КАССЕТНОЕ УПЛОТНЕНИЕ
CASSETTE SEAL

Настоящее изобретение относится к кассетному уплотнению, содержащему внутреннее кольцо, содержащее цилиндрический участок для опоры на вращающийся элемент машины, закрывающий участок, который выступает в радиальном направлении из цилиндрического участка, и покрывающий участок, который выступает в осевом направлении из закрывающего участка, при этом покрывающий участок отнесен в пространстве в радиальном направлении от цилиндрического участка, и наружное кольцо с осевым фланцем для опоры на корпус, который подлежит уплотнению, и радиальный фланец, который выступает в направлении внутреннего кольца, причем уплотнительный корпус, изготовленный из эластомерного материала, сопряжен с упомянутым осевым фланцем, при этом из уплотнительного корпуса образованы уплотнительные кромки, где первая уплотнительная кромка с предварительной радиальной нагрузкой герметично опирается на наружную окружность цилиндрического участка и где вторая уплотнительная кромка выступает в осевом направлении из радиального фланца и продолжается в направлении боковой стороны покрывающего участка, боковая сторона которого обращена к цилиндрическому участку.
Такое кассетное уплотнение уже известно из документа ЕР 0814288 А1. Преимущество кассетных уплотнений заключается в том, что беговая поверхность опирается на уплотнительную кромку, которая является частью уплотнения, так что оба эти компонента могут отлично соответствовать друг другу. Кроме того, уплотнительная кромка опирается на беговую поверхность внутреннего кольца уже до установки в правильное положение, так что может быть исключено повреждение уплотнительной кромки, возникающее во время установки кассетного уплотнения на вращающемся элементе машины. Кассетное уплотнение связывают с другим преимуществом, заключающимся в том, что внутреннее кольцо покрывает, по меньшей мере, частично снаружи уплотнительный корпус, таким образом защищая его от поступления излишнего загрязнения. По этой причине кассетные уплотнения часто используются в устройствах, подверженных высоким нагрузкам. Примеры включают в себя сельскохозяйственные машины, строительное оборудование или рельсовые тележки. Все эти машины и оборудование подвержены очень значительным изменениям температуры, с одной стороны, и проникновению нежелательной среды, такой как вода, с другой стороны. Тот факт, что выступающая в радиальном направлении часть внутреннего кольца выступает за уплотнительную кромку, позволяет загерметизировать уплотнительную кромку и, следовательно, защитить ее от поступающих снаружи воздействий.
Однако использование кассетного уплотнения в условиях низких температур является проблематичным. Это, в частности, применимо и когда уплотнение параллельно подвергается воздействию воды. В данном случае проникновение воды в зазор между внутренним кольцом и внешним кольцом является нежелательным.
Целью настоящего изобретения является дальнейшая разработка описанного выше кассетного уплотнения таким образом, чтобы оно имело улучшенные характеристики применения при использовании в условиях низких температур.
Эта цель достигается с помощью признаков по пункту 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.
Для того чтобы достичь цель, третья уплотнительная кромка выступает в осевом направлении из радиального фланца наружного кольца и по меньшей мере частично выступает за покрывающий участок внутреннего кольца на наружной окружности. Это приводит в результате к дополнительному зазору между третьей уплотнительной кромкой и покрывающим участком внутреннего кольца, который предотвращает поступление воды и/или грязи дальше первой уплотнительной кромки. Следовательно, можно избежать преждевременного износа, в частности, в условиях низких температур.
Между второй уплотнительной кромкой, покрывающим участком и третьей уплотнительной кромкой может быть конструкция лабиринта. Конструкция лабиринта может быть результатом противолежащего осевого продолжения второй уплотнительной кромки, третьей уплотнительной кромки и покрывающего участка, при этом покрывающий участок выступает в пространство между второй уплотнительной кромкой и третьей уплотнительной кромкой. В результате это приводит к узкому зазору между второй уплотнительной кромкой и покрывающим участком и между третьей уплотнительной кромкой и покрывающим участком, который предотвращает беспрепятственное проникновение воды в пространство между внутренним кольцом и внешним кольцом.
Первая уплотнительная кромка может содержать на своем свободном конце выступ, который выступает радиально в направлении покрывающего участка. В данной компоновке первая уплотнительная кромка предпочтительно выполнена таким образом, что на наружной окружности, между радиальным фланцем и выступом, образуется в результате кольцевое углубление. Кольцевое углубление, которое имеет выпуклую форму, размещается радиально под второй уплотнительной кромкой. В такой компоновке вторая уплотнительная кромка предпочтительно спроектирована таким образом, что изменение направления приводит в результате в область углубления. Если грязь или вода попадают в зазор между второй уплотнительной кромкой, третьей уплотнительной кромкой и покрывающим участком, то грязь и вода соскальзывают вдоль второй уплотнительной кромки перед тем, как, в конце концов, упасть в кольцевое углубление первой уплотнительной кромки. Это предотвращает попадание грязи или воды в область первой уплотнительной кромки, которая опирается на внутреннее кольцо.
