本發(fā)明涉及成型擠壓型密封結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種帶增強骨架的星形往復(fù)密封圈，特別適用于大軸徑、高壓和高速的往復(fù)軸用或往復(fù)孔用動密封結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

橡膠擠壓型密封圈依靠擠壓變形來封住密封偶合面，使用成本較低、性能可靠，且已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在各種往復(fù)機械設(shè)備上，如船舶、汽車、飛機、工程機械以及醫(yī)療機械等。o形往復(fù)密封圈作為往復(fù)機械設(shè)備上最開始使用的密封件之一，由于結(jié)構(gòu)簡單、成本低和良好的密封性能而被廣泛使用。然而，隨著現(xiàn)代化密封技術(shù)的發(fā)展，o形橡膠密封圈卻暴露出越來越多的缺陷，諸如，安裝和使用過程中容易產(chǎn)生螺旋扭曲損傷，壓力較高時容易產(chǎn)生擠出現(xiàn)象而造成間隙咬傷等。星形密封圈是在o形圈基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，與o形圈相比，星形密封圈的摩擦系數(shù)低、抗扭轉(zhuǎn)效果好，密封唇間形成了潤滑容腔，適合應(yīng)用于流體機械的動密封場合。然而，實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，由于密封流體壓力的增大，密封唇之間的潤滑容腔會逐漸喪失，從而導(dǎo)致摩擦力增大，密封發(fā)生磨損失效的概率大大增大。當(dāng)密封發(fā)生輕微磨損失效時，由于密封唇處的徑向壓縮量無法得到及時補償，密封圈極易發(fā)生流體泄漏，輕則會降低往復(fù)機械效率，重則會引發(fā)重大安全事故。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點，提供一種摩擦力值小、耐磨損，密封性能好，使用壽命長的帶增強骨架的星形往復(fù)密封圈。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種帶增強骨架的星形往復(fù)密封圈，包括橡膠基體、骨架2和薄壁環(huán)管4；其特征在于：所述橡膠基體包括四個外凸的密封唇1和四個內(nèi)凹的容腔5，所述的內(nèi)凹的容腔5分別位于兩個外凸的密封唇1之間，所述的每個外凸的密封唇1表面布置有若干亞毫米級微小凸體3；所述每個亞毫米級微小凸體3均為沿周向均勻分布的環(huán)帶；所述骨架2的截面形狀為雙頭呆扳手，其中中間豎板形狀為矩形，兩端的截面形狀為圓弧形；所述圓弧叉與該處內(nèi)凹的容腔5具有相同圓心和曲率，圓弧叉的曲率半徑大于容腔的曲率半徑；所述每個外凸的密封唇1上均布置有薄壁金屬環(huán)管4，所述每個薄壁金屬環(huán)管4內(nèi)均充滿可壓縮惰性氣體。

進一步，所述的薄壁環(huán)管4的截面形狀是下列形狀之一：圓形、橢圓、矩形、三角形或x形，壁面厚度為1～5mm。

進一步，所述的薄壁環(huán)管4內(nèi)的惰性氣體的壓力為0.1～5mpa。

進一步，所述的內(nèi)凹的容腔5的曲線形狀是下列形狀之一：圓弧、正弦、或樣條擬合曲線。

進一步，所述的亞毫米級微小凸體3的截面形狀是下列形狀之一：圓弧形、三角形或橢圓形。

本發(fā)明的工作原理：

本發(fā)明提供的帶增強骨架的星形往復(fù)密封圈，包括橡膠密封圈、增強骨架和薄壁環(huán)管。增強骨架的存在能保證潤滑容腔不會在高壓條件下喪失，同時確保密封圈足夠的剛度或穩(wěn)定性；密封唇表面的亞毫米大小的微小凸體環(huán)帶能起到減小密封唇表面的接觸面積，降低摩擦力，提高密封可靠性的作用。此外，薄壁環(huán)管中充滿了可壓縮的惰性氣體，當(dāng)密封圈在高速、高壓下發(fā)生磨損失效時，密封唇表面的溫度勢必會升高，將引起薄壁環(huán)管中的氣體發(fā)生膨脹，密封唇的徑向壓縮變形量得到補償，從而起到防止密封流體發(fā)生泄漏的作用；當(dāng)密封圈在低壓或低速條件下工作時，由于密封區(qū)接觸面積的減小，摩擦力值相對減小，密封唇的溫度會相應(yīng)降低，將引起薄壁環(huán)管中的氣體發(fā)生冷縮現(xiàn)象，從而防止密封圈產(chǎn)生不必要的、過大的摩擦力而導(dǎo)致密封圈發(fā)生磨損失效。

