專利名稱：背壓式高壓軸封的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種密封裝置，尤其是用于液壓、氣壓設(shè)施的耐高壓密封結(jié)構(gòu)件，屬于液壓、氣動(dòng)密封件技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
骨架式橡膠軸封(以下稱軸封)是常用的密封件，此類密封件通常用于液壓、氣壓傳動(dòng)裝置中旋轉(zhuǎn)面的密封，其基本結(jié)構(gòu)在相應(yīng)的密封技術(shù)手冊上可以找到，通常安裝在圓柱面的環(huán)型槽中。其中的橡膠圈對旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行密封，前后兩個(gè)面分別承受阻隔開的高低壓介質(zhì)。
據(jù)申請人了解，在液、氣壓傳動(dòng)件中，尤其是液壓泵、液壓馬達(dá)之類的產(chǎn)品中，基本的動(dòng)力輸出均為旋轉(zhuǎn)扭矩，因此要求密封圈能長時(shí)間耐受高壓和磨損，以阻止密封介質(zhì)的泄漏。例如，對于20軸徑、在軸轉(zhuǎn)速500rpm時(shí)，采用一般軸封只能承受背壓1.0MPa。當(dāng)液、氣等密封介質(zhì)以大于1.0Mpa的高壓作用于軸封與轉(zhuǎn)軸配合的唇口處時(shí)，會導(dǎo)致唇口外翻而使密封失效；同時(shí)在高壓下軸封基體與轉(zhuǎn)軸將劇烈磨損，也會很快使密封失效。而另一方面，由于液、氣壓傳動(dòng)件本身的裝配需要，要求各部件的空間尺寸盡可能小。
檢索發(fā)現(xiàn)，專利號為US5,213,343的美國專利公開了一種具有支撐構(gòu)件和背環(huán)的軸封(Snaft seal with support member and backingring)，該軸封在現(xiàn)有密封件的基礎(chǔ)上增加了背環(huán)以及位于背環(huán)和密封件之間的中隔件，因此具有減小磨損、延長使用壽命、降低制造成本以及提高密封可靠性的作用效果。但該結(jié)構(gòu)不能有效提高密封件的耐壓能力。
申請人研制的緊湊型高壓旋轉(zhuǎn)軸密封圈(200620071551.8)較好的解決了承壓密封與結(jié)構(gòu)緊湊的問題，承受背壓能力已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出通常的軸封。該軸封適用于不直接與高壓介質(zhì)相通的產(chǎn)品，完全可以承受轉(zhuǎn)定子副的內(nèi)泄壓力，從而避免采用通常的外接泄油口結(jié)構(gòu)。
但是對于軸封處直接與高壓介質(zhì)相通的產(chǎn)品(如高速配流馬達(dá))，該軸封顯得長時(shí)間承受高壓的能力不足，在高壓的作用下容易發(fā)熱，出現(xiàn)早期損壞現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對以上現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，在深入探究軸封對高壓介質(zhì)旋轉(zhuǎn)密封機(jī)理的基礎(chǔ)上，通過結(jié)構(gòu)改進(jìn)，提出一種可以直接承受高壓介質(zhì)的背壓式高壓軸封，從而為液壓泵、液壓馬達(dá)之類的傳動(dòng)裝置提供理想的旋轉(zhuǎn)密封。
本發(fā)明針對上述發(fā)明目的擬定的技術(shù)方案為一種背壓式高壓軸封，含有主體，所述主體包括制有中心穿孔的碗形骨架，所述骨架至少外圍及內(nèi)孔附近包有外圍膠體和軸向凸出形成唇口的內(nèi)圈膠體，所述外圍膠體的外圓與實(shí)體孔密封配合，所述唇口箍有彈性圈(如彈簧圈)，且其內(nèi)孔與轉(zhuǎn)軸密封配合，改進(jìn)之處在于所述主體與內(nèi)圈膠體凸出相反的一側(cè)還配裝有副壓圈，所述副壓圈的外、內(nèi)徑分別與實(shí)體孔和轉(zhuǎn)軸成密封配合，所述副壓圈靠主體一側(cè)的端面制有凹缺部位，組裝后與主體之間構(gòu)成至少一個(gè)容液腔。
