CN113404863B - 一种橡胶油封及其压封装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种橡胶油封及其压封装置，其具有呈环形的油封总成以及装配于油封总成一侧的压封盘，油封总成的内缘面嵌设有环形封圈，且油封总成内缘嵌设环形封圈的位置开设有封圈装配槽，油封总成裹覆于环形封圈的外缘面，油封总成的外缘面构造有抵接安装位置的外壁，且油封总成的内缘面底端具有呈环形的唇边，油封总成内设有控制唇边向油封总成轴心方向形变程度的骨架结构。压封盘朝向油封总成的一侧具有多组抵接块，多组抵接块绕压封盘的轴心呈环形阵列设置，压封盘内还设有对抵接块施加斜向压力且压力可调的压覆机构。该橡胶油封及其压封装置，结构合理，易于进行适应轴杆的需求进行选择性安装，且可实现唇边压力的调整，推荐广泛使用。

Description

一种橡胶油封及其压封装置
技术领域
本发明属于油封(F16J15/32)技术领域，具体涉及一种橡胶油封及其压封装置。
背景技术
油封(oil seal)是一般密封件的习惯称谓，简单地说就是润滑油的密封。它是用来封油脂(油是传动系统中最常见的液体物质，也泛指一般的液体物质之意)的机械元件，它将传动部件中需要润滑的部件与出力部件隔离，防止流体或固体颗粒从装置的结合部位泄露，以及防止外部的杂质，如灰尘、水分、油污等，入侵机械设备的内部零部件的零件，其用于把油腔与外界隔离，对内封油，对外防尘，广泛应用于家用电器、汽车发送机、化工等众多行业中。油封多采用橡胶材料制成，其主要包括丁腈橡胶、氟橡胶、硅橡胶和丙烯酸酯橡胶等。
现有橡胶油封在进行结构的封闭工作时，油封在长期使用下其封唇会出现磨损而影响其防护效果，因此部分油封具有可向心运动(向轴心方向)的弹性结构，以保证唇边位置的密封性。但在装配时，油封缺少适应性的向心压力调整(即部分轴结构需灵活的转动而减少封唇对轴外缘的摩擦，部分结构需要保证其密封性且不需考虑摩擦带来的影响)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种橡胶油封及其压封装置，以解决上述背景技术中提出关于油封缺少适应性的向心压力调整的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种橡胶油封，其具有呈环形的油封总成，上述油封总成整体为橡胶材质；
上述油封总成的内缘面嵌设有环形封圈，且油封总成内缘嵌设环形封圈的位置开设有封圈装配槽，上述油封总成裹覆于环形封圈的外缘面，上述油封总成的外缘面构造有抵接安装位置的外壁，且油封总成的内缘面底端具有呈环形的唇边，上述油封总成内设有控制唇边向油封总成轴心方向形变程度的骨架结构。
作为进一步的优选方案，上述油封总成内开设有供骨架结构安装的一组腔室，骨架结构为复合骨架或弹簧一中的任一个。
作为进一步的优选方案，一组腔室中，供上述复合骨架安装的腔室位于油封总成内，且具有连接唇边上斜面的槽；供上述弹簧一安装的腔室位于油封总成的底端，且设有限位弹簧一的缩小状漏斗形造口。
作为进一步的优选方案，上述油封总成内设置的骨架结构为复合骨架，上述环形封圈的材质为聚四氟乙烯。
作为进一步的优选方案，上述油封总成内设置的骨架结构为弹簧一，上述环形封圈的材质与油封总成所采用的橡胶材质一致。
所述油封总成(1)由耐磨、耐老化的橡胶材料制成，所述橡胶材料由以下重量份组分原料组成：：
丙烯酸酯橡胶100-120份、丁腈橡胶70-90份、硅烷偶联剂3-5份，过氧化二异丙苯2-3份、纳米碳化硅6-8份、纳米氧化锌5-7份、纳米二氧化钛5-6份、氧化铝纤维2-3份、石墨粉3-5重量份、硬脂酸1-2份、硫磺粉1-2份。
所述纳米碳化硅粒径为30-50nm、纳米氧化锌粒径为40-50nm、纳米二氧化钛粒径为20-40nm；
纳米二氧化钛、纳米氧化锌具有很好的耐候性，同时具有一定的抗菌作用，本发明的橡胶油封材料中通过引入纳米二氧化钛、纳米氧化锌从而实现橡胶油封自清洁的功能，可以减少对橡胶油封的清理，进而延长橡胶油封的使用寿命。
