專利名稱：：非接觸迷宮式密封組件及其構(gòu)造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明一般涉及密封組件，更特別地，涉及用于滾柱軸承(rollerbearings)的非接觸密封組件。
背景技術(shù)：
：為用于被密封的整裝軸承組件的密封提供經(jīng)預(yù)調(diào)的間隙和潤滑是已知的。在被預(yù)調(diào)并潤滑后，這些軸承可被裝配在軸頸之上并在外殼之內(nèi)，以使軸和外殼相對(duì)旋轉(zhuǎn)。這些軸承業(yè)已廣泛使用于鐵路機(jī)動(dòng)車的車軸上，但也用于其他應(yīng)用，例如吊車車輪、案輥和案剪(tablerollsandshears)，甚至滾軋機(jī)的工作軋輥。若用于鐵路機(jī)動(dòng)車應(yīng)用中，軸承受高污染物水平的影響，例如濕氣、灰塵和碎片(debris)。為了保持軸承的使用壽命，這些污染物必須處于軸承的油側(cè)之外。因此，這些軸承中的密封在延長軸承的使用壽命方面起著至關(guān)重要的作用。眾所周知，用于鐵路軸承的密封具有一個(gè)成形為連接到軸承的外座圈的外殼，以及一個(gè)結(jié)合至該密封外殼的彈性材料密封元件。典型地，該密封元件從鄰近軸承的油側(cè)的外殼徑向向內(nèi)延伸至一個(gè)主唇，該主唇承抵著鄰近軸承的內(nèi)座圈的磨損環(huán)的一個(gè)軸向延伸的表面。該密封元件有時(shí)包括鄰近軸承的空氣側(cè)的、軸向向外成形的次唇，以承抵著該磨損環(huán)的一個(gè)徑向延伸的支腿(leg)。為在主唇和磨損環(huán)之間保持密封嚙合，通常使用一個(gè)卡緊彈簧(garterspring)來環(huán)繞該主唇，以將其緊緊地壓緊該磨損環(huán)。典型地，在用以構(gòu)造密封元件的彈性材料的偏置下，次唇保持與磨損環(huán)接觸。由于主唇被偏置而與磨損環(huán)嚙合，因此，主唇一般提供了潤滑劑沿著磨損環(huán)從軸承內(nèi)流出的有效屏障，已知該屏障使次唇缺乏潤滑并過熱。這可導(dǎo)致次唇硬化，從而降低該密封的總體有效性。此外，主唇和次唇相對(duì)磨損環(huán)產(chǎn)生的摩擦給予了對(duì)旋轉(zhuǎn)的一定抵抗，這易于給密封帶來過度的磨損，并且進(jìn)一步地，要求額外的能量來克服它，從而降低了開動(dòng)單節(jié)機(jī)動(dòng)有軌車(railcar)的發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。本發(fā)明的密封(包括因構(gòu)造本說明書討論的各種實(shí)施例而實(shí)現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)效益)以顯著小于當(dāng)前隨上述軸承而使用的那種類型的常規(guī)密封的扭矩工作。而且，它提供一條從該密封的空氣側(cè)到該密封的油側(cè)的、寬度大致連續(xù)的迷宮通道，以防止污染物進(jìn)入。
發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的一方面，非接觸迷宮式密封組件具有一外部剛性載體，該載體具有相對(duì)該組件的中心軸軸向延伸的、大致圓柱形的外部凸緣，而一支腿則從該外部凸緣向該中心軸徑向向內(nèi)延伸。一本體被連接到該支腿，其中，該本體具有一徑向向外的唇和一徑向向內(nèi)的唇。這些唇從該支腿向該組件的空氣側(cè)軸向延伸，而該徑向向外的唇則從所述中心軸向外分叉，以提供在這些唇之間的一個(gè)第一環(huán)狀管道和在徑向向外的唇與支腿之間的一個(gè)第二環(huán)狀管道。第一環(huán)狀管道軸向地面向組件的空氣側(cè)，而第二環(huán)狀管道徑向向外地背離中心軸。該組件還具有一套管，該套管具有一軸向延伸的圓柱形壁和從該壁徑向向外延伸的一環(huán)狀第一凸緣。該第一凸緣具有軸向延伸入第一環(huán)狀管道的一環(huán)狀突起，以提供沿在唇與環(huán)狀突起之間的蛇形路徑延伸的一非接觸迷宮式通道。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，鐵路滾柱軸承的非接觸迷宮式密封組件包括一外部剛性載體，該載體具有相對(duì)該組件的中心軸軸向延伸的、大致圓柱形的外部凸緣，而一支腿則從該外部凸緣向該中心軸徑向向內(nèi)延伸。一密封本體被連接到該支腿。該密封本體具有向該組件的空氣側(cè)從該支腿軸向延伸并彼此分叉的一徑向向外的唇和一徑向向內(nèi)的唇，以提供在這些唇之間的一個(gè)第一環(huán)狀管道和在徑向向外的唇與支腿之間的一個(gè)第二環(huán)狀管道。該組件進(jìn)一步包括一套管，該套管具有一圓柱形壁和從該壁徑向向外延伸的一環(huán)狀第一凸緣。該第一凸緣具有在唇之間并且與唇不接觸的、軸向延伸入第一環(huán)狀管道的一環(huán)狀突起，以提供在唇與環(huán)狀突起之間延伸的一非接觸、大致□形的迷宮式通道。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種鐵路滾柱軸承的非接觸迷宮式密封組件。