CN203051766U - 浮动油封组件及采用该浮动油封组件的机械装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种浮动油封组件，包括第一密封组件和第二密封组件，其中第一密封组件包括第一浮封环、第一浮封座和第一弹性密封件，第一弹性密封件受压地设置在第一浮封环与第一浮封座形成的密封腔内，第一浮封座限定出用于接收第二密封组件的容腔；第二密封组件包括密封座、密封环和第二弹性密封件，密封座限定出沿轴向朝向第一浮封环的支承面以及由支承面沿轴向朝向第一浮封环延伸的凸台，第二弹性密封件与密封环沿径向设置在凸台的外周，所述密封环与凸台在轴向上至少部分地位于容腔内，并且第二弹性密封件受压地位于支承面、凸台与密封环形成的密封腔内，在组装的状态中，第二密封组件的密封环与第一浮封环相互抵压形成密封端面。

Description

浮动油封组件及采用该浮动油封组件的机械装置

技术领域

本实用新型属于端面密封技术领域，具体涉及一种浮动油封组件，该浮动油封组件用于紧凑空间的端面密封。此外还涉及了采用所述浮动油封组件的机械装置。

背景技术

为了防止润滑油外泄同时阻止外部泥沙、沙土等污染物侵入设备内部，在机械结构的两个零部件之间按照需要通常会采用端面密封。例如，在工作条件恶劣、低速重载、磨损严重、不便于维护的工程机械领域中，浮动油封作为一种端面密封广泛用于轴承密封或其它动、静密封场合。

图1以简化的方式示出了传统浮动油封组件的基本结构。该浮动油封组件大体上包括一对浮封环10、40，浮封环是由耐磨金属材料制成的轴向截面呈马鞍形的圆环。浮封环成对使用，一个环旋转，另一个环静止不动。浮封环靠近公称外径起密封作用的端面为密封面；一对浮封座30、60，含有锥面内腔，安装浮封并能调整浮封环压紧力的零件。一套浮封装在两个形状对称、尺寸完全相同的浮封座腔内；一对O形圈20、50，装在浮封环10或40的外锥面和浮封座30或60的内锥面之间，起静密封作用。同时，以受挤压的状态被安装在分别由浮封座与浮封环所围成的密封腔内，靠其压缩变形使浮封环10和40的密封面保持一定的轴向压缩力而形成密封接触面（也称为亮带）。各浮封环的密封接触面通过磨削和研磨工艺进行加工而获得较高的表面粗糙度。浮动油封组件安装就位后，浮封环10、40之间依靠O形圈20、50的压缩变形而产生的轴向压缩力，保持良好贴合而起到轴向补偿和密封作用。

传统的浮动油封通常作为工程机械领域中成系列的标准件被广泛加工应用。这种传统的浮动油封具有标准化的尺寸规格、结构对称、在装配中成对使用。

在使用传统浮动油封组件的机械装置中，因为浮动油封的标准化尺寸规格，所以必须为浮动油封留出足够大的安装空间。但是，在某些场合中出于结构要求的考虑，在机械装置中无法设计出足够大的安装空间来安装这种标准规格的浮动油封。因此，如何在紧凑空间中实现端面密封成为一个亟待解决的问题。

公布号为CN102155540A的中国发明专利公开了一种用于端面机械密封的浮动油封，其中在传统浮动油封结构的基础上采用了异形O形圈，所述异形O形圈装配时伸入浮封座之间或浮封环与浮封座的间隙进行密封。该结构虽然能够有效解决泥沙黏结对于浮动油封的影响，并且通过异形O形圈的材质和断面设计达到恒定浮封环的密封面压力，从而提高浮动油封的使用寿命。然而，以上结构组件还是无法解决紧凑空间情况下如何容纳浮动油封组件的问题。

实用新型内容

为了解决在安装空间受限的情况下实现机械装置中的端面密封问题，本实用新型提出了一种浮动油封组件，该浮动油封组件可以保证即使在需要密封的端面或相互表面空间狭小的情况下也依然可以满足机械密封的要求。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案：提供一种浮动油封组件，包括：

