一种防泥水油封
技术领域
本发明涉及一种机械用油封，特别涉及一种防泥水油封。
术语
⑴防泥水油封的几何形状是回转体。本案中，为方便描述，当涉及油封的轴向结构时，将油封面对机械外界的方向称为“前”，背对外界的方向称为“后”；当涉及油封的径向结构时，将油封朝向轴心的方向称作“内”，朝向外径的方向称作“外”。
⑵油封的密封结构由密封唇与对应的密封面构成，而密封唇通常是由夹成一定角度的两个回转面构成的。依GB/T9877-2008,密封唇朝向被密封液体侧的那个回转面与油封轴线的夹角被称为“前唇角”。本案相应地将密封唇朝向被密封液体侧的那个回转面称为“前唇面”。
背景技术
防泥水油封是使用在面对泥水的机械上的一类特殊的组合式的旋转轴唇形密封圈，其具备双重功能：一是密封机械内部的润滑油，使润滑油不外漏；二是防止机械外部的泥水及草刺等杂物进入机械内部。故防泥水油封与其功能相对应设置有润滑油密封结构和防泥水密封结构。在防泥水油封的双重功能中，防泥水功能具有首要重要的意义，因为一旦防泥水功能失效，泥水、杂物进入油封中，润滑油密封结构也将随之受侵蚀磨损而失效，油封整体功能也将不复存在。而在油封的整个防泥水系统中，第一道防泥水结构尤为重要，一旦第一道防泥水结构失效，泥水进入油封，即将严重地磨损后面几道密封结构，后面的密封结构及其功能也难以保全。
如图3所示，现有技术中的一种常见型式的防泥水油封，包含定子油封、端盖和轴套三个部件。其中，定子油封和轴套由金属骨架和附着于其上的橡胶体构成，端盖由金属材料冲压成型。定子油封外侧设置外圆装配部、内侧设置润滑油密封唇，后端底部金属骨架前方设置有轴向支撑橡胶体。端盖内侧设置筒体，筒体内孔壁为圆柱面；端盖后面设置环状凹槽，槽底为平面。轴套内侧设置套筒，套筒内层为橡胶层，外表面为金属圆柱面；轴套前端设置套盘，套盘前面内侧设置径向密封唇，唇口方向朝外，其前唇角通常小于90°；套盘前面外侧设置1至2道轴向密封唇。上述三个部件组装成防泥水油封整体后，定子油封内侧的润滑油密封唇与轴套之套筒的外圆柱面径向过盈配合形成对机器内润滑油的密封结构；轴套之套盘前面内侧的径向密封唇与端盖之筒体的内孔壁圆柱面径向过盈配合形成第一道、径向的防泥水密封结构；轴套之套盘前面外侧的1至2道轴向密封唇与端盖后面的凹槽底平面轴向过盈配合形成第二道、轴向的防泥水密封结构。定子油封底部金属骨架前方设置的断面为圆弧形(也有为三角形)的轴向支撑橡胶体对第一、二两道密封结构实施轴向定位。
该型式防泥水油封存在着如下不足：
⑴该型式油封的第一道防泥水密封结构，即油封的端盖之内筒的内孔圆柱面与轴套之套盘的前面内侧设置的径向密封唇的径向配合，该径向密封唇口是朝向外側的，直径大于内孔直径，二者过盈配合，如果密封唇口直径较大，则装配时密封唇口将难以缩小进入端盖内筒的内孔。因此，两者相互之间的径向过盈量是受装配作业限制的，通常是偏小的，相应密封力偏小，导致油封最重要的第一道防泥水密封结构较为薄弱。
⑵如上所述，该油封的第一道防泥水密封结构的装配，由于密封唇口朝外、直径大于内孔直径，装配时需要密封唇口缩小才能进入端盖内筒的内孔，导致密封唇被孔壁往内挤压，直径被迫缩小，但密封唇周长不可能缩短，因而会导致密封唇在圆周上产生一定程度的褶皱，不利于密封效果。
⑶该油封的第一道防泥水密封结构，其密封唇的前唇角通常小于90°，导致前唇面与内孔壁圆柱密封面间会形成一个“楔形”沟槽，易于导引泥水、草刺等杂物进入油封，破坏油封内部结构。
