具有密封圈的旋转轴的支承结构

摘要

本发明涉及一种用于支承旋转的轴(76)的轴承(56a，56b)，包括具有接收要被支承的轴(76)的开口的轴承壳体(60)、在开口边缘处布置的向内指向的环绕的保持凸缘(74)、布置在轴承壳体(60)中的轴承衬套(58)、在轴承壳体(60)中布置在轴承衬套(58)和保持凸缘(74)之间的密封圈(72)，该密封圈密封地贴靠在要被支承的轴(76)上。根据本发明，密封圈(72)具有向远离轴承衬套(58)方向指向、在轴向上取向并且向它的自由端尖状收缩的密封唇(72c)，该密封唇在要被支承的轴(76)上形成密封圈(72)的接触面。该发明尤其可以在用于粘稠材料的输送设备中使用，例如在螺旋输送机中，在该输送设备中确保轴承针对从外部侵入的输送介质的密封。

权利要求

1.用于支承旋转的轴(76)的轴承(56a、56b)，包括：

-具有接收要被支承的所述轴(76)的开口的轴承壳体(60)，

-在所述开口边缘处布置的向内指向的环绕的保持凸缘(74)，

-布置在所述轴承壳体(60)中的轴承衬套(58)，和

-在所述轴承壳体(60)中布置在所述轴承衬套(58)和所述保持凸缘(74)之间的密封圈(72)，该密封圈密封地贴靠在要被支承的所述轴(76)上，其中，所述密封圈(72)具有向远离所述轴承衬套(58)方向指向、在轴向上取向并且向它的自由端尖状收缩的密封唇(72c)，该密封唇在要被支承的所述轴(76)上形成所述密封圈(72)的接触面；

其中设置有润滑剂入口(20、40、70)，用于在压力下通过润滑装置(28)向所述轴承供给以润滑剂，并且设置有带有过压阀(42)的润滑剂出口(26)。

2.根据权利要求1所述的轴承(56a、56b)，其特征在于，所述密封圈(72)的密封唇(72c)在预紧力下贴靠在要被支承的所述轴(76)上。

3.根据权利要求1或2所述的轴承(56a、56b)，其特征在于，所述密封圈(72)径向向内地超过所述保持凸缘(74)伸出。

4.根据权利要求1或2所述的轴承(56a、56b)，其特征在于，所述密封圈(72)由自润滑的合成材料构成。

5.根据权利要求1或2所述的轴承(56a、56b)，其特征在于，所述密封圈(72)在它的内侧面上、在与所述密封唇(72b、72c)对置的一侧上具有槽(72d)。

6.根据权利要求1或2所述的轴承(56a、56b)，其特征在于，在所述密封圈(72)与所述轴承衬套之间附加地布置轴密封圈(68)。

7.根据权利要求1所述的轴承(56a、56b)，其特征在于，所述过压阀(42)在极限压力时打开，其中，所述过压阀(42)的极限压力大于包围所述轴承的介质的输送压力。

8.根据权利要求1或7所述的轴承(56a、56b)，其特征在于，在所述轴承衬套(58)中布置具有外部润滑剂槽(78)和内部润滑剂槽(80)的润滑剂通道(82)。

9.根据权利要求8所述的轴承(56a、56b)，其特征在于，在所述轴承衬套(58)的内表面上布置有润滑剂螺旋槽(66)。

10.用于粘稠材料(10)的输送设备，其特征在于，只有根据前述权利要求中任一项所述的轴承(56a；56b)，用于支承所述轴(76)。

11.根据权利要求10所述的用于粘稠材料(10)的输送设备，其特征在于，在所述轴上布置螺杆螺旋(12)，其中，所述轴承(56a、56b)布置在所述轴(76)的出口侧端部上。

说明书

具有密封圈的旋转轴的支承结构

技术领域

[0001] 本发明涉及一种旋转轴的轴承，尤其涉及到这种轴承针对侵入污物的密封。

背景技术

[0002] 所属类型的轴承例如在用于粘稠材料的输送设备中使用，在该输送设备中旋转的螺旋输送机的轴承针对粘稠材料的侵入进行密封，但也在在混凝土泵中使用，在该混凝土泵中例如混凝土泵阀(例如S形管或摆动滑阀)借助轴在混凝土槽中来回摆动。

