专利名称：复合轴承承压环密封圈的制作方法
技术领域：
本实用新型为一种装配式半外露骨架复合轴承承压环密封圈。是一种适用于往复运动的轴、旋转运动的轴、活塞与缸体之间的密封的高压密封件。
背景技术：
液压系统被广泛应用于机械设备和自动化装置中，如工程机械、矿山机械、农用机械、化工机械、船舶及汽车液压动力转向器装置等。液压系统内部工作压力常在几十个至几百个大气压之间，其操作和运行的可靠性很大程度上取决于系统内的密封件，因此，具有良好密封性能的高压密封圈在液压系统中的作用就极为重要。较早出现的高压密封圈(见附图I所示)，由金属骨架、弹簧、带有密封唇口的橡胶体等组成，金属骨架与橡胶体利用模具经硫化粘接为一整体，这种结构的产品主要存在如下问题为了提高密封的耐高压能力，通常的措施是将密封腰部长度缩短(图中LI缩短为·L2)，增加腰部厚度T，或者提高橡胶材料的硬度，但这些措施实施后，密封圈的耐压能力虽得到一定提升，但带来的问题是显著降低了密封圈的偏心适应能力，增加了密封圈的摩擦扭矩；为了提高密封件的抗挤出能力，需在密封非密封侧面增加一块挡板，这又使得装配变得复杂。但即使采取上述措施后，由于挡板材料强度不够同时始终存在挤出间隙，这种结构的密封耐压能力和抗挤出能力仍然不高，在高压下运动时极易发生击穿破损失效。现有技术中使用较多的高压密封圈(见附图2—1、2— 2所示)主要由金属骨架、塑料承压环、弹簧、带有密封唇口的橡胶体等组成，金属骨架与环形橡胶体硫化粘接为一整体；塑料承压环位于金属骨架与密封唇之间，这种结构的密封工作时，通过塑料环在径向力的作用下紧紧贴在轴的表面，以此消除径向间隙，从而防止密封封腰部被液压力沿轴向挤出。但实际上，这种结构设计的密封封存在如下几个问题I、由于一般承压环的材料为低强度塑料(如尼龙材料、聚乙烯等)，因此强度和适应温度范围均不高且耐磨性较差。当液压力达到塑料承压环所不能承受时，油封即会因承压环的破坏而泄漏，试验证明这种结构油封在压力20MPa左右，即会出现承压环破坏而泄
。。2、油封工作时，由于塑料环在径向力的作用下紧紧贴在轴的表面，塑料承压环将始终与轴表面发生动摩擦，鉴于塑料与金属的摩擦副较大，因此不断产生热量，这将加大油封唇口的〈P. V〉值,从而加速唇口的损伤性失效速度和老化速度。3、密封圈受液压力作用后，塑料承压环便会紧贴轴的表面。当轴作往复或旋转运动时，塑料承压环便会被逐渐磨损，随着使用时间的增加，承压环的径向厚度会越来越小，最终产生比较大的径向间隙。从而导致密封唇从塑料承压环与轴之间的间隙中被挤出。4、由于塑料承压环的强度低，因此这种结构油封为了避免液压力直接作用在塑料承压环，就只能缩短密封的腰部长度L，致使密封唇口对偏心的跟踪追随性很差，增大了密封介质渗漏的可能。5、在附图2中所示，由于该密封的塑料支撑环一般都是从密封外端面直接装入的，如果安装时不作适当的轴向固定，一旦密封受压，塑料支撑环就会被冲出，密封腰部也会被挤出。因此，在使用此类密封时，必须还得添加一块内孔直接略大于轴的轴向挡板，这就会增加生产成本，加大安装空间。
实用新型内容针对上述的不足之处，本实用新型提供了一种复合轴承承压环密封圈(见附图3所示)，该轴密封具有如下特点极高的耐高压能力、优异而稳定的抗挤出能力、良好的摩擦润滑特性和散热性、很好的偏心适应能力和极长的使用寿命。本实用新型提供的复合轴承承压环密封圈包括带有密封唇口的橡胶体、金属骨架、复合轴承承压环、弹簧，所述复合轴承承压环设置在金属骨架与密封唇之间；所述橡胶体与金属骨架在模具内通过硫化粘接为一整体；所述橡胶体上设置有与轴有一定过盈量的密封唇口，所述密封唇口通过模具一次性模压形成；所述复合轴承承压环利用模具在硫化时模压在金属骨架与密封唇之间，但不与这二者粘连在一起，或者在金属骨架与橡胶体硫化为一整体后，将复合轴承承压环装配入金属骨架与密封唇口之间。 进一步，所述复合轴承承压环由钢基体外层、铜质合金体中层和工程塑料(如聚四氟乙烯)内层组成(见附图6所示)，因此复合轴承承压环具有极强的刚度和摩擦系数极低的工作表面。复合轴承承压环与密封唇接触部位为圆弧过渡，内层与轴为微间隙或零间隙配
