专利名称：使用磁力的轴承保护密封装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种使用磁力的轴承保护密封装置。
背景技术：
在诸如齿轮箱、泵、风机等机械设备中，轴承需要在润滑条件下工作。大多数情况下，轴承的损坏是因润滑油的泄漏和外界污染物的进入而引起的。目前本领域中公知的轴承保护措施包括油毛毡、橡胶油封、机械油封等。油毛毡密封不可靠，存在泄漏。橡胶油封的缺点是容易老化，磨损轴，适用温度、线速度低，且寿命短。一般机械油封要采用动静环和轴向补偿机制，对设备精度要求高；而绝大多数机械设备中，使用机械油封的轴存在轴向窜动、径向跳动等问题，密封效果不理想。
为了提高密封效果，美国专利5,730,447中公开了一种自动对准的磁性旋转密封装置，其包括装于设备壳体中的静止部分和随着轴旋转的转动部分。所述静止部分包括固定在设备壳体中的壳体座和通过O形圈连接在壳体座中的静环，所述O形圈装配于静环的外周表面与壳体座的内周表面之间，以使静环相对于壳体座具有一定程度的倾斜能力。所述转动部分包括旋转密封座，其具有沿圆周方向布置的多个磁体，用于利用磁力将旋转密封座向着由硬化处理过的铁磁性钢制成的静环和壳体座推压；设置在旋转密封座内周的O形圈，其在旋转密封座与轴之间形成密封，并带动旋转密封座与轴一起旋转；以及从旋转密封座的面向着静环的那个端面上突出的密封环，其在所述磁力的作用下推抵在静环端面上，并相对于静环端面以密封的方式滑动旋转。由于静环可相对于壳体座倾斜，因此静环可适应于旋转密封座的方位变化，以达到提高密封效果和使用寿命的效果。
然而，在上述美国专利的磁性旋转密封装置中，由于静环在其径向上通过O形圈而与壳体座连接，因此，静环相对于壳体座的倾斜仅仅是通过O形圈的弹性变形而实现的。这意味着静环的倾斜幅度必然很小，并且很难在径向和轴向上移动。因此，静环对旋转密封座方位变化的适应性很小。在由于装配误差以及轴的轴向窜动、径向跳动等而导致转密封座方位变化较大时，静环不能灵活地改变自身方位，这必然导致旋转密封座的密封环与静环之间出现泄漏。
实用新型内容本实用新型旨在解决现有技术中存在的问题，以提供出一种适应性强、密封性好、使用寿命长的轴承保护密封装置。
为了实现上述目的，本实用新型提出了一种使用磁力的轴承保护密封装置，其设置于轴上并位于轴承的一侧，所述轴承保护密封装置包括转动部分和静止部分；所述转动部分包括传动环座、布置在传动环座中的多个磁体、装于传动环座与轴之间以将轴的旋转传递到传动环座的旋转传递元件、安装在传动环座的内端并且向着静止部分突出的动摩擦环；所述静止部分包括压盖环、静摩擦环和沿轴向将压盖环和静摩擦环相连的弹性浮动环，所述静摩擦环和/或所述压盖环由磁吸引材料制成(优选至少是所述静摩擦环由磁吸引材料制成)；静摩擦环在其内端通过所述弹性浮动环沿轴向连接在压盖环上，静摩擦环与压盖环之间在径向上具有自由间隙且互不干涉，动摩擦环可旋转地密封贴合静摩擦环的外端面。
作为一项优选措施，压盖环上可以设有阻止静摩擦环过度向内移动的止挡。所述止挡可以是设在压盖环的内表面中并且向着轴突伸的环状凸缘。或者，所述止挡可以是设在压盖环的内表面中并且向着轴突伸的多个突起或固定在该内表面上的多个销。
优选地，所述弹性浮动环是密闭的空腔波纹管。所述波纹管的轴向内端连接在压盖环上，轴向外端连接在静摩擦环上。优选地，所述波纹管具有与所述轴垂直的内端壁和外端壁，所述内端壁和外端壁分别通过安装环固定在静摩擦环和压盖环上。
优选地，所述磁体是极向平行与轴向的磁柱，并且沿圆周方向固定在传动环座中的相应安装孔中。
优选地，所述静摩擦环的外端设有面向着动摩擦环的台阶，所述台阶的与动摩擦环滑动接触的外端面被精加工。
优选地，所述旋转传递元件是嵌装在传动环座中并被挤压在所述轴上的O形圈。
