用于旋转轴密封件的污染物分离器制造技术

本发明专利技术提供一种用于旋转轴密封件的污染物分离器。所述污染物分离器可具有用于限定内部腔室并配置成与旋转轴一起旋转的环形壳体。所述环形壳体可具有配置成将空气引导到内部腔室中的进气口。所述环形壳体还可具有配置成将第一空气流从内部腔室排放到大气中的第一出口通道。所述环形壳体还可具有配置成将第二空气流从内部腔室引导到密封件中的第二出口通道。所述环形壳体可配置成将颗粒与第二空气流分离。

【技术实现步骤摘要】
相关申请本申请享有并要求由Davis，TylerJ.于2015年5月6日提交的美国申请第61/996,999号和于2015年6月23日提交的美国申请第14/747,153的优先权，其内容通过引用明确地并入本文中。
本专利技术通常涉及一种污染物分离器，并且更具体地，涉及一种用于旋转轴密封件的污染物分离器。
技术介绍
诸如曲轴或驱动轴的旋转轴通常从包含有润滑剂(如油)的外壳上延伸出来。可以在轴和外壳之间设置密封件以防止润滑剂的渗漏和/或污染。已经开发出多种类型的密封件(如，径向唇形密封件和端面机械密封件)以在旋转机械部件和固定机械部件之间提供密封。例如，径向轴密封件可以具有两个主要部件，包括设计成将密封件定位并保持在外壳内的刚性外部件和设计成对轴进行动态和静态密封的柔性内唇缘。在旋转轴应用中使用的密封件可能受到环境空气中自然存在的颗粒的污染。随着时间推移这类颗粒会使密封件退化，这可能导致很高的故障率。例如，在密封唇缘和轴之间的污染物可能由于因滑动接触产生的摩擦而引起过度发热。过多的热量会加速唇缘材料(例如，橡胶材料)的老化并可能导致密封唇缘的过早硬化和破裂。此
外，污染物会磨蚀、磨损密封唇缘和/或轴或在其中形成凹槽，这会降低性能并引起泄漏。在1978年9月19日授权给Orlowski的美国专利第4,114,902号(’902专利)中描述了一种用于降低由密封件污染引起的劣化量的尝试。’902专利描述了具有第一环和第二环的密封环。第二环能够在第一环的凹部内旋转。各凹槽形成于设计成积聚颗粒的环之间。颗粒通过在第一环中的孔口排出，其中颗粒将由于第一环旋转的离心力作用而下沉。尽管’902专利的密封环能够去除一些污染密封件的颗粒，但是它们可能仍然具有许多可能的缺陷。例如，’902专利的密封环可能仅能够去除进入环的凹槽内的颗粒。因此，密封件的其余部分可能仍然易受到污染。此外，’902专利的密封环无法防止颗粒进入密封件，而是仅能够除去已存在于密封件中的颗粒。因此，密封环可能仍然易受到颗粒污染。本文公开的分离器和方法旨在减少或克服上述可能的缺陷中的一个或多个。
技术实现思路
在一方面，本专利技术针对一种用于旋转轴密封件的污染物分离器。污染物分离器可包括限定出内部腔室并配置成随旋转轴旋转的环形壳体。环形壳体可包括配置成将空气引导到内部腔室中的进气口。环形壳体还可包括配置成将第一空气流从内部腔室排放至大气中的第一出口通道。环形壳体还可包括配置成将第二空气流从内部腔室引导至密封件的第二出口通道。环形壳体可配置成将颗粒与第二空气流分离。在另一方面，用于从外壳延伸出来的旋转轴的密封组件可包括安装在旋转轴上的密封件和邻近密封件安装的污染物分离器。污染
物分离器可包括限定出内部腔室并配置成随轴旋转的环形壳体。环形壳体可包括配置成将空气引导到内部腔室中的进气口。环形壳体还可包括配置成将第一空气流从内部腔室排出的第一出口通道。环形壳体还可包括配置成将第二空气流从内部腔室引导至密封件的第二出口通道。环形壳体可配置成将颗粒与第二空气流分离。在又一方面，本专利技术针对一种保护安装在轴上的密封件免受空气传播污染物之害的方法。该方法可包括使邻近密封件定位的污染物分离器旋转，使得空气被吸入污染物分离器的内部腔室中。该方法还可包括将内部腔室中的空气分离成污染程度较高的空气流和污染程度较低的空气流。