一種賦能式活塞杆用動密封圈的製作方法
2023-04-29 00:50:16
專利名稱：一種賦能式活塞杆用動密封圈的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種應用於機械、煤礦、冶金等行業液壓缸和氣動缸中活塞杆動密封的密封圈。
背景技術：
目前，公知的液壓缸或氣動缸中的活塞杆動密封，其初始密封力都是靠密封圈變形擠壓活塞杆而達到的，而且對活塞杆的尺寸要求和表面要求都很高。隨著密封圈不斷的磨損以及密封圈材料的蠕變及老化，活塞杆與密封圈之間的正壓力逐漸減小，初始密封效果逐漸減弱，最終以密封失效而告終。1998年出版的《新編液壓工程手冊》中介紹的各種活塞杆用密封圈，密封原理都是如此。專利號(97104609.3)中介紹的一種《一種無滲漏液壓缸》就密封原理來講改變了《新編液壓工程手冊》中提供的方法，最具特點的是密封可靠。但是通過實踐驗證，此種密封圈有其自身的不足專利號(97104609.3)中液體靠導向套上做出與壓力介質相通的孔道到達密封槽內，然後進入支撐環上徑向透孔，在進入密封圈腔而組成一個完整的密封系統。在很多情況下，在導向套上做通道孔是結構上不允許的，或者是常規加工方法難於做到的。就端面靜密封而言，專利號(97104609.3)中是靠螺紋來調整端面壓環的軸向長度實現的。為了能達到建立密封的條件，還必須在密封圈內加裝一個軸向支撐環來傳遞軸向力。而靜密封面僅與支撐環的端面相同，面積很小，為了能達到可靠的密封性能，所以就要求提高密封槽表面的加工精度，以保證靜密封的可靠性。此外還存在如下不足1、密封裝置零件數量多，結構複雜，與傳統的密封圈相比，一個密封部位多出三個零件；2、成本高，由於零件品種多、數量多並且零件又較為複雜，所以密封成本較高。上述不足對大面積推廣起到一定的負面影響。
發明內容
本發明的發明目的，在於克服現有技術不足而提供一種有可靠的高低壓密封性能，密封零部件少、結構簡單、成本低且可在有缺陷的活塞杆上使用的賦能式活塞杆用動密封圈。並且能應用於活塞杆有鍍層脫落、劃傷、磨損、鏽坑、變形等缺陷的密封中。
本發明的發明目的是這樣實現的密封圈為一個軸向斷面呈封閉狀的環形柔性密封體，其軸向截面為由內壁環、兩端面及外壁環組成的空腔結構。密封圈一外端面靠內徑處有階梯狀環形槽。
所說的密封圈截面為整體結構，或組合結構，端面有貫穿其厚度的通孔，及與之貫通的溝槽。
密封圈截面為整體結構時，與階梯狀環形槽相對應側的端面上均布有軸向貫通壁厚的通孔，端面的外側有呈徑向貫通的溝槽，溝槽與通孔對應相交並貫通，密封圈內壁環表面為呈向中心方向凸起的弧面。
密封圈為組合結構時，其中一種形式為內壁環和兩端面為一個零件，外壁環為一個零件，其外壁環的兩端面裝於另一零件兩端面內的環槽中，外壁環上有貫穿其厚度的通孔。
密封圈為組合結構時，另一種形式為內壁環和兩端面為一個零件，外壁環為一個零件，其外壁環的兩端面裝於另一零件兩端面內的環槽中，在階梯狀環形槽端面的對應端面上均布有軸向貫通的通孔，並有呈徑向貫通的溝槽，通孔與溝槽相連通。
所說的密封圈的軸向截面的各部分壁厚相近似。
所說的密封圈的材料為伸長率大於50％的工程塑料、高分子材料、橡塑合成材料，橡膠材料。
所說的溝槽截面為矩形、半圓形、三角形、橢圓形。