根据本实用新型的上述技术方案，静摩擦环在其内端通过弹性浮动环而轴向连接在压盖环上，从而使得静摩擦环既可以倾斜，又可以沿轴向和径向移动。而且，静摩擦环与压盖环之间在径向上没有任何连接，因此所述倾斜和移动可在较大范围内发生。因此，本实用新型的轴承保护密封装置适应性强、密封性好、使用寿命长。
此外，由于设置了止挡，以防止静摩擦环向着内侧过度移动，从而可以保护弹性浮动环。因此大大地提高了轴承保护密封装置的安全性能，从而进一步提高了其使用寿命。
图1是本实用新型的使用磁力的轴承保护密封装置的剖视图。
图2是轴承保护密封装置的静止部分的剖视图。
图3是轴承保护密封装置的转动部分的剖视图。
具体实施方式
下面参照附图描述本实用新型的实施例。
参看图1，在轴1通过轴承(未示出)而安装在一个设备中的情况下，本实用新型的使用磁力的轴承保护密封装置被安装在设备壳体8与轴1之间，以保护位于设备中的并且支承着轴的轴承。图1中的附图标记B表示设备内侧，也就是装有轴承的那一侧，附图标记C表示设备外侧。
轴承保护密封装置包括转动部分2和静止部分5。静止部分5以一定的径向间隙套装在轴1上，并且固定在设备壳体8中。在轴1旋转时，静止部分5保持固定。转动部分2无径向间隙地安装在轴1上从而与轴1一起旋转，并且与静止部分5形成密封的滑动接触。通过轴承保护密封装置，在轴1与设备壳体8之间形成密封，以将设备内侧B与设备外侧C隔离。这样可以防止设备内侧B的润滑油泄漏到设备外侧C，以及防止设备外侧C的灰尘等污染物进入设备内侧B，以保护位于设备内侧B的轴承。
参看图2，构成所述静止部分5的所有元件均为与轴1基本上同轴设置的环形或筒形，并且包括压盖环52、静摩擦环62和沿轴向将压盖环和静摩擦环相连的弹性浮动环(弹性补偿元件)54。
压盖环52用于固定(例如压配)在设备壳体8中，并且优选具有与轴1基本上同轴的环壁66和位于环壁66内端的与轴1基本上垂直的直壁68，直壁68面对着设备内侧B并且具有比轴1的外径略大的内孔，以使轴1能够以一定的径向间隙从直壁中穿过。环壁66的外端，即朝向设备外侧C的一端是敞开的。这样，环壁66、直壁68以及轴1之间限定出一个环形的容纳空间，该容纳空间向着设备外侧C敞开。
静摩擦环62装于压盖环52的朝向设备外侧C的那一端，并且静摩擦环62的一部分位于压盖环52的容纳空间中，另一部分从该容纳空间沿轴向向着设备外侧C突伸出来。或者，静摩擦环62可以全部位于压盖环52的容纳空间中。静摩擦环62与压盖环52的环壁66之间存在一定的径向间隙。静摩擦环62呈大致圆环状，其内孔比轴1的外径略大，以使轴1能够以一定的径向间隙从静摩擦环62中穿过。优选地，静摩擦环62在朝向设备外侧C的那一个端面(外端面)上具有轴向突出的台阶64，该台阶64的朝向设备外侧C的表面别精加工，例如被研磨或抛光。
静摩擦环62和压盖环52由磁吸引材料例如硬化处理过的铁磁性钢制成。
弹性浮动环54装于压盖环52的容纳空间中，并且由可弹性变形的材料制成。弹性浮动环54呈筒状，其轴向一端(内端)连接在压盖环52上，轴向另一端(外端)连接在静摩擦环62上，从而构成了将静摩擦环62与压盖环52相连的轴向连接装置。作为一种优选方式，弹性浮动环54采用的是密闭的弹性材料(例如橡胶)空腔波纹管，并且具有与轴1垂直的内端壁70和外端壁72，所述端壁分别连接于压盖环52和静摩擦环62上。优选地，内端壁70被夹紧在直壁68和安装环58之间并通过紧固件56例如螺钉紧固，外端壁72被夹紧在安装环60和静摩擦环62的内端面之间并通过紧固件56例如螺钉紧固。通过弹性浮动环54，压盖环52和静摩擦环62被组合在一起而形成整体的静止部分5。