丙烯酸酯橡胶其主链为饱和碳链，侧基为极性酯基，具有耐热、耐老化、耐油等，力学性能和加工性能优于氟橡胶和硅橡胶，其耐热、耐老化性和耐油性优于丁腈橡胶；丁腈橡胶耐油性极好，耐磨性较高，耐热性较好，粘接力强。其缺点是耐低温性差、耐臭氧性差，绝缘性能低劣，弹性稍低；本发明加入丁腈橡胶进一步提高了丙烯酸酯橡胶的耐油性、耐磨性、耐热性。
所述氧化铝纤维纤维直径为5-7um，单丝长度为40-80mm；氧化铝纤维导热率、加热收缩率和热容都较低，具有有较好的耐热稳定性,可在酸性环境、氧化气氛、还原气氛和真空条件下使用，对碱性环境也有一定耐蚀性。本发明橡胶组分中加入了氧化铝纤维不单增强了橡胶的热稳定性，还增加了橡胶的耐磨性。石墨的加入进一步提高其表面的光洁度，减小摩擦系数，提高其回弹性和力学性能。
上述橡胶材料的制备方法，包括如下步骤：
1、将丙烯酸酯橡胶100-120份、丁腈橡胶70-90份、硅烷偶联剂3-5份，过氧化二异丙苯2-3份、纳米碳化硅6-8份、纳米氧化锌5-7份、纳米二氧化钛5-6份、氧化铝纤维2-3份、石墨粉3-5重量份、硬脂酸1-2份、硫磺粉1-2份投入到密炼机内进行密炼，制得上述橡胶材料；密炼时间为10-30分钟，密炼温度为70-120℃；
2、将步骤1中密炼得到的橡胶材料投入到挤出机内进行挤出成型，即得到所述橡胶材料。
一种压封装置，包括装配于油封总成一侧的压封盘，上述压封盘朝向油封总成的一侧具有多组压覆于油封总成远离唇边构造位置一侧的抵接块，多组上述抵接块绕压封盘的轴心呈环形阵列设置，上述压封盘内还设有对抵接块施加斜向压力且压力可调的压覆机构。
作为进一步的优选方案，上述压覆机构包括：
斜向嵌入抵接块内的轴向定位外管，其用于定位内侧结构的弹性压力方向；
可调式内轴，上述可调式内轴滑动安装于轴向定位外管内，且端部连接抵接块；
弹簧二，上述弹簧二安装于轴向定位外管内，且位于可调式内轴远离抵接块的一侧；
旋钮，上述旋钮可调安装于轴向定位外管的端部，且旋钮具有通入轴向定位外管内的可调延伸部，可调延伸部在旋钮与轴向定位外管相对位移调整时控制弹簧二施加一动态的形变。
作为进一步的优选方案，上述抵接块连接可调式内轴的位置设有螺杆结构，上述可调式内轴连接抵接块的一端开设有适配螺杆结构的螺纹连接槽，上述可调式内轴朝向弹簧二的一端开设有供螺丝刀对接的嵌合式传动凹陷。
本发明的技术效果和优点：该橡胶油封及其压封装置，得益于油封总成内设置的骨架结构，在骨架结构为复合骨架时，选用的环形封圈为与油封总成同材质的橡胶，因其由复合骨架作为骨架结构提供一相对稳定的连接空隙，适用考虑摩擦影响的轴结构；在骨架结构为弹簧一时，唇边在弹簧一向心弹力作用下向轴心方向位移，且复合骨架所安装的腔室为唇边提供一个弹性形变并延伸的空间，且伴随油封总成顶部抵接块带来的压力形变，实现向心压力的调整，适用不需考虑摩擦影响的轴结构。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明油封总成的结构示意图；
图3为本发明图1中A-A处的剖视图；
图4为本发明安装状态的结构示意图；
图5为本发明图4中B处结构的放大构示意图；
图6为本发明压覆机构的剖切图。
图中：1油封总成、101外壁、102唇边、10201环形限位棱、2环形封圈、201封圈装配槽、3复合骨架、4弹簧一、5轴杆、6装配位接口、7压封盘、701密封圈、8压覆机构、801轴向定位外管、802可调式内轴、80201螺纹连接槽、80202嵌合式传动凹陷、803弹簧二、804旋钮、9抵接块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
本发明提供了如图1、图2和图3所示的一种橡胶油封，其具有呈环形的油封总成1，油封总成1整体为橡胶材质；
