CN219282420U - 一种旋转油封及应用该旋转油封的密封结构和电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种旋转油封及应用该旋转油封的密封结构和电机,属于密封件和电机技术领域。旋转油封包括用于安装在转轴外部且与转轴同步转动的油封主体,油封主体的轴向侧部由内向外设有至少两圈用于与待密封面进行接触密封的唇口,油封主体内设有滑动槽,滑动槽向着远离油封主体轴线的方向倾斜延伸,滑动槽具有靠近各唇口且倾斜布置的第一槽侧壁,滑动槽内安装有自紧弹簧,自紧弹簧在油封主体转动时在离心力作用下贴着第一槽侧壁向外扩张、并在不同位置处提供给唇口不同的预紧力。本实用新型中的自紧弹簧可随转速大小调节位置,提供不同预紧力给对应的唇口,实现唇口的过盈量跟随转速变化,从整体上减少油封的磨损,提高油封的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种旋转油封及应用该旋转油封的密封结构和电机,属于密封件和电机技术领域。
背景技术
油封是常用的动态密封结构件,现有技术中的一种骨架油封结构如图1所示,骨架油封100包括橡胶主体101和设置在橡胶主体101内的金属骨架102,橡胶主体101的内侧设置有用于与转轴200接触的密封唇口103和防尘唇口104,与密封唇口103对应位置的外侧箍设有自紧弹簧105,通过自紧弹簧105施加给密封唇口103一定的压力,使密封唇口103与转轴200紧密结合,实现转轴200转动时腔体的密封。该骨架油封应用在电机上时,油封通常置于轴承的外侧,用于密封润滑油和防止外部灰尘等进入。
油封在安装时,需要满足一定的过盈量,油封过盈量是指自由状态下的唇口内径与转轴外径之差,它可以为油封与转轴之间提供一个预紧力,使得油封与转轴进行比较紧密的结合。不同的安装过盈量会产生不同的预紧力,进而对接触压力、等效应力及温度等油封密封性能参数产生不同的影响。过盈量过小,则预紧力偏小导致油封无法紧密贴合轴面,自然就会造成泄漏;而过盈量过大,又会使唇口对轴面贴合过紧,当转轴在高速运转状态下,唇和轴表面便会迅速产生高温,加速唇口老化龟裂,甚至烧损密封唇,进而使密封失效,极大影响油封的寿命。
为了增加油封的寿命,行业内大多都在研究耐高温、耐磨损的橡胶材料,降低橡胶材料与转轴的摩擦系数,从而降低油封工作时产生的摩擦阻力,例如丁腈橡胶、氟橡胶、聚四氟乙烯等,也有少量在研究新型的密封结构。
然而,不管何种材质的油封,都无法避免唇口的磨损,尤其是在转速多变的应用场合,转速越高,唇口磨损越严重,导致密封容易失效、油封的使用寿命较短。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种旋转油封,以解决现有油封在转速多变的应用场合磨损比较严重、密封容易失效、使用寿命短的问题;本实用新型的目的还在于提供一种密封结构,以解决上述问题;本实用新型的目的还在于提供一种电机,以解决上述问题。
为实现上述目的,本实用新型中的旋转油封采用如下技术方案:
一种旋转油封,包括用于安装在转轴外部且与转轴同步转动的油封主体,油封主体的轴向侧部由内向外设置有至少两圈用于与待密封面进行接触密封的唇口,油封主体内设置有滑动槽,滑动槽向着远离油封主体轴线的方向倾斜延伸,以使滑动槽具有靠近各唇口且倾斜布置的第一槽侧壁,滑动槽内安装有自紧弹簧,自紧弹簧用于在油封主体转动时在离心力作用下贴着第一槽侧壁向外扩张、并在不同位置处提供给唇口不同的预紧力。
