CN105626870B - 一种可双向密封的旋转密封结构 - Google Patents

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Abstract

本发明属于旋转密封技术领域，具体涉及一种可双向密封的旋转密封结构，其广泛应用于各种机械结构中与轴有相对旋转运动的液体和气体密封。所述旋转密封结构用于在安装体与密封轴之间建立密封关系；所述旋转密封结构包括：环体结构的基体、第一密封唇口、第二密封唇口、回弹装置、O形圈；与现有技术相比较，本发明安装尺寸小。由于密封唇口为简单圆环形薄片，可将2个密封唇口安装到较小空间，实现双向密封，使旋转密封结构的空间尺寸更紧凑。

Description

一种可双向密封的旋转密封结构
技术领域
本发明属于旋转密封技术领域，具体涉及一种可双向密封的旋转密封结构，其广泛应用于各种机械结构中与轴有相对旋转运动的液体和气体密封。
背景技术
旋转密封结构是机械零部件中的常用件，在各类运转机械结构中被广泛运用。随着机械结构的现代设计水平和制造技术的进步，各类机械结构的功能逐渐增多，体积逐渐减小，对其中旋转密封件的要求也逐步提高。旋转密封件的安装空间被大幅压缩，对旋转密封件的使用寿命、工作温度等要求却相对提高。在很多场合还需要旋转密封件在小安装尺寸下实现双向密封，一侧密封液体，一侧密封气体。机械结构的发展进步急需尺寸小，密封性能高的创新性旋转密封结构诞生。
传统的旋转密封结构，通常为橡胶密封唇口，配合以普通弹簧装置提供预紧力，使橡胶密封唇口紧紧贴合到旋转轴上，形成密封面，实现旋转密封功能，这种橡胶旋转密封结构主要有以下不足：①在小安装尺寸下很难实现双向密封，例如一侧密封润滑油，一侧密封压力气体。由于橡胶密封唇口的结构限制，传统橡胶旋转密封通常是单向的。要想实现双向密封，必须再增加一个橡胶密封唇口反向布置，从而使密封件的安装空间需求增大许多，在空间小又要求双向旋转密封的场合，传统橡胶旋转密封件很难使用。②使用寿命短。传统橡胶旋转密封由弹簧提供预紧力，使橡胶密封唇口和密封轴紧密接触，旋转轴通常为金属材料制成，由于橡胶材料和金属材料之间的摩擦力较大，在轴的旋转过程中，橡胶密封唇口随之产生较大磨损，影响旋转密封件的使用寿命。③工作温度范围窄。由于橡胶材料的耐高低温性能不佳，且耐高低温性能不能兼顾，在温度变化范围宽的使用场合，传统橡胶密封件难以胜任。④传统橡胶密封件对润滑的要求高。由于旋转密封过程中橡胶材料和金属材料产生摩擦，在密封面必须有润滑剂进行润滑，否则橡胶密封唇口会很快磨损或产生高温，使其失去密封功能。因此传统橡胶密封件对润滑剂的依赖很高。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何提供一种新型旋转密封结构，要求其能够解决上述传统橡胶密封结构所存在的不足。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种可双向密封的旋转密封结构，所述旋转密封结构用于在安装体7与密封轴6之间建立密封关系；所述旋转密封结构包括：环体结构的基体1、第一密封唇口2、第二密封唇口3、回弹装置4、O形圈5；
所述基体1的环体外表面开有环形槽，所述O形圈5安装在环形槽内；
所述基体1的环体外表面与安装体7的内表面安装在一起，它们之间设置为无相对转动，通过所述O形圈5实现静密封；
所述回弹装置4、第一密封唇口2、第二密封唇口3设置为具备弹性特性的圆环结构；所述基体1的环体内表面开有环形槽，所述回弹装置4、第一密封唇口2、第二密封唇口3各自的外侧端均压紧安装至所述环形槽内；在适度的压紧力下，所述回弹装置4、所述第一密封唇口2、所述第二密封唇口3和所述基体1之间的连接是密封的；气体或液体不能通过它们之间的连接部分；
