交叉引用
本申请要求于2020年1月30日提交的第62/968097号美国临时申请的权益。
本发明涉及密封件，并且更特别地，涉及一体式(/整体式)径向唇密封组件(unitaryradiallipsealassembly)。
背景技术：
一体式密封组件通常包括内壳和外壳以及至少一个主径向唇密封件，并且通常设置有额外的密封唇或/和防尘唇。外壳能够安装在座的孔内并且通常承载主密封构件，并且内壳能够安装在轴上并且提供用于主密封件的周向接合表面。为了防止一体式密封件在运输或安装期间的拆卸(disassembly)，这种密封组件可以设置有一些部件以保持布置在外壳内的内壳。
技术实现要素：
一方面，本发明是一种用于密封轴与座之间的环形空间的一体式密封组件的保持件，所述密封组件包括具有凸缘的外环形壳和布置在所述外环形壳内的内环形壳。所述保持件包括由刚性聚合物材料形成的环形主体，所述环形主体具有中心线、与所述外环形壳的凸缘联接的外径向端以及能够绕着所述轴布置的内径向端。径向保持表面在内端与外端之间延伸并且能够由所述内环形壳接触，以保持布置在所述外环形壳内的所述内环形壳。
另一方面，本发明是一种用于密封轴与座之间的环形空间的密封组件，所述座具有孔和从所述孔向外延伸的径向端表面。所述密封组件包括外环形壳，所述外环形壳能够布置在所述座的孔内，被构造为支撑主密封构件并且具有能够抵靠所述座的径向表面布置的在径向上向外延伸的凸缘，所述凸缘限定环形槽。内环形壳布置在所述外环形壳内并且能够布置在所述轴上。此外，保持件包括环形主体，所述环形主体具有中心线、布置在所述凸缘的槽内的外径向端、能够绕着所述轴布置的内径向端以及径向保持表面，所述径向保持表面在内端与外端之间延伸并且能够由所述内环形壳接触，以保持布置在所述外环形壳内的所述内环形壳。
又一方面，本发明还是一种用于密封轴与座之间的环形空间的密封组件，所述座具有孔和从所述孔向外延伸的径向端表面。所述密封组件包括外环形壳，所述外环形壳能够布置在所述座的孔内，并且包括具有相对的第一轴向端和第二轴向端的外轴向部分、从所述外轴向部分的第一轴向端向外延伸并且限定环形槽的凸缘、从所述外轴向部分的第二轴向端向内延伸的径向部分以及从所述径向部分在轴向上并且朝向所述第一轴向端延伸的密封件安装部分。内环形壳包括能够绕着所述轴的外表面布置的内轴向部分、从所述内轴向部分在径向上向外延伸的径向部分以及从所述径向部分的外端延伸并且绕着外壳的密封件安装部分布置的外轴向部分。主密封构件附接到所述外环形壳的密封件安装部分并且能够与所述内环形壳的内轴向部分密封地接合。此外，保持件包括环形主体，所述环形主体具有中心线、布置在所述凸缘的槽内的外径向端、能够绕着所述轴布置的内径向端以及径向保持表面，所述径向保持表面在内端与外端之间延伸并且能够由内壳接触，以保持布置在所述外壳内的所述内壳。
附图说明
当结合附图阅读时，将更好地理解前述发明内容以及本发明的优选实施方式的详细描述。出于说明本发明的目的，在附图中示出了目前优选的示意性实施方式。然而，应当理解，本发明不限于示出的精确配置和手段。在附图中：
图1是根据本发明的示出为绕着轴安装且安装在座内的密封组件和保持件的剖视立体图；
图2是密封组件和保持件的立体的轴向剖视图；
图3是图2的上部的放大剖视图；以及
图4是示出为从密封组件分离的保持件的立体图。
具体实施方式
在以下描述中使用某些术语仅是为了方便而不是限制性的。词语“内部”、“向内”和“外部”、“向外”分别是指朝向和远离所描述的元件的指定中心线或几何中心的方向，从说明书的上下文可以清楚地看出特别含义。此外，如本文所使用的，词语“连接”和“联接”各自用于包括两个构件之间的直接连接(其间没有插入任何其他构件)以及构件之间的间接连接(其中一个或多个其他构件插入其间)。术语包括上面具体提到的词语、其派生词和类似含义的词语。
