CN201517613U - 一种转叶式舵机密封装置 - Google Patents
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Abstract
一种转叶式舵机密封装置，所述压紧弹簧(4)的一端顶在舵机转子(9)的密封槽(3)底部，另一端顶在密封件的背面上，密封件的正面贴紧舵机箱体(10)的主密封面(2)，所述密封槽(3)的内壁上设置有压力油孔(7)，压力油孔(7)的另一端通向舵机转子(9)的两侧壁并分别经单向阀(8)与舵机转子(9)两侧的压力腔室相连通。实现了主密封面和其他密封面的预载荷密封和压力载荷密封，始终保持密封件与密封面的接触应力大于密封压力，静态和动态密封性能稳定，密封件的整体密封性能提高。结构简单，安装和维护方便，适用范围广，特别适于额定工作压力较高的转叶式舵机使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种密封装置，具体来说是一种转叶式舵机密封装置。
背景技术
转叶式舵机的工作原理类似于低速双向叶片马达，通过转子叶片将液压能转化为机械能，而转子直接与舵杆连接，转子的转动带动舵杆作同步转动，从而实现了操舵工作。
根据各船级社规范要求，对舵机转舵的精确性和快速性均有明确规定，舵机的跑舵速度不得大于1°/min，转舵速度要求单机组工作时不得小于2.3/s，这样对转叶式舵机的密封性提出了很高的要求。如果密封效果不佳，会导致转叶式舵机的内泄漏：一方面使跑舵速度增加，从而降低了舵机的精确性，使船舶不能很好的保持航行方向；另一方面导致转舵速度减小，降低了舵机的安全性，使船舶不能及时地达到指定转向角度。这样会使船舶航行存在重大安全隐患，这是绝对不允许的。
具有动态受控密封间隙的密封必须紧压对磨面，对磨面要经常克服密封件的惯性力和副密封面上的摩擦力而工作。因此，预载荷对确保主密封面的密封是必须的，该预载荷使密封件与密封面之间存在一初始接触应力，以起初始密封作用。现有技术中舵机的密封大多对密封圈施加一定的预应力，如图1所示，通常用到的是利用压缩密封圈1后的弹性力来对主密封面2施加预载荷，图1中0型的密封圈1就是最典型的应用。如图2所示，转叶式舵机的叶片绝大多数采用的矩形结构形式，由于转叶式舵机工作的特殊性，不可能靠密封件的压缩弹性力来对主密封面2施加预载荷，故采用安装一组压紧弹簧4来压紧密封条6的方法来施加预载荷，这种结构中的密封条6的材料既可是橡胶也可是塑料，横截面可设计成正四边形，制作成本较低，密封效果较好。
中国专利公开号为：CN201050600Y，授权公告日为：2008年4月23日的实用新型专利公开了一种转叶式舵机密封装置，包括耐磨材料密封条、橡胶密封条和金属弹簧片，耐磨材料密封条和橡胶密封条位于两端，金属弹簧片位于耐磨材料密封条和橡胶密封条的中间，耐磨材料密封条和橡胶密封条通过金属弹簧片连为一整体。其优点是：耐磨性好，密封效果较好。
前述的密封方式均通过施加预载荷来实现主密封面的密封，在填料动密封方式中，密封件两侧的压力往往会高于预载荷的接触应力，由于施加的预载荷是恒定值，无法保证密封件与密封面的接触应力始终大于密封压力，当密封压力大于预载荷的接触应力时，容易导致密封面的泄漏增加，而且前述的密封方式只能对主密封面施加预载荷，对于密封槽侧壁等其他密封面则难以施加预载荷，从而影响整体的密封效果。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有转叶式舵机密封装置密封效果欠佳，泄漏较大的缺陷和不足，提供一种结构简单，承受压力大，整体密封效果好的转叶式舵机密封装置。
