專(zhuān)利名稱(chēng)：一種無(wú)滲漏液壓缸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)滲漏的液壓缸。它可以廣泛地應(yīng)用在煤炭、冶金、機(jī)械等采用油、水，或者氣為介質(zhì)的各個(gè)領(lǐng)域。
現(xiàn)有的液壓或氣動(dòng)缸，其動(dòng)密封表面的滲漏問(wèn)題還沒(méi)有徹底解決。國(guó)內(nèi)的密封件多為各種形狀的橡膠或聚氨酯材料的密封圈，其密封機(jī)理基本上都一樣，滲漏問(wèn)題一直存在著。國(guó)外的橡膠組合密封圈，由于選材精良，要求配套件加工精度高，在使用壽命上體現(xiàn)出一定的優(yōu)越性，但密封機(jī)理上沒(méi)有突破，密封效果也并不十分理想，而且價(jià)格昂貴，所以在使用上受到很大限制。
蘇聯(lián)SU1196580-A說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)了一種可膨脹密封環(huán)，該密封環(huán)由平直的上頂面和平直的側(cè)壁及向外凸出的底部構(gòu)成，其橫截面基本上呈矩形。這種密封環(huán)在裝入需要密封的千斤頂內(nèi)部以后，在裝配的預(yù)緊力作用下，即以其上頂面的整個(gè)環(huán)形面積與缸筒內(nèi)壁接觸。由于橡膠與金屬的磨擦系數(shù)較大，因此這種接觸將造成活塞的初始運(yùn)動(dòng)不靈活。尤其重要的是當(dāng)該密封環(huán)內(nèi)腔的壓力較高時(shí)，將壓迫密封環(huán)的上頂面牢牢地與金屬缸筒內(nèi)壁相接觸，而在其內(nèi)控壓力被卸載以后，密封環(huán)上頂面和金屬缸筒內(nèi)壁將由于高壓所產(chǎn)生的分子親合力而粘接在一起，從而影響千斤頂動(dòng)作的靈活性，在那些單作用或靠活塞本身重量復(fù)位的千斤頂中，這種缺陷尤其明顯。
蘇聯(lián)SU1188430-A中公開(kāi)了一種活塞密封，這種密封是由密封圈兩側(cè)的柔性凸肋保持低壓密封性能，在兩條凸肋之間設(shè)置環(huán)形膜片，環(huán)形膜片在高壓下壓向缸筒內(nèi)壁，實(shí)現(xiàn)高壓密封。這種密封形式雖使密封環(huán)與缸筒內(nèi)壁的接觸面積大為減少，但仍未能解決密封面在高壓下與缸筒內(nèi)壁之間產(chǎn)生較大親合力而影響活塞運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題。
中國(guó)專(zhuān)利號(hào)91202818.1中設(shè)計(jì)的可膨脹密封裝置，它有益于解決密封問(wèn)題，但密封圈的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，不易加工。解決活塞桿密封問(wèn)題效果不佳。
中國(guó)專(zhuān)利號(hào)91228381.5中設(shè)計(jì)的密封裝置，經(jīng)試驗(yàn)后認(rèn)為，密封裝置本身內(nèi)滲漏嚴(yán)重，密封效果不好。