现在详细参照附图，其中相同的数字始终用于指示相同的元件，图1至图4中示出了用于一体式密封组件12的保持件10，一体式密封组件12用于密封机器或机器组件m的轴1与座(/壳体)(housing)2之间的环形空间sa，具体地用于防止机器/机器组件m的空气侧as与油侧os之间的流动，如图1中所示。轴1能够绕中心轴线ac旋转并且具有外表面1a，并且座2具有孔3和从孔3的轴向端3a向外延伸的径向端表面4。如下面进一步详细描述的，密封组件12包括外壳14和内壳18，外壳14能够布置在座的孔3内并且包括具有环形槽17的在径向上向外延伸的凸缘16，内壳18布置在外壳14内并且能够绕轴1布置。保持件10包括具有中心线lc的环形主体20，当保持件10绕轴的轴线ac安装时，中心线lc优选地至少大致与轴的轴线ac同轴，并且保持件10由刚性聚合物材料形成，优选地，刚性聚合物材料是具有玻璃纤维的pa66，但刚性聚合物材料可以是任何其他合适的刚性聚合物，诸如以尼龙、迭尔林(delrin)、乙缩醛(acetal)等为例。保持件的环形主体20具有与外壳14的凸缘16联接的外径向端21a、能够绕着轴1布置并且限定具有内径idr的中心孔23的内径向端21b、以及相对的第一轴向端20a和第二轴向端20b。保持件的环形主体20的外径向端21a布置在外壳的凸缘16的环形槽17内，并且内端21b绕轴1布置并且与轴1在径向上向外间隔开。
此外，保持件的主体20具有径向保持表面22，径向保持表面22设置在第一轴向端21a上并且在主体的内径向端21a与主体的外径向端21b之间延伸。保持表面22能够由内环形壳18接触，以保持布置在外环形壳14内的内壳18。换句话说，保持件10能够与内环形壳18接合，以防止壳18在沿着中心线lc的第一方向d1(图1)上的轴向位移(/轴向移位)。具体地，保持件10的在直径上的尺寸使得保持件的内径idr的值小于内环形壳18的外径odc的值，如图3中所示，使得径向保持表面22的至少一部分比内环形壳18在径向上向内延伸。
因此，保持件10防止一体式密封组件12的组件在运输、安装、拆卸等期间脱离，并且还在密封组件12的使用期间用作护罩(shroud)或遮蔽件(shield)，以防止固体或半固体颗粒(例如，泥浆)进入并且使从空气侧as流入密封件的壳14、16的流体最小化。然而，由于保持件10仅用作非常简单的护罩或迷宫密封，因此保持件的主体20优选地还包括多个排放通道29，多个排放通道29在轴向上在环形主体20的第一轴向端20a与第二轴向端20b之间延伸(/在第一轴向端20a与第二轴向端20b之间轴向地延伸)(extendingaxiallybetween)并且绕中心线lc在周向上间隔开。因此，通过保持件的孔23进入密封组件12的任何流体(和/或固体)能够通过通道29从密封组件12向外排放。
参照图2和图3，密封组件12的外环形壳14被构造为支撑主密封构件24，并且当安装在孔3内时，外壳14的凸缘16能够抵靠座的径向表面4布置，以将密封组件12定位在座2内的期望位置处。更具体地，外壳14优选地包括具有相对的第一轴向端30a和第二轴向端30b的外轴向部分30、从第一端30a向外延伸的凸缘16、能够与座的孔3摩擦地接合的外周向表面31a以及相对的内周向表面31b。外环形壳14的径向部分32从外轴向部分30的第二轴向端30b向内延伸，并且密封件安装部分34从径向部分32在轴向上延伸并且朝向第一轴向端30a在轴向上延伸。优选地，密封件安装部分34具有适于接纳主密封件24的径向端部分36，主密封件24优选地是标准的大致楔形的径向唇密封件25，径向唇密封件25具有附接到端部分36的内端25a和提供内周向密封边缘或表面26的外自由端25b。
