CN113757380B - 双作用轴用u型低阻尼密封圈 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双作用轴用U型低阻尼密封圈，包括密封圈本体，密封圈本体上设置有环状凹槽，凹槽的两侧分别设置有一个环状槽肩，槽肩上设置有自其外侧边沿向其内侧边沿倾斜延伸的斜面，槽肩外侧边沿的内径大于其内侧边沿的内径，槽肩内侧边沿的内径小于轴的外径，槽肩外侧边沿的内径大于或等于轴的外径；使用时，液压油从槽肩外侧边沿与轴配合面之间的小缝隙施加压力，使得槽肩的内周面变形并与轴配合面之间形成小缝隙通道，液压油通过小缝隙通道进入到凹槽内，液压油通过凹槽的内弧面施加压力，使其产生变形并被压紧，另一侧的槽肩处由于内侧压力大于外侧压力，其内侧边沿被压紧在轴上，所以液压油无法从该侧流出，实现密封。

Description

双作用轴用U型低阻尼密封圈

技术领域

本发明涉及一种密封圈，尤其涉及一种双作用轴用U型低阻尼密封圈。

背景技术

液压用密封圈广泛应用于管道、压力容器等场合，传统的O型密封圈在密封贴合面接触面积较大，高速移动时产生很大的阻力，容易出现扭曲和翻转，密封性较差，较大的摩擦力会使密封圈工作时造成很大磨损，减少使用寿命。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种密封效果好、阻尼面积小、阻尼力小、且有微变形补偿作用、在高速运动过程中不会扭曲和翻转的双作用轴用U型低阻尼密封圈。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：双作用轴用U型低阻尼密封圈，包括套装在轴上的环状密封圈本体，所述密封圈本体面向所述轴的环状内壁上设置有环状凹槽，所述凹槽的两侧分别设置有一个环状槽肩，所述槽肩上设置有自其外侧边沿向其内侧边沿倾斜延伸的斜面，所述槽肩外侧边沿的内径大于其内侧边沿的内径，所述槽肩内侧边沿的内径小于所述轴的外径，所述槽肩外侧边沿的内径大于或等于所述轴的外径。

作为一种优选的技术方案，所述凹槽的内表面为圆弧状表面。

作为一种优选的技术方案，所述凹槽的内表面为多个连续折面组成的类圆弧状表面。

作为一种优选的技术方案，未安装状态下，所述槽肩的环状内表面与所述轴的外表面之间形成5°～20°的夹角。

作为一种优选的技术方案，安装状态下，所述槽肩的环状内表面与所述轴的外表面压靠在一起，且两者的压靠接触面外沿具有狭小缝隙，所述狭小缝隙的长度为所述压靠接触面长度的5％～20％。

作为一种优选的技术方案，所述凹槽设置在所述密封圈本体内周面的中央。

作为一种优选的技术方案，所述密封圈本体一侧或两侧的安装槽内安装有用于消除间隙的环状挡圈。

由于采用了上述技术方案，双作用轴用U型低阻尼密封圈，包括套装在轴上的环状密封圈本体，所述密封圈本体面向所述轴的环状内壁上设置有环状凹槽，所述凹槽的两侧分别设置有一个环状槽肩，所述槽肩上设置有自其外侧边沿向其内侧边沿倾斜延伸的斜面，所述槽肩外侧边沿的内径大于其内侧边沿的内径，所述槽肩内侧边沿的内径小于所述轴的外径，所述槽肩外侧边沿的内径大于或等于所述轴的外径；使用时，液压油从槽肩外侧边沿与轴配合面之间的小缝隙施加压力，使得槽肩的内周面发生变形并与轴配合面之间形成小缝隙通道，液压油通过小缝隙通道进入到凹槽内，液压油储满凹槽并通过凹槽的内弧面对密封圈本体施加压力，使得密封圈本体产生变形且其两个侧面和外周面压紧在密封圈安装槽的内壁上，另一侧的槽肩处由于内侧压力大于外侧压力，其内侧边沿被压紧在轴上，所以液压油无法从该侧流出，实现密封；当另一侧过来液压油时，密封原理相同。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1是本发明实施例凹槽的内表面为圆弧面的结构示意图；

