CN112628399A - 对称预紧型可填润滑脂高温密封环 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种对称预紧型可填润滑脂高温密封环，属于高温密封装置技术领域。本发明提供的一种对称预紧型可填润滑脂高温密封装置，该装置用于制动弹子加压机构中转动弹子盘、移动弹子盘等高温转动、移动部件的密封，该装置在不改变原有整体结构紧凑性的前提下，既实现了无间隙预紧类高可靠性密封，又通过固体润滑与智能调整润滑脂润滑的复合润滑方式实现了可控的低摩擦阻力，显著提升了制动加压装置的可靠性和极限恶劣条件时的转换效率。

Description

对称预紧型可填润滑脂高温密封环
技术领域
本发明属于高温密封装置技术领域，具体涉及一种对称预紧型可填润滑脂高温密封环。
背景技术
用于实现制动弹子加压机构中转动弹子盘、移动弹子盘等高温转动、移动部件的密封的现有结构采用石棉扭绳+厚涂层组合密封，存在装配工艺稳定性不好、密封性能不稳定和弹子加压支撑摩擦阻力不稳定等问题(如图1所示)，并且不能实现无间隙的密封状态。
适于密封的高弹性材料(低摩擦、防渗透)，一般为非金属材料，耐高温能力一般在200℃以内，目前国内还没有找到耐高温能力达到300℃并适合量产的高温密封型材。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何设计一种新型高温密封装置，在耐高温能力保持的前提下提高对弹子盘变形的补偿量等密封性能，实现无间隙的高可靠性密封能力，并需要在现有材料和工艺条件下能够完成高温制动加压机构用密封元件。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种对称预紧型可填润滑脂高温密封环的设计方法，设计为包括密封区和变形区；
所述密封区：由骨架组成，且该骨架的表面经预设高温减磨涂层处理，辅以变形区内部填充的预设高温润滑脂，可形成与动圆柱面的贴合的密封柱面；所述动圆柱面是与密封柱面配合的柱面；
所述变形区：由骨架结构形成，用于为所述密封柱面提供预紧力，使得密封环的密封柱面与动圆柱面始终保持设计预紧力，且该骨架内部填充预设高温的润滑脂作为润滑介质源，设计径向局部变形补偿能力大于0.3mm，由此定义径向刚度表征密封补偿能力：径向刚度＝密封区接触压强/发生在变形区的径向变形量。
优选地，所述密封环的径向刚度低于5。
优选地，所述变形区为变厚度设计，同时内部具备容纳高温润滑脂和对密封区提供自适应润滑介质的能力。
优选地，所述变形区为内部结构连续的中空结构，并有上、下两个弯折过渡区，弯折过渡区的弹性可保持其表面减磨涂层的牢固性；同时，弯折过渡区与密封区之间的接合点可保持密封柱面的稳定性。
优选地，所述变形区设计为圆管形或锯齿形。
优选地，所述密封区为外径环形结构，该结构被内部变形结构支撑，支撑点的设计用来控制压力在变形区轴向的分布，密封区环形截面被一狭缝从中间整体分为内、外两个密封区域，该狭缝可对由外部密封区域进入的异物实现迷宫、容纳作用。
优选地，所述密封区采用狭缝分割的两段密封柱面，其狭缝对通过第一段柱面的异物实现迷宫、容纳作用。
优选地，利用密封区的狭缝，在周向均布位置，采用对缝压注工具压入润滑脂，形成在密封环内部空腔均匀分布的润滑脂。
优选地，圆管型截面的密封环采用薄壁管材、钢板圆环这些不同型材连接合成后再切削加工而成。
本发明还提供了一种利用所述方法设计得到的密封环。
(三)有益效果