此外，内环形壳18优选地包括能够绕轴的外表面1a布置的内轴向部分40，并且具有相对的第一轴向端40a和第二轴向端40b、限定孔43并且能够与轴1摩擦地接合的内周向表面41a、以及外周向“密封件接合”表面41b。内环形壳18定位在外环形壳14内，使得主密封件24的密封表面26能够与内轴向部分40的密封件接合表面41b密封地接合。径向部分42从内轴向部分40的第一端40a在径向上向外延伸，并且外轴向部分44从径向部分42的外端42a延伸。当外壳14和内壳18组装在一起时，内壳18的外轴向部分44绕着外壳14的密封件安装部分34布置，并且与外壳14的密封件安装部分34在径向上向外间隔开。优选地，至少一个副密封唇28(最优选地为两个副密封唇28)各自与内壳18的外轴向部分44联接，并且各自能够与外壳14的外轴向部分30的内周向表面31b密封地接合。
特别地参照图3，外壳14的凸缘16优选地形成为具有与外环形壳14的其余部分连接的第一径向部分50、与第一径向部分50在轴向上间隔开的第二径向部分52、以及在第一径向部分50与第二径向部分52之间延伸并且连接第一径向部分50与第二径向部分52的弯曲的径向最外的中央部分54。凸缘的槽17限定在第一径向部分50与第二径向部分52之间，并且具有大致面向中心线lc的敞开的内径向端17a，保持件的环形主体20从槽17的内端17a在径向上向内延伸。此外，凸缘16的槽17具有限定在凸缘的第一径向部分50与第二径向部分52之间的轴向宽度wa，并且保持件10具有轴向厚度ta，优选地，保持件10被尺寸化使得保持件的厚度ta大于凸缘的宽度wa。由此，凸缘的两个径向部分50、52优选地与保持件10摩擦地接合，以将保持件10固定在槽17内。
现在参照图2和图3，密封组件12优选地还包括垫圈60，垫圈60绕着外壳的轴向部分30的外周向表面31a布置并且邻近于凸缘16布置。具体地，垫圈60优选地是“流动垫圈(flowongasket)”(“fog”)并且定位为密封在座的孔3的端部倒角5(图1)与外壳14的凸缘16之间。在凸缘16完全在周向上绕着外壳14延伸的情况下，凸缘16防止垫圈60从座的孔3向外的任何挤出。此外，内壳18优选地具有布置在内轴向部分40的内周向表面41a上的环形弹性体层64。层64用于增加轴1与壳18之间的摩擦接合，并且在壳的内表面41a与轴的外表面1a之间提供密封。
本发明的密封组件12具有优于先前已知的一体式密封组件的许多优点。由刚性聚合物材料形成的保持件10的制造成本显著低于已知的由金属材料形成的保持件的制造成本，并且聚合物的保持件10没有腐蚀或生锈(rust)。此外，通过将保持件的径向外端21a插入凸缘的槽17中以将保持件10与外壳14联接，保持件10从密封组件12移出或脱离的机会基本上小于保持件如某些已知的保持件装置那样在凸缘上或绕着凸缘弯曲的情况。此外，通过设置排放通道29，从机器的空气侧as进入密封组件12的任何流体能够通过保持件10从密封组件12回流出去。最后，通过设置单独的保持件10而不是如在某些现有技术的密封组件中的凸缘的向内弯曲部分来保持内壳，防止了优选的垫圈60的挤出。
上面参照附图详细描述了本发明的代表性的非限制性示例。该详细描述仅旨在教导本领域技术人员用于实践本教导的优选方面的进一步细节，而不旨在限制本发明的范围。
此外，在上述详细描述中公开的特征和步骤的组合对于以最广泛的意义实践本发明可能不是必需的，而是仅被教导以特别描述本发明的代表性示例。此外，上述代表性示例的各种特征以及下面的各种独立权利要求和从属权利要求可以以未具体和明确列举的方式组合，以提供本教导的额外的有用的实施方式。
出于原始书面公开的目的以及出于限制所要求保护的主题的目的，说明书和/或权利要求中公开的所有特征旨在独立于实施方式和/或权利要求中的特征的组成而彼此单独地和独立地公开。此外，出于原始书面公开的目的以及出于限制所要求保护的主题的目的，实体组的所有值范围或指示旨在公开每个可能的中间值或中间实体(intermediateentity)。本发明不限于上述实施方式，并且可以在所附权利要求的范围内变化。
1.一种密封组件，用于密封轴与座之间的环形空间，所述座具有孔和从所述孔向外延伸的径向端表面，所述密封组件包括：