口 o进一步，所述密封唇口部分装有首尾相连的拉伸弹簧，所述拉伸弹簧对密封唇口施加径向压力。本实用新型的有益效果在于本实用新型结构的复合轴承承压环密封圈采用在金属骨架与密封唇之间设置复合轴承承压环，使该密封圈具有下述优点I、极高的耐高压能力本实用新型的复合轴承承压环刚度大，承载能力高，最大可达140MPa，在密封圈的密封唇受压后，液压力集中在复合轴承承压环上，使本密封具有极高的耐压能力，经试验，60MPa下密封未出现任何异常；2、优异而稳定的抗挤出能力复合轴承承压环内层与轴为微间隙或零间隙配合，从而有效防止了密封腰部被液压力沿轴向挤出。同时其耐温范围为-195)280摄氏度，表面摩擦系数极低(油润滑仅为0. 074)，在油封往复运动过程中时，复合轴承承压环既不会随温度和压力变化而变化，同时承压环表面也不会有明显磨损，即承压环的径向厚度基本不变，因此其与轴表面的间隙会保持稳定的微间隙或零间隙，因此密封的抗挤压性能非常稳定。3、良好的摩擦润滑特性由于具有本实用新型密封具有如下特点而使其具有良好的摩擦润滑特性(1)、复合轴承承压环与齿条的摩擦系数极低(0. 074) ;(2)、密封唇与复合轴承承压环之间可以贮存油脂而有效改善了密封的润滑能力；(3)、在使用过程中，表层的PTFE将转移到轴表面的微孔中，这既有利于保护轴也利于密封的润滑。因此在密封工作中，虽然承压环始终与轴表面发生动摩擦，但由于前述三个特点的原因，油封唇口的〈P. V〉值变化很小，油封唇口生热和磨损很小。4、良好的散热性复合轴承承压环中外层为金属基体，所以导热系数高，密封运动过程中产生的热从复合轴承承压环上传递给金属骨架，再由金属骨架传递给缸体，传热性能好，速度快，因此复合轴承承压环密封圈良好的散热性也进一步降低了密封的使用环境温度;5、很好的偏心适应能力这种结构密封由于承压环与轴磨损极小，承压环的径向厚度基本不会发生变化，因此不论系统发生怎样的偏心，密封唇口始终能跟随轴的偏移，同时在径向方向上，由于复合轴承承压环的基体材料为钢材，有效的屏蔽了部分径向力，因此，即使工作压力不断升高，密封径向剩余压紧长度Ie基本不变，理论上油封腰部长度无穷长，其适应偏心能力无穷大。因此本密封相较于现有技术的密封对偏心适应性更强，特别在振动大偏心、高低压转换瞬间等恶劣状况下的适应性更是现有技术所采用的塑料支撑环密封所无法比拟的。6、极长的使用寿命本复合轴承承压环密封正是具备前述等一系列特点，因此其使用寿命可超出现有技术密封的3飞倍以上。7、此结构密封利用骨架作为轴向挡板，因此安装时不需作轴向固定，节约了生产成本和安装空间。
图I为早期高压密封圈的结构示意图；图2— 1、2— 2为现有技术中采用塑料承压环密封圈的结构示意图；图3为本实用新型的结构示意图I ;图4为本实用新型的结构示意图2 ;图5为本实用新型的结构示意图3 ；图6为复合轴承承压环结构组成示意图。
具体实施方式
图3、4、5为本实用新型的结构示意图，如图所示复合轴承承压环密封圈包括带有密封唇口 3的环形的橡胶体I、金属骨架5、复合轴承承压环4和拉伸弹簧2。金属骨架5与橡胶体I热硫化粘接为一体；环形橡胶体I上设置有与轴6有一定过盈量的密封唇口 3，该密封唇口 3通过模具一次性模压形成。所述复合轴承承压环4利用模具在硫化时模压在金属骨架5与密封唇口 3之间，但不与这二者粘连在一起，相互之间留有合适的间歇；或者在金属骨架5与橡胶体I硫化为一整体后，复合轴承承压环4设置在金属骨架5与密封唇口 3之间。密封唇口 3部分加工有安装首尾相连的拉伸弹簧2的弹簧槽，对密封唇口 3施加径向压力。