本發(fā)明的目的在于提供一種能保持長(zhǎng)時(shí)間無(wú)滲漏的液壓缸。此種液壓缸采用的密封結(jié)構(gòu)及與其配套使用的缸筒和活塞桿，能產(chǎn)生良好的高低壓密封效果。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種無(wú)滲漏液壓缸，它主要由缸筒、活塞、活塞桿、活塞密封圈、活塞桿密封圈等部件組成?；钊芊馊突钊麠U密封圈均是空腔的，可以隨缸體內(nèi)介質(zhì)的壓強(qiáng)變化而變形的U字形環(huán)狀體。在上述U字形環(huán)狀體內(nèi)，當(dāng)液壓缸工作時(shí)，注入工作介質(zhì)而使環(huán)狀體徑向變形，完成密封功能?；钊芊馊κ鞘軌鹤冃瓮鈴皆龃蟆；钊麠U密封圈是受壓變形后內(nèi)徑減小。活塞桿密封圈端面靠?jī)?nèi)徑處有階梯形環(huán)狀槽，槽寬大于密封圈端面壁厚，槽內(nèi)放置一外徑和寬度與密封圈階梯環(huán)名義尺寸相一致，內(nèi)徑與活塞桿名義尺寸相一致的減磨補(bǔ)償環(huán)。另外，在活塞桿密封圈的密封表面外圓周上，緊密地套一彈性環(huán)，彈性環(huán)的寬度與相應(yīng)的密封圈內(nèi)腔寬度相同?；钊麠U密封圈的密封內(nèi)表面與其外徑中間夾有彈性材料的螺旋狀增強(qiáng)層。在活塞桿密封圈U字形表面的開(kāi)口處，放置一寬度等于U字形密封件開(kāi)口寬度，外徑與密封圈外徑相同，在壁厚上有通孔的支承環(huán)。
活塞密封圈延軸心斷面呈U字形結(jié)構(gòu)，在外徑靠端面處有階梯形環(huán)狀槽，槽寬大于密封圈側(cè)壁厚，槽內(nèi)放置一外徑與缸筒內(nèi)徑名義尺寸相同，內(nèi)徑和寬度同環(huán)狀槽的尺寸相一致的減磨補(bǔ)償環(huán)。在活塞密封圈U字形表面開(kāi)口處，放置一寬度等于U字形開(kāi)口寬度，內(nèi)徑與密封圈內(nèi)徑相同，并在壁厚上有通孔的支承環(huán)。
由于本發(fā)明在技術(shù)上采取了如上的技術(shù)措施，因此，在液壓或氣動(dòng)缸的工作腔中充滿(mǎn)高壓工作介質(zhì)時(shí)，密封圈內(nèi)承受壓強(qiáng)作用而膨脹的性能，使密封圈的密封表面與缸筒或活塞桿緊密地接觸，從而得到可靠的高壓密封性能。密封圈的初始密封性靠密封圈密封表面的過(guò)盈量來(lái)保證。由于可以通過(guò)控制支承環(huán)的寬度來(lái)間接地控制過(guò)盈量，所以調(diào)整起來(lái)是很方便的。本發(fā)明在實(shí)施中，密封圈的材料采用磨擦系數(shù)小耐磨性強(qiáng)的膠種，這樣在使用上雖然加寬了密封面寬度，也使液壓缸的最低起動(dòng)壓力小于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)數(shù)倍。在本發(fā)明的密封結(jié)構(gòu)中，密封表面的磨損是由密封件的徑向變形來(lái)自動(dòng)補(bǔ)償?shù)?，所以在試?yàn)中使用壽命高出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)數(shù)倍。在47萬(wàn)次換向，行程300千米的試驗(yàn)中，內(nèi)滲漏指標(biāo)在壽命試驗(yàn)的前后均為零。本發(fā)明的密封結(jié)構(gòu)有很強(qiáng)的抗污染能力。如在試驗(yàn)中，將本發(fā)明的密封圈裝入煤礦使用的單體液壓支柱中，在活塞桿腔加入徑過(guò)120目篩網(wǎng)篩過(guò)的80克煤粉和10克砂子，以38MPa工作壓力直立動(dòng)作8000次，行程6400米，本發(fā)明的密封件無(wú)疑常損壞，而且保持了無(wú)滲漏的密封性能。本發(fā)明的活塞桿密封圈，在活塞桿的變徑密封試驗(yàn)中(大直徑-小直徑＝0.45mm)小直徑粗糙度Ra＝6.3并以0～20MPa工作壓力，行程1450m，換向5300次后無(wú)滲漏，取得了滿(mǎn)意的密封效果。本發(fā)明上述的試驗(yàn)效果均是采用冷拔缸筒，并且缸筒內(nèi)表面未做任何機(jī)械加工的情況下做出的。與傳統(tǒng)的缸筒鏜孔、珩磨工藝及鏜孔，滾壓工藝相比節(jié)省了大量的機(jī)械加工工作量，節(jié)約生產(chǎn)成本是顯著的。
