CN111577769A - 密封装置和轴承组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种密封装置和轴承组件。密封装置包括骨架(31)和弹性密封部(32)，其中，密封装置构造有：用于安装密封装置的安装部，安装部由骨架(31)和/或弹性密封部(32)形成，和用于相对密封面形成接触式密封的至少一个密封唇(323)，该至少一个密封唇由弹性密封部(32)形成，其中，骨架(31)由导电材料制成，其中，弹性密封部(32)由导电弹性体制成并且弹性密封部(32)设置有导电肋条(33)，导电肋条(33)整体上沿在密封唇的自由端部和安装部之间的方向延伸。轴承组件包括轴承和上述密封装置。

Description

密封装置和轴承组件
技术领域
本发明涉及密封技术。本发明尤其涉及一种密封装置。本发明还涉及一种具有该密封装置的轴承组件。
背景技术
对于一些应用于电机轴上轴承，尤其滚动轴承，例如经常应用于铁路领域的牵引电机的电机轴上的深沟球轴承，当电机工作时，可能会由变频器等因素引发轴承电流。具体地说，由于在轴承内部通过润滑油或润滑脂进行润滑，由此在滚动元件和内滚道或外滚道之间形成润滑膜。因此当收集足够电荷，电压非常大时，才能传导电流。这种高压会产生火花放电，燃烧润滑油或润滑脂，并在滚道上引起点蚀和类似搓板状的隆起损坏，这将极大地影响轴承的质量，导致高噪音并缩短轴承的使用寿命。在某些情况下，除轴承损坏或故障外，电流还会影响与轴承相关联的设备，例如其他设备可能会受到杂散电流或甚至少量静电的负面影响。由于机器故障，可能会产生大量成本和收入损失。除了与机器故障相关的维修成本之外，成本还因维修期间机器停机时间的收入损失和由此导致的生产损失而增加。
因此，这种轴承电流是应当避免的。为此针对变频器设置的滤波器可能无法完全滤波，残余电压依然会影响轴承。因此，在轴承上的电流难以消除的情况下，可通过采取预防措施来防止或至少显着地减少对轴承的损坏。已知的预防措施包括几类方法：
一类方法是使轴承与外部残余电压隔离。例如采用陶瓷滚动元件来防止电流通过的轴承。由于陶瓷具有非常高的电阻，因此相比于标准轴承，电流更难通过这些具有陶瓷滚动元件的轴承。但是，陶瓷滚动元件一方面非常昂贵，另一方面不能完全确保电流不会导致轴承失效。又例如采用陶瓷涂层的外圈来防止电流通过的轴承。然而，将绝缘陶瓷涂层施加到外圈的过程是非常昂贵的并且涂层可能会磨损。此外，绝缘仅限于外圈，而不是整个轴承。
另一类方法是在轴承上建立一个利用滚动元件的电流通路，其能够容易地释放电荷。例如采用填充有导电油脂的轴承，如在专利文件CN100347460C中所公开的。然而，当导电油脂用作润滑剂时，其润滑性能具有不利的一面，从而会干扰轴承功能并且形成污染物。此外，在大多数情况下，导电油脂不能提供令人满意的电流传导。
还有一类方法是在轴承上建立一个不同于第二类方法所述的替代的电流通路，以引导大部分电流通过该电流通路，因此润滑膜和滚道之间没有电压，轴承可以得到保护，例如采用特殊的导电环或在密封时喷涂导电涂层。然而特殊导电环也很昂贵，并且需要更多的轴承空间来固定它。而对于在密封时喷涂导电涂层的方案，如在专利文件DE102010018270A1中所公开的，在密封件上的导电涂层昂贵且易于磨损。
发明内容
基于上述问题，本发明所要解决的技术问题是：提供一种轴承组件，其能防止轴承因火花放电而损坏，同时具有较低的成本。
上述技术通过一种密封装置解决。该密封装置包括骨架和弹性密封部，其中，密封装置构造有：用于安装密封装置的安装部，安装部由骨架和/或弹性密封部形成；和用于相对密封面形成接触式密封的至少一个密封唇，密封唇由弹性密封部形成。在此，骨架由导电材料制成，并且弹性密封部由导电弹性体制成，其中，弹性密封部处设置有导电肋条，导电肋条整体上沿在密封唇的自由端部和安装部之间的方向延伸。
优选地，弹性密封部至少部分地包覆骨架。有利地，骨架由导电材料制成，例如由金属制成。有利地，导电弹性体是具有导电能力的橡胶、例如均匀地分布有导电颗粒的导电橡胶。弹性密封部尤其可以通过硫化工艺设置在骨架上，从而能够利用骨架支承弹性密封部。
密封装置特别用于在第一构件和第二构件之间进行密封。第一构件和第二构件尤其是由导电材料制成的构件、例如金属构件。有利地，密封装置用于在第一构件和第二构件之间进行动态密封，其中，第一构件能够设置为固定的构件，第二构件特别地能够相对于第一构件运动，例如转动、平移或者既转动又平移。
