活塞密封圈的製作方法
2023-05-07 17:57:36 1
專利名稱：活塞密封圈的製作方法
技術領域：
本發明涉及彈性密封件結構，更具體地說是一種活塞密封圈，尤其是應用在往復運動的活塞與缸體之間的密封件。
背景技術：
現有的活塞密封圈通常存在的一個問題是活塞工作時，液體壓力增大，密封圈與缸體間的接觸壓力增大，接觸寬度增大且較為明顯，導致活塞移動的摩擦阻力增大，如此不僅降低了工作效率，而且大大影響了密封圈的壽命。
ZL99230339.7的專利申請文件中，公開了一種活塞H型密封裝置，在密封性能上取得了較好的效果，密封圈在非工作狀態時，處於自然放鬆狀態；在工作狀態時，能夠產生跟隨補償密封；但是在工作狀態時，H型密封裝置通過徑向和軸向連通的小孔把工作油液引入H型密封圈的內腔和活塞溝槽形成的空腔內，H型密封圈在油壓的作用下產生徑向膨脹，使得其外圈面和缸壁接觸產生密封作用，工作壓力越大，H型密封圈的外圈面和缸壁接觸的面積也越大，導致活塞移動的摩擦阻力增大。
ZL03113254.5提供了一種水下機器人用多軸力傳感器壓力平衡裝置，公開了一種薄壁管狀活塞，但若直接採用如專利03113254.5公開說明書具體實施方式
中的形狀，則在實際中，會導致活塞的軸向剛度較大，從而難以較好地達到專利03113254.5的彈性活塞較小軸向剛度的要求；同時，會導致活塞和缸壁接觸的頂部的曲率半徑難以較小，使得在相同的過盈配合下，活塞和缸壁的接觸寬度較大，活塞移動的摩擦阻力仍然較大。
發明內容
本發明是為避免上述現有技術所存在的不足之處，提供一種活塞密封圈，隨著工作油壓的增大，密封接觸處的壓力也增大，密封接觸處的接觸寬度仍然較小，從而能夠保證活塞密封可靠、移動靈活。
本發明解決技術問題所採用的技術方案 本發明活塞密封圈的結構特點是所述密封圈沿中軸線的縱切面上，其側壁為「V」型波紋，所述「V」型波紋的外側壁與內側壁為相同的波紋形狀，且外側壁是在內側壁沿徑向的平移位置上。
本發明活塞密封圈的結構特點也在於是「V」型波紋的形狀為開口相反的拋物線段的相接；或為正弦曲線或餘弦曲線；或為「V」型波紋的波谷和波底為圓弧段，前沿和後沿為直線段。
本發明活塞密封圈的結構特點還在於密封圈的兩端面為所述「V」型波紋的延續，或為與軸線垂直的端面。
與已有技術相比，本發明的有益效果體現在 1、本發明活塞密封圈特定的結構形式使得密封圈與缸體側壁相接觸的波紋頂部、密封圈和活塞槽底接觸的波谷處的壁厚(即法向壁厚)較之處于波紋頂部與波谷之間一段的壁厚更大，因此與等壁厚的波紋管相比，本發明的活塞密封圈的軸向剛度進一步得到減小。
2、本發明活塞密封圈的波紋為「V」型，波紋的曲率隨徑向尺寸變化而變化，波紋頂部和波谷的曲率最小，在同樣的過盈配合下，密封圈波紋頂部和活塞缸壁、密封圈波谷和活塞槽底之間的密封接觸處的接觸寬度可以較小。
3、本發明的活塞密封圈，當工作油壓增大時，其軸向發生彈性收縮，密封圈和缸壁、密封圈和活塞槽底形成的密封腔體積減小，腔內的油壓增大。密封圈波紋頂部和活塞缸壁、密封圈波谷和活塞槽底之間的密封接觸處的接觸壓力增大，產生隨工作壓力變化的自適應密封能力。
4、由於油液的體彈性模量較大，在工作油液作用下，本發明密封圈波紋頂部和活塞缸壁之間的密封接觸處的接觸寬度仍然較小，密封圈波紋頂部和活塞缸壁之間的密封接觸處的法向作用力較小，活塞工作時的摩擦阻力較小。
5、本發明的活塞密封圈，當無工作油壓時，密封圈上幾乎處於自然鬆弛狀態。
6、本發明的活塞密封圈，當受到衝擊壓力作用時，能夠可靠密封。
圖1為本發明「V」型波紋為拋物線組合的活塞密封圈沿中軸線的縱切面圖。
圖2、圖3為本發明不同實施方式結構示意圖。
圖4、圖5和圖6為本發明不同實施方式與擋圈進行組合的結構示意圖。
圖7為本發明使用狀態示意圖。
圖中標號1活塞密封圈、11外側壁、12內側壁、13凸沿、14端面、2擋圈、3活塞、4活塞缸、5波谷、6內部密封腔、7波紋頂部、8外部密封腔。
以下通過具體實施方式
，結合附圖對本發明作進一步說明。
