CN204527382U

CN204527382U - 密封组件

Info

Publication number: CN204527382U
Application number: CN201520229501.7U
Authority: CN
Inventors: J·E·延森
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2014-04-17
Filing date: 2015-04-16
Publication date: 2015-08-05
Anticipated expiration: 2025-04-16
Also published as: US9353866B2; US20150300498A1

Abstract

本实用新型涉及一种密封组件，所述密封组件包括密封环、与密封环接合的承载环以及在密封环和承载环中的互补表面变形，所述互补表面变形外接于密封环和承载环，所述互补表面变形是连续且非圆形的。本实用新型可以基本上消除承载环相对于密封环转动的能力以及在一些实施例中承载环相对于密封环轴向平移的能力。

Description

密封组件

技术领域

本实用新型总体上涉及密封组件，并且更具体地，涉及与土方工程设备的履带或连杆销联合使用的带有互补表面变形的密封组件。

背景技术

在土方工程应用、农业应用和建筑应用中使用的机器受到极度磨损。需要给这种机器的运动部件提供持续的润滑供应，并且在这样做的同时限制所述润滑流失到环境中以及限制碎片从工地流入润滑供应中。

这种机器的两个例子是履带式拖拉机和轮式装载机。关于履带式拖拉机，提供一对连续履带以便给机器提供运动力。履带围绕多个驱动链轮和惰轮运转，其中机器的发动机使驱动链轮转动。这又使链轮和惰轮上的履带转动。履带本身包括通过履带链节连接的多个单独的履带板。履带链节本身通过多个衬套和履带销连接，以使得履带绕着链轮和惰轮柔性移动并同时确保履带的结构完整性保持原状。因此，在这样的实施例中，可以看到，将润滑供应到这样的履带销是至关重要的。

另一实例是关于上述的轮式装载机。关于这样的机器，一对悬臂枢转附接到该机器，并且继而枢转连接到铲斗或其他作业工具。可选地，第二组臂可插在悬臂和作业工具之间。由机器的发动机提供动力的液压缸允许臂和作业工具的运动。然而，利用每个枢轴或接头，需要提供连杆销，以便以类似于上述的履带式拖拉机履带销的方式保持所述部件之间的物理连接并同时允许运动。这样的连杆销又需要如上所述的润滑的连续供应。

多年来，多种不同的配置已被用于尝试提供这样的润滑，同时防止润滑流失以及防止碎片（例如，污垢、灰尘和湿气）流入润滑供应中。例如，众所周知的是，诸如在美国专利No.4,560,174中，靠近这样的销提供润滑腔，其中密封组件设置在润滑腔内。密封组件本身可以通过任意数量的不同方式提供，诸如通过提供靠近销的密封环以及放置在密封环和润滑腔之间以便朝向销偏压密封环的承载环。密封组件的部件可以由柔性材料制成，以便允许一定程度的游隙，但同时允许密封组件的部件、润滑腔与销、衬套和/或与密封组件相关联的间隔件之间的直接接触。

关于任一前述类型的密封组件，对于承载环而言保持与密封环接触以便实现所有的上述目标（即，朝向销偏压密封环，限制润滑剂流出，以及防止碎片流入）很重要。因此，已经知道，提供用于保持承载环和密封环之间接触的多种不同的配置，诸如在载环和密封环中的一者或两者上设置花键。这样做，有希望避免所述两个部件之间的转动平移。

实用新型内容

本实用新型涉及一种密封组件，该密封组件实现了所有前述目的，并同时甚至还限制承载环相对于密封环在所有方向上的运动。根据本实用新型的一个方面，因此提供一种密封组件，该密封组件可包括密封环、与密封环接合的承载环，以及在密封环和承载环中的互补表面变形，所述互补表面变形是连续且非圆形的。

所述密封环具有轴向臂和径向臂，并且所述承载环具有轴向表面和径向表面，所述轴向表面接合所述轴向臂，所述径向表面接合所述径向臂。

所述互补表面变形在所述轴向臂和轴向表面中。

所述互补表面变形在所述径向臂和径向表面中。

所述互补表面变形在所述轴向臂、所述径向臂、所述轴向表面和所述径向表面中。

所述互补表面变形包括具有第一半径的大部分弧和具有第二半径的小部分弧，所述第二半径不同于所述第一半径。

所述互补表面变形的形状选自包括如下形状的组：椭圆形、三角形、四边形、五边形、六边形、八边形和无定形。

在所述密封环和所述承载环中提供了第一组互补表面变形和第二组互补表面变形，所述第一组与所述第二组同心并且位于所述第二组的径向外部。

在所述密封环中的所述互补表面变形是凸起，并且在所述承载环中的所述互补表面变形是凹陷。

在所述密封环中的所述互补表面变形是凹陷，并且在所述承载环中的所述互补表面变形是凸起。

上面提到的技术方案在承载环和密封环之间提供迷宫路径，所述迷宫路径基本上防止了润滑剂逸出到环境中，以及防止碎片从环境中流入润滑供应中。此外，它起这种作用并同时基本上消除承载环相对于密封环转动的能力以及在一些实施例中承载环相对于密封环轴向平移的能力。

