CN202812209U - 一种用于旋转轴的弹性结构密封件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于旋转轴的弹性结构密封件，它由金属外骨架（1）、金属内骨架压圈（2）、弹簧片（3）和密封环（4）组成。其主要特征为，密封环（4）是使用聚四氟乙烯复合材料通过机加工工艺而制成。本实用新型工况稳定，密封性能可靠，使用寿命长，安装方便，通用性、互换性好，可以适应高温、高速、干磨等苛刻的工况，特别适用于发动机、旋转分离器等对密封要求较高的情况。

Description

一种用于旋转轴的弹性结构密封件

技术领域

本实用新型涉及了一种用于旋转轴的弹性结构密封件（旋转轴密封件又被称为油封），可以适应高温（300℃）、高速、干磨等苛刻的旋转轴密封工况，特别适用于发动机、旋转分离器等对旋转轴密封要求较高的情况。 

背景技术

在生产过程中人们发现聚四氟乙烯材料具有“记忆功能”。目前，用于旋转轴的聚四氟乙烯密封件是依靠这个原理起到密封作用的。但是这种密封件的静密封情况不佳，这是由于当旋转轴停止转动后，密封件唇口的温度降低，材料的“记忆功能”变弱，这样油封的径向力就会降低到不足以密封的程度。另外，由于聚四氟乙烯材料相对于橡胶材料来说蠕变大，这造成旋转轴密封件件的尺寸随时间的推移会产生较大的变形。此外，聚四氟乙烯材料弹性差，这也产生了很多亟待解决的旋转轴密封问题。 

汪建的实用新型ZL00220382.0公开了一种解决此问题的油封结构，它由金属骨架、压圈、橡胶外壳和聚四氟乙烯内圈等组成，其主要特征为聚四氟乙烯内圈上设有凸筋，主密封唇背部设有弹簧圈。由于聚四氟乙烯材料蠕变大，若使用弹簧来减小聚四氟乙烯材料的蠕变，由于使用弹簧时，油封唇口的受力面积小，会导致唇口应力集中，造成唇口局部磨损加剧，可能致使油封早期密封失效。 

实用新型内容

技术方案： 

为了解决上述问题，本实用新型采取一种新的设计方案。本实用新型涉及的是一种用于旋转轴的弹性结构密封件，其特征在于由金属外骨架（1）、金属内骨架压圈（2）、弹簧片（3）和密封环（4）组成。其主要特征为，密封环（4）是使用聚四氟乙烯复合材料通过机加工工艺而制成。

本实用新型的目的是针对现有技术存在的不足，提供了一种用于旋转轴的弹性结构密封件，该密封件结构可以用来解决现有聚四氟乙烯旋转轴密封件的静态密封性能不佳的问题，并且可以克服聚四氟乙烯材料的蠕变和弹性差的问题。 

密封环（4）是使用聚四氟乙烯复合材料制成的。此种聚四氟乙烯复合材料是由聚四氟乙烯粉末和补强填料烧结而成的。聚四氟乙烯复合材料的优点有化学稳定性好、热稳定性好、摩擦系数小、自润滑性好，这些都是聚四氟乙烯材料用来制作旋转轴密封件的优点。该材料的缺点是蠕变、和弹性差。所以对本实用新型涉及的密封环（4）所选用的聚四氟乙烯复合材料的基本要求是蠕变小、耐介质、高耐磨，当然也要根据密封件实际的工作工况来确定聚四氟乙烯复合材料的类型。一般情况下可以选用玻璃纤维、碳纤维、铜粉、石墨、二硫化钼、芳纶酯、聚苯酯中的一种或几种作为填料来改善聚四氟乙烯复合材料的这些性能。 

密封环（4）是通过车削的方式加工而成唇形结构的，与模压工艺相比，这种工艺提高了密封环（4）的尺寸精度，提高了密封环（4）的唇口和旋转轴的同心度，进而提高了密封件的密封性能。 

更为重要的是，本实用新型弹性结构，从结构上规避了聚四氟乙烯材料的蠕变和弹性差的缺点。在本实用新型涉及的密封件结构中，弹簧片（3）以机械的方式压在密封环（4）上面，无需进行粘合。弹簧片（3）是由弹簧不锈钢带或其它有良好弹性的钢片以普通五金工艺方法制作而成。本实用新型涉及的弹簧片（3）利用金属材料应力-应变没有滞后的特性弥补由于高分子材料滞后性产生的“形变积累”效应，并使密封环（4）的弹性恢复力得到增加，进而提供稳定的油封径向力。由于弹簧片（3）和密封环（4）接触面积大，可给予密封圈（4）较均匀的压力，这样就可以避免应力集中的情况出现。油封的径向力是决定油封密封性能的重要参数之一。 

