具有优化密封作用的端盖的壳体元件
技术领域
本发明涉及一种壳体元件，其设置有具有优化的密封部件的端盖，并且适用于制造业中的应用。
特别是，本发明涉及一种壳体元件，其包括外壳、盖和轴承单元。更特别的是，本发明被设计用于确保在由复合材料制成的“敞开”型的端盖与轴或轴承单元之间具有可靠的密封系统，“敞开”被理解为意指盖被连接到机器(壳体元件固定到该机器上)的轴穿过。
背景技术
众所周知，在制造业中，通常将注意力越来越集中在开发新机器和机器设计上，旨在提高成品的安全水平和质量。用于这种机器的壳体元件通常包括外壳和端盖，并且被设计用于各种机加工操作。
壳体元件固定到机器的框架，并且对于给定的机加工操作，壳体元件通过轴承单元连接到机器的旋转轴。在这种情况下，壳体元件的端盖被称为“敞开(open)”型，因为它必须允许机器轴穿过、进入壳体元件内。这些壳体元件可以由塑料材料或金属材料制成，典型地由不锈钢制成。
对于在该部门工作的人而言，要解决的问题之一是确保壳体元件相对于水或更普遍地是来自外部环境的任何污染物的有效密封。特别地，例如，该问题存在于食品工业中，但是总的来说，这是整个制造业必须解决的问题，要牢记这些壳体元件是水平安装的，因此盖正好具有保护轴承单元免受滴水影响的功能。
在壳体元件具有敞开型的端盖的情况下，轴与盖之间的密封是必须的，以确保相对于外部的密封。该密封是静态型的，因为盖通过与轴承单元的旋转圈锁定而一体地固定到轴，并因此盖能够与轴以相同的角速度一起旋转。
特别地，已知的解决方案是由压制钢或铸铁制成的端盖通过特殊的锁定部件(内六角螺丝、销等)锁定在轴上。然而，这些解决方案不能确保有效的密封，特别是在对于给定要求的情况下，例如，为了能够减轻壳体元件的重量，端盖由塑料材料制成。
因此，需要限定一种设置有具有优化密封的端盖的壳体元件，其没有前述缺点，即，壳体元件能够将水和其他污染物总体上保持在壳体元件本身的外部，在质量和安全方面均表现出色。
发明内容
本发明的目的在于提供一种壳体元件，其设置有具有优化的密封部件的端盖，所述壳体元件没有上述缺点。
根据本发明，提供了一种壳体元件(housing element)，其包括外壳(casing)、轴承单元和端盖，所述壳体元件具有所附权利要求中指示的特征。
附图说明
现在将参照示出壳体元件的实施方式的非限制性示例的附图描述本发明，其中：
-图1示出了根据本发明的实施方式的壳体元件的轴测图；
-图2示出了根据图1的壳体元件安装在用于连接到已知类型的机器的轴上的截面图；
-图3示出了根据本发明的优选实施方式的密封部件组装在壳体元件的端盖上的细节；以及
-图4示出了根据本发明的另一实施方式的壳体元件的端盖的平面图。
具体实施方式
现在参照图1和图2，下面仅通过示例的方式描述根据本发明的壳体元件(housingelement)的实施方式。
参照图1，用于制造业(例如，纺织、矿物、机动车辆或食品工业)中的应用或者用于农业机械或工业工厂中的应用的壳体元件10包括相对于轴线X轴向对称的外壳40、端盖20和容纳在端盖20内部的轴承单元30。形成本发明的一部分的壳体元件10可以用在前述的工业应用中，以使得被固定在机架上(/对于机架固定)。
轴承单元30进而包括：
-固定的(/静止的)(stationary)径向外圈31；
-径向内圈33，能够绕轴承单元30的旋转中心轴线X旋转；
-滚动元件32的列，配置在径向外圈31与径向内圈33之间，在该示例中，滚动元件32为球。
在整个本说明书和权利要求书中，表示诸如“径向”和“轴向”的位置和方位的术语和表述应理解为是相对于轴承单元30的旋转中心轴X的。
径向外圈31设置有径向外滚道31'，而径向内圈33设置有径向内滚道33'，以允许配置在径向外圈31与径向内圈33之间的成列的滚动构件32的滚动。为简化图示，附图标记32将指示单个球和成列的球两者。再次为简单起见，在本说明书和附图中可以以示例的方式使用术语“球”，来代替更通用的术语“滚动构件”(并且同样将使用相同的附图标记)。
轴承单元30还设置有用于将轴承单元与外部环境密封的密封部件35。在下文中，密封部件35还可以更简单地表示为密封件35，这显然可以理解为是指相同的组件。
