CN107289132B - 一种带增强骨架的星形往复密封圈 - Google Patents

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Abstract

一种带增强骨架的星形往复密封圈，包括橡胶基体、骨架2和薄壁环管4；其特征在于：所述橡胶基体包括四个外凸的密封唇1和四个内凹的容腔5，所述的内凹的容腔5分别位于两个外凸的密封唇1之间，所述的每个外凸的密封唇1表面布置有若干亚毫米级微小凸体3；所述亚毫米级微小凸体3为沿圆周向均匀分布的环带；所述骨架2的截面形状为双头呆扳手，其中中间竖条截面形状为矩形，两端截面形状为圆弧形；所述圆弧叉与该处内凹的容腔5具有相同圆心和曲率，圆弧叉的曲率半径大于容腔的曲率半径；所述每个外凸的密封唇1上均布置有薄壁金属环管4，所述每个薄壁金属环管4内均充满可压缩惰性气体。本发明的有益效果：具有减磨降摩、提高密封可靠性与磨损自补偿能力、延长密封使用寿命的作用。

Description

一种带增强骨架的星形往复密封圈
技术领域
本发明涉及成型挤压型密封结构设计技术领域，具体涉及一种带增强骨架的星形往复密封圈，特别适用于大轴径、高压和高速的往复轴用或往复孔用动密封结构。
背景技术
橡胶挤压型密封圈依靠挤压变形来封住密封偶合面，使用成本较低、性能可靠，且已经被广泛应用在各种往复机械设备上，如船舶、汽车、飞机、工程机械以及医疗机械等。O形往复密封圈作为往复机械设备上最开始使用的密封件之一，由于结构简单、成本低和良好的密封性能而被广泛使用。然而，随着现代化密封技术的发展，O形橡胶密封圈却暴露出越来越多的缺陷，诸如，安装和使用过程中容易产生螺旋扭曲损伤，压力较高时容易产生挤出现象而造成间隙咬伤等。星形密封圈是在O形圈基础上发展而来的，与O形圈相比，星形密封圈的摩擦系数低、抗扭转效果好，密封唇间形成了润滑容腔，适合应用于流体机械的动密封场合。然而，实际应用中发现，由于密封流体压力的增大，密封唇之间的润滑容腔会逐渐丧失，从而导致摩擦力增大，密封发生磨损失效的概率大大增大。当密封发生轻微磨损失效时，由于密封唇处的径向压缩量无法得到及时补偿，密封圈极易发生流体泄漏，轻则会降低往复机械效率，重则会引发重大安全事故。
发明内容
本发明要克服现有技术的上述缺点，提供一种摩擦力值小、耐磨损，密封性能好，使用寿命长的带增强骨架的星形往复密封圈。
本发明的技术方案是：
一种带增强骨架的星形往复密封圈，包括橡胶基体、骨架2和薄壁环管4；其特征在于：所述橡胶基体包括四个外凸的密封唇1和四个内凹的容腔5，所述的内凹的容腔5分别位于两个外凸的密封唇1之间，所述的每个外凸的密封唇1表面布置有若干亚毫米级微小凸体3；所述每个亚毫米级微小凸体3均为沿周向均匀分布的环带；所述骨架2的截面形状为双头呆扳手，其中中间竖板形状为矩形，两端的截面形状为圆弧形；所述圆弧叉与该处内凹的容腔5具有相同圆心和曲率，圆弧叉的曲率半径大于容腔的曲率半径；所述每个外凸的密封唇1上均布置有薄壁金属环管4，所述每个薄壁金属环管4内均充满可压缩惰性气体。
进一步，所述的薄壁环管4的截面形状是下列形状之一：圆形、椭圆、矩形、三角形或X形，壁面厚度为1～5mm。
进一步，所述的薄壁环管4内的惰性气体的压力为0.1～5MPa。
进一步，所述的内凹的容腔5的曲线形状是下列形状之一：圆弧、正弦、或样条拟合曲线。
进一步，所述的亚毫米级微小凸体3的截面形状是下列形状之一：圆弧形、三角形或椭圆形。
本发明的工作原理：
本发明提供的带增强骨架的星形往复密封圈，包括橡胶密封圈、增强骨架和薄壁环管。增强骨架的存在能保证润滑容腔不会在高压条件下丧失，同时确保密封圈足够的刚度或稳定性；密封唇表面的亚毫米大小的微小凸体环带能起到减小密封唇表面的接触面积，降低摩擦力，提高密封可靠性的作用。此外，薄壁环管中充满了可压缩的惰性气体，当密封圈在高速、高压下发生磨损失效时，密封唇表面的温度势必会升高，将引起薄壁环管中的气体发生膨胀，密封唇的径向压缩变形量得到补偿，从而起到防止密封流体发生泄漏的作用；当密封圈在低压或低速条件下工作时，由于密封区接触面积的减小，摩擦力值相对减小，密封唇的温度会相应降低，将引起薄壁环管中的气体发生冷缩现象，从而防止密封圈产生不必要的、过大的摩擦力而导致密封圈发生磨损失效。
骨架材料既可以采用金属材料，也可以采用高分子聚合物增强型复合材料。亚毫米微小凸体的特征尺寸，比如凸起高度、圆弧当量半径等的尺寸取值范围为0.1～1mm。
本发明的有益效果主要表现在：
保证了密封圈的润滑容腔的存在，使密封具有磨损自动补偿能力，增强了密封的可靠性，降低了摩擦阻力，延长了密封圈的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的结构的截面示意图。
图2为本发明的三维结构示意图(部分环体)。
图3为本发明的薄壁环管的示意图(部分环体)。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。其中：1-密封唇；2-骨架；3-亚毫米级微小凸体；4-薄壁环管；5-容腔。
参照图1所示，一种带增强骨架的星形往复密封圈，包括橡胶基体、骨架2和薄壁环管4；其特征在于：所述橡胶基体包括四个外凸的密封唇1和四个内凹的容腔5，所述的内凹的容腔5分别位于两个外凸的密封唇1之间，所述的每个外凸的密封唇1表面布置有若干亚毫米级微小凸体3；所述亚毫米级微小凸体3为沿圆周向均匀分布的环带；所述骨架2的截面形状为双头呆扳手，其中中间竖条截面形状为矩形，两端的截面形状为圆弧形；所述圆弧叉与该处内凹的容腔5具有相同圆心和曲率，圆弧叉的曲率半径大于容腔的曲率半径；所述每个外凸的密封唇1上均布置有薄壁金属环管4，所述每个薄壁金属环管4内均充满可压缩惰性气体。
所述的薄壁环管4的截面形状包括圆形、椭圆、矩形、三角形或X形，壁面厚度为1～5mm。
所述的薄壁环管4内的惰性气体的压力为0.1～5MPa。
所述的内凹的容腔5的曲线形状包括圆弧、正弦、或样条拟合曲线。
所述的亚毫米级微小凸体3的截面形状包括圆弧形、三角形或椭圆形。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (5)

