CN109780212A - 密封件 - Google Patents
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Abstract
本发明有关一种用于轴或可旋转的轴构件或组件的弹性密封件，包含静态密封体，该静态密封体的外环面可结合在一机械组件壳体的轴孔处，该静态密封体的内环面具有向其中心方向所延伸的径向动态密封环，而静态密封体在其轴向方向所区隔的外端面处，具有向外延伸的第一动态密封唇与第二动态密封唇；而该轴的外表面具有一肩部；该径向动态密封环接触该轴的外表面，该第一、第二动态密封唇接触该轴的肩部，径向动态密封环与第一动态密封唇间构成有一第一密封空间，第一动态密封唇与该第二动态密封唇间构成有一第二密封空间；通过第一、第二密封空间的设置可促使该径向动态密封环与第一动态密封唇能承受机械组件壳体中的流体压力，进而降低其变形率。
Description
技术领域
本发明总体上涉及一种用于轴或可旋转的轴构件或组件的弹性密封件。
本发明更具体地涉及用于安装在一个壳体的轴孔中或类似外壳中的孔或类似开口中的密封件，以便提供该壳体和诸如旋转轴或轴之间的密封。
背景技术
已经存在的一种类型的径向唇形密封件的设计上，如美国公开第20130175763A1号“Lubricated Shaft Seal”案，该密封件具有一刚性的环状套管以及由该套管在其轴向和径向地朝向轴心所延伸的一锥形密封唇。该套管将可安装在一机械组件壳体的一轴孔中，而锥形密封唇将随之穿套在实施于该轴孔的转轴的外表面，而锥形密封唇为朝向该壳体内部，进而密封该机械组件壳体(轴孔)与转轴间的间隙。
上述的熟用密封件结构已能达到密封壳体与转轴间的间隙实施，然而当该机械组件壳体内部如为实施有具压力值的流体时，该锥形密封唇势必将承受该流体压力；在压力的产生下，该锥形密封唇会产生变形，一但变形量过大，锥形密封唇与转轴间的接触面会产生不均匀的接触，如此，不均匀的磨擦损耗会加速该密封件的泄漏发生，耐用性降低。
发明内容
本发明鉴于上述课题而完成，其目的在于提供一种技术，该技术可通过增加密封唇的承受压力，降低密封唇的不当变形率，而提高其使用寿命，且除了在轴的轴向横向方向施予密封设计外，另对轴的纵向施以密封实施而降低泄漏发生率。
根据本公开，用于轴或其他可旋转构件或组件的密封件包括一静态密封体，该静态密封体具有一内环面与一外环面以及在其轴向方向所区隔开的一内端面与外端面，该内环面具有向其中心方向所延伸的一径向动态密封环，该径向动态密封环包括连接该静态密封体的一第一端与向外延伸的一第二端，且动态密封环在相对该外端面的一端形成一密封端面，而该外端面具有在该密封件轴向所延伸的一第一动态密封唇与一第二动态密封唇，该第一动态密封唇邻近该内环面、径向动态密封环，且该第一动态密封唇与该第二动态密封唇间具有一夹角；该轴的外表面具有一肩部，该肩部在其轴向具有一相对于该静态密封体外端面的一侧端面。
较佳者，该径向动态密封环的第二端朝向内端面方向延伸，该径向动态密封环与该内环面间具有一小于90度的锐角夹角。
较佳者，该径向动态密封环的第二端在其厚度间具有一末端面，该末端面与该密封端面间呈小于90度的锐角夹角。
一较佳实施方式，该密封件更可包括形成在该静态密封体外环面的一衬环。
最好，该衬环的外表面具有一弹性披覆层。
一较佳实施方式，该肩部为一固定在该轴外表面的一侧封环所构成，该侧封环在其轴向区隔呈有一第一端面与一第二端面，以及于该第一端面与第二端面间的一内环面，该第一端面构成该肩部的侧端面。
最好，该侧封环更包括一固定环，该固定环具有在其直径方向所贯穿的一定位螺孔，该定位螺孔提供一定位螺栓锁设；该轴的外表面具有提供该侧封环抵靠的一阶状端面。
较佳者，该侧端面的表面粗糙度Ra在0.01～3.2之间。
本发明还公开了另一种用于密封地接合轴的密封件，包括：
一静态密封体，该静态密封体具有一内环面与一外环面以及在其宽度方向所区隔开的一内端面与外端面，该外端面具有在该密封件轴向所延伸的一第一动态密封唇与一第二动态密封唇，该第一动态密封唇邻近该内环面，且该第一动态密封唇与该第二动态密封唇间具有一夹角；以及
一形成在该轴外表面的一肩部，该肩部在其轴向具有一相对于该静态密封体外端面的一侧端面；