上述技术方案的有益效果在于:油封主体安装在转轴外部且与转轴同步转动,是一种不同于现有技术的工作方式,油封主体的轴向侧部由内向外设置有至少两圈唇口,唇口与待密封面进行接触密封,实现密封效果。同时,油封主体内设置有滑动槽,滑动槽向着远离油封主体轴线的方向倾斜延伸,这样就使得滑动槽具有靠近各唇口且倾斜布置的第一槽侧壁,并且滑动槽内安装有自紧弹簧,当油封主体的转速达到一定程度时,自紧弹簧可以在离心力作用下发生弹性变形而张开,并且自紧弹簧在撑开后本身具有收紧的特性,因此会贴着第一槽侧壁向外扩张。当转轴的转速比较低时,自紧弹簧受到的离心力比较小,此时自紧弹簧扩张的程度也比较小,靠近内侧的唇口承受较大的预紧力,起主要的密封作用;而当转轴的转速增大时,自紧弹簧受到的离心力变大,使自紧弹簧的扩张程度变大,此时靠近外侧的唇口承受较大的预紧力,起主要的密封作用。也即,自紧弹簧可根据转速提供不同预紧力给对应的唇口,实现唇口的过盈量跟随转速变化,避免像现有技术一样使同一位置的唇口持续遭受磨损,从整体上减少油封的磨损,避免油封易失效的问题,提高油封的使用寿命。
进一步地,唇口包括至少两圈密封唇口和位于各圈密封唇口外侧的防尘唇口。
上述技术方案的有益效果在于:至少两圈密封唇口和防尘唇口,既保证了不同位置的密封唇口承受自紧弹簧的预紧力,适应转速多变的应用场景,而且也保证了较好的防尘密封效果,并且当转速大到一定程度时,防尘唇口也可以承受自紧弹簧的预紧力,起到主要的密封作用。
进一步地,各圈密封唇口相对于油封主体的轴线倾斜布置且倾斜程度与第一槽侧壁的倾斜程度一致。
上述技术方案的有益效果在于:保证滑动槽外侧的油封主体壁厚均匀,保证各圈密封唇口的受力变形能力一致,更好地实现密封效果。
进一步地,油封主体上设置有与滑动槽连通以供自紧弹簧装入滑动槽中的环形安装口,环形安装口位于滑动槽的与所述第一槽侧壁相对的第二槽侧壁上。
上述技术方案的有益效果在于:设置环形安装口方便自紧弹簧装入滑动槽中,同时环形安装口位于与第一槽侧壁相对的第二槽侧壁上,方便设置和安装,并且自紧弹簧贴着第一槽侧壁向外扩张,不会从第二槽侧壁的环形安装口脱出,保证自紧弹簧的使用效果。
进一步地,油封主体包括设置有所述滑动槽和唇口的密封部以及与密封部相连且内部设置有金属骨架的骨架部,骨架部的截面呈L形,所述环形安装口与骨架部相对布置。
上述技术方案的有益效果在于:环形安装口与骨架部相对布置,属于隐藏式的一个安装口,能够避免其他杂物进入,保证自紧弹簧的顺利扩张移动。
进一步地,油封主体包括设置有所述滑动槽和唇口的密封部以及与密封部相连且内部设置有金属骨架的骨架部,骨架部的截面呈L形,骨架部包括用于与转轴外部的环形凹槽的外侧槽壁接触配合的油封外侧安装面,密封部包括用于与所述环形凹槽的内侧槽壁接触配合的油封内侧安装面。
上述技术方案的有益效果在于:通过设置油封外侧安装面和油封内侧安装面,方便旋转油封的安装。
为实现上述目的,本实用新型中的密封结构采用如下技术方案:
一种密封结构,包括端盖和穿过端盖的转轴,密封结构还包括旋转油封,旋转油封包括用于安装在转轴外部且与转轴同步转动的油封主体,油封主体的轴向侧部由内向外设置有至少两圈用于与待密封面进行接触密封的唇口,油封主体内设置有滑动槽,滑动槽向着远离油封主体轴线的方向倾斜延伸,以使滑动槽具有靠近各唇口且倾斜布置的第一槽侧壁,滑动槽内安装有自紧弹簧,自紧弹簧用于在油封主体转动时在离心力作用下贴着第一槽侧壁向外扩张、并在不同位置处提供给唇口不同的预紧力;端盖上设置有用于与旋转油封的唇口接触密封的待密封面,转轴的外部设置有开口朝向端盖设置的环形凹槽,旋转油封安装在环形凹槽内。
上述技术方案的有益效果在于:油封主体安装在转轴外部的环形凹槽内且与转轴同步转动,是一种不同于现有技术的工作方式,油封主体的轴向侧部由内向外设置有至少两圈唇口,唇口与端盖上的待密封面进行接触密封,实现密封效果。同时,油封主体内设置有滑动槽,滑动槽向着远离油封主体轴线的方向倾斜延伸,这样就使得滑动槽具有靠近各唇口且倾斜布置的第一槽侧壁,并且滑动槽内安装有自紧弹簧,当油封主体的转速达到一定程度时,自紧弹簧可以在离心力作用下发生弹性变形而张开,并且自紧弹簧在撑开后本身具有收紧的特性,因此会贴着第一槽侧壁向外扩张。当转轴的转速比较低时,自紧弹簧受到的离心力比较小,此时自紧弹簧扩张的程度也比较小,靠近内侧的唇口承受较大的预紧力,起主要的密封作用;而当转轴的转速增大时,自紧弹簧受到的离心力变大,使自紧弹簧的扩张程度变大,此时靠近外侧的唇口承受较大的预紧力,起主要的密封作用。也即,自紧弹簧可根据转速提供不同预紧力给对应的唇口,实现唇口的过盈量跟随转速变化,避免像现有技术一样使同一位置的唇口持续遭受磨损,从整体上减少油封的磨损,避免油封易失效的问题,提高油封的使用寿命。
