CN111059154A - 密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种密封装置。该密封装置用于安装在能够相对转动的第一工件与第二工件的径向之间来进行动态密封，该密封装置包括环形的同轴布置的骨架、弹性密封体和防尘盖，骨架与防尘盖能够相对转动，弹性密封体固定在骨架的径向内侧并且向着防尘盖延伸，从而与防尘盖形成密封配合，其中，该密封装置还包括安装在骨架与防尘盖之间的导电连接件，骨架、防尘盖和导电连接件均由导电材料制成，使得导电连接件能够在骨架与防尘盖之间形成导电连接。本发明的密封装置能够简单可靠地防止火花放电现象。

Description

密封装置

技术领域

本发明涉及轴承技术领域。具体地，本发明涉及一种能够在轴承的内外圈之间传导电流的密封装置。

背景技术

圆锥滚子轴承(TAROL)是一种常常在轨道车辆领域用于轴箱的轴承。在圆锥滚子轴承中通常使用盒式密封装置进行密封，典型的盒式密封装置包括同轴布置的骨架、弹性密封体和防尘盖，骨架以过盈配合的方式固定在外圈内侧，防尘盖以同样的方式固定在内圈外侧，弹性密封体固定在骨架上并向防尘盖延伸。当前的许多轨道车辆使用电机来驱动，当电机运行时，由于电滤波器不能完全滤除电波，残余电压将会影响轴承。由于构成弹性密封体的橡胶和构成润滑剂的油脂都是绝缘体，因此盒式密封装置通常是不导电的。轴承滚子与内外圈滚道之间的润滑膜层的绝缘特性使得二者之间产生较高的压降，这可能导致出现火花放电现象。电火花可能点燃润滑剂中的油脂，在滚道上造成烧蚀痕迹和不平整。

为了防止这种现象的发生，许多轴箱中安装有接地装置来引走电流。例如，CN109532919 A公开了一种用于变轨距轮对的接地装置，这种接地装置在轴承密封件的骨架外侧安装摩擦环，导电刷与摩擦环的外表面接触并连接有接地线，从而可以将通过轴承的电流从轴承的外圈引导到车轮进而引入地下。但这种接地装置突出在轴承之外，占据的空间过大且结构复杂，因此成本较高且可靠性较低。

发明内容

因此，本发明需要解决的技术问题是，提供一种能够简单可靠地防止火花放电的密封装置。

上述技术问题通过根据本发明的一种密封装置而得到解决。该密封装置用于安装在能够相对转动的第一工件与第二工件的径向之间来进行动态密封，该密封装置包括环形的同轴布置的骨架、弹性密封体和防尘盖，骨架与防尘盖能够相对转动，弹性密封体固定在骨架的径向内侧并且向着防尘盖延伸，从而与防尘盖形成密封配合，其中，该密封装置还包括安装在骨架与防尘盖之间的导电连接件，骨架、防尘盖和导电连接件均由导电材料制成，使得导电连接件能够在骨架与防尘盖之间形成导电连接。这种密封装置例如可以安装在轴承的外圈与内圈之间，其保留了常规盒式密封装置的结构，并在骨架与防尘盖之间增加了导电连接件。当在安装密封装置的两个工件之间存在电势差时，电流能够通过导电连接件在二者之间直接流通，因此能够减少甚至避免了在两个工件之间产生火花放电现象，从而避免对工件的损坏。同时，导电连接件结构简单，不需要额外占用密封装置的外部空间，并且不需要对现有的密封装置结构进行大幅改动，因此能够节省安装空间和生产成本。

根据本发明的一个优选实施例，这种导电连接件可以具有各种不同的形式，例如连接在骨架与防尘盖之间的金属丝或簧片等。优选地，该导电连接件可以是抵接在骨架与防尘盖之间的弹簧。弹簧结构简单、成本低廉且安装方便，因此这种类型的导电连接件易于实现。进一步优选地，该密封装置可以还包括导电的摩擦垫圈，弹簧的端部可以通过摩擦垫圈抵接在防尘盖上。由于弹簧和防尘盖通常都由金属材料制成，二者之间的摩擦系数较大，容易造成磨损，因此增加导电的摩擦垫圈可以在不影响导电连接的情况下减轻磨损。摩擦垫圈例如可以是碳垫圈，当摩擦垫圈与防尘盖摩擦接触时，碳材料可以在防尘盖的表面上形成石墨晶体膜，使得摩擦垫圈与防尘盖之间的摩擦系数减小，从而起到自润滑的作用。