第一密封组件和第二密封组件，其中第一密封组件包括第一浮封环、第一浮封座和第一弹性密封件，所述第一弹性密封件受压地设置在第一浮封环与第一浮封座形成的密封腔内，

所述第一浮封座限定出用于接收所述第二密封组件的容腔；

第二密封组件包括密封座、密封环和第二弹性密封件，所述密封座限定出沿轴向朝向所述第一浮封环的支承面以及由所述支承面沿轴向朝向所述第一浮封环延伸的凸台，所述第二弹性密封件与所述密封环沿径向设于所述凸台的外周，所述密封环与所述凸台在轴向上至少部分地位于所述容腔内，并且所述第二弹性密封件受压地位于所述支承面、凸台以及密封环形成的密封腔内，在组装的状态中，第二密封组件的密封环与第一浮封环相互抵压形成密封端面。

优选地，所述第一弹性密封件与第二弹性密封件分别为环绕所述第一浮封环与所述密封座设置的弹性圈。

优选地，所述弹性圈为截面为圆形的O形圈。

优选地，所述密封环具有锥形、台阶形或圆弧形接触面，以与所述第二弹性密封件接触。

优选地，所述密封环朝向所述第一浮封环的面为平直面。

作为可替代的方案，所述密封环朝向所述第一浮封环的面为内锥面。

优选地，所述支承面沿轴向并且所述凸台的外表面沿径向同时与所述第二弹性密封件接触。

根据本实用新型的另一个方面，还提供了一种机械装置，该机械装置装配有如之前所述的浮动油封组件。

本实用新型的技术方案针对现有浮动油封的结构进行了改进，主要在于使用非对称的结构代替了传统的浮动油封结构，其中浮动油封组件的一端依旧采用基于动密封原理的传统油封结构，而另一端采用基于静密封原理的O形圈结构。相对于现有技术中的方案，本实用新型取消了传统浮动油封结构中的第二浮封座，从而大大减小了传统浮动油封结构对机械容腔的限制，使得浮动油封组件在紧凑空间得以方便地应用。

附图说明

接下来以结合附图及具体实施例的方式对本实用新型作进一步描述，其中：

图1为根据现有技术传统浮动油封的轴向截面结构示意图；

图2为根据本实用新型一优选实施例的浮动油封组件的轴向截面结构示意图；

图3为第一浮封环的轴向截面示意图。

图4为密封环的轴向截面示意图。

附图中各部分标记如下：1、10为第一浮封环；2、20为第一O形圈；3、30为第一浮封座；40为第二浮封环；5、50为第二O形圈；60为第二浮封座；4为容腔；7为密封座；7a为密封座限定的支承面；7b为凸台；7c为凸台的外表面；8为密封环；8a为密封环与第二O形圈接触的表面；8b、8c分别为密封环与密封座接触的表面；9为密封端面；11为平直部；12为凸起部；13为支撑唇部；A为第一浮封环的平直部的背部与水平面所成锥角。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本实用新型的技术方案做进一步说明。本实用新型的各附图并非以等比例的方式绘制，并因而不意味着对本实用新型所要求保护的内容作任何限定。

图2示出了根据本实用新型的浮动油封组件。该浮动油封组件包括第一密封组件以及第二密封组件。第一密封组件包括第一浮封环1、第一浮封座3和第一O形圈2。第一O形圈2在第一浮封环1与第一浮封座3形成的密封腔内设置。第一浮封座3还限定出了用于容纳第二密封组件的容腔4。第二密封组件包括密封座7、密封环8和第二O形圈5，其中密封座7限定出了沿轴向朝向第一浮封环1的支承面7a以及由支承面7a沿轴向朝向第一浮封环1延伸的凸台7b。第二O形圈5与密封环8沿径向设于凸台7b的外周。密封环8与凸台7b在轴向上至少部分地位于第一浮封座3限定的容腔4内。

具体地，上述各个部件均设置为回转体。第一密封组件中的第一浮封环1、第一O形圈2以及第一浮封座3例如可以采用浮动油封的标准件配置。

密封环8具有与第二O形圈5接触的表面8a以及分别与密封座7接触的表面8b和8c。第二O形圈5沿径向套在密封座7的凸台7b的外周上并使得密封座7的支承面7a沿轴向并且凸台7b的外表面7c沿径向同时与第二O形圈5接触。密封环8同样沿径向套在密封座7的凸台7b的外周上以使得表面8a与第二O形圈5接触，表面8b同密封座7的支承面7a的周缘部分接触，并且表面8c同密封座7的凸台7b的外表面7c接触，从而在密封座7的支承面7a以及凸台7b与所述密封环8之间形成容纳第二O形圈5的密封腔。由于在上述结构中，密封座7的支承面7a与第二O形圈5和密封环8接触并且凸台7b的外表面7c也与第二O形圈5和密封环8接触，从而第二O形圈5受压地位于由密封座7的支承面7a以及凸台7b与密封环8形成的密封腔内。

