CN101289800B - 插在两个相对可旋转的构件之间的环形密封组件 - Google Patents

插在两个相对可旋转的构件之间的环形密封组件 Download PDF

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Abstract

密封组件包括第一和第二刚性护罩，第一护罩具有弹性体材料的环形密封构件，第二护罩面对第一护罩且具有分别用于该密封构件的第一和第二环形密封唇缘的滑动面，这些唇缘朝第二护罩延伸以分别施加轴向和径向密封压力；第一唇缘具有径向座，径向座面向与第二唇缘相反的方向且容纳螺旋弹簧，弹簧在第一唇缘上施加径向推力，该推力相对于由这些唇缘共同的根部限定的弹性铰链偏心且具有沿着线定位的旋转中心，该线延伸穿过第一唇缘的V形密封边缘且与径向平面形成20°至60°的角度；根部被限定在密封构件的两个相对的环形凹陷之间，环形凹陷具有U形的径向截面和彼此相对的底壁，并沿着上述线大体对齐；第二唇缘具有由有波纹的圆周槽限定的V形密封边缘。

Description

插在两个相对可旋转的构件之间的环形密封组件
技术领域
本发明涉及用于包括诸如水泵或者家用电器的两个相对可旋转的构件的装置的环形密封组件，特别是用于装配到洗衣机滚筒驱动轴，以在轴自身所限定的两个相对可旋转的构件和滚筒旋转于其中的水桶之间提供密封，从而，一方面防止桶内洗涤液体的泄露，另一方面防止滚筒驱动轴的轴承被水渗入，同时确保了具有最小摩擦量和噪音量的最佳密封。
背景技术
EP 1514966A1提供了多种密封组件解决方案，用于防止桶在用于滚筒的驱动轴的通座处泄露，并且保护滚筒轴的轴承。在所有这些解决方案中，密封组件具有一个或者多个密封唇缘，并且在滚筒驱动轴上直接提供唯一的径向密封。在一些实施例中，密封唇缘中的一个是通过螺旋弹簧加载，用于增大通过唇缘施加的径向压力；并且，在所有的情形下，在面对桶的侧面上，必须通过不与密封唇缘中的任何一个相互作用的刚性塑料护罩来至少部分地保护密封组件不与洗涤液接触。
EP 1514966A1所示出和上面简要说明的密封组件具有很多缺点。首先，由于密封唇缘所施加的相对大的接触压力，特别是当弹簧加载时，摩擦很严重，因此，致使电器能耗很高，以及，最重要的，密封唇缘的快速磨损。其次，密封组件和保护性护罩体积相对太大。最后，在诸如洗衣机的桶和滚筒之间的连接的特征为剧烈震动的操作环境中，滚筒的旋转方向的频繁倒转和大范围的转速变化(在洗涤循环中从几rpm到脱水循环的超过1000rpm)，所述的密封组件的噪音特别大。
发明内容
本发明的目的是提供一种特别设计用于家用电气设备的密封组件，以由此能够低成本制造，并且提供用以消除上面提到的缺陷。具体地，提供了洗衣机桶内的洗涤液的优异密封的密封组件，产生很少的噪音或者无噪音，并且在设计简单的同时是紧凑的。本发明的另一个目的是提供一种上面类形的密封组件，其中，即使密封唇缘的侧边逐渐磨损，仍然能大体保持高度的密封效率不变。