进一步地,唇口包括至少两圈密封唇口和位于各圈密封唇口外侧的防尘唇口。
上述技术方案的有益效果在于:至少两圈密封唇口和防尘唇口,既保证了不同位置的密封唇口承受自紧弹簧的预紧力,适应转速多变的应用场景,而且也保证了较好的防尘密封效果,并且当转速大到一定程度时,防尘唇口也可以承受自紧弹簧的预紧力,起到主要的密封作用。
进一步地,各圈密封唇口相对于油封主体的轴线倾斜布置且倾斜程度与第一槽侧壁的倾斜程度一致。
上述技术方案的有益效果在于:保证滑动槽外侧的油封主体壁厚均匀,保证各圈密封唇口的受力变形能力一致,更好地实现密封效果。
进一步地,油封主体上设置有与滑动槽连通以供自紧弹簧装入滑动槽中的环形安装口,环形安装口位于滑动槽的与所述第一槽侧壁相对的第二槽侧壁上。
上述技术方案的有益效果在于:设置环形安装口方便自紧弹簧装入滑动槽中,同时环形安装口位于与第一槽侧壁相对的第二槽侧壁上,方便设置和安装,并且自紧弹簧贴着第一槽侧壁向外扩张,不会从第二槽侧壁的环形安装口脱出,保证自紧弹簧的使用效果。
进一步地,油封主体包括设置有所述滑动槽和唇口的密封部以及与密封部相连且内部设置有金属骨架的骨架部,骨架部的截面呈L形,所述环形安装口与骨架部相对布置。
上述技术方案的有益效果在于:环形安装口与骨架部相对布置,属于隐藏式的一个安装口,能够避免其他杂物进入,保证自紧弹簧的顺利扩张移动。
进一步地,油封主体包括设置有所述滑动槽和唇口的密封部以及与密封部相连且内部设置有金属骨架的骨架部,骨架部的截面呈L形,骨架部包括用于与转轴外部的环形凹槽的外侧槽壁接触配合的油封外侧安装面,密封部包括用于与所述环形凹槽的内侧槽壁接触配合的油封内侧安装面。
上述技术方案的有益效果在于:通过设置油封外侧安装面和油封内侧安装面,方便旋转油封的安装。
进一步地,密封结构还包括固定安装在转轴外部的油封基座,所述环形凹槽设置在油封基座上。
上述技术方案的有益效果在于:通过在转轴外部固定油封基座,并将环形凹槽设置在油封基座上,方便环形凹槽的加工,同时也简化了转轴的结构。
进一步地,端盖上还设置有与密封面相接且与油封主体同轴的第一台阶面、与第一台阶面垂直相接的第二台阶面、与第二台阶面垂直相接且与油封主体同轴的第三台阶面,第一台阶面用于与旋转油封的唇口接触密封;环形凹槽的槽口处固定有用于防止旋转油封脱出的油封盖板,第三台阶面位于油封盖板的径向外侧,第三台阶面与油封盖板的外周面之间、第二台阶面与油封盖板的端面之间均具有间隙。
上述技术方案的有益效果在于:通过油封盖板可以防止旋转油封脱出,同时通过三个台阶面的设置,方便利用第一台阶面形成密封,并且可以利用第二台阶面和第三台阶面与油封盖板的位置关系形成迷宫式结构,实现一定的防尘功能。
为实现上述目的,本实用新型中的电机采用如下技术方案:
一种电机,包括密封结构,密封结构包括端盖和穿过端盖的转轴,端盖为电机端盖,转轴为电机转轴,密封结构还包括旋转油封,旋转油封包括用于安装在转轴外部且与转轴同步转动的油封主体,油封主体的轴向侧部由内向外设置有至少两圈用于与待密封面进行接触密封的唇口,油封主体内设置有滑动槽,滑动槽向着远离油封主体轴线的方向倾斜延伸,以使滑动槽具有靠近各唇口且倾斜布置的第一槽侧壁,滑动槽内安装有自紧弹簧,自紧弹簧用于在油封主体转动时在离心力作用下贴着第一槽侧壁向外扩张、并在不同位置处提供给唇口不同的预紧力;端盖上设置有用于与旋转油封的唇口接触密封的待密封面,转轴的外部设置有开口朝向端盖设置的环形凹槽,旋转油封安装在环形凹槽内。