1.一种带增强骨架的星形往复密封圈，包括橡胶基体、骨架(2)和薄壁环管(4)；其特征在于：所述橡胶基体包括四个外凸的密封唇(1)和四个内凹的容腔(5)，所述的内凹的容腔(5)分别位于两个外凸的密封唇(1)之间，所述的每个外凸的密封唇(1)表面布置有若干亚毫米级微小凸体(3)；所述亚毫米级微小凸体(3)为沿圆周向均匀分布的环带；所述骨架(2)的截面形状为双头呆扳手，其中中间竖条截面形状为矩形，两端叉截面形状为圆弧形；所述圆弧叉与该处内凹的容腔(5)具有相同圆心和曲率，圆弧叉的曲率半径大于容腔的曲率半径；所述每个外凸的密封唇(1)上均布置有薄壁金属环管(4)，所述每个薄壁金属环管(4)内均充满可压缩惰性气体。
2.如权利要求1所述的一种带增强骨架的星形往复密封圈，其特征在于：所述的薄壁环管(4)的截面形状是下列形状之一：圆形、矩形、三角形或X形，壁面厚度为1～5mm。
3.如权利要求2所述的一种带增强骨架的星形往复密封圈，其特征在于：所述的薄壁环管(4)内的惰性气体的压力为0.1～5MPa。
4.如权利要求2所述的一种带增强骨架的星形往复密封圈，其特征在于：所述的内凹的容腔(5)的曲线形状是下列形状之一：圆弧、正弦、或样条拟合曲线。
5.如权利要求3所述的一种带增强骨架的星形往复密封圈，其特征在于：所述的亚毫米级微小凸体(3)的截面形状是下列形状之一：圆弧形、三角形或椭圆形。
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