本发明是通过采用金属等能够承受制动高温的成熟材料，提出的一种密封功能区+弹性变形功能区的集成设计方法，采用挤压等工艺形成满足密封补偿需求的径向高弹性属性，实现在制动加压装置等紧凑空间内实现无间隙、低摩擦阻力的高温密封目的。本发明提供的一种对称预紧型可填润滑脂高温密封装置，该装置用于制动弹子加压机构中转动弹子盘、移动弹子盘等高温转动、移动部件的密封，该装置在不改变原有整体结构紧凑性的前提下，既实现了无间隙预紧类高可靠性密封，又通过固体润滑与智能调整润滑脂润滑的复合润滑方式实现了可控的低摩擦阻力，显著提升了制动加压装置的可靠性和极限恶劣条件时的转换效率。
附图说明
图1为现有两种密封结构恶劣环境使用示意图；a中未实施厚涂层，配合间隙较大(大于0.25mm)；b中实施了厚涂层，间隙较小(也必须采用间隙配合)；
图2为本发明的对称预紧型可填润滑脂高温密封环示意图；
图3为两种典型高温密封环安装使用示意图，其中a为圆管形，b为折叠形；
图4为折叠形密封环结构设计示意图；
图5为密封环Z形搭扣示意图；
图6为折叠形密封环结构及其Z形搭扣三维示意图。
其中，1沙尘2密封环3静圆柱面4动圆柱面。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本发明提供一种对称预紧型可填润滑脂的骨架式高温密封环，该密封环用于需要大直径窄带型密封的制动弹子加压等高温机构中。本发明是通过采用金属等能够承受制动高温的成熟材料，提出的一种密封功能区+弹性变形功能区的集成设计方法，采用挤压等工艺形成满足密封补偿需求的径向高弹性属性，实现在制动加压装置等紧凑空间内实现无间隙、低摩擦阻力的高温密封目的。
本发明主要采用对称骨架式结构实现以上目的，通过较成熟工艺形成对称预紧型高温密封环，主要具有：高弹可填润滑脂高温预紧型等润滑和使用环境特点，按设计功能，密封环在结构上分为两个部分(如图2所示)：
1、低摩擦的密封区：由骨架组成，且该骨架的表面经高温减磨涂层处理，辅以变形区内部填充的高温润滑脂，可形成与动圆柱面3(是与密封柱面配合的柱面，本实施例中为制动器支撑体)的良好贴合的密封柱面，并降低摩擦系数(一般低于0.18)。
2、高弹性的变形区：由弱刚度骨架结构形成，用于为所述密封柱面(如图2标识)提供稳定的预紧力，使得密封环的密封柱面与动圆柱面始终保持设计预紧力，且该弱刚度骨架内部填充的高温润滑脂(作为润滑介质源)。一般按需求，设计径向局部变形补偿能力大于0.3mm(平均变形大于0.1mm)；由此定义“径向刚度”表征密封补偿能力：径向刚度＝面压(密封区接触压强)/径向变形量(发生在变形区)，量纲为MPa/mm；具体地，设计密封环的径向刚度一般低于5，以控制预紧力及其摩擦阻力；同时通过变厚度设计和加工，优化提升变形部分的变形预紧可调性，保证密封部分贴合度，同时内部具备容纳高温润滑脂和对密封区提供自适应润滑介质的能力。
具有以上结构特点的高温密封环，具有以下7个特点：
第一、如图2所示，密封柱面的变形区为内部结构连续的中空结构，并有上、下两个弯折过渡区(图2虚线内)，弯折过渡区优异的弹性可保持其表面减磨涂层的牢固性。同时，弯折过渡区与密封区之间的接合点可保持密封柱面的稳定性；变形区设计为图3a中的圆管形或图3b中的锯齿形，用于实现小刚度的变形预紧功能，增加密封柱面贴合度。该面圆柱度优于0.1，为精加工面(在切割变形区时，在切割前控制实现即可)，视涂层情况安排机械加工工艺。
第二、密封环内部填充高温润滑脂，并通过密封柱面的狭缝实现密封面的连续润滑，进一步降低摩擦磨损。对局部变形较大的导致的局部密封面压较大的区域，其变形也会导致溢出润滑更加充分，自动适应减磨润滑需要。
第三、密封区为外径环形结构，该结构被内部变形结构支撑，支撑点的设计用来控制压力在变形区轴向的分布。图2为密封区环形截面，该截面被一狭缝从中间整体分为内、外两个密封区域。该狭缝可对由外部密封区域进入的沙尘等异物实现迷宫、容纳作用，从而加强密封效果。密封区采用狭缝(如图2)分割的两段密封柱面，其狭缝对通过第一段柱面的异物实现迷宫、容纳作用，加强密封效果。
