CN104246325A - 具有静态密封和液体密封特征的径向轴密封件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种配置为容纳于壳体内并围绕轴(12)从而将该轴密封件的空气-侧(A)与该轴密封件的油-侧(O)密封间隔开的径向轴密封件(10)。该密封件包括环形安装部(14)；连接到该安装部(14)上的弹性密封本体(17)，以及连接到该密封本体(17)上的密封唇(18)。该密封唇具有在油-侧端和空气-侧自由端之间轴向延伸的环形内密封表面(20)。该内密封表面(20)具有第一凹槽区域(26)和周向连续的环形静态带(30)。该第一凹槽区域与静态带轴向隔开并在静态带与油-侧端之间延伸，从而将润滑油朝向该密封件的油-侧输送。该静态带阻止了润滑油从该密封件的油-侧泄露到空气-侧。

Description

具有静态密封和液体密封特征的径向轴密封件

技术领域

本发明大致涉及在旋转轴和壳体之间实现流体紧密封的类型的动态油密封件。

背景技术

动态径向轴油密封件通常被设计为具有密封件的所谓“油-侧”和“空气-侧”。这些设计与密封件在安装时的定向相关，油-侧面向壳体的内部并与油相接触，而空气-侧则面向外并暴露于空气中。

在使用时，为了维持有效的密封，理想的是将润滑油维持在该密封件的油-侧的同时将灰尘和其他污染物阻挡在该密封件的空气-侧。已知的是在密封唇的密封表面上引入静态带，并且该静态带具有从静态带朝向密封件的油-侧延伸的螺旋槽，从而将润滑油送回到密封件的油-侧。但是，随着螺旋槽与静态带的逐渐融合，至少部分润滑油并非被送回到密封件的油-侧，而是绕开静态带，进而倾向于维持在静态带的空气侧。由于该密封件具有在密封件的内部形成负压并且使润滑油在静态带的空气侧积累的可能性，并且反过来又能导致集聚并最终导致该静态带的油-侧上的螺旋状槽丧失将润滑油送回到密封件的油-侧的能力，因此该密封件的性能并不理想。因此，该密封件的使用寿命，以及通过该密封件保护的轴承或其他元件的使用寿命被缩短。

发明内容

根据本发明的一个当前优选方面，提供一种配置为容纳于壳体内并围绕轴从而将该轴密封件的空气-侧与该轴密封件的油-侧密封间隔开的径向轴密封件。该密封件包括：环形安装部；连接到所述安装部上的弹性密封本体，以及连接到所述密封本体的密封唇。所述密封唇具有在油-侧端和空气-侧自由端之间轴向延伸的环形内密封表面，所述内密封表面具有第一凹槽区域和环形静态带(static band)。所述第一凹槽区域与所述静态带轴向隔开，并在所述静态带与所述油-侧端之间延伸，从而将润滑油朝向该密封件的油-侧输送。

