用于密封组件的套筒的制作方法

1.本发明涉及密封组件，更特别地涉及用于径向唇密封组件的套筒(/衬套)(sleeve)。


背景技术：

2.径向唇形密封件是公知的，并且通常包括外壳(/外机壳)(outer case)和环形弹性密封构件(/环形弹性体密封构件)，环形弹性密封构件具有可与轴或座(/轴承座)(housing)密封地接合的周向唇。在某些“组合式(/组装式/单元化的)(unitized)”构造中，密封组件还包括内套筒，内套筒能够与轴可旋转地联接并且为密封构件提供接合表面。套筒能使得密封组件能够被设置为在运输和组装期间保护密封构件并且更好地防止污染物进入密封界面的包封(/封闭)(enclosed)单元。


技术实现要素：

3.在一个方面，本发明是一种用于组合式径向唇密封组件(/组装式径向唇形密封组件/单元化的径向唇密封组件)(unitized radial lip seal assembly)的套筒，所述组合式径向唇密封组件用于密封轴与座(/轴承座/壳体)(housing)之间的环形空间，所述轴具有圆周外表面，所述密封组件包括环形主密封唇。所述套筒包括刚性部，所述刚性部包括管状段(/管状部分)(tubular section)和径向凸缘，所述管状段具有相对的第一轴向端部和第二轴向端部、限定出用于接纳所述轴的孔(bore)的圆周内表面以及为所述主密封唇提供接合表面的圆周外表面，所述径向凸缘从所述管状段的第一轴向端部延伸。弹性部(/弹性体部)(elastomeric portion)附接到所述刚性部，并且包括管状段，所述弹性部的管状段布置在所述刚性部的孔内，并且具有可绕着所述轴的外表面布置的圆周内表面以及相对的第一轴向端部和第二轴向端部。唇从所述弹性部的管状段的第一轴向端部在轴向上向外延伸以基本上(/实质上)(substantially)布置在所述刚性部的孔的外部，并且具有可与所述轴的外表面密封地接合的圆周内密封表面(/内周密封面)。
4.在另一方面，本发明是一种用于密封轴与座之间的环形空间的组合式径向唇密封组件，所述轴具有圆周外表面，并且所述座具有限定孔的圆周内表面。所述密封组件包括外壳(/外机壳)(outer case)，所述外壳具有可与所述座联接的环形外部和在径向上向内延伸的凸缘部。主密封唇与所述壳的凸缘部联接。内套筒可绕着所述轴布置，并且包括刚性部，所述刚性部包括管状段和径向凸缘，所述管状段具有相对的第一轴向端部和第二轴向端部、限定孔的圆周内表面以及为所述主密封唇提供接合表面的圆周外表面，所述径向凸缘从所述管状段的第一轴向端部延伸。弹性部附接到所述刚性部并且包括管状段，所述弹性部的管状段布置在所述刚性部的孔内，并且具有可绕着所述轴的外表面布置的圆周内表面以及相对的第一轴向端部和第二轴向端部。此外，唇从所述弹性部的管状段的第一轴向端部在轴向上向外延伸以基本上布置在所述刚性部的孔的外部，并且具有可与所述轴的外表面密封地接合的圆周内密封表面。
附图说明
5.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，应理解，本发明不限于所示出的精确配置和实施。在附图中：
6.图1是第一构造的套筒的剖开的轴向截面图，套筒被示出为结合(incorporated)在密封组件中并且安装在轴上和座内；
7.图2是图1的套筒和密封组件的剖开的轴向截面图；
8.图3是第一构造的套筒的剖开的轴向截面立体图；
9.图4是第一构造的套筒的剖开的轴向截面图；
10.图5是第二构造的套筒的剖开的轴向截面立体图；
11.图6是第二构造的套筒的剖开的轴向截面图；
12.图7是第三构造的套筒的剖开的轴向截面立体图；
13.图8是第三构造的套筒的剖开的轴向截面图；
14.图9是第一构造的套筒的刮唇(wiper lip)的放大的剖开部分；
15.图10是第二构造的套筒的刮唇的放大的剖开部分；以及
16.图11是第三构造的套筒的刮唇的放大的剖开部分。
具体实施方式
17.在以下描述中使用的某些术语仅是为了方便，而不是限制性的。词语“内”、“向内”和“外”、“向外”分别指的是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，特别含义从说明书的上下文中是显而易见的。此外，如在此所使用的，词语“连接”和“联接”各自旨在包括：两个构件之间的直接连接，没有任何其他构件介于它们之间；以及构件之间的间接连接，其中，一个或多个其他构件介于它们之间。术语包括上面具体提到的词语、它们的派生词和类似含义的词语。