根据本发明的另一优选实施例，该弹簧可以是与骨架同轴布置的螺旋弹簧，骨架可以具有向径向内侧延伸的第一径向部段，相应地，防尘盖可以具有向径向外侧延伸的第二径向部段，弹簧可以沿轴向抵接在第一径向部段与第二径向部段之间，从而将弹簧轴向定位。

根据本发明的另一优选实施例，弹性密封体可以具有固定在骨架上的主体部和从主体部向着防尘盖延伸的第一密封唇，弹簧的端部及摩擦垫圈可以与第一密封唇固定在一起。这使得弹性密封体和弹簧连接在一起，从而便于密封装置的运输和组装。

根据本发明的另一优选实施例，当该密封装置组装在第一工件与第二工件之间时，该密封装置将其轴向两侧分隔为外部侧和密封侧，弹簧可以在轴向方向上位于第一径向部段的靠近外部侧的一侧。这使得弹簧及摩擦垫圈与防尘盖的接触部分远离被密封的内部空间，防止密封侧中的润滑剂等不导电的成分侵入到摩擦垫圈与防尘盖之间而影响骨架与防尘盖之间的导电连接。

根据本发明的另一优选实施例，在弹性密封体与防尘盖之间形成连通外部侧和密封侧的密封路径，弹性密封体可以还具有从主体部向着防尘盖延伸的至少一个第二密封唇，这些第二密封唇在密封路径上比第一密封唇更靠近密封侧。第二密封唇能够进一步防止密封侧中的润滑剂等不导电的成分侵入到摩擦垫圈与防尘盖之间。

根据本发明的另一优选实施例，当密封装置组装在第一工件与第二工件之间时，弹簧可以在轴向上处于压缩状态。这使得弹簧的端部及摩擦垫圈紧紧贴合在防尘盖上，从而确保良好的导电接触。

附图说明

以下结合附图进一步描述本发明。图中以相同的附图标记来代表功能相同的元件。其中：

图1示出了根据本发明的实施例的密封装置的立体剖视图；

图2示出了根据本发明的实施例的密封装置在组装到轴承中时的状态示意图；和

图3示出了根据本发明的实施例的密封装置在未组装防尘盖时的剖视图。

具体实施方式

以下将结合附图描述根据本发明的密封装置的具体实施方式。下面的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，本发明不限于所描述的优选实施例，本发明的保护范围由权利要求书限定。

根据本发明提供了一种密封装置，该密封装置优选地应用在存在电流的相对转动件之间，例如轨道车辆的轮毂轴承中。图1示出了根据本发明的实施例的密封装置的立体剖视图。如图1所示，该密封装置包括常规盒式密封装置的主要部件——骨架1、弹性密封体2和防尘盖3，上述三个部件大体上均呈环形并且同轴布置。其中，骨架1和防尘盖3由例如金属等刚性导电材料制成，弹性密封体2由例如橡胶等弹性材料制成。骨架1包括大致轴向延伸的第一轴向部段11和从第一轴向部段11的轴向一端向内大致径向延伸的第一径向部段12。弹性密封体2具有环形的主体部21和从主体部21的径向内侧延伸出的多个密封唇。主体部21例如通过硫化等方式固定在第一径向部段12的径向内侧。防尘盖3具有大致轴向延伸的第二轴向部段31和从第二轴向部段31的轴向一端向外大致径向延伸的第二径向部段32。

