专利名称：用于使可旋转安装的轴与外壳非接触式密封的结构和齿轮机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于使可旋转安装的轴与外壳非接触式密封的结构和齿轮机构。
背景技术：
在具有轴密封环的密封结构中已知，在转速增加时摩擦损失增加。由DE 602 16 474 T2已知非接触式的密封，其中在轴上设有一甩油环/甩油圈，它具有径向孔作为甩油孔(图1，附图标记44)。径向孔能够使收集在径向内置的甩油室里的润滑油向外流，然后在其另一端部使油离心分离到集油室。甩油环与不旋转的部分具有一轴向间隙，其使甩油室与集油室连接。
由DE 479 388 A已知迷宫式密封。由US 2598 381 A已知，部分地以润滑油充满的齿轮机构内室通过一空气通道(图1，附图标记9)与外界空气连通，例如用于平衡空气压力。在此情况下，油借助于离心力径向和轴向向内输送，这是因为设置有相应的倾斜。与这个空气通道无关地通过离心棱边实现非接触式的密封，该离心棱边在旋转运动时使油离心分离到集油室(图1，附图标记13)，集油室通过一向下延伸的孔与油池连接。由DE 10 2007 014 657 Al已知轴密封装置，其中同样引回离心分离的油。由DE 698 18 914 T2已知轴密封系统，其中设有一轴密封环。由DE 601 30 871 Tl已知用于水泵轴承的密封环。由DE 42 20 754 Al已知在齿轮机构轴旋转运动时非接触式工作的密封结构，其中同样引回离心分离的油。由DE 39 30 280 Al同样已知在轴旋转运动时非接触式工作的密封结构。由DE 35 44 783 Al已知接触式工作的密封结构。由DE 33 30 473 Al已知在轴旋转运动时非接触式工作的密封结构，其中同样引回离心分离的油。由DE 11 2004 000 627 T56也已知在轴旋转运动时非接触式工作的密封结构，其中同样引回由许多轴槽离心分离的油。由DE 470 121 A也已知在轴旋转运动时非接触式工作的密封结构，其中同样引回由尖锐棱边离心分离的油。由US 5 538 258 A已知非接触式的密封，其中在轴上设有甩油环，它具有径向孔作为甩油孔(图1，附图标记44)。径向孔能够使收集在径向内置的甩油室里的润滑油向外流，然后在其另一端部使油喷射到集油室里面。甩油环与不旋转的部分具有一轴向间隙，该轴向间隙使甩油室与集油室连接。
发明内容
因此，本发明的目的是，减少维护费用并且减少在密封结构中的损失。
按照本发明，根据权利要求I所述的特征实现本发明的结构，并且根据权利要求15中所述的特征实现本发明的齿轮机构。本发明的结构的重要特征是，它用于使可旋转支承的轴与外壳非接触式地密封，在该外壳的内室里面设有油，尤其，旋转的轴从外壳的内室伸出到外部部位，其中与轴防旋转连接的甩油环具有至少部分地在径向上延伸的孔，该孔使油从甩油室连通至包围甩油环的集油室，因此，与轴防旋转连接的甩油环具有至少部分地在径向上延伸的孔，由此可以使润滑油从甩油室向着包围甩油环的集油室输送， 其中所述孔通过其径向内置的端部部位连通到甩油室，并且通过其径向外置的端部部位连通到集油室，其中在甩油环与外壳的法兰部件之间设有一间隙部位，该间隙部位使甩油室与集油室连接并且被一个孔的第一端部部位通入，该孔以其另一端部部位通到另一集油室区域，由此可以收集从与轴防旋转连接的离心棱边离心分离到另一集油室区域的润滑油并且该润滑油可以通过该孔引向间隙部位，—间隙部位使另一集油室区域与甩油室连接，其中在轴上设置一防尘罩，该防尘罩借助于迷宫密封与法兰部件密封。在间隙部位与另一集油室部位之间的孔优选轴向延伸。在本发明中有利的是，来自至少部分地包围甩油环并且通过外壳部件和轴或者位于轴上的甩油套筒限制的甩油室的油可以被通过甩油环输送出去，即穿过甩油环中的孔。