CN111350823A - 一种在密封面上设置储油槽的浮动密封环 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种在密封面上设置储油槽的浮动密封环，所述浮动密封环的对置端面平齐，并将对置端面全部作为密封面，密封面为圆环形，并在其中至少一个对置端面上开设有储油槽，储油槽用于吸纳、存储润滑油。本发明的一种在密封面上设置储油槽的浮动密封环通过储油槽来取代现有的对置端面上的锥形间隙，增大了亮带的宽度，使得密封面压紧力向内侧移动，缩小了与轴向压紧力之间的弯矩，降低了密封面弯曲形变量，降低了密封面的实际接触面积减小的程度，减小了单位压强增大的幅度，有效避免了密封面压紧力超过油膜所能承受的极限压力，导致油膜受到破坏产生干摩擦的情况出现，延长了浮动密封环的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及浮动油封技术领域，尤其涉及一种在密封面上设置储油槽的浮动密封环。
背景技术
请参见图1，图1是现有的浮动密封副的结构示意图。根据中华人民共和国工业和信息化部在2014年5月6日发布，并于2014年10月1日实施的中华人民共和国浮动油封行业标准JB/T8293-2014所记载内容。浮动密封环轴向截面呈马鞍形，由铁合金材料制成的浮动式对置端面密封环。对置端面上的密封带(亮带)，两个浮动密封环相互紧贴的对置端面称为密封面，也称为亮带。对置端面上的锥形间隙，有助于润滑油导入亮带。O形圈为轴向截面为圆形而截面直径较粗的橡胶环。它与浮动密封环配套使用，受轴向压缩后产生变形而储有弹性能量，促使两个浮动密封环的密封面产生压紧力。浮封座，含有一个内锥面、起到托住O形圈与浮动密封环并使两者在空间保持一定位置的座腔，分装在2个不同零件上，用轴向装配尺寸保证O形圈在其内锥面与浮动密封环的背锥面共同作用下压缩变形，产生密封面的压紧力。浮动密封环需成对使用，一个随旋转动件旋转，另一个相对静止。
由于对置端面上的锥形间隙结构的存在，导致O形圈产生的轴向压紧力F1与亮带上产生的反作用力F2不在同一条直线上，产生弯矩M，如图2所示。导致截面强度相对最低的密封面弯曲变形，产生F2向内侧移动直至与F1平衡为止的趋向。亮带在公称外径端分离形成豁口，如图3所示，使理想的平面与平面构成的摩擦副演变成弧面与弧面构成的摩擦副，即线与线之间形成的高副，密封面的实际接触面积减小，单位压力增大。当密封面压紧力F2超过油膜所能承受的极限压力，油膜受到破坏产生干摩擦，加速磨损，缩短浮动密封环的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种在密封面上设置储油槽的浮动密封环，解决现有技术中由于对置端面上的锥形间隙结构的存在，导致密封带受到弯矩作用发生变形，影响浮动密封环使用寿命的技术问题。
为了达到上述技术目的，本发明实施例提供了一种在密封面上设置储油槽的浮动密封环，该浮动密封环的对置端面平齐，并将对置端面全部作为密封面，密封面为圆环形，并在其中至少一个对置端面上开设有储油槽，储油槽用于收纳、存储润滑油。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明的一种在密封面上设置储油槽的浮动密封环通过储油槽来取代现有的对置端面上的锥形间隙，增大了亮带的宽度，使得密封面压紧力向内侧移动，缩小了与轴向压紧力之间的弯矩，降低了密封面弯曲形变量，降低了密封面的实际接触面积减小的程度，减小了单位压强增大的幅度，有效避免了密封面压紧力超过油膜所能承受的极限压力，导致油膜受到破坏产生干摩擦的情况出现，延长了浮动密封环的使用寿命。
附图说明
图1是现有的浮动密封副的结构示意图；
图2是现有的浮动密封副的受力分析示意图；
图3是现有的浮动密封副的受力形变的示意图；
图4是本发明提供的一种在密封面上设置储油槽的浮动密封环第一实施例的正视图；
图5是本发明提供的一种在密封面上设置储油槽的浮动密封环的受力分析示意图。
