[发明专利]低摩擦动态密封件

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于密封旋转内部件比如轴与静止外部件比如轴承壳 体之间径向间隙的密封装置。更具体地说，本发明涉及一种在高转速下产生 低摩擦的密封装置。

背景技术

包括旋转部件的机器通常需要密封单元，以防止水分和污染物进入如支 撑旋转部件的轴承，并且防止润滑轴承的润滑脂泄漏。径向唇密封件是常用 密封件的一个示例。该密封件具有的接触唇抵靠着对立面，以确保静态条件 下的有效密封。在动态条件下，唇与对立面滑动接触，产生摩擦和热，也就 是说，传统的唇式密封通常不适合在高转速下使用。

静态条件及高速下有效密封都很重要的一个应用是铁路轴承的领域。在 紧凑牵引轴承单元(例如以超过200千米/小时的速度操作)中，过量的摩擦 及热的产生会很快导致磨损和早期的密封失效。因此，非接触迷宫式密封件 有时用于这样的轴承单元。US8356941公开了一个示例。然而，迷宫式密封 的缺点在于，他们可能在静态条件下不能提供有效的密封，除非相对的迷宫 表面之间的间隙非常小。因此，这种密封装置的公差要求更加严格。

因此，存在改进的余地。

发明内容

本发明涉及一种密封装置，用于密封可相对旋转的内部件和外部件之间 的径向间隙，其中，所述内部件围绕旋转轴线旋转，所述外部件围绕所述内 部件同轴布置。所述密封装置包括：静态部件，其适于安装到所述外部件； 以及动态部件，其适于安装到所述内部件。所述密封装置包括第一迷宫式密 封件和第二迷宫式密封件，其中的每个由所述静态及动态密封部件上的至少 一组相对表面之间的间隙形成。所述密封装置还包括唇密封件，其沿径向布 置在所述第一和第二迷宫式密封件之间。所述唇密封件包括密封唇，其连接 到所述动态密封部件并且其抵靠着所述静态密封部件上的径向定向的对立 面。所述密封唇在径向横截面上具有纵向延伸部，其在所述动态密封部件静 止时以10°至80°之间的角度朝向所述旋转轴线延伸。

所述密封唇因此适于在离心力的作用下偏离所述对立面，从而随着速度 增加降低唇的接触力，这又尽可能地减小摩擦的增加。在一定的高速下，唇 将从对立面抬离，但这将不会损害密封装置的整体密封作用，因为所述第一 和第二迷宫式密封件在高速下具有最佳的密封效果。因此，所述密封装置在 静态及低速条件下提供有效的密封，并且在高速下提供有效的低摩擦密封。 优选地，所述密封唇在纵向方向上相对于旋转轴线倾斜，角度在30°和60° 之间。

在一个示例中，所述密封唇由弹性材料制成，该弹性材料在例如模制过 程中连接到所述动态密封部件的径向延伸的凸缘部。密封唇的纵向延伸部和 所述凸缘部之间的连接可以适当地包括铰接点，所述唇可以在离心力的作用 下围绕该铰接点枢转。铰接点可以由弹性材料的相对薄部形成。

在抬离速度以下的速度下，密封唇与对立面滑动接触。为了进一步减小 摩擦，这种滑动接触优选地采用特别适于密封应用的密封润滑脂进行润滑。 通常，由本发明的密封装置密封的空间将包含滚动元件轴承，特别是用于铁 路应用的双列圆锥滚子轴承。轴承采用适于滚动接触的润滑脂进行润滑。当 使用不同的密封润滑脂时，重要的是保持不同的润滑脂分离。这个功能是由 所述第一迷宫式密封件执行的。

所述第一迷宫式密封件位于唇密封件的径向向内，并且由动态密封部件 的筒安装部与静态密封部件的相对筒部之间的环形间隙至少部分地形成。在 优选的示例中，动态密封部件在轴向内侧(轴承侧)还包括径向延伸部，该 延伸部沿径向重叠第一迷宫式密封的环形间隙。该径向延伸部形成所述唇密 封件与由密封装置作为整体密封的空间之间的额外屏障。

所述径向延伸部可以由与密封唇相同的材料形成，并且可以在相同的过 程中被连接到动态密封部件。可替代地，该径向延伸部可以由动态密封部件 的筒安装部的一部分形成，该部分在静态及动态密封部件已经组装之后沿径 向向外弯曲。

所述第一迷宫式密封件、唇密封件和第二迷宫式密封件优选地大致布置 在相同的轴向位置。这允许紧凑的设计。三个上述密封元件因此在径向横截 面上布置成一个在另一个上方。