CN104265882B - 一种新型转子顶端处密封件 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械密封领域，是基于活塞转子发动机的一种新型转子顶端处密封件。本发明滚针型密封件与两段密封柱之间的配合是利用滚针轴承中的滚动体与外圈的装配方式进行连接，包括滚针型密封件，密封柱，波形弹簧片；滚针型密封件，密封柱，波形弹簧片从上到下依次装配；密封柱上沿轴向设有弧形凹槽，滚针型密封件置于所述弧形凹槽内；密封柱下方设有波形弹簧片，所述波形弹簧片置于转子弧形槽内。其中滚针型密封件以其与缸内壁的滚动形式的密封代替原密封件的与缸内壁滑动的密封形式，保证了密封性、稳定性、动力性。

Description

一种新型转子顶端处密封件

技术领域

本发明属于机械密封领域，是基于活塞转子发动机的一种新型转子顶端处密封件。

背景技术

转子发动机由于其特殊的结构和运动方式，使其具有结构简单、零件少、体积小、重量轻、功重比高、运行平稳、生产维修成本低等往复机无法比拟的优点。自问世以来引起了人们极大的关注，成为动力机械领域一大研究热点，并被广泛应用到汽车、无人机、导弹、小型电机、伐木机械等动力装置上。但同时转子机本身也存在弱点，密封引起的漏气问题一直是人们志在攻克的一个难点。

在运动过程中转子顶端处与缸内壁接触密封，径向密封片防止相邻工作室之间的漏气，使缸体腔分为几个独立的工作室。随转子转动，各工作室容积不断变化，做功输出。这使顶端处的密封性显得很重要。

目前，主要被应用在转子机上的每一组顶端密封件是由一个整体式径向密封片、两端面各一个密封小柱以及相关弹簧片组成。其中密封小柱分别由其底部的两个弯度相对的弹簧片顶起使之与端面紧贴起到端面密封作用，径向密封片底部也有个弯的弹簧条使其起到径向密封作用。振动不可避免的会造成密封片振拍现象（密封部件在气缸型面上脉动地跳动称为密封片的振拍现象）。由于气缸型线与密封片顶部圆弧半径不相配合造成径向密封片窜动现象(径向密封部件在槽内沿径向伸缩的现象称为窜动)。长时间运转必然会造成密封片前后偏磨，可能造成密封片离开气缸型面而造成漏气。以上因素都属于密封性能较差，继而影响动力装置的动力性能。

发明内容

本发明的目的是发明一种新型转子顶端处密封件，使径向密封部件减轻振拍现象、减小窜动量、减弱偏磨，增强了密封性能和运转平稳性。

本发明通过如下技术方案得以实现。常用的密封件是密封片和密封小柱等主要部件构成的，其运行中造成的振拍、窜动、偏磨等现象严重影响活塞转子机的密封性能，致使动力性能下降。而本发明设计的圆柱式滚子密封部件改善了上述的难点，滚针型密封件与两段密封柱之间的配合是利用滚针轴承中的滚动体与外圈的装配方式进行连接，其中滚针型密封件以其与缸内壁的滚动形式的密封代替原密封件的与缸内壁滑动的密封形式，保证了密封性、稳定性、动力性。

一种新型转子顶端处密封件，包括滚针型密封件，密封柱，波形弹簧片；

所述密封柱上沿轴向设有弧形凹槽，滚针型密封件置于所述弧形凹槽内。

所述密封柱下方设有波形弹簧片，所述波形弹簧片置于转子弧形槽内。波形弹簧片弹性支撑密封柱也就是支撑滚针型密封件，使之与气缸内壁紧密接触，起到径向密封作用。同样弹力也要适度，可根据波形弹簧片的波形弯度进行弹力调整。

所述密封柱上的弧形凹槽和滚针型密封件同轴心，且弧形凹槽开口为1/2-1/6圆度，滚针型密封件安装时由端面插入。

所述密封柱和波形弹簧片均分段设置，且所述密封柱和波形弹簧片的长度相等或相近；分为两段后，润滑油可以通过设置于转子上的润滑油通道，很好的对滚针型密封件、密封柱等进行润滑。

所述相邻的密封柱内侧端面上设有凹槽，所述凹槽内设有弹簧柱。其中弹簧柱利用两密封柱内端面上的凹槽以固定其不窜动；其凹槽深度不宜过深，弹簧柱要起到它该有的弹性作用。两段密封柱之间利用弹簧柱的弹性作用使两段密封柱的外侧面紧贴缸体两端面，起到端面密封作用；密封柱、弹簧柱之间的弹力要适度，使两密封柱与缸体端面紧贴，保证密封。力太大会加大密封柱和缸体端面的摩擦。其弹力的适度性可根据凹槽深度、弹簧柱长度进行调整。

所述密封柱内侧端面上凹槽的直径大于或等于弹簧柱直径。

转子上的润油通道，处于弹簧柱下方，润滑油起到润滑作用的同时也起到了一定的密封作用。

本发明之所以能有上述的技术效果主要原因是以下二个方面：

（1）本发明径向密封以滚动代替常规的滑动密封片，使磨损相对均匀，由于密封件为滚针式，均匀磨损后仍能起到良好的密封作用。也就是说偏磨程度大大减小，常规的密封片如果前磨严重，在上止点附近时，特别当燃烧室内压力升高率较大时，燃烧室的后密封片顶部可能容易漏气所以说新型密封件可以减少漏气量。而且常规密封片线速度、窜动量、摩擦系数较大都会致使产生振拍现象，振拍现象的出现会致使气缸型面出现振纹，振纹的出现会破坏发动机的正常工作，使密封性变差，发动机性能下降。而新型密封件可以减轻振拍现象，以提高发动机性能。