[0003] 对于这种机构的轴承提出高的要求，即，虽然它们由要被输送的介质(例如淤泥、混凝土、砂水混合物等)包围，但它们必须可坚固地并且长时间地保持。此外，通常对这种轴承存在其要求，即，不能有润滑剂(例如油或润滑脂)从轴承流出到要被输送介质中。

[0004] 由现有技术(DE 4116247 C1)公知，混凝土泵的混凝土泵阀的轴承通过一个或多个轴密封圈并且通过具有不同极限压力的过压阀的润滑剂通道针对混凝土的侵入进行密封，但也针对润滑剂流出进行密封。

[0005] 这种密封相对复杂。在上述文件中提到的用于轴承密封的外部轴密封圈，尤其是在轴承内侧存在的油脂压力作用下，不针对从外部侵入的粘稠材料密封，该粘稠材料可能导致轴承中润滑剂的污染。

[0006] 尤其在相似的应用中，例如在螺旋输送机轴的支承中，在这些应用中支撑结构处于在高压下输送的介质内部，重要的是，轴承充分地密封。一方面为了避免要被输送的粘稠材料进入到轴承中，但也为了避免对于轴承的润滑所必需的润滑剂从轴承流出到粘稠材料中，因为这根据输送的粘稠材料可能是不希望的。此外，对螺旋输送机的轴承的使用寿命提出高的要求，因为轴承和可能的被支承轴的更换也引起高的耗时和费用。此外，希望的是，当在一定的使用时间后显示出磨损现象时，轴承还能实现好的密封，使得在出现磨损时部件的更换得到推迟。

发明内容

[0007] 本发明的任务在于，提供一种实现上述问题的改善的轴承。

[0008] 该任务可通过根据本发明的轴承以及根据本发明的输送设备来解决。

[0009] 根据本发明的用于支承轴的轴承包括具有接收要被支承的轴的开口和布置在开口边缘上向内指向的环绕的保持凸缘的轴承壳体、布置在轴承壳体中的轴承衬套和在轴承壳体中布置在轴承衬套与保持凸缘之间的密封圈，该密封圈密封地贴合在要被支承的轴上，其中，密封圈具有远离轴承衬套地指向、沿轴向取向并且向它的自由端部尖状收缩的密封唇，该密封唇在要被支承的轴上形成密封圈的接触面。

[0010] 本发明基于这样的认知，至今对于这类应用情况所使用的轴承，该轴承虽然配置有贴靠在轴承上的密封唇，但不能使轴针对侵入到轴承中的材料充分密封。这是因为，例如公知的密封圈的不易弯曲的厚密封唇由于在轴承中通过润滑剂产生的内压力而从轴上被抬起，由此轴承不再密封地封闭。

[0011] 在要被支承的轴上形成密封圈接触面的尖状收缩密封唇中始终保证轴承的好的密封性，即使磨损会出现在轴上或轴承壳体上。

[0012] 密封圈的贴靠在要被支承的轴上的密封唇优选地在预压力下靠在轴上，即，处于尖状收缩的内部密封唇的尖端的高度水平的密封圈内直径在密封圈未安装状态下小于在安装时导入到密封圈中的轴的直径，此时该轴使密封唇撑开。由此密封唇的尖端适配于轴的直径，并且以一定压力靠在轴上。

[0013] 根据本发明的有利构型，保持凸缘径向向内地超过密封圈伸出。通过这种结构措施，输送介质可以例如在粘稠材料泵泵送过程中施加压力到尖状收缩的密封唇上，由此密封唇被更强力地压到轴上，这保证了更好的密封性，即使轴承被处于压力下的输送介质包围。

[0014] 在现有技术中，至今情况为，包围轴承的介质的较高压力会导致介质侵入轴承中。在按照本发明的密封圈中得到的优点为，介质的较高压力自动使得轴承的密封性进一步改善。