所述回弹装置4、第一密封唇口2、第二密封唇口3的圆环结构内侧端穿入密封轴6，从而与密封轴6完成装配，所述第一密封唇口2和第二密封唇口3内侧端发生变形与所述密封轴6紧紧贴合；所述回弹装置4设置于第一密封唇口2上，也发生变形，产生回弹力，使所述密封唇口2与密封轴6更加紧密贴合，从而形成旋转动密封面，实现旋转动密封，一侧密封液体，一侧密封气体；
综上所述的旋转密封结构形成了从所述安装体7到旋转轴6之间的完整密封；由于所述旋转密封结构的存在，气体或液体不能通过所述安装体7和旋转轴6之间的间隙运动到另一侧去，实现了旋转动密封功能。
此外，本发明还提供一种可双向密封的旋转密封结构，其包括前述的两套旋转密封结构，该两套旋转密封结构分别位于环体结构的基体1左右两部分内，分为位于左侧的第一旋转密封结构和位于右侧的第二旋转密封结构；
所述第一旋转密封结构中的回弹装置4、第一密封唇口2、第二密封唇口3位置设置为：第一密封唇口2位于左侧，第二密封唇口3位于右侧，回弹装置4设置于第一密封唇口2非密封侧上；
所述第二旋转密封结构中的回弹装置4、第一密封唇口2、第二密封唇口3位置设置为：第一密封唇口2位于右侧，第二密封唇口3位于左侧，回弹装置4设置于第一密封唇口2非密封侧上；
由此在第一旋转密封结构中的第二密封唇口3与第二旋转密封结构中的第二密封唇口3形成反向安装结构，均朝向所述基体1的中心面方向，第一旋转密封结构中的第一密封唇口2均朝向所述基体1的左侧端面方向，第二旋转密封结构中的第一密封唇口2均朝向所述基体1的右侧端面方向。
其中，所述第一密封唇口2和所述第二密封唇口3为圆环形的薄片，为聚四氟乙烯材质制成。
其中，所述回弹装置4为圆环形的薄片，其上开有若干小槽，为弹性金属制成。
(三)有益效果
与现有技术相比较，本发明具备如下有益效果：①安装尺寸小。由于密封唇口为简单圆环形薄片，可将2个密封唇口安装到较小空间，实现双向密封，使旋转密封结构的空间尺寸更紧凑。②使用寿命长。由于密封唇口为聚四氟乙烯材料制成，该材料与金属之间的摩擦系数较低，约为传统橡胶材料的十分之一，因此，密封唇口与密封轴之间的摩擦力很低。低水平的摩擦力不仅减少了密封唇口的磨损，还降低了摩擦发热量，使密封唇口的使用寿命大幅延长。③适用温度范围宽。由于密封唇口为聚四氟乙烯材料制成，该材料的可靠适用温度在-50℃～+150℃之间，基本涵盖了旋转密封结构在各种场合下的使用温度要求范围。因此使旋转密封结构具有很高的温度适应性。④对润滑条件要求低。由于密封唇口为聚四氟乙烯材料制成，该材料与金属之间的摩擦力低，并且具有一定的自润滑性能，使旋转密封结构在润滑状况不佳甚至无润滑的情况下均能正常使用。
附图说明
图1为本发明技术方案的剖面结构示意图。
图2为回弹装置4的正面结构示意图。
图3为实施例1局部结构剖面图。
图4为实施例2局部结构剖面图。
【附图标记说明】
1.基体；2.第一密封唇口；3.第二密封唇口；4.回弹装置；5.O形圈；6.密封轴；7.安装体；8.转轴；9.端盖；10.轴承；11.基体；12.轴承；13.固定轴；14.旋转体；15.轴承。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
为解决现有技术的问题，本发明提供一种可双向密封的旋转密封结构，如图1所示，所述旋转密封结构用于在安装体7与密封轴6之间建立密封关系；所述旋转密封结构包括：环体结构的基体1、第一密封唇口2、第二密封唇口3、回弹装置4、O形圈5；
所述基体1的环体外表面开有环形槽，所述O形圈5安装在环形槽内；
所述基体1的环体外表面与安装体7的内表面安装在一起，它们之间设置为无相对转动，通过所述O形圈5实现静密封；
所述回弹装置4、第一密封唇口2、第二密封唇口3设置为具备弹性特性的圆环结构；所述基体1的环体内表面开有环形槽，所述回弹装置4、第一密封唇口2、第二密封唇口3各自的外侧端均压紧安装至所述环形槽内；在适度的压紧力下，所述回弹装置4、所述第一密封唇口2、所述第二密封唇口3和所述基体1之间的连接是密封的；气体和液体不能通过它们之间的连接部分；
