盒式密封结构的制作方法

本发明涉及密封领域，更具体地涉及用于能够相对转动的构件之间的密封的盒式密封结构。

背景技术：

现今的玻璃机的主轴和轴承经常在严酷的环境中工作而被水蒸气、雾气和玻璃粉末包围，这样保护主轴和轴承就显得非常重要了。在现有技术中，轴承安装在玻璃机的室内并采用迷宫密封和空气密封的方式对主轴和轴承进行密封。当玻璃机工作时，外部空气通过特定的通路持续地进入安装轴承的室内并通过稳定的空气压力将聚集在主轴和轴承的外部的水蒸气、雾气和玻璃粉末吹出。另外，具有复杂结构的迷宫密封还能够防止污染物进入上述室内，使得能够通过迷宫密封和空气密封而有效地使外部污染物远离上述室。

但是，在上述的方案中，迷宫密封很难在空气密封不起作用的情况下通过其自身的结构保护主轴和轴承。当输入的空气压力不稳定或无力(甚至为零)的情况下，水蒸气、雾气和玻璃粉末将容易进入上述室中，使得密封效果大大降低。

技术实现要素：

基于上述现有技术的缺陷而作出了本发明。本发明的发明目的在于提供一种盒式密封结构，其能够克服现有技术中包括迷宫密封和空气密封的密封结构在空气密封失去作用的情况下密封效果降低的问题。

为了实现上述的发明目的，本发明采用如下的技术方案。

本发明提供了一种如下的盒式密封结构，其用于能够相对转动的第一构件和第二构件的密封，所述盒式密封结构整体呈环状，所述盒式密封结构包括：防尘环，所述防尘环用于固定于所述第一构件；骨架，所述骨架用于固定于所述第二构件，所述骨架与所述防尘环之间形成容纳空间，所述骨架形成有与所述容纳空间连通的进气孔；以及至少一个离心唇部，所述至少一个离心唇部设置于所述骨架并从所述骨架延伸出以与所述防尘环抵接，并且所述至少一个离心唇部被设置成：当所述第一构件和所述第二构件相对转动时，从所述骨架的进气孔流入所述容纳空间的气流能够使所述至少一个离心唇部与所述防尘环分离预定间隔并且所述气流能够从该间隔流出所述盒式密封结构。

优选地，所述骨架包括用于与所述第二构件固定的外骨架以及与所述外骨架固定的内骨架，所述外骨架形成有所述进气孔，并且所述内骨架具有沿着径向延伸的内骨架径向部分，所述内骨架径向部分将所述容纳空间分隔成彼此连通的第一空间和第二空间，所述第一空间与所述外骨架的进气孔连通，所述第二空间与所述盒式密封结构的外部连通，所述至少一个离心唇部设置于所述内骨架径向部分并在所述第二空间内从所述内骨架径向部分延伸出以与所述防尘环抵接。

更优选地，所述防尘环具有沿着径向延伸的防尘环径向部分，所述至少一个离心唇部与所述防尘环径向部分抵接，并且在所述防尘环径向部分的与所述至少一个离心唇部抵接的部位处，所述防尘环径向部分设置有大致沿着周向延伸的多个离心槽。

更优选地，所述多个离心槽包括第一离心槽，所述第一离心槽的周向一端位于该第一离心槽的周向另一端的径向外侧，所述第一离心槽的包括所述周向一端的至少一部分的宽度朝向该周向一端逐渐减小。

更优选地，所述多个离心槽还包括第二离心槽，所述第二离心槽的周向另一端位于该第二离心槽的周向一端的径向外侧，所述第二离心槽的包括所述周向另一端的至少一部分的宽度朝向该周向另一端逐渐减小。

优选地，所述盒式密封结构还包括副唇部，所述副唇部设置于所述骨架并从所述骨架延伸出以用于与所述第一构件抵接，并且所述副唇部被设置成：当所述第一构件和所述第二构件相对转动时，从所述骨架的进气孔流入所述容纳空间的气流能够使所述副唇部与所述第一构件分离预定间隔。

更优选地，在所述副唇部的用于与所述第一构件抵接的部位处，所述副唇部设置有沿着轴向延伸和/或相对于轴向倾斜地延伸的多个泵油槽，所述泵油槽在所述副唇部的轴向内侧端缘处开口，所述泵油槽在所述副唇部的轴向外侧端缘处不开口。

