CN113606343A - 密封装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种密封装置，其包括环绕转动轴的弹性密封体，所述弹性密封体具有第一弹性主体(2)和第二弹性主体(6)，所述第一弹性主体(2)的刚度小于所述第二弹性主体(6)，其中，所述第一弹性主体(2)具有朝向径向内侧延伸的第一密封唇(7)，所述第二弹性主体(6)具有朝向径向内侧延伸的第二密封唇(8)，所述第一密封唇(7)与所述第二密封唇(8)共同作用于所述转动轴上，以便对所述转动轴形成动态密封。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于动态密封的密封装置，尤其涉及用于高速转动轴的密封装置。
背景技术
众所周知，对于电动汽车，电机和变速箱之间设有高速旋转的转动轴，轴速约为16000rpm或更高，线速度约为30～40m/s。为了防止外部油脂和灰尘进入电机，在这种高速转动轴上通常设有密封装置。现有的密封装置主要由密封体构成，密封体由例如橡胶的弹性材料构成。在密封体中常设有加强骨架，使得密封体能够保持其形状和张力。此外，在用于密封轴件的密封圈中，还常常设置有弹簧件，用于提供将密封体的密封唇压紧到转向轴的径向力。
在中国实用新型专利CN 203686152 U中公开了一种这种内置螺旋弹簧的密封圈。但是这种密封圈并不能适用于高速转动的转动轴。由于现有技术中的密封装置通常主要由橡胶构成，在高转速的情况下，通常润滑条件不太好，高转速意味着高摩擦热，最终会导致橡胶老化和失效、以及造成密封唇磨损和高泄漏风险。
发明内容
因此，本发明所要解决的技术问题是，提供一种密封装置，该密封装置密封性能好，特别能够用于高速转动轴的动态密封。
所述技术问题通过一种密封装置所解决。该密封装置包括环绕转动轴的弹性密封体，所述弹性密封体具有第一弹性主体和第二弹性主体，第一弹性主体的刚度小于第二弹性主体，其中，第一弹性主体具有朝向径向内侧延伸的第一密封唇，第二弹性主体具有朝向径向内侧延伸的第二密封唇，所述第一密封唇与所述第二密封唇共同作用于高速转动轴上，以便对所述转动轴形成动态密封。
在设计密封装置的密封唇时，通常会考虑使用刚度较小的材料，例如橡胶材料，或者使用刚度较大的材料，例如PTFE。这两种材料各有优缺点，对于刚度较小的材料，摩擦系数和摩擦热高，易磨损和易发生渗漏现象，但非常柔软易变形，在转动轴跳动时，能更好地贴合在转动轴上保持密封；对于刚度较大的材料，磨损较小，但当转动轴在跳动时，主唇会短时间远离转动轴，因此在密封唇和转动轴之间会出现间隙，容易导致发生泄漏。根据本发明的设计方案，综合使用两种材料作为密封唇，即密封装置的整体主唇由两部分组成(以橡胶和PTFE材料为例，但并不限制密封唇的材料选择)，一个是橡胶密封唇唇，一个是PTFE密封唇，所以当转动轴高速运转时，橡胶材料主要起到密封作用，并且当橡胶主唇严重磨损时，PTFE主唇仍能密封。由于PTFE和橡胶材料相互粘合共同作用在转动轴上，这意味着橡胶材料可以降低密封唇的整体刚度，使含有PTFE材料的密封唇更容易变形。因此，以成本低廉且结构简单的方式提高了密封装置的密封效果。
根据本发明优选的实施方式，第一弹性主体由KFM橡胶、ACM橡胶或AEM橡胶构成，和/或第二弹性主体由PTFE构成。当然，第一弹性主体和第二弹性主体还可以选用其他材料。橡胶比PTFE材料柔软得多，更容易变形，因此，它被广泛用于密封。对于高速径向轴密封，可以考虑使用KFM橡胶、ACM橡胶或AEM橡胶，与其他橡胶材料(例如丁腈橡胶材料)相比，KFM橡胶、ACM橡胶或AEM橡胶都是非常好的橡胶材料，具有良好的密封性能。PTFE是一种摩擦系数非常低且具有自润滑性能的塑料材料，可以降低摩擦，但刚度为比橡胶高很多，而且不易变形。如果将PTFE与比它刚度低的材料(例如橡胶)共同作为密封唇使用，会起到更好的密封效果。
根据本发明优选的实施方式，在弹性密封体内设置用于支撑的金属嵌体，从而更好地支撑密封装置。优选的是，在制造弹性密封体时，将第二弹性体作为金属嵌体的一部分。对于刚度较大的材料，例如PTFE，在制造时存在一个问题，PTFE材料与橡胶很难粘合，成型时也很难固定。根据本发明的设计方案，将使用PTFE材料的第二弹性体作为金属嵌体的一部分，从而在制造时能够更好地固定第二弹性体，使其更易于与第一弹性体结合。进一步优选地是，在金属嵌体和第一弹性体之间安置第二弹性体，因此可以使得制造完成的密封弹性体更稳固。最重要的是，整个密封结构可以具有非常好的密封性能，并且特别是对于高速转动轴的密封装置可以减少磨损和减少泄漏，延长密封装置的使用寿命。
根据本发明优选的实施方式，在第一密封唇上设置圆形凹槽，和/或在第二密封唇上设置螺旋凹槽。根据本发明的优选设计方案，密封装置的密封唇由两部分组成，带圆形凹槽的第一密封唇和带螺旋凹槽的第二密封唇。可以在圆形凹槽内存储润滑介质，当转动轴高速运转时，借助该润滑介质进行润滑，可以减少摩擦热；如果在第二密封唇上设置螺旋凹槽，当转动轴高速运转时，在第一密封唇发生泄漏的情况下，螺旋凹槽会泵出泄漏油到第一密封唇侧，对第一密封唇进行良好的润滑。
