一種具有表面微造型的旋轉(zhuǎn)副密封結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種具有表面微造型的旋轉(zhuǎn)副密封結(jié)構(gòu)，該密封結(jié)構(gòu)包括密封基座、環(huán)形密封圈和軸，其中環(huán)形密封圈固定在密封基座內(nèi)，環(huán)形密封圈與軸過盈配合形成密封的旋轉(zhuǎn)副。軸的外圓柱面與環(huán)形密封圈的內(nèi)圓柱面有一環(huán)形帶狀接觸表面，在軸上的接觸表面或環(huán)形密封圈上的接觸表面上均勻分布有微觀造型，所述微觀造型為微凸體造型、微凹坑或微槽。本實用新型通過在旋轉(zhuǎn)副密封結(jié)構(gòu)的接觸表面設(shè)置微造型結(jié)構(gòu)，使得進(jìn)入接觸表面的灰塵被微造型收集并阻止其進(jìn)一步滲透，或由于微造型的存在避免了接觸表面間由于灰塵造成的磨損過快，從而減小環(huán)形密封圈與軸之間的摩擦阻力，降低摩擦發(fā)熱并減緩磨損速度，提高防塵密封結(jié)構(gòu)的壽命和可靠性。
【專利說明】
一種具有表面微造型的旋轉(zhuǎn)副密封結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及防塵密封【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種具有表面微造型的旋轉(zhuǎn)副密封結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]月球表面是沒有水與空氣的干燥真空環(huán)境，廣泛分布著中值粒徑為70μ m的帶靜電細(xì)微月塵，月塵具有很強(qiáng)的粘附性、滲透性和研磨性。美國曾做過如下試驗，將模擬月塵做徹底出氣處理后，其摩擦系數(shù)較出氣處理前最高增大了 60倍。因此，具有粘附性、滲透性和研磨性的細(xì)微月塵易于滲透進(jìn)入各種活動部件的摩擦副表面，從而加劇摩擦副的磨損、卡死及失效。在多種月塵防護(hù)措施中，防塵密封技術(shù)能抑制帶靜電細(xì)微月塵的滲透作用，從而緩解月塵對摩擦副的磨損和破壞，有效延長各活動部件的使用壽命。
[0003]在地面設(shè)備中，亦存在多種不能使用油/脂潤滑密封的情況，例如需在高真空潔凈環(huán)境下對晶圓(晶圓是制作CPU芯片的基材)進(jìn)行等離子體注入，為消除潤滑油/潤滑脂揮發(fā)引起的污染，相關(guān)的活動部件只能采取干摩擦密封方式。
[0004]在壓緊填料密封、機(jī)械密封、迷宮密封等多種密封形式中，由于聚四氟乙烯、特氟隆等材料的低摩阻和自潤滑特性，由上述材料制成的環(huán)形密封圈在旋轉(zhuǎn)副防塵密封中廣泛應(yīng)用。
[0005]大量高精尖技術(shù)對重要摩擦副表面性能的要求越來越高，利用表面微造型技術(shù)(Surface Texturing)改善機(jī)械端面密封、缸套-活塞環(huán)、推力軸承以及大直徑圓柱滾子軸承保持架等多種摩擦副的性能研究和應(yīng)用也越來越廣。
[0006]此外，表面微造型也可以有效改善少油或干摩擦狀態(tài)下的摩擦性能。但在目前，在環(huán)形密封圈與軸過盈配合形成的干摩擦旋轉(zhuǎn)副表面進(jìn)行降低摩擦阻力、延長使用壽命的解決方式中，尚未出現(xiàn)微造型加工這一方式。
實用新型內(nèi)容
[0007]本實用新型的目的在于提供一種具有表面微造型的旋轉(zhuǎn)副密封結(jié)構(gòu)，以解決現(xiàn)有環(huán)形密封圈與軸過盈配合形成的干摩擦旋轉(zhuǎn)副摩擦阻力大、使用壽命短的問題。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案:提供一種具有表面微造型的旋轉(zhuǎn)副密封結(jié)構(gòu)，包括密封基座、環(huán)形密封圈和軸，其中，所述環(huán)形密封圈固定在所述密封基座內(nèi)，所述環(huán)形密封圈與所述軸過盈配合形成密封的旋轉(zhuǎn)副，且所述環(huán)形密封圈的內(nèi)圓柱面與所述軸的外圓柱面相接觸，所述軸的外圓柱面與所述環(huán)形密封圈的內(nèi)環(huán)圓柱面的過盈配合處分別具有一接觸表面，所述接觸表面為一環(huán)形帶狀區(qū)域；位于所述軸上的所述接觸表面或位于所述環(huán)形密封圈上的所述接觸表面均勻分布有微觀造型。
