具有潤滑擠壓型密封的軸承系統的制作方法
【專利摘要】一種軸承系統包括：軸承殼體，配置為容納軸承且密閉用于容納潤滑劑的自由體積；軸承；泵，配置為抽吸潤滑劑至自由體積中；軸，在殼體的開口中，由軸承可旋轉地支撐；擠壓型密封，在軸開口和軸之間，重復且非破壞性地從密封狀態和釋放狀態可變換，在密封狀態中充分防止潤滑劑離開自由體積，在釋放狀態中允許潤滑劑在擠壓型密封和軸之間溢出。擠壓型密封通過增加和降低軸承殼體中的壓力而變換，并且該系統包括控制器，該控制器配置為通過升高和降低自由體積中的壓力而重復地變換擠壓型密封，以在擠壓型密封和軸之間連續地保持潤滑膜。
【專利說明】
具有潤滑擠壓型密封的軸承系統
技術領域
[0001]本公開涉及具有潤滑擠壓型密封(exclus1n seal)的軸承系統，特別是具有潤滑擠壓型密封和控制器的軸承系統，控制器配置為在擠壓型密封和由密封滑動配合的軸或元件之間保持潤滑劑膜。
【背景技術】
[0002]自動潤滑系統是已知的，其包括機械劑量部件和抽吸部件。這些部件可配置為以預定的間隔提供固定劑量的潤滑劑(潤滑脂或潤滑油或其它適當的潤滑劑，下文中統稱為“潤滑脂”)。該間隔和劑量傳統上通過手動調整各劑量裝置的每一個而設定。在潤滑劑劑量上提供更大程度控制和更加自動控制的潤滑系統公開在美國專利申請文件公開N0.2013/0015019A1中，標題為“先進的潤滑系統(Advanced Lubricat1n System)”，該公開通過引用結合于此。
[0003]要求潤滑的機械系統的示例是裝入軸承殼體中的軸承組件。這些系統包括包含軸承的殼體，并且殼體具有自由體積，即在潤滑劑通過潤滑進口抽吸至殼體中時可能由用潤滑劑填充的體積。軸延伸通過殼體中的開口，并且在軸和殼體之間提供密封，在軸或殼體的任何一個上提供密封。密封可固定到殼體且具有徑向向內延伸的唇件，該唇件配置為騎在旋轉軸上或配合旋轉軸的唇件，或者可固定到軸上且具有徑向向外延伸配置為騎在殼體中的開口上或配合殼體中的開口。下面的討論總體上討論殼體上安裝的密封，但是可等同地應用于軸安裝密封。
[0004]軸承殼體也通常包括一個或多個泄壓閥(排氣閥)，例如，其可包括彈簧偏壓止回閥。當殼體中的壓力達到一定水平時，例如，5psi，泄壓閥打開且允許潤滑劑通過泄壓閥排除，直至壓力降低到一定的水平之下。然而，軸承泄壓閥是非常不可靠的且傾向于故障多發。當這些閥門故障時，潤滑劑可能從殼體不可控地泄漏，并且產生對軸承的低潤滑條件(under-lubricat1n condit1n)，如果不能快速處理，這可能快速導致軸承損壞或故障。
[0005]傳統的潤滑系統通常配置為根據被潤滑軸承或部件的需要提供潤滑劑。在決定軸承需要額外的潤滑劑時，可促動栗抽吸額外的潤滑劑進入軸承殼體中。殼體通常完全充滿潤滑劑且增壓到一定程度，例如2-5psi。殼體中的壓力在軸承運行時通常低于泄壓閥打開的壓力。給軸承殼體增加足夠的潤滑劑可增加壓力至大于5psi的水平且，導致潤滑劑通過泄壓閥排出。給軸承殼體間歇或周期性增加潤滑劑而不升高壓力在5psi之上有助于保證總是給軸承提供充分的潤滑。
[0006]軸承殼體用于很多不同的環境中。在礦業領域以及各種工業領域中，軸承殼體暴露于灰塵、污物和其它污染物，如果這些污染物能進入軸承殼體中，它們將損壞軸承。在這種環境中，擠壓型密封在軸和軸承之間提供的密封特別有用。擠壓型密封配置為保持污物和其它污染物在軸承殼體之外。當擠壓型密封是新的，其通過保持軸和殼體之間的緊密密封可實現這樣的污物排除。軸和密封之間的界面非常緊密，以至于撞擊到軸/密封界面的污物和其它污染物不能進入到軸和密封之間。當擠壓型密封磨損時，它們提供較低的牢固密封且不能物理地阻擋污染物進入軸承殼體。然而，有利地，磨損的擠壓型密封允許少量的潤滑脂從軸承殼體泄漏，并且這樣的潤滑脂向外泄漏有助于將累積或撞擊軸/密封界面的污染物從軸承殼體的內部推離。
[0007]為了最大化擠壓型密封的排除污染物的能力，通常可能希望盡可能在密封和軸之間保持緊密的密封。然而，軸/密封界面產生摩擦，并且因此軸上的摩擦阻力與密封配合軸的壓力相關。高壓力還導致密封比以輕壓力配合軸的密封更快速磨損。因此，必須在產生盡可能緊密地保持密封以使污染物不進入軸承殼體與使用松密封以最小化驅動與密封物理配合的軸所需的能量使用之間取得平衡。
[0008]可能希望提供一種軸承系統以避免傳統的、不可靠的泄壓閥的問題，并且通過擠壓型密封保證高程度的污染物排除，即使當密封磨損時。
【發明內容】