图2是本发明实施例凹槽的内表面为多个连续折面的结构示意图；

图3是图1中的I处放大图；

图4是本发明实施例的组装示意图；

图5是本发明实施例的安装状态示意图，槽肩的内环斜面压紧在轴的配合面上；

图6是本发明实施例密封状态液压油流动状态示意图；

图7是本发明实施例过油状态液压油流动状态示意图；

图8是本发明实施例环状凹槽的内表面为多个连续折面的结构示意图；

图9是本发明实施例应用实例图；

图中：1-轴；2-密封圈本体；3-凹槽；4-槽肩；5-挡圈。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

如图1、图3和图4所示，双作用轴用U型低阻尼密封圈，包括套装在轴1上的环状密封圈本体2，所述密封圈本体2面向所述轴1的环状内壁上设置有环状凹槽3，所述凹槽3的两侧分别设置有一个环状槽肩4，所述槽肩4上设置有自其外侧边沿向其内侧边沿倾斜延伸的斜面，所述槽肩4外侧边沿的内径大于其内侧边沿的内径，所述槽肩4内侧边沿的内径小于所述轴1的外径，所述槽肩4外侧边沿的内径大于或等于所述轴1的外径。所述凹槽3设置在所述密封圈本体2内周面的中央。

所述凹槽3的内表面为圆弧状表面。

如图3和图4所示，未安装状态下，所述槽肩4的环状内表面与所述轴1的外表面之间形成5°～20°的夹角β，在图4中，所述槽肩4未被压缩变形的话，会存在一部分结构与装配部件产生干涉，图4中采用虚线表示干涉部分，此处这样处理只是为了展示所述槽肩4组装前后的形态对比，图5示出了安装状态下的结构形态。

如图5所示，安装状态下，所述槽肩4的环状内表面与所述轴1的外表面压靠在一起，且两者的压靠接触面外沿具有狭小缝隙，所述狭小缝隙的长度为所述压靠接触面长度的5％～20％。

所述密封圈本体2一侧或两侧的安装槽内安装有用于消除间隙的环状挡圈5，如图9所示，挡圈5采用聚四氟乙烯挡圈5。

如图2和图8所示，所述凹槽3的内表面为多个连续折面组成的类圆弧状表面。密封圈材料使用中软聚四氟乙烯或中硬丁晴橡胶。

本双作用轴用U型低阻尼密封圈的结构特点如下：

1.双作用轴1用U型低阻尼密封圈为双向密封结构。如图6和图7所示，密封圈两侧压力油均可以进入密封圈的凹槽3内，但凹槽3内压力油无法从进油的另一侧流出，凹槽3内的油压可以实现密封圈所有连接面的可靠压紧；在图6和图7中，密封圈两侧的装配面画有较宽的间隙，此处是为了清楚表达液压流向而做的放大处理，实物中，密封圈两侧的装配面间隙非常小。

2.密封圈外侧油压足够时，双作用轴1用U型低阻尼密封圈可以实现压力油进入密封圈凹槽3。密封圈两侧呈倾斜角度设计的槽肩4，可以实现压力油从密封圈外侧进入内侧凹槽3。凹槽3的设计可以存储压力油，保证稳定密封。

3.密封圈外侧一定角度斜面设计的槽肩4，可以保证压力油顺利从外侧进入凹槽3内，但无法从凹槽3内流出。外侧压力油在斜面处施加压力，使密封圈的槽肩4与轴1的接触面产生缝隙，液压油进入凹槽3内。凹槽3内油压确保压紧以后，凹槽3内侧的贴合力大于外侧贴合力，实现可靠密封。

4.密封圈的凹槽3和槽肩4斜面设计组成稳定密封。凹槽3内的压力使整个凹槽3沿曲面方向变形，变形力一方面使凹槽3压紧密封圈本体2的两个侧面和外周面，同时变形力产生的微变形使密封圈两个倾斜侧面压紧，压紧力产生的微变形使密合面产生一定的压力，使得密封圈与所有接触面均产生压紧力。

5.双作用轴1用U型低阻尼密封圈的密封宽度较小，运动时阻力小，同时产生的贴合力比其他常用密封圈小。

6.采用凹槽3设计密封圈，在凹槽3内的液压油对密封圈本体2的两个侧面和外周面均可以压紧，这种方式使密封圈在高度移动时不会扭曲或翻转，同时密封圈两侧的槽肩4设计为上窄下宽结构，也保证了密封圈不会扭曲或翻转。