图6是本发明提供的一种在密封面上设置储油槽的浮动密封环第二实施例的正视图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
请参见图4，图4是本发明提供的一种在密封面上设置储油槽的浮动密封环第一实施例的正视图。
一种在密封面上设置储油槽的浮动密封环与现有的浮动密封环结构相似，区别在于取消了对置端面上的锥形间隙，使得本浮动密封环的对置端面平齐，并全部作为密封面。可以在两个端面上均开设储油槽1，用于收纳、储存润滑油。此时为了避免两个对置端面上的储油槽1在转动时出现轮廓线重合，局部的微观变形产生咬合、冲击和噪音，储油槽1的几何中心线与密封面半径的夹角α≥10°，并在两个对置端面上成交叉抵接。
优选地可以仅在其中一个端面上开设储油槽1，便可以彻底避免出现上述的问题。由于浮动密封环是静止对置端面与转动对置端面构成的摩擦副，仅在转动对置端面上开设储油槽1，用于收纳、储存润滑油，此时储油槽1的几何中心线与密封面半径的夹角α的取值没有限制。
在本实施例中，储油槽1为长条形，一端连通密封面的内侧孔构成进油口，另一端是封堵端。封堵端在密封面上的结构面与浮动密封环的公称外径形成环面，当环面吸附润滑油后形成密封带。
储油槽1为均匀分布于密封面上(图4中仅画出两条示意)，每两个相邻的储油槽1的间隔面形成承载面，储油槽1和承载面沿公称内径呈环面布置形成摩擦带(即图4中宽度为W的部分)。密封带与摩擦带共同构成密封面。
润滑油经进油口进入2个对置的浮动密封环端面上的摩擦带区域，吸附在密封面间由储油槽1和对应的承载面构成的空间体表面上，2个对置的浮动密封环带动摩擦副做相对旋转运动，依靠摩擦副自身的运动把粘性的润滑油带入承载面而形成润滑油膜。润滑油以储油槽1作为载体，源源不断地、顺利地被带入到2个相互对置的浮动密封环端面上的摩擦副，形成稳定运行的油膜，起到减磨、润滑、密封的作用，有效提高浮动密封环的使用寿命。
请参见图2、图3与图5，图2是现有的浮动密封副的受力分析示意图；图3是现有的浮动密封副的受力形变的示意图；图5是本发明提供的一种在密封面上设置储油槽的浮动密封环的受力分析示意图。
在图2中，将O形圈施加在浮动密封环背锥面上的力F进行正交分解，得到轴向压紧力F1以及径向压紧力F3，轴向压紧力F1会在密封面上产生反作用力，反作用力均匀分布在密封面上，可以视为在密封面的中心线上产生一个反作用合力F2，F1与F2大小相等，方向相反，间距为h，F1与F2之间便会产生弯矩M导致的浮动密封环的背锥结构发生弯曲变形，如图3所示。
在图5中，采用和图2中同样的受力分析方法，由于在本技术方案中取消了对置端面上的锥形间隙的设置，使得密封面向内侧孔延伸，密封面的中心线也向内侧移动，即反作用合力F2’也随着密封面的中心线向内侧孔移动，缩小了与轴向压紧力F1’之间的间距h’，减小了F1’与F2’之间的弯矩M’，降低了浮动密封环的背锥结构的形变量。促进润滑油膜的稳定运行，提高浮动油封的使用寿命。
密封面压紧力F2’(标准规定密封面压紧力在390kPa-690kPa之间)是润滑油进入摩擦副的阻力，但决不能取消或小于一定值。要维持系统的密封状态，必须要有一定压力使摩擦副构件产生趋近态，建立稳定的油膜才能达到密封效果。
虽然，面与面的形貌构件构成的摩擦副，因储油能力有限也是润滑油难以形成稳定油膜的障碍，同理，面与面的形貌构件构成的摩擦副的特征也是防止系统内润滑油外泄的屏障，维持系统的密封状态。因此需要在摩擦面上设置储油槽1来收纳、储存并不断向摩擦面内补充润滑油，储油槽1一端连通密封面的内侧孔构成进油口，另一端封堵以避免润滑油泄漏。
储油槽分布角β的大小表现一个浮动密封环端面上储油槽1的数量的多少，储油槽1的数量由下列因素确定：
(1)浮动密封环旋转速度高，供油充分，储油槽分布角β大，储油槽的数量少；反之，储油槽分布角β小，储油槽的数量多；
(2)考虑承载面(摩擦面积)对润滑油温升的影响，保证密封面强度和刚度的前提下，应尽量减小承载面，即：应尽量增加储油槽数量。
加工储油槽1时可以采用下列两类方式：
(1)净形成形(少加工或无加工)
