CN114278733A - 一种波形弹簧控制的旋转密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于液压技术领域，公开了一种波形弹簧控制的旋转密封装置，包括壳体和内部通道，内部通道通过轴承设在壳体内并能够相对于壳体旋转；内部通道中间具有运输介质的空腔，空腔与轴承连通；内部通道与壳体之间还设有弹性组合密封结构，弹性组合密封结构设在轴承的后方，空腔内的介质通过轴承后由弹性组合密封结构保持密封。本发明在压力范围内实现非稳定运输通道的有效密封，在压力范围外实现高效泄压，随着压力上升泄压效率提升，适用多种液压介质，可靠性高、耐久性好，可承受较大转速，适应较高工作压力；还可通过多个弹性密封结构复用，保证内部介质压力稳定。

Description

一种波形弹簧控制的旋转密封装置

技术领域

本发明属于液压技术领域，涉及一种波形弹簧控制的旋转密封装置。

背景技术

在液压领域，液压介质时常需要在非稳定运输通道内运输，例如当运输通道轴向旋转时，仍然需要保证稳定密封。

以旋转密封为例，传统的旋转密封方案采用非金属旋转密封件的形式，例如O型橡胶密封圈、密封环、格来圈等。该类非金属零件由于材料自身特性在可靠性、耐久性及零件贮存等方面存在局限性。且传统旋转密封形式无法调定运输通道内介质压力，需要额外设置溢流阀实现超压卸荷。

因此，如何在运输通道需要旋转时保证内部介质在一定压力范围内不发生泄漏，同时在压力超过一定门限时可自动泄压，保持内部压力在稳定范围内，这个技术问题暂时没有解决方案。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了波形弹簧控制的旋转密封装置，采用多组波形弹簧控制动环，以一种机械装置，在实现旋转密封的同时实现了压力保持的功能。

本发明采用的技术方案是：

一种波形弹簧控制的旋转密封装置，包括壳体和内部通道，内部通道通过轴承设在壳体内并能够相对于壳体旋转；内部通道中间具有运输介质的空腔，空腔与轴承连通；内部通道与壳体之间还设有弹性组合密封结构，弹性组合密封结构设在轴承的后方，空腔内的介质通过轴承后由弹性组合密封结构保持密封。

进一步的，壳体侧面还设有泄漏口，壳体的泄漏口设在对应组合密封结构所在位置上，组合密封结构是通过弹性力控制密封性能的结构，在介质压力过大时弹性力产生的密封性能无法对抗介质压力，空腔内的介质从泄漏口流出。

进一步的，组合密封结构是由若干个密封结构轴向排列而成。

进一步的，密封结构包括波形弹簧、动环、静环和止动环，动环通过波形弹簧与前方的结构连接，动环外侧通过止动环与壳体内侧形成静密封接触，动环后侧与静环连接形成旋转动密封结构，静环与内部通道的外壁静密封接触。

进一步的，第一个密封结构的波形弹簧抵在轴承后方，其他密封结构的波形弹簧抵在其前方的密封结构的静环后的固定台阶结构上。

进一步的，波形弹簧通过对动环施加弹性力，使得动环压紧在静环上，动环与静环之间形成基于波形弹簧弹性力密封；当介质压力过大时，介质从弹性力密封流出，从泄漏口排出。

进一步的，泄漏口有N个，分别为第一泄漏口至第N泄漏口，第一泄漏口到第N泄漏口轴向前后设置。

进一步的，密封结构有N+1个，第一泄漏口设在轴向第一个密封结构的动环的后侧，第N泄漏口设在轴向第N个密封结构的动环的后侧；第N+1个密封结构的弹性力密封设在内部通道与壳体后部的后支撑轴承外。

进一步的，前面密封结构的波形弹簧的弹力小于后面密封结构的波形弹簧的弹力。

本发明的有益效果：

1、在压力范围内实现非稳定运输通道的有效密封；

2、在压力范围外实现高效泄压；

3、随着压力上升，泄压效率提升；

4、采用金属机械密封结构，适用多种液压介质，可靠性高、耐久性好，可承受较大转速，适应较高工作压力；

5、卸荷压力可以通过调整波形弹簧弹力进行调整；

6、通过使用波形弹簧形成弹性密封结构，节省了溢流阀的设置，同时相较于螺旋弹簧节省空间。与传统装置相比，具有结构简单、体积小、重量轻的优势。

7、可通过多个弹性密封结构复用，保证内部介质压力稳定。

附图说明

图1是本发明旋转密封装置较佳实施方式的结构示意图；

图2是本发明壳体的结构示意图；

图3是本发明波形弹簧的结构示意图；

图4是本发明内部通道的结构示意图；

图5是图4的侧视图；

图6是本发明动环的结构示意图；

图7是图6的侧视图；

图8是本发明静环的结构示意图；

图9是本发明止动环的结构示意图；

图10是图9的俯视图；

其中，1-壳体，2-内部通道，3-轴承，4-波形弹簧，5-动环，6-静环，7-止动环。

具体实施方式

本部分是本发明的实施例，用于解释和说明本发明的技术方案。

一种波形弹簧控制的旋转密封装置，包括壳体1和内部通道2，内部通道2通过轴承3设在壳体1内并能够相对于壳体1旋转；内部通道2中间具有运输介质的空腔，空腔与轴承3连通；内部通道2与壳体1之间还设有弹性组合密封结构，弹性组合密封结构设在轴承3的后方，空腔内的介质通过轴承3后由弹性组合密封结构保持密封。