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一種無(wú)滲漏液壓缸作進(jìn)一步的描述

圖1是本實(shí)施例的半剖視結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
圖1中活塞6與活塞桿7采用螺紋相連接。在活塞6的兩端分別套有一活塞密封圈組件，并由螺母1與活塞6固定?；钊芊馊M件由密封圈3支承環(huán)4減磨補(bǔ)償環(huán)5組成。密封圈剖面呈U字形，在其一端的外徑處有一環(huán)形階梯槽，在環(huán)形階梯槽中放置環(huán)形減磨補(bǔ)償環(huán)5，減磨補(bǔ)償環(huán)5的外徑與缸筒2的內(nèi)徑相同，減磨補(bǔ)償環(huán)5的寬度大于密封圈3的端面壁厚。在U字形密封圈3的開(kāi)口端放置一支承環(huán)4，支承環(huán)4的壁厚上有通孔。在缸筒2的下部通過(guò)螺紋連接導(dǎo)向套11，在導(dǎo)向套11的內(nèi)臺(tái)階孔中放置一活塞桿密封圈組件，并由螺母8與導(dǎo)向套11固定。活塞桿密封圈組件由支承環(huán)9、活塞桿密封圈12、彈性環(huán)10和減磨補(bǔ)償環(huán)14組成。在U字形活塞桿密封圈12的開(kāi)口處放置支承環(huán)9，支承環(huán)9的壁厚上有通孔。在活塞桿密封圈12的密封表面兩端有環(huán)形階梯槽，在此槽中放置減磨補(bǔ)償環(huán)14，減磨補(bǔ)償環(huán)14的寬度大于密封圈12的端面厚度。在U字形活塞桿密封圈12的密封面的外圓周上套有彈性環(huán)10，彈性環(huán)10的寬度比密封圈12的開(kāi)口寬度略小，彈性環(huán)10在密封圈12中軸向呈游動(dòng)狀態(tài)。在密封圈12的密封面內(nèi)外表面間夾有螺旋狀的彈性繩索增強(qiáng)層。
本發(fā)明的一種無(wú)滲漏液壓缸的動(dòng)作原理如圖1。
當(dāng)活塞桿做伸出動(dòng)作時(shí)A腔通入工作介質(zhì)，壓力由零至工作壓力是一變化過(guò)程。當(dāng)壓力為零或很小時(shí)，活塞的密封靠密封圈3與缸筒2內(nèi)徑的過(guò)盈來(lái)實(shí)現(xiàn)。密封隨著A腔壓力增高，通過(guò)與A、C腔相通的進(jìn)液孔，進(jìn)入C腔的壓力一同升高。因此C腔內(nèi)壓強(qiáng)作用于密封圈的表面產(chǎn)生的作用力，推動(dòng)密封圈向外膨脹，所以活塞腔密封力是隨著工作介質(zhì)的壓強(qiáng)增減而自動(dòng)完成密封的。
當(dāng)活塞桿做伸出動(dòng)作時(shí)B腔排液，壓力隨流速而變化，可以視為壓力很低。活塞桿端的活塞密封原理同無(wú)桿腔的活塞密封相同。而活塞桿密封靠密封圈12與活塞桿7之間過(guò)盈產(chǎn)生的壓強(qiáng)及彈性圈10與密封圈12產(chǎn)生的壓強(qiáng)共同來(lái)完成低壓密封。
當(dāng)活塞桿做收回動(dòng)作時(shí)B腔的密封原理與前述的A腔相同，A腔的密封原理與前述的B腔相同。
試驗(yàn)證明，本發(fā)明的密封結(jié)構(gòu)應(yīng)用在高、中、低各種壓力范圍內(nèi)都取得了理想的密封效果。
