CN108223807A - 回转接头用油压驱动自适应形状记忆补偿密封圈 - Google Patents

回转接头用油压驱动自适应形状记忆补偿密封圈 Download PDF

Info

Publication number
CN108223807A
CN108223807A CN201711416750.7A CN201711416750A CN108223807A CN 108223807 A CN108223807 A CN 108223807A CN 201711416750 A CN201711416750 A CN 201711416750A CN 108223807 A CN108223807 A CN 108223807A
Authority
CN
China
Prior art keywords
shape memory
sealing ring
swivel joint
memory compensation
oil pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201711416750.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108223807B (zh
Inventor
王宏宇
许增
吴雪莲
丁扬
陈特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Heilongjiang Rongze Petroleum Equipment Co ltd
Original Assignee
Jiangsu University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu University filed Critical Jiangsu University
Priority to CN201711416750.7A priority Critical patent/CN108223807B/zh
Publication of CN108223807A publication Critical patent/CN108223807A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108223807B publication Critical patent/CN108223807B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F16J15/3248—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings provided with casings or supports
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F16J15/3284—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings characterised by their structure; Selection of materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J15/00—Sealings
    • F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
    • F16J15/32—Sealings between relatively-moving surfaces with elastic sealings, e.g. O-rings
    • F16J15/3296—Arrangements for monitoring the condition or operation of elastic sealings; Arrangements for control of elastic sealings, e.g. of their geometry or stiffness

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Sealing Devices (AREA)
  • Joints Allowing Movement (AREA)

Abstract

一种回转接头用油压驱动自适应形状记忆补偿密封圈，其特征在于：该密封圈由密封圈主体（1）和装在密封圈主体（1）内部的自适应形状记忆补偿系统（2）组成；其中，密封圈主体（1）的外形为一种左右对称式环形双重密封的结构，两个环形中间有一道凹槽，凹槽表面为薄层弹性橡胶（9）；内部自适应形状记忆补偿系统（2）由环形电池（3）、导体（4）、形状记忆补偿聚合物（5）组成，三者连接构成一个闭合的电路，导体上触头（6）始终与电池一极保持接触，导体下触头（7）与电池另一极保持一定间隙；导体下触头（7）胶接在薄层弹性橡胶（9）上；当该密封圈与回转体（11）和回转轴（10）装配成一体后，薄层弹性橡胶（9）与回转轴（10）表面构成一个储油腔（8）。本发朝能提高使用寿命10倍以上。