壳体1侧面还设有泄漏口，壳体1的泄漏口设在对应组合密封结构所在位置上，组合密封结构是通过弹性力控制密封性能的结构，在介质压力过大时弹性力产生的密封性能无法对抗介质压力，空腔内的介质从泄漏口流出。

组合密封结构是由若干个密封结构轴向排列而成。

密封结构包括波形弹簧4、动环5、静环6和止动环7，动环5通过波形弹簧4与前方的结构连接，动环5外侧通过止动环7与壳体1内侧形成静密封接触，动环5后侧与静环6连接形成旋转动密封结构，静环6与内部通道2的外壁静密封接触。

第一个密封结构的波形弹簧4抵在轴承3后方，其他密封结构的波形弹簧4抵在其前方的密封结构的静环6后的固定台阶结构上。

波形弹簧4通过对动环5施加弹性力，使得动环5压紧在静环6上，动环5与静环6之间形成基于波形弹簧4弹性力密封；当介质压力过大时，介质从弹性力密封流出，从泄漏口排出。

泄漏口有N个，分别为第一泄漏口P1至第N泄漏口PN，第一泄漏口P1到第N泄漏口PN轴向前后设置。

密封结构有N+1个，第一泄漏口P1设在轴向第一个密封结构的动环5的后侧，第N泄漏口PN设在轴向第N个密封结构的动环5的后侧；第N+1个密封结构的弹性力密封设在内部通道与壳体1后部的后支撑轴承外。

前面密封结构的波形弹簧4的弹力小于后面密封结构的波形弹簧4的弹力。

为更好的说明该旋转密封装置，下面结合附图具体说明。

请参阅图1，其是本发旋转密封装置较佳实施方式的结构示意图。所述旋转密封装置包括壳体1、内部通道2、轴承3、波形弹簧4、动环5、静环6、止动环7。壳体1通过轴承3可相对于内部通道2实现轴向旋转。波形弹簧4、动环5、静环6、止动环7构成弹性力控制的旋转动密封结构，保证内部介质在压力范围内流动。

参阅图2，壳体1为筒状结构，内壁为内部通道2、轴承3等零件提供安装空间。壳体1内壁配合密封结构数量在适当位置设置有两处泄漏口P1、P2，当内部介质压力超过设定值时为高压介质提供卸压通道。壳体1一端设有旋转密封装置的安装接口，另一端外壁设有外螺纹配合锁紧螺母使用，用于锁紧后支撑轴承。

参阅图3，内部通道2整体为管状结构，内侧为液压介质运输通道。外壁设有阶梯结构为弹性密封结构及轴承3提供安装支撑。

参阅图4和图5，波形弹簧4安装在动环5端面处，其作用为将动环5与静环6密封面压紧，为弹性旋转动密封提供弹力，通过控制波形弹簧4的弹力可调节内部压力介质的密封压力。波形弹簧4特征在于：通过设计波数、自由高度H、厚度δ、压缩量L得到需要的弹力，也可通过调整波形弹簧数量调整弹力。

参阅图6和图7，动环5整体为环形结构，外侧设有密封槽配合密封圈使用，与壳体1内壁形成静密封。动环5外侧设有多处凸起形成插槽结构，配合止动环7耳片插入与壳体1形成联动。动环采用软质金属材料(例如：铜合金等)，底端与静环6端部形成旋转动密封，软质金属特性保证在旋转过程中密封面磨合性好，可保证密封面接触紧密增强密封性。

参阅图8，静环6为回转体环状结构，内侧设有密封槽配合密封圈使用，与内部通道2外壁形成静密封。静环6材质易选择硬质金属材料(例如：不锈钢等)，大端一侧与动环5底端构成动密封，硬质金属特性保证耐磨性。小端一侧抵在下一个密封结构端面或内部通道2台阶处。

参阅图9和图10，止动环7为环状结构，外侧设有密封槽配合密封圈使用，与壳体1内壁形成静密封。一端设有突出耳片，耳片数量与尺寸与动环5插槽结构相适应，可保证与动环5、壳体1形成联动。

本发明的结构有以下特点：

1、壳体1通过轴承3可相对于内部通道2实现轴向旋转。

2、波形弹簧4、动环5、静环6、止动环7构成弹性力控制的旋转动密封结构，保证内部介质在压力范围内流动。

3、壳体1为筒状结构，内壁为内部通道2、轴承3等零件提供安装空间。壳体1内壁配合密封结构数量在适当位置设置有处泄漏口，当内部介质压力超过设定值时为高压介质提供卸压通道。