可以看到，静摩擦环62仅在其内端通过所述弹性浮动环沿轴向连接在压盖环52上，静摩擦环62与压盖环52之间具有径向间隙，而不存在任何径向连接。这一点相对于前面引用的美国专利5,730,447中静环在其径向上通过O形圈而与壳体座连接的结构而言具有显著的优势。具体而言，由于本实用新型的静摩擦环62与压盖环52之间在径向上具有自由间隙且互不干涉(即无任何无连接关系)，因此静摩擦环62相对于压盖环52的倾斜或移动更为容易，且幅度更大。
显然，弹性浮动环54与压盖环52和静摩擦环62的连接方式并不局限于图中所示的方式。根据本实用新型的原理，本领域的技术人员可以构想出其它适宜的连接方式。例如，内端壁70不是必须通过紧固件56固定在直壁68上，事实上，通过如后文所述的磁力作用，内端壁70总会被推抵在直壁68上。因此，在弹性浮动环具有足够的强度的情况下，即使内端壁70不与压盖环52固定连接，仍能实现本实用新型的目的。同样，外端壁72也不是必须固定在静摩擦环62上。固定连接的好处在于，静止部分5适宜整体组件，容易组装，且密封性能更高。然而，如果内端壁70不是固定连接在直壁68上，则容易将作为损耗件的静摩擦环62和/或弹性浮动环54从压盖环52中取出，以便更换。
此外，内端壁70不是必须与直壁68相连。本领域的技术人员可以想象，即使将内端壁70连接在环壁66的内表面上，仍能实现本实用新型的目的。
综上所述，本实用新型采用弹性浮动环54的目的是使将静摩擦环62通过其轴向内端而保持在压盖环52中，以使静摩擦环62可以在较大程度上倾斜以及轴向和径向移动。基于上述原理，可以构想出弹性浮动环54的各种具体连接结构。
参看图3，转动部分2包括带有预紧力的传动环座22，其具有比轴1的外径略大的内孔，以使传动环座22以一定的径向间隙套装在轴1上，传动环座22优选由不锈钢、铜等材料制成；沿圆周方向布置在传动环座22中的多个磁体24，它们用于对压盖环52和静摩擦环62产生吸附力，以产生所述预紧力，从而将传动环座22推抵在静摩擦环62上，所述磁体24优选采用极向平行与轴向的磁柱的形式，并且固定(例如压配)在传动环座22中的相应安装孔中；装于传动环座22与轴1之间以将轴1的旋转传递到传动环座22的旋转传递元件26，其优选采用O形圈的形式，该O形圈嵌装在传动环座22的内孔表面内的环槽中，并被挤压在轴1外表面上，从而带动传动环座22与轴1一起旋转，O形圈优选由弹性耐腐蚀材料制成；动摩擦环28，其安装在形成于传动环座22的朝向静止部分5(也就是朝向设备内侧B)的那一端面(内端面)中的环槽中，并且从该端面向设备内侧B突伸出预定距离，在轴承保护密封装置的组装状态下，动摩擦环28借助于磁体产生的吸附力作用下贴合在静摩擦环62的外端面上(在设有台阶64的情况下，贴合在台阶64的外端面上)，以便以密封地滑动接触静摩擦环62(或台阶64)的外端面的方式旋转，动摩擦环28可以由多重合成材料制成，例如四氟乙烯、碳石墨等。
磁体24的数量没有限制，只要它们能够产生足够的磁吸附力以将动摩擦环可旋转地密封贴合在静摩擦环(或台阶)上即可。同样，构成旋转传递元件26的O形圈的数量可以是一个，也可以是多个。旋转传递元件26的形式也不局限于O形圈，而是还可以采用其它形式的具有密封和力传递性能的元件。
在轴承保护密封装置的工作状态下，动摩擦环28以滑动旋转并且密封的方式推抵在静摩擦环62的台阶64上。这样，通过转动部分2和静止部分5，在轴1与设备壳体8之间产生了可靠的旋转密封。
根据本实用新型的另一个有益实施例，在压盖环52上设有止挡74，用于阻止静摩擦环62向设备内侧B过度移动。优选地，所述止挡74是与环壁66的外端相隔一定距离设在环壁66内表面中并且向着轴1突伸的环状凸缘，或者可以采用以相同方式设置的多个突起或固定在环壁66内表面上的多个销。静摩擦环62具有相应的径向凸缘76。在正常状态下，该径向凸缘76与止挡74轴向相对并且相隔预定距离。在极端工作状态下，如果静摩擦环62受到太大的轴向推力，则静摩擦环62向着设备内侧B移动，这一移动最终会因径向凸缘76抵靠在止挡74上而被阻止，从而防止静摩擦环62过度移动而导致弹性浮动环54被过度压缩。