7.凹槽3设计可以为圆弧状、多个连续折面构成类似圆弧线形状，均能达到良好的密封效果。

8.密封圈两侧槽肩4为梯形设计，可以有效支撑贴合面紧密贴合，实现可靠密封。

9.密封圈内侧深凹槽3密封设计，保证压力油将密封圈接触面压紧，可以达到很好的密封效果，实现稳定密封。压力油从一侧进入凹槽3内，凹槽3内保持一定的压力，油压可靠地将密封圈进油另一侧紧紧贴在接触面，实现稳定密封，密封原理与常规不同

10.密封圈的两侧与其安装槽之间的轴向缝隙为小间隙配合的状态，如果间隙较大时，使用与配合面无间隙的聚四氟乙烯挡圈5，防止高压油将密封圈挤进配合间隙内，降低密封圈密封效果或损坏密封圈。

11.与常规密封圈使用时的区别：斜面槽肩4外侧增加无间隙挡圈5以保证密封圈两外侧面无压力油，使凹槽3内压力油达到很好的密封效果，常规密封圈必须保证外侧油压压紧。

工作原理：

密封圈左侧压力较大时，低阻尼密封圈左侧槽肩4倾斜面与轴1的配合面接触面积小，在槽肩4倾斜面外侧与轴1的配合面之间形成小的间隙，液压油在压力作用下挤压槽肩4倾斜面，产生小的缝隙通道，使液压油从左侧进入密封圈凹槽3，凹槽3内液压油体积不变，由于密封圈右侧槽肩4也为斜面设计，进入凹槽3内具有一定压力的液压油将所有密封圈的外接触面压紧，使得液压油无法从右侧流出；同理，密封圈右侧压力较大时，低阻尼密封圈右侧槽肩4倾斜面与轴1的配合面接触面积小，液压油在压力作用下挤压槽肩4倾斜面，产生小的缝隙通道，使油进入密封圈凹槽3，凹槽3内液压油体积不变，由于密封圈左侧槽肩4也为斜面设计，进入凹槽3内具有一定压力的液压油将所有密封圈接触面压紧，使得液压油无法从右侧流出。这样，密封圈两侧均能实现稳态密封。

如图9所述，是本密封圈的一个应用实例，密封圈可以使两侧的压力油和高压气体隔离，起到很好的密封效果。图9中，在密封圈的轴向两侧均安装有聚四氟乙烯挡圈5。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.双作用轴用U型低阻尼密封圈，其特征在于：包括套装在轴上的环状密封圈本体，所述密封圈本体安装在密封圈安装槽内，所述密封圈本体面向所述轴的环状内壁上设置有环状凹槽，所述凹槽的两侧分别设置有一个环状槽肩，所述槽肩上设置有自其外侧边沿向其内侧边沿倾斜延伸的斜面，所述槽肩外侧边沿的内径大于其内侧边沿的内径，所述槽肩内侧边沿的内径小于所述轴的外径，所述槽肩外侧边沿的内径大于或等于所述轴的外径；安装状态下，所述槽肩的环状内表面与所述轴的外表面压靠在一起，且两者的压靠接触面外沿具有狭小缝隙，所述狭小缝隙的长度为所述压靠接触面长度的5%～20%，密封圈两侧的槽肩设计为上窄下宽结构，保证了密封圈不会扭曲或翻转；

液压油在一侧所述槽肩的斜面上施加压力，使得一侧所述槽肩的内周面发生变形并与轴配合面之间形成小缝隙通道，液压油通过小缝隙通道进入至所述凹槽内，液压油储满所述凹槽并通过凹槽的内弧面对所述密封圈本体施加压力，使得所述密封圈本体产生变形且其左右两侧面和外周面压紧在密封圈安装槽的内壁上，从而使密封圈在高速移动时不会扭曲或翻转，另一侧所述槽肩的内侧边沿压力大于外侧边沿压力，另一侧所述槽肩被压紧在所述轴的外周壁上；

所述凹槽的内表面为圆弧状表面；未安装状态下，所述槽肩的环状内表面与所述轴的外表面之间形成5°～20°的夹角；所述凹槽设置在所述密封圈本体内周面的中央。