本發明應用在液壓缸或氣動缸中工作時，相應的油口注液過程中，液體通過活塞杆密封圈端面的溝槽，與密封圈端面的透孔，進入密封圈內。或者工作介質通過導向套密封槽相應面上的徑向引流溝槽，以及外壁環上的透孔，到達密封圈內的賦能腔。就端面靜密封而言，本發明的靜密封採用本體過盈的辦法得到解決。本發明的靜密封是兩個完整的表面即外壁環的外徑表面和一端面表面，其密封面佔到密封圈表面的1/2，所以在相同的密封槽寬度下，靜密封的面積成倍增加，密封效果也成倍增加。與現有技術相比，不使用支撐環和螺紋調整機構，又不需要在導向套上打交叉油孔，不但減少了加工零件品種和數量而且還可以降低加工精度，所以達到了最終降低加工成本的目的。應用本發明的一種形式，是在原來的活塞杆密封槽不做更改的條件下，更換上本發明的密封圈就可以使用。應用本發明的另一種形式是在導向套密封槽相應面上做出徑向引流溝槽。兩種使用形式不但新活塞杆可以使用，而且還能對舊活塞杆密封表面出現鍍層脫落、劃傷、鏽坑、變形等缺陷同樣也能起到與新活塞杆一樣的密封效果。經驗證在上述有缺陷的活塞杆中使用，同樣能達到相關標準規定的密封效果。此種密封圈使用成本低。
下面將結合附圖對本發明進一步詳述
圖1是本發明實施例1的軸向視圖；圖2是圖1的軸向剖面結構圖；圖3是本發明的實施例2的軸向剖面結構圖；圖4是本發明的實施例3的軸向剖面結構圖；圖5是本發明實施例1的使用狀態結構示意圖。
具體實施例方式
圖1、圖2中，密封圈1是本發明的整體結構。它是一個軸向截面近似為「口」字形的，軸向斷面封閉的環形柔性密封體，其軸向截面為由內壁環2、兩端面3、4及外壁環5組成的空腔結構。內壁環2、兩端面3、4及外壁環5為一整體，9為其形成的賦能空腔；端面4上均布有軸向貫通壁厚的通孔6，端面4的外側有呈徑向貫通的溝槽7，溝槽7與通孔6對應相交並貫通。密封圈內徑和與有通孔6端面相反的側面交匯處，有一斷面呈矩形並平行軸線的階梯形環狀槽8。密封圈內壁2表面在自由狀態下呈向中心方向凸起圓弧狀。
圖3中，密封圈1是本發明的一種組合結構，它是一個軸向截面近似為「n」字形的、軸向斷面未封閉的環形柔性密封體1，與外壁環10組成的空腔結構。內壁環2、兩端面3、4為一體，9為其形成的賦能空腔；端面4上均布有軸向貫通壁厚的通孔6，端面4的外側有呈徑向貫通的溝槽7，溝槽7與通孔6對應相交並貫通。密封圈內徑和與有通孔6端面相反的側面交匯處，有一斷面呈矩形並平行軸線的階梯形環狀槽8；密封圈內壁2表面在自由狀態下呈向中心方向凸起圓弧狀。外壁環10的兩端面裝於兩端面3、4內的密封環槽18內。
圖4中，密封圈1是本發明的另一種組合結構，它是一個軸向截面近似為「n」字形的，軸向斷面未封閉的環形柔性密封體1，內壁環2、兩端面3、4為一體，與外壁環10組成的空腔結構。9為其形成的賦能空腔，外壁環10裝於兩端面3、4內的密封環槽18內；外壁環10上有徑向通孔11；密封圈內徑和與遠離通孔11的外端面的交匯處，有一斷面呈矩形，並平行軸線的階梯形環狀槽8；密封圈內壁2表面在自由狀態下呈向中心方向凸起圓弧狀。