在此，安装部特别用于将密封装置安装在第一构件处。有利地，导电的骨架或导电的弹性密封部可以单独地与第一构件进行接触。备选地且有利地，导电的骨架和导电的弹性密封部可以共同地与第一构件接触。在这种情况下，安装部例如借助过盈配合固持在第一构件。必要时，也可以借助其他连接构件增强固持的稳定性。由此，可以借助安装部在密封装置与第一构件之间建立导电通路。
在此，至少一个密封唇特别用于相对第二构件或相对安装于第二构件处的导电构件进行接触式密封。在此，第二构件形成密封接触面或者导电构件形成密封接触面。由此，可以借助上述至少一个密封唇在密封装置与第二构件之间建立导电通路。
导电肋条整体上沿在密封唇的自由端部和安装部之间的方向延伸。在此，“密封唇的自由端部和安装部之间的方向”不应理解为二者直线连接的方向，而应理解为遵循密封唇的形状结构的导电肋条铺设路径。“整体上”在此尤其说明在此不限定导电肋条局部的延伸方向，导电肋条例如可以呈直线形、波浪形或折线形地延伸。在此，导电肋条可以仅在密封唇的自由端部和安装部之间的局部区域延伸。因此，在密封装置自身形成导电的构件并且可以在装配完成后建立在第一构件和第二构件之间的导电通路的基础上，在弹性密封部处设置导电肋条可以增强密封装置的导电性能，由此更为及时地清除电荷，进而避免在电气应用中因火花放电而导致部件、例如轴承损坏。
在一种优选的实施方式中，导电肋条构造在密封唇的区域。有利地，导电肋条可以接触骨架地布置。有利地，导电肋条也可以不接触骨架地布置。导电肋条这种布置方式有利于增强尤其密封唇的导电能力。此外，密封装置的密封唇区域还可以通过导电肋条得到额外的支撑，由此可以增大接触力，有利于密封唇压紧在密封面处。由此可以改善密封装置的密封性能并且有助于在密封唇与第二构件之间建立良好的导电通路。在此，本发明不限定密封装置的密封唇的个数，并且导电肋条可以布置在具有各种细化功能的密封唇上，例如防尘唇、离心唇、主密封唇等等。
在此，特别优选地，导电肋条构造在密封唇的表面。这在制造工艺上是有利的。
导电肋条可以由具有非常好的导电性能和弹性性能的材料制成。有利地，导电肋条由导电织物构成。有利地，导电肋条由导电金属丝构成。
在一种优选的实施方式中，密封装置具有环形结构。在这种情况下，第二构件可以布置在第一构件的径向内侧。例如，第一构件可以是轴承的外圈，第二构件可以是轴承的内圈。备选地，第一构件可以是固持轴承外圈的壳体，第二构件可以是借助轴承能转动地布置在壳体中的轴件。备选地，第一构件可以是轴承外圈，第二构件可以是借助轴承能转动地布置在壳体中的轴件。备选地，第一构件可以是固持轴承外圈的壳体，第二构件可以是轴承的内圈。在此，也可以将第一构件布置在第二构件的径向内侧。在这种情况下，能够对应于第二构件布置在第一构件的径向内侧的情况分别设置第一构件和第二构件。
特别优选地，弹性密封部处设置有多个沿周向分布的导电肋条。从而有利于增强密封装置的导电性能和密封性能。
在一种优选的实施方式中，密封装置还包括由导电材料制成的防护部件，密封面形成在防护部件上。防护部件尤其用于可导电地固定于第二构件。由此可以在不影响导电性能的情况下提高密封装置的密封性能。防护部件在此可以是金属构件。在环形的密封装置中，防护部件例如是抛油环，密封面在此可以形成在抛油环的轴向延伸区段和/或径向延伸区段上。
上述技术问题还可以通过一种轴承组件解决，该轴承组件包括轴承和具有上述特征的密封装置。在此，轴承例如是滚动轴承。第一构件可以构造为轴承外圈或内圈，第二构件相应地构造为轴承内圈或外圈。
在一种实施方式中，密封装置通过安装部固定在轴承的外圈上或布置在固持该外圈的壳体上，并且密封装置通过至少一个密封唇抵靠在轴承的内圈上或在由该内圈支承的轴件上。
由此，密封装置能够在外圈或壳体以及内圈或轴件之间构建导电通路。从而密封装置可以在实现良好密封效果的同时有效地防止轴承因火花放电而损坏，具有较长的使用寿命，同时轴承组件的成本也较低。
附图说明
下面结合附图来示意性地阐述本发明的一种优选实施方式。附图为：
图1是根据一种优选实施方式的轴承组件的局部剖视图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的一种优选实施方式的轴承组件的局部剖视图。轴承组件包括轴承和密封装置。在图1仅示出轴承的外圈10和内圈20，而未示出轴承的其他必要构件。在此，外圈10和内圈20是导电的，例如由金属制成。