所述回弹装置4、第一密封唇口2、第二密封唇口3的圆环结构内侧端穿入密封轴6，从而与密封轴6完成装配，所述第一密封唇口2和第二密封唇口3内侧端发生变形与所述密封轴6紧紧贴合，所述回弹装置4也发生变形，产生回弹力，使所述密封唇口2与密封轴6更加紧密贴合，从而形成旋转动密封面，实现旋转动密封，一侧密封液体，一侧密封气体；
综上所述的密封点形成了从所述安装体7到旋转轴6之间的完整密封。由于所述旋转密封结构的存在，气体和液体不能通过所述安装体7和旋转轴6之间的间隙运动到另一侧去，实现了旋转动密封功能。
本发明还提供一种可双向密封的旋转密封结构，其包括前述的两套旋转密封结构，该两套旋转密封结构分别位于环体结构的基体1左右两部分内，分为位于左侧的第一旋转密封结构和位于右侧的第二旋转密封结构；
所述第一旋转密封结构中的回弹装置4、第一密封唇口2、第二密封唇口3位置设置为：第一密封唇口2位于左侧，第二密封唇口3位于右侧，回弹装置4设置于第一密封唇口2非密封侧上；
所述第二旋转密封结构中的回弹装置4、第一密封唇口2、第二密封唇口3位置设置为：第一密封唇口2位于右侧，第二密封唇口3位于左侧，回弹装置4设置于第一密封唇口2非密封侧上；
由此在第一旋转密封结构中的第二密封唇口3与第二旋转密封结构中的第二密封唇口3形成反向安装结构，均朝向所述基体1的中心面方向，第一旋转密封结构中的第一密封唇口2均朝向所述基体1的左侧端面方向，第二旋转密封结构中的第一密封唇口2均朝向所述基体1的右侧端面方向。
其中，所述第一密封唇口2和所述第二密封唇口3为圆环形的薄片，为聚四氟乙烯材质制成。
其中，所述回弹装置4为圆环形的薄片，其上开有若干小槽，为弹性金属制成。
下面结合具体实施例来详细说明。
实施例1
本实施例提供一种所述旋转密封结构的安装结构。安装局部剖面图如附图3所示，功能实现的过程如下：
所述基体1的外表面开有环形槽，所述O形圈5安装在环形槽内。
所述基体1安装在端盖9的内表面，它们之间没有相对转动，所述基体1与所述端盖9通过所述O形圈5实现静密封。
所述基体1的内表面开有环形槽，所述回弹装置4和所述密封唇口2、所述密封唇口3被压紧安装到所述基体1上内表面的环形槽内，在适度的压紧力下，它们之间的连接是密封的。
转轴8通过轴承10与所述端盖9进行支撑定位。所述转轴8安装完成后，与所述端盖9之间有相对旋转运动。所述转轴8安装完成后，所述密封唇口2和所述密封唇口3发生变形与所述转轴8紧紧贴合，所述回弹装置4也发生变形，产生回弹力，使所述密封唇口2与所述转轴8更加紧密贴合，在所述转轴8转动过程中，形成旋转动密封面，可以实现一侧密封液体，一侧密封气体。
在综上所述的密封点作用下，所述端盖9左侧润滑油腔体中的润滑油不会通过所述端盖9和所述转轴8之间的密封结构泄露到所述端盖9右方的气体侧，同理，所述端盖9右方气体侧的有压力或无压力气体也不能通过所述端盖9和所述转轴8之间的密封结构泄露到所述端盖9左侧的润滑油腔体中。
所述旋转密封结构的实施实现了双向旋转动密封功能。
实施例2
本实施例提供一种两个旋转密封结构同时使用的组合式结构，特别适用于在机械结构中隔出气路的旋转密封。该安装局部剖面图如附图4所示，功能实现的过程如下：
如附图4所示：基体11可以看做是所述基体1的延长变形，所述基体11的外表面左右两侧也开有两处环形槽，环形槽内均安装了所述O形圈5。
所述基体11被安装到旋转体14的内表面，通过所述O形圈5与所述旋转体14实现静密封，随所述旋转体14一同转动。