根据本发明，提供了一种密封组件，用于插在两个相对可旋转的构件之间，在所述两个相对可旋转的构件之间存在着洗涤液，该密封组件包括第一刚性护罩和第二刚性护罩，该第一刚性护罩具有弹性体材料的环形密封构件，该第二刚性护罩面对着该第一刚性护罩安装，并且具有用于所述环形密封构件的第一和第二环形密封唇缘的各个滑动面；其中，所述刚性护罩具有L形的径向截面，所述第一和第二环形密封唇缘从所述第一刚性护罩的凸缘部分别朝着所述第二刚性护罩的凸缘部和套部突出，以分别在所述滑动面上施加轴向密封压力和径向密封压力；并且，其中，所述第一环形密封唇缘具有朝着与第二环形密封唇缘相反的方向的径向座，并且容纳螺旋弹簧，该螺旋弹簧在所述第一环形密封唇缘上施加径向推力，该径向推力相对于由所述第一和第二环形密封唇缘共同的根部所限定的弹性铰链偏心，并且具有沿着延伸穿过所述第一环形密封唇缘的V形密封边且与径向平面形成20°至60°的角度的线定位的旋转中心；其特征在于，所述第一和第二环形唇缘从所述共同根部相对于所述滑动面倾斜地延伸，并且在大体沿着与延伸穿过所述第一环形密封唇缘的所述密封边缘的所述线相平行的线在相反的方向上延伸。
更具体而言，根据本发明的密封组件包括具有弹性体材料的环形密封构件的第一刚性护罩；和第二刚性护罩，该第二刚性护罩面对着该第一刚性护罩安装，并且具有用于所述环形密封组件的第一和第二环形密封唇缘的各个滑动面。该刚性护罩具有L形径向截面，并且所述第一和第二密封唇缘从所述第一刚性护罩的凸缘部分别朝着所述第二刚性护罩的凸缘部和套部突出，以分别在所述滑动面上施加轴向密封压力和径向密封压力。
该第一唇缘在朝着与第二唇缘相反的方向具有径向座，并且容纳螺旋弹簧，该螺旋弹簧在所述第一唇缘上施加径向推力，该径向推力相对于由所述第一和第二唇缘共同的根部所限定的弹性铰链(hinge)偏心，并且具有沿着延伸穿过所述第一唇缘的V形密封边缘且与径向平面形成20°至60°的角度的线定位的旋转中心。
根据本发明的一个方面，所述第一和第二唇缘从所述共同根部相对于所述滑动面倾斜地延伸，并且在大体沿着与延伸穿过所述第一唇缘的所述密封边缘的所述线相平行的线在相反的方向上延伸。与上面的结合，第二唇缘具有垂直于第一唇缘的V形密封边缘的V形密封边缘，并且由第二唇缘的径向向内的有波纹的圆周槽限定。
更具体而言，该限定密封边缘的有波纹的圆周槽与EPO940610B1中的所公开的是相同的类型，其中相关的部分包含在这里，仅仅是用于参考。
所述根部被限定在所述密封构件的所述第一和第二环形凹陷之间，该第一和第二环形凹陷彼此相对，具有U形的径向截面，并且被各自的圆形底壁限定，且该底壁的各个突起彼此相对，并且所述各个突起沿着穿过所述第一唇缘的所述密封边缘的所述线大体对齐。
由此，惊喜地获得了密封组件，该密封组件为洗涤液和润滑油两者都提供了优异的密封，其中滚筒驱动轴的滚动轴承在使用中浸入润滑油中。另外，密封唇缘的滑动摩擦被减小，并且，更为重要的，密封组件在所有的情况下都安静操作，并且设计简洁。另外，通过借由唇缘(某种程度上唇缘彼此相互作用)为径向和轴向两个方向提供密封，在密封唇缘的大部分工作寿命期间，密封效率大体保持不变，并且密封唇缘的磨损被降低。
上述密封组件安装的位置也是本发明的整体的一部分，有助于实现上面所提到的惊人的优点。
因此，本发明还涉及密封组件的使用，用于插在两个相对可旋转的构件之间，在所述两个相对可旋转的构件之间存在着洗涤液，该两个相对可旋转的构件例如为容纳洗衣机的旋转滚筒的桶和该滚筒的驱动轴，其特征在于，所述第一环形密封唇缘在使用中面对着被洗涤液所占据的环境安装，该洗涤液在面向所述螺旋弹簧的所述径向座的一侧与所述第一环形密封唇缘接触，且与U形的所述第一环形凹陷接触；并且，所述第二环形密封唇缘面对着所述滚筒的所述驱动轴的滚动轴承安装，从而，在使用中至少在U形的所述第二环形凹陷一侧接触润滑油。