组装金属外骨架（1）、金属内骨架压圈（2）、弹簧片（3）和密封环（4），然后加工金属外骨架（1）使金属内骨架压圈（2）、弹簧片（3）和密封环（4）镶嵌在金属外骨架（1）中。 

这样，就可以使金属外骨架（1）、金属内骨架压圈（2）、弹簧片（3）、密封环（4）内外径同心。 

本实用新型提高了旋转轴密封件的密封性能，延长了旋转轴密封件的使用寿命，降低了更换旋转轴密封件的频率，提高了设备使用效率，降低了设备的维修成本，降低了生产成本。 

另外，当本实用新型涉及的密封件应用于高速工况时，可在密封环（4）的密封部位上加工回油线以提高其动态密封性能。 

以下结合附图对本实用新型做进一步的说明。 

附图说明

图1：弹性结构密封件结构图 

图2：弹簧片结构图

其中：

图1中：1.金属外骨架，2.金属内骨架压圈，3.弹簧片，4.密封环。

图2中：为弹簧片（3）的立体结构图。 

具体实施方式

实施例： 

金属外骨架（1）和金属内骨架压圈（2）的设计参考标准GB/T9877.3-1988（《旋转轴唇形密封圈结构尺寸系列 第三部分：装配式旋转轴唇形密封圈》），加工工艺如下：

金属外骨架（1）：第一步，切削钢板得到圆形件；第二步，滚压圆形钢板件周圈使其成型成“凵”型件；第三步，切削“凵”型件中间多余的部分使其成型成环形件；第四步，车削加工得到金属外骨架（1）。

金属内骨架压圈（2）：第一步，切削钢板得到圆形件；第二步，滚压圆形钢板件周圈使其成型成“凵”型件；第三步，切削“凵”型件中间多余的部分使其成型成环形件；第四步，车削加工得到金属内骨架压圈（2）。 

弹簧片（3）加工工艺： 

第一步，把弹簧不锈钢带切割成片并打孔工装固定，为线切割做准备；第二步，把工装固定好的弹簧不锈钢片线切割预成型为环形锯齿状；第三步，把环形锯齿状的弹簧不锈钢片冲压成型得到弹簧片（3）

当然也可以采用冲压成型等其他常用的五金件加工工艺加工金属外骨架（1）和金属内骨架压圈（2）。另外，也可以采用其它类似的弹簧片结构来起到类似的效果提供油封径向力。

密封环（4）的加工工艺：将聚四氟乙烯粉、填料混合后烧结，制成聚四氟乙烯复合材料的筒材或棒材，然后进行车削机加工，制成密封环（4）。 

弹性结构密封件（图1）的组装工艺： 

将金属外骨架（1）、金属内骨架压圈（2）、弹簧片（3）、密封环（4）以人工操作方式组装成半成品，然后将金属外骨架（1）扣压实，对边缘进行车削，以使金属外骨架（1）的外径符合工艺要求。至此弹性结构密封件加工完毕。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不限于上述举例，本技术领域的普通技术人员，在本实用新型的实质范围内，做出的变化、改型、添加或替换，都应属于本实用新型的保护范围。 

Claims (5)

1.一种用于旋转轴的弹性结构密封件，其特征在于由金属外骨架（1）、金属内骨架压圈（2）、弹簧片（3）和密封环（4）组成。

2.根据权利要求1所述的密封件，其特征在于，金属内骨架压圈（2）、弹簧片（3）、密封环（4）紧密镶嵌在金属外骨架（1）中，并与之固定成一个整体。

3.根据权利要求1所述的密封件，其特征在于，金属外骨架（1）、金属内骨架压圈（2）、弹簧片（3）、密封环（4）内外径同心。

4.根据权利要求1所述的密封件，其特征在于，密封环（4）为唇形，由聚四氟乙烯复合材料加工而成。

5.根据权利要求1所述的密封件，其特征在于，弹簧片（3）为环形锯齿状，由弹簧不锈钢带制成。

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