18.现在详细参照附图(其中，相同的附图标记始终用于表示相同的元件)，在图1至图11中示出了用于组合式径向唇密封组件(/组装式径向唇形密封组件/单元化的径向唇密封组件)(unitized radial lip seal assembly)12的套筒(/衬套)(sleeve)10，组合式径向唇密封组件12用于密封轴1与座(/轴承座)(housing)2之间的环形空间(未描绘)。轴1可绕着中心轴线a
c
旋转并且具有圆周外表面1a，并且座2具有限定孔3的圆周内表面2a(图1)。此外，密封组件12包括：外壳14，可与座2联接；弹性主密封构件16，与壳14联接；以及套筒10，布置在壳14内并且可绕着轴1安装。
19.套筒10主要包括外刚性部20和内弹性部22，内弹性部22部分地布置在刚性部20内。刚性部20包括：管状段(/管状部分)(tubular section)24，具有用于接纳轴1的孔21；以及径向凸缘26，从管状段24向外延伸。更具体地，管状段24具有相对的第一轴向端部24a和第二轴向端部24b、限定孔21的圆周内表面25a以及为主密封唇16提供接合表面11的圆周外表面25b，唇16与表面11的接合限定主密封界面si。此外，径向凸缘26具有径向内端部26a、径向外端部26b以及相对的径向表面27a、27b，径向内端部26a与管状段24的第一轴向端部24a一体地形成，径向表面27a、27b在端部26a、26b之间延伸。
20.此外，弹性部22包括管状段30以及与管状段30连接的至少一个轴向密封唇32，并
且优选还包括从管状段30向外延伸的径向段34。管状段30布置在刚性部的孔21内，并且具有可绕着轴的外表面1a布置的圆周内表面31a、附接到刚性管状段24的内表面25a的圆周外表面31b以及相对的第一轴向端部30a和第二轴向端部30b。弹性管状段30的内表面31a优选通过如下所述的一个或多个环形密封凸状物(/密封带/密封圈/密封微凸/密封卷边)(sealing bead)70和/或轴向肋(rib)72与轴的外表面1a摩擦地接合，以将套筒10与轴1可旋转地联接(即，套筒10与轴1一起绕着轴线a
c
旋转)。此外，密封唇32从管状段30的第一轴向端部30a在轴向上向外延伸，以基本上布置在刚性部的孔21的外部。唇32具有圆周内密封表面(/内周密封面)(inner circumferential sealing surface)33，圆周内密封表面33可与轴的外表面1a密封地接合，以防止流体从套筒10向外流出(如下面论述的)。
21.利用上面的结构，套筒10被构造为定位在轴1上，使得弹性部22的唇32位于密封组件12的空气侧as。具体地，主密封构件16接合刚性管状段24的外表面25b上的中央区域，使得套筒管状段24、30的第一轴向端部24a、30a位于密封组件12的密封空气侧as，并且管状段24、30的第二轴向端部24b、30b位于密封组件12的液体或“油”侧os。在这样的定向下，唇32防止在套筒10的弹性管状段30与轴1之间来自油侧os的任何流体(例如，油、脂(/油脂)(grease)等)泄漏到空气侧as。此外，位于刚性构件的孔21的外部的唇32被设计成在安装在轴1上时处于张紧状态(in tension)(如下所述)，因此，与套筒10的“压缩的(compressed)”密封部相比，唇32在套筒10的整个产品寿命期间更有效地密封。上面已经描述了的基本结构和功能，下面更详细地描述本发明的套筒10和密封组件12的这些和其他组件。
22.现在参照图1和图2，密封组件12的外壳14优选包括环形轴向部40和至少一个向内延伸或“内”径向凸缘42。轴向部40具有相对的轴向端部40a、40b以及圆周内表面41a和圆周外表面41b，外表面41b可与座的内表面2a摩擦地接合。内径向凸缘(inner radial flange)42具有径向外端部42a和自由的径向内端部42b，径向外端部42a与一个轴向端部40b一体地形成，自由的径向内端部42b用于安装主密封构件16(如下所述)。优选地，壳14还包括向外延伸的或“外”凸缘44，外凸缘44具有径向内端部44a和相对的径向外端部44b，径向内端部44a与壳的轴向部40的另一轴向端部40a一体地形成。
23.优选地，密封组件12还包括封闭构件(closure member)46，封闭构件46与壳的外凸缘44联接并且被构造为封闭密封组件12的空气侧as。具体地，封闭构件46包括：内轴向段48，具有用于与套筒10的防尘唇(dust lip)36(如下所述)接合的圆周内表面49a；以及外径向部50，具有钩形段52。钩形段52可接合在壳的外径向凸缘44的径向外端部44b上，以将封闭构件46与壳14联接。