[0015] 有利地，根据本发明的轴承密封圈由自润滑的合成材料构成。因此，不需要向轴承、尤其是密封唇的尖状收缩的尖端和轴之间的区域供给以润滑剂。

[0016] 有利地，根据本发明的密封圈在内侧面上、在朝向轴承衬套所面对的一侧具有槽。该槽使得至少朝向轴承内侧面的密封圈侧面对于润滑剂来说是可到达的。

[0017] 本发明进一步改进的实施方式的特征在于，在轴承衬套和密封圈之间附加地布置轴密封圈。直接衔接于朝向轴承内侧面的密封圈侧面上的该轴密封圈导致轴承针对流出的润滑剂的附加密封。

[0018] 根据本发明的有利构型，轴承具有用于在压力下由润滑装置供给以润滑剂的润滑剂入口和具有过压阀的润滑剂出口。该过压阀在极限压力时打开，并且过压阀的极限压力优选大于包围轴承的例如被泵送的介质的输送压力。通过这种润滑系统可在轴承内部产生润滑剂压力，该润滑剂压力有利地高于轴承外部的被输送介质的压力。由此附加地阻碍，输送介质由于轴承中的升高的润滑剂压力而侵入到轴承中。此外，借助轴密封圈确保了没有润滑剂可以从轴承中流出。

[0019] 根据本发明的轴承尤其适用于轴滑动地支承在轴承壳体中的使用情况，例如滑动轴承。

[0020] 有利地，根据本发明的轴承的轴承衬套配置有润滑剂通道、外部润滑剂槽和内部润滑剂槽。此外，有利的是，在轴承衬套的内表面上布置润滑剂螺纹。这些槽和润滑剂螺纹实现润滑剂在轴承衬套的内侧面和被支承的轴之间的均匀分布。

[0021] 根据本发明的轴承尤其适用于用于粘稠材料的输送设备的旋转轴的支承，该输送设备配置有其上布置螺杆螺旋的轴，即螺旋输送机。

[0022] 此外，本发明涉及一种具有根据本发明的轴承的用于粘稠材料的输送设备。该设备优选具有其上布置螺杆螺旋的轴。在该输送设备中，根据本发明的轴承优选布置在螺旋输送机的出口侧端部上。

附图说明

[0023] 接下来参考附图阐述本发明的实施例。本发明示出：

[0024] 图1具有根据本发明的轴承的螺旋输送机的粘稠材料泵的示意性视图；

[0025] 图2具有根据本发明的轴承的螺旋输送机的出口侧端部的视图；

[0026] 图3根据本发明的轴承的横截面；

[0027] 图4根据本发明的轴承的密封圈的横截面；

[0028] 图5轴承的密封圈横截面的详细视图。

具体实施方式

[0029] 图1示出具有螺旋输送机10和示意性示出的双缸活塞泵36的粘稠材料泵，在该粘稠材料泵中，要被输送的粘稠材料(“输送介质”)通过进入口18向螺旋输送机10供给。在该图中，粘稠材料的流动方向由箭头示出。螺旋输送机10借助螺旋输送机驱动装置19对粘稠材料进行输送和压缩，该螺旋输送机驱动装置驱动轴32，在该轴上布置一个或多个螺杆螺旋12。粘稠材料通过排出段34从螺旋输送机10的出口向双缸活塞泵36供给，用于支承轴32的轴承56a处于该螺旋输送机中，该双缸活塞泵抽吸粘稠材料并且以高压力泵入到输送管38中。另一个轴承在图1中以56b标示。

[0030] 轴承56a借助于支柱22固定在螺旋输送机10的出口侧开口的中心。在螺旋输送机10的流出侧区域中，粘稠材料在螺旋输送机10的压力下围绕轴承56a流动，这对该轴承针对粘稠材料的侵入的密封性提出了特别的要求。此外，当泵吸的粘稠材料不允许被轴承56a的润滑剂污染时，轴承56a应该针对流出的润滑剂尽可能地密封。