[0009]較佳地，所述軸旋轉(zhuǎn)而所述密封基座固定，或所述密封基座旋轉(zhuǎn)而所述軸固定。
[0010]較佳地，所述微觀造型為微凸體造型、微凹坑造型或微槽形造型。
[0011]較佳地，所述的微凸體造型與所述的微凹坑造型從俯視角度觀察為圓形或矩形；所述的微凸體造型與所述的微凹坑造型從法向剖視角度觀察為圓弧形、梯形、矩形或三角形；所述的微槽形造型從俯視角度觀察為長條形或樣條曲線形；所述的微槽形造型從法向剖視角度觀察為圓弧形、梯形、矩形或三角形；所述微觀造型的法向深度最大值的范圍為
0.5 μ m?15 μ m。
[0012]較佳地，所述微觀造型在所述軸或所述環(huán)形密封圈的接觸表面的面積占有率為5% ?50%。
[0013]較佳地，所述微槽形造型為長條形的微槽，所述微槽均勻分布于所述接觸表面上，所述微槽一端指向所述密封基座所在方向，另一端指向所述軸所在方向。
[0014]較佳地，所述微槽與所述軸的軸心具有一傾斜角度，且所述微槽指向所述密封基座的一端向所述微槽所在的接觸表面的主旋轉(zhuǎn)方向傾斜。
[0015]本實用新型通過在旋轉(zhuǎn)副密封結(jié)構(gòu)的接觸表面設(shè)置微觀造型結(jié)構(gòu)，可以對灰塵等細(xì)微顆粒進(jìn)行收集并防止其進(jìn)一步滲透，也可以避免摩擦副接觸表面間由于灰塵造成的三體甚至多體摩擦，從而有效地減小了過盈配合的旋轉(zhuǎn)副接觸表面的摩擦阻力，降低摩擦發(fā)熱，減緩磨損速度，提高密封結(jié)構(gòu)的壽命與密封結(jié)構(gòu)在防塵密封方面的可靠性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型的旋轉(zhuǎn)副密封結(jié)構(gòu)三維爆炸半剖視圖；
[0017]圖2是本實用新型的旋轉(zhuǎn)副密封結(jié)構(gòu)軸向剖視圖；
[0018]圖3是圖2所示部位的局部放大視圖；
[0019]圖4是本實用新型中軸旋轉(zhuǎn)方向與長條形微觀造型傾斜方向的關(guān)系示意圖。
[0020]符號說明:1-密封基座、2-環(huán)形密封圈、3-軸、4-微觀造型、41-圓形微觀造型；42-長條形微觀造型。

【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0022]圖1是本實用新型一實施例的具有表面微造型的旋轉(zhuǎn)副密封結(jié)構(gòu)的三維爆炸半剖視圖，該旋轉(zhuǎn)副結(jié)構(gòu)包括:密封基座1、作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的軸3、安裝于軸3與密封基座I之間的環(huán)形密封圈2。軸3的外圓柱面上與環(huán)形密封圈2接觸的接觸表面設(shè)置有微觀造型4，微觀造型4為微凸體造型或微凹體造型。所述的微觀造型4從俯視角度觀察為圓形微觀造型41。本實施例中，微觀造型4還可以是矩形，且微觀造型4從法向剖視角度觀察為圓弧形、梯形、矩形或三角形；微觀造型4的法向深度范圍為0.5 μ πΓ15 μ m ;微觀造型4在軸3的接觸表面的面積占有率為5%?50%。
[0023]本實用新型另一實施例中，該旋轉(zhuǎn)副結(jié)構(gòu)還可以包括:做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的密封基座1、軸3、安裝于軸3與密封基座I之間的環(huán)形密封圈2。環(huán)形密封圈2上與軸3接觸的接觸表面設(shè)置有微觀造型4，微觀造型4為微凸體造型或微凹體造型。微觀造型4從俯視角度觀察為圓形或矩形；微觀造型4從法向剖視角度觀察為圓弧形、梯形、矩形或三角形；微觀造型4的法向深度范圍為0.5 μ πΓ?5 μ m ;微觀造型4在環(huán)形密封圈2的接觸表面的面積占有率為5% ?50%。