油封总成1的内缘面嵌设有环形封圈2，且油封总成1内缘嵌设环形封圈2的位置开设有封圈装配槽201，油封总成1裹覆于环形封圈2的外缘面，油封总成1的外缘面构造有抵接安装位置的外壁101，且油封总成1的内缘面底端具有呈环形的唇边102，油封总成1内设有控制唇边102向油封总成1轴心方向形变程度的骨架结构，其中唇边102具有一环形限位棱10201，用于控制唇边102的延伸极限，即当环形限位棱10201卡入槽内时，唇边102处于极限的延伸状态。
本发明提供了如图4、图5和图6所示的一种压封装置，包括装配于油封总成1一侧的压封盘7，压封盘7朝向油封总成1的一侧具有多组压覆于油封总成1远离唇边102构造位置一侧的抵接块9，多组抵接块9绕压封盘7的轴心呈环形阵列设置，压封盘7内还设有对抵接块9施加斜向压力且压力可调的压覆机构8，在具体安装时，标记适配的轴结构为轴杆5，适配轴杆5的安装位置为装配位接口6，在安装时压封盘7朝向装配位接口6的一侧还需增设一密封圈701。
压覆机构8包括斜向嵌入抵接块9内的轴向定位外管801、可调式内轴802、弹簧二803以及旋钮804，定位外管801用于定位内侧结构的弹性压力方向，可调式内轴802滑动安装于轴向定位外管801内，且端部连接抵接块9，弹簧二803安装于轴向定位外管801内，且位于可调式内轴802远离抵接块9的一侧，旋钮804可调安装于轴向定位外管801的端部，且旋钮804具有通入轴向定位外管801内的可调延伸部，可调延伸部在旋钮804与轴向定位外管801相对位移调整时控制弹簧二803施加一动态的形变。
抵接块9连接可调式内轴802的位置设有螺杆结构，可调式内轴802连接抵接块9的一端开设有适配螺杆结构的螺纹连接槽80201，可调式内轴802朝向弹簧二803的一端开设有供螺丝刀对接的嵌合式传动凹陷80202。
且在适应不同的轴结构进行安装时，该橡胶油封基于上述结构下，还具有两种不同的安装方式，现例举如下：
实施例一，结合图4
油封总成1内开设有供骨架结构安装的一组腔室，骨架结构为复合骨架3(为硬质材料如部分塑料件或金属件)，供复合骨架3安装的腔室位于油封总成1内，且具有连接唇边102上斜面的槽(此处的槽用于复合骨架3的拆装)，得益于油封总成1内设置的骨架结构，在骨架结构为复合骨架3时，选用的环形封圈2为与油封总成1同材质的橡胶，因其由复合骨架3作为骨架结构提供一相对稳定的连接空隙，适用考虑摩擦影响的轴结构。
实施例二，结合图4、图5和图6
油封总成1内开设有供骨架结构安装的一组腔室，骨架结构为弹簧一4，供弹簧一4安装的腔室位于油封总成1的底端，且设有限位弹簧一4的缩小状漏斗形造口(此处造口结构用于)，在骨架结构为弹簧一4时，唇边102在弹簧一4向心弹力作用下向轴心方向位移，且复合骨架3所安装的腔室为唇边102提供一个弹性形变并延伸的空间，且伴随油封总成1顶部抵接块9带来的压力形变，实现向心压力的调整，适用不需考虑摩擦影响的轴结构。
实施例3
所述油封总成(1)由耐磨、耐老化的橡胶材料制成，所述橡胶材料由以下重量份组分原料组成：：
丙烯酸酯橡胶100份、丁腈橡胶70份、硅烷偶联剂3份，过氧化二异丙苯2份、纳米碳化硅6份、纳米氧化锌5份、纳米二氧化钛5份、氧化铝纤维2份、石墨粉3重量份、硬脂酸1份、硫磺粉1份。
所述纳米碳化硅粒径为30nm、纳米氧化锌粒径为40nm、纳米二氧化钛粒径为20nm；所述氧化铝纤维纤维直径为5um，单丝长度为40mm；
上述橡胶材料的制备方法，包括如下步骤：
1、将丙烯酸酯橡胶100份、丁腈橡胶70份、硅烷偶联剂3份，过氧化二异丙苯2份、纳米碳化硅6份、纳米氧化锌5份、纳米二氧化钛5份、氧化铝纤维2份、石墨粉3重量份、硬脂酸1份、硫磺粉1份投入到密炼机内进行密炼，制得上述橡胶材料；密炼时间为10分钟，密炼温度为70℃；
2、将步骤1中密炼得到的橡胶材料投入到挤出机内进行挤出成型，即得到所述橡胶材料。
对比例1
对比例1和实施例3的区别在于所用碳化硅、氧化锌、二氧化钛为费纳米材料；
对比例2
对比例2和实施例3的区别在于采用相同重量份的丙烯酸酯橡胶代替丁腈橡胶；
对比例3
对比例3和实施例3的区别在于采用相同重量份的丁腈橡胶代替丙烯酸酯橡胶；
对比例4