上述技术方案的有益效果在于:油封主体安装在电机转轴外部的环形凹槽内且与电机转轴同步转动,是一种不同于现有技术的工作方式,油封主体的轴向侧部由内向外设置有至少两圈唇口,唇口与电机端盖上的待密封面进行接触密封,实现密封效果。同时,油封主体内设置有滑动槽,滑动槽向着远离油封主体轴线的方向倾斜延伸,这样就使得滑动槽具有靠近各唇口且倾斜布置的第一槽侧壁,并且滑动槽内安装有自紧弹簧,当油封主体的转速达到一定程度时,自紧弹簧可以在离心力作用下发生弹性变形而张开,并且自紧弹簧在撑开后本身具有收紧的特性,因此会贴着第一槽侧壁向外扩张。当电机转轴的转速比较低时,自紧弹簧受到的离心力比较小,此时自紧弹簧扩张的程度也比较小,靠近内侧的唇口承受较大的预紧力,起主要的密封作用;而当电机转轴的转速增大时,自紧弹簧受到的离心力变大,使自紧弹簧的扩张程度变大,此时靠近外侧的唇口承受较大的预紧力,起主要的密封作用。也即,本实用新型中的旋转油封,随着电机转轴转速的变化,自紧弹簧可根据转速提供不同预紧力给对应的唇口,实现唇口的过盈量跟随转速变化,避免像现有技术一样使同一位置的唇口持续遭受磨损,从整体上减少油封的磨损,避免油封易失效的问题,提高油封的使用寿命。
进一步地,唇口包括至少两圈密封唇口和位于各圈密封唇口外侧的防尘唇口。
上述技术方案的有益效果在于:至少两圈密封唇口和防尘唇口,既保证了不同位置的密封唇口承受自紧弹簧的预紧力,适应转速多变的应用场景,而且也保证了较好的防尘密封效果,并且当转速大到一定程度时,防尘唇口也可以承受自紧弹簧的预紧力,起到主要的密封作用。
进一步地,各圈密封唇口相对于油封主体的轴线倾斜布置且倾斜程度与第一槽侧壁的倾斜程度一致。
上述技术方案的有益效果在于:保证滑动槽外侧的油封主体壁厚均匀,保证各圈密封唇口的受力变形能力一致,更好地实现密封效果。
进一步地,油封主体上设置有与滑动槽连通以供自紧弹簧装入滑动槽中的环形安装口,环形安装口位于滑动槽的与所述第一槽侧壁相对的第二槽侧壁上。
上述技术方案的有益效果在于:设置环形安装口方便自紧弹簧装入滑动槽中,同时环形安装口位于与第一槽侧壁相对的第二槽侧壁上,方便设置和安装,并且自紧弹簧贴着第一槽侧壁向外扩张,不会从第二槽侧壁的环形安装口脱出,保证自紧弹簧的使用效果。
进一步地,油封主体包括设置有所述滑动槽和唇口的密封部以及与密封部相连且内部设置有金属骨架的骨架部,骨架部的截面呈L形,所述环形安装口与骨架部相对布置。
上述技术方案的有益效果在于:环形安装口与骨架部相对布置,属于隐藏式的一个安装口,能够避免其他杂物进入,保证自紧弹簧的顺利扩张移动。
进一步地,油封主体包括设置有所述滑动槽和唇口的密封部以及与密封部相连且内部设置有金属骨架的骨架部,骨架部的截面呈L形,骨架部包括用于与转轴外部的环形凹槽的外侧槽壁接触配合的油封外侧安装面,密封部包括用于与所述环形凹槽的内侧槽壁接触配合的油封内侧安装面。
上述技术方案的有益效果在于:通过设置油封外侧安装面和油封内侧安装面,方便旋转油封的安装。
进一步地,密封结构还包括固定安装在转轴外部的油封基座,所述环形凹槽设置在油封基座上。
上述技术方案的有益效果在于:通过在转轴外部固定油封基座,并将环形凹槽设置在油封基座上,方便环形凹槽的加工,同时也简化了转轴的结构。
进一步地,端盖上还设置有与密封面相接且与油封主体同轴的第一台阶面、与第一台阶面垂直相接的第二台阶面、与第二台阶面垂直相接且与油封主体同轴的第三台阶面,第一台阶面用于与旋转油封的唇口接触密封;环形凹槽的槽口处固定有用于防止旋转油封脱出的油封盖板,第三台阶面位于油封盖板的径向外侧,第三台阶面与油封盖板的外周面之间、第二台阶面与油封盖板的端面之间均具有间隙。
上述技术方案的有益效果在于:通过油封盖板可以防止旋转油封脱出,同时通过三个台阶面的设置,方便利用第一台阶面形成密封,并且可以利用第二台阶面和第三台阶面与油封盖板的位置关系形成迷宫式结构,实现一定的防尘功能。
附图说明