为实现上述目的，本实用新型的技术解决方案是：一种转叶式舵机密封装置，包括压紧弹簧和密封件，所述压紧弹簧的一端顶在舵机转子的密封槽底部，另一端顶在密封件的背面上，密封件的正面贴紧舵机箱体的主密封面，所述密封槽的内壁上设置有压力油孔，压力油孔的另一端通向舵机转子的两侧壁并分别经单向阀与舵机转子两侧的压力腔室相连通。
所述的密封件是断面为正四边形的密封条，或是断面为正四边形且在正四边形的一个边上开有V形或圆弧形凹槽的密封条。
所述的密封件由密封条和支撑架嵌合而成，密封条的正面贴紧舵机箱体的主密封面，密封条的背面设置有V形或圆弧形的凹槽，支撑架的正面制有锥台形或圆弧形的凸楞，背面与压紧弹簧相接触，凸楞嵌在凹槽中，凸楞的锥度大于凹槽的锥度，或者凸楞的圆弧半径大于凹槽的圆弧半径。
所述凸楞的锥度大于凹槽的锥度5-20°，所述凸楞的圆弧半径是凹槽圆弧半径的1.1-1.5倍。
所述凹槽两侧壁的槽顶边上均设置有倒角。
所述支撑架的另一面上对应压紧弹簧设置有安装孔。
本实用新型的有益效果是：
1.本实用新型利用舵机转子两侧的流体压力来补充压力载荷并始终使密封件与密封面的接触应力大于密封压力。在压力载荷的作用下，密封件紧贴在对磨面上，减少了泄漏，具有良好的密封效果。
2.在舵机转子两侧的压力油孔上均设置有单向阀组，当舵机转子的任意一侧为高压腔时，高压腔的压力油均可通过单向阀进入密封槽内并作用在密封件的背面，将密封件紧贴在舵机箱体的对磨面上，密封件上的压力与舵机转子压力腔室的压力相适应，且通过单向阀维持压力载荷稳定，作用时间长，动态密封效果好。
3.本实用新型中的密封件由密封条和支撑架组成，密封条的背面设置有V形或圆弧形凹槽，支撑架的正面制有锥台形或圆弧形的凸楞，凸楞嵌在凹槽中，且凸楞的锥度大于凹槽的锥度或者凸楞的圆弧半径大于凹槽的圆弧半径，在压紧弹簧的作用下，支撑架上的凸楞可以将密封条上凹槽两侧壁向外撑开，对密封槽的侧壁施加预载荷，静态密封性能稳定，并实现了主密封面和其他密封面的预载荷密封和压力载荷密封，密封件的整体密封性能提高。结构简单，安装和维护方便，适用范围广，特别适于额定工作压力较高的转叶式舵机使用。
附图说明
图1是现有密封装置中密封圈1的安装示意图；
图2是现有密封装置中压紧弹簧4及密封圈1的安装示意图；
图3是本实用新型的第一种结构示意图；
图4是本实用新型的第二种结构示意图。
图中：密封圈1，主密封面2，密封槽3，压紧弹簧4，支撑架5，密封条6，压力油孔7，单向阀8，舵机转子9，舵机箱体10，凹槽11，凸楞12倒角13安装孔14。
具体实施方式
以下结合附图说明和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述：
参见图3，图4，本实用新型的一种转叶式舵机密封装置，包括压紧弹簧4和密封件，所述压紧弹簧4的一端顶在舵机转子9的密封槽3底部，另一端顶在密封件的背面上，密封件的正面贴紧舵机箱体10的主密封面2，所述密封槽3的内壁上设置有压力油孔7，压力油孔7的另一端通向舵机转子9的两侧壁并分别经单向阀8与舵机转子9两侧的压力腔室相连通。
图3中，本实用新型所述的一种密封件是断面为正四边形的密封条6，或是断面为正四边形且在正四边形的一个边上开有V形或圆弧形凹槽11的密封条6。在密封条6的背面上对应压紧弹簧4设置有安装孔14。在舵机转子9的密封槽3底部设置有压力油孔7，压力油孔7中的压力油进入密封槽3内后，对密封条6的背面施加压力载荷，使密封条6与舵机箱体10的接触应力大于密封压力，从而实现了主密封面2的动态密封。还可以在密封条6的背面设置V形或圆弧形的凹槽11，使压力油施加的压力载荷通过密封条6上的凹槽11侧壁作用到密封槽3的侧壁上，进而提高密封槽3两侧壁的动密封效果。但是，在静止状态时，即压力油孔7中没有供给压力油时，由于压紧弹簧4无法通过密封条6对密封槽3的两侧壁施加预载荷，使密封槽3的两侧壁容易产生泄漏现象。
