專利名稱：一種側(cè)壓力螺旋彈簧和帶有該彈簧的密封圈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種螺旋彈簧，尤其涉及一種能實(shí)現(xiàn)多方位應(yīng)力補(bǔ)償?shù)膫?cè)壓力螺旋彈簧；本實(shí)用新型還涉及一種安裝了側(cè)壓力螺旋彈簧的密封圈。
背景技術(shù)：
環(huán)形密封圈是應(yīng)用非常廣泛的一種機(jī)械零件，多用橡膠材料制成，常被應(yīng)用于軸與孔之間的動(dòng)態(tài)密封；由于橡膠材料富有伸縮性，大多數(shù)環(huán)形密封圈中嵌有一根彈簧。由于現(xiàn)有技術(shù)的螺旋彈簧是用一直線材料纏繞一柱狀體螺旋上升繞制而成，螺旋角為一常數(shù)，該彈簧只能在高度(即軸線)方向提供拉伸或壓縮的應(yīng)力補(bǔ)償；而不能提供側(cè)向(徑向)應(yīng)力補(bǔ)償。所以，用普通螺旋彈簧作預(yù)緊力的環(huán)形密封件，多因應(yīng)力補(bǔ)償不足而造成密封件失效或彈簧脫落。1997年10月22日，中國專利CN97103062. 6，公開了一種《帶有嵌入式環(huán)形螺旋彈簧的改進(jìn)型密封件》，該發(fā)明將一個(gè)連續(xù)周向延伸的環(huán)形螺旋彈簧嵌在密封件的唇體中。唇體的軸向內(nèi)表面部分地由多條間隔開的肋限定，其余部分由具有緊靠環(huán)形螺旋彈簧的徑向和軸向最內(nèi)部分的部分來限定。該發(fā)明雖然對密封件進(jìn)行了大的改進(jìn)，有效地阻止了環(huán)形彈簧的脫落，但在密封件工作狀態(tài)中，該環(huán)形螺旋彈簧的的拉應(yīng)力是只能防止密封件的內(nèi)唇的直徑增大，而不能分別向內(nèi)密封圈的內(nèi)、外唇提供一個(gè)持續(xù)地應(yīng)力補(bǔ)償。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)多方位側(cè)應(yīng)力補(bǔ)償且預(yù)緊力穩(wěn)定的側(cè)壓力螺旋彈簧作為應(yīng)力補(bǔ)償元件。本實(shí)用新型可通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種側(cè)壓力螺旋彈簧，由線形材料纏繞一柱狀體旋轉(zhuǎn)彎曲成型,該柱狀體的軸線就是彈簧的中心線，基本參數(shù)包括材料線徑、彈簧外徑和螺旋角；可繞制成柱狀，也可以繞制成首尾相連的環(huán)狀；優(yōu)選的，本實(shí)用新型一種側(cè)壓力螺旋彈簧的螺旋角是一變量。所述螺旋角在前半圈為正螺旋角，呈上升趨勢；所述螺旋角在后半圈為負(fù)螺旋角，呈下降趨勢；所述前半圈與后半圈之間形成一螺旋角拐點(diǎn)的過渡面，該過渡面與彈簧的中心線重合。且所述正螺旋角的絕對值大于所述負(fù)螺旋角的絕對值；所以彈、簧整體呈螺旋上升結(jié)構(gòu)。根據(jù)工作需要，本實(shí)用新型一種側(cè)壓力螺旋彈簧，可繞制成柱狀，也可繞制成首尾相連的環(huán)狀。制成柱狀的側(cè)壓力螺旋彈簧的中心線為一直線，其過渡面為一平面；制成環(huán)狀的側(cè)壓力螺旋彈簧的中心線為一個(gè)圓，其過渡面設(shè)為向內(nèi)扭轉(zhuǎn)45度，形成一圓錐面。本實(shí)用新型還提供一種密封圈，包括彈簧和密封圈本體；所述彈簧就是本發(fā)明前述的側(cè)壓力螺旋彈簧，該彈簧被制成首尾相連的環(huán)狀；所述密封圈本體上設(shè)有安裝該彈簧的環(huán)形凹槽；所述環(huán)形凹槽的槽寬小于所述側(cè)壓螺旋彈簧的外徑。