图1为现有技术中的一种骨架油封的结构图;
图2为本实用新型中电机实施例1的局部示意图;
图3为本实用新型中电机实施例1的旋转油封的结构图;
图4为本实用新型中电机实施例1的电机端盖的局部示意图;
图5为本实用新型中电机实施例1的自紧弹簧外扩过程中的受力分析图;
图6为本实用新型中电机实施例1的自紧弹簧内缩过程中的受力分析图;
图7为本实用新型中电机实施例2的旋转油封的结构图。
图1中:100、骨架油封;101、橡胶主体;102、金属骨架;103、密封唇口;104、防尘唇口;105、自紧弹簧;200、转轴;
图2-7中:1、电机转轴;2、油封基座;21、环形凹槽;3、旋转油封;31、金属骨架;32、油封主体;321、防尘唇口;322、第二密封唇口;323、第一密封唇口;324、油封外侧安装面;325、油封轴向定位面;326、油封内侧安装面;33、滑动槽;331、第一槽侧壁;332、第二槽侧壁;34、自紧弹簧;35、环形安装口;36、止回结构;4、油封盖板;5、电机端盖;6、电机内部腔体;7、轴承压板;8、轴承。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明了,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型,即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此,以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围,而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
需要说明的是,可能出现的术语如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且,术语如“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”等限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以下结合实施例对本实用新型的特征和性能作进一步地详细描述。
本实用新型中电机的实施例1:
如图2所示,电机包括密封结构,密封结构包括端盖、转轴、油封基座2以及旋转油封3,由于密封结构应用在电机上,因此本实施例中的端盖即电机端盖5,转轴即电机转轴1,电机转轴1穿过电机端盖5,两者之间安装有轴承8,轴承压板7用于保证轴承8的安装位置。油封基座2固定安装在电机转轴1的外部,可以是焊接固定,也可以是过盈装配,二者之间无间隙,当然也可以是其他的固定方式,目的是使油封基座2随电机转轴1同步旋转,并且电机内部腔体6中的润滑油不会从二者之间渗出。
油封基座2上设置有开口朝向电机端盖5设置的环形凹槽21,旋转油封3安装在环形凹槽21内,如图4所示,电机端盖5上设置有用于与旋转油封3的唇口接触密封的待密封面51。
如图3所示,旋转油封3包括橡胶材质的油封主体32,油封主体32的轴向侧部由内向外设置有三圈用于与待密封面51进行接触密封的唇口,唇口包括两圈密封唇口(分别是第一密封唇口323和第二密封唇口322)和位于各圈密封唇口外侧的防尘唇口321。油封主体32内设置有一圈滑动槽33,滑动槽33向着远离油封主体32轴线的方向倾斜延伸,也即从空间上来看,滑动槽33所占的空间呈喇叭状,以使滑动槽33具有靠近各唇口且倾斜布置的第一槽侧壁331。滑动槽33内安装有自紧弹簧34,油封主体32上设置有与滑动槽33连通以供自紧弹簧34装入滑动槽33中的环形安装口35,环形安装口35位于滑动槽33的与第一槽侧壁331相对的第二槽侧壁332上。