[0009]這些和其它問題由本公開解決，本公開的第一方面包括軸承系統，該軸承系統包括軸承殼體，配置為容納軸承，該軸承殼體密閉用于容納潤滑劑的自由體積且包括軸開口。該系統包括在軸承殼體中的軸承組件、配置為抽吸潤滑劑至自由體積中的栗、在軸開口中由軸承可旋轉支撐的軸以及在軸開口和軸之間的擠壓型密封。擠壓型密封配置為可重復且非破壞性地從密封狀態和釋放狀態可變換，在密封狀態中擠壓型密封充分防止潤滑劑離開自由體積，在釋放狀態中擠壓型密封允許潤滑劑在擠壓型密封和軸之間溢出。通過增加軸承殼體中的壓力到第一水平之上擠壓型密封從密封狀態可變換到釋放狀態，并且通過降低壓力到第一水平之下從釋放狀態可變換到密封狀態。該系統還包括控制器，該控制器配置為通過升高和降低自由體積中的壓力在密封狀態和釋放狀態之間重復地變換擠壓型密封，從而在擠壓型密封和軸之間連續地保持潤滑劑的潤滑膜。
[0010]本公開的另一個方面包括一種軸承系統，該軸承系統包括:軸承殼體，配置為容納軸承，該軸承殼體密閉用于容納潤滑劑的自由體積以且包括軸開口；軸，在軸開口中；以及擠壓型密封，在軸開口和軸之間。擠壓型密封可重復且非破壞地從密封狀態和釋放狀態可變換，在密封狀態中擠壓型密封充分防止潤滑劑離開自由體積，在釋放狀態中擠壓型密封允許潤滑劑在擠壓型密封和軸之間溢出。通過增加軸承殼體中的壓力到第一水平之上擠壓型密封從密封狀態可變換到釋放狀態，并且通過降低壓力到第一水平之下從釋放狀態可變換到密封狀態。軸承殼體不包括排氣閥，并且潤滑劑排出軸承殼體的唯一位置在軸和擠壓型密封之間。
[0011]本公開的再一個方面包括一種軸承系統，該軸承系統包括:軸承殼體，配置為容納軸承，該軸承殼體密閉用于容納潤滑劑的自由體積且包括軸開口；栗，配置為抽吸潤滑劑至軸承殼體中；軸，在軸開口中；以及至少一個擠壓型密封，在軸開口和軸之間。擠壓型密封配置為當壓力在第一水平之上時允許潤滑劑流過擠壓型密封。該系統還包括控制器和壓力傳感器，該控制器可操作地連接到栗以控制栗，壓力傳感器配置為測量軸承殼體中的壓力且發送表示測量壓力的輸出信號到控制器。控制器配置為給殼體增加潤滑劑，且增加潤滑劑的同時監視殼體中的壓力，以通過給殼體增加潤滑劑而確定可獲得的最大壓力，并且如果該最大壓力大于預定壓力時，提供表示密封故障的信號。
【附圖說明】
[0012]本公開的這些和其它方面和特征在接合附圖閱讀下面的詳細描述后將更好理解，其中:
[0013]圖1是軸承殼體的示意性側視截面圖，該軸承殼體包括可用本公開實施例潤滑的軸承。
[0014]圖2是根據本公開的潤滑系統的第一實施例的示意圖，其包括圖1的軸承殼體。
[0015]圖3是根據本公開的潤滑系統的第二實施例的示意圖，其包括多個圖1的軸承殼體。
[0016]圖4是根據本公開的潤滑系統的第三實施例的示意圖，其包括多個圖1的軸承殼體。
[0017]圖5是適合于用于本公開的第一密封的側視截面圖。
[0018]圖6是適合于用于本公開的第二密封的側視截面圖。
[0019]圖7是適合于用于本公開的第三密封的側視截面圖。
[0020]圖8是示出根據本公開第一方法的流程圖。
[0021 ]圖9是示出根據本公開第二方法的流程圖。
[0022]圖10是示出根據本公開第三方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0023]現在參見附圖，其中圖示僅為了說明本公開當前優選實施例的目的，而不是為了對其限制的目的，圖1示出了包含軸承組件12的殼體10，軸承組件12包括內環14、外環16和在內環14和外環16之間的多個滾動元件18。軸承組件12支撐用于相對于殼體10旋轉的軸20，并且內密封22和外密封24密封在殼體內的自由體積26，該自由體積26完全或基本上填充有潤滑劑，例如潤滑脂。自由體積26包括在軸承組件12內的空間、緊鄰軸20的區域和軸向遠離軸承組件12且徑向遠離軸20的區域，軸承組件12內的空間中潤滑脂與滾動元件18接觸，緊鄰軸20的區域中潤滑脂在軸20旋轉時被攪拌，軸向遠離軸承組件12且徑向遠離軸20的區域中潤滑脂沒有積極執行潤滑功能，而是當軸20和滾動元件18在殼體10中運動并混合潤滑劑時，潤滑劑能夠與軸承組件12或軸20進入接觸。
