本發(fā)明涉及用于密封可相對轉(zhuǎn)動的部件之間的環(huán)形間隙的環(huán)形密封件及其制造的領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

密封件被用以防止兩種環(huán)境之間的泄漏。例如，密封件可以用來保持流體、分離流體或防止顆粒污染物從一個環(huán)境傳遞到另一個環(huán)境。如果接觸表面是完美光滑的或者接觸不平坦度(asperity)嚴(yán)重變形并充分平坦，則靜態(tài)密封將完全防止泄漏。

密封件還可以用于非靜態(tài)裝置，比如滾動軸承。非靜態(tài)裝置依靠密封件來保持潤滑劑、防止水進(jìn)入和防止容易損壞的滾動體的顆粒污染，比如砂粒。非靜態(tài)裝置還依靠密封件與運(yùn)動表面之間的極其薄的彈性流體動力膜來防止密封件的過度磨損，特別是在緩慢運(yùn)動導(dǎo)致大的摩擦力并且密封件最容易磨損的啟動時。

軸承密封件通常由具有適當(dāng)形狀的橡膠部件形成。在一些情況下，將潤滑涂層和/或低摩擦涂層涂布于適當(dāng)形狀的橡膠部件，以便減小密封件與例如延伸穿過軸承的軸之間的摩擦。還已知將剛性部件附接到適當(dāng)形狀的橡膠部件以便為軸承密封件提供適當(dāng)?shù)膭傂浴＿@些部件難以制造。

可以通過以下來制造密封件：將管狀的橡膠坯料(billet)的端面機(jī)械加工成期望的密封件輪廓、然后將機(jī)械加工完的坯料切片(slicing)以形成密封件?？梢岳缡褂胹kfsealjet機(jī)器來執(zhí)行這種機(jī)械加工。如果需要密封件具有額外的部件，例如低摩擦涂層或剛性部件，那么這些部件必須在機(jī)械加工之后附接或施加。因此，制造方法的復(fù)雜性增加。

本發(fā)明的目的是解決或至少減輕與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)聯(lián)的問題中的一些或者提供這些問題的商業(yè)上可接受的替代方案。特別地，本發(fā)明的實(shí)施例能夠提供更易于制造的密封件，例如軸承密封件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在第一方面，本發(fā)明提供了一種環(huán)形密封件的制造方法，該方法包括以下步驟：

(i)提供中間體，該中間體具有結(jié)合到第二材料的環(huán)形層的彈性體的第一材料的環(huán)形層，第二材料與第一材料不同；和

(ii)機(jī)械加工中間體以形成包括第一材料和第二材料的環(huán)形密封件。

根據(jù)本發(fā)明，中間體被機(jī)械加工成提供大致u形的輪廓，并且由以下限定：徑向延伸的壁；外凸緣壁，其從徑向壁沿軸向延伸；和內(nèi)凸緣壁，其面向外凸緣壁并且從徑向壁沿軸向延伸。此外，環(huán)形密封件具有從內(nèi)凸緣壁徑向向內(nèi)延伸的密封唇，由此密封唇由第二材料形成，并且第二材料具有以下中的一個或多個：比第一材料低的摩擦系數(shù)、高的耐熱性、高的耐磨性和/或高的耐化學(xué)性。

根據(jù)本發(fā)明的方法能夠通過在機(jī)械加工步驟之前接合第一材料的環(huán)形層與第二材料的環(huán)形層來制造密封件。有利的是，于是不需要提供密封件的必須精確符合第一材料的形狀的另外的材料部分。

現(xiàn)將進(jìn)一步描述本發(fā)明。在以下段落中，更詳細(xì)地限定本發(fā)明的不同方面。除非有明確相反的指示，否則如此限定的各方面可以與任何其它一個或多個方面組合。特別地，指示為優(yōu)選或有利的任何特征可以與指示為優(yōu)選或有利的任何其它一個或多個特征組合。

附圖說明

為了更好地理解本發(fā)明，并且為了示出可以如何實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，現(xiàn)在僅通過示例的方式參照附圖，在附圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的第一實(shí)施例的用于制造密封件的中間體；