因此可以实现有效地排空甩油室。在此，不排放到油池部位或者内室，例如齿轮机构内部，而是排放到集油室、即由法兰部件和旋转部件(即轴或位于轴上的甩油套筒)限制的空间区域。通过这种方式也可以避免在密封时磨损，尤其与承受磨损的轴密封环相比。此外，本发明在维护费用上得到改善并且同样在可靠性上得到改善。还有利的是，收集到轴向更外置的集油室里面的油可以被导引到处于旋转的甩油环与静止的法兰部件之间的间隙部位内。由于这个间隙部位径向延伸，所以在甩油室与集油室之间存在具有输送作用的压力梯度，该输送作用起到再循环作用。只有当油在甩油环上更轴向向外时，才通过位于间隙部位与集油室部位之间的孔从后置的集油室实现引回。在本发明中有利的是，在非接触式的密封中可以实现有效的泵浦作用。在一有利的扩展结构中，所述防尘罩与轴形状锁合连接，尤其利用径向校准的连接螺栓，或者与轴力锁合连接。在此有利的是，所述防尘罩一起旋转地固定在轴上。在此所述防尘罩覆盖轴与法兰部件之间的间隙，因此灰尘不能进入。在一有利的扩展结构中，所述防尘罩菠萝形地构成并且在其面对法兰部件一侧上具有迷宫结构。在此有利的是，以简单的方式实现非接触式密封并由此无磨损地密封。在一有利的扩展结构中，所述甩油环固定在位于轴上的甩油套筒上。在此有利的是，装配简单并且还可以简单且成本有利地加工直径变化，例如具有增加的或减小的直径的轴向部位。这是因为甩油套筒基本不传导转矩，但是甩油环固定在甩油套筒上。在甩油套筒里面也可以简单且成本有利地设有甩油槽。在一有利的扩展结构中，所述甩油室至少部分地被甩油环上环绕的槽限制，该槽设计成甩油环表面径向距离的局部最大值，尤其甩油环的相邻表面部位的径向距离也随着与槽的轴向距离的减小而增加。在此有利的是，被离心力驱动的油进入这个槽里面，然后通过孔从槽输送出去。在一有利的扩展结构中，至少在轴向局部部位，所述甩油套筒的外径在甩油环的方向上、至少在轴向区域、特别地借助于甩油套筒上的倾斜而增加，尤其由此在甩油环的方向上输送油，特别地在甩油环的槽的方向上输送油。在此有利的是，在槽的方向上并通过在甩油环中连接的孔的输送作用可以实现将油排放到集油室，尤其以简单的方式。在一有利的扩展结构中，在甩油环与外壳的法兰部件之间存在一间隙部位，尤其
一径向延伸的间隙部位，一孔通至该间隙部位，该孔与位于法兰部件里面的集油槽、即集油室部位连接，尤其孔的径向距离设置为比通到集油室的间隙部位的端部部位的径向距离更小，尤其集油槽比甩油环轴向更向外。在此有利的是，可以在间隙部位实现泵浦作用，因为所述间隙部位在第一侧面上由甩油环限制，而在与第一侧面对置的侧面上由不一起旋转的外壳部件、尤其外部的法兰部件限制。因此在以较大的径向距离连接的集油室方向上产生用于孔的排放的负压。在一有利的扩展结构中，在甩油套筒和与法兰部件连接的另一法兰部件之间设有一间隙，它在第一局部部位由径向间隙构成而在另一局部部位由轴向间隙构成。在此有利的是，油必需从外向内穿过径向间隙，因为径向间隙的端部部位设置成与内室相距更大的径向距离，而具有较小的径向距离的径向间隙的端部部位必将首先被到达并反作用于离心力。在一有利的扩展结构中，该间隙通到一集油槽，该集油槽位于另一法兰部件中并且通过另一设置在另一法兰部件与甩油套筒之间的间隙与集油室连接。在此有利的是，该间隙构成油渗入的另一障碍。该间隙尤其可以由毛细间隙构成并因此也是非常难以克服的障碍。在一有利的扩展结构中，所述集油室在其向下部位通过孔与外壳内室连接，尤其与油池区域连接。在此有利的是，在集油室里面收集的或者渗入的油可以排放至油池，尤其借助于重力。在一有利的扩展结构中，所述法兰部件被螺纹连接并且在法兰部件之间设置密封件、尤其0形环密封件。在此有利的是，所述外壳密封且牢固地构成。尤其两个法兰部件的连接位置是密封的，由此使0形环密封件位于连接区域中更里面的位置，而螺纹连接位于更外面。因此没有油从内室通过连接表面、即接触面渗到螺栓的螺纹部位并且从螺纹部位渗到外部区域。在图I中示出，从外部区域穿过外部的和内部的法兰部件的螺栓。在另一改进的实施例中，尽管螺栓穿过外部的法兰部件，但是螺纹连接到内部法兰部件中的不通透的孔里面。在一有利的扩展结构中，在另一法兰部件上设置具有第一排泄槽的第一作用部位，尤其在另一法兰部件上设置具有第二排泄槽的第二作用部位，