骨架材料既可以采用金屬材料，也可以采用高分子聚合物增強型復(fù)合材料。亞毫米微小凸體的特征尺寸，比如凸起高度、圓弧當(dāng)量半徑等的尺寸取值范圍為0.1～1mm。

本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在：

保證了密封圈的潤滑容腔的存在，使密封具有磨損自動補償能力，增強了密封的可靠性，降低了摩擦阻力，延長了密封圈的使用壽命。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)的截面示意圖。

圖2為本發(fā)明的三維結(jié)構(gòu)示意圖(部分環(huán)體)。

圖3為本發(fā)明的薄壁環(huán)管的示意圖(部分環(huán)體)。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明。其中：1-密封唇；2-骨架；3-亞毫米級微小凸體；4-薄壁環(huán)管；5-容腔。

參照圖1所示，一種帶增強骨架的星形往復(fù)密封圈，包括橡膠基體、骨架2和薄壁環(huán)管4；其特征在于：所述橡膠基體包括四個外凸的密封唇1和四個內(nèi)凹的容腔5，所述的內(nèi)凹的容腔5分別位于兩個外凸的密封唇1之間，所述的每個外凸的密封唇1表面布置有若干亞毫米級微小凸體3；所述亞毫米級微小凸體3為沿圓周向均勻分布的環(huán)帶；所述骨架2的截面形狀為雙頭呆扳手，其中中間豎條截面形狀為矩形，兩端的截面形狀為圓弧形；所述圓弧叉與該處內(nèi)凹的容腔5具有相同圓心和曲率，圓弧叉的曲率半徑大于容腔的曲率半徑；所述每個外凸的密封唇1上均布置有薄壁金屬環(huán)管4，所述每個薄壁金屬環(huán)管4內(nèi)均充滿可壓縮惰性氣體。

所述的薄壁環(huán)管4的截面形狀包括圓形、橢圓、矩形、三角形或x形，壁面厚度為1～5mm。

所述的薄壁環(huán)管4內(nèi)的惰性氣體的壓力為0.1～5mpa。

所述的內(nèi)凹的容腔5的曲線形狀包括圓弧、正弦、或樣條擬合曲線。

所述的亞毫米級微小凸體3的截面形狀包括圓弧形、三角形或橢圓形。

本說明書實施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構(gòu)思的實現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護范圍也包括本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種帶增強骨架的星形往復(fù)密封圈，包括橡膠基體、骨架2和薄壁環(huán)管4；其特征在于：所述橡膠基體包括四個外凸的密封唇1和四個內(nèi)凹的容腔5，所述的內(nèi)凹的容腔5分別位于兩個外凸的密封唇1之間，所述的每個外凸的密封唇1表面布置有若干亞毫米級微小凸體3；所述亞毫米級微小凸體3為沿圓周向均勻分布的環(huán)帶；所述骨架2的截面形狀為雙頭呆扳手，其中中間豎條截面形狀為矩形，兩端截面形狀為圓弧形；所述圓弧叉與該處內(nèi)凹的容腔5具有相同圓心和曲率，圓弧叉的曲率半徑大于容腔的曲率半徑；所述每個外凸的密封唇1上均布置有薄壁金屬環(huán)管4，所述每個薄壁金屬環(huán)管4內(nèi)均充滿可壓縮惰性氣體。本發(fā)明的有益效果：具有減磨降摩、提高密封可靠性與磨損自補償能力、延長密封使用壽命的作用。

技術(shù)研發(fā)人員：彭旭東;王冰清;孟祥鎧;李紀云
受保護的技術(shù)使用者：浙江工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.08.22
技術(shù)公布日：2017.10.24