圖2示出了由圖1的中間體制成的密封件的截面；

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的第二實(shí)施例的用于制造密封件的中間體；以及

圖4示出了由圖3的中間體制成的密封件的截面。

具體實(shí)施方式

參照圖1和圖3，根據(jù)本發(fā)明的密封件500的制造方法的第一實(shí)施例包括以下步驟：提供第一材料100并將第二材料200結(jié)合到第一材料100以形成中間體(intermediate)10。第二材料200是與第一材料100不同的材料，并且有利的是，第二材料200可以被選擇為提供不同的材料性質(zhì)。第一材料100和第二材料200被設(shè)置為環(huán)形層，使得中間體10也具有環(huán)形形狀。

第一材料100可以是彈性體材料，諸如通常制造密封件的彈性體材料。彈性體的第一材料可以包括例如：含氟彈性體(fkm)、全氟彈性體(ffkm)、丁腈橡膠(nbr)、氫化丁腈橡膠(hnbr)、羧基丁腈橡膠(xnbr)、硅橡膠(vmq)、聚氨酯(pu)、氯丁橡膠(氯丁二烯)、乙烯-丙烯-二烯(epdm)、乙烯-丙烯(epm)、苯乙烯-丁二烯(sbr)、異丁烯-異戊二烯、熱塑性聚氨酯(tpu)和熱塑性彈性體(tpe)中的一種或多種。

可以針對特定應(yīng)用而定制彈性體的第一材料100與第二材料200的組合，以便與僅包括這些材料中的一者的密封件相比實(shí)現(xiàn)優(yōu)越的性能。還可以選擇該組合以便(使用少量更昂貴的材料)以更低的成本獲得更高的性能。

在該第一實(shí)施例中，第二材料200可以展現(xiàn)出以下中的一個或多個：比第一材料低的摩擦系數(shù)、高的耐熱性、高的耐磨性和/或高的耐化學(xué)性。這些性質(zhì)可以通過形成密封件的密封表面(例如密封唇的表面)的材料而有利地展現(xiàn)出來。可能有利的是，低摩擦系數(shù)、高耐熱性、高耐磨性和/或高耐化學(xué)性由第二材料200提供，而不一定由整個中間體10提供。這是因?yàn)樘峁┻@些性質(zhì)的材料可能會展現(xiàn)出在所生成的密封件中是不利的其它性質(zhì)，例如低彈性。

第二材料200可以包括聚合物(例如，以上針對彈性體的第一材料指定的材料中的一種或多種)和可選的填料(filler)。填料通常分散在聚合物內(nèi)，即聚合物是連續(xù)相，填料是不連續(xù)相。填料可以是摩擦改性劑(modifier)。摩擦改性劑可以是在使用時能夠減少材料相對于對立面的滑動摩擦的任何物質(zhì)。優(yōu)選的摩擦改性劑例如包括石墨、ptfe、mos2、納米填料、富勒烯填料(fullerene-likefillers)和蠟。將摩擦改性劑并入到聚合物中可以將摩擦損失降低多達(dá)60％，并且可以增加密封件的壽命。根據(jù)聚合物與摩擦改性劑的特定組合，摩擦系數(shù)可以從平均值為0.35下降到0.05。為了減少摩擦，第二材料200可以被配制成使得增大要保留的潤滑劑的膜厚度。例如，用潤滑劑溶脹(swollen)的材料具有較低的摩擦系數(shù)，這是因?yàn)樵摬牧显趬毫ο箩尫艥櫥瑒瑥亩蚪佑|表面供給潤滑劑。聚合物與填料的組合還可以被選擇成使得第二材料200展現(xiàn)出比第一材料100高的耐熱性、高的耐磨性和/或高的耐化學(xué)性。

還能夠想到第二材料200可以僅包括低摩擦材料(例如石墨、ptfe和/或mos2)的涂層，或僅由低摩擦材料(例如石墨、ptfe和/或mos2)的涂層組成。

在該第一實(shí)施例中，第二材料200可以展現(xiàn)出比第一材料100大的剛度。這可以用于保持密封件500在使用時的形狀。第二材料200可以包括聚合物和填料。填料通常分散在聚合物中。聚合物與填料的組合可以被選擇成為第二材料200提供比第一材料100高的硬度和/或高的彈性模量。這可以有助于所生成的密封件在使用時保持在孔中。聚合物與填料的組合可以被選擇成增大所生成的密封件500的表面的粘性(tackiness)，并且還有助于保持所生成的密封件500的結(jié)構(gòu)。聚合物與填料的組合可以被選擇成確保第二材料200的性質(zhì)在所生成的密封件500的通常工作狀況下長時間保持，從而增加密封件500的壽命。