⑷该油封的定子油封底部金属骨架前方设置的轴向支撑橡胶体硬度较软，难以稳定支撑其前方的轴向密封结构，在油封运转中，密封结构可能偏离设计引起密封失效。
⑸该油封的端盖是经冲压成型的，冲压件难以保证精密度，也有导致密封结构偏离设计、引致密封失效的风险。
发明内容
基于常见型式防泥水油封的不足，本发明采用的技术方案是：一种防泥水油封，包含定子油封、前密封件、中密封件和轴套；其中，定子油封、前密封件和轴套由金属骨架和附着于其上的橡胶体构成，中密封件由硬质耐磨高分子材料构成。所述定子油封外侧设置装配部，内侧设置润滑油密封唇，装配部与润滑油密封唇之间设置容纳中密封件的环形槽，环形槽底后方有金属骨架支撑。所述前密封件前面内侧设置径向密封唇，密封唇断面为角形，唇口方向朝内，其前唇角≥90°；后面设置断面为角形的第一轴向密封唇。所述中密封件前面设置断面为角形的第二轴向密封唇。所述轴套包含套筒和套盘两部分；所述套筒内层为橡胶层，外表面为金属圆柱面；所述套盘之前面的内半部分设置环状凸起，环状凸起的外回转面为圆柱面；所述套盘之前面的外半部分设置由金属或薄层橡胶覆盖金属构成的前圆环平面；套盘后面设置由金属或薄层橡胶覆盖金属构成的后圆环平面。上述四个部件组装成防泥水油封整体后，定子油封内侧润滑油密封唇与轴套之套筒的外表面圆柱面过盈配合形成对机器内润滑油的密封结构；前密封件前面内侧的唇口方向朝内的径向密封唇与轴套之套盘前面内半部分的环状凸起的外圆柱面过盈配合形成第一道、径向的防外来泥水和杂物等进入油封的密封结构；前密封件后面的第一轴向密封唇与轴套之套盘前面外半部分的前圆环平面过盈配合形成第二道、轴向的防泥水密封结构；轴套之套盘后面的后圆环平面与中密封件前面的第二轴向密封唇过盈配合形成第三道、轴向的防泥水密封结构。
进一步的，所述构成第一道径向密封结构的前密封件内侧的径向密封唇的前唇角可以小于90°。
进一步的，所述构成第一道径向密封结构的前密封件内侧的径向密封唇的断面可以是曲线或其它折线。
进一步的，所述构成第二道轴向的密封结构的前密封件后面的第一轴向密封唇的断面形状可以是曲线或其它折线。
进一步的，所述构成第三道轴向的密封结构的中密封件前面的第二轴向密封唇的断面形状可以是曲线或其它折线。
本发明的有益效果为：
㈠本发明的防泥水油封设置的第一道、径向的防泥水密封结构，有别于常见形式的防泥水密封，不是密封唇受限于端盖内孔圆柱面内侧，而是圆柱密封面在内側、密封唇在开放的外側，因而二者可以设计较大的过盈配合，且密封唇不会产生褶皱，从而产生的是较强而均匀的径向密封力；另一方面，由于密封唇的前唇角≥90°，因而前唇面与对应圆柱密封面之间不会因前唇角小于90°而形成可能导引泥水、草刺等进入油封的“楔形”沟槽，油封面对泥水、杂物的前端面呈现出来的是一个“无缝”的平面，因而有利于在严苛的泥水加杂草的工作环境中把好防护第一关、保护其后的密封结构及功能，延长油封寿命。
㈡中密封件③的设置，由于它是硬质耐磨高分子材料，以及它装配在专用的槽内，且后面有金属骨架支撑，使其在起密封作用的同时可以稳定地维持其前方的各密封部件间相互空间位置，进而有利于各密封结构持续稳定保持密封功能，加之由于其硬度足够高，还能减轻摩擦，也能起到延长油封使用寿命的作用。
