CN105202089A - 一种整体式侧压力v型弹簧和具有该弹簧的密封圈 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种整体式侧压力V型弹簧，其基本参数包括材料厚度、弹簧单边张口宽度和高度，该侧压力V型弹簧由平面材料被一环状柱体直接折弯成型，该环状柱体的轴线即为弹簧的中心线，所述弹簧单边张口是一个变量，随柱状体锥头角度变化而变化，该弹簧中心横截面呈左、右两个V型口，V型口的张口范围0°＜θ＜180°，V型口的两侧可以等高也可以不等高，弹簧整体呈环形结构。

Description

一种整体式侧压力V型弹簧和具有该弹簧的密封圈

技术领域

本发明涉及一种弹簧，尤其涉及一种能实现多方位应力补偿的整体式侧压力V型弹簧和带有该弹簧的密封装置。

背景技术

环形密封圈是一种应用非常广泛的机械零件，目前这些环形密封圈习惯使用橡胶材料和塑料制成，应用于轴与孔之间的动态密封；大多数环形密封圈中都嵌有一根弹簧。

由于现有技术的V形弹簧是用一片带有矩形缺口的条状板材沿与长度方向平行的中线折弯而成，折弯后仍呈条状，横截面呈V形，该弹簧的长度通常被设计成和密封圈的环形槽中心圆周长相等，弹簧卡入密封圈的环形槽后，首尾刚好相接触，但由于弹簧首尾连接未能有效固定，会产生受力不均的现象，弹簧首尾接触处提供给密封圈的预紧力不稳定，甚至在使用过程中，由于受到外界的挤压，弹簧会发生首尾移位、相重叠或被拉开的现象（如图4），稳定性大大降低。而即使将首尾搭焊在一起，整个弹簧环形面所提供给密封圈的预紧力仍是不均衡的，而且成本将大大提高，制作工艺更加繁琐。

现有技术中，首先我们将原材料制作成如图1所示的具有矩形折弯形状的条状结构1，再用一条状柱体（图中未画出）将其折弯成如图2所示的横截面为V形形状的条状结构2，最后再将其制作成如图3所示的首尾相连的环状结构3，即得到现有技术中侧压力V型弹簧3。其中V型弹簧3的中心线根据前述柱体的轴线决定。

2012年6月13日，申请号为CN201110425356的中国专利公开了一种《一种侧压力螺旋弹簧和带有该弹簧的密封圈》，该专利是将一个连续周向延伸的环形螺旋弹簧压入密封件的槽中。

这些现有技术和专利文献虽然对密封件进行了改进，有效地阻止了环形弹簧的脱落，也能给密封件提供多方位的侧向预紧力，分别向内密封圈的内、外唇提供一个持续地应力补偿。但由于该密封弹簧不是整体式结构，也不能为密封件提供均匀的侧向预紧力，如果将弹簧两头搭焊又将增加工艺的复杂性；且在密封件工作状态中，该环形螺旋弹簧的的预紧力较小，如图10所示，故在较高的工作压力下，其不能使密封件达到理想的密封效果。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明的目的是为环形密封装置提供一种能够实现多方位侧应力补偿且预紧力大且稳定的整体式侧压力V型弹簧。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种整体式侧压力V型弹簧，基本参数包括材料厚度、弹簧单边张口宽度和高度，该侧压力V型弹簧由环状平面材料被一环状柱体折弯弯曲成带开口的环形，该环状柱体的轴线即为弹簧的中心线，所述弹簧单边张口是一个变量，随环状柱体锥头角度变化而变化，该弹簧中心横截面呈左右两个V型口，V型口的张口范围0°＜θ＜180°，V型口的两侧可以等高也可以不等高，弹簧整体呈环形结构。

其制造方法如下：

本发明一种侧压力V型弹簧，由环状平面材料直接经一环状柱体折弯而成，该柱状体的轴线就是成型后弹簧的中心线；

所述张口角度在柱状体接触端锥头压力下成型，成型后会有少许反弹，因此张口角度一般大于模具柱状体锥头的角度。

本发明还提供一种密封圈，包括弹簧和密封圈本体；所述弹簧就是本发明前述的整体式侧压力V型弹簧，该弹簧被制成首尾相连的环状；所述密封圈本体上设有安装该弹簧的环形凹槽；所述环形凹槽的槽宽小于所述侧压力V型弹簧的张口宽度。

本发明的有益效果在于：本发明的整体式侧压力V型弹簧不仅能够承受很强的正向侧应力，还能承受与环面呈一定角度的侧应力，可对元器件实现有效而均衡的应力补偿。将此弹簧安装在密封圈的凹槽内，弹簧对密封圈的内、外唇都提供了均衡的预紧力，动态密封效果尤其是稳定性大幅度提高。特别是由于本发明的弹簧是制作成整体式结构，不存在径向环面上的断口或者焊接口，因此即使受到很大的工作力，也会受力均匀，不会像存在缺口或者焊接类的弹簧发生不均匀的变形，密封效果更好。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步详细说明本发明：

