CN114673790A - 密封组件及轴密封结构 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种密封组件及轴密封结构。其中，密封组件包括支撑体，所述支撑体包括沿径向相对设置的内端和外端；密封体，所述密封体包裹在所述支撑体的部分表面；其中，所述支撑体的所述外端伸出于所述密封体，所述支撑体的所述内端沿所述径向伸出于所述密封体。通过支撑体的内端和外端均伸出于密封体，可使得密封组件应用于轴承密封或轴密封时，可以及时导出积累的电荷，避免产生过大的轴电压，保护轴承或其他传动结构如齿轮，延长其使用寿命。

Description

密封组件及轴密封结构

技术领域

本发明涉及密封技术领域，尤其涉及一种密封组件及轴密封结构。

背景技术

相关技术中，在铁路、电力传动电机、电动轮、电动轴或风力发电机等电气化应用领域，通常采用如图1所示的密封组件100对轴承或齿轮箱进行动态密封。如图1所示，密封组件100在轴(又称内环300)与孔(又称外环200)之间通过过盈配合设置在轴与孔之间，或密封组件100在内环300与外环200之间通过过盈配合设置在内环300和外环200之间。如此，这种密封组件100可以将润滑油密封在里面而无法溢出，并能够阻挡外面的污染物进入里面。

然而，应用在电气化领域的轴承或齿轮箱的传统密封组件，轴承或齿轮箱在工作状态下，由于电荷的积累，且由于内部的润滑油膜太薄，导致积累的电荷形成的电流无法释放，直到电荷聚集使得轴承的滚道产生过大的轴电压。最后，由于轴电压过大而产生火花放电，火花放电损伤轴承滚道，并在滚道上出现了油渍和搓板状的脊线损伤，这将极大地影响轴承和其他传动系统如齿轮以及齿轮箱的质量和寿命。

发明内容

为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种密封组件及轴密封结构。

根据本公开实施例的第一方面，本公开提供一种密封组件，包括：支撑体，所述支撑体包括沿径向相对设置的内端和外端；以及密封体，所述密封体包裹在所述支撑体的部分表面，其中，所述支撑体的所述外端沿所述径向和/或轴向伸出于所述密封体，所述支撑体的所述内端沿所述径向伸出于所述密封体。

在一些实施例中，所述密封体沿所述径向包括相对设置的第一端和第二端，所述密封体的所述第二端靠近所述支撑体的所述内端设置；所述支撑体的所述内端设置有弹性体，所述弹性体可沿所述径向发生弹性形变；其中，所述弹性体在初始状态下，所述弹性体的端部沿所述径向突出于所述密封体的所述第二端。

在一些实施例中，所述弹性体通过一体成型设置在所述支撑体的所述内端。

在一些实施例中，所述支撑体包括一个或多个所述弹性体。

在一些实施例中，所述支撑体呈环形结构，所述弹性体设置有多个，且多个所述弹性体沿所述支撑体的所述内端的周向等间隔或非等间隔排布。

在一些实施例中，所述密封体的所述第二端设置第一密封唇和/或第二密封唇；其中，沿轴向上，所述弹性体设置在所述第一密封唇和所述第二密封唇之间。

在一些实施例中，所述密封体包括第一密封体和第二密封体；所述支撑体包括相对的第一侧和第二侧，所述第一密封体设置在所述支撑体的所述第一侧，所述第二密封体设置在所述支撑体的所述第二侧；其中，沿所述径向上，所述第一密封体的第一端所在的端面高于或平齐于所述支撑体的所述外端所在的端面，所述第一密封体的第二端设置有所述第一密封唇；沿所述径向上，所述第二密封体的第一端位于所述支持体的中部，所述第二密封体的第二端设置有所述第二密封唇。

在一些实施例中，所述密封组件还包括环形弹簧，所述环形弹簧套设在所述第二密封体的外部。

在一些实施例中，所述支撑体由金属材料冲压制成；所述密封体由弹性材料制成，所述密封体的材料包括聚四氟乙烯、可溶性聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯中的一种或几种组合。