根据本发明的另一方面，第二凹槽区域沿着所述内密封表面从所述静态带朝着所述密封件的所述空气侧延伸，从而将润滑油朝着所述密封件的所述油-侧输送回来。

根据本发明的另一方面，所述第一凹槽区域具有以第一方向定向的多个第一凹槽，所述第二凹槽区域具有以第二方向定向的多个第二凹槽，其中第一方向与第二方向相同。

附图说明

结合当前优选实施例和最佳实施例的详细描述，以及附图，本发明的这些和其它方面、特征和优点将会更加易于理解，其中：

图1是根据本发明的一方面构造的径向轴密封件的剖视图；

图1A是类似于图1示出了配置在轴上的密封件的视图；

图2是图1所示密封件的根据本发明的一方面的密封表面的示意图；

图3是图1所示密封件的根据本发明的另一方面的密封表面的示意图；

图4是根据本发明的另一方面构造的径向轴密封件的剖视图；

图5是图4所示密封件的根据本发明的另一方面的密封表面的示意图。

具体实施方式

更具体的参见附图，图1和图1A示出了根据本发明的一方面构造的一种径向轴密封件，下文称作密封件10，作为示例而非限制，其中该密封件10适用于曲轴箱的应用，用于围绕旋转轴12密封以形成径向轴密封组件13。该密封件10具有油-侧O和轴向相对的空气-侧A，至于该密封件在安装时的定向，油-侧O面向被密封的元件的内部，空气-侧A面向被密封的元件所处的外部环境。该密封件10包括安装部，例如外壳，也称作轴环14，部分地提供为金属的或聚合物的环形或圆环状结构15，以及附着于其上的弹性密封材料16。该弹性材料16形成密封本体17并径向向内延伸以提供密封唇18。该密封唇18具有在油-侧端22和空气-侧自由端24之间轴向延伸的环形内密封表面20。该内密封表面20具有沿着与其密封配合的轴12延伸的第一凹槽区域26和沿着与其密封配合的轴12延伸的第二凹槽区域28。该第一凹槽区域26和第二凹槽区域28彼此通过在其中延伸的环形的周向连续的肋，也称作带30轴向间隔开。该第一凹槽区域26配置为使润滑油(例如，油)朝着油-侧O流动，第二凹槽区域28配置为使润滑油(例如，油)朝着带30流动并回到油-侧O，此处润滑油应该绕过带30流动。同时，在密封唇18和轴12之间不发生相对运动时，带30在第一凹槽区域26和第二凹槽区域28中间提供静态密封，同时阻止润滑油流入空气-侧A并停留在带30的空气-侧。因此，避免了润滑油从油-侧O进入空气-侧A，以便于抑制负压在密封件的油侧处积聚，并且在润滑油绕过带30时，润滑油通过第二凹槽区域28被引导性地快速绕开带30并回到油-侧O。因此，避免了润滑油在带30的空气-侧累积并停留，反过来又阻止了失效的润滑油不理想的沉积以及其他形式的污染物在带30的空气-侧累积。

如本领域中所知，根据具体应用的不同要求，该金属轴环14可以是L形，或者也可以是各种其他的配置，例如C形，S形，或环形，如图所示。该金属加强环结构15示出为至少部分地在外表面上覆盖有弹性密封材料16，该外表面可以具有波纹32的波状外形从而在曲轴箱的孔内提供隐藏的且流体密封的安装。

环形桥31可操作地将密封唇18与密封本体17连接。该环形桥31被连接到密封唇18的油侧端22和密封本体17，使得桥31大致从密封唇18横向地径向向外延伸，然后以上覆盖的形式返回到密封唇18的上方并与密封件10的中心轴34成一个角度，对于预定应用理想的是例如大约20-40度之间，尽管该角度可以是与水平线成1-89度之间的任意角度。因此，桥31提供了面向密封件10的空气-侧A的环形槽33。

在松开的，未安装的状态下，该密封唇18与密封件10的中心轴34仅仅成较小的角度，例如1-10度之间。而在自由状态下，密封表面20在油侧端22处具有最大内径SD，该最大内径SD小于轴12的运转表面36的外径OD，因此，确保了在组装后以及使用过程中整个内密封表面20与运转表面36形成密封配合。此外，空气-侧端24可成形为具有非接触式的除尘唇，也称作辅助唇38，以便于阻止附着在空气-侧A的污染物进入密封件10的油-侧O。该辅助唇38从密封唇18的空气-侧端24朝着空气-侧A延伸并与第二凹槽区域28间隔开。该辅助唇38具有比内密封表面20的内径SD大的内径AD，从而保持与轴12不接触。因此，辅助唇38并不影响密封唇18与轴运转表面36之间的旋转力矩。

图2中，示出了根据本发明的一方面构造的内密封表面20。该内密封表面20的周向连续的环形静态密封带30示出为在第一和第二凹槽区域26，28之间周向延伸。该第一凹槽区域26具有与静态密封带30间隔开延伸到密封唇18的油-侧端22的多个第一凹槽40。因此，该第一凹槽40在带30附近突然停止，但是并不与带30相融合。因此，非凹槽区域41在第一凹槽40和带30之间延伸，并且因此，第一凹槽区域26中的润滑油并不以大体积的进入带30，尽管期望的是来自油-侧O的部分润滑油将到达带30处以便于减少带30和轴12的运转表面36之间的运转摩擦。

该第二凹槽区域28具有从静态密封带30朝向密封唇18的空气侧端24延伸的多个第二凹槽42。因此，该第二凹槽42延伸至带30并与带30相融合。因此，考虑到第二凹槽42配置为将润滑油以与第一凹槽40相同的方式进行输送，所有绕过带30并进入第二凹槽40的润滑油被输送回来与带30直接接触并倾向于绕过带30回到第一凹槽40，其中该第一凹槽40继续将润滑油输送回到油-侧O。

