CN111828485A - 密封装置和轴承组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种密封装置和轴承组件。所述密封装置包括密封体(31；31’)，密封体(31；31’)构造有至少一个密封唇(313；313’)，其中，密封体(31；31’)由导电弹性体以及导电聚四氟乙烯材料构成，其中，导电聚四氟乙烯材料至少设置在密封唇(313；313’)的用于与密封配对构件(20)形成接触式密封的接触区域(33；33’)。所述轴承组件包括轴承以及上述的密封装置。

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用于高速轴承的密封装置。本发明还涉及一种具有该密封装置的轴承组件。

背景技术

当电机工作时，可能会由变频器等因素引发应用于电机轴的轴承、尤其滚动轴承处的轴承电流。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。因此当积攒足够电荷，导致电压非常大时，会产生火花放电，由此燃烧润滑膜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。此外，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。

为避免因上述原因造成的轴承损坏，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。然而对于高速轴承而言，已知的预防措施仍存在不足之处。

高速轴承的一类预防措施是使高速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。

另一类预防措施是在高速轴承上建立另外的电流通路，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不会形成较大电势差，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进行固定。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

因此，本发明所要解决的技术问题是，提供一种适用于高速轴承的密封装置，该密封装置不仅能够对高速轴承进行动态密封，还能够有效地防止轴承因火花放电而损坏。

上述技术问题通过一种密封装置解决。该密封装置包括密封体，密封体构造有至少一个密封唇，其中，密封体由导电弹性体以及导电聚四氟乙烯材料构成，其中，导电聚四氟乙烯材料至少设置在密封唇的用于与密封配对构件形成接触式密封的接触区域。

在此，密封装置能够布置在以高相对速度进行相对运动的第一构件和第二构件之间，以进行动态密封。例如，第一构件能够设置为相对固定的构件，并且第二构件能够相对于第一构件高速运动，例如转动、平移或者既转动又平移。

密封体的上述密封唇用作接触式密封唇。在密封装置完成装配的情况下，接触式密封唇抵靠密封配对构件并形成接触式密封。例如，密封装置借助密封体直接抵靠并安装在第一构件处，接触式密封唇抵靠第二构件。在此，密封体例如借助过盈配合被固持在第一构件。必要时，也可以借助其他连接构件增强固持的稳定性。

在此，导电弹性体尤其是具有导电性能的弹性体。导电弹性体例如分布有导电颗粒。在一种特别优选的实施方式中，导电弹性体是导电橡胶。

因此，在密封体由导电弹性体以及导电聚四氟乙烯材料构成的情况下，密封体自身构成导电构件，从而在将密封装置安装于第一构件和第二构件之间后，可以建立在第一构件以及第二构件之间的电流通路。由此可以及时地排除轴承处的电荷，避免轴承因火花放电而损坏。

另外，由于密封体的密封唇构造为接触式密封唇，因此密封装置可以提供尤其相比于根据现有方案的仅具有非接触式密封唇的密封装置更好的密封效果。同时，由于密封唇的用于与密封配对构件、尤其第二构件形成接触式密封的接触区域由导电聚四氟乙烯材料构成，因此密封唇的接触区域具有非常低的摩擦系数以及良好的耐高温性能，密封唇不易磨损，使用寿命高，特别适用于高速轴承的动态密封。

此外，相比于在背景技术部分中提及陶瓷滚动元件、特殊的附加导电环等方案，借助本文提供的密封装置能够成本有利地实现解决因电气应用中的电荷引起火花放电而导致轴承损坏的问题。尤其相比于特殊的附加导电环的方案，借助本文提供的密封装置还能够实现轴承组件整体的非常紧凑的结构，有利于轴承组件在设备中的布置。

在一种优选的实施方式中，密封装置构造为环形。在这种情况下，第二构件能够相对于第一构件高速转动。优选地，第一构件能够是轴承的外圈。备选地，第一构件能够是固持轴承外圈的壳体。优选地，第二构件能够是轴承的内圈。备选地，第二构件能够是借助轴承能转动地布置在壳体中的轴件。也能够将第一构件布置在第二构件的径向内侧。