[0024]內密封22和外密封24優選為擠壓型密封，也就是，密封具體配置為保持碎片和污染物在自由體積26之外且遠離軸承組件12。這樣的密封配置為當軸承殼體中的壓力超過預定水平時允許潤滑脂從軸承殼體內溢出。這樣的壓力增加可以例如通過增加額外的潤滑脂通過潤滑進口 28(圖2-4中所示)而引起。然而，傳統的軸承殼體包括泄壓閥(排氣閥)，允許潤滑脂在壓力達到預定水平前從自由體積26溢出。因此，在傳統的用擠壓型密封進行密封的殼體中，擠壓型密封通常不允許潤滑脂溢出，除非它們磨損嚴重并接近它們的使用壽命的末期，在此情況下可允許某些潤滑脂泄漏。另一方面，在本公開中，軸承殼體10不包括泄壓閥，并且擠壓型密封僅提供用于潤滑脂離開軸承殼體10的出口路徑。潤滑脂可能被迫流出軸承殼體10的量和速率通過控制軸承殼體10中的壓力可控。
[0025]圖2示意性地示出了在根據本公開實施例的潤滑系統中的圖1的軸承殼體10。潤滑系統包括具有至少一個信號輸入32和至少一個信號輸出34的控制器30、潤滑栗36和結合圖I描述的軸承殼體10。潤滑栗36包括信號輸入38和潤滑脂出口 42，信號輸入38通過潤滑信號輸出線40連接到控制器30的至少一個信號輸出34，潤滑脂出口 42通過潤滑線44連接到軸承殼體10上的潤滑進口 28。
[0026]傳感器46安裝在軸承殼體10上，且配置為感應與軸承殼體10和/或軸承殼體10的自由體積26中的潤滑脂相關的一個或多個條件，該條件可包括潤滑脂的溫度或軸承殼體10中的壓力。為此，傳感器46包括一個或多個探針(未示出)，探針延伸在軸承殼體10中進入自由體積26的潤滑脂中。傳感器46周期或間歇地在傳感器輸出線48上產生一個或多個輸出信號，該傳感器輸出線48連接到控制器30的信號輸入32，并且一個或多個輸出信號表示潤滑脂的溫度、軸承殼體10中的壓力或二者。信號可以以任何希望的間隔，例如15秒發送，并且可包括數字或邏輯信號或者任何信號組合，從信號中控制器30可提取關于傳感器46感應的條件的信息。
[0027]控制器30、潤滑栗36和傳感器46的配線結構如圖2所示。然而，控制器30、潤滑栗36和傳感器46中的一個或多個可彼此無線通信而不超出本公開的范圍。為此，控制器30示出為具有天線31，并且潤滑栗36和傳感器46可提供有適當的發射器和/或接收器且配置為經由任何種類的已知無線通信協議與控制器30無線通信。應理解，這里討論的任何有線連接可用本公開范圍內的無線連接取代。
[0028]制器30可包括運行軟件的可編程常規計算機，配置為接收來自傳感器46的信號輸入且產生用于控制潤滑栗36的輸出信號。輸出信號可包括單一指令以導致潤滑栗36循環且交替地輸出固定體積或劑量的潤滑脂，或者可替代地，由控制器30產生的信號可包括設定潤滑脂體積的信息以由潤滑栗36分配給定的劑量，如果潤滑栗36配置為接收這樣的信息上并按照這樣的信息作用。如下面更加詳細的討論，控制器30包括第一存儲器60和第二存儲器62，第一存儲器60用于存儲與運行狀態以及軸承組件12的潤滑要求相關的信息，第二存儲器62(可包括在第一存儲器60中的位置)用于存儲規則或算法以根據從傳感器46接收的輸入信號產生適當的輸出信號。
[0029]圖3和4示出了潤滑系統的兩個進一步的實施例，其中相同的附圖標記用于表示與第一實施例相同的元件。這些實施例總體上類似于圖2的實施例，除了控制器30控制多個軸承殼體10’中容納的多個軸承的潤滑。圖3包括SLV注射器50，SLV注射器50將潤滑栗36提供的大量潤滑脂分開且分配到多個軸承殼體10’，在該示例中為四個軸承殼體10’。為了與SLV注射器50有效地工作，多個軸承殼體10’的潤滑進口 28的每一個包括閥門(未示出)。控制器30可如上所討論控制潤滑栗36，并且可替代地或額外地，可經由注射器通信線52與SLV注射器50通信。當SLV注射器50使用為可調節而提供不同的潤滑量到不同的軸承殼體10 ’時，則該控制信息可由控制器30提供。
[0030]圖4示出了包括多點潤滑器54的潤滑系統。多點潤滑器54在提供到各多個軸承殼體10’的潤滑脂量上提供更好的控制。軸承殼體10’與圖3的軸承殼體10’相同，并且該實施例中的每個潤滑進口 28也包括閥門(未示出)。控制器30可與第一實施例一樣與潤滑栗36單獨通信，或者可替代地或額外地可經由多個通信線56與多點潤滑器54通信以調整每個軸承殼體10’的劑量體積和/或潤滑間隔。
[0031]傳統的潤滑系統通常根據被潤滑機械裝置的要求分配潤滑脂，該機械裝置例如為與軸承組件12類似的軸承組件。傳統的軸承可包括傳感器，用于測量表示低潤滑軸承條件的振動，并且當該低潤滑條件被感應到時潤滑劑可添加到傳統的軸承殼體。其它系統可周期地分配潤滑劑，該周期計算為保證軸承不變為低潤滑。然而，在傳統的軸承殼體中，在使用太多的潤滑劑時，其將通過泄壓閥排出。因此，通常希望使用的潤滑劑不多于保持軸承潤滑所需的量，因為抽吸至殼體中的額外潤滑劑將通過泄壓閥排出而浪費。