該密封組件具有一外部剛性載體，該載體具有相對(duì)該組件的中心軸軸向延伸的、大致圓柱形的外部凸緣，而一支腿則從該外部凸緣向該中心軸徑向向內(nèi)延伸。進(jìn)一步地，該組件包括一套管，該套管具有一圓柱形壁，一環(huán)狀突起從該壁徑向向外延伸。進(jìn)一步地，該組件具有連接到支腿或突起之一的一密封本體，該密封本體向支腿或突起中的另一個(gè)延伸而不與其接觸，以提供在該密封組件的油側(cè)與該密封組件的空氣側(cè)之間的一非接觸迷宮式密封通道。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種構(gòu)造純非接觸迷宮式密封組件的方法。該方法包括形成一外部剛性載體，該載體具有相對(duì)該組件的中心軸軸向延伸的、大致圓柱形的外部凸緣，而一支腿則從該外部凸緣向該中心軸徑向向內(nèi)延伸。進(jìn)一步地，形成一套管，該套管具有一圓柱形壁，一環(huán)狀突起從該壁徑向向外延伸。然后，將一密封本體連接到支腿和突起中的至少一個(gè)，向支腿和突起中的另一個(gè)延伸該密封本體而不與其接觸，以提供在該密封組件的油側(cè)與該密封組件的空氣側(cè)之間的一非接觸迷宮式密封通道。結(jié)合當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例和最佳模式的下述詳細(xì)說明、所附權(quán)利要求以及附圖，本發(fā)明的這些和其他方面、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將得以更容易地理解，其中圖1是具有根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)造的非接觸迷宮式密封組件的軸和滾柱軸承組件的部分截面圖；圖2是圖1的非接觸迷宮式密封組件的放大截面圖；圖3是具有根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)造的非接觸迷宮式密封組件的軸和滾柱軸承組件的部分截面圖；圖4是具有根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)當(dāng)前優(yōu)選方面構(gòu)造的非接觸迷宮式密封組件的軸承組件的截面圖；圖4A是圖4的非接觸迷宮式密封組件的放大截面圖；圖4B是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)當(dāng)前優(yōu)選方面構(gòu)造的非接觸迷宮式密封組件的放大截面圖；以及圖4C是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)當(dāng)前優(yōu)選方面構(gòu)造的非接觸迷宮式密封組件的放大截面圖。具體實(shí)施例方式更詳細(xì)地參考附圖，圖1示出了整裝、預(yù)潤滑并經(jīng)預(yù)調(diào)的軸承組件10，它圍繞軸或車軸14的軸頸12并在外殼16內(nèi)而布置，以提供圍繞軸14和組件10的中心軸17的、在車軸14與外殼16之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。在所示的應(yīng)用中，例如鐵路軸承應(yīng)用，軸承組件10具有容置在外殼內(nèi)的一單一的外座圈18，以及被墊片21隔開并被夾于墊環(huán)22和端蓋24之間的一對(duì)內(nèi)座圈20，而多個(gè)滾柱26則被保持在內(nèi)座圈20與外座圈18之間。墊環(huán)22和端蓋24各承抵著間隔環(huán)28(有時(shí)以密封磨損環(huán)指代)，間隔環(huán)28轉(zhuǎn)而承抵著內(nèi)座圈20。軸承組件10在其相對(duì)側(cè)具有根據(jù)本發(fā)明的一方面且示于圖1和2的一對(duì)純非接觸迷宮式密封組件30，以在密封組件30的油側(cè)31和在軸承組件10內(nèi)保持潤滑，并防止例如灰塵和碎片的污染物從密封組件30的空氣側(cè)33進(jìn)入軸承組件10。因此，具有完全非接觸迷宮式結(jié)構(gòu)(下文將更詳細(xì)討論)的密封組件30在使用中產(chǎn)生最小的摩擦，同時(shí)有效防止?jié)櫥瑒┝鞒龊臀廴疚镞M(jìn)入，從而增強(qiáng)軸承組件10的性能并延長其使用壽命。最佳地如圖2所示，各非接觸迷宮式密封組件30具有一外部剛性載體32和一金屬內(nèi)部套管36，該載體優(yōu)選以沖壓操作由金屬構(gòu)造，例如鋼，一彈性材料密封本體34被連接于其上。該載體32具有相對(duì)組件30的中心軸17軸向延伸的、大致圓柱形的外部凸緣38，而一環(huán)狀支腿40則從該外部凸緣38向該中心軸17徑向向內(nèi)延伸。外部凸緣38軸向延伸至一自由端42，該自由端優(yōu)選被成形為直接連接到軸承組件10的外座圈18，盡管它可被成形為連接到外殼16或其他。支腿40具有分別對(duì)應(yīng)于并面向軸承組件10的油側(cè)31和空氣側(cè)33的、延伸至自由端46的、相對(duì)的油側(cè)44和空氣側(cè)45。