拉伸弹簧2首尾相连并安装在密封唇口 3后面的弹簧槽内，拉伸弹簧2对密封唇口施加径向压力。本实施例的复合轴承承压环密封圈安装在轴6和缸体7之间，环形橡胶体I上的密封唇口 3在过盈量和拉伸弹簧2的作用下，密封唇口 3可紧密地贴合在轴6上。复合轴承承压环4前端与橡胶体I接触部位为圆弧过渡，复合轴承承压环4的内层与轴6为微间隙或零间隙配合。属于机械领域的间歇配合，或者程度很轻的过盈配合复合轴承承压环4从外到内依次为钢基体外层41、铜质合金体中层42和工程塑料内层43，工程塑料内层4的材料与聚四氟乙烯等。(见附图6所示)。所述密封圈密封唇部为内包弹簧结构，即弹簧与橡胶硫化为一整体；同时密封唇前后角度为反角度，即靠油侧密封唇角度小于靠空气侧密封唇角度。在轴6进行往复或旋转运动时，密封唇口 3和密封腰部受到高压的作用，由于橡胶具有各向等压传递的特性，因此液压力将传递到复合轴承承压环4上，因复合轴承承压环4具有极强的刚度，使本密封具有极强的耐高压能力。复合轴承承压环4内层采用聚四氟乙烯制成，聚四氟乙烯摩擦系数极低且耐高温，与运动轴的之间的摩擦力小，磨损小，生热低，使该复合轴承承压环密封圈具有超长的使用寿命。当然，复合轴承承压环4也可采用其他的组合结构，只要外层和中层采用刚度好、传热系数高的材料，便可实现复合轴承承压环密封圈耐高压的效果；内层也并不局限于聚四氟乙烯，也可采用其他耐磨损、耐高温和润滑性能优良的复合材料，均能达到本实用新型的目的。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应 涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求1.一种复合轴承承压环密封圈，包括带有密封唇口(3)的环形的橡胶体(I)、金属骨架(5)、复合轴承承压环(4)和拉伸弹簧(2);其特征在于所述橡胶体(I)与金属骨架(5)在模具内通过硫化粘接为一整体；所述橡胶体(I)上设置有与轴有一定过盈量的密封唇口(3)，所述密封唇口(3)通过模具一次性模压形成；所述复合轴承承压环(4)利用模具在硫化时模压在金属骨架(5)与密封唇口(3)之间，但不与这二者粘连在一起，或者在金属骨架(5)与橡胶体(I)硫化为一整体后，将复合轴承承压环(4)装配入金属骨架(5)与密封唇口(3)之间。
2.根据权利要求I所述的复合轴承承压环密封圈，其特征在于所述复合轴承承压环(4)由外到内依次为钢基体外层(41)、铜质合金体中层(42)和工程塑料内层(43)。
3.根据权利要求I或2所述的复合轴承承压环密封圈，其特征在于复合轴承承压环(4)前端与橡胶体(I)接触部位为圆弧过渡，复合轴承承压环(4)的内层与轴(6)为微间隙或零间隙配合。
4.根据权利要求I或2所述的复合轴承承压环密封圈，其特征在于所述密封唇口(3)部分加工有安装首尾相连的拉伸弹簧(2)的弹簧槽，对密封唇口(3)施加径向压力。
5.根据权利要求I或2所述的复合轴承承压环密封圈，其特征在于所述拉伸弹簧(2)与橡胶体(I)硫化为一整体。
专利摘要本实用新型公开了一种复合轴承承压环密封圈，包括带有密封唇口的橡胶体、金属骨架、复合轴承承压环、弹簧组成，所述复合轴承承压环设置在金属骨架与密封唇口之间；所述橡胶体与金属骨架在模具内通过硫化粘接为一整体；所述橡胶体上设置有与轴有一定过盈量的密封唇口，所述密封唇口通过模具一次性模压形成。本实用新型的复合轴承承压环密封具有极高的耐高压能力、优异而稳定的抗挤出能力、良好的摩擦润滑特性和散热性、很好的偏心适应能力和极长的使用寿命。
文档编号F16J15/32GK202561054SQ20122002708
公开日2012年11月28日 申请日期2012年1月20日 优先权日2012年1月20日
发明者杜长春 申请人:重庆杜克高压密封件有限公司, 重庆杜克实业有限公司, 杜长春