當(dāng)處于高壓狀況下工作時(shí)，本發(fā)明的背壓式高壓軸封包括容液腔在內(nèi)的空隙中均充滿具有一定壓力的壓力介質(zhì)，從而使得軸封主體在內(nèi)圈膠體凸出一側(cè)承受高壓的同時(shí)，靠副壓圈的一側(cè)也受到一定的液力，使唇口處于兩側(cè)受壓的浮動(dòng)狀態(tài)，從而降低了唇口的單面負(fù)荷，既加強(qiáng)了密封效果，又提高了軸封的承壓能力以及耐用度。
實(shí)踐證明，當(dāng)將本發(fā)明應(yīng)用于液壓馬達(dá)之類的傳動(dòng)裝置時(shí)，在成本幾乎不變的情況下，不僅可以承受更高等級的壓力，而且軸封的使用壽命明顯延長。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1中副壓圈的截面放大結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一本實(shí)施例的背壓式高壓軸封應(yīng)用在液壓馬達(dá)之類的液壓旋轉(zhuǎn)產(chǎn)品中，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖中的各標(biāo)號分別為軸承1、止推擋圈2、軸封主體3、副壓圈4、固定實(shí)體5、轉(zhuǎn)軸6。
主體3可以采用標(biāo)準(zhǔn)密封圈，中部為制有中心穿孔的碗形金屬骨架3-3，該碗形金屬骨架的外圍及內(nèi)孔包有連體外圍膠體和內(nèi)圈膠體構(gòu)成的橡膠圈。外圍膠體的外圓與實(shí)體5的孔密封配合，內(nèi)圈膠體的軸向凸出形成唇口3-1，該唇口3-1箍有彈簧圈3-2，唇口3-1的內(nèi)孔與轉(zhuǎn)軸6密封配合。主體3與內(nèi)圈膠體凸出相反的一側(cè)配裝有副壓圈4，該副壓圈的外、內(nèi)徑分別與實(shí)體5的孔和轉(zhuǎn)軸6成密封配合。
如圖2所示，副壓圈4的半截面呈“7”字形，中心形成內(nèi)孔凸臺，靠主體3的一側(cè)由內(nèi)孔凸臺的軸向外圓表面4-1與徑向斜面4-2形成第一端面凹缺，當(dāng)與主體3緊靠安裝后，之間構(gòu)成第一容液腔A。其次，內(nèi)孔凸臺的前凸端面4-3周邊徑向缺角，組裝后與軸封主體3的唇口之間形成第二容液腔C。另外，由于軸封主體3的端面與外圓柱面圓弧過渡，因此，組裝后副壓圈的徑向斜面4-2還與圓弧過渡段形成第三容液腔B。此外，實(shí)體5的端面底部制有凹陷，與副壓圈構(gòu)成對第三容液腔B的補(bǔ)充腔。
工作時(shí)，壓力方向?yàn)镻。止推擋圈2、固定實(shí)體5、轉(zhuǎn)軸6、和軸封主體3之間因受壓而注有高壓介質(zhì)。為了保證轉(zhuǎn)軸6在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)間的運(yùn)動(dòng)自如，止推擋圈2與固定實(shí)體5和轉(zhuǎn)軸6之間留有足夠的間隙。當(dāng)高壓介質(zhì)通過止推擋圈2時(shí)雖將產(chǎn)生一定的壓降，但高壓介質(zhì)的阻隔需要依靠軸封主體3。
由于液壓馬達(dá)之類液壓旋轉(zhuǎn)產(chǎn)品的介質(zhì)壓力很高，在無副壓圈的情況下，軸封主體3長時(shí)間受到單向負(fù)荷，密封性能下降，對高壓介質(zhì)的阻隔能力降低，結(jié)果引起“冒”或“漏”。從提高軸封3的材料性能與改進(jìn)其自身結(jié)構(gòu)的角度考慮，一直沒有良策。而借用往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的多級密封結(jié)構(gòu)，又因產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸與裝配性限制，難以實(shí)現(xiàn)。
采用本實(shí)施例后，在不改變原有結(jié)構(gòu)的前提下，僅增加了一個(gè)具有斜面結(jié)構(gòu)的副壓圈4。當(dāng)高壓介質(zhì)通過轉(zhuǎn)軸6的旋轉(zhuǎn)逐漸滲過軸封主體3進(jìn)入到各容液腔后，逐漸累積形成了具有相對壓力稍低的背壓。結(jié)果，在各容液腔的作用下，軸對主體3的前后受到液力作用，因此減少了唇口的壓力差，顯著提高了唇口的承壓能力等級，并有利于唇口刃的潤滑，減少了劇烈發(fā)熱以及磨損，防止了唇口橡膠彈性體壓力不夠而泄漏，徹底消除了前唇口外翻導(dǎo)致的密封失效現(xiàn)象。