尤其其中碰撞部位和排泄槽旋转对称地构成。在此有利的是，每个作用部位与相应的排泄槽组合，由此能够快速且简单地排出碰撞的微量流体。因此可以收集并回输在运行时在油位以上喷射的大部分油量，尤其在整个密封结构的外圆周上。在一有利的扩展结构中，相对于单个或多个集油槽在甩油套筒上径向对置的分别设置甩油槽。在此有利的是，所述甩油槽可以简单且成本有利地制成。在一有利的扩展结构中，所述间隙部位构造为毛细间隙部位。在此有利的是，油的流动阻力是非常大的并因此至少防止油快速流过间隙。在一有利的扩展结构中，在轴上设置一防尘罩，它与法兰部件接触。在此有利的是，不干扰密封结构的工作方式。因为在渗入大量灰尘时例如可以导致孔被堵塞。利用防尘罩保护的空间部位可以直接地或者借助于间隙与集油槽或者其它集油室区域、例如集油室连接。
所述防尘罩不参与按照本发明的密封结构的自身密封作用。因为它只防止渗入灰尘并且在其外表面上接触属于外壳的法兰部件。在一有利的扩展结构中，油位在齿轮机构静止时，即在重力方向上位于本发明的密封结构之下。在此有利的是，在静止状态油不可能流过密封结构并渗到外面。由从属权利要求给出本发明的其它优点。
现在借助附图详细解释本发明。在图I中简示出按照本发明的结构，在图2中示出放大的局部。在图3中示出一横截面，清楚地示出防尘罩17，防尘罩17接触法兰部件19。在图4中示出另一实例，其中防尘罩以非接触式的方式与法兰部件19密封。
具体实施例方式按照本发明在旋转的轴I与外壳之间实现非接触式密封。在此在轴I上设置一甩油套筒25，在其上附加地设置一甩油环22，尤其采用整体连接或者压配合连接。在外壳上设有一外部的密封法兰19和一内部的密封法兰23，其中甩油环通过间隙12与外部的密封法兰19间隔，甩油套筒25通过间隙(包括进口迷宫3和轴向间隙2)与内部密封法兰23间隔。密封结构多级地构成，使得流出每个障碍的油总是被另一个障碍阻碍。整个密封结构设置在以轴静止时为准的油位以上。在轴I运行时可能产生油泡沫或者溅射油，例如由于与轴直接或间接连接的齿轮。这个油位优选设置在回流孔21以下。在碰撞面9上出现的油通过环形的排泄槽8引出并且向下引到油池。轴向更向内、但是径向更深地设有碰撞面6，它径向向内由环形的缓冲室5限制，缓冲室径向内置地具有排泄槽4。位于甩油套筒25与内部的密封法兰23之间的进口迷宫3在初始处定向成在轴向方向上向内，然后过渡到径向延伸的段并且以径向更向内置的轴向间隙2为终端，其中这个轴向间隙在轴向向外延伸并且在其端部部位在集油槽7的方向上变宽。以附图标记29表示的变宽由相应的倾斜构成，由此在这个部位中断毛细作用。在甩油套筒25上与集油槽7对置地设置一甩油槽16，甩油槽16用于在集油槽7的方向上离心地分离油。在集油槽7的下部设有流出孔，流出孔在轴向上定向并且通至集油室10，集油室通过另一孔、即外部的回流孔21在内部的密封法兰23里面使油引回到油池里面。在甩油套筒25与内部的密封法兰23之间设有间隙，它使集油槽7与集油室10连接。在集油室10的轴向部位也设置一甩油槽15，由此离心分离通过上述间隙渗入的油。另外，轴向附加地还设有甩油环22，它同样将油离心分离到集油室10。临近甩油环22还轴向设有另一甩油槽14，与之相对的在法兰部件19上设有集油 槽13。