图2示出了图1中的密封装置在组装到轴承中时的状态。如图2所示，该轴承示意性地示出为圆锥滚子轴承，该轴承包括外圈6、内圈7和多个滚子8，外圈6同轴地安装在内圈7的径向外侧，多个滚子8安装在外圈6与内圈7之间并且在周向上均匀布置。外圈6与内圈7能够借助滚子8相对转动。骨架1的第一轴向部段11例如通过过盈配合的方式固定在外圈6的径向内侧，使得骨架1能够随着外圈6一起转动，防尘盖3的第二轴向部段31同样例如通过过盈配合的方式固定在内圈7的径向外侧，使得防尘盖3也能够随着内圈7一起转动。其中，第二轴向部段31整体上位于第一径向部段12的径向内侧，第二径向部段32与第一径向部段12在轴向上间隔开。该密封装置将其轴向两侧分隔为外部侧9和密封侧10，轴承内部的滚子8位于密封侧10。弹性密封体2的多个密封唇分别向着防尘盖3延伸，从而与防尘盖3的第二轴向部段31或第二径向部段32形成密封配合。在弹性密封体2的多个密封唇与防尘盖3之间形成了连通外部侧9与密封侧10的密封路径，该密封路径是密封侧10中的润滑剂等向外部侧9流动时需要经过的路径。在密封路径上最靠近外部侧9的密封唇可以称为第一密封唇22，其他的密封唇可以统称为第二密封唇23。第二密封唇23在密封路径上都位于第一密封唇22的内部。第一密封唇22从主体部21向着第二径向部段32延伸，并且第一密封唇22的端部贴合在第二径向部段32上，从而形成接触式密封。

该密封装置相对于现有技术的主要特征在于还具有作为导电连接件的弹簧4。在该实施例中，弹簧4是与骨架1及防尘盖3同轴布置的螺旋弹簧，其通常由金属丝一类的导电材料制成。弹簧大致位于第一密封唇22的径向外侧。第一密封唇22的端部上嵌入有能够导电的摩擦垫圈5。弹簧4的轴向一端与摩擦垫圈5固定连接在一起，并与摩擦垫圈5一起嵌入第一密封唇22中。第一密封唇22、摩擦垫圈5和弹簧4的端部三者的固定连接可以在弹性密封体2的硫化或挤出工艺中实现。弹簧4的轴向另一端朝向骨架1延伸，在图3所示的未组装防尘盖3的状态下，弹簧4的朝向骨架1的端部可以不与第一径向部段12接触，使得弹簧4处于松弛状态，或者该端部也可以较少的压缩量抵接在第一径向部段12上。如图2所示，当骨架1和防尘盖3一起在轴承的外圈6与内圈7之间组装就位时，防尘盖3的第二径向部段32将向着密封侧10轴向挤压第一密封唇22和弹簧4，使得第一密封唇22及摩擦垫圈5直接贴合接触第二径向部段32，同时弹簧4的朝向骨架1的端部直接抵接到骨架1的第一径向部段12上，使得弹簧4相对于图3的状态被轴向压缩。第二密封唇23能够防止或减少泄漏到第一密封唇22处的润滑剂，确保摩擦垫圈5与第二径向部段32导电接触。

在图2所示的状态下，在外圈6与内圈7之间可能存在电势差，有可能引起火花放电现象而对轴承结构造成损坏。而弹簧4和摩擦垫圈5均为导体，弹簧4抵接在骨架1与防尘盖3之间，从而将二者导电连接，使得电流可以通过弹簧4在骨架1与防尘盖3之间流动，平衡骨架1与防尘盖3之间的电势差，因此能够避免火花放电现象的产生。而摩擦垫圈5一般可以采用具有良好的导电和摩擦特性的碳材料，当摩擦垫圈5相对于第二径向部段32转动时，碳材料可以在摩擦接触面(特别是第二径向部段32的接触表面)上形成石墨晶体膜，使得二者之间的摩擦变为石墨晶体膜与石墨晶体膜之间的摩擦，因此能够呈现良好的自润滑特性而显著降低摩擦系数。这种设计不需要改变现有的盒式密封装置的结构，因此能够节省安装空间和生产成本。

根据本发明的另外的实施例，导电连接件可以采取不同于弹簧4的其他形式。例如，可以采用连接在骨架1与防尘盖3之间的一个或多个金属丝或簧片来替代螺旋弹簧4，或者也可以采用多个沿周向分布的细螺旋弹簧来替代同轴设置的螺旋弹簧4。本发明的基本构思在于使用导电连接件来将骨架1与防尘盖3导电连接，从而减少或消除火花放电现象，因此任何能够实现上述功能的导电连接件都属于本发明的范围。此外，根据本发明的密封装置可以适用于各种不同类型的轴承，而不限于上述实施例中所示的圆锥滚子轴承。类似地，本发明的密封装置也可以具有各种形状和数量的密封唇，而不限于上述实施例中所示的结构，除了连接弹簧4的密封唇之外，其他密封唇可以形成接触式密封或非接触式密封，本发明对此不做限制。