根据本公开实施例的第二方面，本公开提供一种轴密封结构，包括：外环；内环，所述内环相对所述外环转动；以及如第一方面所述的密封组件，所述密封组件套设在所述内环的外部，且过盈配合地设置在所述内环和所述外环之间，其中，所述支撑体的所述第一端与所述外环的内壁抵接且与所述外环抗扭矩地连接，所述支撑体的所述第二端与所述内环的外壁抵接且可相对所述内环转动。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：通过支撑体的内端和外端均伸出于密封体，可使得密封组件应用于轴承密封或轴密封时，能够及时地导出积累在轴或轴承上的电荷，避免产生过大的轴电压而导致的油介质燃烧或轴承滚道的搓板状损坏，保护轴承或轴结构，延长使用寿命，另外，还可以保证油介质的高密封性能。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是相关技术中密封组件的结构示意图；

图2是根据一示例性实施例示出的一种轴密封结构的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本发明中，除非另有说明，否则轴向X、径向Y和周向分别是指轴或轴转动的轴向X、径向Y和周向。

根据本公开的实施例，提供一种密封组件100，如图2所示，密封组件100包括支撑体10以及密封体20，形成密封体20的材料的密度小于形成支撑体10的材料的密度，密封体20具有弹性，密封体20包裹在支撑体10的部分表面，支撑体10可以支撑密封体20，使整个密封组件100起到密封的作用。

支撑体10包括沿径向Y相对设置的内端11和外端12。支撑体10呈环状结构，且支撑体10的轴截面大致呈L状。以图2所示为例，图2中所示的上端为支撑体10的外端12，图2中所示的下端为支撑体10的内端11。

在一些实施例中，支撑体10可以由弹性金属材料或可导电的非金属材质制成。优选地，支撑体10由弹性金属材料通过铸造或冲压方式制成，优选地，支撑体10由弹性金属65Mn制成。

进一步地，支撑体10的外端12沿径向Y和/或轴向X伸出于密封体20，支撑体10的内端11沿径向Y伸出于密封体20。换而言之，密封体20覆盖支撑体10中部的部分表面，密封体20并没有覆盖支撑体10的外端12和内端11。

支撑体10的内端11和外端12均伸出于密封体20，可使得密封组件100应用于轴承密封或轴密封时，支撑体10的内端11与如下文中指出的内环300的外壁抵接，同时支撑体10的外端12与如下文中指出的外环200的内壁抵接。

当应用于电器系统的轴承或轴时，且在轴承或轴的工作状态下产生电荷时，由于支撑体10的内端11和外端12将轴密封结构的内环300和外环200连通，因此能够及时地导出积累在轴或轴承上的电荷，避免积累的电荷产生过大的轴电压而导致油介质燃烧或轴承滚道形成搓板状的损坏结构，保护了轴承或轴的结构性能，延长了使用寿命。

密封体20由弹性材料制成，弹性体的材料包括聚四氟乙烯(Poly tetrafluoroethylene，简称PTFE)、可溶性聚四氟乙烯(Polyfluoroalkoxy，Teflon PFA，简称PFA)、聚全氟乙丙烯(简称FEP)中的一种或几种组合。此外，在密封体20还可以由橡胶制成，且可以通过硫化粘接将密封体20粘接到支撑体10的部分表面上。

此外，在一些实施例中，密封体20沿径向Y包括相对设置的第一端21和第二端22，密封体20的第一端21靠近支撑体10的外端12设置，密封体20的第二端22靠近支撑体10的内端11设置。

密封体20的第一端21与外环200的内壁抵接，密封体20的第二端22与内环300的外壁抵接。在密封组件100设置在内环300和外环200之间时，密封体20与内环300和外环200均过盈配合，过盈配合使得密封体20的第一端21和第二端22被压缩并发生弹性形变，从而可以避免油介质泄露以及可以防止污物颗粒或水汽进入轴承内部或齿轮箱的内部。