[0032]本公開涉及用于控制軸承殼體10中壓力的方法和設備，以保證足夠的潤滑劑從內密封22和軸20之間以及從外密封24和軸20之間排出，從而在軸20和內外密封22、24之間保持潤滑劑膜。這可通過控制增加的潤滑劑量和/或通過控制加入潤滑劑的速率實現。就是說，足夠量的潤滑劑必須加入至軸承殼體10以導致某些潤滑劑在軸20和內外密封22、24之間溢出，并且潤滑劑通常必須加到足夠以使得軸/密封界面在潤滑劑釋放之間不干燥。因為軸承殼體10沒有排氣閥或泄壓閥，內外密封22、24和軸20之間溢出的潤滑脂量受軸承殼體10中壓力的影響。
[0033]有利地，內密封22和外密封24可以是平衡的，就是說，構造為使基本相同量的潤滑脂以給定的壓力從密封22、24的每一個和軸20之間泄漏。這有助于保證潤滑劑膜在兩個密封和軸20之間連續保持，并且內外密封22、24的每一個在額外的潤滑劑釋放前不干燥。可替代地，密封可配置為允許潤滑劑的釋放優先到一側，例如，污物最容易進入的一側。或者，如果一個密封包括唇密封且其它密封包括迷宮密封，如下面更加詳細的討論，則迷宮密封(其為非接觸密封)可配置為使基本上所有潤滑脂從唇密封和軸之間排出。這可以完成是因為唇密封是主要得益于潤滑脂通過密封的運動的密封。迷宮密封中的潤滑脂可幫助防止污染物通過迷宮密封進入，但是這樣的密封不要求潤滑脂以減小摩擦，這是因為迷宮密封的兩個部分不接觸。
[0034]軸承殼體中的壓力可由潤滑栗36以及內外密封22、24與軸22配合的力控制。將假設潤滑栗36可配置為以任意高壓力提供潤滑脂，高到足以在本文所考慮的情況下從擠壓型密封排出潤滑脂。可替代地，柱塞或其它結構(未示出)可控制為周期地進入自由體積26以通過減小自由體積26來增加軸承殼體10中的壓力。改變自由體積26中潤滑脂的壓力和/或體積是控制從軸/密封界面溢出潤滑脂的數量的一個因素。影響潤滑脂在給定壓力下溢出數量的另一個因素是內外密封22、24的設計。
[0035]多種因素影響密封配合軸的緊密程度。這些因素包括構成密封的材料及其柔性，以及與軸接觸的各種唇或密封部分的長度、厚度、數量和構造，還包括密封安裝到軸的緊密程度。本領域的技術人員應理解如何修改這些變量以產生以希望的力與軸配合的密封。為了本公開的目的，密封配合軸的力根據潤滑脂的壓力描述，潤滑脂的壓力可由密封保持軸承殼體中，而不是由密封對軸的作用力直接表示。因此，不陳述為密封以“X鎊每線性英寸的力”與軸配合，而是例如，密封可通過潤滑劑從軸和密封之間開始泄漏的壓力來描述。在傳統的新安裝的擠壓型密封中，該壓力必須低于泄壓閥打開的壓力。在本公開中，對于沒有泄壓閥的系統，壓力設定的水平將高于傳統的系統，例如至1psi或20psi或者甚至更高。
[0036]在為應用選擇擠壓型密封時必須考慮的另一個因素是擠壓型密封在旋轉軸上滑動產生的摩擦力的量。使密封硬性地壓在軸上增加了其排除外界污染物的能力，但是同時，不利的是，增加了摩擦力，并且因此增加了旋轉軸所需的能量。然而，通過保證潤滑脂的潤滑膜總是存在于密封和軸之間，本公開允許密封保持對軸的較大的接觸壓力而不過大地增加摩擦。
[0037]例如，傳統的軸承殼體中設定承受20psi壓力的擠壓型密封可能使軸難以旋轉。還必須基本上防止任何潤滑脂從傳統的軸承殼體泄漏，因為傳統的泄壓閥可能在約5psi下打開。然而，在本公開中，潤滑脂以足夠的速率提供至軸承殼體10以保證足以潤滑軸/密封界面的大量潤滑脂從軸20和內外密封22、24之間泄漏。因此，這樣的密封對外界污染物進入提供改善的阻力，并且潤滑脂從密封22、24和軸20之間的重復排放迫使累積在軸/密封界面附近的污染物遠離密封。有利地，其上安裝有密封的軸可以需要與采用傳統的無潤滑擠壓型密封的軸大致上相同的能量以旋轉，同時提供更大的能力從軸承殼體10排出外來物質。
[0038]另外，本公開的密封將在低至大約2psi的壓力下保持其密封能力，與傳統密封相。與傳統密封不同，本公開的密封壽命將長于傳統的密封，首先，因為它們會進一步的磨損，例如，從能夠保持20psi降至能保持2psi，與傳統密封不同，傳統密封在新的時候可保持約4psi，并且例如當它們僅能保持約2psi時需要更換，還因為軸20和內外密封22、24之間存在潤滑膜減小了摩擦，因此減小了磨損率。