因此，使油从甩油槽14的棱边离心分离到集油槽13里面。甩油套筒25具有倾斜28构成为其外径在设置在甩油槽14与甩油环22之间的轴向部位增加，而且随着与甩油环22的距离的减小而增加，由此在这个方向上、即向着甩油环22输送可能出现的油。换句话说，倾斜28参与了回输作用。然后油被输送到甩油室27里面，甩油室利用在径向上构入到甩油环22里面的甩油孔11排放至集油室10内。在此在甩油环的圆周上设有多个这样的甩油孔11，尤其4至20个。轴向更外置的集油槽13在其下部、尤其包括最低的点处具有向着间隙部位、即间隙12轴向定向的孔18，该间隙位于甩油环22与外部的法兰19之间。对集油槽13附设甩油槽14，甩油槽14位于甩油套筒25上。间隙12的间隙部位向着集油室10开口。因为孔18通入到间隙部位12得径向距离比间隙部位12的径向外置端部部位(在那里间隙部位12通到集油室10)的径向距离更小，因此存在输送作用。因为通过旋转运动产生负压，负压引起从孔18泵出并由此引起集油槽13的排空。因此，为了排空，不仅存在已知的离心分离，而且也存在间隙部位12的泵浦作用。集油槽7和13也排空至集油室10里面并且不直接排空到内室和/或油池部位。为此，孔24使集油槽7与集油室10连接。利用0形环密封件26使内部密封法兰23与外部密封法兰19密封地相互连接,其中多个在圆周方向上相互衔接的紧固螺栓20使两个密封法兰连接。也可以实现两个密封法兰19和23的一体结构。在外侧还设有一防尘罩17。利用集油槽13形成另一集油室部位，它与集油室10分开地设置并且更加轴向向外。在图4中示出另一实施例，其中防尘罩与法兰部件19非接触式密封地构成。防尘罩41构成为迷宫密封圈。相应的迷宫在法兰部件19里面构成，由此实现非接触式的防止灰尘渗入的密封。在此有利的是，防尘罩41可旋转地固定在轴上。设置在法兰部件19前面并且与其在轴向上间隔的防尘罩41在径向上覆盖在轴I与法兰部件19之间的间隙，使得污物不能从这里进入。相对于轴I与法兰部件19之间的间隙，迷宫密封40与轴线相距更大的径向距离。附图标记I 轴
2轴向间隙3进口迷宫，包括径向延伸的间隙段4排泄槽5缓冲室6碰撞面 7集油槽8排泄槽9碰撞面10集油室11甩油孔12间隙，尤其是径向间隙13集油槽，其他集油室区域14第三甩油槽15第二甩油槽16第一甩油槽17防尘罩18内部的回流孔19法兰，外部的密封法兰20紧固螺栓21外部的回流孔22甩油环23内部的密封法兰24排出孔25甩油套筒260形环密封件27甩油室28 倾斜29 变宽40迷宫密封41防尘罩
权利要求
1.一种用于使可旋转安装的轴(I)与外壳非接触式密封的结构，其中该外壳的内部至少部分地充有润滑油， 其特征在于，与轴(I)防旋转连接的甩油环(22)具有至少部分地在径向上延伸的孔(11)，由此可以使润滑油从甩油室(27)输送至至少部分地包围甩油环的集油室(10)， 所述孔(11)借助于其径向内置的端部部位通到甩油室(27)并且借助于其径向外置的端部部位通到集油室(10)， 在甩油环与外壳的法兰部件(19)之间设有一间隙部位(12)，该间隙部位(12)使甩油室(27)与集油室(10)连接，并且孔(18)通到该间隙部位(12)，该孔通过其另一端部部位通到另一集油室部位(13)，由此可以收集从与轴(I)防旋转连接的离心棱边离心分离到另一集油室部位(13)的润滑油并且可以通过孔(18)将润滑油导向至该间隙部位(12)， 一间隙部位使所述另一集油室部位(13)与甩油室(27)连接， 在轴(I)上设置防尘罩(41)，借助于迷宫密封件使防尘罩(41)相对于法兰部件(19)密封。
2.如上述权利要求中任一项所述的结构，其特征在于，所述防尘罩(41)与轴(I)形状 锁合连接、尤其利用径向定向的连接螺栓，或者防尘罩(41)与轴(I)力锁合连接。