并且,油封主体32包括设置有滑动槽33和唇口的密封部以及与密封部相连且内部设置有金属骨架31的骨架部,骨架部的截面呈L形,环形安装口35与骨架部相对布置。结合图2和图3所示,骨架部包括用于与环形凹槽21的外侧槽壁接触配合的油封外侧安装面324,密封部包括用于与环形凹槽21的内侧槽壁接触配合的油封内侧安装面326,骨架部的端面与环形凹槽21的槽底壁接触,同时环形凹槽21的槽口处固定有油封盖板4,油封盖板4与油封轴向定位面325挡止配合,用于防止旋转油封3脱出,使得旋转油封3随油封基座2同步转动。
如图3所示,第一密封唇口323和第二密封唇口322相对于油封主体32的轴线倾斜布置且倾斜程度与第一槽侧壁331的倾斜程度一致。初始状态下由于自紧弹簧34自身的弹力,自紧弹簧34位于滑动槽33的内径最小的最内侧,更靠近内侧的第一密封唇口323,第一密封唇口323就会承受比较大的预紧力,第二密封唇口322相应的就会承受比较小的预紧力。滑动槽33内四周比较光滑,在一定的外力施加作用下,自紧弹簧34可沿滑动槽33的第一槽侧壁331向外侧移动,第一密封唇口323承受的预紧力就会减小,第二密封唇口322承受的预紧力就会增大。
如图4所示,待密封面51倾斜设置,且倾斜程度与两圈密封唇口的倾斜程度一致。电机端盖5上还设置有与待密封面51相接且与油封主体32同轴的第一台阶面52、与第一台阶面52垂直相接的第二台阶面53、与第二台阶面53垂直相接且与油封主体32同轴的第三台阶面54,第一台阶面52用于与旋转油封3的防尘唇口321接触密封。装配完成后,结合图2、图3和图4所示,第一密封唇口323和待密封面51之间、第二密封唇口322和待密封面51之间分别保持一定的过盈量接触,实现对液体的动密封功能。防尘唇口321和待密封面51之间、防尘唇口321和第一台阶面52之间保持间隙配合。第三台阶面54位于油封盖板4和油封基座2的径向外侧,第三台阶面54与油封盖板4和油封基座2的外周面之间、第二台阶面53与油封盖板4的端面之间均具有间隙,然后再结合油封轴向定位面325一起构成一个迷宫式结构,实现一定的防尘功能。
本实用新型中密封结构的工作原理如下:
初始状态,电机静止或转速较低时,第一密封唇口323就会承受比较大的预紧力,第一密封唇口323和待密封面51过盈配合量较大,作为主密封唇口,磨损较大,而第二密封唇口322相应的就会承受比较小的预紧力,第二密封唇口322和待密封面51过盈配合量较小,作为辅密封唇口,磨损较小。
电机转速升高时,自紧弹簧34随旋转油封3一起转动,会产生一定的离心力,在离心力的作用下,离心力会分担一部分自紧弹簧34产生的预紧力,自紧弹簧34有沿滑动槽33向外侧移动的趋势,因此第一密封唇口323承受的预紧力就会减小,第二密封唇口322承受的预紧力就会增大,第一密封唇口323和第二密封唇口322同时作为主密封唇。
电机转速进一步升到一定值后,自紧弹簧34受到的离心力进一步增大,达到一定值后自紧弹簧34就可以在本身的收紧特性下贴着第一槽侧壁331向外扩张,当扩张到与第二密封唇口322对应的位置时,就可以对第二密封唇口322施加预紧力,使得第一密封唇口323承受的预紧力小于第二密封唇口322承受的预紧力,第二密封唇口322作为主密封唇,磨损较大,第一密封唇口323作为辅助密封唇口,磨损较小。
电机转速再进一步升到一定值后,自紧弹簧34沿第一槽侧壁331移动到最外侧,此时第一密封唇口323和第二密封唇口322都受到较小的预紧力,防尘唇口321反而会受到比初始状态大的预紧力,使得防尘唇口321和待密封面51之间、防尘唇口321和第一台阶面52之间由原来的间隙配合转向过盈配合,此时第一密封唇口323和第二密封唇口322均不再作为主密封唇口,所受到的磨损均较小。
综上,本实用新型中的旋转油封随电机转轴同步旋转,是一种不同于现有技术的工作方式,旋转油封的倾斜式多唇口结构与电机的倾斜式待密封面进行密封配合,实现动密封效果,另外再配合可滑动自紧弹簧,实现“转速——自紧弹簧位置——油封唇口预紧力——油封唇口过盈量”的对应变化,也即当电机转轴转动时,自紧弹簧可随转速大小调节位置,可在不同位置处提供给唇口不同的预紧力,实现唇口的过盈量跟随转速变化,避免像现有技术一样使同一位置的唇口持续遭受磨损,从整体上减少油封的磨损,避免油封易失效的问题,降低油封摩擦产生的效率损失,削弱因油封摩擦产生的NVH问题,提高油封的使用寿命。
