CN105822764A - 密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种密封结构，包括第一壳体，第一壳体包括第一壳体本体，第一壳体本体上设有安装O形密封圈的沟槽以及用于第一壳体和第二壳体连接的螺栓孔，其特征在于，所述的沟槽为斜面沟槽。本发明在满足O形密封圈拉伸量、压缩率及填充率的情况下，加大沟槽直径，避开壳体上螺栓安装连接孔的位置，防止了因加大壳体外形尺寸而造成产品安装位置的干涉；为防止O形密封圈在拉伸情况下弹出沟槽，将沟槽设计为倾斜状态；同时O形密封圈安装沟槽内斜面和端面间倒角小于R0.2，且不允许存在毛刺，加工后，需使用金相砂纸去除相交处的毛刺。

Description

密封结构

技术领域

本发明涉及一种密封结构，尤其涉及一种O形密封圈安装沟槽结构，属于密封结构技术领域。

背景技术

在液压元件及其系统中，密封装置是用来防止工作介质的泄露及外界灰尘和异物的侵入，漏油是液压系统经常发生的毛病之一，外漏会造成工作介质的浪费、弄脏设备、污染环境，甚至引起机械操作失灵等事故，内漏会引起液压系统容积效率下降和液压能量的损失，达不到所需的工作压力或者无法工作。侵入系统的微小颗粒，会引起或加剧液压元件摩擦副的磨损、堵塞、卡死或损坏，导致系统失灵。密封件和密封装置是液压设备的一个重要组成部分，在管理不善的液压设备机体及其周围经常会看到积存的油液，所以良好密封性能的液压系统可以提高设备工作可靠性，延长使用寿命，减少能量消耗。

在液压系统中，密封设计是重要一环，也是保证液压系统具备良好密封性能的关键，因而对液压系统设计阶段、选择密封结构设计应予以足够重视。选择密封结构和类型时应主要依据设备的工作条件，如压力、速度、温度、与流体的相容性、环境有无颗粒及灰尘存在等。合理选择密封结构之后还要进行配偶件的相应设计，如安装密封件的沟槽尺寸精度、表面粗糙度、轴偏心量、密封件的拉伸量、压缩率及填充率等，这些因素也会影响密封的效果。

在液压系统中，常见的密封形式有O形圈、Y形圈和V形圈等唇形密封，这三种密封形式都可用于静密封和动密封。O形密封圈是一种断面形状为圆形的密封元件，广泛应用于多种机械设备中，在一定温度、压力及不同的液体或气体介质中起密封作用，是液压工程中用得最多、最普遍的一种密封形式，主要应用于静密封和滑动密封，也可作动密封用。O形密封圈与其它密封件相比，具有如下优点：1.密封性好，寿命长；2.单圈就可以对两个方向起密封作用；3.动摩擦阻力较小；4.对油液、温度和压力的适应性较好；5.密封部位结构简单，装拆方便。其缺点是在做动密封使用时，启动摩擦阻力较大，约为动摩擦力的3～4倍，在高压下易被挤入间隙。

O形密封圈是典型的挤压密封，当装入密封沟槽后，其截面受到一定的压缩变形，由于O形密封圈具有良好的弹性，对接触面产生预接触而形成自密封，防止油液的泄露；当油压压力较低时，跟无压状态一样，主要靠O形密封圈自身的弹性变形力进行自密封；当油压压力较高时，O形密封圈被挤到密封槽的一侧，封闭了密封间隙，此时O形密封圈以更大的弹性变形力密封。当压力超过一定限度时，O形密封圈从密封槽的间隙中被挤出，使密封效果降低或失去密封作用。O型密封圈拉伸量以及截面直径的压缩率、填充率是密封设计的主要内容，对密封性能和使用寿命有重要意义，O形密封圈具有良好的密封效果很大程度上取决于本身的尺寸和沟槽尺寸的正确匹配。