根据本发明优选的实施方式，第一密封唇与转动轴的接触面积大于第二密封唇与转动轴的接触面积。第一密封唇具有更低的刚度，因此更加柔软也更易变形，能够更好地贴合在转动轴上以形成密封。此外，还可以考虑的是，密封装置具有用于防尘的防尘唇，以提高密封装置的密封效果。
附图说明
下面结合附图进一步阐述本发明的优选实施例。附图为：
图1示出根据现有技术设计的密封装置的示意图；
图2示出根据本发明设计方案的密封装置的示意图；
图3示出根据本发明设计方案的密封装置的俯视图。
具体实施方式
图1示出了根据现有技术设计的密封装置，其主体由金属嵌体1和橡胶体2构成，在橡胶体2上朝向转动轴延伸出用于形成动态密封的密封唇5和防尘唇4，在密封唇5上安置弹簧件3，该弹簧件3用于使得密封唇5保持贴靠在转动轴上。在这种设计中，如果转动轴高速旋转，由于密封唇5的材料是由橡胶构成，且弹簧件3一直在向密封唇5施加压紧力，因此密封唇5的磨损较快，容易导致泄露。
图2示出了根据本发明设计方案的改进的密封装置，该密封装置同样具有金属嵌体1和橡胶体2，在橡胶体2上朝向转动轴延伸出用于形成动态密封的第一密封唇7和防尘唇4。根据本发明的设计方案，在第一密封唇7上没有设置弹簧件，以此降低密封唇的磨损速度。在金属嵌体1和橡胶件2之间设有PTFE嵌体6，由于PTEF的刚度大于橡胶，PTFE嵌体6能够对橡胶体2起到很好的支撑作用。从PTFE嵌体6中延伸出第二密封唇8，第二密封唇8与第一密封唇7一起构成主密封唇，与转动轴形成动态密封。在第一密封唇7上设置圆形凹槽10，在第二密封唇8上设置螺旋凹槽9，因此当转动轴高速运转时，在第一密封唇7的圆形凹槽10内储存润滑介质，以减少摩擦热；当第一密封唇7严重磨损时，第二密封唇8(PTFE唇)仍能密封。由于密封唇的材料是由聚四氟乙烯和橡胶相互粘合而成，这意味着橡胶材料可以降低整体刚度，使PTFE材料部分更容易变形；此外，当转动轴运行时，如果第一密封唇7有泄漏，第二密封唇8的螺旋凹槽9会泵出泄漏油到第一密封唇7侧，以对橡胶进行良好的润滑。另外优选的是，如图3所示，螺旋凹槽9的顶端与圆形凹槽10的末端相连，从而能够将泄露到螺旋凹槽9中的油直接输送到圆形凹槽10中。
虽然在上述说明中示例性地描述了可能的实施例，但是应当理解到，仍然通过所有已知的和此外技术人员容易想到的技术特征和实施方式的组合存在大量实施例的变化。此外还应该理解到，示例性的实施方式仅仅作为一个例子，这种实施例绝不以任何形式限制本发明的保护范围、应用和构造。通过前述说明更多地是向技术人员提供一种用于转化至少一个示例性实施方式的技术指导，其中，只要不脱离权利要求书的保护范围，便可以进行各种改变，尤其是关于所述部件的功能和结构方面的改变。
附图标记列表
1.金属嵌体
2.橡胶体
3.弹簧件
4.防尘唇
5.密封唇
6.PTFE嵌体
7.第一密封唇
8.第二密封唇
9.螺旋凹槽
10.圆形凹槽
Claims (10)
1.一种密封装置，包括环绕转动轴的弹性密封体，所述弹性密封体具有第一弹性主体(2)和第二弹性主体(6)，所述第一弹性主体(2)的刚度小于所述第二弹性主体(6)，其中，所述第一弹性主体(2)具有朝向径向内侧延伸的第一密封唇(7)，所述第二弹性主体(6)具有朝向径向内侧延伸的第二密封唇(8)，所述第一密封唇(7)与所述第二密封唇(8)共同作用于所述转动轴上，以便对所述转动轴形成动态密封。
2.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述第一弹性主体(2)由KFM橡胶、ACM橡胶或AEM橡胶构成。
3.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述第二弹性主体(6)由PTFE构成。
4.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，在所述弹性密封体内设置用于支撑的金属嵌体(1)。
5.根据权利要求4所述的密封装置，其特征在于，在制造所述弹性密封体时，将所述第二弹性体(6)作为所述金属嵌体(4)的一部分。
6.根据权利要求5所述的密封装置，其特征在于，所述第二弹性主体(6)设在所述金属嵌体(1)和所述第一弹性主体(2)之间。
7.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述第一密封唇(7)与所述转动轴的接触面积大于所述第二密封唇(8)与所述转动轴的接触面积。
8.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，在所述第一密封唇(7)上设置圆形凹槽(10)。
9.根据权利要求1或8所述的密封装置，其特征在于，在所述第二密封唇(8)上设置螺旋凹槽(9)。
10.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述密封装置具有用于防尘的防尘唇(4)。
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