具体的受力分析过程如下:
首先我们将问题分析做一定的简化,将旋转油封的左侧安装面作为一个基准平面,我们从轴头的方向去看,因为旋转油封是在这个面上旋转的,在此分析受力忽略掉重力的因素。自紧弹簧,设定上是自身在一圈周长和面积外扩的情况下具有向心回复力的弹簧。以初始安装好后的状态为0状态,即此时不产生向心力,自身不压缩也不伸长,在这个基准面上静止状态受力为0。旋转起来后,因为其要产生维持圆周运动的向心力,因此自身向外扩,当其自身弹力产生的回复力数值上大小等于向心力时,达到动态平衡状态。在本实施例中,由于其外扩的通道(即滑动槽)受限,不是平行于选取的基准面,因此其会受到来自通道两个槽侧壁提供的压力和摩擦力。由于通道实际上是橡胶组成,非一般意义上的刚体,受力会发生明显的形变,会使受力分析变的复杂,因此先简化将通道认为不发生明显形变来解释受力过程。
如图5所示,在转速加大,弹簧向外扩张时,受到两个槽侧壁的摩擦力f1、f2方向均沿通道向下,受到第二槽侧壁332表面的压力F1大于第一槽侧壁331的压力F2(如图5(a)所示),其合力垂直通道方向向下(如图5(b)所示),再加上自紧弹簧自身产生的Fk回复力,整体产生合力F合充当自紧弹簧运动的向心力Fr(如图5(c)所示)。起初F合小于向心力Fr,由简单分析可知合力F合的大小与外扩的幅度成正相关,向心力的大小与外扩的幅度成负相关,当外扩的一定程度时,二者相等,达到动态平衡。
转速降低自紧弹簧内缩的过程如图6所示,该过程可以按照外扩过程类推得到,其中图6(a)显示了自紧弹簧内缩时的受力情况,图6(b)显示了压力和摩擦力分别合并之后的状态,图6(c)显示了最终的F合。另外,如果按照油封胶体的通道产生形变来分析,则可以把通道产生的挤压力和摩擦力直接视为一个合力。
本实用新型中电机的实施例2:由于实施例1中安装自紧弹簧时是从环形安装口处挤进去,由于油封的橡胶部分是有一定弹性的,因此环形安装口的大小是略小于自紧弹簧的,简而言之就是自紧弹簧能在人为力度下装进去却不会轻易的从环形安装口退出来。实施例2为了进一步完善该结构,如图7所示,设计上在环形安装口35的内壁上设置止回结构36,止回结构36能够向着滑动槽33内产生弹性变形,即从外部可以通过施加一定的压力将自紧弹簧从环形安装口35压进去,但其自身无法轻易的从环形安装口35返回。
在电机的其他实施例中:电机端盖上可以不设置第一、第二和第三台阶面,仅由待密封面与旋转油封的唇口接触。
在电机的其他实施例中:密封结构不包括油封基座,而是在电机转轴上一体设置有环形凸台,环形凹槽设置在环形凸台上。
在电机的其他实施例中:油封主体的密封部不设置油封内侧安装面,旋转油封靠骨架部并配合相应的安装部件实现装配。
在电机的其他实施例中:油封主体的材质也可以是聚四氟乙烯、聚氨酯等,另外油封主体还可以不含有金属骨架。
在电机的其他实施例中:环形安装口不是与骨架部相对,而是朝外且敞开的。
在电机的其他实施例中:环形安装口不是位于滑动槽的与第一槽侧壁相对的第二槽侧壁上,而是在第一槽侧壁的同一侧,例如当滑动槽的长度足够,电机转轴的最高转速不会导致自紧弹簧脱出时,可以将环形安装口设置在顶部,或者为了增加可靠性,可以在第一槽侧壁上位于环形安装口内侧的位置设置挡台,以阻止自紧弹簧继续向外移动。
在电机的其他实施例中:各圈密封唇口可以不是倾斜布置,其排布方向与油封主体的轴线垂直,此时电机端盖上的待密封面也不是倾斜的,而是竖直的。
在电机的其他实施例中:唇口也可以包括三圈甚至更多圈的密封唇口,当然也可以只包括一圈密封唇口和一圈防尘唇口,当然还可以只包括两圈密封唇口。