Внутреннее кольцо может быть снабжено выступающим радиально наружу выступом. Выступ предпочтительно охватывает уплотнительный корпус по меньшей мере в некоторых секциях. Следовательно, наружное кольцо надежно размещено между закрывающим участком и выступом. Установка упрощается и можно избежать непреднамеренного высвобождения внутреннего кольца и наружного кольца.
Выступ может быть снабжен кольцевой канавкой. Следовательно, в этой области имеется кольцевое углубление, в котором может собираться среда, которая подлежит закупориванию. Образуется резервуар, который удерживает смазку в области между внутренним кольцом и уплотнительным корпусом.
Из уплотнительного корпуса может быть образована четвертая уплотнительная кромка, которая выступает в направлении выступа. В этой компоновке четвертая уплотнительная кромка может выступать в направлении выступа и канавки таким образом, что вышеупомянутая кромка всегда погружена в смазку; и таким образом обеспечивается, что смазка присутствует между уплотнительным корпусом и внутренним кольцом, и поэтому в результате достигаются улучшенные эксплуатационные характеристики.
Кольцевой выступ может быть размещен на свободном конце радиального фланца наружного кольца по наружной окружности. В этой компоновке выступ спроектирован предпочтительно таким образом, что он входит в зацепление с конгруэнтно разработанной канавкой корпуса. Следовательно, кассетное уплотнение особенно надежно закреплено в корпусе, при этом зазор между наружным кольцом и корпусом лучше защищен от поступления грязи и воды.
Выпуклый участок может находиться между первой уплотнительной кромкой и четвертой уплотнительной кромкой. С механической точки зрения этот вариант осуществления настоящего изобретения является предпочтительным, потому что в результате он приводит к хорошей подвижности первой уплотнительной кромки, так что кромка всегда опирается с предварительной радиальной нагрузкой на внутреннее кольцо. Дополнительное преимущество заключается в том, что пространство, ограниченное первой уплотнительной кромкой, четвертой уплотнительной кромкой и внутренним кольцом, может содержать смазку. Смазка, которая подлежит использованию, предпочтительно является смазкой, выбранной для применения при низких температурах. В частности, может быть рассмотрена смазка для высоконапряженных подшипников качения и подшипников скольжения. Смазка обеспечивает контакт с низким коэффициентом трения между первой уплотнительной кромкой и внутренним кольцом, а также предотвращает попадание воды и грязи.
Пространство, ограниченное второй уплотнительной кромкой, покрывающим участком и третьей уплотнительной кромкой, может также содержать смазку. В данном случае снова предпочтительно используется вышеупомянутая смазка для высоконапряженных подшипников качения и подшипников скольжения. В этой области смазка также предотвращает попадание воды и грязи.
Свободный конец покрывающего участка может выполнять переход к цилиндрической поверхности. В результате это приводит к особенно узкому зазору между третьей уплотнительной кромкой и внутренним кольцом. Это справедливо, в частности, когда свободный конец был обработан механическим путем. Кроме того, зазор, который продолжается в осевом направлении, является относительно длинным, так что повсюду достигается хорошая изоляция по отношению к воде и грязи.
Внутреннее кольцо и наружное кольцо предпочтительно изготовлены из металлического материала. В данном применении предпочтительно используется прочный стальной материал, имеющий хорошую формуемость.
Внутреннее кольцо и наружное кольцо могут быть покрыты по меньшей мере в некоторых секциях. В такой компоновке покрытие наносят предпочтительно на поверхности, обращенные к окружающей среде. Покрытие может быть лаком, который имеет противокоррозионные защитные характеристики. Следовательно, кассетное уплотнение также является нечувствительным к воздействию агрессивной среды, такой как соленая вода.
Один приведенный в качестве примера вариант осуществления кассетного уплотнения согласно изобретению объяснен ниже со ссылкой на чертеж.
На чертеже схематично показан вид в разрезе кассетного уплотнения согласно настоящему изобретению.
На чертеже показано кассетное уплотнение 1 для узла подшипника полуоси рельсовой тележки. Подшипник полуоси содержит комплект подшипников качения, которые защищены кассетными уплотнениями от воздействия снаружи агрессивной среды. В этом комплекте кассетное уплотнение 1 выполнено так, что оно пригодно, в частности, для использования в рельсовой тележке в условиях низких температур.
Кассетное уплотнение 1 содержит внутреннее кольцо 2, содержащее цилиндрический участок 3 для опоры на вращающийся элемент 4 машины, закрывающий участок 5, который радиально выступает из цилиндрического участка 3, и покрывающий участок 6, который выступает в осевом направлении из закрывающего участка 5. Вращающийся элемент 4 машины является, например, составным элементом оси рельсовой тележки. Покрывающий участок 6 отнесен на некоторое расстояние в радиальном направлении от цилиндрического участка 3.