第二密封组件作为整体压向第一浮封座3，以使得第一浮封环1的周缘部分同密封环8的周缘部分相互抵靠，从而形成密封端面9。第一浮封环1与密封环8可以采用现有技术中的标准系列的浮动油封的加工方式，分别通过磨削和研磨工艺加工形成所谓的亮带，以此形成该密封端面9。

对于本实用新型的浮动油封组件用于机械装置中的轴承密封的情况，在组装后，第一密封组件与第二密封组件能分别作为一组旋转组件相对于另一组静止组件在与旋转轴正交的平面内旋转。即第一密封组件为旋转组件时第二密封组件为静止组件，而第一密封组件为静止组件时第二密封组件为旋转组件。

当第一浮封环1与密封环8之间产生相对转动时，第一O形圈2与第二O形圈5在各自的密封腔内受到压缩引起弹性变形，产生的轴向力使得第一浮封环1与密封环8在各自的周缘部分紧密抵靠，此时密封端面9在O形圈的弹性力作用下产生一定的端面比压，在密封端面9上形成并保持一层油膜。当密封端面9随第一浮封环1与密封环8之间的相对转动而产生相对滑动时，该油膜起到密封的作用。

此外，第一O形圈2与第二O形圈5的弹性变形还可以分别向与第一浮封环1、第一浮封座3以及与密封座7、密封环8的接触表面提供静密封从而实现整个密封系统的密封要求。除此之外，由于弹性变形产生的轴向作用力弹性补偿范围大，可以忽略一定的装配误差，因此可以随着第一浮封环1和密封环8的密封端面9磨损的增加通过释放自身弹力的方式自动实现轴向补偿，从而实现免维护的效果。

随着密封端面9磨损的增加，会出现亮带内移的现象，即密封端面9逐渐由初始靠外周的部分沿内径方向向内移动，此时密封效果更好。

参照图2和图3所示，在第一浮封环1从所述密封端面9（即亮带）到内径的区域采用内锥面式（斜面）设计，以便在第一浮封环1与密封环8未接触的区域内形成楔形间隙。相应地，密封环8朝向第一浮封环1的面除了采用如图2所示的平直面设计以外，也可采用同第一浮封环1类似的内锥面式设计（此处未显示）。

在机械装置运行过程中，处于由第一浮封环1、密封座7与密封环8所形成的腔室内的润滑油通过沿径向的毛细作用以及旋转产生的离心力作用径向上沿着楔形间隙进入并到达第一浮封环1和密封环8的亮带形成的密封端面9，从而在密封端面9之间形成薄油膜以保证密封环8相对第一浮封环1运动时密封端面9的充分润滑和冷却。

参照图3所示，第一浮封环1的轴向截面为包括了平直部11、凸起部12和支撑唇部13的马鞍型，其中支撑唇部13的设计是为了防止在装配过程中第一O形圈2在第一浮封环1的凸起部12的背部锥面上滚动从而脱离第一浮封环1。凸起部12的背部与水平方向形成一个锥角A，该锥角A优选值为20°。锥角20°的设计可以使第一浮封环1与密封环8之间的密封端面9获得较大的接触比压，以应对较高的内部操作压力以及防止外界污染物侵入。

如图2所示，在本优选实施例中，密封环8的表面8a被加工为圆锥形与第二O形圈5接触，这样的设计使得密封环8的加工相比传统的浮封环结构更加简单方便。

作为可替代的方案，密封环8的表面8a也可以根据实际结构的需要加工成其他形状。如图4a所示，密封件8与第二O形圈5接触的表面8a可以加工分成两个部分8a-I和8a-II，这两个接触表面部分可以互相垂直，此时密封环8在轴向截面图中观看时呈L形。应当清楚，根据实际需求，接触表面部分8a-I与8a-II之间的夹角也可以成一钝角。作为替代地，如图4b所示，密封件8与第二O形圈5接触的表面加工成在轴向截面图中观看时呈圆弧形。

在以上优选实施例中，第一弹性密封件以及第二弹性密封件选用了分别环绕所述第一浮封环1与所述密封座7设置的O形圈。应当清楚，除了选用截面为圆形的O形圈以外，还可以选用截面为其他形状如L形的弹性圈。