该方法还可包括将污染程度较高的空气流从内部腔室中排放至大气中。该方法还可包括将污染程度较低的空气流从内部腔室引导至密封件。附图说明图1是密封组件的示例性实施例的局部截面图。图2是污染物分离器的示例性实施例的透视图。图3是在图2中所示的示例性污染物分离器的截面图。图4是沿图3的线60的截面图。图5是表示用于生成污染物分离器的三维模型的系统的示意图。具体实施方式图1示出了用于流体地密封安装在外壳14内的旋转轴12的密封组件10的示例性实施例。轴12可以是例如传动轴、曲轴、螺桨轴、或从外壳14延伸出来的另一种旋转轴。外壳14可以是例如发动机组、齿轮箱、接头、或另一机械部件。外壳14可包含润滑剂，比如油。为了防止外壳14内的润滑剂的泄漏或污染，示例性密封组
件10可以环状地位于轴12和外壳14之间。示例性密封组件10可包括例如密封件16和邻近密封件16定位的污染物分离器17。尽管示例性密封件16以唇形密封件的形式示于图1中，但密封件16可以是适合的任何类型转动密封件并可以在构型方面变化(例如，结构、材料、尺寸等可以变化)。根据图1示出的示例性实施例，唇形密封件16可包括例如刚性外部件18和柔性内唇缘20。外部件18可以配置成将密封件16定位和保持在外壳14内。外部件18可以由一定范围的材料，例如碳钢、铝、不锈钢、非金属复合材料或者具有类似特性的其他材料形成。外部件18可以配置成在密封件16和外壳14之间建立基本上无泄漏的配合。例如，外部件18的外径可以稍大于外壳14的孔21，从而建立固定无泄漏的压入配合。实际密封件直径可以根据例如外壳14的尺寸和/材料、内部压力、和/或温度而变化。内唇缘20可以经由例如粘合或者机械压接而联接至外部件18。内唇缘20可以配置成围绕轴12的外周接触轴12并提供静态和动态密封。内唇缘20可以配置为保持唇缘(例如，如图1所示)，其主要目的可以将润滑剂保持在外壳14内。根据一些实施例，内唇缘20可以是封隔器唇缘，其主要目的可以防止污染物进入外壳14。密封件16的一些实施例可以包括多个唇缘，包括例如保持和/或封隔器唇缘。内唇缘20的构型可以基于例如应用类型、速度、温度、和/或与轴12相关的压力而变化。根据一些实施例，内唇缘20可以为无弹簧或者受弹簧加载。内唇缘20可以由一定范围的材料，比如例如，聚四氟乙烯(PTFE)、腈(NBR)、含氟弹性体(FKM)、乙烯丙烯(EPDM)、聚丙烯酸酯(ACM)、硅树脂(VMQ)和/或氯丁橡胶(CR)形成。如图1所示，示例性密封件16可位于形成于外壳14内的孔21中。尽管图1中的密封件16示出为凹进孔21中，但在一些实施例中，密封件16的外表面可以与外壳14的外表面齐平。在一些实施
例中，密封件16的一部分可从外壳14延伸出来。外壳14和孔21的构型可以基于外壳类型而变化。对于这些实施例，分离器17可以邻近轴12上的密封件16定位。分离器17和密封件16之间的间隔可以例如从约零英寸至约一英寸或更多进行变化。如图1所示，当示例性密封件16凹进孔21中时，示例性分离器17也可以至少部分地凹进孔21内。在一些实施例中，分离器17可以完全凹进孔21中或者可以完全在孔21外部。图2和图3示出了具有环形壳体22的示例性分离器17，环形壳体22限定一个或多个环形的内部腔室24。沿轴线25的壳体22的横截面形状通常可以是长方形，或者在一些实施例中，横截面形状可以是圆形、椭圆形、梯形、或其他形状。环形壳体22的横截面可以具有轴向长度26和径向厚度28，轴向长度26和径向厚度28根据相应轴12、密封件16、和/或孔12的构型和/或用途而变化。径向厚度28可以沿轴向长度26而变化。例如，在图1和图2所示的示例性实施例中，沿轴向长度26的壳体22的径向厚度具有步进变化。径向厚度上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于旋转轴密封件的污染物分离器，所述污染物分离器包括：环形壳体，其限定内部腔室并配置成与所述旋转轴一起旋转，所述环形壳体包括：进气口，其配置成将空气引导到所述内部腔室中；第一出口通道，其配置成将第一空气流从所述内部腔室排放到大气中；以及第二出口通道，其配置成将第二空气流从所述内部腔室引导到所述密封件，其中所述环形壳体配置成将颗粒与所述第二空气流分离。