更优选地，在所述副唇部的用于与所述第一构件抵接的部位处，所述副唇部设置有多个半环状槽，所述半环状槽的两端均在所述副唇部的轴向内侧端缘处开口，所述半环状槽在所述副唇部的轴向外侧端缘处不开口。

优选地，在所述骨架的形成所述进气孔的部位处，所述骨架设置有沿着周向整周的凹陷以用于在所述骨架与所述第二构件之间形成附加的空气容纳空间。

采用上述具体结构的盒式密封组件可以用于如下的转动组件的密封：该转动组件包括能够相对转动的第一构件和第二构件并且盒式密封结构可以设置于该第一构件和第二构件之间来密封第一构件与第二构件之间的间隙。上述转动组件可以为轴组件或轴承等。在转动组件为轴组件的情况下，第一构件可以为轴，第二构件可以为外壳；在转动组件为轴承的情况下，第一构件可以为轴承内圈，第二构件可以为轴承外圈。

通过采用上述的技术方案，本发明提供了一种盒式密封结构，该盒式密封结构通过密封唇部的密封以及空气密封能够为转动组件提供良好的静态密封和动态密封，而且即使在空气密封不起作用的情况下密封唇部的密封也能够起到良好的密封效果。另外该盒式密封结构的密封唇部在转动组件工作时不与防尘环或转动组件接触，因而不易磨耗，增加了使用寿命。

附图说明

图1a是安装有根据本发明的第一实施方式的盒式密封结构的轴组件的局部剖视立体示意图；图1b是示出了图1a中的轴组件的剖面的示意图；图1c是图1b的上侧部分的局部放大示意图。

图2是图1a中的盒式密封结构的外骨架的立体示意图。

图3是图1a中的盒式密封结构的防尘环的主视示意图。

图4是图1a中的盒式密封结构的副唇部的立体示意图。

图5是安装有根据本发明的第二实施方式的盒式密封结构的轴组件的上侧部分的局部放大示意图。

图6是图5中的盒式密封结构的外骨架的立体示意图。

图7是图5中的盒式密封结构的防尘环的主视示意图。

图8是图5中的盒式密封结构的副唇部的立体示意图。

图9是安装有根据本发明的第三实施方式的盒式密封结构的轴组件的上侧部分的局部放大示意图。

图10是图9中的盒式密封结构的防尘环的主视示意图。

图11是图9中的盒式密封结构的副唇部的立体示意图。

附图标记说明

1轴2外壳21第一进气孔3盒式密封结构31外骨架311外骨架轴向部分312外骨架径向部分313第二进气孔32内骨架321内骨架轴向部分322内骨架径向部分33防尘环331防尘环轴向部分332防尘环径向部分333第一离心槽334第二离心槽34离心唇部35副唇部351副唇部轴向部分352副唇部径向部分353泵油槽

a轴向r径向c周向s1第一空间s2第二空间s3附加的空气容纳空间

具体实施方式

以下将参照说明书附图来说明本发明的具体实施方式。在附图中，标记a所表示的“轴向”为轴组件(盒式密封结构)的轴向；标记r所表示的“径向”为轴组件(盒式密封结构)的径向；标记c所表示的“周向”为轴组件(盒式密封结构)的周向。除非另有说明，否则轴向内侧指图1b、图1c、图5和图9中的左侧，而轴向外侧指图1b、图1c、图5和图9中的右侧。油脂等的润滑介质存在于盒式密封结构的轴向内侧，粉尘、蒸气等的污染物存在于盒式密封结构的轴向外侧。

根据本发明的盒式密封结构可以用于包括能够相对转动的两个构件的转动组件的密封。以下以轴组件作为根据本发明的盒式密封结构的密封对象来说明本发明的具体实施方式。如上所述地，轴组件为转动组件的一个示例并且轴组件包括能够相对转动的轴和外壳且外壳位于轴的径向外侧位置，其中轴为转动组件的第一构件，外壳为转动组件的第二构件。

(第一实施方式)

如图1a至图1c所示，根据本发明的第一实施方式的盒式密封结构3安装于能够相对转动的轴1和外壳2并且该盒式密封结构3整体呈环状。在本实施方式中，该盒式密封结构3包括骨架(外骨架31和内骨架32)、防尘环33、离心唇部34以及副唇部35，其中骨架(外骨架31)与防尘环33所包围的空间为容纳空间。