第四、润滑脂外径逐段压入方法。利用密封区的狭缝(图2)，在周向均布位置，采用对缝压注工具压入润滑脂，形成整个密封环内部空腔均匀分布的润滑脂。
第五、在采用型材挤压加工情况下，对于整个密封环(包括密封区和变形区)采用斜开口、“Z”型开口等搭扣结构(图5、图6)，用于满足槽内安装的使用需要。
第六、圆管型截面密封环(图3a)，其截面形状采用薄壁管材、钢板圆环(图3a)等不同型材连接合成后再较少切削加工而成，加工效率高。
第七、对圆管型截面密封环(图3a)，径向密封柱面磨损后，会产生密封性能减弱，通过采用端盖、螺栓等方式对密封环整体或局部增加轴向压力，通过增加径向变形弥补磨损，改善密封性能、增加密封寿命。
本发明通过对称预紧型可填润滑脂高温密封环，在满足原有紧凑空间布置需求的前提下，采用成熟材料和工艺实现了无间隙密封，并通过密封环内部填充高温润滑脂根据密封挤压变形形成自适应润滑减磨效果，形成了具有更高性价比的高温密封环，能够更好满足高机动车辆在恶劣环境、高温制动等情况下的使用需求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种对称预紧型可填润滑脂高温密封环的设计方法，其特征在于，设计为包括密封区和变形区；
所述密封区：由骨架组成，且该骨架的表面经预设高温减磨涂层处理，辅以变形区内部填充的预设高温润滑脂，可形成与动圆柱面的贴合的密封柱面；所述动圆柱面是与密封柱面配合的柱面；
所述变形区：由骨架结构形成，用于为所述密封柱面提供预紧力，使得密封环的密封柱面与动圆柱面始终保持设计预紧力，且该骨架内部填充预设高温的润滑脂作为润滑介质源，设计径向局部变形补偿能力大于0.3mm，由此定义径向刚度表征密封补偿能力：径向刚度＝密封区接触压强/发生在变形区的径向变形量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述密封环的径向刚度低于5。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述变形区为变厚度设计，同时内部具备容纳高温润滑脂和对密封区提供自适应润滑介质的能力。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述变形区为内部结构连续的中空结构，并有上、下两个弯折过渡区，弯折过渡区的弹性可保持其表面减磨涂层的牢固性；同时，弯折过渡区与密封区之间的接合点可保持密封柱面的稳定性。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述变形区设计为圆管形或锯齿形。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述密封区为外径环形结构，该结构被内部变形结构支撑，支撑点的设计用来控制压力在变形区轴向的分布，密封区环形截面被一狭缝从中间整体分为内、外两个密封区域，该狭缝可对由外部密封区域进入的异物实现迷宫、容纳作用。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述密封区采用狭缝分割的两段密封柱面，其狭缝对通过第一段柱面的异物实现迷宫、容纳作用。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，利用密封区的狭缝，在周向均布位置，采用对缝压注工具压入润滑脂，形成在密封环内部空腔均匀分布的润滑脂。
9.如权利要求4所述的方法，其特征在于，圆管型截面的密封环采用薄壁管材、钢板圆环这些不同型材连接合成后再切削加工而成。
10.一种利用权利要求1至9中任一项所述方法设计得到的密封环。
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