若需要，油側(cè)44和空氣側(cè)45之一或兩者可被處理，例如蝕刻或噴砂/噴珠(sand/beadblasting)操作，以便將密封本體34結(jié)合于其上。彈性材料密封本體34連接到支腿40，例如通過使用適合的粘合劑或通過直接模制至支腿40。作為例子而非限制，該本體34在此處示為以與支腿40結(jié)合的方式被模制在支腿40的自由端46周圍，并實(shí)質(zhì)遮蔽支腿40的空氣側(cè)45。本體34具有一徑向向外的唇48和徑向向內(nèi)的唇50。唇48、50從支腿40向組件30的空氣側(cè)33橫向延伸。該徑向向外的唇48從該向內(nèi)的唇50分叉并從中心軸17向外分叉，以提供在唇48、50之間的一第一環(huán)狀管道54以及在徑向向外的唇48和載體32的支腿40之間的一第二環(huán)狀槽(下文以管道56指代)。因此，第一環(huán)狀管道54軸向地面向組件30的空氣側(cè)33，而第二環(huán)狀管道56從中心軸17徑向向外地背離，并起制止污染物進(jìn)入軸承組件10的作用。該本體還具有徑向向內(nèi)面向中心軸17的一個(gè)波狀表面58。該波狀表面58沿本體34的內(nèi)底面軸向延伸，且此處示為部分地由向內(nèi)的唇50提供。唇50具有向組件30的空氣側(cè)33從軸17分叉出去的徑向向內(nèi)襯面51，使得在載體32與內(nèi)部套管36發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，襯面51起阻止污染物進(jìn)入軸承組件10的作用。波狀表面58還具有從襯面51軸向向內(nèi)的多個(gè)徑向向內(nèi)襯面53。襯面53向組件30的油側(cè)31從軸17分叉出去，使得在載體32與內(nèi)部套管36發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，襯面53起阻止?jié)櫥瑒妮S承組件10流出的作用。本體34進(jìn)一步包括從支腿40向組件30的空氣側(cè)33軸向延伸的一個(gè)隔絕唇60。隔絕唇60從第二環(huán)狀管道56徑向向外而被定位，并與其部分重疊。此外，本體34進(jìn)一步包括向組件30的油側(cè)31軸向延伸的一個(gè)防護(hù)唇61(containmentlip)。作為例子而非限制，防護(hù)唇61此處示為大致從支腿40的自由端46向組件30的油側(cè)31軸向延伸。盡管可采用其他金屬材料和工藝，金屬內(nèi)部套管36優(yōu)選以沖壓操作由鋼構(gòu)造。該內(nèi)部套管36具有一個(gè)軸向延伸的圓柱形壁62，該壁具有成形為圍繞軸14可操作地布置的內(nèi)表面64，并且作為例子而非限制，在圖1和2中示為被容納在間隔環(huán)28上。內(nèi)部套管36還具有與內(nèi)表面64相對(duì)的一個(gè)外表面65。內(nèi)部套管36具有從壁62徑向向外延伸至一隔絕凸緣68的環(huán)狀壁，也以凸緣或唇66指代。隔絕凸緣68以相對(duì)圓柱形壁62徑向向外重疊的方式從擋板66軸向延伸至自由端69，其中，壁62和隔絕凸緣68此處示為彼此平行。擋板66具有在圓柱形壁62和隔絕凸緣68之間軸向延伸的一環(huán)狀突起70，并在此處示為被加壓在套管36的材料中，使得該突起70在擋板66中被塑性變形。如圖2所示，突起70大致為□形，具有以相對(duì)圓柱形壁62重疊的方式徑向向外間隔的一環(huán)狀下腿72，以在突起70和圓柱形壁62之間提供一環(huán)狀凹處74。突起70具有向空氣側(cè)33從下腿72徑向向外分叉的一環(huán)狀上腿76，其中，上腿76用作拋油環(huán)(slinger)，以阻止從密封組件30徑向向外的污染。上腿76在反向折疊部77處過渡至隔絕凸緣68。因此，在上腿76和隔絕凸緣68之間形成另一個(gè)環(huán)狀凹處78，其中，凹處78被徑向向外地與該徑向向內(nèi)的凹處74對(duì)齊。此外，套管36具有從圓柱形壁62徑向向外延伸的防護(hù)凸緣80(containmentflange)0除了將組件30保持在裝配狀態(tài)，防護(hù)凸緣80還協(xié)助防止軸承組件10內(nèi)的潤滑劑逸出油側(cè)31，同時(shí)起防止任何污染物進(jìn)入油側(cè)31的作用。在將載體32裝配至外座圈18、將套管36圍繞軸14而布置之后，軸承組件10被保持在預(yù)調(diào)狀態(tài)，而密封組件30則被保持在純非接觸迷宮式密封配置中。因此，密封本體34及其相關(guān)零件保持與套管36間隔的關(guān)系。例如，當(dāng)裝配好后，套管36的環(huán)狀突起70軸向延伸入第一環(huán)狀管道54，以提供沿在相應(yīng)的徑向向外和徑向向內(nèi)的唇48、50與環(huán)狀突起70之間的蛇形路徑延伸的一非接觸迷宮式通道82。進(jìn)一步地，徑向向內(nèi)的唇50以相對(duì)套管36非接觸的方式延伸入凹處74，以提供開放連通地從迷宮式通道82延伸的一非接觸迷宮式通道83，其中，迷宮式通道83在凹處74內(nèi)沿大致U形或蛇形路徑延伸。再進(jìn)一步地，密封本體34的波狀表面58以與套管壁62的外表面65間隔的方式軸向延伸，以提供開放連通地從迷宮式通道83軸向延伸的一非接觸迷宮式通道84。