在本实施方式中，骨架包括彼此固定的外骨架31和内骨架32。

外骨架31具有沿着轴向a延伸的外骨架轴向部分311和从外骨架轴向部分311的轴向内侧端部沿着径向r向径向内侧延伸的外骨架径向部分312。外骨架轴向部分311固定于轴组件的外壳2，并且外骨架轴向部分311设置有作为径向贯通孔的第二进气孔313(如图2所示)。当外骨架轴向部分311固定于外壳2时，该第二进气孔313与外壳2设置的第一进气孔21对应连通并形成进气通道，该进气通道与容纳空间连通以使外部空气能够流入该容纳空间内。副唇部35设置于外骨架径向部分312的径向内侧端部。

内骨架32具有沿着轴向a延伸的内骨架轴向部分321和从内骨架轴向部分321的轴向内侧端部沿着径向r向径向内侧延伸的内骨架径向部分322。内骨架轴向部分321以不影响进气通道与容纳空间之间连通的方式固定于外骨架轴向部分311。内骨架径向部分322在容纳空间内延伸并将该容纳空间分隔成在轴向a上并排且彼此连通的第一空间s1和第二空间s2，进气通道与第一空间s1直接连通，第二空间s2与盒式密封结构3的轴向外侧连通。离心唇部34设置于内骨架径向部分322。

在本实施方式中，防尘环33具有沿着轴向a延伸的防尘环轴向部分331和从防尘环轴向部分331的轴向外侧端部沿着径向r向径向外侧延伸的防尘环径向部分332。防尘环轴向部分331固定于轴组件的轴1。防尘环径向部分332与离心唇部34抵接，并且在防尘环径向部分332设置有多个第一离心槽333(如图3所示)，该第一离心槽333的具体设置方式将在以下内容中进行说明。

在本实施方式中，在内骨架径向部分322上设置有彼此间隔开的两个离心唇部34。两个离心唇部34均设置于第二空间s2内，且各离心唇部34均从内骨架径向部分322相对于轴向a倾斜地向径向外侧延伸。各离心唇部34的厚度较薄且具有弹性，使得各离心唇部34的轴向外侧部分抵接于防尘环径向部分332。这样，当防尘环33(轴1)未转动时，离心唇部34的轴向外侧部分在离心唇部34本身的弹性力作用下能够压抵于防尘环径向部分332并覆盖多个第一离心槽333，从而针对盒式密封结构3的轴向外侧的污染物产生良好的静态密封。

在本实施方式中，副唇部35设置于外骨架径向部分312的径向内侧端部并且延伸到轴1，使得副唇部35在轴1未转动时在副唇部35本身的弹性力作用下能够压抵于轴1，从而针对盒式密封结构3的轴向内侧的润滑介质产生良好的静态密封。在副唇部35与轴1抵接的部位处，副唇部35设置有多个用于向轴向内侧泵送润滑介质的泵油槽353(如图4所示)，该泵油槽353的具体设置方式将在以下内容中进行说明。

以下将参照图3和图4分别说明设置于防尘环径向部分332的第一离心槽333的设置方式以及设置于副唇部35的泵油槽353的设置方式。

如图3所示，在本实施方式中，在防尘环径向部分332的用于与离心唇部34抵接的部位(防尘环径向部分332的轴向内侧面)处，防尘环径向部分332设置有多个大致沿着周向c延伸的第一离心槽333，这样当防尘环33与轴1一起转动的过程中能够保证气流在第一离心槽333中顺利地流动。

在本实施方式中，各第一离心槽333的周向一端位于该第一离心槽333的周向另一端的径向外侧，使得当防尘环33转动时气流从各第一离心槽333的周向另一端流入并从第一离心槽333的周向一端流出，这样能够将第一离心槽333处聚集的污染物向径向外侧排出。

在本实施方式中，第一离心槽333的宽度(径向r上的尺寸)从周向另一端向周向一端延伸的过程中经历先逐渐变大再逐渐减小的过程，这样使得气流能够在第一离心槽333中的流速更快。