Description

回转接头用油压驱动自适应形状记忆补偿密封圈
技术领域
本发明属于密封技术领域，涉及一种密封圈，具体地说是一种回转接头用油压驱动自适应形状记忆补偿密封圈。
背景技术
回转接头是工程机械液压部件中的一个重要零件，起到连接上下液压管路，保证工程机械动作执行部件旋转而油路畅通的作用。回转接头，至少包括一个回转体和一根回转轴。为了实现油路的密封，回转体和回转轴之间需使用密封圈进行密封，同时密封圈与回转轴必须紧密接触，这就使密封圈在回转轴高速运行过程中极易磨损。密封圈过度磨损产生的间隙，将造成径向高压油路窜油，回转接头工作性能下降，甚至提前报废。因此，如何保证此类密封圈密封性能的长期有效性受到了广泛关注。
相对于保证密封圈密封性能一般方法如增强密封圈耐磨性而言，利用密封圈径向形变来补偿磨损间隙，理论上将会有更加显著的效果。例如申请号为201710065271.9的发明专利，提出了一种新型的组合密封圈的结构，所述方法主要是将密封结构设计为外槽矩形密封圈与内槽圆弧形密封圈的组合，利用内圈圆弧形的形状特点使内圈受到液压油横向压力而收缩后产生径向的膨胀以补偿内圈径向磨损间隙，从而保证密封性能；又如一种PTFE材料制成的形状记忆密封圈，将其拉成喇叭状后在安装在回转轴上，随着温度的升高或时间的推移，密封圈将会依靠PTFE材料形状记忆特性的逐渐恢复为圆形，使其能够始终压紧在轴表面，在磨损后也能实现间隙补偿。然而，上述这些方法都属于提前预紧的补偿方式，其往往会使摩擦增大，加剧磨损速度，抵消形变补偿带来的积极效果。
众所周知，形状记忆聚合物是一种能够感知环境因素变化（热、电、光、磁等）而产生形状恢复响应的智能材料，且在整个恢复的过程中它的形状恢复响应可以被间隙式激活，另外在每次响应终止时其形状又可以被保持，因此借助这种材料智能响应与响应保持的特性，可以使密封圈具有自适应径向形变补偿的能力。
通过对国内外相关文献的检索，目前尚未发现一种回转接头用油压驱动自适应形状记忆补偿密封圈可供使用。
发明内容
本发明的目的是针对目前回转接头密封圈难以保证长时间良好密封性且现有形变补偿的方法无法实现根据磨损适时地进行自适应补偿等问题，发明一种回转接头用油压驱动自适应形状记忆补偿密封圈。
本发明的技术方案是：
一种回转接头用油压驱动自适应形状记忆补偿密封圈，其特征在于：该密封圈由密封圈主体1和装在密封圈主体1内部的自适应形状记忆补偿系统2组成；其中，密封圈主体1的外形为一种左右对称式环形双重密封的结构，两个环形中间有一道凹槽，凹槽表面为薄层弹性橡胶9；内部自适应形状记忆补偿系统2由环形电池3、导体4、形状记忆补偿聚合物5组成，三者连接构成一个可闭合的电路，导体上触头6始终与电池一极保持接触，导体下触头7与电池另一极保持一定间隙；导体下触头7，胶接在薄层弹性橡胶9上；当该密封圈与回转体11和回转轴10装配成一体后，薄层弹性橡胶9与回转轴10表面构成一个储油腔8。
所述密封圈主体1材质为耐磨橡胶。
所述形状记忆补偿聚合物5电驱动的形状记忆聚合物，其最好使用碳纳米纤维增强形状记忆聚合物纳米复合材料。
所述形状记忆补偿聚合物5，原始形状是纵截面为条状的环形，恢复后的形状截面为下凹的条形，恢复率高达95%及以上。
所述环形电池3电压为6～8V。
所述导体4两侧各有4组，并且呈环形均布的状态。
所述储油腔8预置有液压油。
所述形状记忆补偿聚合物5对称配置在密封圈主体1的凹槽两侧。
本发明的有益效果：
（1）本发明通过将磨损间隙中的液压油导入储油腔，利用其油压促使薄层弹性橡胶变形使导体触头闭合，密封圈主体内部的自适应形状记忆补偿系统电路导通，驱动形状记忆聚合物产生形变实现径向间隙补偿，从而保证回转接头的密封性；同时，形状记忆聚合物恢复的过程中它的形状恢复响应可以被间隙式激活，另外在响应终止时其形状又可以被保持，因此借助形状记忆聚合物材料智能响应与响应保持的特性，可以使密封圈具有自适应径向形变补偿的能力。
（2）本发明所述密封圈，依靠自身磨损过后产生的油压变化来控制形状记忆补偿系统电路通断，从而使形状记忆合金产生径向形变，达到磨损间隙的自适应补偿，具有良好的密封性能。
（3）本发明所述密封圈，使用寿命比普通密封圈提高10倍及以上，从而有效解决了回转接头因密封圈磨损带来的诸如可靠性下降、现场维护不方便等问题。
（4）本发明所述密封圈，可适用于各种工程机械回转接头，也可用于其他类似密封要求的场合，具有很强的工程适应性。
附图说明
图1本发明结构示意图。
图2本发明密封圈自适应补偿过程原理图。
图3本发明记忆补偿后截面示意图。
图中，1-密封圈主体，2-自适应形状记忆补偿系统，3-环形电池，4-导体，5-形状记忆补偿聚合物，6导-体上触头，7-导体下触头，8-储油腔，9-薄层弹性橡胶，10-回转轴，11-回转体，12-配合间隙，13-磨损间隙，储油腔油压F1，弹性橡胶及导体形变抗力F2，聚合物形变压力F3。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但这不能用于对本发明的限制，本领域技术人员根据本发明的基本思想，可以做出各种修改或改进，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的范围之内。
如图1、2、3所示。
一种回转接头用油压驱动自适应形状记忆补偿密封圈，它主要由密封圈主体1和装在密封圈主体1内部的自适应形状记忆补偿系统2组成；其中，密封圈主体1的外形为一种左右对称式环形双重密封的结构，两个环形中间有一道凹槽，凹槽表面为薄层弹性橡胶9；内部自适应形状记忆补偿系统2由环形电池3、导体4、形状记忆补偿聚合物5组成，三者连接构成一个可闭合的电路，导体上触头6始终与电池一极保持接触，导体下触头7与电池另一极保持一定间隙；导体下触头7胶接在薄层弹性橡胶9上；当该密封圈与回转体11和回转轴10装配成一体后，两个环形密封结构14嵌入回转轴表面的密封凹槽中，薄层弹性橡胶9与回转轴10表面构成一个储油腔8（位于两个环形密封凹槽中间），如图1所示。
所述密封圈主体1材质为耐磨橡胶；所述形状记忆补偿聚合物5电驱动的形状记忆聚合物，其最好使用碳纳米纤维增强形状记忆聚合物纳米复合材料；所述形状记忆补偿聚合物5，原始形状是纵截面为条状的环形，恢复后的形状截面为下凹的条形，恢复率高达95%及以上；所述环形电池3电压为6～8V；所述导体4两侧各有4组，并且呈环形均布的状态；所述储油空腔8预置有液压油。
具体工作原理为：
回转轴10相对回转体11（静止）是转动的，而密封圈又是固定于回转体11上的，所以密封圈的内表面与回转轴10的接触部分极易磨损（密封圈的内表面嵌于回转轴表面的密封凹槽中），形成磨损间隙13；当磨损间隙13逐渐变大，两边的油路中的液压油就会顺着配合间隙12、磨损间隙13到达储油腔8，并且随着磨损间隙13的进一步变大，更多的高压油会趋向于流向储油腔8，进而造成储油腔8中油压上升，对薄层弹性橡胶9产生向上的储油腔压力F1，使其上凸变形，从而令导体下触头7逐渐与电池3闭合使整个线路导通，形状记忆补偿聚合物5产生下凹的形变，给密封圈内圈施加向下的作用力--聚合物形变压力F3，在F3的作用下，内圈逐渐向下贴合（图2），此过程中由于磨损间隙13的减小，油腔压力F1也逐渐减小，当弹性橡胶及导体形变抗力F2大于F1时，薄层弹性橡胶9形变逐渐恢复，储油腔8中的液压油被排出，导体下触头7与电池3分开，整个线路又再次断开，但是依靠形状记忆补偿聚合物5形变的惯性，内圈依旧向下贴合，产生径向间隙补偿，磨损间隙13逐渐消失，如图3所示。
当密封圈再次被磨损时，依旧开始上述循环，自适应地驱动形状记忆补偿聚合物5进一步产生下凹形变，进而保证回转接头的密封性，如此循环，可提高使用寿命10倍以上。
本发明未涉及部分与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (8)

1.一种回转接头用油压驱动自适应形状记忆补偿密封圈，其特征在于：该密封圈由密封圈主体（1）和装在密封圈主体（1）内部的自适应形状记忆补偿系统（2）组成；其中，密封圈主体（1）的外形为一种左右对称式环形双重密封的结构，两个环形中间有一道凹槽，凹槽表面为薄层弹性橡胶（9）；内部自适应形状记忆补偿系统（2）由环形电池（3）、导体（4）、形状记忆补偿聚合物（5）组成，三者连接构成一个闭合的电路，导体上触头（6）始终与电池一极保持接触，导体下触头（7）与电池另一极保持一定间隙；导体下触头（7）胶接在薄层弹性橡胶（9）上；当该密封圈与回转体（11）和回转轴（10）装配成一体后，薄层弹性橡胶（9）与回转轴（10）表面构成一个储油腔（8）。
2.根据权利要求1所述的回转接头用油压驱动自适应形状记忆补偿密封圈，其特征是所述的密封圈主体（1）材质为耐磨橡胶。
3.根据权利要求1所述的回转接头用油压驱动自适应形状记忆补偿密封圈，其特征是所述的形状记忆补偿聚合物（5）为电驱动的形状记忆聚合物，其最好使用碳纳米纤维增强形状记忆聚合物纳米复合材料。
4.根据权利要求1所述的回转接头用油压驱动自适应形状记忆补偿密封圈，其特征是所述的形状记忆补偿聚合物（5）的原始形状是纵截面为条状的环形，恢复后的形状截面为下凹的条形，恢复率在95%以上。
5.根据权利要求1所述的回转接头用油压驱动自适应形状记忆补偿密封圈，其特征是所述的环形电池（3）的电压为6～8V。
6.根据权利要求1所述的回转接头用油压驱动自适应形状记忆补偿密封圈，其特征是所述的导体（4）两侧各有4组，并且呈环形均布的状态。
7.根据权利要求1所述的回转接头用油压驱动自适应形状记忆补偿密封圈，其特征是所述的储油腔（8）预置有液压油。
8.根据权利要求1所述的回转接头用油压驱动自适应形状记忆补偿密封圈，其特征是所述形状记忆补偿聚合物（5）对称配置在密封圈主体（1）的凹槽两侧。
CN201711416750.7A 2017-12-25 2017-12-25 回转接头用油压驱动自适应形状记忆补偿密封圈 Active CN108223807B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711416750.7A CN108223807B (zh) 2017-12-25 2017-12-25 回转接头用油压驱动自适应形状记忆补偿密封圈

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711416750.7A CN108223807B (zh) 2017-12-25 2017-12-25 回转接头用油压驱动自适应形状记忆补偿密封圈

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108223807A true CN108223807A (zh) 2018-06-29
CN108223807B CN108223807B (zh) 2019-12-03

Family

ID=62648770

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711416750.7A Active CN108223807B (zh) 2017-12-25 2017-12-25 回转接头用油压驱动自适应形状记忆补偿密封圈

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108223807B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113623400A (zh) * 2021-08-23 2021-11-09 中国计量大学 基于磁控形状记忆效应的抱紧力可调橡胶密封结构
CN115218048A (zh) * 2021-04-15 2022-10-21 中国航发商用航空发动机有限责任公司 管接头装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02159480A (ja) * 1988-12-08 1990-06-19 Gregory H Petrak シールアセンブリ
CN101153662A (zh) * 2006-09-28 2008-04-02 通用汽车环球科技运作公司 使用形状记忆合金元件的温度自适应的径向轴封组件
CN101531130A (zh) * 2008-03-12 2009-09-16 通用汽车环球科技运作公司 具有形状记忆聚合物密封件的车辆封闭组件
CN102107746A (zh) * 2009-12-25 2011-06-29 上海市复兴高级中学 一种带形状记忆合金的密封瓶盖
CN203294224U (zh) * 2013-01-25 2013-11-20 中国计量学院 一种基于双程形状记忆合金弹簧的自密封吸盘
CN107172236A (zh) * 2017-05-24 2017-09-15 维沃移动通信有限公司 密封组合结构、移动终端和密封组合结构的加工方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02159480A (ja) * 1988-12-08 1990-06-19 Gregory H Petrak シールアセンブリ
CN101153662A (zh) * 2006-09-28 2008-04-02 通用汽车环球科技运作公司 使用形状记忆合金元件的温度自适应的径向轴封组件
CN101531130A (zh) * 2008-03-12 2009-09-16 通用汽车环球科技运作公司 具有形状记忆聚合物密封件的车辆封闭组件
CN102107746A (zh) * 2009-12-25 2011-06-29 上海市复兴高级中学 一种带形状记忆合金的密封瓶盖
CN203294224U (zh) * 2013-01-25 2013-11-20 中国计量学院 一种基于双程形状记忆合金弹簧的自密封吸盘
CN107172236A (zh) * 2017-05-24 2017-09-15 维沃移动通信有限公司 密封组合结构、移动终端和密封组合结构的加工方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115218048A (zh) * 2021-04-15 2022-10-21 中国航发商用航空发动机有限责任公司 管接头装置
CN113623400A (zh) * 2021-08-23 2021-11-09 中国计量大学 基于磁控形状记忆效应的抱紧力可调橡胶密封结构
CN113623400B (zh) * 2021-08-23 2023-09-05 中国计量大学 基于磁控形状记忆效应的抱紧力可调橡胶密封结构

Also Published As

Publication number Publication date
CN108223807B (zh) 2019-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108223807B (zh) 回转接头用油压驱动自适应形状记忆补偿密封圈
CN203384375U (zh) 孔轴配合摩擦密封结构
CN205173525U (zh) 海底管道双联闸阀
CN102780304A (zh) 一种机械密封结构
CN202176539U (zh) 风机用自补偿式浮动碳环密封装置
CN2793457Y (zh) T型双向旋转组合密封圈
CN201209586Y (zh) 高压注水泵机械密封装置
CN108612850B (zh) 一种磁性流体-唇形密封复合式密封
CN205118251U (zh) 塑料浮动油封耐磨环
CN204716987U (zh) 环式磁悬浮旋转轴磁流体密封结构
CN203963121U (zh) 制氮气阀
CN208138487U (zh) 一种用于旋转密封的动密封环及其机构
CN104132142A (zh) 一种梯形滑环式组合密封圈
CN205225143U (zh) 防冲刷的地热井口总成
CN202280559U (zh) 组合式端面密封圈
CN203189726U (zh) 一种拱形滑环式组合密封圈
CN203656191U (zh) 一种球面密封与机械密封组合的旋转密封装置
CN105134768A (zh) 一种用于太阳跟踪的免维护干运行回转支承结构
CN103711935A (zh) 一种轨道球阀阀座结构
CN206495998U (zh) 高压用骨架前置油封
CN202108518U (zh) 采用新型密封的盾构机用滚刀
CN204961570U (zh) 一种回转支承结构
CN203702883U (zh) 轴承防水结构
CN201265653Y (zh) 三合一油封
CN109494920A (zh) 航空泵电机动密封结构及航空泵电机

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20210329

Address after: 226001 room 1002, Huali building, No.6 Gongnong Road, Chongchuan District, Nantong City, Jiangsu Province

Patentee after: Nantong Ningjing Information Technology Co.,Ltd.

Address before: 212013 No. 301, Xuefu Road, Zhenjiang, Jiangsu

Patentee before: JIANGSU University

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230920

Address after: 152000 Ha Da Qi Industrial Corridor, Anda City, Suihua City, Heilongjiang Province, west of Andong 1st Avenue and south of Andong 10th Road

Patentee after: HEILONGJIANG RONGZE PETROLEUM EQUIPMENT CO.,LTD.

Address before: 226001 room 1002, Huali building, No.6 Gongnong Road, Chongchuan District, Nantong City, Jiangsu Province

Patentee before: Nantong Ningjing Information Technology Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right