CN101004219A

CN101004219A - 自补偿密封成型填料

Info

Publication number: CN101004219A
Application number: CNA2007100342795A
Authority: CN
Inventors: 吴治华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-01-18
Filing date: 2007-01-18
Publication date: 2007-07-25

Abstract

本发明公开了一种自补偿密封成型填料，包括采用高分子材料的轴向成波浪形封闭圆环的内、外唇边，内、外唇边之间由凹槽连接部连接，还包括与凹槽连接部相配合的弹性元件。由于本发明具有周向波浪形的唇边和径向的凹槽连接部，可使成型填料在周向、径向的变形由压缩(拉伸)应力转变成为弯曲应力，从而大幅度减少成型填料因膨胀给对偶件带来的摩擦力。又由于上、下唇边与凹槽连接部的相互补偿，所以，不管温度怎么变化，都可以保证弹性元件的预紧力在一个较小的范围内变化，成型填料与内、外对偶件保持较稳定的贴合力，这样的填料可以采用适应温度范围宽、耐酸碱腐蚀能力强，但是强度较高，膨胀系数较大且缺乏弹性的材料。

Description

自补偿密封成型填料

技术领域

本发明属于密封部件，具体涉及一种自补偿密封成型填料。

背景技术

成型填料是指用橡胶、塑料、皮革、软金属等通过加工成型的环状密封圈。成型填料既可做静密封件，也可做往复、旋转和螺旋等动密封件。

成型填料按工作原理可分为挤压型密封和唇型密封两类。挤压密封是将密封件装填在沟槽内依靠预压缩使密封件发生弹性变形，阻塞泄漏通道，获得密封效果。唇型密封也是依靠装填在沟槽内的密封件的预压缩弹性变形阻塞泄漏通道，并在介质的压力作用下，密封件的唇口进一步贴紧对偶件，增强阻塞效果。故唇型密封也称自紧型密封。

成型填料密封采用的橡胶材料虽然有较好的弹性，密封效果较好，但是，橡胶密封件的耐高低温范围相对较窄(-50-150℃)，耐强酸碱性能较低，在油性介质中发生溶涨，且起动摩擦系数较大。无奈，在一些超出橡胶耐温范围，或有强酸碱等腐蚀性介质条件下，亦采用温度适用范围较大、耐强酸碱的材料(如聚四氟乙稀等)。但是，这些材料一般强度较高，膨胀系数较大且缺乏弹性，使用这些材料做成型填料密封件时，往往密封件与对偶件之间只有采取间隙配合，故这种密封从原理上就存在泄漏；且密封件受热膨胀后，易发生与对偶件之间的闷车状况。挤压密封、唇型密封都存在上述现象。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种自补偿密封成型填料。该填料可采用强度较高，膨胀系数较大且缺乏弹性的材料，以满足工业上对温度变化范围大，耐强酸碱等腐蚀场合下密封的要求。

实现本发明目的采用的技术方案是：自补偿密封成型填料包括波浪形封闭圆环的内、外唇边，内、外唇边之间通过凹槽连接部连接，还包括与凹槽连接部相配合的弹性元件。

进一步的技术特征是：所述内、外唇边的形状为圆弧形波浪、三角形波浪、梯形波浪、矩形波浪等中的任意一种或任意两种组合；所述凹槽连接部的形状为圆弧形、矩形、梯形、三角形等中的任意一种。

众所周知，一般情况下，物体在受热时将沿各个方向发生膨胀，我们可以将其分解为X、Y、Z三个方向，普通密封成型填料受热时，沿其轴向、径向、圆周方向均发生膨胀。温度升高时，由于成型填料在工作时其内、外同时对偶件产生作用，成型填料的膨胀受到限制，在其径向、周向都产生非常大的膨胀力，如果成型填料材料缺乏弹性，巨大的膨胀力所产生的摩擦力，将使密封成型填料所配合的内、外对偶件闷车。

普通成型填料在膨胀受到限制时，在圆周方向将受到压缩，填料受压应力；而本发明成型填料由于采用波浪形的内、外唇边结构，使圆周方向的压缩应力转变成弯曲应力。普通成型填料在膨胀受径向压力时，成型填料本体受压缩；而本发明的成型填料在上、下波浪形唇边之间采取凹槽连接部连接，当受压缩时是在其凹槽连接部发生弯曲变形，故其膨胀对内、外对偶件产生的挤压力要远小于普通成型填料。

弹性元件的作用：一是在径向上增加成型填料的弹性，使成型填料内、外封闭环状波形唇边分别与内对偶件和外对偶件能够更好地贴合；二是在成型填料收缩、膨胀时，弹性元件在填料内、外唇边和两唇边之间凹槽连接部的作用下，调整、补偿内、外唇边对起对偶件间的作用力。弹性元件可根据填料具体的结构设计采取各种不同形式，如圆形、椭圆形、矩形、菱形等；既可以采用金属材料，也可以采用非金属材料，根据使用场合进行选用即可。