第一材料100優(yōu)選設(shè)置為環(huán)或管的形狀，具有帶有內(nèi)表面110的孔。第二材料200可以設(shè)置為環(huán)或管，具有外表面210。優(yōu)選的是，第一材料100具有平滑表面，第二材料200具有互補(bǔ)的平滑表面，并且這兩個平滑表面可以結(jié)合在一起。因此，將材料結(jié)合在一起的步驟比先將第一材料100加工成復(fù)雜形狀簡單得多。外表面210與內(nèi)表面110緊密地配合，使得這兩個表面110、210可以結(jié)合在一起。例如，結(jié)合可以包括在接觸時加熱這兩種材料100、200，即，熔融結(jié)合(fusionbonding)。

作為一種選擇，第二材料200可以通過沉積(deposition)到內(nèi)表面110上的方式來設(shè)置，使得這兩種材料在表面110和210處會合(meet)并鄰接。例如，第二材料200可以被噴涂到第一材料100的內(nèi)表面110上。

作為另一種選擇，第二材料200可以與第一材料100共擠出以形成兩種材料在表面110和210處結(jié)合的中間體10。例如，可以將第一材料100和第二材料200熔化并強(qiáng)制通過模具(例如，被設(shè)置成形成兩個同心環(huán)形擠出物的模具)，該模具將以期望的形式擠出材料，該材料在冷卻時保持。

作為另一種選擇，第二材料200可以被膠合到第一材料100以形成兩種材料在表面110和210處結(jié)合的中間體10。

作為另一種選擇，第二材料200可以與第一材料100成型以形成兩種材料在表面110和210處結(jié)合的中間體10。成型優(yōu)選包括注射成型、壓縮成型和傳遞成型中的一種或多種。在適當(dāng)?shù)剡x擇第一材料100與第二材料200的交聯(lián)體系的情況下，在成型過程期間確保了化學(xué)鍵合(chemicalbonding)。鑒于成本低，因此使用成型是特別優(yōu)選的。

在這些選項(xiàng)中的每一個中，第一材料100和第二材料200形成中間體10的層。因此可以看出，本發(fā)明涉及到：在更容易如此做的制造早期階段將第一材料100與第二材料200結(jié)合，從而生成中間體10，然后執(zhí)行機(jī)械加工操作以生產(chǎn)更復(fù)雜形狀的密封件500。

重要的是，中間體10可以形成能夠用于具有不同截面的多個密封件的標(biāo)準(zhǔn)化的庫存物品(standardiseditemofstock)。因此，可以生產(chǎn)大量的中間體10，使得生產(chǎn)節(jié)省，而各個類型的密封件在制造方面的區(qū)別僅在于隨后的機(jī)械加工步驟，機(jī)械加工步驟可以是計算機(jī)化的過程，例如使用計算機(jī)控制的車床，例如skf公司的sealjet機(jī)器(例如，ng025、ng040或ng060)。

圖1示出了中間體10的截面，該中間體10包括結(jié)合到第二材料200的第一材料100。在中間體10的截面中繪出了密封件500的期望截面形狀400。

中間體10可以隨后被機(jī)械加工以去除期望截面形狀400以外的材料，以產(chǎn)生如圖2所示的密封件500。

如能夠在圖1中看到的，截面形狀400包含(encompass)第一材料100和第二材料200兩者，這兩者均形成由機(jī)械加工步驟生成的密封件500(參見圖2)的一部分。如上所述，適合的機(jī)械加工技術(shù)包括用車床切削部件以生產(chǎn)具有期望截面的環(huán)形密封件。

在該實(shí)施例中，如圖2所示，密封件500被機(jī)械加工成提供大致u形的輪廓(profile)，并且由以下限定：徑向延伸的壁1；外凸緣壁2，其從徑向壁1沿軸向延伸；和內(nèi)凸緣壁3，其面向外壁并且從徑向壁大致沿軸向延伸。密封唇4設(shè)置在內(nèi)凸緣壁3的徑向內(nèi)表面上。因此，可以看到，壁1、2和3由第一材料100形成，而密封唇4由第二材料200形成。密封唇4結(jié)合到內(nèi)凸緣壁3。