㈢由于本油封组装不是如常见形式的防泥水油封，要将第一道密封唇往端盖内孔内挤压，而是密封唇被圆柱面均匀往开放的外侧扩张，因而组装较为容易。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的一种防泥水油封结构实施例1的示意图；
图2为本发明的一种防泥水油封结构实施例2的示意图；
图3为现有技术中防泥水油封的结构示意图。
图中：①定子油封，①-1装配部、①-2润滑油密封唇、①-3环形槽；②前密封件，②-1径向密封唇、②-2第一轴向密封唇；③中密封件，③-1第二轴向密封唇；④轴套，④-1套筒、④-1-1橡胶层、④-1-2金属圆柱面、④-2套盘、④-2-1环状凸起、④-2-2圆柱面、④-2-3前圆环平面、④-2-4后圆环平面、⑤定子油封、⑥端盖、⑦轴套。
具体实施方式
如图1所示，实施例1：一种防泥水油封，包含定子油封①、前密封件②、中密封件③和轴套④。其中，定子油封①、前密封件②和轴套④由金属骨架和附着于其上的橡胶体构成，中密封件③由硬质耐磨高分子材料构成。定子油封①外侧设置装配部①-1，内侧设置润滑油密封唇①-2，装配部与润滑油密封唇之间设置容纳中密封件的环形槽①-3，环形槽①-3底有金属骨架支撑。前密封件②前面内侧设置有唇口方向朝向、前唇角＝90°、断面为角形的径向密封唇②-1，后面设置有断面为角形的第一轴向密封唇②-2。中密封件③前面设置有断面为角形的第二轴向密封唇③-1。轴套④包含套筒④-1和套盘④-2两部分；套筒④-1内层设置橡胶层④-1-1，外表面为金属圆柱面④-1-2；套盘④-2之前面的内半部分设置环状凸起④-2-1，环状凸起④-2-1的外回转面为圆柱面④-2-2；套盘之前面的外半部分设置以金属或薄层橡胶覆盖金属构成的前圆环平面④-2-3；套盘之后面设置以金属或薄层橡胶覆盖金属构成的后圆环平面④-2-4。上述四个部件组装成防泥水油封整体后，定子油封①内侧润滑油密封唇①-2与轴套④之套筒④-1的外表面圆柱面④-1-2过盈配合形成对机器内润滑油的密封结构；前密封件②前面内侧的前唇角为90°的径向密封唇②-1与轴套④之套盘④-2前面内半部分的环状凸起④-2-1的外圆柱面④-2-2以较大过盈量配合，形成第一道、径向的防外来泥水和草刺等杂物进入油封的密封结构，由于密封唇②-1的前唇角为90°，而不是小于90°，因而前唇面与对应圆柱密封面之间不会形成可能导引泥水、草刺等进入油封的“楔形”沟槽，而是形成前端面呈平面且“无缝”状态的密封结构，良好地防止泥水和草刺等杂物进入油封第一道防护结构。前密封件②后面的第一轴向密封唇②-2与轴套④之套盘④-2前面的外半部分的前圆环平面④-2-3过盈配合形成第二道、轴向的防泥水密封结构；轴套④之套盘④-2后面的后圆环平面④-2-4与中密封件③前面的第二轴向密封唇③-1过盈配合形成第三道、轴向的防泥水密封结构；多道密封结构配合使用，增强了油封密封效果。高硬度的中密封件③除密封作用外，同时对其前面的密封结构起到稳定、支撑、减摩作用。本油封组装也较为容易。
如图2所示，实施例2：根据本发明所述防泥水油封结构，所述径向密封唇②-1的前唇角小于90°；第一轴向密封唇②-2和第二轴向密封唇③-1为圆弧形。此油封具有与实施例1相近的功能。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