本发明的上、下波浪形唇边和连接它们的凹槽连接部结构通过弹性元件可以互相补偿形变和受力状态，故为自补偿密封成型填料。

本发明的周向波浪形的唇边和径向的凹槽连接部，可使成型填料在周向、径向的变形由压缩(拉伸)应力转变成为弯曲应力，从而大幅度减少成型填料因膨胀给对偶件带来的摩擦力。又由于上、下唇边与凹槽连接部的相互补偿，同时上、下唇边为波浪的封闭环状，所以，不管温度怎么变化，都可以保证弹性元件的预紧力在一个较小的范围内变化，成型填料与内、外对偶件保持较稳定的贴合力。由于本发明的特殊结构，可以使那些适应温度范围宽、耐酸碱腐蚀能力强，但是强度较高，膨胀系数较大且缺乏弹性的材料(如聚四氟乙稀类、聚醚醚酮类材料等)制成的成型填料，完全克服其缺点而利用其优点，以满足机械装置对温度变化大、有强酸碱腐蚀性介质条件下、可靠性高的密封需求。

下面结合附图进一步说明本发明的技术方案。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的侧向剖视图。

图3是图1中A向局部放大图。

图4是本发明圆周向受压状况示意图。

图5至图7是本发明的不同波浪形状的唇边示意图。

图8是本发明径向受压状况示意图。

图9至图11是本发明的不同形状的凹槽连接部示意图。

图12是本发明在其一种使用状态下的示意图。

具体实施方式

本发明的自补偿密封成型填料采用聚四氟乙稀材料，其结构见图1、图2、图3和图6，它由圆弧波浪形封闭圆环的内唇边2、外唇边1组成，内、外唇边2、1之间由圆弧形凹槽连接部3相接，还包括与圆弧形凹槽连接部3相配合的截面为椭圆的空心弹性金属元件4。

由图4可知，本发明成型填料由于采用波浪形唇边结构，可使圆周方向的压缩应力转变成弯曲应力。

波浪形唇边还可以采用不同的形状，如图5的三角形，图6的梯形，图7的矩形等。

由图8可知，本发明在内、外波浪形唇边2、1之间采取圆弧形凹槽连接部3连接，当受到径向压力时可使其圆弧形凹槽连接部3发生弯曲变形。

凹槽连接部也可以采用其它的形状，如图9的矩形，图10的梯形和图11的三角形等。

下面通过本发明的自补偿密封成型填料的具体应用，来说明其工作原理：

见图12，在螺母8的预紧力的作用下，通过挡圈7使弹性元件4在水平轴方向上被压缩，弹性元件4在竖直轴上发生扩张，扩张的弹性元件4使成型填料内、外封闭环状波形唇边2、1分别与内对偶件6和外对偶件5贴合；成型填料工作时，介质压力从图的右端作用在成型填料的右边和填料与弹性元件接触4的弧形腔内，作用在弧形腔内的介质压力进一步加强了内、外唇边2、1与对偶件6、5的贴合，保证了成型填料常态下的密封。

当温度升高时，成型填料的内、外唇边2、1与圆弧形凹槽连接部3同时膨胀，内、外唇边2、1压缩弹性元件4在竖直轴方向上收缩，而圆弧形凹槽连接部3的膨胀却容纳了弹性元件4在水平方向的扩张。这样，成型填料作用在内、外对偶件6、5的力为：介质压力+弹簧力+成型填料发生弯曲变形的抗力，而这些力之和远小于普通成型填料的压缩变形产生的抗力与介质压力之和。

当温度降低时，成型填料的内、外唇边2、1与圆弧形凹槽连接部3同时开始收缩，内、外唇边2、1对弹性元件4的压缩力减小，弹性元件4回弹力使内、外唇边2、1与内、外对偶件6、5贴合；而圆弧形凹槽连接部3收缩压迫弹性元件4在水平轴方向上收缩，弹性元件4在竖直轴上的作用力进一步增强，增大了密封件内、外唇边2、1与对偶件6、5之间的贴合力，保证了在温度降低时，成型填料与对偶件间的密封。

Claims

1、一种自补偿密封成型填料，其特征是包括波浪形封闭圆环的内、外唇边，内、外唇边之间通过凹槽连接部连接，还包括与凹槽连接部相配合的弹性元件。

2、根据权利要求1所述的自补偿密封成型填料，其特征是所述内、外唇边的形状为圆弧形波浪、三角形波浪、梯形波浪、矩形波浪中的任意一种。

3、根据权利要求1所述的自补偿密封成型填料，其特征是所述内、外唇边的形状为圆弧形波浪、三角形波浪、梯形波浪、矩形波浪中的任意两种组合。

4、根据权利要求1或2或3所述的自补偿密封成型填料，其特征是所述凹槽连接部的形状为圆弧形、矩形、梯形、三角形中的任意一种。