外壳(casing)40优选由铸铁制成，例如由灰口铸铁或钢或不锈钢制成，并且外壳40设置有球形座(球面形座)(spherical seat)41，轴承单元30容纳在球形座41内部。
端盖20由塑料材料制成，例如由黑色聚酰胺PA6 CF30(black-colouredpolyamide PA6CF30)制成。端盖20设置有径向通孔24，以使机器的轴50(已知的并且因此未描述)可以插入其内。端盖20被安装为使得端盖20与轴50成一体，并且因此端盖20能够与轴以相同的角速度旋转。端盖20具有设计为确保水和污染物不会渗透到壳体元件内部的特定形状。这通过将例如由聚四氟乙烯(PTFE或Teflon)制成的弹性的(/弹性体的)(elastomeric)密封部件60组装在端盖20上而获得。密封部件的主要特征如下：
·密封部件60被设计为适合于非滑动接触(即，提供静态型密封)，因为轴50与端盖20彼此成一体，并因此以相同的角速度旋转。因此，静态型密封允许实现密封件自身的最佳性能。
·密封部件60的弹性材料(/弹性体材料)(elastomeric material)是特殊的化合物(compound)，能够承受高温，特别是承受高达150℃的温度。
参照图3，其示出了密封部件60组装在壳体元件10的端盖20上的细节，可以看到，密封元件60通过端盖21的径向内边缘21与密封部件20的两个突起61之间的干涉而被安装在端盖20上，两个突起61径向向外(/位于径向外侧)(radially external)并且位于边缘21的相对两侧。作为另一种选择，密封部件60在端盖20上的组装也可以通过包覆成型来执行。
参照图4，其示出了壳体元件10的端盖20的平面图，端盖20设置有两个凹部22，两个凹部22径向向内并且优选位于所述盖的对称轴线Y的相对两侧。以此方式，端盖可以用在其中端盖通过已知类型的合适的锁定部件(例如内六角螺丝(Allen screw)、销或类似元件)锁定在轴上的应用中。因此，该解决方案适合于根据本发明设计的密封类型并且与根据本发明设计的密封类型相兼容(/相配/相容)(compatible)，即，在端盖20与轴50之间具有静态密封。
作为另一种选择，但仍以在端盖20与轴50之间获得静态密封为目的，端盖20可以以干涉的方式组装在轴承单元30的径向内圈33上。特别地，如图2所示，在径向内圈33的径向外表面33a与端盖20的径向内表面23之间通过干涉的方式进行组装。这种通过干涉方式的组装将端盖20一体地固定到径向内圈33，径向内圈33进而一体地安装在轴50上。以此方式，轴50、径向内圈33和端盖20将彼此成为一体，并且都能够以相同的角速度旋转。在这种情况下，所产生的效果还将是，密封部件60将以静态型密封的方式起作用。
重要的是确定径向内圈33的径向外表面33a与端盖20的径向内表面23之间的干涉值。实际上，过大的干涉值将会在端盖20中引起不可接受的变形，如前所述，端盖20由塑料材料制成。在一系列原型上进行的实验测试已经表明，范围在0mm至0.085mm之间的干涉值获得最佳性能。
为了验证这种设置有具有弹性密封部件(/弹性体密封部件)(elastomericsealing means)的静态密封的新端盖的性能，进行一系列测试以回答以下问题：
·新的端盖是否允许水通过？
·水是否能够渗透并润湿轴承单元的遮蔽表面(/防护表面)(shieldingsurfaces)？
进行了两个类型的测试。第一个测试涉及允许水滴落在轴与盖之间，而第二个测试涉及再次允许水滴降落，但是这次是滴落在盖的边缘上。两个测试均使用22℃的水进行，并允许水滴以每分钟30滴的速度下落10分钟。在测试结束时，两个测试都确认端盖内没有水，并且轴承单元的遮蔽表面上也没有水。
除了如上所述的本发明的实施方式之外，应当理解，存在许多其他变型。还应理解，所述实施方式仅为示例，并不限制本发明的目的或其应用或其可能的构造。相反，尽管上面提供的描述能够使本领域技术人员至少以其构造的示例中的一个示例来实施本发明，但必须理解，可以设想所描述的组件的多种变型，而不会因此脱离如所附权利要求书所限定的、按字面意义和/或根据其合法等同物进行解释的本发明的范围。