圖5中，是本發明實施例1應用在雙作用液壓缸或氣動缸中的軸向剖面結構圖。密封圈1的軸向寬度比密封槽寬度略大，裝配中有過盈。該密封圈1的外徑等於密封槽15的內徑。密封圈1嵌入導向套的密封槽15內，防擠圈12嵌在密封圈1的階梯形狀的溝槽內，在工作狀態時，密封圈1向活塞杆方向的凸起受到活塞杆13的約束變形，產生對活塞杆的正壓力，此正壓力達到了活塞杆初始密封的必要條件。隨著壓力腔14的壓力增高，工作介質通過密封圈1的徑向引流溝槽7，到達密封圈1的端面引流通孔6後，最終到達賦能液腔，按著帕斯卡原理，工作介質的壓強作用在密封圈腔內的外徑投影面17上，加強了密封圈1的動密封效果。工作介質作用在腔內的內徑投影面16及端面投影面上，加強了密封圈1的靜密封效果。當工作壓力撤消時，賦能液腔壓力隨系統壓力而撤消，此時密封圈1作用在活塞杆上的正壓力也隨著系統壓力的變化而減小，摩擦力也隨即減小，從而達到賦能式補償密封的要求。
權利要求
1.一種賦能式活塞杆用動密封圈，其特徵在於密封圈(1)為一個軸向斷面呈封閉狀的環形柔性密封體，其軸向截面為由內壁環(2)、兩端面(3、4)及外壁環(5)組成的空腔結構。
2.根據權利要求1所述的活塞杆用動密封圈，其特徵在於密封圈(1)為整體結構，或組合結構，其外壁環或端面有貫穿其厚度的通孔，及與之貫通的溝槽。
3.根據權利要求2所述的活塞杆用動密封圈，其特徵在於密封圈(1)為整體結構時，端面(4)上均布有軸向貫通壁厚的通孔(6)，端面(4)的外側有呈徑向貫通的溝槽(7)，溝槽(7)與通孔(6)對應相交並貫通，密封圈內壁(2)表面為呈向中心方向凸起的弧面。
4.根據權利要求2所述的活塞杆用動密封圈，其特徵在於密封圈(1)為組合結構時，內壁環(2)、兩端面(3、4)為一體，外壁環(10)裝於兩端面(3、4)內的密封環槽(18)中，外壁環(10)上有貫穿其厚度的通孔(11)。
5.根據權利要求2所述的活塞杆用動密封圈，其特徵在於密封圈(1)為組合結構時，內壁環(2)、兩端面(3、4)為一體，外壁環(10)裝於兩端面(3、4)內的密封環槽(18)中，端面(4)上均布有軸向貫通的通孔(6)，並有呈徑向貫通的溝槽(7)，通孔(6)與溝槽(7)相連通。
6.根據權利要求2所述的活塞杆用動密封圈，其特徵在於溝槽(7)截面為矩形、半圓形、三角形、橢圓形。
7.根據權利要求1所述的活塞杆用動密封圈，其特徵在於密封圈一外端面(3)靠內徑處有階梯環形環狀槽(8)。
8.根據權利要求1所述的活塞杆用動密封圈，其特徵在於密封圈內壁(2)表面為呈向中心方向凸起的弧面。
9.根據權利要求1所述的活塞杆用動密封圈，其特徵在於密封圈(1)的軸向截面的各部分壁厚相近似。
10.根據權利要求1所述的活塞杆用動密封圈，其特徵在於密封圈的材料為伸長率大於50％的工程塑料、高分子材料、橡塑合成材料、橡膠材料。
全文摘要
一種賦能式活塞杆用動密封圈，為一個軸向斷面封閉的環形柔性密封體，其由內壁環、兩端面及外壁環組成空腔結構，密封圈可為整體結構或組合結構。其外壁環或端面有貫穿其厚度的通孔及與之貫通的溝槽。本發明靜密封是兩個完整的表面即外壁和一端面表面，密封面大，所以在相同的密封槽寬度下，靜密封的面積成倍增加，密封效果也成倍增加。與現有技術相比，不使用支撐環和螺紋調整機構，又不需要在導向套上打油孔，具有可靠的高低壓密封性能，密封零部件少、結構簡單、成本低且可在有缺陷的活塞杆上使用等優點。並且能應用於活塞杆有鍍層脫落、劃傷、磨損、鏽坑、變形等缺陷的密封中。
文檔編號F16J15/56GK1815066SQ200510018269
公開日2006年8月9日 申請日期2005年2月6日 優先權日2005年2月6日
發明者張革, 王潔, 楊林 申請人:張革