换言之，本发明以创造性的方式将EPO940610B1中公开的用于两个径向密封唇缘中的一个的技术和EPO980999B1所公开的技术结合，其中的相关部件也仅通过参考的方式包括在此。然而，根据本发明，后者的技术——具体设计用于在内燃机的壳体和驱动轴之间提供密封——被应用在由洗衣机的桶/滚筒组件所限定的完全不同的操作环境(在操作温度、问题、速度方面)，并且适于且与EPO940610B1的技术相结合，通过将波纹状-密封-边缘的径向密封唇缘与不受在组装步骤的任何位置误差影响的恒定压力轴向唇缘相结合，在改进性能的方面，特别是涉及的操作环境方面，更重要的是在无声操作方面，实现了整体一系列的意想不到的效果和优点。
附图说明
参考附图，通过示例的方式说明本发明非限制性实施例，其中示出了根据本发明的纵径向截面图，并且示意性示出了根据本发明的密封组件的使用。
详细说明
附图中的数字1表示用于家用电气设备的密封组件，该密封组件可以***在两个相对旋转件3、4之间所限定的间隙2内，在该两个相对旋转件之间存在使用的洗涤液，用A表示。
参考图右侧的虚线图，根据本发明的密封组件1设计用于洗衣机(未示出)内，并且用于***在水桶4——容纳旋转衣物的滚筒6——和轴3之间，该轴3相对于桶4旋转，在使用中部分地浸入填充桶4的洗涤液中，并且以伸出的方式通过形成在桶4的后壁内的开口来支撑滚筒6，并且限定了在使用中通过密封组件1密封的间隙2。
间隙2，或者例如在滚筒6支撑结构内与该间隙紧邻的间隙，还容纳至少一个已知的滚动轴承10，用于支撑轴3，该轴承正常地浸在润滑液体G(例如矿物油)里面操作，并且必须防止与洗涤液A的意外接触；该功能还通过根据本发明的密封组件1来实现。
密封组件1包括第一刚性护罩11，该第一刚性护罩具有弹性体材料的环形密封构件12；和第二刚性护罩13，该第二刚性护罩面对着第一刚性护罩安装，并且具有用于环形密封构件12的第一环形密封唇缘16和第二环形密封唇缘18的各个滑动面14、15。
刚性护罩11和13具有L形的径向截面。护罩11包括：适于与构件4配合的大体圆柱形套部19；以及大体垂直于套部19和环形密封构件12(以及护罩11、13)的对称轴线K的凸缘部20，在示出的示例中，该凸缘部20被挤压，以形成平行于轴线K的S形径向截面。
类似地，护罩13包括：适于与轴3配合的圆柱形套部21，在使用中，圆柱形套部21与在径向内侧上的套部19同心并且面对着该套部19；和垂直于套部21的凸缘部22，并且该凸缘部22定位在凸缘部20的相对侧且与凸缘部20相对。环形密封构件12定位在凸缘部20与凸缘部22的支撑表面14及套部21的支撑表面14之间，并且通过凸缘部20支撑且从凸缘部20部分地突起。
更具体而言，从凸缘部20的径向内环形边缘24——在使用中，限定了圆形通道，轴3通过该通道***，且套部21部分地***——第一唇缘16和第二唇缘18分别朝着护罩13的凸缘部22和套部21突出，以分别在滑动面14上施加轴向密封压力和在滑动面15上施加径向密封压力。
唇缘16具有径向座30，该径向座面对着与唇缘18相反的方向，并且容纳螺旋弹簧31，该螺旋弹簧在唇缘16上施加径向推力F(如箭头所指示)，该推力相对于由唇缘16和18的共同的根部33限定的弹性铰链偏心，并且具有沿着线R(如虚线所指示)定位的旋转中心C，该线R延伸过唇缘16的V形密封边缘34，并且与径向平面(在示出的示例中，平行于凸缘部20和22的径向延伸部)形成20°至60°的角度γ。由此即使在护罩11和13的相对轴向位置内振动的情况下，通过边缘34，唇缘16也能够在表面14上施加大体恒定的轴向密封压力T，如EPO980999B1所述。