当密封件穿设于该轴且该第一动态密封唇与第二动态密封唇密合实施于该轴之的肩部时，形成一动态密封面。
本发明提供的密封件，其第一密封空间、第二密封空间的形成将有助于该径向动态密封环与第一动态密封唇承受外部压力，当机器组件的壳体内部是具有高压状态的流体时，内部空间侧的高压流体容易迫使该径向动态密封环朝向外部空间侧变形，如此，径向动态密封环的密封端面与轴的外表面将容易发生渗漏；而在该第一密封空间的存在下，该第一密封空间的内部压力将可抑制径向动态密封环的变形量，借此降低了由该径向动态密封环处所发生的变形渗漏或不当的磨耗。
附图说明
图1、表示根据本发明处于安装状态的一较佳实施例的横截面图。
图2、为本发明密封件的横截面图。
图3、为本发明另一较佳实施例示意图。
图4、为本发明另一较佳实施例示意图。
图5、为本发明又一较佳实施例示意图。
10.密封件 12.第一密封空间
14.第二密封空间
20.静态密封体 21.内端面
22.穿孔 23.外端面
24.内环面 26.外环面
32.第一动态密封唇 322.密封端面
34.第二动态密封唇 342.密封端面
40.衬环 42.横向环部
44.肩部 46.外表面
48.弹性披覆层
50.侧封环 502.第一端面
504.第二端面 506.内环面
508.环槽 52.密封环
54.固定环 542.定位螺孔
56.定位螺栓
60.径向动态密封环 62.第一端
64.第二端 66.密封端面
68.末端面
80.机器组件 82.壳体
822.轴孔 824.沉孔
826.内环壁 828.侧端壁
84.轴 844.阶状端面
86.肩部 862.侧端面
A.内部空间侧 B.外部空间侧
具体实施方式
请参考附图，图1、图2显示出根据本发明制造的密封件10组件的一优选实施例，该密封件10可经由热压接合成型或射出成型或这些方法或类似方法的组合来模制而成。该密封件10被安置在一机器组件80的壳体82和一轴84(转轴)之间的间隙中，当密封件10组装到一静态的壳体82与动态的轴84之间的间隙中，密封件10在壳体82被密封区域的一侧可称为"内部空间侧"A，而位于密封件10所区隔的另一侧区域部分可称为"外部空间侧"B。
本发明的密封件10包括一环状静态密封体20，该静态密封体20具有一穿孔22而构成有一内环面24与一外环面26，以及，在其轴向所区隔开的一内端面21与外端面23，该外环面26或该内端面21可构成一静态密封面；该内环面24具有向其中心方向所延伸的一柔性(弹性)径向动态密封环60，该径向动态密封环60包括连接该静态密封体20的一第一端62与向外延伸的一第二端64，且该径向动态密封环60在相对该外端面23的一端形成一密封端面66；而该外端面23具有在该密封件10轴向所延伸的一柔性(弹性)第一动态密封唇32与一柔性(弹性)第二动态密封唇34，该第一动态密封唇32邻近该内环面24、径向动态密封环60，且该第一动态密封唇32与该第二动态密封唇34间具有一夹角，该第一动态密封唇32、第二动态密封唇34在该夹角端形成该第一动态密封唇32的一密封端面322以及该第二动态密封唇34的一密封端面342；该径向动态密封环60与第一、第二动态密封唇32、34可通过常规的化学方式结合到静态密封体20，或，与静态密封体20一体模制而成，在一优选的实施方式中，该径向动态密封环60向环体中心与被密封空间A(内端面21)的方向延伸，即，该径向动态密封环60与该内端面21端的内环面24间具有一小于90度的锐角夹角，而该动态密封环60的厚度方向在相对于外部空间侧B的一侧构成该密封端面66。又，该径向动态密封环60的第二端64在其厚度间具有一末端面68，该末端面68与该密封端面66间为呈小于90度的锐角夹角，且径向动态密封环60第二端64的直径尺寸被设计成小于轴84的直径。