Кассетное уплотнение 1 дополнительно содержит наружное кольцо 7 с осевым фланцем 8 для опоры на корпус 9, который подлежит уплотнению, и радиальный фланец 10, который выступает в направлении внутреннего кольца 2, причем уплотнительный корпус 11, изготовленный из эластомерного материала, сопряжен с упомянутым радиальным фланцем 10.
Уплотнительный корпус 11 предпочтительно изготовлен из эластомерного материала, получаемого литьем под давлением. С точки зрения требуемого применения при низких температурах использование бутадиенового каучука, такого как бутадиеннитрильный каучук (NBR), является предпочтительным. Благодаря представленной в изобретении форме кассетного уплотнения достигаются хорошие рабочие характеристики уплотнения.
Уплотнительный корпус 11 снабжен уплотнительными кромками, при этом первая уплотнительная кромка 12 с предварительной радиальной нагрузкой герметично опирается на наружную окружность цилиндрического участка 3. Вторая уплотнительная кромка 13 выступает в осевом направлении из радиального фланца 10 и продолжается в направлении боковой стороны покрывающего участка 6, боковая сторона которого обращена к цилиндрическому участку 3. Третья уплотнительная кромка 14 выступает в осевом направлении из радиального фланца 10 и на наружной окружности частично выступает за покрывающий участок 6.
Тот факт, что вторая уплотнительная кромка 13, покрывающий участок 6 и третья уплотнительная кромка 14 размещены наверху в другом радиальном направлении, приводит в результате к конструкции лабиринта. При такой компоновке ни вторая уплотнительная кромка 13 и покрывающий участок 6, ни третья уплотнительная кромка 14 и покрывающий участок 6 не соприкасаются. Свободный конец покрывающего участка 6 выполняет переход к цилиндрической поверхности 22, которая продолжается в осевом направлении. Зазор, образованный между третьей уплотнительной кромкой 14 и цилиндрической поверхностью 22, может расширяться в направлении окружающей среды. В результате это приводит во время вращения внутреннего кольца 3 к эффекту откачивания, который отводит воду в направлении окружающей среды.
Первая уплотнительная кромка 12 на своем свободном конце содержит выступающую часть 15, которая радиально выступает в направлении покрывающего участка 6. Это приводит в результате к выступающему наружу по окружности буртику. Повсюду первая уплотнительная кромка 12 выполнена таким образом, что на наружной окружности между радиальным фланцем 10 и выступающей частью 15 образуется в результате кольцевое углубление 16. Углубление 16 имеет выпуклую форму и позволяет воде и грязи собираться в области кассетного уплотнения 1, которая не относится к функции уплотнения.
По сравнению с первой уплотнительной кромкой 12, вторая уплотнительная кромка 13 имеет дополнительный выступ 23 таким образом, что образуется второе кольцевое углубление 24. Вся грязь или вода, которые проходят через зазор между третьей кромкой 14 и цилиндрической поверхностью 22, собираются во втором углублении 24 таким образом, что благодаря осевой симметричной геометрии уплотнения грязь и вода выводятся наружу из уплотнения снова через зазор между третьей кромкой 14 и цилиндрической поверхностью 22.
Внутреннее кольцо 2 и наружное кольцо 7 изготовлены из металлического материала. В приведенном в качестве примера варианте осуществления настоящего изобретения внутреннее кольцо 2 и наружное кольцо 7 содержат прочный стальной материал. Поверхности внутреннего кольца 2 и наружного кольца 7 обращены к окружающей среде и корпусу 9 и содержат противокоррозионное защитное покрытие. В данном случае был применен лак.
Из внутреннего кольца 2 образован выступающий наружу в радиальном направлении выступ 17, при этом выступ 17 сопряжен с кольцевой канавкой 18, которая сужается в направлении вращающегося элемента 4 машины.
Из уплотнительного корпуса 11 образуется четвертая уплотнительная кромка 19, которая выступает в направлении выступа 17.
Кольцевой выступ 20 размещен на наружной окружности на свободном конце осевого фланца 8 наружного кольца 7. Выступ 20 является трапециевидным по форме, так что обеспечивается простая установка наружного кольца 7. После того как установка выполнена, выступ 20 выступает в кольцевую канавку корпуса 9, что приводит в результате к положительной посадке и устойчивому соединению между наружным кольцом 7 и корпусом 9.
Между первой уплотнительной кромкой 12 и четвертой уплотнительной кромкой 19 в результате получается выпуклый участок, в котором пространство, ограниченное первой уплотнительной кромкой 12, четвертой уплотнительной кромкой 19 и внутренним кольцом 2, содержит смазку. Подобным образом пространство, ограниченное второй уплотнительной кромкой 13, покрывающим участком 6 и третьей уплотнительной кромкой 14, содержит смазку. В обоих случаях смазка пригодна для использования при низких температурах и была выбрана из группы, содержащей смазки для высоконапряженных подшипников качения и подшипников скольжения.