實(shí)踐證明，副壓圈4采用聚四氟乙烯主材制造效果較好，其中可以添加減熱減磨作用物質(zhì)(如二硫化鉬等)，從而提高耐高溫和耐磨性能。本實(shí)施例的背壓式高壓軸封已成功運(yùn)用于需要承受高壓介質(zhì)的液壓傳動(dòng)轉(zhuǎn)軸上，在軸轉(zhuǎn)速0～500rpm時(shí)，密封圈可承受壓力(背壓)達(dá)20MPa以上，工作壽命明顯延長。本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式。例如，僅有第二容液腔即可獲得較好效果，而不一定要設(shè)置其它容液腔；副壓圈的端面凹缺可以由圓弧等其它曲面構(gòu)成。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種背壓式高壓軸封，含有主體，所述主體包括制有中心穿孔的碗形骨架，所述骨架至少外圍及內(nèi)孔附近包有外圍膠體和軸向凸出形成唇口的內(nèi)圈膠體，所述外圍膠體的外圓與實(shí)體孔密封配合，所述唇口箍有彈性圈，且其內(nèi)孔與轉(zhuǎn)軸密封配合，特征在于所述主體與內(nèi)圈膠體凸出相反的一側(cè)還配裝有副壓圈，所述副壓圈的外、內(nèi)徑分別與實(shí)體孔和轉(zhuǎn)軸成密封配合，所述副壓圈靠主體一側(cè)的端面制有凹缺部位，組裝后與主體之間構(gòu)成至少一個(gè)容液腔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述背壓式高壓軸封，其特征是所述副壓圈的半截面呈“7”字形，靠主體的一側(cè)由內(nèi)孔凸臺的軸向外圓表面與徑向斜面形成端面凹缺，與所述主體緊靠安裝后，構(gòu)成第一容液腔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述背壓式高壓軸封，其特征是所述副壓圈靠主體一側(cè)的內(nèi)孔凸臺前凸端面周邊徑向缺角，組裝后與所述主體的唇口之間形成第二容液腔。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述背壓式高壓軸封，其特征是所述主體的端面與外圓柱面圓弧過渡，組裝后所述副壓圈的徑向斜面與圓弧過渡段形成第三容液腔。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述背壓式高壓軸封，其特征是所述副壓圈采用聚四氟乙烯主材制造。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述背壓式高壓軸封，其特征是所述副壓圈的端面凹缺由圓弧曲面構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于液壓、氣壓設(shè)施的背壓式高壓軸封，屬于密封件技術(shù)領(lǐng)域。該軸封的主體包括制有中心穿孔的碗形骨架，骨架至少外圍及內(nèi)孔附近包有外圍膠體和軸向凸出形成唇口的內(nèi)圈膠體，外圍膠體的外圓與實(shí)體孔密封配合，唇口箍有彈簧圈，內(nèi)孔與轉(zhuǎn)軸密封配合，主體與內(nèi)圈膠體凸出相反的一側(cè)還配裝有副壓圈，副壓圖的外、內(nèi)徑分別與實(shí)體孔和轉(zhuǎn)軸成密封配合，副壓圈鄰近主體一側(cè)的端面凹缺，與主體之間構(gòu)成容液腔。當(dāng)將本發(fā)明應(yīng)用于液壓馬達(dá)之類的傳動(dòng)裝置時(shí)，在成本幾乎不便的情況下，不僅可以承受更高等級的壓力，而且軸封的使用壽命明顯延長。
文檔編號F16J15/32GK1928398SQ200610096439
公開日2007年3月14日 申請日期2006年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月26日
發(fā)明者潘正東, 張智敏, 王志生, 王順發(fā), 吳術(shù) 申請人:鎮(zhèn)江大力液壓馬達(dá)有限責(zé)任公司