根据本发明的密封件10在其一安装实施例中，被安装在机器组件80中的适当位置，如图1所示，该机器组件80包括具有轴孔822的壳体82，而一轴84延伸穿过该轴孔822，该轴孔822在该壳体82的外表面具有在其直径方向所扩大的一阶状沉孔824，该沉孔824形成包括一内环壁826以及一侧端壁828；密封件10安装在该轴84上，该径向动态密封环60的第二端64远离外部空间侧B并朝向被密封空间A而延伸位于被密封空间A内，而该径向动态密封环60的密封端面66通过该径向动态密封环60的材料弹性紧贴束合在该轴84的外表面842，由此，该径向动态密封环60与轴84间将构成一横向动态密封面；该静态密封体20将被***安置在该沉孔824内，该静态密封体20的外环面26直径略大于该沉孔824内环壁826的直径，该静态密封体20的外环面26与该沉孔824的内环壁826间将构成一横向静态密封面，而该静态密封体20迫紧抵靠于该沉孔824侧端壁828时，该静态密封体20的内端面21与该沉孔824的侧端壁828间将构成一纵向静态密封面，以防止壳体82内的流体由静态密封体20与沉孔824(轴孔822)间的间隙渗出。
而该轴84更包括一形成在其外表面842的一肩部86，该肩部86形成在该密封件10的外端面23的外侧，该肩部86在其轴向具有一相对于该静态密封体20外端面23的一侧端面862，第一动态密封唇32、第二动态密封唇34的密封端面322、342将弹性抵靠该肩部86的侧端面862，该第一、第二动态密封唇32、34的密封端面322、342与肩部86之间构成一纵向动态密封面。
就该径向动态密封环60与该第一动态密封唇32、第二动态密封唇34的实施上，径向动态密封环60、第一动态密封唇32与轴84外表面842、肩部86之间将构成一第一密封空间12，该第一动态密封唇32、第二动态密封唇34与该肩部86之间将构成一第二密封空间14；该第一密封空间12、第二密封空间14的形成将有助于该径向动态密封环60与第一动态密封唇32承受外部压力，例如，当机器组件80的壳体82内部是具有高压状态的流体时，内部空间侧A的高压流体容易迫使该径向动态密封环60朝向外部空间侧B变形，如此，径向动态密封环60的密封端面66与轴84的外表面842将容易发生渗漏；而在该第一密封空间12的存在下，该第一密封空间12的内部压力将可抑制径向动态密封环60的变形量，借此降低了由该径向动态密封环60处所发生的变形渗漏或不当的磨耗，而该径向动态密封环60第二端64的末端面68与该密封端面66间呈一锐角角度的实施下，其亦降低了该末端面68承受壳体82内部流体的轴向压力。
而当该径向动态密封环60经长久磨耗而发生渗漏时，该第一动态密封唇32与第二动态密封唇34继续阻隔了壳体82轴孔822与轴84之间的间隙，该第二密封空间14的内部压力将可抑制第一动态密封唇32受流体压力所产生的变形量，借此降低了由该第一动态密封唇32与第二动态密封唇34处所产生的渗漏风险。
该第一动态密封唇32与第二动态密封唇34的设置除了构成该第一密封空间12与该第二密封空间14外，另有为了在该径向动态密封环60磨损渗漏后，尚存在有第一动态密封唇32(第二动态密封唇34)予以密封壳体82和轴84之间的间隙；再者，该第一动态密封唇32、第二动态密封唇34与该轴84肩部86间所构成的纵向动态密封面是与轴孔822轴向形成垂直，如此，由轴孔822轴向所产生的流体压力不会直接施予在该纵向动态密封面，故使得该纵向动态密封面处不容易受到流体压力的影响而发生渗漏。
而为了降低该第一、第二动态密封唇32、34与该肩部86侧端面862间的磨耗，在已知可改变该第一、第二动态密封唇32、34的实施材质方式外，本发明的一较佳实施方式中，该肩部86与该第一、第二动态密封唇32、34接触的侧端面862可为一表面粗糙度(SurfaceRoughness)较低的一加工端面，以具有较佳的滑动性、气密性以及密着性者，其可以以精磨、研磨、抛光、超精磨、镜面磨削或电镀等方式达成，该侧端面862的表面粗糙度(Ra)可在0.01～3.2之间，而最佳的表面粗糙度(Ra)是在0.01～1.6之间。