[0039]多種擠壓型密封配置可用于本公開系統。第一密封70如圖5所示，插設在軸承殼體10的一部分和軸20之間。自由體積26位于圖5中的密封70的左側。密封70包括周圍金屬殼72，周圍金屬殼72具有徑向面向外的溝道74，在溝道74中安裝密封體76和密封唇78，密封唇78以一個角度延伸到徑向方向且在密封接觸表面80截止。密封唇78在密封鉸鏈82處連接到密封體76，并且形成鉸鏈82和密封唇78的材料可為彈性的，從而當接觸表面80由軸承殼體10徑向壓向軸20時，密封鉸鏈82以一定的力將接觸表面80壓向軸20。在此情況下，為了調整，增加接觸表面80和軸20之間的接觸力，提供金屬彈簧84。金屬彈簧84具有安裝在密封體76和金屬殼72之間的第一端86、總體上隨著密封鉸鏈82的曲線的彎曲中心部分88、以及在密封唇78上且壓向密封唇78的第二端90，并且特別是在密封唇78的端部的接觸表面80，壓向軸20。
[0040]封鉸鏈82和密封唇78的厚度和成分以及由金屬彈簧82提供的彈性力影響接觸表面80壓向軸20的松緊程度，并且因此影響可由密封70保持的自由體積26中的壓力。由附圖清晰可見，當自由體積26中的壓力大于密封70可保持的壓力時，接觸表面80與軸20稍微分開，并且來自自由體積26的潤滑脂從接觸表面80和軸20之間的自由體積26流出。因此，密封70具有兩個運行配置:密封配置，保持潤滑脂在軸承殼體10中，以及釋放配置，允許潤滑脂溢出。密封70可重復且非破壞性地在這些配置之間轉換。允許足夠量潤滑脂溢出且以足夠的頻率溢出保證了潤滑劑膜連續地存在于密封70的接觸表面80和軸20之間，以在可接受的低水平下保持接觸表面80和軸20之間的界面上的摩擦。
[0041 ]適合于用于本公開系統的第二密封90如圖6所示。密封90包括密封體92，第一或內密封唇94和第二或外密封唇100從其突出，第一或內密封唇94通過第一密封鉸鏈96連接到密封體92且在軸20上的第一接觸表面98終止，第二或外密封唇100通過第二密封鉸鏈102連接到密封體92且在軸20上的第二接觸表面104終止。外密封唇100與內密封唇94通過唇內間隔106間隔開。加強帶108安裝在內密封唇94和外密封唇100之間的密封體92的徑向內側上以提高密封90的剛度。
[0042]密封90由軸承殼體10壓向軸20，并且在軸承殼體的自由體積26中可保持的壓力由第一和第二密封唇94、100的材料和配置決定。這種雙唇結構在本系統用于高污染環境時提供益處，因為第一和第二唇94、100對污染物進入提供附加的保護。排出自由體積26的潤滑脂必須通過第一接觸表面98和軸20之間，進入和/或循環在唇內間隔106中，然后在排出軸承殼體10前通過第二接觸表面104和軸20之間。即使污染物能夠穿過密封90的外密封唇100，它們也因此被困在唇內間隔106中且最終由附加的潤滑劑排出軸承殼體10之外，附加的潤滑劑在其途中通過唇內間隔106。因此，當向上游移動遇到排出的潤滑脂時，污染物必須通過兩個密封唇且找到排出唇內間隔106的途徑才能達到軸承殼體10內部且可能導致損壞。
[0043]盡管這樣的雙唇密封提供良好的保護，但是它們可能不適合于某些傳統的應用。在傳統的系統中，一些系統在軸20和密封90之間沒有恒定的潤滑劑膜，由兩個唇產生的摩擦可能太高，在軸20上導致多大的阻力，并且導致密封快速磨損而要求頻繁更換。然而，通過在第一接觸表面98和軸20之間以及在第二接觸表面104和軸20之間連續地保持潤滑膜，在不產生過大阻力的情況下可獲得由該雙唇結構產生的排除效果。
[0044]可用于本公開某些實施例的第三密封110如圖7所示。密封110包括迷宮密封，其軸安裝元件112具有外表面114，并且殼體安裝元件116具有外表面118。軸安裝元件112的外表面114與殼體安裝元件的外表面118互補，且面對殼體安裝元件的外表面118。外表面114、118不是線性的，并且包括沿著軸線方向的至少一個方向改變，從而自由體積26中的潤滑脂必須經過扭曲通道120從自由體積26到殼體外面。軸安裝元件112和殼體安裝元件116的徑向分隔，以及沿著扭曲通道120的彎曲數和方向改變一起影響著驅動潤滑脂通過扭曲通道且至軸承殼體10之外所需的自由體積26中的壓力。密封110因此可配置為防止潤滑劑在低于第一水平的壓力下釋放，且允許潤滑脂在高于第一水平壓力下釋放通過扭曲通道120。在兩個迷宮密封同時使用時，例如在殼體的內外側上，密封可配置為允許潤滑脂優先釋放通過兩個密封之一，或配置為使基本上相等的潤滑脂量釋放通過兩個密封。