用铁碳合金、非铁合金采用熔模(失蜡)铸造、压铸、低压铸造等加工工艺整体(浮动密封环及端面上的储油槽)成型。如果密封面形位误差、表面光洁度超标，预留适量的机加工余量，通过机加工达到要求。
用高分子化合物采用压延、吹塑、注塑等加工工艺整体(浮动密封环及端面上的储油槽)成型，如果密封面形位误差、表面光洁度超标，预留适量的机加工余量，通过机加工达到要求。
(2)机加工成型
铁碳合金、非铁合金毛坯，包含主流产品采用的传统材料：轴承钢锻造毛坯、耐磨白口铸铁铸造毛坯，改变以往加工对置端面上的锥形间隙要靠抵公称内径，加工密封面要靠抵公称外径的传统结构，先将2个对置端面机加工成平面(宽度＝W+H),选择其中一个在端面上按上述要求机加工出储油槽1，不过，因为只有一个端面有储油槽，所以其分布密度适量增加，以提高储油槽1的维持油膜稳定运行的能力。
实施例二
请参见图6，图6是本发明提供的一种在密封面上设置储油槽的浮动密封环第二实施例的正视图。
在本实施例中，采用圆孔形的储油槽1’来取代实施例一中长条形的储油槽1。具体地，沿密封面宽度尺寸的中点上的圆周线，设置多个圆孔构成储油带，既减小摩擦面面积，又起储油作用。储油槽1’直径为摩擦面宽度(即实施例一中的W+H)的1/6至1/5。润滑油通过毛细作用进入密封面并形成油膜。
相邻两个储油槽1’之间的承载面间隔分布在储油带上构成摩擦带，摩擦带将浮动密封环的对置端面分隔出内、外两个已吸附润滑油的密封带，进一步增强密封效果。
在浮动密封环安装后的磨合阶段，外泄的润滑油穿过靠抵公称内径的密封带后，被储油带中的储油孔收纳。进一步地，安装时在储油孔中填充润滑脂，提高浮动密封环磨合阶段的密封能力。
在加工成型时，本实施例中圆孔形的储油槽1’加工难度要小于实施例一种的储油槽1。
本实施例中的圆孔形的储油槽1’密封能力强，持续供油、维持油膜稳定运行的能力相对弱，适用于低速、高温环境。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：本发明的一种在密封面上设置储油槽的浮动密封环通过储油槽来取代现有的对置端面上的锥形间隙，增大了亮带的宽度，使得密封面压紧力向内侧孔移动，缩小了与轴向压紧力之间的弯矩，降低了密封面弯曲形变量，降低了密封面的实际接触面积减小的程度，减小了单位压强增大的幅度，有效避免了密封面压紧力超过油膜所能承受的极限压力，导致油膜受到破坏产生干摩擦的情况出现，延长了浮动密封环的使用寿命。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种在密封面上设置储油槽的浮动密封环，其特征在于：所述浮动密封环的对置端面平齐，并将所述对置端面全部作为密封面，所述密封面为圆环形，并在其中至少一个对置端面上开设有储油槽，所述储油槽用于收纳、存储润滑油。
2.根据权利要求1所述的一种在密封面上设置储油槽的浮动密封环，其特征在于，所述浮动密封环的静止对置端面与所述浮动密封环的转动对置端面构成摩擦副，构成所述摩擦副的所述对置端面上开设有多个所述储油槽。
3.根据权利要求2所述的一种在密封面上设置储油槽的浮动密封环，其特征在于，所述储油槽为长条形，一端连通所述密封面的内侧孔构成进油口，另一端是封堵端。
4.根据权利要求3所述的一种在密封面上设置储油槽的浮动密封环，所述封堵端在所述密封面上的结构面与所述浮动密封环的公称外径形成环面，当所述环面吸附润滑油后形成密封带。
5.根据权利要求4所述的一种在密封面上设置储油槽的浮动密封环，其特征在于，相邻两个所述储油槽的间隔面形成承载面，所述储油槽和所述承载面沿所述浮动密封环的公称内径呈环面状布置，形成摩擦带。
6.根据权利要求5所述的一种在密封面上设置储油槽的浮动密封环，其特征在于，所述摩擦带与所述密封带组成所述密封面。
7.根据权利要求2所述的一种在密封面上设置储油槽的浮动密封环，其特征在于，其特征在于，所述储油槽为圆形，均匀分布于所述密封面的中线上，所述储油槽直径为所述密封面宽度的1/6至1/5。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |