CN110671230A - 一种密封结构及发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及密封技术领域，具体公开了一种密封结构及发动机，密封结构包括骨架、第一环形件、第二环形件和压力腔，骨架与孔件密封配合；第一环形件和第二环形件均设置于骨架上且均套设于轴件上，第一环形件与轴件间隙配合，第一环形件的内周面沿周向间隔设有多个动压槽，动压槽包括低压端和高压端，第二环形件由弹性材质制成且具有与轴件密封贴合的静态位置和与曲轴分离的动态位置，当轴件静止时，第二环形件位于静态位置，可将轴件密封，当轴件转动时，动压槽将低压端的空气泵送至高压端，并驱动第二环形件由静态位置移动至动态位置，同样能够实现密封，且低压端从压力腔抽吸空气，使第二环形件弹性形变并与轴件分离，可避免第二环形件磨损。

Description

一种密封结构及发动机

技术领域

本发明涉及密封技术领域，尤其涉及一种密封结构及发动机。

背景技术

目前，密封结构常用于对转动的轴件和配合的孔件进行密封，在柴油机的水泵、油泵以及曲轴上均有应用。以曲轴上的油封为例，曲轴油封多采用接触式橡塑密封，通过橡胶材质的密封结构将曲轴和飞轮壳之间实现全部密封或部分密封，但是，由于油封结构为接触式结构，其直接连接曲轴和飞轮壳，随着发动机运行时间的延长，会发生磨损现象。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种密封结构及发动机，以解决现有技术中轴件转动时，密封结构容易磨损的问题。

一方面，本发明提供一种密封结构，用于连接轴件和孔件，所述孔件上设有安装孔，所述密封结构包括：

骨架，所述骨架与所述安装孔的内壁密封配合；

第一环形件和第二环形件，所述第一环形件和所述第二环形件均设置于所述骨架上且均套设于所述轴件上，所述第一环形件与所述轴件间隙配合，所述第一环形件的内周面上沿所述第一环形件的圆周方向间隔设有多个动压槽，所述动压槽包括低压端和高压端，所述第二环形件由弹性材质制成，所述第二环形件具有静态位置和动态位置，当所述轴件静止时，所述第二环形件位于所述静态位置，且所述第二环形件与所述轴件密封贴合，当所述轴件转动时，所述动压槽将所述低压端的空气泵送至所述高压端，所述第二环形件位于所述动态位置，所述第二环形件与所述轴件分离；

压力腔，与所述低压端连通，且用于驱动所述第二环形件由所述静态位置移动至所述动态位置。

作为密封结构的优选技术方案，所述压力腔设置于所述第二环形件内。

作为密封结构的优选技术方案，所述骨架上设有第一容纳槽和第二容纳槽，所述第一容纳槽和所述第二容纳槽沿所述骨架的轴向方向间隔设置，所述第二环形件设置于所述第一容纳槽中，所述第一环形件设置于所述第二容纳槽中，所述第二环形件上设有与所述压力腔连通的第一气道，所述第一环形件上设有与所述低压端连通的第二气道，所述骨架上设有气孔，所述气孔分别与所述第一气道和所述第二气道连通。

作为密封结构的优选技术方案，所述压力腔包括靠近所述轴件的第一端和远离所述轴件的第二端，所述第一气道与所述压力腔的连通处靠近所述第一端且远离所述第二端。

作为密封结构的优选技术方案，所述第一容纳槽包括沿所述骨架的轴向方向间隔设置的第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁相对所述第二侧壁远离所述第一环形件，所述第二侧壁与所述第一环形件的内周面齐平，所述第一侧壁与所述第二环形件的内周面间隔设置。

作为密封结构的优选技术方案，所述第二环形件的径向宽度为L，所述第一侧壁的内周面与所述第二环形件的内周面之间的间距位于0.2L至0.25L之间。

作为密封结构的优选技术方案，沿所述轴件的转动方向，所述高压端位于所述低压端的前方，沿所述轴件的轴向方向，所述高压端相对所述低压端靠近所述第二环形件。

作为密封结构的优选技术方案，所述骨架上设有装配孔，连接件穿过所述装配孔并与所述孔件固定连接。

作为密封结构的优选技术方案，所述压力腔设置于所述骨架上，所述压力腔的一端设有开口，所述第二环形件设置于所述开口处且将所述开口封闭。

另一方面，本发明提供一种发动机，包括上述任一方案中的密封结构。

本发明的有益效果为：

本发明提供一种密封结构及发动机，该密封结构包括骨架、第一环形件和第二环形件，骨架与安装孔的内壁密封配合；第一环形件和第二环形件均设置于骨架上且均套设于轴件上，第一环形件和第二环形件沿轴件的轴向方向间隔设置，第一环形件与轴件间隙配合，第一环形件的内周面上沿第一环形件的圆周方向间隔设有多个动压槽，动压槽包括低压端和高压端，第二环形件由弹性材质制成，第二环形件具有静态位置和动态位置，当轴件静止时，第二环形件位于静态位置，且第二环形件与轴件密封贴合，当轴件转动时，动压槽将低压端的空气泵送至高压端，第二环形件位于动态位置，第二环形件与轴件分离，该密封结构上还设有压力腔，压力腔与低压端连通，且用于驱动第二环形件由静态位置移动至动态位置。当轴件静止时，通过第二环形件与轴件密封贴合，能够起到对轴件的轴向密封作用，当轴件转动时，轴件的外周面相对第一环形件的内周面转动，轴件的内周面上的动压槽产生动压效应，能够实现轴件和第一环形件之间的密封作用，同时动压槽产生泵送作用，将其低压端的空气不断泵送至高压端，从而低压端对压力腔内的空气产生抽吸作用，使压力腔中产生负压，促使第二环形件弹性形变并与轴件分离，从而可避免轴件与第二环形件接触，避免磨损。

附图说明

图1为本发明实施例中密封结构的结构示意图；

图2为本发明实施例中密封结构的剖视图；

图3为图2中A处的放大示图。

图中：

1、骨架；11、第一容纳槽；111、第一侧壁；112、第二侧壁；12、第二容纳槽；13、气孔；14、装配孔；

2、第一环形件；21、动压槽；211、低压端；212、高压端；22、第二气道；

3、第二环形件；31、压力腔；32、第一气道。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置，而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1～3所示，本实施例提供一种密封结构，该密封结构用于连接轴件和孔件，所述孔件上设有安装孔，该密封结构包括骨架1、第一环形件2和第二环形件3，骨架1与安装孔的内壁密封配合；第一环形件2和第二环形件3均设置于骨架1上且均套设于轴件上，第一环形件2和第二环形件3沿轴件的轴向方向间隔设置，第一环形件2与轴件间隙配合，第一环形件2的内周面上沿第一环形件2的圆周方向间隔设有多个动压槽21，动压槽21包括低压端211和高压端212，第二环形件3由弹性材质制成，第二环形件3具有静态位置和动态位置，当轴件静止时，第二环形件3位于静态位置，且第二环形件3与轴件密封贴合，当轴件转动时，动压槽21将低压端211的空气泵送至高压端212，第二环形件3位于动态位置，第二环形件3与轴件分离，该密封结构上还设有压力腔31，压力腔31与低压端211连通，且用于驱动第二环形件3由静态位置移动至动态位置。

本实施例提供的密封结构，当轴件静止时，通过第二环形件3与轴件密封贴合，能够起到对轴件的轴向密封作用，当轴件转动时，轴件的外周面相对第一环形件2的内周面转动，轴件的内周面上的动压槽21产生动压效应，能够实现轴件和第一环形件2之间的密封作用，同时动压槽21产生泵送作用，将其低压端211的空气不断泵送至高压端212，从而低压端211对压力腔31内的空气产生抽吸作用，使压力腔31中产生负压，促使第二环形件3弹性形变，并与轴件分离，从而可避免轴件与第二环形件3接触，避免磨损，同时还能保证密封效果。

本实施例中，第一环形件2与轴件之间设有微米级间隙，具体为1微米，在其他实施例中，也可以根据实际需要进行设置。

本实施例中，压力腔31设置于第二环形件3内。压力腔31为一密闭的腔体，其通过气路与低压端211连通。当轴件转动时，低压端211通过气道对压力腔31中的气体抽吸，并泵送至高压端212，当压力腔31形成负压后，第二环形件3将以压力腔31为中心，四周均向压力腔31收缩，进而使第二环形件3与轴件分离。可选地，第二环形件3由橡胶材质制成。

可选地，骨架1上设有第一容纳槽11和第二容纳槽12，第一容纳槽11和第二容纳槽12沿骨架1的轴向方向间隔设置，第二环形件3设置于第一容纳槽11中，第一环形件2设置于第二容纳槽12中，第二环形件3上设有与压力腔31连通的第一气道32，第一环形件2上设有与低压端211连通的第二气道22，骨架1上设有气孔13，气孔13分别与第一气道32和第二气道22连通。通过第一气道32、气孔13和第二气道22形成连通压力腔31和低压端211之间的气路。可以理解的是，本实施例中，第二环形件3与第一容纳槽11的各个槽壁均密封贴合，第一环形件2与第二容纳槽12的各个槽壁均密封贴合，能够保证气孔13与第一气道32及第二气道22的连接处不会漏气。优选地，各个动压槽21均通过气路与压力腔31连通。

可选地，压力腔31包括靠近轴件的第一端和远离轴件的第二端，第一气道32与压力腔31的连通处靠近第一端且远离第二端。如此设置，当压力腔31产生负压时，可使负压的中心靠近压力腔31的第一端，即靠近第二环形件3的内周面，保证对第二环形件3的内周面产生足够的力量促使其形变。

可选地，第一容纳槽11包括沿骨架1的轴向方向间隔设置的第一侧壁111和第二侧壁112，第一侧壁111相对第二侧壁112远离第一环形件2，第二侧壁112与第一环形件2的内周面齐平，第一侧壁111与第二环形件3的内周面间隔设置。可通过第二侧壁112对第一环形件2进行支撑，通过第一侧壁111与第二环形件3的内周面间隔设置，可以减小第一侧壁111对第二环形件3的内周面的约束力，当压力腔31产生负压时，第二环形件3的内周面更容易变形，保证第二环形件3的内周面能够与轴件分离。本实施例中，第二环形件3的径向宽度为L，第一侧壁111的内周面与第二环形件3的内周面之间的间距位于0.2L至0.25L之间。在其他的实施例中，第一侧壁111的内周面与第二环形件3的内周面之间的间距还可以根据实际需要进行设置。优选地，第二容纳槽12沿骨架1轴向方向的两侧壁与第一环形件2的内周面齐平。

可选地，沿轴件的转动方向，高压端212位于低压端211的前方，沿轴件的轴向方向，高压端212相对低压端211靠近第二环形件3。通过使高压端212位于低压端211的前方，当轴件转动时，能够使动压槽21将低压端211的空气向高压端212泵送。通过使高压端212相对低压端211靠近第二环形件3，可通过气流向第二环形件3的方向吹动，可在第一环形件2靠近第二环形件3的一侧产生密封效果，可阻止流体介质经第二环形件3与轴件之间的间隙继续向第一环形件2的方向流向，实现密封。优选地，本实施例中动压槽21呈菱形，低压端211和高压端212位于动压槽21的一个对角线的两个角处，低压端211对应的角为背风角，高压端212对应的角为迎风角，在其他的实施例中，动压槽21的形状也可以根据实际需要进行设置，如还可设置为圆弧形等。

可选地，第一环形件2由硬质材料制成，如钢材、铝合金等。

可选地，第二环形件3的内周面呈锥形面，并且轴件静止时，第二环形件3与轴件线接触，能够保证第二环形件3与轴件的外周面紧密贴合，保证密封效果，并且当轴件转动时，能够保证第二环形件3与轴件完全分离，可防止因第二环形件3与轴件的贴合面过大导致的分离不充分问题，进而避免磨损。

骨架1上设有装配孔14，连接件穿过装配孔14并与孔件固定连接。本实施例中，骨架1轴向方向的一端设有法兰，骨架1的外周面与安装孔过盈配合，装配孔14设置于法兰上，并且沿法兰的圆周方向设有多个装配孔14，对应各个装配孔14均设有连接件，连接件可以为螺栓或螺钉等，通过连接件穿过对应的装配孔14将法兰固定在孔件上实现骨架1和孔件的固定连接。

作为其中的一种可替代方案，压力腔31还可以设置于骨架1上，压力腔31的一端设有开口，第二环形件3设置于开口处且将开口封闭。可以理解的是，第二环形件3与压力腔31的底壁间隙配合，并且压力腔31通过气路与动压槽21的低压端211连通。当压力腔31产生负压时，将会产生使整个第二环形件3向压力腔31内吸附的作用力，以此可促使第二环形件3变形，进而使第二环形件3的内周面与轴件分离。

本实施例还提供一种发动机，包括上述方案中的密封结构。轴件为曲轴，孔件为飞轮壳，飞轮壳上设有安装孔，该密封结构用于连接曲轴和飞轮壳。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种密封结构，用于连接轴件和孔件，所述孔件上设有安装孔，其特征在于，所述密封结构包括：

骨架(1)，所述骨架(1)与所述安装孔的内壁密封配合；

第一环形件(2)和第二环形件(3)，所述第一环形件(2)和所述第二环形件(3)均设置于所述骨架(1)上且均套设于所述轴件上，所述第一环形件(2)与所述轴件间隙配合，所述第一环形件(2)的内周面上沿所述第一环形件(2)的圆周方向间隔设有多个动压槽(21)，所述动压槽(21)包括低压端(211)和高压端(212)，所述第二环形件(3)由弹性材质制成，所述第二环形件(3)具有静态位置和动态位置，当所述轴件静止时，所述第二环形件(3)位于所述静态位置，且所述第二环形件(3)与所述轴件密封贴合，当所述轴件转动时，所述动压槽(21)将所述低压端(211)的空气泵送至所述高压端(212)，所述第二环形件(3)位于所述动态位置，所述第二环形件(3)与所述轴件分离；

压力腔(31)，与所述低压端(211)连通，且用于驱动所述第二环形件(3)由所述静态位置移动至所述动态位置。

2.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述压力腔(31)设置于所述第二环形件(3)内。

3.根据权利要求2所述的密封结构，其特征在于，所述骨架(1)上设有第一容纳槽(11)和第二容纳槽(12)，所述第一容纳槽(11)和所述第二容纳槽(12)沿所述骨架(1)的轴向方向间隔设置，所述第二环形件(3)设置于所述第一容纳槽(11)中，所述第一环形件(2)设置于所述第二容纳槽(12)中，所述第二环形件(3)上设有与所述压力腔(31)连通的第一气道(32)，所述第一环形件(2)上设有与所述低压端(211)连通的第二气道(22)，所述骨架(1)上设有气孔(13)，所述气孔(13)分别与所述第一气道(32)和所述第二气道(22)连通。

4.根据权利要求3所述的密封结构，其特征在于，所述压力腔(31)包括靠近所述轴件的第一端和远离所述轴件的第二端，所述第一气道(32)与所述压力腔(31)的连通处靠近所述第一端且远离所述第二端。

5.根据权利要求3所述的密封结构，其特征在于，所述第一容纳槽(11)包括沿所述骨架(1)的轴向方向间隔设置的第一侧壁(111)和第二侧壁(112)，所述第一侧壁(111)相对所述第二侧壁(112)远离所述第一环形件(2)，所述第二侧壁(112)与所述第一环形件(2)的内周面齐平，所述第一侧壁(111)与所述第二环形件(3)的内周面间隔设置。

6.根据权利要求5所述的密封结构，其特征在于，所述第二环形件(3)的径向宽度为L，所述第一侧壁(111)的内周面与所述第二环形件(3)的内周面之间的间距位于0.2L至0.25L之间。

7.根据权利要求1-6任一项所述的密封结构，其特征在于，沿所述轴件的转动方向，所述高压端(212)位于所述低压端(211)的前方，沿所述轴件的轴向方向，所述高压端(212)相对所述低压端(211)靠近所述第二环形件(3)。

8.根据权利要求1-6任一项所述的密封结构，其特征在于，所述骨架(1)上设有装配孔(14)，连接件穿过所述装配孔(14)并与所述孔件固定连接。

9.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述压力腔(31)设置于所述骨架(1)上，所述压力腔(31)的一端设有开口，所述第二环形件(3)设置于所述开口处且将所述开口封闭。

10.一种发动机，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的密封结构。

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