目前使用较多的O形密封圈沟槽结构有矩形沟槽、V形沟槽、半圆形沟槽、燕尾形沟槽以及三角形沟槽，此类沟槽结构目前已按照O形密封圈的尺寸系列进行标准化，使用较广泛。但是如在设计结构受限制的情况下，按标准推荐的沟槽尺寸也存在不适用的情况。如图1、图2所示，为标准推荐的O形密封圈沟槽尺寸，因壳体内腔决定了储油量的体积，该内腔不能减小，同时壳体外径太大会影响整个产品的安装尺寸，从而造成了两壳体连接螺栓位置(即螺栓孔1-3)和O形密封圈2安装位置出现干涉的情况，需进行O形密封圈沟槽非标设计。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供了一种结构紧凑、密封效果好的密封结构，解决了两壳体连接螺栓位置和O形密封圈安装位置出现干涉的情况。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供了一种密封结构，包括第一壳体，第一壳体包括第一壳体本体，第一壳体本体上设有安装O形密封圈的沟槽以及用于第一壳体和第二壳体连接的螺栓孔，其特征在于，所述的沟槽为斜面沟槽。

优选地，所述的斜面沟槽与第一壳体轴向倾斜向外成15°～20°角。

优选地，所述的斜面沟槽截面的形状为梯形。

优选地，所述的斜面沟槽内的斜面与端面间倒角小于R0.2。

优选地，所述的倒角在加工后使用金相砂纸去除相交处的毛刺。

优选地，所述的斜面沟槽的直径d满足O形密封圈的拉伸量a控制在1％～5％范围内；

拉伸量a的计算公式为：其中d为斜面沟槽内侧面直径，W为O形密封圈的截面直径，d1为O形密封圈的内径。

优选地，所述的斜面沟槽的深度和宽度的设计保证O形密封圈的压缩率E控制在8％～30％；

压缩率的公式为：W为O形密封圈的截面直径，H为沟槽的平均深度。

优选地，所述的斜面沟槽的深度和宽度的设计保证O形密封圈的填充率n控制在75％～90％范围内；

填充率公式为：G为沟槽宽度，H为沟槽的平均深度。

本发明在满足O形密封圈拉伸量、压缩率及填充率的情况下，加大沟槽直径，利用O形密封圈本身弹性进行安装，保证其拉升量控制在推荐值1％～5％内，使整个产品设计结构紧凑，满足产品使用性能，同时达到密封效果，避开壳体上螺栓安装连接孔的位置，防止了因加大壳体外形尺寸而造成产品安装位置的干涉；为防止O形密封圈在拉伸情况下弹出沟槽，将沟槽设计为倾斜状态；同时O形密封圈安装沟槽内斜面和端面间倒角小于R0.2，且不允许存在毛刺，加工后，需使用金相砂纸去除相交处的毛刺。加工中只需使用标准槽刀在带有四轴的车削机床上加工即可，或者定制带角度的非标刀具在普通车床上加工。

附图说明

图1为第一壳体中O形密封圈标准推荐的沟槽结构示意图；

图2为图1中沟槽和连接螺栓孔位置示意放大图；

图3为本发明的一种密封结构的示意图；

图4为图3中沟槽的放大图；

图5为O形密封圈初始状态安装示意图；

图6为O形密封圈初始状态安装放大示意图；

图7为O形密封圈装配后的产生的应力示意图；

图8为第一壳体和第二壳体安装后O形密封圈变形后状态示意图；

图9为图8局部放大示意图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

本发明为一种密封结构，如图3和图4所示，其包括第一壳体1，第一壳体1包括第一壳体本体1-1，第一壳体本体1-1上设有安装O形密封圈2的斜面沟槽以及用于第一壳体1和第二壳体3连接的螺栓孔1-3。

为避免O形密封圈2的沟槽1-2的安装尺寸与两壳体连接螺栓孔1-3位置干涉，在O形密封圈2拉伸量允许的条件下，本实施例利用O形密封圈2自身的弹性，加大沟槽1-2的直径d，该直径d尺寸的设计满足O形密封圈2的拉伸量a控制在1％～5％范围内，拉伸量a的计算公式为：其中d为沟槽1-2的内侧面直径，W为O形密封圈2的截面直径，d1为O形密封圈2的内径。