[0045]為了潤滑接觸密封，例如上面討論的第一密封70和第二密封90，控制器30可配置為導致潤滑栗36為軸承殼體10每小時增加給定量的潤滑脂。潤滑脂增加量可基于各種因素。例如，為了保證保持潤滑膜，控制器30可配置為導致潤滑栗36分配給定體積的潤滑脂小于通常的劑量。如果給定的軸承需要每小時5cc的潤滑脂進行充分潤滑，則控制器30可分配至少每12分鐘Icc的潤滑脂，以保證潤滑第一和第二密封22、24。在僅考慮軸承的潤滑需要時，優選每小時分配的潤滑脂量大于傳統的需要。因此，在前述示例中，控制器30可配置為導致潤滑栗每12分鐘分配1.5或2.0cc的潤滑脂。通常，潤滑脂的劑量分配間隔將縮短，且足夠的潤滑脂將添加到自由體積26以保證一定部分的潤滑脂從軸承殼體10隨著每次劑量溢出。
[0046]在某些應用中，可能利用由傳感器46提供的信號以控制潤滑脂分配。就是說，可測量軸承殼體10中的壓力以獲得平均壓力，然后控制器30可促動以分配足夠量的潤滑脂至軸承殼體10中以預定的量升高壓力，例如2psi。平均壓力表示內外密封22、24能保持給定磨損狀態的壓力，并且增加壓力保證該壓力被超出，從而潤滑脂從軸20和內外密封22、24之間泄漏，并潤滑軸/密封界面。然而，在其它應用中，軸承組件12或其它系統潤滑的運動可能導致壓力波動，使其難以或者不能精確地測量壓力或根據軸承殼體中的瞬時測量壓力水平增加潤滑脂。在這些情況下，潤滑脂可以以時間基準添加，該時間基準可以以經驗決定，如果需要，通過決定對于給定的潤滑劑在給定的軸/密封界面以給定的溫度磨損所需的時間。控制器30因此可配置為足以頻繁地導致潤滑脂被分配以保持潤滑膜。
[0047]壓力傳感器提供的信號還允許控制器30執行密封試驗且決定何時內外密封22、24已經磨損到需要更換的點。在軸承殼體10中的軸承組件12不能運行時執行密封試驗。為了執行密封試驗，控制器30導致潤滑栗36盡快實施抽吸潤滑劑至軸承殼體10中，以便升高軸承殼體10中的壓力，同時監視軸承殼體10中的壓力水平。如果壓力不能升高到預定的壓力之上，例如2psi，則控制器30確定內外密封22、24對外來物質進入不再提供適當的保護，并且控制器30產生輸出信號表示內外密封22、24需要更換。
[0048]密封試驗可產生雙輸出，即密封通過試驗或密封試驗失敗。可選擇地，控制器30可在壓力試驗期間通過根據可獲得的最大壓力提供不同的輸出信號而提供內外密封22、24的磨損狀態的表示。例如，假設特定的密封或密封組可在新的情況下在軸承殼體中保持20psi壓力，且在軸承殼體中不再保持2psi時這樣的密封需要更換。控制器30可配置為當密封能保持壓力大于1psi時輸出表示密封為“接近新的”的輸出信號，在可獲得的最大壓力在5psi和1psi之間時輸出表示密封“有些磨損”的信號，并且在可獲得的最大壓力在2psi和5psi之間時輸出表示密封很快要求更換的信號。可替代地或額外的，控制器30可提供在實驗期間獲得的實際最大壓力的表示。因此，例如在系統的月維護期間，維護人員可確定密封是否需要更換且知曉何時急需更換。
[0049]控制器30還可有利地使用從傳感器46輸出的溫度信號以確定潤滑劑已經添加到軸承殼體10。添加到軸承殼體10的每個劑量的潤滑劑在潤滑脂流出前增加了軸承殼體10中的壓力。因為在固定體積系統中溫度與壓力成比例，所以由潤滑劑增加導致的周期性壓力增加可通過檢測潤滑脂中的瞬時溫度增加而檢測。該方法可僅在潤滑劑的增加劑量足夠大以使溫度改變到達明確可測量的量時才有效。然而，據信例如附加5CC劑量的潤滑劑可足以短暫地升高潤滑劑的溫度，其方式為允許潤滑活動被確定。控制器30可配置為監視這些溫度升高且保證溫度升高跟隨每個潤滑劑添加。如果沒有檢測到溫度升高，則控制器30可提供潤滑線中泄漏或阻塞的表示或者其它系統需要注意的問題。
[0050]根據本公開的方法如圖8所示。該方法包括步驟130，提供配置為容納軸承的軸承殼體，軸承殼體密閉用于容納潤滑劑的自由體積且包括軸開口，步驟132，在軸開口中提供軸，步驟134，用潤滑劑填充自由體積，步驟136，在軸開口和軸之間提供擠壓型密封，擠壓型密封可重復且非破壞性地從密封狀態和釋放狀態轉換，在密封狀態中擠壓型密封充分防止潤滑劑離開自由體積，在釋放狀態中擠壓型密封允許潤滑劑在擠壓型密封和軸之間溢出，通過增加軸承殼體中的壓力到第一水平之上擠壓型密封可從密封狀態變換到釋放狀態，并且通過降低壓力到第一水平之下可從釋放狀態變換到密封狀態，以及步驟138，通過重復地導致自由體積中潤滑劑的壓力升高到第一水平之上和降低到第一水平之下，在擠壓型密封和軸之間連續地保持潤滑劑膜。
