CN106352089A - 一种新型自补偿a型密封圈 - Google Patents

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Abstract

一种新型自补偿A型密封圈，包括密封圈基体以及设置在密封圈基体内的不锈钢金属骨架和充气腔；所述密封圈基体的截面形状为近似“A”字型，“A”字型的横梁一端与尖部间的空腔为充气腔，“A”字型的横梁及另一端内设置不锈钢金属骨架，密封圈基体的尖部即唇口处结构呈现非对称性；密封圈基体位于径向两端的“A”字型的横梁上开有进气孔和出气孔，进气孔和出气孔分别与进气管与出气管相连；所述充气腔与进气管和出气管相连，始终保持充气腔内有一定压力挤压唇口，实现自补偿；充气腔内壁涂有一层聚乙烯塑料薄膜，保证了充气腔的气密性；本发明能够自行补偿由于磨损导致的密封接触区接触压力降低，大幅度提高了密封件的使用寿命。

Description

一种新型自补偿A型密封圈
技术领域
本发明涉及一种橡塑密封圈，具体涉及一种新型自补偿A型密封圈。
背景技术
密封是现代机械工程重要的使用技术，评价密封性能的最主要的两个指标是泄露率和摩擦。密封泄漏会增加系统维修成本、污染环境，还会酿成如美国挑战者号航天飞机发射爆炸等致命灾害；密封件的磨损，不仅导致密封泄漏量增加，缩短了密封件的使用寿命，严重制约了所服务机械系统设计寿命的实现，同时也造成了能源浪费和经济损失，据石化领域统计，60％的非计划停车是由密封故障造成的，密封事故高发率造成了巨大的经济损失。
橡塑动密封件在安装时一般采用过盈配合，因此密封接触区存在一定的接触压力，随着运行时间增长，密封件势必会产生磨损，导致接触区接触压力降低。接触压力降低会增加泄露量，密封件使用寿命缩短。而现有的唇封(旋转轴唇形密封)从结构上决定了它本身不具备自行补偿磨损带来的影响的能力。随着密封应用环境的复杂化和极端化，密封件经常工作在高速、高压、极端温度下，这进一步加剧了密封件的磨损。
目前，国内外对于密封性能的研究主要是针对不同工况下密封泄漏量和摩擦力矩的变化规律，而专门研究如何弥补由磨损带来的密封性能恶化的发明专利少之又少，通常是研究如何减小摩擦系数或对橡胶材料本身进行增强来达到降低磨损的效果。减小摩擦系数本身就会对其密封性能产生不利的影响，对橡胶材料本身增强势必会影响其弹性，而橡胶材料之所以广泛应用在密封领域，正是由于其良好的弹性、回弹性。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种新型自补偿A型密封圈，能够自行补偿由于磨损导致的密封接触区接触压力降低，大幅度提高了密封件的使用寿命。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种新型自补偿A型密封圈，包括密封圈基体1以及设置在密封圈基体1内的不锈钢金属骨架2和充气腔3；所述密封圈基体1的截面形状为近似“A”字型，“A”字型的横梁一端与尖部间的空腔为充气腔3，“A”字型的横梁及另一端内设置不锈钢金属骨架2，密封圈基体1的尖部即唇口处结构呈现非对称性；密封圈基体1位于径向两端的“A”字型的横梁上开有进气孔4和出气孔5，进气孔4和出气孔5分别与进气管6与出气管7相连；所述充气腔3与进气管6和出气管7相连，始终保持充气腔3内有一定压力挤压唇口，实现自补偿。
所述充气腔3内壁涂有一层聚乙烯塑料薄膜12。
所述密封圈基体1的材料为丁腈橡胶。
所述密封圈基体1上下两端开有进气孔4和出气孔5分别与进气管6和出气管7相连，可以通过快速充气保证充气腔3内具有一定的压力挤压唇口达到自补偿效果。密封圈基体1材料为丁腈橡胶(NBR)，NBR具有良好的弹性和随弹性，采用过盈配合时，很好的弥补了由于安装误差导致的轴的径向跳动带来的影响。