对比例4为市面上出售的普通橡胶油封材料；
本发明实施例3与对比例1-4的橡胶油封材料作性能对比如下表1：
测试标准：HG/T2811-2008；
Figure BDA0003122506520000081
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种橡胶油封的压封装置，其具有呈环形的油封总成(1)，所述油封总成(1)整体为橡胶材质；
其特征在于：所述油封总成(1)的内缘面嵌设有环形封圈(2)，且油封总成(1)内缘嵌设环形封圈(2)的位置开设有封圈装配槽(201)，所述油封总成(1)裹覆于环形封圈(2)的外缘面，所述油封总成(1)的外缘面构造有抵接安装位置的外壁(101)，且油封总成(1)的内缘面底端具有呈环形的唇边(102)，所述油封总成(1)内设有控制唇边(102)向油封总成(1)轴心方向形变程度的骨架结构；
所述橡胶油封还包括压封装置，所述压封装置包括装配于油封总成(1)一侧的压封盘(7)，所述压封盘(7)朝向油封总成(1)的一侧具有多组压覆于油封总成(1)远离唇边(102)构造位置一侧的抵接块(9)，多组所述抵接块(9)绕压封盘(7)的轴心呈环形阵列设置，所述压封盘(7)内还设有对抵接块(9)施加斜向压力且压力可调的压覆机构(8)；
所述压覆机构(8)包括：
斜向嵌入抵接块(9)内的轴向定位外管(801)，其用于定位内侧结构的弹性压力方向；
可调式内轴(802)，所述可调式内轴(802)滑动安装于轴向定位外管(801)内，且端部连接抵接块(9)；
弹簧二(803)，所述弹簧二(803)安装于轴向定位外管(801)内，且位于可调式内轴(802)远离抵接块(9)的一侧；
旋钮(804)，所述旋钮(804)可调安装于轴向定位外管(801)的端部，且旋钮(804)具有通入轴向定位外管(801)内的可调延伸部，可调延伸部在旋钮(804)与轴向定位外管(801)相对位移调整时控制弹簧二(803)施加一动态的形变；
所述抵接块(9)连接可调式内轴(802)的位置设有螺杆结构，所述可调式内轴(802)连接抵接块(9)的一端开设有适配螺杆结构的螺纹连接槽(80201)，所述可调式内轴(802)朝向弹簧二(803)的一端开设有供螺丝刀对接的嵌合式传动凹陷(80202)。
2.根据权利要求1所述的一种橡胶油封的压封装置，其特征在于：所述油封总成(1)内开设有供骨架结构安装的一组腔室，骨架结构为复合骨架(3)或弹簧一(4)中的任一个。
3.根据权利要求2所述的一种橡胶油封的压封装置，其特征在于：一组腔室中，供所述复合骨架(3)安装的腔室位于油封总成(1)内，且具有连接唇边(102)上斜面的槽；供所述弹簧一(4)安装的腔室位于油封总成(1)的底端，且设有限位弹簧一(4)的缩小状漏斗形造口。
4.根据权利要求2所述的一种橡胶油封的压封装置，其特征在于：所述油封总成(1)内设置的骨架结构为复合骨架(3)，所述环形封圈(2)的材质为聚四氟乙烯。
5.根据权利要求2所述的一种橡胶油封的压封装置，其特征在于：所述油封总成(1)内设置的骨架结构为弹簧一(4)，所述环形封圈(2)的材料与油封总成(1)所采用的橡胶材质一致。
6.根据权利要求1所述的一种橡胶油封的压封装置，其特征在于：所述油封总成(1)由耐磨、耐老化的橡胶材料制成，所述橡胶材料由以下重量份组分原料组成：
丙烯酸酯橡胶100-120份、丁腈橡胶70-90份、硅烷偶联剂3-5份，过氧化二异丙苯2-3份、纳米碳化硅6-8份、纳米氧化锌5-7份、纳米二氧化钛5-6份、氧化铝纤维2-3份、石墨粉3-5重量份、硬脂酸1-2份、硫磺粉1-2份。
7.根据权利要求6所述的一种橡胶油封的压封装置，其特征在于：所述纳米碳化硅粒径为30-50nm、纳米氧化锌粒径为40-50nm、纳米二氧化钛粒径为20-40nm；所述氧化铝纤维直径为5-7um，单丝长度为40-80mm。
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