另外，内环300与外环200之间可相对转动，密封组件100的密封体20的一端与内环300或外环200相对转动，密封体20的弹性结构在起到上述保护作用的同时，还具有避免发热、低摩擦系数和低噪音的优点。

进一步地，支撑体10的内端11设置有弹性体13。具体地，密封组件100设置在内环300和外环200之间时，由于内环300和外环200是相对转动的，因此，密封组件100与内环300或外环200的其中之一是相对固定的，而密封组件100与内环300或外环200中的另一个是相对转动的。

即，密封组件100外端12与外环200相对固定，密封组件100的内端11与内环300相对转动，或密封组件100的外端12与外环200相对转动，密封组件100的内端11与内环300相对固定，而弹性体13设置在密封组件100与内环300或外环200相对转动的一端。

在本公开的示例中，密封组件100的外端12与外环200相对固定，密封组件100的内端11与内环300相对转动，因此，在支撑体10在靠近内环300的支撑体10的内端11设置弹性体13。

弹性体13可以为压缩弹簧或扭转弹簧，在一些实施例中，弹性体13可以固定连接在支撑体10的内端11，在另一些实施例中，弹性体13通过一体成型设置在支撑体10的内端11。

进一步地，弹性体13可沿径向Y发生弹性形变。其中，弹性体13在初始状态下，弹性体13的端部沿径向Y突出于密封体20的第二端22，需要说明的是，图2中所示的弹性体13为初始状态下的长度，并非伸入内环300的内部。在密封组件100安装于外环200和内环300之间后，弹性体13在内环300外壁的作用下，处于压缩状态，压缩的弹性体13可使弹性体13具有沿径向Y伸展的径向Y弹力。

在密封组件100与内环300相对转动时，弹性体13的径向Y弹力可使弹性体13始终与内环300的外壁保持抵接，由于弹性体13的结构为细长且弹性佳的柔性结构，可以在很小的接触力下使内环300和外环200之间便可以保持良好的接触。

如此，弹性体13的设置及其结构特点，可避免因接触不良，而导致内环300与外环200之间无法导通，而导致聚集的电荷无法释放的现象发生。

此外，弹性体13还可以非常快速、有效地去除内环300和外环200之间的电荷，避免了火花放电对轴承或轴造成的损坏，且弹性体13的设置成本低且节省空间，增加用户体验感。

在一些实施例中，支撑体10包括一个或多个弹性体13。具体地，可以在支撑体10的内端11设置一个弹性体13，也可以在支撑体10的内端11设置多个弹性体13。

在一些实施例中，由于支撑体10呈环形结构，弹性体13可以设置有多个，且多个弹性体13沿支撑体10的内端11的周向等间隔或非等间隔排布。

多个弹性体13沿支撑体10的内端11的周向间隔设置，可以使轴承或轴上聚集的电荷释放的更加均匀，避免因局部电荷无法及时释放而导致轴承或其他传动系统如齿轮的损害。

在一些实施例中，密封体20的第二端22设置第一密封唇231和/或第二密封唇241；其中，沿轴向X上，弹性体13设置在第一密封唇231和第二密封唇241之间。

具体地，如图2所示，第一密封唇231可以为设置在图2所示的左侧，第二密封唇241可以为设置在图2所示的右侧，第一密封唇231可以位于密封组件100的外部，第二密封唇241可以位于密封组件100的内部。

其中，第一密封唇231朝轴向X向外延伸，第一密封唇231用于阻挡外部的污染颗粒或水汽等进入密封组件100的内部。进一步地，第一密封唇231可以沿轴向X间隔设置多个。

第二密封唇241的轴截面呈尖角结构(需要说明的是，尖角结构只是示例性的，可以根据实际设计需求，使第二密封唇241的轴截面呈方形、波浪形或方形波浪形等，在此不作具体限定)，第二密封唇241用于阻挡密封组件100内部的油介质溢出。

在一些实施例中，密封体20可以只设置第一密封唇231，也可以只设置第二密封唇241，也可以同时设置第一密封唇231和第二密封唇241。在本公开的实施例中，密封体20同时具有第一密封唇231和第二密封唇241，且弹性体13设置在第一密封唇231和第二密封唇241之间。