附图说明

图1是根据本实用新型构造并且包括多个履带销的机器的侧视图；

图2是根据本实用新型构思构造的并且包括多个连杆销的另一机器的侧视图；

图3是在履带式拖拉机（诸如图1的履带式拖拉机）上使用的履带的平面视图，并且示出了由多个履带销连接的多个履带链节；

图4是沿图3的线4-4截取的剖面视图，并且示出了根据本实用新型构思构造的底架链节接头组件；

图5是图4的履带销的一端的放大视图，并且更详细地描绘了底架链节接头组件；

图6是图5的区域6的放大的剖面视图，并且示出了根据本实用新型构思构造的互补表面变形；

图7是具有连续且非圆形的表面变形的承载环的平面视图；

图8是类似于图5的剖面视图，但示出了本实用新型的一可选实施例；

图9是图8的密封环的平面视图；

图10是类似于图5的剖面视图，但示出了本实用新型的又一可选实施例；和

图11是图10的承载环的平面视图。

具体实施方式

现在转到附图，并且具体参照图1，根据本实用新型构思构造的机器一般地用参考标号20表示。虽然机器20被描绘为具有推移和掘进能力的履带式拖拉机，但需要理解的是，本实用新型的构思不局限于此，而是可以用在任何数量的不同机器（包括但不限于履带式拖拉机、装载机（轮式和履带式）、平地机、管道敷设机、挖掘机、采矿设备或采矿机、铺筑设备或铺路机和卡车）中。

再次转到图1，示出机器20包括安装在发动机24上的底盘22。一般地，发动机24为柴油发动机，但任何数量的其他类型的发动机或原动机（包括但不限于四冲程循环内燃机和电动机）也是可能的。机器20还包括用于执行有用工作的推铲26，但是当然也可以这样附接任何数量的其他类型的作业工具。类似地，在机器20的后部，还应当注意，机器20设置有松土机27。按惯例，设置多个液压缸28用于作业工具26、27的运动。最后，驾驶室30也安装在底盘22上，在发动机24的后面，用于容纳机器的操作员并且使机器的操作能够进行。

由于图1示出了机器20为履带式铲土机，因此它被描绘为采用围绕驱动链轮34和多个惰轮36运转的一对连续履带32，所有这些组合起来形成底架37。当发动机24驱动链轮34转动时，履带32随继围绕驱动链轮38和惰轮36转动。

履带32本身包括多个履带板38，每个履带板38由多个履带链节40互连，如图3最佳显示的。在图3中可以注意到，履带链节40通过多个履带接头42枢转连接在一起，每个履带接头42包括履带销43和衬套44，这将在本文更详细地描述。正是在这些履带接头42处需要如上所述的润滑。

以类似的方式，图2的机器20示出可以有利地采用本实用新型构思的另一类型的销。如图2所示，机器20可以是轮式装载机45。类似于图1的机器20，轮式装载机45包括在其上安装有发动机24和驾驶室30的底盘22。然而，与履带32不同，轮式装载机45示出包括轮46。当然，装载机45同样还可以是履带式形式。轮式装载机45还包括一对悬臂47，一对延伸臂48安装到所述一对悬臂47上，并且铲斗50枢转地安装到所述一对延伸臂48上。在悬臂47、延伸臂48中的每个与铲斗50之间的接合点51处，可以看到设置了销，称为连杆销52。连杆销52与履带销43的相似之处在于它也需要连续的润滑，并且因此受益于本实用新型的构思。

转到图4，描绘了图3的履带链节40、履带接头42、履带销43和衬套44的放大剖面视图。当然，应当理解的是，尽管在此未提供连杆销52的单独的剖面视图，但可以同样等同地与之一起使用根据本实用新型所述的密封件或密封组件54。如图4所示，密封组件54定位在润滑腔56内，润滑腔56本身设置在履带链节40内。履带链节40围住润滑腔56的两侧，并且间隔件58和衬套44基本上封闭了润滑腔56的另外两侧。这样做就在履带销43的第一端59和第二端60处设置了相对自封闭的润滑腔56。为了防止润滑（未示出但设置在润滑腔56内）流出至环境62中并同时将润滑剂引至每一个前述部件，将密封组件54定位于润滑腔56内。通过组合，链节40、履带销43、衬套44和密封组件54形成底架链节接头组件63。