[0024]圖2是本實用新型實施例的旋轉(zhuǎn)副密封結(jié)構(gòu)軸向剖視圖，密封基座1、環(huán)形密封圈2和軸3同軸安裝,環(huán)形密封圈2與密封基座I之間固定連接,環(huán)形密封圈2與軸3之間過盈配合，形成旋轉(zhuǎn)的動密封連接。
[0025]圖3是圖2所示部位的局部放大視圖，環(huán)形密封圈2與軸3之間動密封接觸，在環(huán)形密封圈2的內(nèi)表面與軸3的外表面上形成接觸表面，微觀造型4設(shè)置于軸3外表面的接觸表面上，或設(shè)置于環(huán)形密封圈2內(nèi)表面的接觸表面上。
[0026]當(dāng)微觀造型4為微凹體造型時，進(jìn)入接觸表面的灰塵被微凹體造型收集并阻止其進(jìn)一步滲透。
[0027]當(dāng)微觀造型4為微凹體造型或微凸體造型時，微凸體造型或微凹體造型的存在避免了摩擦副接觸表面間由于灰塵帶來的三體或多體摩擦，降低摩擦副接觸表面的磨損速度，從而提高摩擦副的使用壽命，并有效避免灰塵的進(jìn)入，實現(xiàn)良好而可靠的密封。
[0028]本實用新型的實施例中，密封結(jié)構(gòu)上的微觀造型4還可以為微槽形造型，微槽形造型從法向剖視角度觀察為圓弧形、梯形、矩形或三角形，密封結(jié)構(gòu)的其余部分與上述相同。其中，微槽形造型均勻分布于接觸表面上，且微槽形造型一端指向密封基座I所在方向，另一端指向軸3所在方向。
[0029]所述微槽形造型為長條形微槽時如圖4所示，長條形微觀造型42均勻分布在軸3的環(huán)形帶狀接觸表面上。圖4所示為軸3旋轉(zhuǎn)方向與長條形微觀造型42傾斜方向的關(guān)系示意圖，其中，圖4中箭頭方向即為軸3的主旋轉(zhuǎn)方向(即軸3在大多數(shù)情況下沿該方向轉(zhuǎn)動或相對密封基座I沿該方向轉(zhuǎn)動)。圖2中所示的軸3左端與密封基座I的連接處為待密封部位，相應(yīng)地圖4中軸3的上端為待密封端，則位于軸3外圓柱面上的長條形微觀造型42指向待密封端的一端向軸3的主旋轉(zhuǎn)方向傾斜。
[0030]當(dāng)部分灰塵侵入密封結(jié)構(gòu)的接觸表面時，灰塵會被長條形微觀造型42收集，減少摩擦副接觸表面的磨損。同時由于長條形微觀造型42指向軸3所在方向的一端向軸3主旋轉(zhuǎn)方向的反向傾斜，當(dāng)軸3轉(zhuǎn)動時微槽內(nèi)的灰塵受到來自環(huán)形密封圈2的與待密封端反向的摩擦力，而使灰塵沿長條形微觀造型42自動地向外側(cè)遷移而不會向密封部分進(jìn)一步滲透，起到自動清除灰塵的作用，該“排塵機(jī)理”與磨盤中的斜槽排出豆?jié){的原理相似。
[0031]若微槽形造型分布于環(huán)形密封圈2內(nèi)表面的接觸表面上，且軸3的主旋轉(zhuǎn)方向與圖4中所示相同，則微槽指向待密封的一端也向軸3的主旋轉(zhuǎn)方向傾斜。
[0032]本實用新型的實施例中，微觀造型4還可以是樣條曲線形的微槽形造型，微槽形造型均勻分布于接觸表面上，且微槽形造型一端指向密封基座I所在方向，另一端指向軸3所在方向。其分布方式與工作原理同長條形微觀造型42相同。
[0033]本實用新型的實施例中，若軸3的主旋轉(zhuǎn)方向與圖4中所示相反，則微槽形造型的傾斜方向也與上述實施例中所描述的方向相反，其防止灰塵進(jìn)一步滲透的原理也與圖4所示的實施例相同。
[0034]本實用新型的技術(shù)方案，可以應(yīng)用于改善各種少油或干摩擦狀態(tài)下的摩擦副接觸表面的摩擦性能，延長摩擦副密封結(jié)構(gòu)的使用壽命，從而有效的防塵和密封。