此外，第一弹性密封件和第二弹性密封件的截面为了加工方便的需要大体上设置为圆形。但应当注意的是，此类设置虽能满足大部分工况的密封需要，但是对于密封腔内易进入泥土泥沙等引起浮动油封的浮动性及密封端面的压力变化而使得浮动油封失效的工况，作为可替代的技术方案，所述第一弹性密封件的截面可以根据第一浮封环1与第一浮封座3之间的密封腔形状做成任何相匹配的形状，以将第一弹性密封件在装配时伸入第一浮封环1与第一浮封座3的间隙进行密封。此外第二弹性密封件的截面可以根据密封座7与密封环8之间的密封腔形状做成任何相匹配的形状，以将第二弹性密封件在装配时伸入密封座7与密封环8的间隙进行密封。这种匹配形状的设计可以解决泥沙黏结对浮动油封的影响，从而提高浮动油封的使用寿命。

在浮动油封组件的加工过程中，首先根据第一浮封座3的尺寸确定密封座7的尺寸进而确定容纳密封环8与第二O形圈5空间的大小。通过调整密封环8的结构以及第二O形圈5的尺寸可以改变密封座7与密封环8之间密封腔的空间。安装时按照与传统浮动油封相同的方式安装第一密封组件，然后将第二O形圈5与密封环8依次套入密封座7组成第二密封组件，而后将第二密封组件整体从第一密封组件的相对一端压入，使得第二密封组件至少部分地进入第一浮封座3中，同时通过设置在旋转轴上的限位件例如限位卡圈将密封座7相对旋转轴固定，从而密封座7对第二O形圈5起到支承限位的作用。

在以上各实施例中，第一弹性密封件和第二弹性密封件根据应用场合的温度、密封介质、环境腐蚀情况以及设备运行工况对机械强度、耐热性以及耐油性的要求可以采用丁腈橡胶（NBR）、氟橡胶（FPM）或其组合制作。

通过说明书附图1与2的对比可知，本实用新型的技术方案采用非对称式的结构代替了传统的浮动油封结构。与传统浮动油封结构不同，本实用新型的第二密封组件在轴向上部分地进入第一浮封座中，所以减小了浮动油封组件在轴向上的安装尺寸，从而即使在机械装置结构内仅存在相对紧凑的安装空间也可以实现端面密封。同时，本实用新型的浮动油封组件的一部分为目前可用的标准规格油封，因此制造成本大大降低。

以上结合附图对本实用新型的具体实施方式作了详细的说明，必须指出的是，上述说明和图示仅是示例性的。本实用新型并不限于以上优选实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，凡根据本实用新型精神实质所做的等效变换或修饰，其均属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种浮动油封组件，包括：

第一密封组件和第二密封组件，其中第一密封组件包括第一浮封环、第一浮封座和第一弹性密封件，所述第一弹性密封件受压地设置在第一浮封环与第一浮封座形成的密封腔内，其特征在于，

所述第一浮封座限定出用于接收所述第二密封组件的容腔；

第二密封组件包括密封座、密封环和第二弹性密封件，所述密封座限定出沿轴向朝向所述第一浮封环的支承面以及由所述支承面沿轴向朝向所述第一浮封环延伸的凸台，所述第二弹性密封件与所述密封环沿径向设于所述凸台的外周，所述密封环与所述凸台在轴向上至少部分地位于所述容腔内，并且所述第二弹性密封件受压地位于所述支承面、凸台与密封环形成的密封腔内，在组装的状态中，第二密封组件的密封环与第一浮封环相互抵压形成密封端面。

2.如权利要求1所述的浮动油封组件，其特征在于，所述第一弹性密封件与第二弹性密封件分别为环绕所述第一浮封环与所述密封座设置的弹性圈。

3.如权利要求2所述的浮动油封组件，其特征在于，所述弹性圈为截面为圆形的O形圈。

4.如权利要求1至3任一项所述的浮动油封组件，其特征在于，所述密封环具有锥形、台阶形或圆弧形接触面，以与所述第二弹性密封件接触。

5.如权利要求4所述的浮动油封组件，其特征在于，所述密封环朝向所述第一浮封环的面为平直面。

6.如权利要求4所述的浮动油封组件，其特征在于，所述密封环朝向所述第一浮封环的面为内锥面。

7.如权利要求1至3任一项所述的浮动油封组件，其特征在于，所述支承面沿轴向并且所述凸台的外表面沿径向同时与所述第二弹性密封件接触。

8.一种机械装置，其特征在于，所述机械装置具有根据前述权利要求任一项所述的浮动油封组件。

Images