现在转到图5，更为详细地示出了密封组件54和底架链节接头组件63。密封装置54包括密封环64（有时称为唇形密封件）和承载环66。密封环64可包括轴向臂68以及径向臂70。需要注意的是，轴向臂68沿着间隔件58的轴向表面71延伸，其中在轴向臂68与轴向表面71之间设置有通道72用于使润滑剂通过。另一方面，径向臂70沿着衬套44的径向边缘74远离轴向臂68径向地延伸。为了在密封组件54和衬套44之间提供接合，也可以设置柔性密封唇76。

由于需要朝向间隔件58和衬套44偏压密封环64，所以在履带链节40和密封环64之间设置并压缩承载环66。承载环66可包括用于与密封环64的轴向臂68接合的轴向表面78，以及用于与径向臂70接合的径向表面80。

为了提供这种偏压力并同时将润滑密封在润滑腔56内并防止碎片从环境62中流入，承载环66可以由柔性材料（诸如橡胶）制成。密封唇76可由类似的弹性材料（诸如橡胶）制成。另一方面，密封环64可设置成有较大的结构刚度，且因而可以由金属（诸如钢或包覆在不锈钢中的钢）芯81制成。另外，为了提供一定程度的柔性以及密封性，金属芯81于是又可用聚合物材料82涂覆。制成唇形密封涂层82的具体材料将取决于密封组件54的最终应用。例如，对于连杆销52，由较软的聚合物制造聚合物涂层82可能是有利的，而对于履带销43，由较硬的材料制造聚合物涂层82可能是有利的。

为了确保密封组件54的长期可靠性以及其防止润滑腔56的润滑剂泄漏和碎片的流入的稳定的能力，重要的是承载环66与密封环64保持稳定接合。就这一点而言这已被证明对于现有技术努力具有挑战性，由于上述部件的稳定运动（特别是在它们通常运行所在的恶劣环境中）可导致承载环66围绕密封环64转动以及相对于密封环64轴向平移。久而久之，承载环66围绕密封环64的这种转动会导致密封组件54相对于现有技术的密封组件失效。然而，就这一点而言，本实用新型完全地不同于现有技术的构思。通过提供将在本文更详细地描述的互补表面变形来做到这点。

现在转到图6，更详细地示出了这些互补表面变形83。如本文所定义的，“互补表面变形”被理解为指的是远离平面延伸或凹入平面中的特征（诸如凸起和凹陷），并且所述特征被成型从而允许一个变形以嵌套方式插入另一个变形。例如，从密封环64延伸出的凸起在所述凸起适配于其中的承载环66中将具有匹配或互补凹陷，反之亦然。

在图6的实施例中，互补表面变形83示出为从承载环66延伸出的凸起84和位于密封环64上的形状互补的凹陷86。更具体地，凸起84从承载环66的径向表面80朝向密封环64延伸，而凹陷86为设置在密封环64的径向臂70中且适合于接收凸起84的凹陷。此外，如图5所示，凸起84和凹陷86两者分别外接于承载环66和密封环64，以便提供完整且连续的迷宫路径90，以防止润滑剂和碎片通过。这是这样实现的：迷宫路径90包括多个不同的表面或小平面92，承载环66和密封环64在所述表面或小平面92处相遇、接合并转向。这大大抑制了润滑剂逸出到环境62的能力，并同时也严密限制了碎片从环境62中进入的能力。

此外，互补表面变形83不仅外接于密封组件54，而且以连续且非圆形的方式这样做。这样做的话，完全避免了承载环66相对于密封环64作转动运动的趋势，而这曾是有关现有技术尝试的一个问题。尽管在机器20运转时密封组件54将承受的操作力将倾向于沿这样的方向偏压承载环66，但密封组件54将不允许这样的运动。反过来，承载环66不能与密封环64脱离或较少地接合，并且在机器20的运行中自始至终保持密封组件54的密封功效。

更具体地，凸起84和凹陷86可设置有具有第一半径R₁的优弧94和具有第二半径R₂的一个或多个劣弧96，如图7最佳显示的。可以看出，第二半径R₂与第一半径R₁不同。这样的话，当凸起84嵌套在凹陷86中时，承载环66不能相对于密封环64转动。此外，重要的是要注意到，尽管图5至图7的实施例描绘了波状、对称且连续的互补表面变形83，但是许多其他非圆形的且连续的形状同样将起作用并且被包括在本实用新型中，如下所述。