4、内部通道2整体为管状结构，内侧为液压介质运输通道。外壁设有阶梯结构为弹性密封结构及轴承3提供安装支撑。

5、波形弹簧4安装在动环5端面处，其作用为将动环5与静环6密封面压紧，为弹性旋转动密封提供弹力。

6、通过设计波形弹簧的波数、自由高度H、厚度δ、压缩量L得到需要的弹力，也可通过调整波形弹簧数量调整弹力。

7、动环5整体为环形结构，外侧设有密封槽配合密封圈使用，与壳体1内壁形成静密封。动环5外侧设有多处凸起形成插槽结构，配合止动环7耳片插入与壳体1形成联动。动环采用软质金属材料，底端与静环6端部形成旋转动密封，软质金属特性保证在旋转过程中密封面磨合性好，可保证密封面接触紧密增强密封性。

8、静环6为回转体环状结构，内侧设有密封槽配合密封圈使用，与内部通道2外壁形成静密封。静环6材质易选择硬质金属材料，大端一侧与动环5底端构成动密封，硬质金属特性保证耐磨性。

9、止动环7为环状结构，外侧设有密封槽配合密封圈使用，与壳体1内壁形成静密封。一端设有突出耳片，耳片数量与尺寸与动环5插槽结构相适应，可保证与动环5、壳体1形成联动。

10、在压力范围内实现非稳定运输通道的有效密封，在压力范围外实现高效泄压。

11、通过调整波形弹簧弹力，调整自动泄压的压力值。

12、泄漏口的数量以及弹性密封结构的数量可以调整。

上述只是本发明的其中一个实施例，根据具体压力的需求，本发明还可以选用多种弹性不同的波形弹簧。另外，泄漏口的数量以及弹性密封结构的数量也可以调整。

Claims (9)

1.一种波形弹簧控制的旋转密封装置，其特征在于，包括壳体(1)和内部通道(2)，内部通道(2)通过轴承(3)设在壳体(1)内并能够相对于壳体(1)旋转；内部通道(2)中间具有运输介质的空腔，空腔与轴承(3)连通；内部通道(2)与壳体(1)之间还设有弹性组合密封结构，弹性组合密封结构设在轴承(3)的后方，空腔内的介质通过轴承(3)后由弹性组合密封结构保持密封。

2.根据权利要求1所述的一种波形弹簧控制的旋转密封装置，其特征在于，壳体(1)侧面还设有泄漏口，壳体(1)的泄漏口设在对应组合密封结构所在位置上，组合密封结构是通过弹性力控制密封性能的结构，在介质压力过大时弹性力产生的密封性能无法对抗介质压力，空腔内的介质从泄漏口流出。

3.根据权利要求2所述的一种波形弹簧控制的旋转密封装置，其特征在于，组合密封结构是由若干个密封结构轴向排列而成。

4.根据权利要求3所述的一种波形弹簧控制的旋转密封装置，其特征在于，密封结构包括波形弹簧(4)、动环(5)、静环(6)和止动环(7)，动环(5)通过波形弹簧(4)与前方的结构连接，动环(5)外侧通过止动环(7)与壳体(1)内侧形成静密封接触，动环(5)后侧与静环(6)连接形成旋转动密封结构，静环(6)与内部通道(2)的外壁静密封接触。

5.根据权利要求4所述的一种波形弹簧控制的旋转密封装置，其特征在于，第一个密封结构的波形弹簧(4)抵在轴承(3)后方，其他密封结构的波形弹簧(4)抵在其前方的密封结构的静环(6)后的固定台阶结构上。

6.根据权利要求4所述的一种波形弹簧控制的旋转密封装置，其特征在于，波形弹簧(4)通过对动环(5)施加弹性力，使得动环(5)压紧在静环(6)上，动环(5)与静环(6)之间形成基于波形弹簧(4)弹性力密封；当介质压力过大时，介质从弹性力密封流出，从泄漏口排出。

7.根据权利要求4所述的一种波形弹簧控制的旋转密封装置，其特征在于，泄漏口有N个，分别为第一泄漏口(P1)至第N泄漏口(PN)，第一泄漏口(P1)到第N泄漏口(PN)轴向前后设置。

8.根据权利要求7所述的一种波形弹簧控制的旋转密封装置，其特征在于，密封结构有N+1个，第一泄漏口(P1)设在轴向第一个密封结构的动环(5)的后侧，第N泄漏口(PN)设在轴向第N个密封结构的动环(5)的后侧；第N+1个密封结构的弹性力密封设在内部通道与壳体(1)后部的后支撑轴承外。

9.根据权利要求8所述的一种波形弹簧控制的旋转密封装置，其特征在于，前侧密封结构的波形弹簧(4)的弹力小于后侧密封结构的波形弹簧(4)的弹力。

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