[0031] 润滑剂供给通道26a延伸经过支柱22之一，该润滑剂供给通道由润滑剂装置28例如中心润滑设备供给以润滑剂。润滑剂装置28由润滑剂容器30获取润滑剂。过压阀42处于轴承56a下方在润滑剂排出通道26b的端部上，使得轴承56a内部的润滑剂压力受限制。有利地，过压阀42的极限压力高于在螺旋输送机10出口侧区域中由螺旋输送机10泵送的输送介质的压力。由于压差确保了粘稠材料不会侵入到轴承56a中。

[0032] 图2示出具有轴承56a的螺旋输送机10出口侧端部沿图1的剖面线A-A的横截面示意性视图，该轴承支承具有螺杆螺旋12的轴32。

[0033] 轴承56a实施为滑动轴承，该滑动轴承如已结合图1所说明的的那样固定在支柱22之间，该轴承56a在背离螺旋输送机螺纹12的一侧上由轴承盖24封闭。轴32或该轴的稍细的缩肩、经焊缝62而与轴32连接的轴颈76从另一侧导入到轴承56a中。下面为了简便总是提到轴颈76。原则上，当轴承56a的直径更大地设置，轴32也可以直接支承在轴承56a中。润滑剂接口40处于润滑剂供给通道26的上端部，该润滑剂接口与润滑剂装置28以合适的方式连接。三个支柱22在它们的外端部与端轴承板54焊接，该端轴承板本身例如与螺旋输送机壳体14以合适的方式连接，即，例如螺纹连接或焊接。

[0034] 图3示出了图2中的轴承56a沿B-B剖面线的横截面。在轴承壳体60中布置了具有外部润滑剂槽78和内部润滑剂槽80的轴承衬套58。从内部润滑剂槽80分支出润滑剂螺旋槽66，该润滑剂螺旋槽将通过润滑剂通道26和孔70压入的润滑剂、例如润滑脂在轴颈76与轴承衬套58之间均匀分布。轴承衬套58的右边布置了公知结构形式的轴密封圈(WDR环)68，该轴密封圈以它的内圆周插装到轴颈76上，并且以它的外圆周置于壳体60中。

[0035] 轴密封圈68尤其具有该任务：禁止润滑脂从轴承流出。带有背侧72a和外部密封唇72b的密封圈72处于轴密封圈68的右侧。此外，密封圈72具有向背离轴承衬套58方向指向、在轴向上取向并向着它的自由端部尖状收缩的密封唇72c，该密封唇在要被支承的轴上形成密封圈72的接触面。密封唇72c尤其直接与被输送的粘稠材料接触。密封圈72被压入或挤压到轴承壳体60中，并且外部密封唇72b支承在轴承壳体60的保持凸缘74上。向外尖状收缩的内部密封唇72c贴靠在转动的轴颈76上，并因此负责使处于轴承外部的粘稠材料不能够侵入到轴承56a中。

[0036] 图4示出处于未安装、放松状态下的密封圈72的横截面，其中，可看出密封唇72b稍微向上张开，并且内部密封唇72c稍微向下张开。

[0037] 图5示出处于未安装状态(实线)和已安装状态(虚线)下的密封圈72之间的区别。此处在密封唇72b上方水平延伸的点状线表示壳体60，密封圈72置入或者压入到该壳体内，并且在密封唇下方水平延伸的点状线表示穿过密封圈72的轴颈76。因为下部的向它的自由端尖状收缩的密封唇72c被预紧，该密封唇72c密封地贴靠在轴颈76上。即使由于考虑到公差和磨损轴颈76在轴承衬套68内部应具有些许间隙，密封唇72c通过预紧力也总是密封地贴靠在轴颈76上。当密封唇72c随着时间会出现些许磨损时，也是这种情况，因为它实际在持续运行中磨尖。这也就是说，虽然通过密封唇72c的磨损该密封唇随着时间变短，但它总是密封地贴靠在轴76上。

[0038] 根据本发明的密封圈72另一个特别的优点由此得出，即，被输送的粘稠材料的压力P在轴承区域中用于将密封唇、即尤其是密封唇72c的尖状收缩的自由端部进一步压到轴76上，从而在输送介质的更高压力下(该压力在公知的密封方案中(例如利用简单的O形环)导致输送介质流入的危险更容易增大)，现在输送介质流入的危险由于改善的密封甚至能够减小。