根据本发明的一个方面，唇缘16和18相对于滑动面14和15从共同的根部33倾斜地延伸，并且大体沿着平行于通过唇缘16的密封边缘34的线R的在相反的方向上延伸。也就是，唇缘16从根部33相对于表面14倾斜地且呈预设的角度延伸，而唇缘18从根部33相对于表面15倾斜地以使得唇缘16和18大体形成180°角的预设的角度(即，大体平行于线R)延伸。
根据本发明的另一方面，结合上面的特征，唇缘18具有垂直于唇缘16的V形密封边缘34的V形密封边缘38，所述V形密封边缘38由有波纹的圆周槽W限定，根据EPO940610B1的教导，该圆周槽径向向内形成在唇缘18上。
根据本发明的另一方面，根部33被限定在密封构件12的第一环形凹陷40和第二环形凹陷41之间，该第一环形凹陷和第二环形凹陷彼此相对，具有U形的径向截面，并且由各自圆形底壁42、43限定，且他们的突起彼此相对。尽管方向不同，但是底壁42和43大体沿着线R对齐(意思是，线R延伸通过他们或者至少接触他们)。
另外，在底壁42、43，U形环形凹陷40、41大体彼此垂直。更具体而言，凹陷40大体垂直于对称轴线K，且底壁42面对套部21，而凹陷41大体平行于对称轴线K，且底壁43面向凸缘部22。
环形密封构件12优选地沿着护罩11的凸缘部20延伸，并且覆盖护罩11的套部19，以在套部19上径向向外地限定静态密封构件50。
最后，根据本发明，第二唇缘18在使用中与具有相对高径向干涉度的护罩13(图中不是成比例的示出)的滑动面15共同作用。然而，在所指的具体操作环境中，限定V形密封边缘38的有波纹的槽W设计成在使用中产生流体力学效应，该流体力学效应减少在滑动面15上的密封边缘38的摩擦(通过申请人的技术工程师所进行的测试显示摩擦减小20％甚至更多)。该出人意料的效果很可能是由于槽W的正常的“泵吸”效应而形成，在这种情况下，该槽W被设计用于完全不同的目的，与如EPO940610B1中将外部污染保持在外部相反。
最后，根据本发明的教示，所述的密封组件1以非传统的方式使用，其中弹簧加载唇缘总是朝着没有污染的环境定位，这与现有技术的教示相反。
实际上，根据本发明，密封组件1被安装有唇缘16和唇缘18，在使用中唇缘16面对被洗涤液A所占据的环境，该洗涤液在使用中可以在径向座30侧上与唇缘16接触，并且还可以到达凹陷40；所述唇缘18面对着支撑轴3的滚动轴承10，从而在使用中至少在U形凹陷41侧接触润滑油G。
最后，如所述的，唇缘18安装在具有相对高干涉度的滑动面15上，从而，在使用中，有波纹的槽W产生所述流体力学效应，以减少在表面15上的密封边缘38的摩擦。

Claims (7)

1.一种密封组件(1)，用于插在两个相对可旋转的构件(3，4)之间，在所述两个相对可旋转的构件(3，4)之间存在着洗涤液(A)，并且包括第一刚性护罩(11)和第二刚性护罩(13)，所述第一刚性护罩具有弹性体材料的环形密封构件(12)，所述第二刚性护罩安装成面对着该第一刚性护罩，并且具有用于所述环形密封构件的第一环形密封唇缘(16)和第二环形密封唇缘(18)的相应滑动面(14，15)；其中，所述第一刚性护罩和第二刚性护罩具有L形的径向截面，并且所述第一环形密封唇缘和第二环形密封唇缘从所述第一刚性护罩的凸缘部(20)分别朝着所述第二刚性护罩的凸缘部(22)和套部(21)突出，以分别在所述相应滑动面上施加轴向密封压力和径向密封压力；并且其中，所述第一环形密封唇缘(16)具有径向座(30)，所述径向座面对与所述第二环形密封唇缘相反的方向，并且容纳螺旋弹簧(31)，所述螺旋弹簧在所