[0051]根據本公開的另一個方法如圖9所示，并且包括步驟140，提供配置為容納軸承的軸承殼體，軸承殼體密閉用于容納潤滑劑的自由體積以且包括軸開口，軸承殼體不包括排氣閥，步驟142，在軸開口中提供軸，步驟144，用潤滑劑填充自由體積，步驟146，在軸開口和軸之間提供擠壓型密封，擠壓型密封可重復且非破壞性地從密封狀態和釋放狀態轉換，在密封狀態中擠壓型密封充分地防止潤滑劑離開自由體積，在釋放狀態中擠壓型密封允許潤滑劑在擠壓型密封和軸之間溢出，通過增加軸承殼體中的壓力到大于或等于1psi水平擠壓型密封可從密封狀態變換到釋放狀態，并且通過降低壓力到該水平之下可從釋放狀態變換到密封狀態，步驟148，提供栗用于抽吸潤滑劑至軸承殼體中，栗能導致殼體中潤滑劑壓力超過該水平，以及步驟150，通過重復操作栗導致潤滑劑的壓力交替升高到該水平之上和降低到該水平之下，在擠壓型密封和軸之間連續保持潤滑劑膜。
[0052]根據本公開的另一個方法如圖10所示，且包括步驟152，提供配置為容納軸承的殼體，軸承殼體密閉用于容納潤滑劑的自由體積且包括軸開口，軸承殼體不包括排氣閥，步驟154，在軸開口中提供軸，步驟156，用潤滑劑填充自由體積，步驟158，在軸開口和軸之間提供擠壓型密封，擠壓型密封可重復且不破壞性地從密封狀態和釋放狀態轉換，在密封狀態中擠壓型密封充分地防止潤滑劑離開自由體積，在釋放狀態中擠壓型密封允許潤滑劑在擠壓型密封和軸之間溢出，通過增加軸承殼體中的壓力到大于或等于1psi水平擠壓型密封可從密封狀態變換到釋放狀態，并且通過降低壓力到該水平之下可從釋放狀態變換到密封狀態，步驟160，提供栗以抽吸潤滑劑至軸承殼體中，栗能導致殼體中的潤滑劑壓力超過該水平，以及步驟162，通過重復地操作栗導致潤滑劑的壓力交替升高到該水平之上和降低到該水平之下在擠壓型密封和軸之間連續地保持潤滑劑膜。
[0053]這里，已經根據當前的優選實施例討論了本發明。這些實施例的附加和修改在閱讀前述討論后對本領域的技術人員是顯而易見的。旨在所有這樣的附加和修改形成落入本發明范圍中如所附幾個權利要求范圍之內的一部分。
【主權項】
1.一種軸承系統，包括 軸承殼體，配置為容納軸承，該軸承殼體密閉用于容納潤滑劑的自由體積且包括軸開P； 軸承，在該軸承殼體中； 栗，配置為抽吸潤滑劑至該自由體積中； 軸，在該軸開口中且由該軸承可旋轉地支撐； 擠壓型密封，在該軸開口和該軸之間，該擠壓型密封可重復且非破壞性地從密封狀態和釋放狀態可變換，在該密封狀態中該擠壓型密封充分防止潤滑劑離開該自由體積，在該釋放狀態中該擠壓型密封允許潤滑劑在該擠壓型密封和該軸之間溢出，通過增加該軸承殼體中的壓力到第一水平之上該擠壓型密封從該密封狀態可變換到該釋放狀態，并且通過降低該壓力到該第一水平之下從該釋放狀態可變換到該密封狀態；以及 控制器，配置為通過升高和降低該自由體積中的壓力而重復地變換該擠壓型密封在該密封狀態和該釋放狀態之間，以在該擠壓型密封和該軸之間連續保持潤滑劑膜。2.如權利要求1所述的軸承系統，其中該控制器配置為通過導致該栗抽吸潤滑劑至該自由體積中而升高壓力。3.如權利要求2所述的軸承系統，其中該控制器配置為在不通過排氣閥排出潤滑劑的情況下重復地變換該擠壓型密封在該密封狀態和該釋放狀態之間。4.如權利要求2所述的軸承系統，其中該軸承殼體不包括排氣閥，并且其中潤滑劑排出該軸承殼體的唯一位置在該軸和該擠壓型密封之間。5.如權利要求4所述的軸承系統，其中該第一水平大于或等于1psi。6.如權利要求4所述的軸承系統，其中該第一水平大于或等于20psi。7.如權利要求1所述的軸承系統，包括壓力傳感器，該壓力傳感器配置為測量該軸承殼體中潤滑劑的壓力且發送表示測量壓力的信號到該控制器， 其中該控制器可操作成密封試驗模式，該密封試驗模式中的該控制器配置為導致該栗抽吸潤滑劑至該軸承殼體中，以基本上連續地升高該軸承殼體中的壓力，并且確定通過基本上連續地抽吸潤滑劑至該軸承殼體中可獲得的最大壓力，并且如果可獲得的最大壓力小于預定壓力則產生表示密封故障的輸出信號。8.如權利要求1所述的軸承系統，包括溫度傳感器，該溫度傳感器配置為測量該軸承殼體中潤滑劑的溫度且發送表示測量溫度的溫度信號到該控制器，并且其中該控制器配置為導致該栗重復地為該軸承殼體添加潤滑劑，并確定是否響應于為該軸承殼體添加潤滑劑而發生溫度升高。9.如權利要求8所述的軸承系統，其中該控制器配置為在該控制器確定響應于為該軸承殼體添加潤滑劑而沒有發生溫度升高時，產生表示潤滑故障事件的信號。