本實(shí)用新型的有益效果在于本實(shí)用新型的側(cè)壓力螺旋彈簧不僅能夠承受中心線方向的正應(yīng)力，還能承受與環(huán)面呈不同角度的側(cè)應(yīng)力，可對元器件實(shí)現(xiàn)有效的應(yīng)力補(bǔ)償。將此彈簧安裝在密封圈的凹槽內(nèi)，彈簧對密封圈的內(nèi)、外唇都提供了預(yù)緊力，動(dòng)態(tài)密封效果大大提聞。

圖Ia是本實(shí)用新型一種側(cè)壓力螺旋彈簧的結(jié)構(gòu)正面視圖；圖Ib是圖Ia所示彈簧的過渡面逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)45度時(shí)的示意圖；圖Ic是截取圖Ib其中的一圈演示彎曲順序示意圖； 圖2a是本實(shí)用新型一種側(cè)壓力螺旋彈簧單線模型示意圖；圖2b是圖2a單線模型的展開圖；圖3a是本實(shí)用新型一種側(cè)壓力螺旋彈簧制成柱狀時(shí)，受側(cè)向外力的示意圖；圖3b是圖3a受到側(cè)向外力后產(chǎn)生形變的示意圖；圖4是本實(shí)用新型一種側(cè)壓力螺旋彈簧制成環(huán)狀時(shí)，受徑向和軸向切外力時(shí)的示意圖；圖5a是本實(shí)用新型一種側(cè)壓力螺旋彈簧制成環(huán)狀時(shí)，過渡面向內(nèi)側(cè)扭轉(zhuǎn)45度的示意圖5b是圖5a的垂直剖面示意圖；圖6是本實(shí)用新型一種安裝了側(cè)壓力螺旋彈簧的密封圈工作狀態(tài)剖視圖；圖7是圖6的俯視圖。其中A是起始點(diǎn)，B是終止點(diǎn)，C是半圈拐點(diǎn)，D是中心線，E是過渡面+F表示正螺旋角，-F表示負(fù)螺旋角。I是側(cè)壓力螺旋彈簧2是密封圈本體3是旋轉(zhuǎn)軸4是密封圈內(nèi)唇口5是密封圈外唇口
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和較佳實(shí)施方例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述如圖la、lb、lc所示，本實(shí)用新型一種側(cè)壓力螺旋彈簧，由線形材料纏繞一中心線旋轉(zhuǎn)彎曲成型，其繞制順序如圖Ic所示從起始點(diǎn)A出發(fā)，圍繞中心線D旋轉(zhuǎn)，逐漸上升，經(jīng)半圈拐點(diǎn)C后，改為逐漸旋轉(zhuǎn)下降，最后到達(dá)終止點(diǎn)B，完成一圈；周而復(fù)始，直至需要的長度。其中A、B兩點(diǎn)的距離為彈簧的節(jié)距。顯然，A、B、C中任意一點(diǎn)都可以理解為另一圈的起始點(diǎn)或拐點(diǎn)；于是在前半圈與后半圈之間就形成一個(gè)螺旋角拐點(diǎn)集合的過渡面E，該過渡面E還與彈簧的中心線D重合。如圖2a、2b所示，本實(shí)用新型一種側(cè)壓力螺旋彈簧的模型展開后是一條向上傾斜的波浪形曲線，該曲線的切線與水平軸的夾角就是螺旋角，顯然該螺旋角是一個(gè)隨材料纏繞角度變化而變化的變量。該螺旋角在前半圈(0° -90° -180° )為正螺旋角+F，呈上升趨勢；后半圈(180° -270° -360° )為負(fù)螺旋角-F，呈下降趨勢。