24.此外，密封构件16优选包括：圆形板状(circular plate
‑
like)的基部54，与壳的内径向凸缘42的内端部42b联接并且最优选成型(/模制)(mold)到壳的内径向凸缘42的内端部42b；以及环形悬臂密封部56，从基部54在轴向上延伸。环形密封部56具有：第一端部56a，与基部54一体地形成；相对的自由端部56b；以及楔形内段(wedge
‑
shaped inner section)56c，提供圆周内密封唇58。密封部56还具有外周向槽57，并且在槽57内布置螺旋弹簧(/自紧弹簧/箍簧)(garter spring)59，以将密封唇58在径向上向内并且抵靠刚性构件的接合表面11偏压(/偏置)(bias)。此外，密封构件16优选还包括多个防尘唇60，防尘唇60从基部54延伸并且与套筒的刚性部20的段接合或位于套筒的刚性部20的段附近。
25.参照图1至图8，套筒10具有中心线l
c
，刚性部20的管状段24和弹性部22的管状段
30中的每一者优选是大致圆形的，并且绕着中心线l
c
同轴地布置。套筒10的刚性部20优选由金属材料(诸如，铝、低碳钢等)形成，并且弹性部22优选由天然橡胶或合成橡胶形成，并且优选通过成型或粘结(bonding)附接到刚性部20。然而，刚性部20和/或弹性部22可以由任何合适的材料形成(诸如，刚性部20由陶瓷或刚性聚合物材料形成)，并且通过任何合适的部件(例如，紧固件、扣件(/摩擦配合件)(friction fit)等)附接在一起。
26.最佳如图9至图11中所示，套筒10的至少(一个)密封唇32优选包括悬臂状(cantilever
‑
like)环形主体(body)62，悬臂状环形主体62具有内端部62a和相对的自由轴向外端部62b，内端部62a与弹性的管状段30的第一轴向端部30a一体地形成。悬臂的自由端部62b从管状段30的第一轴向端部30a在轴向上向外间隔开，并提供唇的密封表面33。如图9所示，在第一优选构造中，唇主体62是大致楔形(wedge
‑
shaped)的，并且密封表面33直接形成在唇的自由端部62b上。如图10所描绘的，在第二优选构造中，唇32具有大致圆柱形的内表面63(即，非锥形)，并且具有大致三角形的环形凸状物(/环形圈/环形微凸/环形卷边)(annular bead)64，环形凸状物64从自由端部62b向内间隔开并且提供密封表面33。如图11所示，在第三优选构造中，悬臂状主体62是大致截头圆锥形的，并且从轴向内端部62a到自由的轴向外端部62b在径向上向内渐缩，其中，由自由端部62b的相对窄的尖端65提供密封表面33。
27.在任一情况下，套筒的唇32都形成为：使得唇的密封表面33具有被尺寸化(sized)为在套筒10与轴1分离时比轴的外表面1a的外径od
s
(图1)小的内径id
l
(如图4、图6和图8所示)。如此，当套筒10安装在轴1上时，唇32的弹性材料在径向上向外伸展(/延展/拉紧)(stretch)，使得在套筒10保持布置在轴1上的同时(即，在密封组件12的使用期间)，唇32处于张紧状态。如此，如下所述，当套筒的弹性部22的其他段的有效性降低时，唇32(能够)保持密封效率。
28.现在参照图2至图8，弹性部22的管状段30优选还包括至少一个环形密封凸状物70和/或至少一个且优选多个的轴向肋72。每个环形凸状物70从管状段的内表面31a向内延伸且绕着中心线l
c
在周向上延伸，并且提供套筒10与轴1之间的“主”密封。具体地，每个环形凸状物70形成为：当套筒10与轴1分离时，环形凸状物70的内径id
b
(图4和图6)小于轴的外表面1a的外径od
s
(图1)。如此，当套筒10安装在轴1上时，一个或多个凸状物70与轴的外表面1a摩擦且密封地接合。然而，由于套筒的唇32提供的密封，可以减少每个凸状物70与轴1之间所需的干涉(/过盈)量或/和凸状物70的总数量，从而减小将套筒10安装在轴1上所需的力。
29.作为另一种选择，弹性部22可以形成为没有任何环形密封凸状物，而是包括第二密封唇66(如图7和图8所示)。第二密封唇66从弹性管状段30的第二轴向端部30b在轴向上向外延伸，以布置刚性部的孔21的在密封组件12的油侧os的外部。第二密封唇66具有可与轴的外表面1a密封地接合的圆周内密封表面68，并且用于防止油侧os的流体进入套筒10与轴1之间。与第一密封唇32一样，第二密封唇66被设计成在与轴1接合时处于张紧状态，以实现上面论述且下面更详细论述的益处。
