CN1170073C - 自密封高温球面轴承 - Google Patents

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张一兵
王二虎
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Abstract

本发明涉及自密封高温球面轴承，它包括球面轴承座(1)和球面体(5)，球面体(5)以动配合安装在轴承座(1)内，其特征在于：球面轴承座(1)的内壁上设有密封槽(8)，密封槽(8)内设有密封环(3)。由于在球面轴承座(1)的内壁上设有密封槽(8)，密封槽(8)内设有密封环(3)，解决了高温球面轴承的密封，不需采用密封附加机构，就能防止在阀体关闭过程中的燃气泄漏。

Description

自密封高温球面轴承
                         技术领域
本发明涉及高温球面支承零件，特别是高温环境下使用的球面轴承。
                         背景技术
燃气燃烧阀是大型炼铁厂气液两相流设备系统中的关键设备，为了防止燃气泄漏，燃气燃烧阀的理想结构是设计为密封式结构，使燃气在封闭环境中通过阀门满足炼铁的热源要求。然而，由于燃气的工作温度高达1200℃，经隔热处理后阀体的温度约为750C，而达到在阀体支承处的温度则高达600℃。除了高温外，阀体的球面支承除了要求具有较低的摩擦系数以满足外驱动液力机遥控封闭式阀门开启外，还要求具有一定的自密封性能以防止在阀体关闭过程中的燃气泄漏。
基于高温自润滑球面轴承的重负荷、低速度和摩擦界面不易形成油膜等特点，目前工程中一般采用的高温球面轴承如图4所示，它由球面轴承座1、球面体5组成，球面体5以动配合安装在轴承座1内，球面体5上设有储油槽10，储油槽10储有高温固体润滑剂，润滑剂大都含有有机粘结剂，通过中国专利数据库(1985-2001)和国外DIALOG联机(INPADOC、JAPIO、EUROPEAN、WIPO/PCT和U.S)系统的1971-2001年的专利检索，由于有机粘结剂受温度的限制，这类轴承的使用温度均不可能超过500℃，且该类轴承在功能设计上仅考虑其高温自润滑性能，而密封只有采用附加机构(如采用侧盖密封)来实现。
                         发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种能自密封的高温球面轴承。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：它包括球面轴承座和球面体，球面体以过渡配合安装在轴承座内，球面轴承座的内壁上设有密封槽，密封槽内设有密封环。密封槽设置在球面轴承座内壁的最大直径处。密封槽两侧的球面轴承座的内壁上分别设有孔穴，孔穴中安装有自润滑材料；密封环和自润滑材料的热线膨胀系数高于球面轴承座和球面体的热线膨胀系数。
由于在球面轴承座的内壁上设有密封槽，密封槽内设有密封环，且密封槽两侧的设有自润滑材料，密封环和自润滑材料的热线膨胀系数高于球面轴承座和球面体的热线膨胀系数。解决了高温球面轴承的密封，不需采用密封附加机构，就能防止在阀体关闭过程中的燃气泄漏。
                         附图说明
图1为本发明实施例的结构剖视图
图2、3为本发明实施例球面轴承座剖视图
图4为现有技术的镶嵌式高温球面轴承的结构剖视图
                         具体实施方案
如图1、2、3所示的本发明实施例，它由球面轴承座1、密封环3、轴承外套4、球面体5和轴承压盖6组成。球面轴承座1和球面体5的材料均由高速钢制备而成，它们的热线膨胀系数为(10～12)×10-6/℃。球面体5以动配合安装在轴承座1内，轴承座1以过渡配合安装在轴承外套4中，轴承外套4由线膨胀系数与高速钢相近的热模具钢制备而成；球面轴承座1的设计曲率与球面体5相同，且在直径方向一致；球面轴承座1的轴向定位由压盖6通过不锈钢螺钉7实现。球面轴承座1内壁上的最大直径处设有密封槽8，高温密封环3安装在该密封槽8内；密封槽8两侧的球面轴承座1的内壁上分别对称设有两排或两排以上孔穴2，孔穴2中安装有自润滑材料9，孔穴2以交错排列，形成迷宫状。如图2所示，球面轴承座1由两对称半球面组成，并在两半球面交界面用螺钉11和定位销12固定。
球面轴承座孔穴2中安装的自润滑烧结体为预烧结的镍基粉末冶金材料烧结体，镍基烧结体是由占总重量8～12％的Cu、5～8％的CaF、6～9％的NaF和余量为Ni的组合物，经950～1050℃烧结而成，它的热线膨胀系数为(4～6)×10-5/℃。
密封环3材料为金属石墨填料，它的热线膨胀系数为(10～15)×10-5/℃。
由于密封槽8内的高温密封环3和球面轴承座孔穴2内的自润滑材料9的热线膨胀系数均高于高速钢的轴承座1基体的线膨胀系数，因此，当轴承在高温下工作时；密封环3和自润滑材料9的尺寸增大并反向膨胀压向球面体5的表面，在球面体的最高点及两侧组成自密封工作面。
又由于本发明中采用的高温自润滑材料9为预制备的镍基烧结体，除了超越了有机粘结剂的高温极限外，具有良好的高温自润滑耐磨性能，使其能在600℃以上长期地工作；此外，由于预制备的镍基烧结体可在较宽的工艺和组分范围内制备，因此，可有效地调节形状尺寸、线膨胀系数和摩擦学性能，以满足不同规格的球面支承的设计要求。
本发明利用材料的热线膨胀系数和自润滑材料的性能，在结构设计上将自润滑与自密封功能组合为一，使其结构紧凑、使用方便，特别适用于如高温燃气阀阀门之类的常压高温环境中的间隙摆动支承。

Claims (8)

1、自密封高温球面轴承，它包括球面轴承座(1)和球面体(5)，球面体(5)以动配合安装在轴承座(1)内，其特征在于：球面轴承座(1)的内壁上设有密封槽(8)，密封槽(8)内设有密封环(3)；密封槽(8)设置在球面轴承座(1)内壁的最大直径处；密封槽(8)两侧的球面轴承座(1)的内壁上分别设有孔穴(2)，孔穴(2)中安装有自润滑材料(9)；密封环(3)和自润滑材料(9)的热线膨胀系数高于球面轴承座(1)和球面体(5)的热线膨胀系数。
2、如权利要求1所述的高温球面轴承，其特征在于：自润滑材料(9)的热线膨胀系数为(4～6)×10-5/℃。
3、如权利要求1或2所述的高温球面轴承，其特征在于：自润滑材料(9)为镍基烧结体，镍基烧结体是由占总重量8～12％的Cu、5～8％的CaF、6～9％的NaF和余量为Ni的组合物，经950～1050℃烧结而成。
4、如权利要求1所述的高温球面轴承，其特征在于：密封环(3)材料为金属石墨填料，它的热线膨胀系数为(10～15)×10-5/℃。
5、如权利要求1所述的高温球面轴承，其特征在于：密封槽(8)两侧的孔穴(2)，每侧分别布置两排以上，且交错排列。
6、如权利要求1所述的高温球面轴承，其特征在于：球面轴承座(1)和球面体(5)的材料均由高速钢制备而成，球面轴承座1和球面体5的热线膨胀系数为(10～12)×10-6/℃。
7、如权利要求1所述的高温球面轴承，其特征在于：它还包括轴承外套(4)，轴承座(1)安装在轴承外套(4)中。
8、如权利要求1所述的高温球面轴承，其特征在于：它还包括压盖(6)，轴承座(1)的轴向由压盖(6)通过螺钉(7)定位。
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