如此，密封组件100的工作状态下，第一密封唇231可以阻挡外部的污染物颗粒或水汽对金属材质制成的弹性体13的腐蚀，第二密封唇241也可以阻挡内部的油介质溢出对弹性体13的影响。

在一些实施例中，密封体20包括第一密封体20和第二密封体20；支撑体10包括相对的第一侧14和第二侧15，第一密封体20设置在支撑体10的第一侧14，第二密封体20设置在支撑体10的第二侧15。

其中，在本公开的实施例中，支撑体10的第一侧14可以为靠近密封组件100的外侧的一侧，支撑体10的第二侧15可以为靠近密封组件100内侧的一侧。

进一步地，支撑体10的外端12向图2所示的右方(即密封组件100的内侧)水平延伸，支撑体10的外端12在轴向X和径向Y上均突出于密封体20，因此，在密封组件100安装于内环300和外环200之间时，支撑体10的外端12可以与外环200直接抵接。

进一步地，沿径向Y上，第一密封体20的第一端21所在的端面高于或平齐于支撑体10的外端12所在的端面。如此，在密封组件100安装于内环300和外环200之间时，第一密封体20的第一端21以及支撑体10的外端12同时与外环200过盈配合，第一密封体20的第一端21可以阻挡外部的污染颗粒或水汽从第一密封体20的第一端21进入腐蚀支撑体10的外端12。

进一步地，支撑体10的外端12和内端11之间还设置有竖直部16，竖直部16沿径向Y延伸，竖直部16与外端12可以垂直连接，竖直部16与外端12之间也可以形成倾斜部17。

在本公开的实施例中，支撑体10的竖直部16和外端12之间设置有倾斜部17，倾斜部17可以使第一密封体20的在第一端21处的体积增大，与支撑体10的第一侧14的附着力增大，使整个密封组件100更加牢固，密封组件100的密封效果更佳。

进一步地，第一密封唇231设置在第一密封体20的第二端22。

进一步地，沿径向Y上，第二密封体20的第一端21位于支持体的中部。换而言之，支撑体10的第二侧15在中部以上并没有设置第二密封体20，节省成本及重量。增大支撑体10第二侧15处的空间，从而便于安装以下所述的环形弹簧30。

进一步地，第二密封唇241设置在第二密封体20的第二端22。

在一些实施例中，密封组件100还包括环形弹簧30，环形弹簧30套设在第二密封体20的外部。环形弹簧30对第二密封体20形成径向Y和轴向X上的预紧力，可使第二密封体20的第二密封唇241与内环300的外壁更好的抵接，形成更好的密封性能。

基于相同的发明构思，本公开还提供一种轴密封结构，再如图2所示，轴密封结构包括外环200、内环300以及密封组件100。内环300可以相对外环200转动；密封组件100套设在内环300的外部，且过盈配合地设置在内环300和外环200之间。

其中，支撑体10的第一端21与外环200的内壁抵接且与外环200抗扭矩地连接，支撑体10的第二端22与内环300的外壁抵接且可相对内环300转动。

其中，应理解，术语“抗扭连接”是指两个元件之间以不相对于彼此转动的方式连接，其可以经由压配合(即过盈配合)来实现，也可以通过将所提及的两个部件一体地形成来实现。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

关于上述实施例中的轴密封结构中实现的功能的具体方式已经在有关该密封组件100的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

可以理解的是，本公开中“多个”是指两个或两个以上，其它量词与之类似。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

进一步可以理解的是，术语“第一”、“第二”等用于描述各种结构，但这些结构不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的结构彼此区分开，并不表示特定的顺序或者重要程度。实际上，“第一”、“第二”等表述完全可以互换使用。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一结构也可以被称为第二结构，类似地，第二结构也可以被称为第一结构。