通過在第一材料100的徑向內(nèi)表面110上設(shè)置具有低摩擦系數(shù)的第二材料200以形成中間體10、然后隨后機(jī)械加工中間體10以形成密封件500，密封件500能夠被設(shè)置成當(dāng)與對立面滑動接觸時展現(xiàn)出減小的摩擦。對立面可以是機(jī)械的轉(zhuǎn)動軸，由此密封件的外凸緣壁2安裝于例如殼體(housing)的孔。該密封件還可以被實(shí)施為安裝在軸承的內(nèi)圈與外圈之間的環(huán)形間隙內(nèi)的軸承密封件。

如上所述，代替僅具有低摩擦系數(shù)的是，另外地或可選擇地，第二材料200可以展現(xiàn)出以下的一個或多個：比第一材料100高的耐熱性、高的耐磨性和/或高的耐化學(xué)性。

參照圖3和圖4，根據(jù)本發(fā)明的密封件600的制造方法的第二實(shí)施例包括以下步驟：通過提供第一材料100、將第二材料200結(jié)合到第一材料100和將第三材料300結(jié)合到第一材料100來提供中間體20。第二材料200和第三材料300是與第一材料100不同的材料。優(yōu)選的是，第三材料300與第二材料200不同。

在第一實(shí)施例與第二實(shí)施例之間有許多相似之處。因此，與第一實(shí)施例一樣，第三材料300可以通過以下方式結(jié)合到第一材料100：單獨(dú)形成材料100、300的制品并將它們結(jié)合在一起，例如通過膠合或熔融結(jié)合；將第三材料300沉積到第一材料100的制品上；或者共擠出第一材料100和第三材料300(或第一材料100、第二材料200和第三材料300)。

最優(yōu)選地，如能夠在圖3中看到的，第三材料300的徑向內(nèi)表面320結(jié)合到第一材料100的徑向外表面120，其中表面120與表面110相反向。也就是說，第二材料200和第三材料300可以結(jié)合到第一材料100的相反向的表面。

從能夠在圖3中看到的，本實(shí)施例中的截面形狀400包含第一材料100、第二材料200和第三材料300，這些材料均形成由機(jī)械加工步驟生成的密封件600的一部分。在本實(shí)施例中，如圖4所示，密封件600被機(jī)械加工成提供與如上所述的第一實(shí)施例的密封件500的輪廓(參見圖2)類似的輪廓。特別地，密封件600被機(jī)械加工成提供大致u形的輪廓，并且由以下限定：徑向延伸的壁1；外凸緣壁2，其從徑向壁1沿軸向延伸；和內(nèi)凸緣壁3，其面向外壁并且從徑向壁大致沿軸向延伸。密封唇4設(shè)置在內(nèi)凸緣壁3的徑向內(nèi)表面上。因此，能夠看到，壁1和壁3由第一材料100形成，外凸緣壁2由第三材料300形成，密封唇4由第二材料200形成。密封唇4結(jié)合到內(nèi)凸緣壁3。壁1和壁3由同一材料形成一體，而外凸緣壁2結(jié)合到徑向壁1。

以上與第一實(shí)施例中的第一材料100和第二材料200有關(guān)的討論同樣適用于第二實(shí)施例。

通過在第一材料100的表面上設(shè)置具有高剛性的第三材料300以形成中間體10、然后隨后機(jī)械加工中間體10以形成密封件500，能夠?yàn)槊芊饧?00提供改善的剛性。改善的剛性可以有助于密封件500在使用時保持其形狀。

雖然第一實(shí)施例中的第二材料200和第二實(shí)施例中的第三材料300被描述為具有特定性質(zhì)，但是這些性質(zhì)可以根據(jù)特定應(yīng)用的需求是可互換的。

此外，能夠想到的是，中間體可以在第二材料200和/或第三材料300上包括不與第一材料100接觸的另外的層。

前面的詳細(xì)描述已通過解釋和闡述的方式提供，并且不意在限制所附權(quán)利要求的范圍。這里闡述的當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例中的許多變型對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將是顯而易見的，并保持在所附權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)。