此外，套管36的隔絕凸緣68以相對(duì)第二環(huán)狀管道56徑向向外重疊的方式延伸，其中，隔絕凸緣68與徑向向外的唇48徑向向外地間隔。同時(shí)，密封本體34的隔絕唇60以相對(duì)隔絕凸緣68的自由端69間隔、重疊的方式延伸，隔絕唇60示為與隔絕凸緣68徑向向外地間隔，以提供一間隙，其中，該間隙提供一成形為與第二環(huán)狀管道56開放連通的、大致水平延伸的非接觸迷宮式通道81。因此，槽或管道56能將污染物容納在密封組件30的徑向向上的半部上，并在地心引力和向心力的輔助下，通過在密封組件30的徑向向下的半部上的迷宮式通道81排出或消除該污染物。更進(jìn)一步地，防護(hù)凸緣80從圓柱形壁62徑向向外延伸，并徑向超過彈性材料本體34的至少一部分，此處示為徑向超過波狀表面58而延伸，同時(shí)保持與波狀表面58軸向間隔，以保持一個(gè)從迷宮式通道84延伸的非接觸迷宮式通道85。防護(hù)唇61以相對(duì)防護(hù)凸緣80徑向向外重疊的方式向油側(cè)31軸向延伸。防護(hù)唇61與防護(hù)凸緣80徑向向外間隔，以延伸非接觸迷宮式通道85，從而與組件30的油側(cè)31開放連通。因此，密封組件30被成形為保持一個(gè)全非接觸結(jié)構(gòu)，具有連續(xù)延伸的迷宮式通道81、82、83、84、85，它們?cè)谑褂弥刑峁┳钚∧Σ?，同時(shí)防止污染物的進(jìn)入和潤滑劑的流出。如圖示，迷宮式通道82、83、84和85具有沿徑向向外的唇48、徑向向內(nèi)的唇50和波狀表面58延伸的、大致或?qū)嵸|(zhì)恒定的寬度(W)，例如在約0.010-0.100”之間。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，寬度W沿迷宮式通道82、83、84、85的某種變化是預(yù)期的，例如將沿波狀表面58固有地發(fā)生。在圖3中，示出了根據(jù)另一當(dāng)前優(yōu)選結(jié)構(gòu)的整裝、預(yù)潤滑并經(jīng)預(yù)調(diào)的軸承組件110，其中，上文使用的相同標(biāo)號(hào)在被因子100偏移后被用來標(biāo)識(shí)類似零件。軸承組件110的構(gòu)造大致如同先前討論的軸承組件10，迷宮式密封組件130可操作地耦合至軸承組件110，從而提供一個(gè)全非接觸迷宮式密封結(jié)構(gòu)，但是密封組件130的內(nèi)部套管136不是安裝于間隔環(huán)上，而是成形為直接被安裝在內(nèi)座圈120的止推環(huán)21(thrustrib)的外表面上。相應(yīng)地，改變了密封組件130的載體132的構(gòu)造，以順應(yīng)內(nèi)部套管136的構(gòu)造的變化。在圖示的實(shí)施例中，載體132的截面大致為L形，載體132的支腿140直接從組件110的圓柱形外凸緣138徑向向內(nèi)下懸。在其他方面，密封組件130與先前討論的密封組件30相同，因而，相信不必作進(jìn)一步討論。在圖4中，示出了具有根據(jù)另一當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)造的非接觸迷宮式密封組件230的整裝、預(yù)潤滑并經(jīng)預(yù)調(diào)的軸承組件210，其中，上文使用的相同標(biāo)號(hào)在被因子200偏移后被用來標(biāo)識(shí)類似零件。最佳地如圖4A所示，密封組件230具有一外部剛性載體232(該載體優(yōu)選以沖壓操作由金屬構(gòu)造，例如鋼)、連接到該載體232的一密封本體234、一金屬內(nèi)部套管236以及連接到該內(nèi)部套管236的一彈性材料密封本體(下文以彈性材料本體或僅僅本體87指代)，以提供一個(gè)單式的內(nèi)部套管子組件。載體232具有相對(duì)組件230的中心軸217軸向延伸的大致圓柱形外凸緣238，而支腿240則從該外凸緣238向中心軸217徑向向內(nèi)延伸。外凸緣238軸向延伸至一自由端242，該自由端優(yōu)選被成形為直接連接到軸承組件的外座圈，盡管它可被成形為連接到除軸承組件外的其他東西。支腿240具有分別面向油側(cè)231和空氣側(cè)233的、相對(duì)的油側(cè)244和空氣側(cè)245，其中，支腿240延伸至一自由端246。彈性材料密封本體234被連接到支腿240的自由端246，并被如上文有關(guān)密封本體34所描述的大致相同地成形。因此，該密封本體具有一對(duì)唇248、250，該徑向向外的唇248從徑向向內(nèi)的唇250分叉，并從中心軸217向外分叉，以提供在唇248、250之間的一第一環(huán)狀管道254，以及在徑向向外的唇248與載體232的支腿240之間的一第二環(huán)狀管道256。進(jìn)一步地，該本體還具有徑向向內(nèi)地面向中心軸217、沿本體234的內(nèi)底面軸向延伸的一波狀表面258，它部分地由向內(nèi)的唇250提供。本體234進(jìn)一步包括從支腿240向組件230的空氣側(cè)233軸向延伸的隔絕唇260。