由于正螺旋角+F的絕對值大于負(fù)螺旋角-F的絕對值；所以使彈簧整體呈螺旋上升結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型一種側(cè)壓力螺旋彈簧，根據(jù)工作需要可制成柱狀，也可以制成首尾相連的環(huán)狀。如圖3a、圖3b所示，本實(shí)用新型一種側(cè)壓力螺旋彈簧制成柱狀時(shí)，可承受來自軸向和切向的多種外力；受力后該彈簧將由圖3a變形為圖3b，并在受力面上形成一反彈力面，也使施力元器件獲得了理想的預(yù)緊力(即平面應(yīng)力補(bǔ)償)。本實(shí)用新型一種側(cè)壓力彈簧制成柱狀時(shí)，彈簧的過渡面E與中心線D重合，過渡面E為一平面，如圖Ib所示；如圖4所示，當(dāng)本實(shí)用新型一種側(cè)壓力螺旋彈簧制成首尾相連的環(huán)狀時(shí)，還可以同時(shí)承受來自內(nèi)環(huán)向外的外力和外環(huán)向內(nèi)和外力，即同時(shí)向內(nèi)環(huán)和外環(huán)釋放環(huán)形應(yīng)力補(bǔ)
\-ZX O本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)要點(diǎn)如圖5a、圖5b所示，為了使制成環(huán)狀的彈簧在承受側(cè)向外力的同時(shí)，也能承受旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)向切向外力，本實(shí)用新型一種側(cè)壓力彈簧制成環(huán)狀時(shí)，并不是簡單地將柱狀的側(cè)壓力螺旋彈簧首尾相連，而是將過渡面E設(shè)為向內(nèi)扭轉(zhuǎn)45度，然后再首尾相連，使過渡面E由原始狀態(tài)的圓柱面變形成為一個(gè)圓錐面。圖6所示是本實(shí)用新型的另一較佳實(shí)施例，一種帶有側(cè)壓力螺旋彈簧的密封圈；包括側(cè)壓力螺旋彈簧I和密封圈本體2。所述側(cè)壓力螺旋彈簧I制成圖5b所示的首尾相連的環(huán)狀；所述密封圈本體2上設(shè)有安裝該彈簧的環(huán)形凹槽。由于密封圈本體2上的環(huán)形凹槽的槽寬小于所述側(cè)壓力螺旋彈簧I的外徑，所以必須將彈簧壓偏變形才能安裝嵌入環(huán)形凹槽內(nèi)；變形彈簧釋放的反彈力撐寬環(huán)形凹槽，使密封件的內(nèi)唇口 4向內(nèi)環(huán)施加預(yù)緊力于旋轉(zhuǎn)軸3，同時(shí)又使密封件的外唇口 5向外環(huán)施加預(yù)緊力于安裝孔，從而達(dá)到內(nèi)、外密封效果。如圖7所示，實(shí)際上，安裝在密封圈內(nèi)的側(cè)壓力螺旋彈簧可能會(huì)受到各個(gè)方向的側(cè)壓力，當(dāng)受側(cè)壓力時(shí)，彈簧會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的形變，彈簧寬度增大或縮??；同時(shí)產(chǎn)生扭矩，在扭矩作用下，彈簧節(jié)距會(huì)增大或減小，螺旋角度會(huì)增大或減小。密封圈+彈簧聯(lián)合體所受側(cè)壓力和切應(yīng)力的方向與側(cè)壓力螺旋彈簧提供的補(bǔ)償應(yīng)力方向與之相反。從而給不同的元器件提供大小合適、方向廣泛的預(yù)緊力，達(dá)、到密封或者緩沖等等各種目的。為了適應(yīng)各種機(jī)械元器件使用，本實(shí)用新型一種側(cè)壓力螺旋彈簧的徑向截面外形可制成正圓、橢圓、矩形或其它實(shí)用幾何圖形；為適應(yīng)各種材料，本實(shí)用新型一種側(cè)壓力螺旋彈簧的線形材料的徑向截面輪廓可設(shè)為正圓、橢圓、矩形或其它實(shí)用幾何圖形。