所述不锈钢金属骨架2位于密封圈基体1内，既增加了密封圈的刚度，提高了密封圈的抗冲击性，又保证了副密封处的密封效果。
所述充气腔3内壁涂有一层聚乙烯塑料薄膜12，由于橡胶材料具有较多孔隙，充气腔内壁涂薄膜很好的保证了腔内压力的稳定性。
所述密封唇口结构上呈现非对称性。唇口结构的非对称性，使得密封圈工作过程中接触区的接触应力呈现非对称性。由于密封圈接触区表面粗糙峰的存在，在非对称的接触应力的作用下，粗糙峰的切向变形也呈现非对称性。粗糙峰的切向变形起到导流的作用，因此由油侧向空气侧的流量小于由空气侧向油侧的流量，实现零泄露。
本发明的优点：
1、适用工况范围更广。
2、使用寿命增长。
3、可以实现零泄露。
附图说明
图1是本发明的结构示意图，其中图1a为主视图(a)，图1b为侧视图，图1c为图1a沿H-H向的截面图。
图2是本发明使用的装配及局部放大示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
参照图1和图2，一种新型自补偿A型密封圈，包括密封圈基体1以及设置在密封圈基体1内的不锈钢金属骨架2和充气腔3；所述密封圈基体1的截面形状为近似“A”字型，“A”字型的横梁一端与尖部间的空腔为充气腔3，“A”字型的横梁及另一端内设置不锈钢金属骨架2，密封圈基体1的尖部即唇口处结构呈现非对称性；密封圈基体1位于径向两端的“A”字型的横梁上开有进气孔4和出气孔5，进气孔4和出气孔5分别与进气管6与出气管7相连；所述充气腔3与进气管6和出气管7相连，始终保持充气腔3内有一定压力挤压唇口，实现自补偿。不锈钢金属骨架2主要起支撑作用，保证密封圈一定的抗压强度，通过充气腔3内的压力来调节唇口的位置，达到自补偿效果。
作为本发明的优选实施方式，所述充气腔3内壁涂有一层聚乙烯塑料薄膜12。
作为本发明的优选实施方式，所述密封圈基体1的材料为丁腈橡胶。
如图2所示，密封圈与轴8采用过盈配合，气缸壁9对应位置开有进气管孔10和出气管孔11，进气管6与空气压缩机13相连，通过气缸壁上的进气管孔10及密封圈本体的进气孔4(连接方式采用螺纹连接)对充气腔3进行充气，充气腔3内壁的聚乙烯塑料薄膜12保证了充气腔的气密性。当唇口由于磨损变薄导致密封接触压力减小时，充气腔3内压力迫使唇口膨胀，很好的弥补了磨损带来的影响。
本发明的密封原理：
轴静止时，唇口表面粗糙峰呈水平状态；轴旋转时，受到剪切力作用，粗糙峰发生切向变形，起到“导流”作用，像“螺旋泵”一样带动两侧流体往中间流动；唇口结构的非对称性，最大接触压力靠近油侧，粗糙峰最大切向变形与最大接触压力位置重合，使得空气侧向油侧的流量大于油侧向空气侧的流量；从而净流量方向由空气侧指向油侧，完成反向泵送过程，实现零泄漏。

Claims (3)

1.一种新型自补偿A型密封圈，其特征在于，包括密封圈基体(1)以及设置在密封圈基体(1)内的不锈钢金属骨架(2)和充气腔(3)；所述密封圈基体(1)的截面形状为近似“A”字型，“A”字型的横梁一端与尖部间的空腔为充气腔(3)，“A”字型的横梁及另一端内设置不锈钢金属骨架(2)，密封圈基体(1)的尖部即唇口处结构呈现非对称性；密封圈基体(1)位于径向两端的“A”字型的横梁上开有进气孔(4)和出气孔(5)，进气孔(4)和出气孔(5)分别与进气管(6)与出气管(7)相连；所述充气腔(3)与进气管(6)和出气管(7)相连，始终保持充气腔(3)内有一定压力挤压唇口，实现自补偿。
2.根据权利要求1所述的一种新型自补偿A型密封圈，其特征在于，所述充气腔(3)内壁涂有一层聚乙烯塑料薄膜(12)。
3.根据权利要求1所述的一种新型自补偿A型密封圈，其特征在于，所述密封圈基体(1)的材料为丁腈橡胶。
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