隔絕唇260從第二環(huán)狀管道256徑向向外而被定位，并與其部分重疊。此外，本體234進(jìn)一步包括向組件230的油側(cè)231軸向延伸的一個(gè)防護(hù)唇261。作為例子而非限制，防護(hù)唇261此處示為以相對(duì)波狀表面258徑向向外的方式大致從支腿240的自由端246延伸。金屬內(nèi)部套管236和彈性材料本體87被成形為具有如上述內(nèi)部套管36大致類似的截面形狀。因此，金屬內(nèi)部套管236和彈性材料本體87子組件與外部的金屬載體232和密封本體234協(xié)同工作，以提供與上文有關(guān)密封組件30所述類似的非接觸迷宮式密封組件。但是，彈性材料本體87打消了用來形成載體32的前述被加壓的環(huán)狀突起70和隔絕凸緣68的許多漸進(jìn)的制造工藝的需要。內(nèi)部套管236優(yōu)選由鋼構(gòu)造，例如以沖壓操作，盡管其他的制造工藝也是預(yù)期的。內(nèi)部套管236具有一軸向延伸的圓柱形壁262，該圓柱形壁262具有內(nèi)表面264和外表面265，而內(nèi)表面264則被成形為圍繞一軸、軸承的內(nèi)座圈，或如圖示——作為例子而非限制——間隔環(huán)228(圖4)可操作地布置。套管236在軸向截面上大致為U形，具有從圓柱形壁262徑向向外延伸的環(huán)狀壁266，也以凸緣、擋板、突起或唇266指代。此外，套管236具有從圓柱形壁262徑向向外延伸的防護(hù)凸緣280。防護(hù)凸緣280的作用類似上文有關(guān)防護(hù)凸緣80所述。本體87由彈性材料或聚合材料形成，彈性材料本體87優(yōu)選模制至內(nèi)部套管236的唇266，盡管它可以其他方式連接，例如通過粘合劑。彈性材料本體87形成以相對(duì)圓柱形壁262徑向向外重疊的方式從金屬唇266向自由端269軸向延伸的隔絕凸緣268，其中，壁262和隔絕凸緣268此處示為彼此實(shí)質(zhì)平行。本體87具有在圓柱形壁262和隔絕凸緣268之間從唇266軸向向內(nèi)延伸的環(huán)狀突起270。該突起270大致為鼻形，具有如上述突起70的內(nèi)側(cè)輪廓大致相同的內(nèi)側(cè)輪廓。因此，該突起具有以相對(duì)圓柱形壁262重疊的方式徑向向外間隔的、環(huán)狀的、下部的、徑向向內(nèi)的內(nèi)表面272，以提供在突起270和圓柱形壁262之間的一環(huán)狀凹處274。突起270具有從下部?jī)?nèi)表面272向空氣側(cè)233徑向向外分叉的、環(huán)狀的、上部的、徑向向外的內(nèi)表面276，其中，該上部?jī)?nèi)表面276在一反向模制部277處過渡至隔絕凸緣268。因此，在上部?jī)?nèi)表面276和隔絕凸緣268之間形成了另一個(gè)環(huán)狀凹處278，其中，該凹處278與徑向向內(nèi)的凹處274徑向向外對(duì)齊。如圖4所示，在將載體232裝配至外座圈218、將套管236圍繞軸214而布置之后，軸承組件210被保持在預(yù)調(diào)狀態(tài)，而密封組件230則被保持在純非接觸迷宮式密封配置中。因此，密封本體234及其相關(guān)零件保持與套管236和彈性材料本體87間隔的關(guān)系。例如，當(dāng)裝配好后，彈性材料本體87的環(huán)狀突起270軸向延伸入第一環(huán)狀管道254，以提供沿在相應(yīng)的徑向向外和徑向向內(nèi)的唇248、250與環(huán)狀突起270之間的蛇形路徑延伸的一非接觸迷宮式通道282。進(jìn)一步地，徑向向內(nèi)的唇250以相對(duì)套管236和彈性材料本體87非接觸的方式延伸入凹處274，以提供開放連通地從迷宮式通道282延伸的一非接觸迷宮式通道283，其中，迷宮式通道283在凹處274內(nèi)沿大致U形或蛇形路徑延伸。再進(jìn)一步地，密封本體234的波狀表面258以與套管壁262的外表面265間隔的方式軸向延伸，以提供開放連通地從迷宮式通道283軸向延伸的一非接觸迷宮式通道284。此外，彈性材料本體87的隔絕凸緣268以相對(duì)第二環(huán)狀管道256徑向向外重疊的方式延伸，其中，隔絕凸緣268與徑向向外的唇248徑向向外地間隔。同時(shí)，密封本體234的隔絕唇260以相對(duì)隔絕凸緣268的自由端269間隔、重疊的方式延伸，隔絕唇260示為與隔絕凸緣268徑向向外地間隔，以提供一間隙，其中，該間隙提供一成形為與第二環(huán)狀管道256開放連通的、大致水平延伸的非接觸迷宮式通道281。更進(jìn)一步地，防護(hù)凸緣280從圓柱形壁262徑向向外延伸，并徑向超過彈性材料密封本體234的至少一部分，此處示為徑向超過波狀表面258而延伸，同時(shí)保持與波狀表面258軸向間隔，以保持一個(gè)從迷宮式通道284延伸的非接觸迷宮式通道285。防護(hù)唇261以相對(duì)防護(hù)凸緣280徑向向外重疊的方式向油側(cè)231軸向延伸。防護(hù)唇261與防護(hù)凸緣280徑向向外間隔，以延伸非接觸迷宮式通道285，從而與組件230的油側(cè)231開放連通。