所述环形弹性体位于所述密封组件的第一侧与所述内凸缘之间，所述内凸缘包括至少一个具有周向宽度的径向开口；
所述环形密封支撑件包括延伸到所述至少一个径向开口内的至少一个突出部，所述至少一个突出部的周向宽度小于所述至少一个开口的周向宽度。
6.根据权利要求3所述的密封组件，其特征在于，所述壳体包括径向向内突出的内凸缘，所述内凸缘被定位成使得所述环形弹性体位于所述密封组件的第一侧与所述内凸缘之间，所述内凸缘包括至少一个具有周向宽度的径向开口；
所述环形密封支撑件包括延伸到所述至少一个径向开口内的至少一个突出部，所述至少一个突出部的周向宽度小于所述至少一个开口的周向宽度。
7.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述弹性体的径向最内侧部分的轴向宽度大于所述弹性体的径向最外侧部分的轴向宽度。
8.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述环形弹性体包括在轴向上彼此间隔开的第一弹性体和第二弹性体。
9.一种密封组件，其被构造成安装在可转动的轴与壳体之间，所述密封组件包括：
第一侧和与所述第一侧轴向间隔开的第二侧；
第一环形密封支撑件和第二环形密封支撑件，所述第一环形密封支撑件具有位于所述密封组件的第一侧的第一端部和与所述第一端部轴向向内间隔开的第二端部，所述第二环形密封支撑件具有位于所述密封组件的第二侧的第一端部和与所述第二环形密封支撑件的第一端部轴向向内间隔开的第二端部，所述第一环形密封支撑件的第二端部与所述第二环形密封支撑件的第二端部在轴向上间隔开第一轴向间隙；
第一密封体，其被构造成在所述轴与所述第一环形密封支撑件之间形成第一密封，所述第一密封体位于所述第一环形密封支撑件的径向内部且在第一结合部处接触所述第一环形密封支撑件；
第二密封体，其被构造成在所述轴与所述第二环形密封支撑件之间形成第二密封，所述第二密封体在第二结合部处接触所述第二环形密封支撑件；
第一环形弹性体和第二环形弹性体，所述第一环形弹性体在所述第一环形密封支撑件上且被构造成安装在所述第一环形密封支撑件与所述壳体之间，所述第二环形弹性体在所述第二环形密封支撑件上且被构造成安装在所述第二环形密封支撑件与所述壳体之间，所述第一环形弹性体与所述第二环形弹性体在轴向上间隔开第二轴向间隙，
其中，所述第一环形弹性体的所有部分均位于所述第一结合部的径向外侧，所述第二环形弹性体的所有部分均位于所述第二结合部的径向外侧。
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