因加大了沟槽1-2的直径，O形密封圈2安装后拉伸量加大，会出现弹出沟槽1-2的现象，为解决此问题，将沟槽1-2的结构设计为倾斜状态，与壳体轴向倾斜向外成15°～20°角范围内，在沟槽内径一定的情况下，角度的大小会影响到沟槽深度H的尺寸。如图3和图4所示，在沟槽1-2的角度作用下且安装时O形密封圈2表面涂抹液压油后，能有效防止O形密封圈2弹出沟槽1-2，如图5和图6所示。

为便于加工及刀具的标准化，该沟槽1-2设计为梯形结构，沟槽1-2宽度参考标准槽刀的宽度进行设计。

沟槽1-2的深度和宽度的设计保证O形密封圈2的压缩率E控制在8％～30％，填充率n控制在75％～90％范围内，压缩率的公式为：填充率公式为：式中W为O形密封圈2的截面直径，G为沟槽1-2的宽度，H为沟槽1-2的深度，因沟槽1-2底部为斜面。此处H为沟槽1-2的平均深度，即沟槽1-2中点处深度。

为使O形密封圈2更好的贴合在沟槽1-2内，图4中P处倒角小于R0.2，且不允许存在破坏O形密封圈2的毛刺等，加工后，需使用金相砂纸去除相交处的毛刺。

本发明在满足产品使用性能的条件下，保证O形密封圈2的压缩率、拉伸量和填充率，使O形密封圈2与沟槽1-2尺寸达到正确合理的匹配，通过第一壳体1和第二壳体3装配后，O形密封圈2产生初始变形和应力时，如图7所示，O形密封圈2本身的弹性变形后，产生三个方向的反作用应力，将不会产生泄漏，封闭了密封间隙，利用O形密封圈2的弹性变形力密封，保证密封效果，O形密封圈2在变形和应力作用下，如图8和图9所示。

具体操作通过试验和实践来验证：

为了验证该结构的可靠性，对本发明进行了验证，将第一壳体1和第二壳体3进行装配、性能试验，经过2000小时性能试验后，两壳体结合面处未发现有漏油和渗油的现象。第一壳体1和第二壳体3拆解后发现O形密封圈2变形正常，未发现压缩变形、间隙咬伤及扭曲等现象。

Claims (8)

1.一种密封结构，包括第一壳体(1)，第一壳体(1)包括第一壳体本体(1-1)，第一壳体本体(1-1)上设有安装O形密封圈(2)的沟槽以及用于第一壳体(1)和第二壳体(3)连接的螺栓孔(1-3)，其特征在于，所述的沟槽(1-2)为斜面沟槽。

2.如权利要求1所述的一种密封结构，其特征在于，所述的斜面沟槽与第一壳体(1)轴向倾斜向外成15°～20°角。

3.如权利要求1所述的一种密封结构，其特征在于，所述的斜面沟槽截面的形状为梯形。

4.如权利要求1所述的一种密封结构，其特征在于，所述的斜面沟槽内的斜面与端面间的倒角小于R0.2。

5.如权利要求4所述的一种密封结构，其特征在于，所述的倒角在加工后使用金相砂纸去除相交处的毛刺。

6.如权利要求1所述的一种密封结构，其特征在于，所述的斜面沟槽的直径d满足O形密封圈(2)的拉伸量a控制在1％～5％范围内；

拉伸量a的计算公式为：其中d为斜面沟槽内侧面直径，W为O形密封圈(2)的截面直径，d1为O形密封圈(2)的内径。

7.如权利要求1所述的一种密封结构，其特征在于，所述的斜面沟槽的深度和宽度的设计保证O形密封圈(2)的压缩率E控制在8％～30％；

压缩率的公式为：W为O形密封圈(2)的截面直径，H为沟槽(1-2)的平均深度。

8.如权利要求1或7所述的一种密封结构，其特征在于，所述的斜面沟槽的深度和宽度的设计保证O形密封圈(2)的填充率n控制在75％～90％范围内；

填充率公式为：G为沟槽(1-2)宽度，H为沟槽(1-2)的平均深度。