因此，密封組件230被成形為保持一個(gè)全非接觸結(jié)構(gòu)，具有連續(xù)延伸的迷宮式通道281、282、283、284、285，它們?cè)谑褂弥刑峁┳钚∧Σ?，同時(shí)防止污染物的進(jìn)入和潤滑劑的流出。如圖示，迷宮式通道282、283、284和285具有沿徑向向外的唇248、徑向向內(nèi)的唇250和波狀表面258延伸的、大致或?qū)嵸|(zhì)恒定的寬度(W)。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，寬度W沿迷宮式通道282、283、284、285的某種變化是預(yù)期的，例如將沿波狀表面258固有地發(fā)生。圖4B示出了根據(jù)另一當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)造的非接觸迷宮式密封組件330，其中，上文使用的相同標(biāo)號(hào)在被因子300偏移后被用來標(biāo)識(shí)類似零件。密封組件330被成形為具有與先前的組件30、130、230大致相同的軸向截面形狀，并包括一外部剛性載體332、連接到載體332的一密封本體334和一內(nèi)部套管336。但是，載體332和密封本體334不是根據(jù)構(gòu)造該組件的一種方法由各自的材料構(gòu)造，而是根據(jù)構(gòu)造該組件的另一種方法通過將載體332和密封本體334由一種材料一體成型(例如在模制工藝中)而構(gòu)造。優(yōu)選地，載體332和密封本體334由足夠剛性的聚合材料模制，以使該材料被連接或容納在一個(gè)外殼中，例如鐵路軸承組件的外環(huán)。進(jìn)一步地，內(nèi)部套管336由足夠剛性的聚合材料模制，以使其被容納在一軸周圍。載體332具有相對(duì)中心軸317軸向延伸的、大致圓柱形的外部凸緣338，而一支腿340則從該外部凸緣338徑向向內(nèi)延伸。支腿340具有面向油側(cè)331和空氣側(cè)333的、相對(duì)的油側(cè)344和空氣側(cè)345。密封本體334具有如上所述彼此分叉的一對(duì)唇348、350，以提供在唇348、350之間的一第一環(huán)狀管道354以及在徑向向外的唇348和支腿340之間的一第二環(huán)狀管道356。進(jìn)一步地，該本體具有徑向向內(nèi)地面向中心軸317的一波狀表面358，并進(jìn)一步包括如上文有關(guān)先前的實(shí)施例所述的隔絕唇360和防護(hù)唇361。內(nèi)部套管336具有一軸向延伸的圓柱形壁362，該圓柱形壁362具有內(nèi)表面364和外表面365，而內(nèi)表面364則被成形為圍繞一軸、軸承的內(nèi)座圈，或間隔環(huán)可操作地布置。套管336具有從圓柱形壁362徑向向外延伸的防護(hù)凸緣380，其中，防護(hù)凸緣380的作用與上文討論的類似。套管336進(jìn)一步包括一隔絕凸緣368和在圓柱形壁362與該隔絕凸緣368之間軸向向內(nèi)延伸的一環(huán)狀突起370。該突起370大致為鼻形，具有如上述突起270的內(nèi)側(cè)輪廓大致相同的內(nèi)側(cè)輪廓。因此，該突起370具有以相對(duì)圓柱形壁362重疊的方式徑向向外間隔的、環(huán)狀的、下部的、徑向向內(nèi)的內(nèi)表面372，以提供在突起370和圓柱形壁362之間的一環(huán)狀凹處374。突起370具有從下部?jī)?nèi)表面372向空氣側(cè)333徑向向外分叉的、環(huán)狀的、上部的、徑向向外的內(nèi)表面376，其中，該上部?jī)?nèi)表面376在一反向模制部377處過渡至隔絕凸緣368。因此，在上部?jī)?nèi)表面376和隔絕凸緣368之間形成了另一個(gè)環(huán)狀凹處378。當(dāng)裝配好后，環(huán)狀突起370軸向延伸入第一環(huán)狀管道354，以提供沿在相應(yīng)的徑向向外和徑向向內(nèi)的唇348、350與環(huán)狀突起370之間的蛇形路徑延伸的一非接觸迷宮式通道382。進(jìn)一步地，徑向向內(nèi)的唇350以非接觸的方式延伸入凹處374，以提供開放連通地從迷宮式通道382延伸的一非接觸迷宮式通道383，其中，迷宮式通道383在凹處374內(nèi)沿大致U形或蛇形路徑延伸。再進(jìn)一步地，波狀表面358以與套管壁362的外表面365間隔的方式軸向延伸，以提供開放連通地從迷宮式通道383軸向延伸的一非接觸迷宮式通道384。此外，隔絕凸緣368以相對(duì)第二環(huán)狀管道356徑向向外、間隔重疊的方式延伸，隔絕唇360以相對(duì)隔絕凸緣368間隔、重疊的方式延伸，以提供一間隙，其中，該間隙提供一成形為與第二環(huán)狀管道356開放連通的、大致水平延伸的非接觸迷宮式通道381。進(jìn)一步地，如在先前的實(shí)施例中一樣，防護(hù)凸緣380從圓柱形壁362徑向向外延伸，并超過波狀表面358，同時(shí)保持與波狀表面358軸向間隔，以保持一個(gè)開放連通地從迷宮式通道384延伸的非接觸迷宮式通道385。