10.一種軸承系統，包括: 軸承殼體，配置為容納軸承，該軸承殼體密閉用于容納潤滑劑的自由體積且包括軸開P； 軸，在該軸開口中；以及 一個擠壓型密封，在該軸開口和該軸之間，該擠壓型密封可重復且非破壞性地從密封狀態和釋放狀態可變換，在該密封狀態中該擠壓型密封充分地防止潤滑劑離開該自由體積，在該釋放狀態中該擠壓型密封允許潤滑劑在該擠壓型密封和該軸之間溢出，通過增加該軸承殼體中的壓力到第一水平之上該擠壓型密封從該密封狀態可變換到該釋放狀態，并且通過降低壓力到該第一水平之下從該釋放狀態可變換到該密封狀態， 其中該軸承殼體不包括排氣閥，并且其中潤滑劑排出該軸承殼體的唯一位置在該軸和該擠壓型密封之間。11.如權利要求10所述的軸承系統，其中該第一水平大于或等于lOpsi。12.如權利要求10所述的軸承系統，其中該第一水平大于或等于20psi。13.如權利要求10所述的軸承系統，包括栗以抽吸潤滑劑至該軸承殼體中，該栗能導致潤滑劑的壓力超過該第一水平。14.如權利要求13所述的軸承系統，包括: 控制器，可操作地連接到該栗，其中該控制器配置為導致該栗為該自由體積添加潤滑劑以增加壓力到該第一水平之上，以通常足以在該擠壓型密封和該軸之間連續地保持潤滑劑膜。15.如權利要求14所述的軸承系統，包括壓力傳感器，該壓力傳感器配置為測量該軸承殼體中潤滑劑的壓力且發送表示測量壓力的信號到該控制器， 其中該控制器可操作成密封試驗模式，該密封試驗模式中該控制器配置為導致該栗抽吸潤滑劑至該軸承殼體中，以足以連續地升高該軸承殼體中的壓力，并且通過充分連續地抽吸潤滑劑至該軸承殼體中而確定可獲得的最大壓力，且如果該可獲得的最大壓力小于預定水平，則產生表示密封故障的輸出信號。16.如權利要求10所述的軸承系統，包括溫度傳感器，該溫度傳感器配置為測量該軸承殼體中潤滑劑的溫度且發送表示測量溫度的溫度信號到該控制器，并且其中該控制器配置為導致該栗重復地為該軸承殼體添加潤滑劑，并響應于為該軸承殼體添加潤滑劑而確定是否發生溫度升高。17.如權利要求10所述的軸承系統，包括第二擠壓型密封，該第二擠壓型密封配置為可重復且非破壞性地從密封狀態和釋放狀態可變換，在該密封狀態中該第二擠壓型密封充分地防止潤滑劑離開該自由體積，在該釋放狀態中該第二擠壓型密封允許潤滑劑在該第二擠壓型密封和該軸之間溢出，通過增加該軸承殼體中的壓力到第二水平之上該第二擠壓型密封從該密封狀態可變換到該釋放狀態，并且通過降低壓力到該第二水平之下從該釋放狀態可變換到該密封狀態，其中該第二水平大于所述第一水平。18.如權利要求10所述的軸承系統，包括第二擠壓型密封，該第二擠壓型密封配置為可重復且非破壞性地從密封狀態和釋放狀態可變換，在該密封狀態中該第二擠壓型密封充分地防止潤滑劑離開該自由體積，在該釋放狀態中該第二擠壓型密封允許潤滑劑在該第二擠壓型密封和該軸之間溢出，通過增加該軸承殼體中的壓力該第二擠壓型密封從密封狀態可變換到該釋放狀態，并且通過降低壓力到該第一水平之下從該釋放狀態可變換到該密封狀??τ O19.一種軸承系統，包括: 軸承殼體，配置為容納軸承，該軸承殼體密閉用于容納潤滑劑的自由體積且包括軸開P； 栗，配置為抽吸潤滑劑至該軸承殼體中； 軸，在該軸開口中； 至少一個擠壓型密封，在該軸開口和該軸之間，該至少一個擠壓型密封配置為當壓力在第一水平之上時允許潤滑劑流過至少一個擠壓型密封； 控制器，可操作地連接到該栗以控制該栗，以及 壓力傳感器，配置為測量該軸承殼體中的壓力且發送表示測量壓力的輸出信號到該控制器; 其中該控制器配置為給殼體添加潤滑劑，且在添加潤滑劑的同時監視該殼體中的壓力，通過給該殼體添加潤滑劑而確定可獲得的最大壓力，并且如果該最大壓力不大于預定壓力，則提供表示密封故障的信號。20.如權利要求19所述的軸承系統，其中該至少一個擠壓型密封配置為可重復且非破壞地從密封狀態和釋放狀態變換，當壓力在該第一水平之下時該密封狀態潤滑劑離開該自由體積，當壓力在該第一水平之上時該釋放狀態允許潤滑劑從該自由體積溢出。21.如權利要求19所述的軸承系統，其中該至少一個擠壓型密封包括迷宮密封。
【文檔編號】F16N29/02GK105953062SQ201511021607
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2015年12月31日
【發明人】P.G.康利, J.T.英喬恩格, B.S.昂卡弗
【申請人】林肯工業公司, 斯凱孚公司