上述實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)，本發(fā)明的一種無(wú)滲漏液壓缸不僅可以應(yīng)用在雙作用缸上，同時(shí)也可以應(yīng)用在單作用缸上。在單作用缸上應(yīng)用時(shí)可以采用活塞桿密封，也可以采用活塞密封。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)滲漏液壓缸，包括缸筒、活塞、活塞桿、活塞密封圈、活塞桿密封圈，其特征在于，可以隨內(nèi)部壓強(qiáng)而徑向變形的U字形環(huán)狀體，在上述U字形環(huán)狀體內(nèi)，當(dāng)液壓缸工作時(shí)，注入工作介質(zhì)的壓強(qiáng)使環(huán)狀體徑向變形，與缸筒或活塞桿緊密接觸而完成密封功能，活塞密封圈變形后外徑增大，活塞桿密封圈變形后內(nèi)徑減小。
2.如權(quán)力要求1所述的活塞用密封圈，其特征在于，密封圈斷面為U字形結(jié)構(gòu)，外徑靠端面處呈階梯環(huán)狀槽，并且階梯寬度大于活塞密封圈端面壁厚。
3.如權(quán)力要求1或2所述的活塞密封圈，其特征在于，密封圈外徑靠端面階梯環(huán)狀槽內(nèi)放置與槽斷面相同的環(huán)形減磨補(bǔ)償環(huán)。
4.如權(quán)力要求1所述的活塞密封圈，其特征在于，密封件的U字形開(kāi)口處放置一支承環(huán)，支承環(huán)寬度等于密封件的內(nèi)開(kāi)口寬度，支承環(huán)內(nèi)徑與密封圈內(nèi)徑相同，并有貫穿壁厚的孔。
5.如權(quán)力要求1所述的活塞桿密封圈，其特征在于，密封圈斷面為U字形結(jié)構(gòu)，在其內(nèi)徑靠端面處呈階梯環(huán)狀槽，并且階梯寬度大于密封圈端面厚度。
6.如權(quán)力要求1或5所述的活塞桿密封圈，其特征在于，密封圈內(nèi)徑靠外端面處的階梯環(huán)狀槽內(nèi)放置與槽斷面相同的環(huán)形減磨補(bǔ)償環(huán)。
7.如權(quán)力要求1或5所述的活塞桿密封圈，其特征在于，密封圈的密封表面外圓周上緊密套有一彈性環(huán)，彈性環(huán)的寬度略小于相應(yīng)的密封圈內(nèi)壁寬度。
8.如權(quán)力要求1或5所述的活塞桿密封圈，其特征在于，U字形密封件的開(kāi)口處放置一寬度等于U字形密封件的內(nèi)開(kāi)口寬度，外徑與密封圈外徑相同并在壁厚上有通孔的支承環(huán)。
9.如權(quán)力要求1或5所述的活塞桿密封圈，其特征在于，密封圈的密封表面與其外徑中間夾有螺旋狀的彈性繩索增強(qiáng)層。
全文摘要
一種無(wú)滲漏液壓缸,包括活塞、活塞桿、缸筒及活塞密封圈和活塞桿密封圈等。區(qū)別其它液壓缸的不同點(diǎn)在于活塞密封和活塞桿密封采用一種可以利用工作介質(zhì)壓強(qiáng)而能徑向變形的密封件,同時(shí)缸筒可以直接采用冷拔鋼管,無(wú)需加工內(nèi)孔,而活塞桿又可以是變徑的。上述技術(shù)條件下的液壓缸試驗(yàn)后,使用壽命超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)數(shù)倍。
文檔編號(hào)F16J15/16GK1194339SQ97104609
公開(kāi)日1998年9月30日 申請(qǐng)日期1997年3月26日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月26日
發(fā)明者張革 申請(qǐng)人:張革