在本实施方式中，该第一离心槽333的形状为弧形槽(也可称为抛物线槽)。另外，对应于多个(在本实施方式中为两个)离心唇部34设置有多圈(在本实施方式中为两圈)第一离心槽333。对应于一个离心唇部34设置的一圈上的多个第一离心槽333沿着周向c在整周上排列，相邻的两个第一离心槽333可以在径向r上部分重叠，这样可以在一圈上设置更多数量的第一离心槽333。

如图4所示，在本实施方式中，副唇部35具有沿着径向r延伸的副唇部径向部分352以及从副唇部径向部分352的径向内侧端部大致沿着轴向a延伸的副唇部轴向部分351。副唇部径向部分352设置于外骨架径向部分312的径向内侧端部。副唇部轴向部分351用于与轴1抵接。在副唇部轴向部分351的用于与轴1抵接的部位处(即副唇部轴向部分351的径向内侧面)，副唇部轴向部分351设置有多个相对于轴向a倾斜地延伸的泵油槽353。在本实施方式中，多个泵油槽353沿着周向c在整周上均匀排列，相邻的两个泵油槽353彼此间隔开。

在本实施方式中，泵油槽353的轴向内侧端在副唇部35的轴向内侧端缘处开口，但是泵油槽353的轴向外侧端终止于副唇部35内(即泵油槽353的轴向外侧端在副唇部35的轴向外侧端缘处没有开口)。这样，能够使得盒式密封结构3的轴向内侧的润滑介质即使通过泵油槽353的轴向内侧端进入之后也不容易流入盒式密封结构3的容纳空间内。

需要说明的是，在本实施方式中设置的第一离心槽333和泵油槽353均适用于轴1单向转动的情况。另外，轴1的转动方向应该保证通过第一离心槽333能够将污染物最终排出到盒式密封结构的轴向外侧，并且保证泵油槽353能够将润滑介质泵送到盒式密封结构的轴向内侧。

以下说明本实施方式的盒式密封结构3的工作原理及所产生的效果。

(1)静态密封

当防尘环33与轴1未转动(即轴1与外壳2未产生相对转动)时，进气通道没有气流进入盒式密封结构3的容纳空间，离心唇部34压抵于防尘环径向部分332以实现对轴向外侧的污染物的良好的静态密封，并且副唇部35压抵于轴1以实现对轴向内侧的润滑介质的良好的静态密封。

(2)动态密封及泵送效果

当防尘环33与轴1一起转动(即轴1与外壳2产生相对转动)时，气流通过进气通道进入盒式密封结构3的容纳空间，盒式密封结构3内的空气压力与其外部的空气压力达到平衡，气流能够使得离心唇部34与防尘环径向部分332脱离接触(即在离心唇部34与防尘环33之间产生一定的微小间隔)，这可以被称为流体动压效果。这样，一方面，在离心唇部34保证了良好的动态密封效果的同时，该微小间隔能够确保离心唇部34不会与高速转动的防尘环33产生摩擦，从而防止了离心唇部34的磨耗。另一方面，从进气通道进入的气流能够通过该微小间隔流出，从而释放容纳空间内的空气压力并且在防尘环33上设置的第一离心槽333将聚集在离心唇部34附近的污染物从该微小间隔排出(泵送效果)。

另外，从进气通道流入的气流还能够使得副唇部35与轴1脱离接触(即在副唇部35与轴1之间产生一定的微小间隔)，这也可以被称为流体动压效果。在副唇部35保证了良好的动态密封效果的同时，通过副唇部35的泵油槽353的作用能够将副唇部35附近聚集的润滑介质泵送到轴组件的内部(泵送效果)。

这样，根据本发明的盒式密封结构3能够实现良好的动态密封及对润滑介质和污染物的良好的泵送效果。

(第二实施方式)

如图5所示，根据本发明的第二实施方式的盒式密封结构3相对于根据本发明的第一实施方式的盒式密封结构3的区别在于：该盒式密封结构3仅具有一个离心唇部34，相应地对应该一个离心唇部34仅设置一圈的第一离心槽333(如图7所示)；在外骨架轴向部分311与外壳2之间形成有间隙作为附加的空气容纳空间s3；外骨架径向部分312具有向轴向外侧弯折的结构。

由于一个离心唇部34就能够实现对盒式密封结构3的轴向外侧的污染物的良好的静态密封和动态密封，因此在本实施方式中，在内骨架径向部分322仅设置了一个离心唇部34，对应地在防尘环径向部分332的与该一个离心唇部34抵接的部位处仅设置一圈的第一离心槽333(如图7所示)。