[0035]以上所述，僅為本實用新型的【具體實施方式】，但本實用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，對本實用新型所做的變形或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護(hù)范圍應(yīng)以所述的權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種具有表面微造型的旋轉(zhuǎn)副密封結(jié)構(gòu)，包括:密封基座、環(huán)形密封圈和軸，其中，所述環(huán)形密封圈固定在所述密封基座內(nèi)，所述環(huán)形密封圈與所述軸過盈配合形成密封的旋轉(zhuǎn)副，且所述環(huán)形密封圈的內(nèi)圓柱面與所述軸的外圓柱面相接觸，其特征在于:所述軸的外圓柱面與所述環(huán)形密封圈的內(nèi)環(huán)圓柱面的過盈配合處分別具有一接觸表面，所述接觸表面為一環(huán)形帶狀區(qū)域；位于所述軸上的所述接觸表面或位于所述環(huán)形密封圈上的所述接觸表面均勻分布有微觀造型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有表面微造型的旋轉(zhuǎn)副密封結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述軸旋轉(zhuǎn)而所述密封基座固定，或所述密封基座旋轉(zhuǎn)而所述軸固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有表面微造型的旋轉(zhuǎn)副密封結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述微觀造型為微凸體造型、微凹坑造型或微槽形造型。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有表面微造型的旋轉(zhuǎn)副密封結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的微凸體造型與所述的微凹坑造型從俯視角度觀察為圓形或矩形；所述的微凸體造型與所述的微凹坑造型從法向剖視角度觀察為圓弧形、梯形、矩形或三角形；所述的微槽形造型從俯視角度觀察為長條形或樣條曲線形；所述的微槽形造型從法向剖視角度觀察為圓弧形、梯形、矩形或三角形；所述微觀造型的法向深度最大值的范圍為0.5 μ πΓ?5 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有表面微造型的旋轉(zhuǎn)副密封結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述微觀造型在所述軸或所述環(huán)形密封圈的接觸表面的面積占有率為5%?50%。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有表面微造型的旋轉(zhuǎn)副密封結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述微槽形造型為長條形的微槽，所述微槽均勻分布于所述接觸表面上，所述微槽一端指向所述密封基座所在方向，另一端指向所述軸所在方向。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有表面微造型的旋轉(zhuǎn)副密封結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述微槽與所述軸的軸心具有一傾斜角度，且所述微槽指向所述密封基座的一端向所述微槽所在的接觸表面的主旋轉(zhuǎn)方向傾斜。
【文檔編號】F16J15/16GK204025685SQ201420431980
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月1日
【發(fā)明者】曾令斌, 肖杰, 劉殿, 富宗魏, 張曉偉, 姬鳴, 丁亮亮 申請人:上海宇航系統(tǒng)工程研究所