在另外的实施方式中，第二构件能够相对于第一构件平移，尤其进行往复运动。

在一种有利的实施方式中，密封唇、即接触式密封唇的腰部由导电弹性体构成，由此向密封唇提供的径向力较小。

在一种备选的实施方式中，密封唇、即接触式密封唇的腰部由导电聚四氟乙烯材料构成，由此向密封唇提供的径向力较大。

在一种优选的实施方式中，密封体还包括另外的密封唇。在此不限定上述接触式密封唇与另外的密封唇的相对位置关系。

在此，优选地，另外的密封唇构造为非接触处式密封唇并且由导电弹性体构成。

在一种优选的实施方式中，密封装置还包括骨架，密封体至少部分地包覆骨架。骨架例如由金属制成。密封体、尤其密封体的导电橡胶部分可以通过硫化或挤压成形粘附在骨架上。从而能够利用骨架支承密封体。

上述技术问题还通过一种轴承组件解决，该轴承组件包括轴承和上述密封装置。轴承例如是滚动轴承，其包括位于径向外侧的外圈、位于径向内侧的内圈和布置在外圈和内圈之间的滚动元件。必要时，轴承还包括保持架等其他部件。在此，密封装置能够装配在轴承的外圈或轴承座和轴承的内圈或轴件之间。

附图说明

下面结合附图来示意性地阐述本发明的优选实施方式。附图为：

图1是根据第一实施例的密封装置的半剖视图；以及

图2是根据第二实施例的密封装置的半剖视图。

具体实施方式

图1示出了根据第一实施例的密封装置的半剖视图。在本实施例中，密封装置用于密封能够高速转动的深沟球轴承。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。

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。在此，外圈10和内圈20由导电材料制成，例如由金属制成。在外圈10的轴向端侧以及在内圈20的相应的轴向端侧分别设置有沿径向彼此相对地凹陷的径向沟槽。

密封装置整体呈环状并且包括密封体31和骨架32。

密封体31在本实施例中具有基本沿径向延伸的支撑区段以及在径向内侧与支撑区段连接的三个密封唇，即油脂唇311、主密封唇312和防尘唇313。在本实施例中，油脂唇311从密封体31的支撑区段基本沿轴向朝向轴承内部地延伸，油脂唇311在此设计为非接触式密封唇。主密封唇312从密封体31的支撑区段基本沿径向朝向内圈20地延伸直到内圈20的径向沟槽中，主密封唇312在此设计为非接触式密封唇。防尘唇313布置在主密封唇312的轴向外侧并且基本沿轴向远离轴承内部地延伸，防尘唇313在此设计为接触式密封唇。具体地，防尘唇313抵靠在内圈20处、尤其在形成内圈20的径向沟槽的凸缘处。在本实施例中，密封体31由导电橡胶以及导电聚四氟乙烯材料构成。具体地，导电聚四氟乙烯材料在本实施例中仅设置在防尘唇313的与内圈20形成接触式密封的接触区域33，密封体31的其余部分由导电橡胶构成。

骨架32在本实施例中由金属构成。密封体31在支撑区段部分地包覆骨架32。在此，构成密封体31的支撑区段的导电橡胶可以通过硫化或挤压成形粘附在骨架32上。

由此，密封装置构造为导电的环形密封件。在此，密封装置在径向外侧通过密封体31抵靠在外圈10的径向沟槽内，密封体31与外圈10、尤其外圈10的径向沟槽形成过盈配合。由于防尘唇313还直接抵靠在内圈20处，因此密封装置在轴承的外圈10和内圈20之间建立电流通路，从而可以及时将外圈10上积聚的电荷通过电流通路传导至内圈20，进而传导至由内圈20支承的轴件(未示出)上，避免火花放电造成的轴承损坏。