具體實施例方式 參見圖1，本實施例中密封圈沿中軸線的縱切面上，其側壁為「V」型波紋，「V」型波紋的外側壁11與內側壁12為相同的波紋形狀，且外側壁11是在內側壁12沿徑向的平移位置上。
具體實施中，串接的「V」型波紋的形狀為 如圖1所示，「V」型波紋為開口相反的拋物線段的相接； 如圖2所示，「V」型波紋為正弦曲線或餘弦曲線； 如圖3所示，「V」型波紋的波谷和波底為圓弧段，前沿和後沿為直線段。
參見圖4，具體實施中，需要在密封圈1的兩端設置擋圈2；同時，密封圈1的兩端面可以為如圖4所示的「V」波紋的延續，埠部位具有軸向凸沿13，或為如圖5所示的與軸線垂直的端面14，也包括如圖6所示的與軸線垂直的端面14並在埠部位具有軸向凸沿13。
參見圖7，以本發明活塞密封圈1在其軸向兩端與擋圈2進行組合，並安裝在活塞3的密封件安裝槽中，與活塞缸4配合設置。密封圈1的波谷5的柱面和活塞3的槽底柱面過盈配合，密封圈兩端的內孔與活塞3的槽底柱面同樣為過盈配合，共同構成密封圈1和活塞3之間的密封，並形成內部密封腔6；密封圈1的波紋頂部7的柱面和活塞缸4的內側壁過盈配合，構成密封圈1與活塞缸4的缸體內側壁之間的密封，並形成外部密封腔8。內部密封腔6和外部密封腔8中充滿有油液。
當活塞3處於工作狀態時，如圖7，工作油液壓力增大推動活塞3向右運動，同時工作油液的壓力也作用在左端的擋圈2上產生軸向力，迫使擋圈2向右運動，擋圈2又把軸向力傳遞給密封圈1，使得密封圈1產生軸向位移，導致內部密封腔6和外部密封腔8內的油液壓力增大。
由於密封圈1的軸向剛度較小，所以密封圈抵抗軸向位移的作用力較小，不計摩擦力，則內部密封腔6和外部密封腔8中的油液壓力近似和工作油壓相等，密封圈和活塞槽底、密封圈和活塞缸內側壁之間的密封接觸處的壓力增大，產生隨工作壓力變化的自適應密封能力。
由於油液的體彈性模量較大(也就是通常所指的液體不可壓縮性，但在壓力較大時，液體也會發生一定的體積變化)，在工作油壓下，密封圈和活塞缸內側壁之間的密封接觸寬度仍然較小，保證密封接觸處的法向作用力較小，活塞移動的摩擦阻力較小。
當活塞在工作油壓下向左運動時，密封圈的工作機理和向右運動時的一樣。由此，密封圈在活塞工作時，密封可靠，移動靈活，摩擦功耗小，磨損減小。
當活塞受到衝擊工作油壓時，擋圈受到衝擊的軸向作用力，同樣會導緻密封腔內的油液壓力增大，密封接觸處的壓力增大，產生自適應密封能力；接觸寬度仍然可以保持較小，密封阻力較小。
當活塞處於不工作狀態時，由於密封圈和活塞槽底、密封圈和活塞缸內側壁之間的過盈配合在密封圈上產生的應力，遠小於密封圈工作時的油壓，所以密封圈幾乎處於自然鬆弛狀態。
具體實施中，在「V」型波紋所在的縱切面上，可以設置波紋曲線上任意一點的切線與徑線的銳角夾角的最小值不大於20度，使密封圈波紋成為小角度「V」型波紋，保證密封圈獲得較小的軸向剛度。
權利要求
1、一種活塞密封圈，其特徵是所述密封圈沿中軸線的縱切面上，其側壁為「V」型波紋，所述「V」型波紋的外側壁與內側壁為相同的波紋形狀，且外側壁是在內側壁沿徑向的平移位置上。
2、根據權利要求1所述的活塞密封圈，其特徵是所述「V」型波紋的形狀為開口相反的拋物線段的相接；或為正弦曲線或餘弦曲線；或為「V」型波紋的波谷和波底為圓弧段，前沿和後沿為直線段。
3、根據權利要求1所述的活塞密封圈，其特徵是所述密封圈的兩端面為所述「V」型波紋的延續，或為與軸線垂直的端面。
全文摘要
活塞密封圈，其特徵是所述密封圈沿中軸線的縱切面上，其側壁為「V」型波紋，所述「V」型波紋的外側壁與內側壁為相同的波紋形狀，且外側壁是在內側壁沿徑向的平移位置上。本發明在隨著工作油壓的增大、密封接觸處的壓力也增大時，密封接觸處的接觸寬度仍然較小，從而能夠保證活塞密封可靠、移動靈活。
文檔編號F16J9/00GK101303081SQ20081012320
公開日2008年11月12日 申請日期2008年6月11日 優先權日2008年6月11日
發明者勇 王, 劉正士, 陳恩偉, 葛運建, 凱 何, 陸益民, 奇 陳 申請人:合肥工業大學