如图1所示，密封装置布置在轴承的外圈10和内圈20之间，从而防止轴承内部的润滑脂泄露至轴承外部。密封装置整体呈环状并且包括弹性密封部32和骨架31。弹性密封部32由导电橡胶制成并且部分地包覆例如由金属制成的骨架31。弹性密封部32可以通过硫化或挤压成形粘附在骨架31上。
密封装置在径向外侧通过安装部固定在外圈10的径向内侧。在此，构成安装部的弹性密封部32和骨架31与外圈10形成过盈配合，由此在密封装置与外圈10之间建立导电通路。
在本实施方式中，密封装置包括抛油环40。抛油环40固定在内圈20的径向外侧。密封装置的弹性密封部32设置有三个接触式密封唇，即防尘唇321、主密封唇322和离心唇323。在此，防尘唇321和主密封唇322分别弹性密封部32的主体基本沿径向朝向轴承内部地延伸并且抵靠抛油环40的轴向延伸部段。离心唇323从弹性密封部32的主体基本沿轴向延伸并且抵靠抛油环40的径向延伸部段。
在离心唇323的表面还设置有沿周向分布的导电肋条33。导电肋条33由导电织物或导电金属丝制成。导电肋条33在整体上沿在离心唇323的自由端部和安装部之间的方向延伸。在本实施方式中，导电肋条33呈直线地从离心唇323的自由端部遵循离心唇323轮廓地延伸至骨架31处。由此有助于增加离心唇323区域的导电能力并且有助于将离心唇323压紧在密封面、即抛油环40的径向延伸部段处，进而可以更良好地建立离心唇323和抛油环40之间的导电通路并且可以改善密封效果。
通过根据本实施方式的密封装置，可以非常快速有效地消除电荷，从而避免了因火花放电而造成的轴承损坏。此外，由于根据本实施方式的导电肋条(例如导电织物或金属丝)和导电的弹性密封部(例如导电橡胶)的材料不昂贵，密封装置以及包括密封装置的轴承组件可以具有较低的成本。
虽然在上述说明中示例性地描述了可能的实施例，但是应该理解到，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。
附图标记列表
10 外圈
20 内圈
31 骨架
32 弹性密封体
321 防尘唇
322 主唇
323 离心唇
40 抛油环

Claims (9)

1.密封装置，其包括骨架(31)和弹性密封部(32)，其中，所述密封装置构造有：
用于安装所述密封装置的安装部，所述安装部由所述骨架(31)和/或所述弹性密封部(32)形成，和
用于相对密封面形成接触式密封的至少一个密封唇(323)，所述密封唇(323)由所述弹性密封部(32)形成，
其中，所述骨架(31)由导电材料制成，
其中，所述弹性密封部(32)由导电弹性体制成并且设置有导电肋条(33)，所述导电肋条(33)整体上沿在所述密封唇的自由端部和所述安装部之间的方向延伸。
2.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述导电肋条(33)构造在所述密封唇(323)的区域。
3.根据权利要求2所述的密封装置，其特征在于，所述导电肋条(33)构造在所述密封唇(323)的表面。
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，所述导电肋条(33)由导电织物构成。
5.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，所述导电肋条(33)由导电金属丝构成。
6.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述密封装置具有环形结构。
7.根据权利要求6所述的密封装置，其特征在于，所述弹性密封部(32)设置有多个沿周向分布的导电肋条(33)。
8.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述密封装置还包括由导电材料制成的防护部件(40)，所述密封面形成在所述防护部件(40)上。
9.轴承组件，其特征在于，所述轴承组件包括轴承和根据权利要求1至8中任一项所述的密封装置。
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