述第一环形密封唇缘上施加径向推力，所述径向推力相对于由所述第一环形密封唇缘和第二环形密封唇缘共同的根部(33)所限定的弹性铰链偏心，并且具有沿着线(R)定位的旋转中心(C)，所述线(R)延伸穿过所述第一环形密封唇缘的V形密封边缘(34)并且与径向平面形成20°至60°的角度(γ)；其中，所述第一环形密封唇缘和第二环形密封唇缘(16，18)从所述共同的根部(33)相对于所述相应滑动面(14，15)倾斜地延伸，并且大体沿着与延伸穿过所述第一环形密封唇缘的密封边缘的所述线(R)相平行的线在相反的方向上延伸；其特征在于，所述根部(33)限定在所述环形密封构件的第一环形凹陷(40)和第二环形凹陷(41)之间，所述第一环形凹陷和所述第二环形凹陷彼此相对，具有U形的径向截面，并且由各自的圆形底壁(42，43)限定，且所述各自的圆形底壁的突起彼此相对，并且所述第一环形凹陷和所述第二环形凹陷沿着穿过所述第一环形密封唇缘的密封边缘的所述线(R)大体对齐；U形的所述第一环形凹陷和所述第二环形凹陷(40，41)在它们的各自底壁处大体互相垂直；所述第一环形凹陷(40)大体垂直于所述环形密封构件的对称轴线(K)，而所述第二环形凹陷(41)大体平行于所述对称轴线(K)。
2.如权利要求1所述的密封组件(1)，其特征在于，所述第二环形密封唇缘(18)具有V形密封边缘(38)，所述V形密封边缘垂直于所述第一环形密封唇缘的所述V形密封边缘(34)，并且由所述第二环形密封唇缘的径向向内的有波纹的圆周槽(W)限定。
3.如权利要求2所述的密封组件(1)，其特征在于，所述第二环形密封唇缘(18)在使用中与具有相对高干涉度的所述第二刚性护罩的所述相应滑动面(15)相协作；所述有波纹的圆周槽(W)限定所述第二环形密封唇缘的V形密封边缘，设计成在使用中会产生减小所述第二环形密封唇缘的所述密封边缘(38)在所述第二刚性护罩的滑动面上的摩擦的流体力学效应。
4.如权利要求1所述的密封组件(1)，其特征在于，所述环形密封构件(12)沿着所述第一刚性护罩的所述凸缘部延伸，并且覆盖所述第一刚性护罩的套部(19)，以限定在所述第一刚性护罩的套部上的径向向外的静态密封构件(50)。
5.一种如权利要求1所述的密封组件(1)的使用，用于插在两个相对可旋转的构件(3，4)之间，在所述两个相对可旋转的构件(3，4)之间存在着洗涤液(A)，其特征在于，所述第一环形密封唇缘(16)安装成在使用中面对由洗涤液(A)占据的环境，所述洗涤液在面向所述螺旋弹簧的所述径向座(30)的一侧与所述第一环形密封唇缘(16)接触，且与U形的所述第一环形凹陷(40)接触；并且，所述第二环形密封唇缘(18)安装成面对滚筒的驱动轴的滚动轴承(10)，使所述第二环形密封唇缘(18)在使用中至少在面对U形的所述第二环形凹陷(41)的一侧与润滑油(G)相接触。
6.如权利要求5所述的密封组件的使用，其特征在于，所述两个相对可旋转的构件(3，4)是容纳洗衣机的旋转滚筒(6)的桶(4)和所述旋转滚筒的驱动轴(3)。
7.如权利要求6所述的密封组件的使用，其特征在于，所述第二环形密封唇缘(18)安装成与具有相对高干涉度的所述第二刚性护罩的相应滑动面(15)相接触；有波纹的槽(W)限定所述第二环形密封唇缘的V形密封边缘，在使用中会产生减小所述第二环形密封唇缘的所述密封边缘(38)在所述第二刚性护罩的所述滑动面上的摩擦的流体力学效应。
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