进一步可以理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作。

进一步可以理解的是，除非有特殊说明，“连接”包括两者之间不存在其他构件的直接连接，也包括两者之间存在其他元件的间接连接。

进一步可以理解的是，本公开实施例中尽管在附图中以特定的顺序描述操作，但是不应将其理解为要求按照所示的特定顺序或是串行顺序来执行这些操作，或是要求执行全部所示的操作以得到期望的结果。在特定环境中，多任务和并行处理可能是有利的。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利范围指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利范围来限制。

Claims (10)

1.一种密封组件，其特征在于，包括：

支撑体(10)，所述支撑体(10)包括沿径向(Y)相对设置的内端(11)和外端(12)；以及

密封体(20)，所述密封体(20)包裹在所述支撑体(10)的部分表面，

其中，所述支撑体(10)的所述外端(12)沿所述径向(Y)和/或轴向(X)伸出于所述密封体(20)，所述支撑体(10)的所述内端(11)沿所述径向(Y)伸出于所述密封体(20)。

2.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，

所述密封体(20)沿所述径向(Y)包括相对设置的第一端(21)和第二端(22)，所述密封体(20)的所述第二端(22)靠近所述支撑体(10)的所述内端(11)设置；

所述支撑体(10)的所述内端(11)设置有弹性体(13)，所述弹性体(13)可沿所述径向(Y)发生弹性形变；其中，所述弹性体(13)在初始状态下，所述弹性体(13)的端部沿所述径向(Y)突出于所述密封体(20)的所述第二端(22)。

3.根据权利要求2所述的密封组件，其特征在于，

所述弹性体(13)通过一体成型设置在所述支撑体(10)的所述内端(11)。

4.根据权利要求2所述的密封组件，其特征在于，

所述支撑体(10)包括一个或多个所述弹性体(13)。

5.根据权利要求4所述的密封组件，其特征在于，

所述支撑体(10)呈环形结构，所述弹性体(13)设置有多个，且多个所述弹性体(13)沿所述支撑体(10)的所述内端(11)的周向等间隔或非等间隔排布。

6.根据权利要求2所述的密封组件，其特征在于，

所述密封体(20)的所述第二端(22)设置第一密封唇(231)和/或第二密封唇(241)；

其中，沿轴向(X)上，所述弹性体(13)设置在所述第一密封唇(231)和所述第二密封唇(241)之间。

7.根据权利要求6所述的密封组件，其特征在于，

所述密封体(20)包括第一密封体(23)和第二密封体(24)；

所述支撑体(10)包括相对的第一侧(14)和第二侧(15)，所述第一密封体(23)设置在所述支撑体(10)的所述第一侧(14)，所述第二密封体(24)设置在所述支撑体(10)的所述第二侧(15)；

其中，沿所述径向(Y)上，所述第一密封体(23)的第一端(21)所在的端面高于或平齐于所述支撑体(10)的所述外端(12)所在的端面，所述第一密封体(23)的第二端(22)设置有所述第一密封唇(231)；

沿所述径向(Y)上，所述第二密封体(24)的第一端(21)位于所述支持体的中部，所述第二密封体(24)的第二端(22)设置有所述第二密封唇(241)。

8.根据权利要求7所述的密封组件，其特征在于，

所述密封组件还包括环形弹簧(30)，所述环形弹簧(30)套设在所述第二密封体(24)的外部。

9.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，

所述支撑体(10)由弹性金属材料冲压制成；

所述密封体(20)由弹性材料制成，所述密封体(20)的材料包括聚四氟乙烯、可溶性聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯中的一种或几种组合。

10.一种轴密封结构，其特征在于，包括：

外环(200)；

内环(300)，所述内环(300)相对所述外环(200)转动；以及

如权利要求1至9中任一项所述的密封组件(100)，所述密封组件(100)套设在所述内环(300)的外部，且过盈配合地设置在所述内环(300)和所述外环(200)之间，

其中，所述支撑体(10)的所述第一端(21)与所述外环(200)的内壁抵接且与所述外环(200)抗扭矩地连接，所述支撑体(10)的所述第二端(22)与所述内环(300)的外壁抵接且可相对所述内环转动。

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