同时，由于防尘唇313的接触区域33导电聚四氟乙烯材料构成，防尘唇313在接触区域33中具有非常低的摩擦系数以及良好的耐高温性能，因此防尘唇313不会因与内圈20的快速相对转动而迅速磨损失效，密封装置具有较长的使用寿命。此外，由于防尘唇313构造为接触式密封唇，因此密封装置可以提供尤其相比于仅具有非接触式密封唇的密封装置更好的密封效果。

图2示出根据第二实施例的密封装置的半剖视图。本实施例中，密封装置同样用于密封能够高速转动的深沟球轴承。根据第二实施例的密封装置类似于根据第一实施例的密封装置地设置，在此主要就两个实施例中的密封装置的不同之处进行阐述。

在第二实施例中，密封体31’具有基本沿径向延伸的支撑区段以及在径向内侧与支撑区段连接的三个密封唇，即油脂唇311’、主密封唇312’和防尘唇313’。在本实施例中，主密封唇312’构造为接触式密封唇，而油脂唇311’以及防尘唇313’构造为非接触式密封唇。在此，主密封唇312’抵靠在内圈20处、尤其抵靠在内圈20处的轴向端面上。在本实施例中，密封体31’由导电橡胶以及导电聚四氟乙烯材料构成，其中，导电聚四氟乙烯材料在仅设置在主密封唇312’的与内圈20形成接触式密封的接触区域33’，密封体31’的其余部分由导电橡胶构成。

由此，密封装置构造为导电的环形密封件。在此，密封装置在径向外侧通过密封体31’抵靠在外圈10的径向沟槽内。由于主密封唇312’还直接抵靠在内圈20处，因此密封装置在轴承的外圈10和内圈20之间建立电流通路，从而可以及时将外圈10上积聚的电荷通过电流通路传导至内圈20，进而传导至由内圈20支承的轴件(未示出)上，避免火花放电造成的轴承损坏。

同时，由于主密封唇312’的接触区域33’导电聚四氟乙烯材料构成，主密封唇312’在接触区域33’中具有非常低的摩擦系数以及良好的耐高温性能，因此主密封唇312’不会因与内圈20的快速相对转动而迅速磨损失效，密封装置具有较长的使用寿命。此外，由于主密封唇312’构造为接触式密封唇，因此密封装置可以提供尤其相比于仅具有非接触式密封唇的密封装置更好的密封效果。

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

31，31’ 密封体

311，311’ 密封唇/油脂唇

312，312’ 密封唇/主密封唇

313，313’ 密封唇/防尘唇

32，32’ 骨架

33，33’ 聚四氟乙烯部

Claims (9)

1.密封装置，所述密封装置包括密封体(31；31’)，所述密封体(31；31’)构造有至少一个密封唇(313；313’)，其特征在于，

所述密封体(31；31’)由导电弹性体以及导电聚四氟乙烯材料构成，其中，导电聚四氟乙烯材料至少设置在所述密封唇(313；313’)的用于与密封配对构件(20)形成接触式密封的接触区域(33；33’)。

2.根据权利要求1所述的密封装置，其中，所述密封装置构造为环形。

3.根据权利要求1所述的密封装置，其中，所述导电弹性体是导电橡胶。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的密封装置，其中，所述密封唇(313；313’)的腰部由导电弹性体构成。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的密封装置，其中，所述密封唇的腰部由导电聚四氟乙烯材料构成。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的密封装置，其中，所述密封体(31；31’)还包括另外的密封唇(311、312；311’、312’)。

7.根据权利要求6所述的密封装置，其中，所述另外的密封唇(311、312；311’、312’)构造为非接触处式密封唇并且由导电弹性体构成。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的密封装置，其中，所述密封装置还包括骨架(32；32’)，所述密封体(31；31’)至少部分地包覆所述骨架(31；31’)。

9.轴承组件，其特征在于，所述轴承组件包括轴承以及根据权利要求1至8中任一项所述的密封装置。

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