为了方便该肩部86侧端面862的表面粗糙度施工及轴84的拆卸组装，在一优选的实施方案中，该肩部86可为一固定在该轴84外表面842的一侧封环50所构成，该侧封环50在其轴向区隔呈有一第一端面502以及一第二端面504，该第一端面502构成该侧端面862，该侧封环50与轴84的外表面842间为以一密封环52密封两者间隙，较佳者，该侧封环50的内环面506具有一环槽508，该密封环52容纳设置在该环槽508中；而就该侧封环50与轴84之间的结合上，除了该侧封环50可以以其本体锁设或焊接或紧配合于该轴84的外表面842的方式之外，在本发明图式所揭示的一实施例方式中，该侧封环50更包括一固定环54，而该轴84的外表面842具有一阶状端面844，该固定环54具有在其直径方向所贯穿的一定位螺孔542以提供一定位螺栓56的锁设，当该侧封环50的第一端面864抵靠在该阶状端面844，该固定环54将夹合该侧封环50而位于其第二端面504，而该固定环54在该定位螺栓56锁抵于该轴84后，固定该侧封环50在该轴84的外表面842。
构成该肩部86侧端面862的侧封环的第一端面502是表面粗糙度(SurfaceRoughness)较低的一加工端面，其表面粗糙度(Ra)是在0.01～3.2之间，而最佳的表面粗糙度(Ra)是在0.01～1.6之间。
以上所述的静态密封体20可以以硬度较高的聚合物来实施，以使其本身与沉孔824间的迫合组装具有一定的密合性。然而在考虑静态密封体20的结构强度以及防止其发生变形的问题上，本发明的密封件10更可包括一衬环40，如图3所示；该衬环40总体与该静态密封体20模制一体，可通过化学胶合、热压接合成型或射出成型或这些方法或类似方法的组合来模制而成，该衬环40主要为补助该静态密封体20的环体强度而不至于产生变形；图式中所显示的一较佳实施例中，该衬环40包括一形成在该静态密封体20外环面26的一横向环部42以及形成在内端面21的一肩部44，该衬环40的外表面46构成上述所称的“静态密封面”。
在安装实施例中，该静态密封体20通过该衬环40安置在该沉孔824内，该衬环40横向环部42的外表面46直径可略大于该沉孔824内环壁826的直径，该衬环40将在其外表面涂抹如垫片胶等胶合剂后，迫合安置于该沉孔824内，该衬环40的外表面46将构成该横向静态密封面以及该纵向静态密封面，防止壳体82内的流体由静态密封体20与沉孔824(轴孔822)间的间隙渗出。
又，该衬环40的外表面46更可包括一弹性披覆层48，如图4所示，该弹性披覆层48可仅形成在该衬环40横向环部42的外表面46或横向环部42与该肩部44的外表面46，其可由该静态密封体20一体模制所形成或由化学胶合、热压接合成型或二次射出成型等类似方法来模制而成；该弹性披覆层48提供一良好的密封效果，在密封件10安置在该沉孔824内时，提供与沉孔824间一良好的密封效果，而由该弹性披覆层48构成上述所称的“静态密封面”。
在前述说明书中，本发明仅是就特定实施例做描述，而依本发明的设计特征是可做多种变化或修改，例如，本实施例中所揭示的径向动态密封环60，基于第一动态密封唇32、第二动态密封唇34与一形成在该轴84外表面842的肩部86的设置下，其所构成的纵向动态密封面是与由轴孔822轴向所产生的流体压力方向形成垂直，使得该纵向动态密封面处不容易受到流体压力的影响而发生渗漏，如此，该径向动态密封环60是可以予以省略的，如图5所示。是以，对于熟悉此项技艺人士可作的明显替换与修饰，仍将并入于本发明所主张的专利范围之内。
Claims (15)
1.一种用于密封地接合轴的密封件(10)，其特征在于，包括：
一静态密封体(20)，该静态密封体(20)具有一穿孔(22)而构成有一内环面(24)与一外环面(26)以及在其轴向方向所区隔开的一内端面(21)与外端面(23)，该内环面(24)具有向其中心方向所延伸的一径向动态密封环(60)，该径向动态密封环(60)包括连接该静态密封体(20)的一第一端(62)与向外延伸的一第二端(64)，且该径向动态密封环(60)在相对该外端面(23)的一端形成一密封端面(66)，而该外端面(23)具有在该密封件(10)轴向所延伸的一第一动态密封唇(32)与一第二动态密封唇(34)，该第一动态密封唇(32)邻近该径向动态密封环(60)，且该第一动态密封唇(32)与该第二动态密封唇(34)间具有一夹角；以及
一形成在该轴(84)外表面(842)的一肩部(86)，该肩部(86)在其轴向具有一相对于该静态密封体(20)外端面(23)的一侧端面(862)；