3.如上述权利要求中任一项所述的结构，其特征在于，所述防尘罩(41)菠萝形地构成并且在其面对法兰部件(19)的一侧上具有迷宫结构(40)。
4.如上述权利要求中任一项所述的结构，其特征在于，所述甩油环(22)固定在甩油套筒(25)上，甩油套筒(25)在轴(I)上并构造为具有甩油槽(14，16)。
5.如上述权利要求中任一项所述的结构，其特征在于，所述甩油室(27)至少部分地被环绕甩油环(22)的环形槽限制并且被外壳的法兰部件(19)限制，该环形槽构造为甩油环(22)的表面的径向距离的局部最大值，尤其甩油环(22)的相邻表面部位的径向距离随着与环形槽的轴向距离的减小而增加。
6.如上述权利要求中任一项所述的结构，其特征在于，至少在轴向局部部位所述甩油套筒(25)的外径在甩油环(22)的方向上借助于甩油套筒(25)上的倾斜(28)而增加，由此在甩油环(22)的方向上输送油，尤其在甩油环的环形槽的方向上。
7.如上述权利要求中任一项所述的结构，其特征在于，所述间隙部位(12)是径向间隙、即径向延伸的间隙部位，其中另一集油室部位(13)由位于法兰部件(19)中的集油槽(13)构成，其中孔(18)与轴线的径向距离设置为比通至另一集油室部位(13)的间隙部位(12)的端部部位的径向距离更小，其中集油槽(13)比甩油环(22)更加轴向向外设置。
8.如上述权利要求中任一项所述的结构，其特征在于，在甩油套筒(25)与连接至法兰部件(19)的另一法兰部件(23)之间设有间隙(2，3)，间隙(2，3)在第一局部部位径向延伸而在另一局部部位轴向延伸。
9.如上述权利要求中任一项所述的结构，其特征在于，间隙(2，3)通到一集油槽(7)，集油槽(7)位于另一法兰部件(23)中并且通过设置在另一法兰部件(23)与甩油套筒(25)之间的另一间隙与集油室(10)连接。
10.如上述权利要求中任一项所述的结构，其特征在于，所述集油室(10)在其下部位通过孔(21)与外壳的内部连接、尤其与油池部位连接。
11.如上述权利要求中任一项所述的结构，其特征在于，所述法兰部件(19)与另一法兰部件(23 )螺接并且在这两个法兰部件之间设置密封件(26 )。
12.如上述权利要求中任一项所述的结构，其特征在于，在另一法兰部件(23)上设置具有第一排泄槽(4)的第一碰撞部位(6)，其中在另一法兰部件(23)上设置具有第二排泄槽(8)的第二碰撞部位(9)，其中碰撞部位(6，9)和排泄槽(4，8)旋转对称地构成。
13.如上述权利要求中任一项所述的结构，其特征在于，对于每个集油槽(7，13)分别在甩油套筒(25)上径向对置的附设甩油槽(14，16)。
14.如上述权利要求中任一项所述的结构，其特征在于，间隙部位(2，3，12)分别构造为毛细间隙部位。
15.如上述权利要求中任一项所述的结构，其特征在于，在构造为毛细间隙的间隙部位(2)的一轴向端部部位上具有变宽(29)，该变宽(29)构造为使毛细作用在变宽(29)的区域中断。
16.一种齿轮机构，其特征在于，在齿轮机构静止时、即在重力方向上，油位位于上述权利要求中任一项所述的结构之下。
全文摘要
一种用于使可旋转安装的轴(1)与外壳非接触式密封的结构和齿轮机构，其中在该外壳的内部设有油，尤其旋转的轴从内室伸出到外部部位，其中与轴(1)防旋转连接的甩油环(22)具有至少部分地在径向上延伸的孔(11)，使油从甩油室(27)输送至包围甩油环的集油室(10)。
文档编号F16J15/16GK102782374SQ201180011694
公开日2012年11月14日 申请日期2011年1月28日 优先权日2010年3月3日
发明者A·赫斯, I·舒特勒 申请人:索尤若驱动有限及两合公司