所述基体11的内表面左右两侧开有两处环形槽，在环形槽内分别压紧安装了所述密封唇口2、所述密封唇口3和所述回弹装置4，在适度的压紧力下，它们之间的连接也是密封的。用于密封气体的两组密封唇口3对向安装，均朝向所述基体11的中心面方向，用于密封液体的所述密封唇口2均朝向所述基体11的端面方向，所述回弹装置4均安装在所述密封唇口2的非密封侧，用来提供回弹力，使所述密封唇口2与固定轴13更加紧密贴合。
所述基体11上还具有若干用于通液轴向开孔和用于通气的径向开孔，轴向开孔和径向开孔是交错进行的，它们之间是不连通的。
如说明书附图4所示的结构在装配完成后，所述旋转体14通过轴承12和轴承15定位支撑在所述固定轴13上。所述固定轴13相对静止，所述旋转体14可以围绕所述固定轴13转动。在所述旋转体14转动的过程中，所述密封唇口2、所述密封唇口3随着所述基体11与所述旋转体14一同转动。所述密封唇口2和所述密封唇口3发生变形与所述固定轴13紧紧贴合，所述回弹装置4也发生变形，产生回弹力，使所述密封唇口2与所述固定轴13更加紧密贴合，从而形成了4处旋转动密封面，从左至右依次可以实现液体、气体、气体、液体的旋转动密封。
在综上所述的密封点作用下，所述固定轴13和所述旋转体14之间的转动是密封的，并且密封是多次的。这样做的好处是在所述基体11的中央区域密封出了一个气体区域，在所述旋转体14转动的过程中，该气体区域与左、右两侧润滑油腔是完全密封的。
需要着重指出的是：所述基体11可以看做是所述基体1的变形，在一件基体上集成安装了两组密封结构。所述基体11上的径向开孔能够连通所述基体11的内表面和外表面，使气体能够从所述基体11的内表面运动到外表面，这样就使气体能够通过所述固定轴13上的气道运动到所述旋转体14上的气道中，而气体不能通过所述基体11上的密封结构运动到所述基体11两端安装所述轴承12和所述轴承15的左、右两侧润滑油腔之中。同理，左、右两侧润滑油腔中的润滑油也不能通过所述基体11上的密封结构运动到所述基体11中心面的气道之中。这样就实现了气道的旋转密封。具有这种功能的结构在各种机械结构中有着广泛而重要的应用。
所述基体11上还开有若干轴向开孔，其与径向开孔在所述基体11的圆周空间上是交错进行的，它们之间是不连通的。其目的是可以使被所述基体11上的密封结构分隔开来的左侧油腔和右侧油腔连通，但不会影响前述任何密封点。润滑油能够通过轴向开孔自由流动，这就使得左、右两侧油腔的润滑油的正常流动不会因为所述基体11上密封结构的存在而受到影响。极大减小了所述旋转密封结构对整个机构润滑作用的影响。
实施例3
本实施例提供一种旋转密封结构，如图1所示，所述旋转密封结构包括：基体1，第一密封唇口2，第二密封唇口3，回弹装置4，O形圈5。
所述基体1外表面开有环形槽，所述O形圈5安装在所述基体1上外表面的环形槽内。
所述基体1内表面也开有环形槽，所述回弹装置4安装在所述密封唇口2的一侧，所述回弹装置4和所述密封唇口2、所述密封唇口3被安装到所述基体1上内表面的环形槽内，且它们之间的连接是密封的，气体和液体不能通过所述回弹装置4、所述密封唇口2、所述密封唇口3与所述基体1之间的连接。
所述密封唇口2和所述密封唇口3是一种圆环形的薄片，所述密封唇口2和所述密封唇口3的内径小于密封轴6的直径，在所述密封唇口2和所述密封唇口3随着所述旋转密封结构被安装后，所述密封唇口2和所述密封唇口3被拉伸变形成喇叭口状，所述密封唇口2和所述密封唇口3产生一定的回复力，使所述密封唇口2和所述密封唇口3的一侧表面与所述密封轴6的外表面紧密贴合。
所述回弹装置4是一种圆环形的弹性薄片，所述回弹装置4的内径小于密封轴6的直径，在所述回弹装置4随着所述旋转密封结构被安装后，所述回弹装置4发生弹性变形，产生轴向回弹力，回弹力作用到所述密封唇口2上，使所述密封唇口2与所述密封轴6更加紧密贴合。为了防止所述回弹装置4在安装变形时撕裂，在所述回弹装置4上开了若干径向的小槽，如说明书附图2所示。小槽的数量和深度均以不使所述回弹装置4在安装时撕裂为宜。
