CN107120434A - 具有轴表面开设微织构的旋转轴唇形密封结构 - Google Patents

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沈明学
孔亚彬
孟祥铠
张兆想
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Abstract

一种具有轴表面开设微织构的旋转轴唇形密封结构，在靠近唇形密封空气侧唇部处的轴表面周向开设有方向性微织构，所述方向性微织构沿周向和轴向均匀分布，且相邻两环带微织构相间分布。本发明提供一种具有自清洁功能、延长使用寿命、提升密封性能的具有轴表面设有微织构的旋转轴唇形密封结构。

Description

具有轴表面开设微织构的旋转轴唇形密封结构
技术领域
本发明涉及橡塑密封领域，尤其是一种旋转轴唇形密封结构，其空气侧的轴表面开设微织构。可用于各种压缩机、轴承箱、泵等旋转机械的唇形密封。
背景技术
唇形密封是一种具有自密封作用的弹性体密封，又称为油封。因其结构简单、价格低廉等诸多优点，被广泛应用于各类旋转机械中。油封在使用过程中，油封唇部与旋转轴表面之间会形成一层流体动压油膜，以起到润滑作用，减缓油封磨损。油膜过小，唇部与轴表面发生干摩擦，加剧油封磨损；油膜过大，油封发生泄漏。在工程上，油封在实际使用过程中常因空气侧油液不能被及时排除，导致空气中悬浮物极易粘附和积聚，伴随着轴的高速旋转这类异物易被带入密封唇部，形成磨粒磨损，进而加剧密封唇磨损并造成密封失效，因此提出一种可以及时除去泄漏油液、避免旋转轴表面唇口附近“藏污纳垢”的有效方法就显得十分重要和迫切。
表面织构是指在固体表面上加工出具有一定尺寸和排列的微凹坑或微沟槽等点阵。基于表面织构技术构筑固体表面微观几何结构和改善表面自由能有效改善材料表面的润湿性，实现超疏水或超亲水特性。其中，超疏水特性由于其具有较强的实用性在自清洁、流体减阻、抗结冰、抗腐蚀等领域有着极其广阔的应用前景。目前，利用微织构技术实现唇型密封旋转轴表面自清洁功能的应用未见报道。基于此，本发明提出一种旋转轴唇形密封空气侧具有自清洁功能的轴表面微织构，以应对唇形密封空气侧易“藏污纳垢”的难题。
发明内容
为了克服已有唇形密封结构在使用中不具有自清洁功能、使用寿命较短、密封性能较差的不足，本发明提供一种具有自清洁功能、延长使用寿命、提升密封性能的具有轴表面开设微织构的旋转轴唇形密封结构。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种具有轴表面开设微织构的旋转轴唇形密封结构，在靠近唇形密封空气侧唇部处的轴表面周向开设有方向性微织构，所述方向性微织构沿周向和轴向均匀分布，且相邻两环带微织构相间分布。
进一步，环形微织构区轴向长度为3～5mm，所述的微织构开设在密封唇部0.5～1mm的空气侧。密封唇处不开设织构。
再进一步，所述方向性微织构的形状为椭圆形，但不局限于椭圆形，也可以为具有疏油性能的圆形、菱形织构形状等。
优选的，所述椭圆形微织构的长轴和短轴长度比的取值范围为1～50；微孔短轴长度范围为10～1000μm；微孔结构深度取值范围为1～50μm，且深度保持恒定。
更为优选的，环形微织构区的微孔总面积占微织构区面积的10～30％。
本发明的有益效果主要表现在：在靠近唇形密封空气侧唇部处的轴表面周向开设方向性疏油织构，使唇部处泄漏的密封介质能快速脱离且灰尘等悬浮物不易在唇部附近粘附、积聚，实现了旋转轴表面的自清洁功能，有效延长了唇封的使用寿命。
附图说明
图1是具有轴表面开设微织构的旋转轴唇形密封结构的示意图，其中，1为环形微织构区，2为密封唇；3为唇形密封圈。
图2是椭圆形表面微织构周向及轴向分布示意图。。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1和图2，一种具有轴表面开设微织构的旋转轴唇形密封结构，在靠近唇形密封空气侧唇部处的轴表面周向开设有方向性微织构，所述方向性微织构沿周向和轴向均匀分布，且相邻两环带微织构相间分布。
进一步，环形微织构区1轴向长度为3～5mm，所述的微织构开设在密封唇部0.5～1mm的空气侧。密封唇2处不开设织构。
再进一步，所述方向性微织构的形状为椭圆形，但不局限于椭圆形，也可以为具有疏油性能的圆形、菱形织构形状等。
优选的，所述椭圆形微织构的长轴和短轴长度比的取值范围为1～50；微孔短轴长度范围为10～1000μm；微孔结构深度取值范围为1～50μm，且深度保持恒定。
更为优选的，环形微织构区1的微孔总面积占微织构区面积的10～30％。
由于激光加工是基于光热效应原理，因此旋转轴的表面曲率对于微孔加工精度有着重要影响，曲率过大难于加工或加工成本过高，因此本发明中旋转轴轴径适用范围是大于50mm。
本实施例中，油封在使用过程中，唇部与旋转轴表面之间会形成一层流体动压油膜，以起到润滑作用，减缓油封磨损。由于在靠近唇形密封空气侧唇部处的轴表面周向开设有方向性微织构，且该织构具有优良疏油性，所以泄漏至空气侧油液被及时排除不会粘附在轴表面，从而避免了污染物积聚于唇封空气侧附近，大大减少了污染物侵入密封唇的可能，实现了旋转轴表面自清洁功能。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举,本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式,本发明的保护范围也包涵本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (6)

1.一种具有轴表面开设微织构的旋转轴唇形密封结构，其特征在于：在靠近唇形密封空气侧唇部处的轴表面周向开设有方向性微织构，所述方向性微织构沿周向和轴向均匀分布，且相邻两环带微织构相间分布。
2.如权利要求1所述的具有轴表面开设微织构的旋转轴唇形密封结构，其特征在于：环形微织构区轴向长度为3～5mm，所述的微织构开设在密封唇部0.5～1mm的空气侧。
3.如权利要求1或2所述的具有轴表面开设微织构的旋转轴唇形密封结构，其特征在于：所述方向性微织构的形状为椭圆形。
4.如权利要求3所述的具有轴表面开设微织构的旋转轴唇形密封结构，其特征在于：所述椭圆形微织构的长轴和短轴长度比的取值范围为1～50；微孔短轴长度范围为10～1000μm；微孔结构深度取值范围为1～50μm，且深度保持恒定。
5.如权利要求4所述的具有轴表面开设微织构的旋转轴唇形密封结构，其特征在于：环形微织构区的微孔总面积占微织构区面积的10～30％。
6.如权利要求1或2所述的具有轴表面开设微织构的旋转轴唇形密封结构，其特征在于：所述方向性微织构的形状为具有疏油性能的圆形或菱形。
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