图4中，本实用新型所述的另一种密封件由密封条6和支撑架5嵌合而成，密封条6的正面贴紧舵机箱体10的主密封面2，密封条6的背面设置有V形或圆弧形的凹槽11，支撑架5的正面制有锥台形或圆弧形的凸楞12，背面与压紧弹簧4相接触，凸楞12嵌在凹槽11中，凸楞12的锥度大于凹槽11的锥度，或者凸楞12的圆弧半径大于凹槽11的圆弧半径。最好是使所述凸楞12的锥度大于V形凹槽的锥度5-20°，所述凸楞12的圆弧半径是圆弧形凹槽圆弧半径的1.1-1.5倍。为保证凸楞12与凹槽11在横截面上的点接触效果，还可以使所述凹槽11两侧壁的槽顶边上均设置有倒角13。凸楞12与凹槽11上的V形或圆弧形斜面的点接触，压紧弹簧的预载荷通过凸楞12和凹槽11向主密封面2和密封槽3的两侧壁传递，使密封条6与主密封面2和密封槽3的两侧壁贴紧，有效提高了密封件对各密封面的静态密封效果。
所述支撑架5的另一面上对应压紧弹簧4设置有安装孔14。压紧弹簧4装在安装孔14中，使支撑架5的安装更方便，压紧弹簧4的工作更稳定可靠。
所述的支撑架5采用金属材料制成，所述密封条6的材料既可以是橡胶也可以是塑料，降低了制造成本。由于转叶式舵机工作是作双向旋转运动，分别设置在舵机转子9两侧的两个单向阀8构成了一个逻辑阀组，使得舵机向任意一个方向运动时，高压腔的压力载荷均会通过一个单向阀8可靠的施加在密封件上。目前国际上转叶式舵机的额定工作压力为8MPa左右，采用该密封装置后，额定工作压力可以提高到12MPa。
Claims (6)
1.一种转叶式舵机密封装置，包括压紧弹簧(4)和密封件，其特征在于：所述压紧弹簧(4)的一端顶在舵机转子(9)的密封槽(3)底部，另一端顶在密封件的背面上，密封件的正面贴紧舵机箱体(10)的主密封面(2)，所述密封槽(3)的内壁上设置有压力油孔(7)，压力油孔(7)的另一端通向舵机转子(9)的两侧壁并分别经单向阀(8)与舵机转子(9)两侧的压力腔室相连通。
2.根据权利要求1所述的一种转叶式舵机密封装置，其特征在于：所述的密封件是断面为正四边形的密封条(6)，或是断面为正四边形且在正四边形的一个边上开有V形或圆弧形凹槽(11)的密封条(6)。
3.根据权利要求1所述的一种转叶式舵机密封装置，其特征在于：所述的密封件由密封条(6)和支撑架(5)嵌合而成，密封条(6)的正面贴紧舵机箱体(10)的主密封面(2)，密封条(6)的背面设置有V形或圆弧形的凹槽(11)，支撑架(5)的正面制有锥台形或圆弧形的凸楞(12)，背面与压紧弹簧(4)相接触，凸楞(12)嵌在凹槽(11)中，凸楞(12)的锥度大于凹槽(11)的锥度，或者凸楞(12)的圆弧半径大于凹槽(11)的圆弧半径。
4.根据权利要求3所述的一种转叶式舵机密封装置，其特征在于：所述凸楞(12)的锥度大于凹槽(11)的锥度5-20°，所述凸楞(12)的圆弧半径是凹槽(11)圆弧半径的1.1-1.5倍。
5.根据权利要求3所述的一种转叶式舵机密封装置，其特征在于：所述凹槽(11)两侧壁的槽顶边上均设置有倒角(13)。
6.根据权利要求1所述的一种转叶式舵机密封装置，其特征在于：所述支撑架(5)的另一面上对应压紧弹簧(4)设置有安装孔(14)。
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