如前所述，本实用新型的静摩擦环62通过弹性浮动环54而轴向连接在压盖环52上，从而使得静摩擦环62既可以倾斜，又可以沿轴向和径向移动。而且，静摩擦环与压盖环之间在径向上没有任何连接，因此所述倾斜和移动可在较大范围内发生。因此，本实用新型的轴承保护密封装置适应性强、密封性好、使用寿命长。此外，由于设置了止挡74，以防止静摩擦环62向着设备内侧B过度移动，从而可以保护弹性浮动环54。因此大大地提高了轴承保护密封装置的安全性能，从而进一步提高了其使用寿命。
以上详细描述了本实用新型的优选实施例。本领域的技术人员可以理解，以上的描述仅为示例性的，而非限制性的。在不脱离本实用新型的基本原理和范围的前提下，可以对前面描述的具体结构作出各种修改。
权利要求1.一种使用磁力的轴承保护密封装置，其设置于轴上并位于轴承的一侧，所述轴承保护密封装置包括转动部分和静止部分；所述转动部分包括传动环座、布置在所述传动环座中的多个磁体、装于所述传动环座与所述轴之间以将轴的旋转传递到传动环座的旋转传递元件、安装在所述传动环座的内端并且向着所述静止部分突出的动摩擦环；其特征在于，所述静止部分包括压盖环、静摩擦环和沿轴向将所述压盖环和静摩擦环相连的弹性浮动环，所述静摩擦环和/或所述压盖环由磁吸引材料制成；所述静摩擦环在其内端通过所述弹性浮动环沿轴向连接在压盖环上，静摩擦环与压盖环之间在径向上具有自由间隙且互不干涉，动摩擦环可旋转地密封贴合静摩擦环的外端面。
2.如权利要求1所述的轴承保护密封装置，其特征在于，压盖环上设有阻止静摩擦环过度向内移动的止挡。
3.如权利要求2所述的轴承保护密封装置，其特征在于，所述止挡是设在压盖环的内表面中并且向着轴突伸的环状凸缘。
4.如权利要求2所述的轴承保护密封装置，其特征在于，所述止挡是设在压盖环的内表面中并且向着轴突伸的多个突起或固定在该内表面上的多个销。
5.如权利要求1至4中任一所述的轴承保护密封装置，其特征在于，所述弹性浮动环是密闭的空腔波纹管。
6.如权利要求5所述的轴承保护密封装置，其特征在于，所述波纹管的轴向内端连接在压盖环上，轴向外端连接在静摩擦环上。
7.如权利要求6所述的轴承保护密封装置，其特征在于，所述波纹管具有与所述轴垂直的内端壁和外端壁，所述内端壁和外端壁分别通过安装环固定在静摩擦环和压盖环上。
8.如权利要求1至4中任一所述的轴承保护密封装置，其特征在于，所述磁体是极向平行与轴向的磁柱，并且沿圆周方向固定在传动环座中的相应安装孔中。
9.如权利要求1至4中任一所述的轴承保护密封装置，其特征在于，所述静摩擦环的外端设有面向着动摩擦环的台阶，所述台阶的与动摩擦环滑动接触的外端面被精加工。
10.如权利要求1至4中任一所述的轴承保护密封装置，其特征在于，所述旋转传递元件是嵌装在传动环座中并被挤压在所述轴上的O形圈。
专利摘要一种设置于轴上并位于轴承一侧的使用磁力的轴承保护密封装置包括转动部分和静止部分。转动部分包括传动环座、布置在传动环座中的多个磁体、装于传动环座与轴之间以将轴的旋转传递到传动环座的旋转传递元件、安装在传动环座的内端并且向着静止部分突出的动摩擦环。静止部分包括压盖环、静摩擦环和沿轴向将压盖环和静摩擦环相连的弹性浮动环，静摩擦环和/或压盖环由磁吸引材料制成。静摩擦环在其内端通过弹性浮动环沿轴向连接在压盖环上，静摩擦环与压盖环之间在径向上具有自由间隙且互不干涉，动摩擦环可旋转地密封贴合静摩擦环的外端面。弹性浮动环优选为密闭的空腔波纹管。压盖环上优选设有阻止静摩擦环过度向内移动的止挡。
文档编号F16J15/00GK2818934SQ20052010562
公开日2006年9月20日 申请日期2005年8月17日 优先权日2005年8月17日
发明者赵晶玮 申请人:艾志(南京)机械工业技术有限公司