图1为现有技术的一种侧压力V型弹簧的展开平面图；

图2为现有技术的一种侧压力V型弹簧的三维初步折弯图；

图3为现有技术的一种侧压力V型弹簧的三维最终折弯图；

图4为现有技术的一种侧压力V型弹簧的受力原理分析的俯视示意图；

图5为本发明一种侧压力V型弹簧的展开平面图；

图6为本发明一种侧压力V型弹簧的三维最终折弯图；

图7为本发明一种密封圈的剖面结构示意图；

图8为本发明一种密封圈的受力原理分析的俯视示意图；

图9为本发明一种密封圈的受力原理分析的横截面正视示意图。

图10为现有技术的一种侧压力螺旋弹簧的受力分析图。

具体实施方式

如图5或图6所示，该实施例是本发明较佳实施例，首先我们将原材料制作成如图4所示的具有矩形开口的环状平面结构4（只要是环状平面结构即可，并不一定要如本实施例的这种环状平面图形；其它的环状平面图形也属于本发明的保护范围），再用一环状柱体（图中未画出）将其折弯成如图5所示的横截面为V形形状的环状结构5，即得到如图5所示的首尾相连的环状结构的一种整体式侧压力V型弹簧5。其中最后制成的V型弹簧的中心线根据前述环状柱体的轴线决定。因为本发明的整体式侧压力V型弹簧5制成为整体式的环状，所以它可以同时承受来自内环向外的外力和外环向内的外力，即同时向内环和外环释放环形应力补偿。该弹簧一般使用不锈钢或者铍铜制成，也可用其他合适的金属材料（一般要求防腐蚀的材料）代替；折弯时一般是冷折弯成型，批量连续冲，对压力和时间没有特殊规定。

如图7所示，将前述实施例最终得到的侧压力V型弹簧5安装到开有环型凹槽的密封圈本体6中，即得到一种密封圈7。该密封圈7包括密封圈本体6和前述得到的V型弹簧5；且密封圈本体上开有环形凹槽61，同时所述环形凹槽61的槽宽小于前述侧压力V型弹簧3、5的张口宽度。

由于密封圈本体6上的环形凹槽61的槽宽小于所述整体式侧压力V型弹簧5的外径（即张开宽度），所以必须将弹簧5压扁变形才能安装嵌入环形凹槽61内；变形弹簧5释放的反弹力撑宽环形凹槽61，使密封圈7的内唇口向内环施加预紧力于旋转轴，同时又使密封圈7的外唇口向外环施加预紧力于安装孔，从而达到内、外密封的效果。

如图8或图9所示，密封圈本体6加弹簧5联合体7(密封圈7)所受侧压力和切应力的方向与侧压力V型弹簧提供3、5的补偿应力方向与之相反。从而给不同的元器件提供大小合适、方向广泛的预紧力，达到密封或者缓冲等等各种目的。由于本发明的弹簧5是制作成整体式结构，不存在径向环面上的断口或者焊接口，因此如图7或图8所示，即使受到很大的工作力，也会受力均匀，不会发生不匀均的变形，密封效果更好。

本具体实施例仅仅是对本发明的详细说明而已，并不限定本发明的具体保护范围，凡是基于本发明的构思所作的任何明显改进或者变形均落在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种整体式侧压力V型弹簧，基本参数包括材料厚度、弹簧单边张口宽度和高度，其特征在于：该整体式侧压力V型弹簧由环形平面材料被一环状柱体折弯成型，该环状柱体的轴线即为弹簧的中心线，成型后的弹簧的中心横截面呈V型开口。

2.如权利要求1所述的一种整体式侧压力V型弹簧，其特征在于：所述侧压力V型弹簧弹簧的中心横截面呈左、右两个V型口，V型口的张口范围0°＜θ＜180°。

3.如权利要求2所述的一种整体式侧压力V型弹簧，其特征在于：V型口的两侧边等高。

4.如权利要求2所述的一种整体式侧压力V型弹簧，其特征在于：V型口的两侧边不等高。

5.如权利要求3所述的一种整体式侧压力V型弹簧，其特征在于：所述张口角度在环状柱体接触端锥头压力下成型，且最终成型的V型弹簧的张口角度大于模具环状柱体锥头的角度。

6.一种密封圈，其特征在于：其包括弹簧和密封圈本体，且所述弹簧就是本发明前述的整体式侧压力V型弹簧，所述密封圈本体上设有安装前述弹簧的环形凹槽；所述环形凹槽的槽宽小于前述整体式侧压力V型弹簧的张口宽度。