现在转到图8和图9，描绘了本实用新型的另一实施例。尽管非常类似于图6至图8的第一实施例，但是第二实施例示出了凸起84可以可选地从密封环64的径向臂70延伸出，所述密封环64的径向臂70与承载环66的径向表面80相对。因此，在这样的实施例中，凹陷86设置在承载环66的径向表面80中，所述承载环66的径向表面80与径向臂70相对。同样类似于第一实施例，凸起84和凹陷86是非圆形的、连续的并且外接于密封组件54。此外，如图9所示，描绘的凸起84为另一种连续且非圆形的形状（是八边形）。虽然在形状上不同于第一实施例的波状构型，但是凸起84的八边形构型仍防止密封环64和承载环66之间的相对转动。当然，虽然未描绘，但是还应理解的是，在其他实施例中，可以在轴向和径向两个方向上设置凸起84和凹陷86。在这样的实施方式中，将避免承载环66相对于密封环64的转动运动以及轴向运动。

关于图10和图11，又一实施例被描绘为具有一个以上的凸起84，并且相应地描绘了一个以上的互补凹陷86。而且，图10和图11示出了凹陷86不需要设置为仅仅密封环64的径向臂70和/或承载环66的径向表面80的一部分，而是可以设置为代替径向臂70和径向表面80或除径向臂70和径向表面80之外的轴向臂68和轴向表面78的一部分。因此，在这样的实施例中，凹陷86设置在密封环64中，而不是在承载环66中。而且，虽然凸起84示出为承载环66的轴向表面78和径向表面80两者的一部分，但是它们也可以仅为轴向表面78或仅为径向表面80的一部分。最后，如图11所示，凸起84也可以是相对无定形的，并且仍然是连续且非圆形的。

尽管以上公开的每个实施例都是独特的，但是重要的是要注意到，所有的上述实例采用非圆形的且连续的互补表面变形83，以便防止承载环66和密封环64的相对转动。每个互补表面变形83可以是波状的且可以如同第一实施例与优弧和劣弧对称，但是也可以是任何其他非圆形的且连续的形状，例如但不限于椭圆形、三角形、四边形、五边形、六边形、八边形等，以及更多的无定形的非圆形形状。

本实用新型不仅包括前述的装置，而且同样还提出了一种组装密封组件54的方法。所述方法可以包括设置密封环64，靠近密封环64设置承载环66，以及然后使用外接于密封环和承载环的互补表面变形将承载环连接到密封环64，所述互补表面变形是连续且非圆形的。

工业实用性

因此，在运行中，可以看到，本实用新型提出了一种密封组件、一种底架链节接头组件以及一种大大改进了现有技术的装配密封组件的方法。

更具体地，对于在土方工程应用、农业应用和建筑应用中使用的许多机器，有必要将连续的润滑供应提供到机器的可移动部件，例如履带销和连杆销。本实用新型的密封组件通过使用非圆形、连续且形状互补的表面变形将承载环连接到密封环而做到这一点。

这样做的话，在承载环和密封环之间限定了基本上防止润滑剂逸出到环境以及防止碎片从环境中流入润滑供应的迷宫路径。

此外，它起这种作用并同时基本上消除承载环相对于密封环转动的能力以及在一些实施例中承载环相对于密封环轴向平移的能力。因此，保持了承载环和密封环之间的连续接触，并且由于承载环和密封环两者都在压缩下被容纳在润滑腔中，所以保持了各部件的正确定位和润滑剂的密封。

Claims

1.一种密封组件，其特征在于，包括：

密封环；

与所述密封环接合的承载环；和

在所述密封环和承载环中的互补表面变形，所述互补表面变形外接于所述密封环和所述承载环，所述互补表面变形是连续且非圆形的。

2.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述密封环具有轴向臂和径向臂，并且所述承载环具有轴向表面和径向表面，所述轴向表面接合所述轴向臂，所述径向表面接合所述径向臂。

3.根据权利要求2所述的密封组件，其特征在于，所述互补表面变形在所述轴向臂和轴向表面中。

4.根据权利要求2所述的密封组件，其特征在于，所述互补表面变形在所述径向臂和径向表面中。

5.根据权利要求2所述的密封组件，其特征在于，所述互补表面变形在所述轴向臂、所述径向臂、所述轴向表面和所述径向表面中。

6.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述互补表面变形包括具有第一半径的大部分弧和具有第二半径的小部分弧，所述第二半径不同于所述第一半径。

7.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述互补表面变形的形状选自包括如下形状的组：椭圆形、三角形、四边形、五边形、六边形、八边形和无定形。

8.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，在所述密封环和所述承载环中提供了第一组互补表面变形和第二组互补表面变形，所述第一组与所述第二组同心并且位于所述第二组的径向外部。

9.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，在所述密封环中的所述互补表面变形是凸起，并且在所述承载环中的所述互补表面变形是凹陷。

10.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，在所述密封环中的所述互补表面变形是凹陷，并且在所述承载环中的所述互补表面变形是凸起。