本实用新型中密封结构的实施例为:密封结构的具体结构组成与上述电机的任一实施例中的密封结构相同,在此不再重述。当然,密封结构可以不是应用在电机上,而是其他任何包含有端盖和转轴且二者之间相互转动配合并需要设置旋转油封进行密封的装置。
本实用新型中旋转油封的实施例为:旋转油封的具体结构与上述电机的任一实施例中的旋转油封相同,在此不再重述。
以上所述,仅为本实用新型的较佳实施例,并不用以限制本实用新型,本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准,凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化,同理均应包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.一种旋转油封,其特征在于,包括用于安装在转轴外部且与转轴同步转动的油封主体(32),油封主体(32)的轴向侧部由内向外设置有至少两圈用于与待密封面进行接触密封的唇口,油封主体(32)内设置有滑动槽(33),滑动槽(33)向着远离油封主体(32)轴线的方向倾斜延伸,以使滑动槽(33)具有靠近各唇口且倾斜布置的第一槽侧壁(331),滑动槽(33)内安装有自紧弹簧(34),自紧弹簧(34)用于在油封主体(32)转动时在离心力作用下贴着第一槽侧壁(331)向外扩张、并在不同位置处提供给唇口不同的预紧力。
2.根据权利要求1所述的旋转油封,其特征在于,唇口包括至少两圈密封唇口和位于各圈密封唇口外侧的防尘唇口(321)。
3.根据权利要求2所述的旋转油封,其特征在于,各圈密封唇口相对于油封主体(32)的轴线倾斜布置且倾斜程度与第一槽侧壁(331)的倾斜程度一致。
4.根据权利要求1~3中任意一项所述的旋转油封,其特征在于,油封主体(32)上设置有与滑动槽(33)连通以供自紧弹簧(34)装入滑动槽(33)中的环形安装口(35),环形安装口(35)位于滑动槽(33)的与所述第一槽侧壁(331)相对的第二槽侧壁(332)上。
5.根据权利要求4所述的旋转油封,其特征在于,油封主体(32)包括设置有所述滑动槽(33)和唇口的密封部以及与密封部相连且内部设置有金属骨架(31)的骨架部,骨架部的截面呈L形,所述环形安装口(35)与骨架部相对布置。
6.根据权利要求1~3中任意一项所述的旋转油封,其特征在于,油封主体(32)包括设置有所述滑动槽(33)和唇口的密封部以及与密封部相连且内部设置有金属骨架(31)的骨架部,骨架部的截面呈L形,骨架部包括用于与转轴外部的环形凹槽(21)的外侧槽壁接触配合的油封外侧安装面(324),密封部包括用于与所述环形凹槽(21)的内侧槽壁接触配合的油封内侧安装面(326)。
7.一种密封结构,包括端盖和穿过端盖的转轴,其特征在于,密封结构还包括权利要求1~6中任意一项所述的旋转油封,端盖上设置有用于与旋转油封的唇口接触密封的待密封面,转轴的外部设置有开口朝向端盖设置的环形凹槽(21),旋转油封安装在环形凹槽(21)内。
8.根据权利要求7所述的密封结构,其特征在于,密封结构还包括固定安装在转轴外部的油封基座(2),所述环形凹槽(21)设置在油封基座(2)上。
9.根据权利要求7所述的密封结构,其特征在于,端盖上还设置有与待密封面相接且与油封主体(32)同轴的第一台阶面、与第一台阶面垂直相接的第二台阶面、与第二台阶面垂直相接且与油封主体(32)同轴的第三台阶面,第一台阶面用于与旋转油封(3)的唇口接触密封;环形凹槽(21)的槽口处固定有用于防止旋转油封(3)脱出的油封盖板(4),第三台阶面位于油封盖板(4)的径向外侧,第三台阶面与油封盖板(4)的外周面之间、第二台阶面与油封盖板(4)的端面之间均具有间隙。
10.一种电机,其特征在于,包括权利要求7~9中任意一项所述的密封结构,密封结构中的端盖为电机端盖,密封结构中的转轴为电机转轴。
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