[其他]回转轴用刚性环橡胶油封

说明书

本实用新型是用于机械回转轴的环形密封圈，也称为油封。

现在国际上机械回转轴环形油封都是由一含有金属骨架（或不含骨架）的橡胶外圈与一个用钢丝弹簧盘成的圆环组合而成的（如图1所示）。我国现有的国家标准油封均属于这种结构。尽管外圈是用耐油橡胶制成的，但是与工作油接触后，仍不可避免地会膨胀变形。根据日本近森德重（《O形密封圈》一书的作者，该书已由朱仁杰翻译1976年出版）试验的结果表明，橡胶膨胀速度与工作温度、工作时间和工作油的性质成分有关，一般在200～300小时左右，就到膨胀极限了，最多不会超过700小时。橡胶圈的膨胀造成赖以密封的唇口的直径扩大，超过了回转轴的直径，这时油封就失效了。除了橡胶形变影响密封外，现有技术的油封在结构设计上还存在三个缺点：

（1）钢丝弹簧圈不断地对橡胶唇口施加向心束紧力，引起唇口的不断磨损。

（2）橡胶外圈比较柔软，难以直接承受由于工作油剧烈搅动所引起的冲击力。

（3）缺乏有效的预密封措施，橡胶唇口负荷较重，容易漏油。这就使橡胶圈尚未完全变形老化之前，油封就提前失效了。

本实用新型的目的是废除钢丝弹簧圈，代之以具有多种功能的刚性环。

图2为橡胶外圈示意图，图3为刚性环示意图。

图中：刚性环5是由上园环    N    、下园环    S    和将它们联为一体的园筒构成。上园环    N    的呈半球状截面的内孔面    M    为密合摆动面，下园环    S    的内孔面    Q    为间隙密封面，环    S的下表面    P    为冲击防护面。刚性环5的尺寸和所需密封的回转轴的直径保持特定的比例关系。图3是橡胶外圈1与刚性环5的装配结构图。橡胶圈可以含金属骨架4或不含骨架，图中3为橡胶唇口。刚性环的多种功能是这样体现出来的：

（一）上圆环N呈半球状截面的内孔面M为密合摆动面M与橡胶外圈的凹球面    R    相吻合，由于    N    是刚性的，所以从    M    面通过    R    对橡胶唇口3施加的向心束紧力是有限的，而原来的弹簧圈2是不断地施加向心束紧力，所以可以减少橡胶唇口的磨损。

（二）刚性环的下环    S    的下表面    P    是平的冲击防护面，能够有效地承受工作油的冲击力，提高油封的可靠性。

（三）刚性环的下环内孔面    Q    为间隙密封面，可以起到对工作油的预密封作用，从而减轻了主密封橡胶圈唇口的负荷。

（四）因刚性环5尺寸与橡胶密封圈1以及与回转轴的直径保持特定比例关系，因此刚性环5能够有效地约束橡胶唇口3的膨胀变形。试验证明，即使橡胶圈已达到充分膨胀的程度，油封仍能保持密封的良好效果。其寿命可延长到2000小时以上，与现有技术油封的寿命相比，提高了三至十倍。

为了适应不同负荷的需要，我们可以对刚性环的形状结构作如下变换，中等负荷的，可省去下环    S    ，仅由上环    N    与园筒构成（见图5）；轻负荷的，则下环    S    及圆筒均省去，只留上环    N    （见图6）。

本实用新型的刚性环所采用的材料可以是金属的，如炭素钢、低合金钢、铝合金或铜合金等材料，也可以是非金属的，如塑料、尼龙、胶木或层压纤维板等材料。

在制造过程中，还可以对以上实用新型作如下改进，将刚性环做成嵌件式，即嵌在橡胶圈内一次浇制而成，这样可以省得装配，形成一个复合部件。

本实用新型的制造工艺与生产成本与现有的环形油封十分相近，其系列化的外形尺寸和安装条件与现有环形油封有互换性。

本实用新型的用途十分广泛，不仅汽车、拖拉机的回转轴系统适用，而且机床或其他机械装置上也可以用；不仅可以用于油封，而且可以用于水封、气封。由于该部件有量大面广的应用特点，因此将每一只油封的寿命延长三至十倍而成本不变，对于机械、汽车制造等行业来说，无疑会带来节油、节能、安全等多种社会效益与经济利益。