以上已對本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例進(jìn)行了具體說明和詳盡的公開，但本實(shí)用新型并不限于所述實(shí)施例，任何熟悉本領(lǐng)域的工程技術(shù)人員在研讀本實(shí)用新型的說明書后，都可以作各種的等同的變型或替換，但這些等同的變型或替換均屬于本實(shí)用新型申請權(quán)利要求所限定的范圍。
權(quán)利要求1.一種側(cè)壓力螺旋彈簧，由線形材料纏繞一柱狀體旋轉(zhuǎn)彎曲成型，該柱狀體的軸線就是彈簧的中心線，基本參數(shù)包括材料線徑、彈簧外徑和螺旋角；可繞制成柱狀，也可以繞制成首尾相連的環(huán)狀；其特征在于 所述螺旋角在前半圈為正螺旋角，呈上升趨勢；所述螺旋角在后半圈為負(fù)螺旋角，呈下降趨勢；所述前半圈與后半圈之間形成一螺旋角拐點(diǎn)的過渡面，該過渡面與彈簧的中心線重合。
2.如權(quán)利要求I所述的一種側(cè)壓力螺旋彈簧，其特征在于所述正螺旋角的絕對值大于所述負(fù)螺旋角的絕對值；彈簧整體呈螺旋上升結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求I所述的一種側(cè)壓力螺旋彈簧，其特征在于繞制成柱狀的側(cè)壓力螺旋彈簧的中心線為一直線，所述過渡面為一平面；繞制成首尾相連的環(huán)狀的側(cè)壓力螺旋彈簧的中心線為一個(gè)圓，所述過渡面設(shè)為向內(nèi)扭轉(zhuǎn)45度,形成一圓錐面。
4.一種密封圈，包括彈簧和密封圈本體；其特征在于所述彈簧就是權(quán)利要求I所述的一種側(cè)壓力螺旋彈簧，該彈簧被制成首尾相連的環(huán)狀；所述密封圈本體上設(shè)有安裝該彈簧的環(huán)形凹槽。
5.如權(quán)利要求4所述的一種密封圈，其特征在于所述環(huán)形凹槽的槽寬小于所述側(cè)壓力螺旋彈簧的外徑。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種側(cè)壓力螺旋彈簧，由線形材料纏繞一柱狀體旋轉(zhuǎn)彎曲成型，該柱狀體的軸線就是彈簧的中心線，基本參數(shù)包括材料線徑、彈簧外徑和螺旋角；可繞制成柱狀，也可以繞制成首尾相連的環(huán)狀；其特征在于所述螺旋角是一變量。該螺旋角前半圈為正螺旋角，呈后半圈為負(fù)螺旋角；前半圈與后半圈之間形成一螺旋角拐點(diǎn)的過渡面，正螺旋角的絕對值大于負(fù)螺旋角的絕對值；彈簧整體呈螺旋上升結(jié)構(gòu)。該彈簧可應(yīng)用于各種機(jī)械應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是密封領(lǐng)域，受力范圍廣，可為元器件提供多方位的應(yīng)力補(bǔ)償，其應(yīng)力補(bǔ)償方向可隨時(shí)隨外界作用方向的變化來調(diào)整，當(dāng)壓應(yīng)力不在水平面上，而是和水平面呈一定角度時(shí)，本彈簧同樣可以提供足夠的應(yīng)力補(bǔ)償。
文檔編號F16F1/00GK202441790SQ20112053125
公開日2012年9月19日 申請日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者明昌勇, 高念平 申請人:上海大亞密封技術(shù)有限公司