为了使得盒式密封结构3中的空气压力更加稳定，外骨架轴向部分311在第二进气孔313处沿着周向c的整周设置有向径向内侧凹陷的结构(如图6所示)，这样在外骨架轴向部分311与外壳2之间形成有间隙作为附加的空气容纳空间s3，该附加的空气容纳空间s3形成了环状的空气带，从而实现了上述效果。

由于在设置上述附加的空气容纳空间s3时不可避免地使得外骨架31的轴向尺寸变大，从而可能会导致整个盒式密封结构3的轴向尺寸变大。为了抑制整个盒式密封结构3的轴向尺寸变大，外骨架径向部分312具有向轴向外侧弯折的结构，使得在本实施方式中的副唇部35的轴向位置与第一实施方式的副唇部35的轴向位置大致相同。

另外，如图8所示，在本实施方式中，泵油槽353不相对于轴向a倾斜地延伸，而是沿着轴向a延伸。

根据本实施方式的盒式密封结构3的工作原理以及所产生的效果与第一实施方式的盒式密封结构3的工作原理以及所产生的效果基本相同，因此在这里就不再赘述了。

(第三实施方式)

如图9所示，根据本发明的第三实施方式的盒式密封结构3相对于根据本发明的第一实施方式的盒式密封结构3的区别包括在上述第二实施方式中说明的如下区别：在外骨架轴向部分311与外壳2之间形成有间隙作为附加的空气容纳空间s3；外骨架径向部分312具有向轴向外侧弯折的结构。

另外，如图10所示，在本实施方式中，防尘环径向部分332设置有两圈大致沿着周向延伸的多个离心槽。每圈离心槽中都包括延伸方向彼此相反的第一离心槽333和第二离心槽334。各第一离心槽333的周向一端位于该第一离心槽333的周向另一端的径向外侧，各第一离心槽333的宽度(径向r上的尺寸)从周向另一端朝向周向一端逐渐减小。各第二离心槽334的周向另一端位于该第二离心槽334的周向一端的径向外侧，各第二离心槽334的宽度(径向r上的尺寸)从周向一端朝向周向另一端逐渐减小。这样，能够使得离心槽在轴1进行双向转动时均能起到泵送污染物的作用。优选地，在每一圈上，第一离心槽333与第二离心槽334成对地设置。

如图11所示，在本实施方式中，各泵油槽353的形状均为部分的环状(可称为半环状槽)，每个泵油槽353在副唇部轴向部分351的轴向内侧端缘处具有两个开口。这样，能够使得泵油槽353在轴1进行双向转动时均起到泵送润滑介质的作用。

根据本实施方式的盒式密封结构3的工作原理以及所产生的效果与第一实施方式的盒式密封结构3的工作原理以及所产生的效果基本相同，因此在这里就不再赘述了。

进一步地，虽然以上通过本申请的具体实施方式对本发明的技术方案进行了详细地阐述，但是仍然需要说明的是：

1.虽然上述具体实施方式中仅说明了根据本发明的密封件用于轴组件的密封，但是本发明不限于此，根据本发明的密封件还可以用于其它的能够相对转动的两个构件之间的密封，例如用于轴承的密封。

2.虽然上述具体实施方式中没有进行说明，但是优选地，离心唇部34与副唇部35由橡胶等的弹性材料制成，外骨架31、内骨架32和防尘环33由金属等的刚性材料制成。

3.虽然上述具体实施方式中没有进行说明，但是优选地，外骨架31与内骨架32是单独冲压成型的。当然，在某些情况下，也可以一体地成型外骨架31和内骨架32。

4.通过采用本发明的盒式密封结构3，使得该盒式密封结构3具有针对润滑介质和污染物的良好的静态密封和动态密封，在通过进气通道连续进气的过程中还能够防止盒式密封结构3的密封唇部的磨耗，提高了盒式密封结构3的使用寿命。另外，该盒式密封结构3的结构紧凑(具有相对小的轴向尺寸)，适用于尺寸要求比较严格的场合。

通过采用上述技术方案，本发明提供了一种接近零泄漏、零摩擦的非接触式流体动压型盒式密封结构。

本发明的保护范围不限于上述具体实施方式中的实施例，而是只要满足本发明的权利要求的技术特征的组合就落入了本发明的保护范围中。