【技术特征摘要】
2015.05.06 US 61/996,999;2015.06.23 US 14/747,1531.一种用于旋转轴密封件的污染物分离器，所述污染物分离器包括：环形壳体，其限定内部腔室并配置成与所述旋转轴一起旋转，所述环形壳体包括：进气口，其配置成将空气引导到所述内部腔室中；第一出口通道，其配置成将第一空气流从所述内部腔室排放到大气中；以及第二出口通道，其配置成将第二空气流从所述内部腔室引导到所述密封件，其中所述环形壳体配置成将颗粒与所述第二空气流分离。2.根据权利要求1所述的污染物分离器，其中所述壳体配置成将所述颗粒与所述第二空气流分离，从而使得所述第一空气流包含的颗粒污染物的浓度高于所述第二空气流。3.根据权利要求1所述的污染物分离器，其中：所述壳体被配置成将所述颗粒与所述第二空气流分离，从而使得所述第二空气流包含的颗粒污染物的浓度低于引导到所述内部腔室中的所述空气。4.根据权利要求1所述的污染物分离器，其中所述壳体限定了配置成将所述内部腔室分离成多个径向层的分流器，每一径向层具有不同的污染物浓度。5.根据权利要求1所述的污染物分离器，其中所述壳体包括多个所述内部腔室、多个所述进气口、多个所述第一出口通道及多个所述第二出口通道，且其中所述壳体包括相同数量的所述多个内部腔室、所述多个进气口、所述多个第一出口通道及所述多个第二出口通道中的每一者。6.根据权利要求1所述的污染物分离器，其中：所述环形壳体包括与外轴向端壁相对的内轴向端壁；所述内轴向端壁和所述外轴向端壁通过内环形壁和外环形壁彼此联接；所述进气口位于所述外轴向端壁上；并且所述第一出气口和所述第二出气口位于所述外环形壁上。7.根据权利要求1所述的污染物分离器，其中：所述环形壳体具有与外轴向端壁相对的内轴向端壁；所述内轴向端壁和所述外轴向端壁通过内环形壁和外环形壁彼此联接；所述进气口位于所述外轴向端壁上；并且所述第一出口通道位于所述外环形壁上，且所述第二出口通道位于所述内轴向端壁上。8.一种用于从外壳延伸出来的旋转轴的密封组件，其包括：密封件，其安装在所述旋转轴上；以及污染物分离器，其邻近所述密封件安装，所述污染物分离器包括：环形壳体，其限定内部腔室并配置成与所述轴一起旋转，所述环形壳体包括：进气口，其配置成将空气引导到所述内部腔室中；第一出口通道，其配置成将第一空气流从所述内部腔室排出；以及第二出口通道，其配置成将第二空气流从所述内部腔室引导到所述密封件，其中所述环形壳体配置成将颗粒与所述第二空气流分离。9.根据权利要求8所述的密封组件，其中所述壳体配置成将所
\t述颗粒与所述第二空气流分离，从而使得所述第一空气流包含的颗粒污染物的浓度高于所述第二空气流。10.根据权利要求8所述的密封组件，其中所述壳体配置成将所述颗粒与所述第二空气流分离，从而使得所述第二空气流包含的颗粒污染物的浓度低于引导到所述内部腔室中的所述空气。11.根据权利要求8所述的密封组件，其中所述密封件配置成安装在所述外壳的孔内，且所述分离器部分位于所述孔内，从而使得所述第一出口通道将所述第一空气流排放到所述孔的外部且所述第二出口通道将所述第二空气流引导到所述孔中，所述孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·J·戴维斯，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：美国;US