虽然在上述说明中示例性地描述了可能的实施例，但是应当理解到，仍然通过所有已知的和此外技术人员容易想到的技术特征和实施方式的组合存在大量实施例的变化。此外还应该理解到，示例性的实施方式仅仅作为一个例子，这种实施例绝不以任何形式限制本发明的保护范围、应用和构造。通过前述说明更多地是向技术人员提供一种用于转化至少一个示例性实施方式的技术指导，其中，只要不脱离权利要求书的保护范围，便可以进行各种改变，尤其是关于所述部件的功能和结构方面的改变。

附图标记表

1 骨架

11 第一轴向部段

12 第一径向部段

2 弹性密封体

21 主体部

22 第一密封唇

23 第二密封唇

3 防尘盖

31 第二轴向部段

32 第二径向部段

4 弹簧

5 摩擦垫圈

6 外圈

7 内圈

8 滚子

9 外部侧

10 密封侧

Claims (9)

1.一种密封装置，用于安装在能够相对转动的第一工件与第二工件的径向之间来进行动态密封，所述密封装置包括环形的同轴布置的骨架(1)、弹性密封体(2)和防尘盖(3)，所述骨架(1)与所述防尘盖(3)能够相对转动，所述弹性密封体(2)固定在所述骨架(1)的径向内侧并且向着所述防尘盖(3)延伸，从而与所述防尘盖(3)形成密封配合，

其特征在于，

所述密封装置还包括安装在所述骨架(1)与所述防尘盖(3)之间的导电连接件，所述骨架(1)、所述防尘盖(3)和所述导电连接件均由导电材料制成，使得所述导电连接件能够在所述骨架(1)与所述防尘盖(3)之间形成导电连接。

2.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述导电连接件是抵接在所述骨架(1)与所述防尘盖(3)之间的弹簧(4)。

3.根据权利要求2所述的密封装置，其特征在于，所述密封装置还包括导电的摩擦垫圈(5)，所述弹簧(4)的端部通过所述摩擦垫圈(5)抵接在所述防尘盖(3)上。

4.根据权利要求3所述的密封装置，其特征在于，所述摩擦垫圈(5)是碳垫圈。

5.根据权利要求3所述的密封装置，其特征在于，所述弹簧(4)是与所述骨架(1)同轴布置的螺旋弹簧，所述骨架(1)具有向径向内侧延伸的第一径向部段(12)，所述防尘盖(3)具有向径向外侧延伸的第二径向部段(32)，所述弹簧(4)沿轴向抵接在所述第一径向部段(12)与所述第二径向部段(32)之间。

6.根据权利要求5所述的密封装置，其特征在于，所述弹性密封体(2)具有固定在所述骨架(1)上的主体部(21)和从所述主体部(21)向着所述防尘盖(3)延伸的第一密封唇(22)，所述弹簧(4)的端部及所述摩擦垫圈(5)与所述第一密封唇(22)固定在一起。

7.根据权利要求6所述的密封装置，其特征在于，当所述密封装置组装在所述第一工件与所述第二工件之间时，所述密封装置将其轴向两侧分隔为外部侧(9)和密封侧(10)，所述弹簧(4)在轴向方向上位于所述第一径向部段(12)的靠近所述外部侧(9)的一侧。

8.根据权利要求7所述的密封装置，其特征在于，在所述弹性密封体(2)与所述防尘盖(3)之间形成连通所述外部侧(9)和所述密封侧(10)的密封路径，所述弹性密封体(2)还具有从所述主体部(21)向着所述防尘盖(3)延伸的至少一个第二密封唇(23)，所述第二密封唇(23)在所述密封路径上比所述第一密封唇(22)更靠近所述密封侧(10)。

9.根据权利要求2至8中任一项所述的密封装置，其特征在于，当所述密封装置组装在所述第一工件与所述第二工件之间时，所述弹簧(4)在轴向上处于压缩状态。

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