外环形壳，能够布置在所述座的孔内，所述外环形壳被构造为支撑主密封构件并且具有能够抵靠所述座的径向表面布置的在径向上向外延伸的凸缘，所述凸缘限定环形槽；
内环形壳，布置在所述外环形壳内并且能够布置在所述轴上；以及
保持件，包括环形主体，所述环形主体由刚性聚合物材料形成并且具有中心线、布置在所述凸缘的槽内的外径向端、能够绕着所述轴布置的内径向端以及径向保持表面，所述径向保持表面在所述内径向端与所述外径向端之间延伸并且能够由所述内环形壳接触，使得保持被布置在所述外环形壳内的所述内环形壳。
2.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述保持件具有中心孔，所述中心孔具有内径，并且所述内环形壳的外径大于所述保持件的内径，使得所述径向保持表面的至少一部分比所述内环形壳在径向上向内延伸。
3.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述外环形壳具有中心线，并且所述保持件能够与所述内环形壳接合，以防止所述内环形壳在沿着所述外环形壳的中心线的第一方向上的轴向位移。
4.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述保持件的环形主体具有相对的第一轴向端和第二轴向端以及多个排放通道，所述保持表面设置在所述第一轴向端上，所述多个排放通道在所述第一轴向端与所述第二轴向端之间轴向地延伸并且绕着所述保持件的中心线在周向上间隔开。
5.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述外环形壳的凸缘具有与所述外环形壳的其余部分连接的第一径向部分、在轴向上与所述第一径向部分间隔开的第二径向部分以及在所述第一径向部分与所述第二径向部分之间延伸并且连接所述第一径向部分与所述第二径向部分的径向最外的中央部分，所述槽限定在所述第一径向部分与所述第二径向部分之间并且具有敞开的内径向端，所述保持件的环形主体从所述凸缘的内径向端在径向上向内延伸。
6.根据权利要求5所述的密封组件，其特征在于，所述凸缘的槽具有限定在所述凸缘的第一径向部分与第二径向部分之间的轴向宽度，并且所述保持件的环形主体具有轴向厚度，所述保持件的厚度大于所述凸缘的宽度，使得所述凸缘的两个径向部分摩擦地接合所述保持件。
7.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于，所述外环形壳具有外轴向部分，所述外轴向部分具有外周向表面，并且所述密封组件还包括绕着所述外环形壳的外周向表面布置并且在轴向上邻近于所述凸缘布置的垫圈。
8.根据权利要求1所述的密封组件，其特征在于：
所述外环形壳包括具有相对的第一轴向端和第二轴向端的外轴向部分、从所述外轴向部分的第一轴向端在径向上向外延伸的所述凸缘、从所述外轴向部分的第二轴向端在径向上向内延伸的径向部分以及从所述径向部分在轴向上并且朝向所述第一轴向端延伸的密封件安装部分；
所述内环形壳包括能够绕着所述轴的外表面布置的内轴向部分、从所述内轴向部分在径向上向外延伸的径向部分以及外轴向部分，所述外轴向部分从所述径向部分的外端延伸、绕着所述外环形壳的密封件安装部分布置并且与所述外环形壳的密封件安装部分在径向上向外间隔开。
9.根据权利要求8所述的密封组件，其特征在于，所述密封组件还包括：
主密封构件，与所述外环形壳的密封件安装部分联接并且能够与所述内环形壳的内轴向部分的外周向表面密封地接合；以及
至少一个辅助密封唇，与所述内环形壳的外轴向部分联接并且能够与所述外环形壳的外轴向部分的内周向表面密封地接合。
10.根据权利要求9所述的密封组件，其特征在于，所述外环形壳的外轴向部分的外周向表面能够与所述座的孔摩擦地接合，并且所述内环形壳的内轴向部分的内周向表面能够与所述轴摩擦地接合。
技术总结