综上所述，所述旋转密封结构与所述密封轴6完成装配后，所述密封唇口2和所述密封唇口3与所述密封轴6紧紧贴合，形成旋转动密封面，一侧密封液体，一侧密封气体，实现密封功能。应当指出，所述旋转密封结构适合于与所述密封轴6有相对转动的旋转密封场合，无论是所述旋转密封结构相对静止，所述密封轴6相对转动，还是所述密封轴6相对静止，所述旋转密封结构相对转动，所述旋转密封结构的密封功能均能实现。
其中，所述基体1为金属材质制成。
其中，所述密封唇口2和所述密封唇口3为非金属材料聚四氟乙烯制成。
其中，所述回弹装置4为弹性金属制成。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种可双向密封的旋转密封结构，其特征在于，所述旋转密封结构用于在安装体(7)与密封轴(6)之间建立密封关系；所述旋转密封结构包括：环体结构的基体(1)、第一密封唇口(2)、第二密封唇口(3)、回弹装置(4)、O形圈(5)；
所述基体(1)的环体外表面开有第一环形槽，所述O形圈(5)安装在第一环形槽内；
所述基体(1)的环体外表面与安装体(7)的内表面安装在一起，它们之间设置为无相对转动，通过所述O形圈(5)实现静密封；
所述回弹装置(4)、第一密封唇口(2)、第二密封唇口(3)设置为具备弹性特性的圆环结构；所述基体(1)的环体内表面开有第二环形槽，所述回弹装置(4)、第一密封唇口(2)、第二密封唇口(3)各自的外侧端均压紧安装至所述第二环形槽内；在适度的压紧力下，所述回弹装置(4)、所述第一密封唇口(2)、所述第二密封唇口(3)和所述基体(1)之间的连接是密封的；气体或液体不能通过它们之间的连接部分；
所述回弹装置(4)、第一密封唇口(2)、第二密封唇口(3)的圆环结构内侧端穿入密封轴(6)，从而与密封轴(6)完成装配，所述第一密封唇口(2)和第二密封唇口(3)内侧端发生变形与所述密封轴(6)紧紧贴合；所述回弹装置(4)设置于第一密封唇口(2)上，也发生变形，产生回弹力，使所述第一密封唇口(2)与密封轴(6)更加紧密贴合，从而形成旋转动密封面，实现旋转动密封，一侧密封液体，一侧密封气体；
所述旋转密封结构形成了从所述安装体(7)到密封轴(6)之间的完整密封；由于所述旋转密封结构的存在，气体或液体不能通过所述安装体(7)和密封轴(6)之间的间隙运动到另一侧去，实现了旋转动密封功能。
2.一种可双向密封的旋转密封结构，其特征在于，其包括两套如权利要求1所述的旋转密封结构，该两套旋转密封结构分别位于环体结构的基体(1)左右两部分内，分为位于左侧的第一旋转密封结构和位于右侧的第二旋转密封结构；
所述第一旋转密封结构中的回弹装置(4)、第一密封唇口(2)、第二密封唇口(3)位置设置为：第一密封唇口(2)位于左侧，第二密封唇口(3)位于右侧，回弹装置(4)设置于第一密封唇口(2)非密封侧上；
所述第二旋转密封结构中的回弹装置(4)、第一密封唇口(2)、第二密封唇口(3)位置设置为：第一密封唇口(2)位于右侧，第二密封唇口(3)位于左侧，回弹装置(4)设置于第一密封唇口(2)非密封侧上；
由此在第一旋转密封结构中的第二密封唇口(3)与第二旋转密封结构中的第二密封唇口(3)形成反向安装结构，均朝向所述基体(1)的中心面方向，第一旋转密封结构中的第一密封唇口(2)朝向所述基体(1)的左侧端面方向，第二旋转密封结构中的第一密封唇口(2)朝向所述基体(1)的右侧端面方向。
3.如权利要求1或2所述的可双向密封的旋转密封结构，其特征在于，所述第一密封唇口(2)和所述第二密封唇口(3)为圆环形的薄片，为聚四氟乙烯材质制成。
4.如权利要求1或2所述的可双向密封的旋转密封结构，其特征在于，所述回弹装置(4)为圆环形的薄片，其上开有若干小槽，为弹性金属制成。
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