当密封件(10)穿设于该轴(84)且该径向动态密封环(60)与第一动态密封唇(32)、第二动态密封唇(34)密合实施于该轴(84)的外表面(842)与肩部(86)时，该径向动态密封环(60)与该第一动态密封唇(32)间形成有一第一密封空间(12)，该第一动态密封唇(32)与该第二动态密封唇(34)间形成有一第二密封空间(14)。
2.根据权利要求1所述的密封件(10)，其特征在于，该径向动态密封环(60)的第二端(64)朝向内端面(21)方向延伸，该径向动态密封环(60)与该内环面(24)间具有一小于90度的锐角夹角。
3.根据权利要求1所述的密封件(10)，其特征在于，该径向动态密封环(60)的第二端(64)在其厚度间具有一末端面(68)，该末端面(68)与该密封端面(66)间呈小于90度的锐角夹角。
4.根据权利要求1所述的密封件(10)，其特征在于，更包括：形成在该密封体(20)外环面(26)的一衬环(40)。
5.根据权利要求1所述的密封件(10)，其特征在于，该衬环(40)具有形成在该静态密封体(20)内端面(21)的一肩部(44)。
6.根据权利要求4所述的密封件(10)，其特征在于，该衬环(40)的外表面(46)具有一弹性披覆层(48)。
7.根据权利要求1所述的密封件(10)，其特征在于，该肩部(86)为一固定在该轴(84)外表面(842)的一侧封环(50)所构成，该侧封环(50)在其轴向区隔呈有一第一端面(502)与一第二端面(504)，以及在该第一端面(502)与第二端面(504)间的一内环面(506)，该第一端面(502)构成该肩部(86)的侧端面(862)。
8.根据权利要求7所述的密封件(10)，其特征在于，该侧封环(50)更包括一固定环(54)，该固定环(54)具有在其直径方向所贯穿的一定位螺孔(542)，该定位螺孔(542)提供一定位螺栓(56)穿设锁固；
该轴(84)，其外表面(842)具有提供该侧封环(50)抵靠的一阶状端面(844)。
9.根据权利要求1或7所述的密封件(10)，其特征在于，该侧端面(862)的表面粗糙度Ra在0.01～3.2之间。
10.根据权利要求7所述的密封件(10)，其特征在于，该侧封环(50)的内环面(506)具有一环槽(508)，该环槽(508)提供容纳一密封环(52)。
11.一种用于密封地接合轴的密封件(10)，其特征在于，包括：
一静态密封体(20)，该静态密封体(20)具有一内环面(24)与一外环面(26)以及在其宽度方向所区隔开的一内端面(21)与外端面(23)，该外端面(23)具有在该密封件(10)轴向所延伸的一第一动态密封唇(32)与一第二动态密封唇(34)，该第一动态密封唇(32)邻近该内环面(24)，且该第一动态密封唇(32)与该第二动态密封唇(34)间具有一夹角；以及
一形成在该轴(84)外表面(842)的一肩部(86)，该肩部(86)在其轴向具有一相对于该静态密封体(20)外端面(23)的一侧端面(862)；
当密封件(10)穿设于该轴(84)且该第一动态密封唇(32)与第二动态密封唇(34)密合于该轴(84)的肩部(86)时，形成一动态密封面。
12.根据权利要求11所述的密封件(10)，其特征在于，该肩部(86)为一固定在该轴(84)外表面(842)的一侧封环(50)所构成，该侧封环(50)在其轴向区隔呈有一第一端面(502)与一第二端面(504)，以及于该第一端面(502)与第二端面(504)间的一内环面(506)，该第一端面(502)构成该肩部(86)的侧端面(862)。
13.根据权利要求12所述的密封件(10)，其特征在于，该侧封环(50)更包括一固定环(54)，该固定环(54)具有在其直径方向所贯穿的一定位螺孔(542)，该定位螺孔(542)提供一定位螺栓(56)锁设；
该轴(84)，其外表面(842)具有提供该侧封环(50)抵靠的一阶状端面(844)。
14.根据权利要求11或12所述的密封件(10)，其特征在于，该侧端面(862)的表面粗糙度Ra在0.01～3.2之间。
15.根据权利要求12所述的密封件(10)，其特征在于，该侧封环(50)的内环面(506)具有一环槽(508)，该环槽(508)提供容纳一密封环(52)。
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