该第一凹槽40以第一方向定向，第二凹槽42以第二方向定向，其中第一方向与第二方向相同或基本相同。因此，如上所述，第一和第二凹槽40，42的螺旋形或盘旋形的角度方向是相同，因此也将润滑油以相同的方向输送，即，朝着密封件10的油侧O输送。该第一和第二凹槽40，42通过举例示出为成直线地并且相互平行或相互基本平行延伸，并与轴12的相对密封旋转R的方向成倾斜关系。该第一和第二凹槽40，42自中间带30朝向油-侧O的倾斜度使得在轴12和密封唇18之间的相对旋转R中，油-侧O上抵达第一和第二凹槽40，42的润滑油被朝着油-侧O输送回去。

图3中，示出了根据本发明的另一方面构造的内密封表面120，其中相差100的相同附图标记被用来指示类似的特征。该内表面120包括第一凹槽区域126，第二凹槽区域128，以及在第一、第二凹槽区域126，128之间的周向连续的环形静态密封带130。该第一凹槽区域126具有与上述第一凹槽40配置相同的多个第一凹槽140。此外，第二凹槽区域128具有多个第二凹槽142，但是，不同于上述第二凹槽42，该第二凹槽142配置为围绕密封表面20的周向的180-360度之间延伸的一个或多个螺纹。因此，该第二凹槽142以相比第二凹槽42相对静态带130以减小的倾斜度延伸。如上所述，该第一和第二凹槽140，142示出为成直线地并且相互平行或相互基本平行地延伸，并与轴的相对密封旋转R的方向成倾斜关系。该第一和第二凹槽140，142自中间带30朝向油-侧O的倾斜度使得在轴和密封唇之间的相对旋转R中，油-侧O上抵达第一和第二凹槽40，42的润滑油被朝着油-侧O输送回去。

在图4中，示出了根据本发明的另一方面构造的密封件210，其中相差200的相同附图标记被用来指示类似的特征。除了第二凹槽区域之外，该密封件210包括与前面的密封件结构如上所述的所有相同的特征。因此，密封件210包括轴环，如上所述(未示出)，以及径向向内延伸以提供密封唇218的密封本体217。该密封唇218具有在油-侧端222和空气侧自由端224之间轴向延伸的环形内密封表面220。该内密封表面220具有配置为沿着与其密封配合的轴延伸的第一凹槽区域226，如上所述，以及与第一凹槽区域226间隔开朝向并邻近空气侧端224的环形的周向连续的带230。该第一凹槽区域226配置为将润滑油朝向油-侧O输送，并且带230配置为阻止润滑油绕过带30。该第一凹槽区域226包括第一凹槽240，如上所述，其中第一凹槽240与带30轴向间隔并且在附近突然停止，从而形成在带230和第一凹槽240之间周向延伸的环形无凹槽区域241。

显然，根据以上教导，本发明的许多修正和变型是可能的。因此，应当理解，在后所附权利要求和最终授权的权利要求的范围内，本发明可不同于上述具体描述通过其他方式实施。

Claims (7)

1.一种配置为容纳于壳体内并围绕轴从而将该轴密封件的空气-侧与该轴密封件的油-侧密封间隔开的径向轴密封件，其特征在于，包括：

环形安装部；

连接到所述安装部上的弹性密封本体；以及

连接到所述密封本体上的密封唇，所述密封唇具有在油-侧端和空气-侧自由端之间轴向延伸的环形内密封表面，所述内密封表面具有沿着与其密封配合的轴延伸的第一凹槽区域和周向连续的环形肋，所述第一凹槽区域与所述静态肋轴向间隔开并在所述静态肋与所述油-侧端之间延伸，从而将润滑油朝向该密封件的油-侧输送。

2.根据权利要求1所述的径向轴密封件，其特征在于，所述第一凹槽区域包括沿着第一方向相对于所述静态肋倾斜的多个第一凹槽，所述第一方向配置为将润滑油朝着所述密封件的油侧输送。

3.根据权利要求2所述的径向轴密封件，其特征在于，所述第一凹槽不与所述静态带融合。

4.根据权利要求3所述的径向轴密封件，其特征在于，还包括沿着所述内密封表面从所述静态带朝着所述密封件的所述空气侧延伸的第二凹槽区域，从而将润滑油朝着所述密封件的所述油-侧输送回来。

5.根据权利要求4所述的径向轴密封件，其特征在于，所述第二凹槽区域具有沿着第二方向相对于所述静态带倾斜的多个第二凹槽，所述第一方向与所述第二方向基本相同。

6.根据权利要求5所述的径向轴密封件，其特征在于，所述第一凹槽是成直线的，并且第二凹槽是成直线的。

7.根据权利要求1所述的径向轴密封件，其特征在于，还包括从所述空气侧端朝着所述密封件的所述空气侧延伸的辅助唇。