[发明专利]窄线、面摩擦副浮动油封

说明书

技术领域

本发明涉及机械领域，特别是涉及一种用于机械设备中浮动端面密封的窄线、面摩擦副浮动油封。

背景技术

浮动油封应用于浮动端面密封，是一种用量大、用途广（全国年需用量过亿件）的机械密封，这种密封组件是由两个金属浮动端面密封环（简称浮动油封）和两个“O”型橡胶密封圈装配在专用密封腔体——浮封座内而构成的。其金属密封面具有耐磨、耐冲击、一定的自适应性、寿命长、结构简单、价廉，维修保养更换方便等特点，在矿山、工程机械、建筑机械、农用机械、运输机械、深井钻机、井下采掘机械的密封结构中得到广泛使用。由于浮动油封的使用环境的特殊，因此其属于易损部件。外露的安装位置，安装调试人员的技能，环境温度，润滑油的性能等因素都对它的使用寿命有直接影响。

目前浮动油封一般使用寿命都在4000小时以下，部分昂贵合金制造的油封使用寿命可以达到5000小时，寿命普遍比较短。而在安装、环境工况等要素都满足工作条件的前提下，决定浮动油封环使用寿命的关键要素：是两个摩擦副的润滑油膜的形成、抗变能力和构成这两个摩擦副的原材料自身抗磨能力。

目前，浮动油封的2个耐磨面，一般采用对称型的下列两种结构，即平面型和球面型。

1、平面型浮动油封（摩擦副是2个闭合的圆环形平面），这种结构存在以下缺陷：

1）如果摩擦面的圆环尺寸较宽，在机加工过程中，平面越大平面度越不易保证，相当于增加了摩擦系数，产生的热量就会相对增加，同时在使用过程中也容易产生润滑不完全现象，必然增加摩擦阻力，所生产的过多热量，使润滑油、脂加速产生分解汽化，破坏润滑油膜，导致边界摩擦失效，从而使摩擦副处在恶劣的工况之中。这种油封磨损快、寿命短。

2）如果摩擦面的圆环尺寸较窄，则理论上可形成线接触，克服了上述不利因素。但在实际装配时很难保证同轴，静置状态时，要做相对运动的那一个浮动油封环会在重力作用下，产生偏心位移。

对称结构决定了这样两个油封接触面之间会形成缝隙，密封油、脂会产生泄漏，影响摩擦副的接触质量和密封效果。

2.球面型浮动油封（摩擦副是两个相对的弧形面），采用这样的结构无论两个球面如何相交，都会形成一个闭合的圆环形密封线。先不考虑然球面的机加工难度和成本，球面型浮动油封的摩擦副，在理论上是一个线接触状态，但在装配过程和运行过程中，2个浮动油封环体都容易产生相对偏心，不能很好地保证同轴。静置状态时，要做相对运动的那一个浮动油封环会在重力作用下，也会产生偏心位移等问题。

同理，对称结构决定了这样两个油封接触面之间会形成缝隙，密封油、脂会产生泄漏，影响摩擦副的接触质量和密封效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是针对上述背景技术的不足，提供一种非对称摩擦副结构：窄线、面摩擦副浮动油封。能够有效提高工作面的耐磨损度、增加使用寿命，并且密封效果好，在偏心状态下仍能保证密封。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种窄线、面摩擦副浮动油封，包括上、下结构对称的一对密封环体，所述一对密封环体的相对的两个端面分别设置有耐摩擦组件，两个耐摩擦组件形成一对对位配合的摩擦副；所述摩擦副的一个摩擦组件为平面摩擦组件，其摩擦工作面为平面，其最小宽度大于浮动油封装配时所允许的最大中心偏心距离，另一个摩擦组件为锐面摩擦副组件，其截面为一侧窄一侧宽的形状，窄侧的窄线型端面为工作面。

在上述技术方案中，所述锐面摩擦副组件的摩擦工作面宽度为0.3~1.5mm。

在上述技术方案中，所述锐面摩擦副组件的截面为半椭圆形或梯形。

在上述技术方案中，所述摩擦副采用氧化铝陶瓷材料或其它工程陶瓷材料制成，优选采用氧化铝含量75%~99%、原晶粒度小于0.5~1μm的氧化铝陶瓷粉料，干压、等静压成型后，毛坯1200~1700℃高温烧结而成。

在上述技术方案中，所述摩擦副组件以及整个浮动油封环体，采用含有以改性纳米级陶瓷晶粒作为第二相质点弥散强化后的金属材料制成，改性纳米级陶瓷晶粒的含量为0.1%~4%。

在上述技术方案中，所述改性纳米级陶瓷晶粒的颗粒粒度不超过60nm，颗粒粒度优选10~30nm。

在上述技术方案中，所述摩擦副组件以及整个浮动油封环体内改性纳米级陶瓷晶粒为A1₂O₃陶瓷晶粒或ThO₂陶瓷晶粒或Y₂O₃陶瓷晶粒或上述陶瓷晶粒的组份混合体。