（2）本发明的新型密封部件利用了轴承材料的良好的耐磨性、较高的接触疲劳强度、一定的防锈能力、良好的工艺性能等诸多优点，同时保证工作游隙为零，在足够的油润滑密封下漏气量窜动量都会减小。若窜动量较大，侧面摩擦力又过大，窜动后就会难以上升，容易产生反喷。所以此设计可以提高密封性，并减小摩擦损失，从而提高动力性能。

本发明的有益效果有：

（1）本发明采用的是滚动的密封件，可以大大削弱以前密封片出现的偏磨现象，同时也可以减小振拍现象，减小漏气量，加强密封性。提高发动机性能。

（2）本发明的密封滚针和密封柱间利用了滚针轴承的相关装配和加工技术，因此继承了轴承的精度高、磨损小、寿命长的特点，可以提高动力性能。

附图说明

图1所示径向密封部件在转子上的位置；

图2为图1中径向密封部件放大示意图；

图3为本发明各个密封部件的爆炸图。

附图标记说明：1-顶端密封部件，2-滚针型密封件，3-密封柱，4-波形弹簧片，5-弹簧柱，6-转子，7-端面密封条，8-缸体，9-润油通道。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

结合各示意图，在保证精度的前提下进行加工，尺寸根据具体动力装置设定。

新型密封件在转子上的位置如图1所示，其中黑色圆点部分即代表了顶端处密封部件1。由于为三角转子机，故此有三处顶端径向密封。三角转子机的端面密封是由密封柱和端面密封条一起作用完成的，布置如图1所示。

本文只讨论顶端处密封部件1，故不讨论端面密封条7，顶端处清晰结构如图2所示。具体结构见图3。其中滚针型密封件2与两段密封柱3之间的配合是利用滚针轴承中的滚动体与外圈的装配方式进行连接，其中滚针型密封件2以其与缸内壁的滚动形式的密封代替原密封件的与缸内壁滑动的密封形式。密封柱3上沿轴向设有弧形凹槽，滚针型密封件2嵌合在所述弧形凹槽内；密封柱3下方设有波形弹簧片4，所述波形弹簧片4置于转子6弧形槽内。所述密封柱3上的弧形凹槽和滚针型密封件2同轴心，且弧形凹槽开口为1/2圆度，滚针型密封件2安装时由密封柱3端面插入。

两段密封柱3之间利用弹簧柱5的弹性作用使两段密封柱3的外侧面紧贴缸体8两端面，起到端面密封作用。其中弹簧5柱利用相邻两密封柱3内端面上的凹槽以固定其不窜动，圆形凹槽直径可略大于弹簧柱5直径，其凹槽深度不宜过深，弹簧柱5要起到它该有的弹性作用。密封柱3、弹簧柱5之间的弹力要适度，使两密封柱3与缸体8端面紧贴，保证密封。力太大会加大密封柱3和缸体8端面的摩擦。其弹力的适度性可根据凹槽深度、弹簧柱5长度进行调整。

图3所示，波形弹簧片4也分为两段，其长度和密封柱3相当，这主要是因为润油通道9的设置，分为两段后，润滑油可以很好的对滚针型密封件2、密封柱3等进行润滑。

从图2可知，波形弹簧片4位于在转子6弧形槽内，波形弹簧片4弹性支撑密封柱3也就是支撑滚针型密封件2，使之与气缸8内壁紧密接触，起到径向密封作用。同样弹力也要适度，可根据波形弹簧片4的波形弯度进行弹力调整。润油通道9位置如图3所示，处于弹簧柱5下方。润滑油起到润滑作用的同时也起到了一定的密封作用。

实例实施2：密封柱上的弧形凹槽开度为1/4，其他结构和实例1相同。

实例实施3：密封柱上的弧形凹槽开度为1/6，其他结构和实例1相同。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种新型转子顶端处密封件，其特征在于：

包括滚针型密封件(2)，密封柱(3)，波形弹簧片(4)；

所述密封柱(3)上沿轴向设有弧形凹槽，滚针型密封件(2)嵌合在所述弧形凹槽内；

所述密封柱(3)下方设有波形弹簧片(4)，所述波形弹簧片(4)置于转子(6)弧形槽内。

2.如权利要求1所述的一种新型转子顶端处密封件，其特征在于：所述密封柱(3)上的弧形凹槽和滚针型密封件(2)同轴心，且弧形凹槽开口为1/2-1/6圆度。

3.如权利要求1所述的一种新型转子顶端处密封件，其特征在于：所述密封柱(3)和波形弹簧片(4)均分段设置，且所述密封柱(3)和波形弹簧片(4)的长度相等。

4.如权利要求1、2或3所述的一种新型转子顶端处密封件，其特征在于：所述密封柱(3)轴向相邻，且相邻的密封柱(3)内侧端面上设有凹槽，所述凹槽内设有连接相邻密封柱(3)的弹簧柱(5)。

5.如权利要求4所述的一种新型转子顶端处密封件，其特征在于：所述密封柱(3)内侧端面上凹槽的直径大于或等于弹簧柱(5)直径。