圖4C示出了根據(jù)另一當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例構(gòu)造的非接觸迷宮式密封組件430，其中，上文使用的相同標(biāo)號(hào)在被因子400偏移后被用來標(biāo)識(shí)類似零件。密封組件430被成形為具有與先前的組件30、130、230、330大致相同的沿軸417的軸向截面形狀，并包括一外部剛性載體432、連接到載體432的一密封本體434、一內(nèi)部套管436和連接到該內(nèi)部套管436的一聚合本體487。如同組件330—樣，密封組件430由聚合材料模制，但是，載體432和密封本體434不是由相同的材料構(gòu)造，而是根據(jù)構(gòu)造該組件的另一種方法通過將載體432和密封本體434模制為彼此連接的分離件而構(gòu)造，從而它們可采用不同類的聚合材料模制。因此，載體432可通過采用一種剛性聚合材料模制而形成，而密封本體434則可通過采用另一種彈性聚合材料模制而形成，例如橡膠。類似地，內(nèi)部套管436可由足夠剛性的聚合材料模制，以使其被容納在一軸周圍，而聚合本體487則可由另一種彈性聚合材料模制，例如橡膠。當(dāng)裝配好后，如同先前的實(shí)施例一樣，迷宮式通道482、483、484和485具有沿徑向向外的唇448、徑向向內(nèi)的唇450和波狀表面458延伸的、大致或?qū)嵸|(zhì)恒定的寬度(W)。進(jìn)一步地，一非接觸迷宮式通道481被成形為與環(huán)狀管道456開放連通，環(huán)狀管道456轉(zhuǎn)而與迷宮式通道482開放連通。最后，在波狀表面458和內(nèi)部套管436之間的迷宮式通道484中，提供具有適合重量的潤滑劑，例如潤滑脂89，以進(jìn)一步防止污染物的進(jìn)入和潤滑劑的流出ο顯然，在上述教導(dǎo)下，可能對(duì)本發(fā)明進(jìn)行多種修正和變型。因此，應(yīng)當(dāng)理解，在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)，本發(fā)明可實(shí)施為不同于具體描述的方式。權(quán)利要求一種非接觸迷宮式密封組件，包括一外部剛性載體，其具有相對(duì)所述組件的中心軸軸向延伸的一大致圓柱形的外部凸緣，一支腿從所述外部凸緣向所述中心軸徑向向內(nèi)延伸；連接到所述支腿的一本體，所述本體具有一徑向向外的唇和一徑向向內(nèi)的唇，所述唇從所述支腿向所述組件的空氣側(cè)軸向延伸，而所述徑向向外的唇從所述中心軸向外分叉，以提供在所述唇之間的一第一環(huán)狀管道以及在所述徑向向外的唇與所述支腿之間的一第二環(huán)狀管道，所述第一環(huán)狀管道軸向面向所述空氣側(cè)，且所述第二環(huán)狀管道徑向向外地背離所述中心軸；以及一套管，其具有一軸向延伸的圓柱形壁，一環(huán)狀第一凸緣從所述壁徑向向外延伸，所述第一凸緣具有軸向延伸入所述第一環(huán)狀管道的一環(huán)狀突起，以提供沿在所述唇和所述環(huán)狀突起之間的蛇形路徑延伸的一非接觸迷宮式通道。2.如權(quán)利要求1所述的密封組件，其特征在于，所述迷宮式通道在所述唇和所述環(huán)狀突起之間保持基本恒定的寬度。3.如權(quán)利要求1所述的密封組件，其特征在于，所述第一凸緣具有一直立壁，該直立壁具有基本恒定的寬度，所述環(huán)狀突起在所述直立壁內(nèi)被塑性變形。4.如權(quán)利要求1所述的密封組件，其特征在于，所述本體具有徑向向內(nèi)地面向所述中心軸的一波狀表面，所述波狀表面以相對(duì)所述套管壁的外表面間隔的方式軸向延伸。5.如權(quán)利要求4所述的密封組件，其特征在于，所述迷宮式通道在所述唇和所述環(huán)狀突起之間、以及在所述波狀表面和所述套管壁的所述外表面之間保持大致恒定的寬度。6.如權(quán)利要求1所述的密封組件，其特征在于，所述套管具有以相對(duì)所述第二環(huán)狀管道徑向向外重疊的方式從所述第一凸緣軸向延伸的一隔絕凸緣。7.如權(quán)利要求6所述的密封組件，其特征在于，所述隔絕凸緣與所述徑向向外的唇間隔。8.如權(quán)利要求6所述的密封組件，其特征在于，所述本體具有以相對(duì)所述隔絕凸緣重疊的方式從所述支腿軸向延伸的一隔絕唇。9.如權(quán)利要求8所述的密封組件，其特征在于，所述隔絕唇與所述隔絕凸緣間隔，以提供在所述隔絕唇與所述隔絕凸緣之間的一迷宮式通道。10.如權(quán)利要求9所述的密封組件，其特征在于，所述隔絕唇在所述隔絕凸緣徑向之外。11.如權(quán)利要求4所述的密封組件，其特征在于，所述套管具有從所述壁徑向向外延伸、徑向超過所述波狀表面的一防護(hù)凸緣。12.如權(quán)利要求11所述的密封組件，其特征在于，所述本體具有以相對(duì)所述防護(hù)凸緣徑向重疊的方式向所述組件的油側(cè)軸向延伸的一防護(hù)唇。13.如權(quán)利要求1所述的密封組件，其特征在于，所述載體和所述本體用相同材料一體成型。14.如權(quán)利要求13所述的密封組件，其特征在于，所述套管和所述環(huán)狀突起用相同材料一體成型。15.如權(quán)利要求1所述的密封組件，其特征在于，所述載體和所述本體被形成為不同材料的分離件。16.如權(quán)利要求15所述的密封組件，其特征在于，所述套管和所述環(huán)狀突起被形成為不同材料的分離件。