[0039] 密封圈72的重要特性是它尤其在密封唇72b、72c区域中的弹性，以便总能够获得好的密封性。为了该目的，密封圈72由抗磨损、但也持久保持弹性的合成材料构成。因为尤其密封唇72c尤其总是贴靠在轴颈76上，但通过布置在前方的轴密封圈68与润滑剂供给基本上隔离开，密封圈72有利地由自润滑合成材料构成，以便保持小的磨损。尽管如此，为了在安装后至少一定时间保证一定的脂润滑，密封圈72在它的内侧面上在背离内部密封唇72c的一侧设置有斜面或槽72d，在安装轴颈76时可以将些许润滑脂置入到该斜面或槽72d中。该区域在有些情况下在持续运行中通过轴密封圈68的轻微不密封而被供给以润滑脂。

[0040] 向它的自由端尖状收缩的密封唇72c不必绝对尖状地收缩，而是它必须如此构造，使得它在贴靠轴颈的区域中、即在尖端上弹性地贴靠，并且通过较厚的“唇根”得出到轴上的足够压紧力。例如在密封圈72直径大约为5cm时密封唇72c的外部尖端也可以是1-2mm厚，由此仍然能够达到根据本发明的要求。但是重要的方面是，密封唇72c在唇根区域的厚度大于在密封唇72c在尖端处的厚度，以便实现唇根必需的压紧力和密封唇72c的尖端必需的弹性。

[0041] 在此示出的实施例中，示出并说明与轴密封圈68和处于压力下的润滑剂供给相结合的密封圈72的使用。但是如果例如润滑脂从轴承56a的流出(在有限尺度内)能够被接受，则该密封圈72也可以在没有轴密封圈68以及润滑剂供给装置的情况下使用。因此也可以例如在此处示出的螺旋输送机的实施例中在轴的驱动侧上使用密封圈72，因为驱动侧的轴承56b通常承受较更小的负荷，因为在该位置上输送介质还不建立压力，如在螺旋输送机的出口侧端部处是这种情况。

[0042] 根据本发明的轴承例如也可以在混凝土泵的换向阀的支承中使用，在该支承中轴被液压缸来回摆动，通过该轴操纵换向阀。

[0043] 在上述实施例中示出，如何使轴承的一侧由密封圈72密封而轴承的另一侧由轴承端盖24封闭。但本发明可以相应地用于在本发明意义上使轴承在双侧密封。

[0044] 附图标记列表：

[0045] 10    螺旋输送机

[0046] 12    螺旋输送机螺纹

[0047] 14    螺旋输送机壳体

[0048] 16    螺旋输送机驱动装置

[0049] 18    螺旋输送机供给装置

[0050] 20    润滑剂供给管道

[0051] 22    螺杆轴承支柱

[0052] 24    轴承盖

[0053] 26a   润滑剂供给通道

[0054] 26b   润滑剂排出通道

[0055] 28    中央润滑设备/润滑装置

[0056] 30    润滑剂容器

[0057] 32    螺旋输送机轴

[0058] 34    螺旋输送机的引出部

[0059] 36    粘稠材料泵

[0060] 38    输送管

[0061] 40    润滑剂接口

[0062] 42    润滑剂过压阀

[0063] 48    轴承安全螺栓

[0064] 54   端轴承板

[0065] 56a、b  轴承

[0066] 58    轴承衬套

[0067] 60    轴承壳体

[0068] 62    焊缝

[0069] 66    润滑剂螺旋槽

[0070] 68    轴密封圈(WDR圈)

[0071] 70    壳体润滑剂孔

[0072] 72    密封圈

[0073] 72a   密封圈后壁

[0074] 72b   密封圈外唇/外部密封唇

[0075] 72c   密封圈内唇/内部密封唇

[0076] 72d   密封圈槽

[0077] 74    保持凸缘

[0078] 76    轴颈

[0079] 78    轴承衬套的外部润滑剂槽

[0080] 80    轴承衬套的内部润滑剂槽

[0081] 82    轴承衬套的润滑剂通道