30.仍然参照图2至图8，每个轴向肋72从弹性管状段30的内表面31a在径向上向内延伸并且沿着中心线l
c
在轴向上延伸，并且可以是基本上直的(/直线形的/笔直的)(straight)(即，主要沿着中心线l
c
延伸)或弯曲的，以既在轴向上延伸而且在周向上延伸。
优选地，弹性管状段30具有绕着中心线l
c
在周向上且均匀地间隔开的多个轴向肋72，但是作为另一种选择，(多个轴向肋)可以“成簇(/聚集)(clustered)”在间隔开的肋72组中(绕着圆周不均匀地间隔开)，或者套筒10可以设置有仅两个或甚至一个肋72。在所有情况下，轴向肋72可与轴的外表面1a摩擦地接合，并且用于防止套筒10相对于轴1的相对角位移。换言之，当轴1绕着中心轴线ac旋转时，肋72防止弹性管状段30与轴的外表面1a之间的滑动(/滑移)(slippage)。
31.由于环形凸状物70和轴向肋72的直径定型(/直径尺寸设定)(diametrical sizing)，当套筒10安装在轴1上时，每个环形凸状物70和每个轴向肋72以及主弹性管状段30的布置在刚性管状段24与每个环形凸状物70之间或刚性管状段24与每个轴向肋72之间的任何部分被压缩。也就是说，(多个)凸状物70和(多个)肋72的内表面(未示出)各自被定位为距套筒中心线l
c
的距离小于轴的外表面1a的外径od
s
，使得当套筒10安装在轴1上时，(多个)凸状物70和(多个)肋72在轴的外表面1a与刚性管状段24的内表面25a之间被压缩。因为弹性部22的这些段处于压缩状态，所以材料可以在密封组件12的使用期间产生(/出现)(develop)“压缩永久变形(compression set)”，这会降低凸状物70和肋72的密封的有效性。然而，由于密封唇32位于刚性构件的孔21的外部并且保持张紧，因此唇32在非常长的使用时间段内保持密封有效(/密封效果)(sealing effectiveness)，从而有助于密封组件12的较长的产品寿命。
32.现在参照图1至图8，如上面所论述的，弹性部22优选还包括径向段34，径向段34从管状段30延伸并且附接到刚性部20的凸缘26。径向段34具有内端部34a、相对的径向外端部34b以及相对的内径向表面35a和外径向表面35b，内端部34a与管状段30的第一轴向端部30a一体地形成。内径向表面35a附接到相邻的刚性部20的凸缘26的表面27a，优选结合(bond)到相邻的刚性部20的凸缘26的表面27a。优选地，弹性部22还包括至少一个并且最优选两个从弹性径向段34延伸的防尘唇36，每个防尘唇36具有自由端部36a，自由端部36a可与密封外壳14接合或者布置为接近密封外壳14。
33.更具体地，一个防尘唇36优选具有与弹性径向段34的中央区域34c一体地形成的内端部36b，并且大致在轴向上延伸，其中，自由端部36a与封闭构件46的圆周内表面49a接合。另一个防尘唇36具有与弹性径向段34的外端部34b一体地形成的内端部36b，并且在径向上向外延伸，其中，另一个防尘唇36的自由端部36a与壳的轴向部40的内表面41a接合。两个防尘唇36用于防止任何固体颗粒(例如，灰尘)进入外壳14与套筒10之间和到达密封界面si。尽管套筒10优选包括具有至少一个并且优选两个的防尘唇36的径向部分34，但是作为另一种选择，弹性部22可以形成有没有防尘唇的径向部分34或者具有三个或更多个防尘唇的径向部分34，或者甚至形成为没有任何径向部分。
34.与先前已知的与密封组件一起使用的套筒相比，本套筒10具有许多优点。通过提供在张紧状态下起作用的外密封唇32，唇32能够与轴1(产生)较大的干涉，对热膨胀不太敏感并且不产生压缩永久变形。此外，通过提供唇32，套筒10可以形成有仅单个在压缩下操作的环形密封凸状物70(或没有环形密封凸状物70)，并且可以减少凸状物70与轴1之间的干涉量，这减小了在安装密封组件12期间所需的力。此外，由于悬臂式唇32不需要脂，因此允许脂仅施加在密封唇32的油侧os，从而避免密封组件在空气侧as泄漏的错误指示。此外，测试期间涂覆在轴1上的任何脂或来自运输(/滑动)插塞(shipping plug)的任何脂在将套筒
10安装到轴1上的过程中被刮掉，并且仅保留在油侧os，从而减少测试轴的结垢(fouling)和密封组件12泄漏的错误指示。
35.本领域技术人员将理解，可以在不脱离其广泛的发明构思的情况下对上述实施方式做出改变。因此，应理解，本发明不限于所公开的特定实施方式，而是旨在涵盖如所附权利要求中总体上限定的本发明的精神和范围内的变型。