17.—種鐵路滾柱軸承非接觸迷宮式密封組件，包括一外部剛性載體，其具有相對(duì)所述組件的中心軸軸向延伸的一大致圓柱形的外部凸緣，一支腿從所述外部凸緣向所述中心軸徑向向內(nèi)延伸；連接到所述支腿的一密封本體，所述本體具有向所述組件的空氣側(cè)從所述支腿軸向延伸并彼此分叉的一徑向向外的唇和一徑向向內(nèi)的唇，以提供在所述唇之間的一第一環(huán)狀管道以及在所述徑向向外的唇與所述支腿之間的一第二環(huán)狀管道；以及一套管，其具有圓柱形壁，一環(huán)狀第一凸緣從所述壁徑向向外延伸，所述第一凸緣具有軸向延伸入在所述唇之間的所述第一環(huán)狀管道的、與所述唇非接觸的一環(huán)狀突起，以提供沿在所述唇和所述環(huán)狀突起之間延伸的一非接觸、大致□形的迷宮式通道。18.如權(quán)利要求17所述的組件，其特征在于，所述密封本體以與所述套管完全非接觸的方式間隔。19.如權(quán)利要求17所述的組件，其特征在于，所述套管的所述突起具有以相對(duì)所述圓柱形壁重疊的方式徑向向外間隔的一支腿，以提供在所述突起和所述圓柱形壁之間的一環(huán)狀凹處，所述徑向向內(nèi)的唇以非接觸的方式延伸入所述凹處，以在整個(gè)所述凹處延伸所述非接觸迷宮式通道。20.如權(quán)利要求19所述的組件，其特征在于，所述密封本體具有以相對(duì)所述套管壁間隔的方式徑向向內(nèi)朝向的一波狀表面，以在所述波狀表面和所述套管壁之間延伸所述非接觸迷宮式通道。21.如權(quán)利要求17所述的組件，其特征在于，所述套管具有以相對(duì)所述第二環(huán)狀管道徑向重疊并與所述徑向向外的唇非接觸的方式從所述第一凸緣軸向延伸的一隔絕凸緣。22.—種鐵路滾柱軸承非接觸迷宮式密封組件，包括一外部剛性載體，其具有相對(duì)所述組件的中心軸軸向延伸的一大致圓柱形的外部凸緣，一支腿從所述外部凸緣向所述中心軸徑向向內(nèi)延伸；一套管，其具有圓柱形壁，一環(huán)狀突起從所述壁徑向向外延伸；以及一密封本體，其連接到所述支腿和所述突起中的至少一個(gè)并向所述支腿和所述突起中的另一個(gè)延伸而不與其接觸，以提供在所述密封組件的油側(cè)和所述密封組件的空氣側(cè)之間延伸的一非接觸迷宮式密封通道。23.如權(quán)利要求22所述的密封組件，其特征在于，所述密封本體中的第一個(gè)連接到所述突起，并具有一向所述支腿延伸至與所述支腿間隔的一自由端的唇，所述非接觸迷宮式密封通道在所述自由端和所述支腿之間延伸。24.如權(quán)利要求23所述的密封組件，其特征在于，所述密封本體中的第二個(gè)連接到所述支腿，并具有與所述第一密封本體完全間隔的一唇，所述非接觸迷宮式密封通道在所述第一和第二密封本體之間延伸。25.如權(quán)利要求24所述的密封組件，其特征在于，所述第二密封本體具有各與所述第一密封本體完全間隔的多個(gè)唇，所述非接觸迷宮式密封通道延伸為在所述唇和所述第一密封本體之間的一個(gè)連續(xù)的非接觸通道。26.如權(quán)利要求25所述的密封組件，其特征在于，在一對(duì)所述唇之間形成一環(huán)狀管道，且所述第一密封本體具有在所述一對(duì)唇之間延伸入所述管道的一環(huán)狀突起，在所述一對(duì)唇和所述環(huán)狀突起之間提供所述非接觸迷宮式密封通道的至少一部分。27.—種構(gòu)造純非接觸迷宮式密封組件的方法，包括形成一外部剛性載體，其具有相對(duì)所述組件的中心軸軸向延伸的一大致圓柱形的外部凸緣，一支腿從所述外部凸緣向所述中心軸徑向向內(nèi)延伸；形成一套管，其具有圓柱形壁，一環(huán)狀突起從所述壁徑向向外延伸；以及在所述支腿和所述突起中的至少一個(gè)上形成一本體，并成形所述本體，以向所述支腿和所述突起中的另一個(gè)延伸而不與其接觸，以提供在所述密封組件的油側(cè)和所述密封組件的空氣側(cè)之間延伸的一非接觸迷宮式密封通道。28.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括將所述本體與所述支腿和所述突起中的至少一個(gè)由一種材料一體模制的步驟。29.如權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，所述方法進(jìn)一步包括由同一類材料模制所述本體與所述支腿和所述突起中的至少一個(gè)的步驟。全文摘要一種非接觸迷宮式密封組件，具有該密封組件的軸承組件，及其構(gòu)造方法，具有一外部剛性載體和一內(nèi)部套管。該載體具有一外部的圓柱形凸緣和一徑向向內(nèi)延伸的支腿，而該套管則具有一圓柱形壁和一徑向向外延伸的凸緣。一本體被連接到支腿和凸緣中的至少一個(gè)，其中，該本體至少部分地提供在該載體和套管之間延伸的一個(gè)純非接觸迷宮式通道。文檔編號(hào)F16J15/447GK101910692SQ200880124200公開日2010年12月8日申請(qǐng)日期2008年11月20日優(yōu)先權(quán)日2007年11月20日發(fā)明者斯考特·B·拉蒂米,理查德·博羅夫斯基,艾莉西亞·布萊克申請(qǐng)人:費(fèi)德羅-莫格爾公司;鐵姆肯公司