專利名稱：一種賦能式活塞密封圈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于機械、煤礦、冶金等行業(yè)液壓缸和氣動缸中活塞動密封的密封圈。
背景技術(shù)：
目前，公知的液壓缸或氣動缸中的活塞動密封，都是靠密封圈變形擠壓密封缸體而完成密封功能的。1998年出版的《新編液壓工程手冊》中介紹的各種密封圈，密封原理都是如此。專利號(93208491.5)中提供了一種《自助式變徑往復(fù)密封裝置》，密封可靠性能得到較大的提高，但是通過實踐驗證，此種密封圈有其自身的不足1、摩擦阻力過大，往往超過國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的摩擦阻力；2、密封裝置零件數(shù)量多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，與傳統(tǒng)的密封圈相比，一個密封部位多出三個零件；3、成本高，由于零件品種多數(shù)量多并且零件又較為復(fù)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(fù)面影響。專利號(91100725.3)和專利號(91202818.1)與專利號(93209481.5)相比，雖解決了摩擦阻力過大的不足，但與之相同，其密封表面均為兩個即一個外徑密封表面和一個外側(cè)端表面。一個外徑密封表面用來完成動密封，一個外側(cè)端面用來完成靜密封，而外側(cè)端面的初始密封是靠螺紋來調(diào)整端面壓環(huán)的軸向長度實現(xiàn)的。為了能達到建立密封的條件，還必須在密封圈內(nèi)加裝一個軸向支撐環(huán)來傳遞軸向力，支撐環(huán)上還必須做出徑向透孔，而活塞體上也要做出與壓力介質(zhì)相通的孔道，這樣才組成一個完整的密封系統(tǒng)；存在的不足是密封裝置需要的零件同樣較多，成本高的問題依然沒有得到解決，大面積推廣受到一定的影響。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足而提供一種密封零部件少、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、摩擦阻力小、高低壓密封性能可靠，且可在有缺陷的缸筒中使用的賦能式活塞密封圈。
本發(fā)明的目的是這種實現(xiàn)的密封圈為一個軸向斷面呈未封閉狀的環(huán)形柔性密封體，其軸向截面為由密封圈外徑表面、兩端面及只與一端面相連接的錐形內(nèi)套組成的半封閉結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的特征還在于與錐形內(nèi)套相連接一端的端面外徑處有環(huán)形階梯槽，另一側(cè)端面上均布有軸向貫通的小孔，端面的外側(cè)有呈徑向貫通的溝槽，溝槽與小孔對應(yīng)相交并貫通。
密封圈外徑表面為呈向外凸起的弧面。
所說的錐形內(nèi)套的大徑端與端面相連為一體，錐形內(nèi)套的小徑端的內(nèi)徑小于與其配套使用的活塞密封槽的底徑。
所說的端面的內(nèi)徑有延中心線方向設(shè)置的溝槽，溝槽與端面外側(cè)的徑向溝槽相交并貫通。
所說的密封圈的軸向截面的各部分壁厚相近似。
所說的錐形內(nèi)套小徑端的懸空端頭為連體厚壁圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)。
所說的密封圈的材料為伸長率大于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(fā)明在液壓缸或氣動缸工作時，相應(yīng)的油口注液過程中，液體通過活塞密封圈端面的溝槽、小孔進入到密封圈內(nèi)，按照物理學(xué)中的帕斯卡原理，密封圈將向被密封表面膨脹，隨著壓力的增高，密封效果進一步加強。
本發(fā)明的密封表面為三個表面即密封圈外徑表面、密封圈的階梯槽一側(cè)的外端面和密封圈的錐形內(nèi)套內(nèi)表面。本發(fā)明的初始密封力，是由密封圈內(nèi)錐形套中小徑脹大變形，而緊密套在活塞頭密封槽底徑的徑向力來完成的。隨著壓力的增加，錐形內(nèi)套的密封性能進一步加強。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在初始密封和靜密封的機理上有著本質(zhì)的不同，即沒有支撐環(huán)，沒有螺紋調(diào)整機構(gòu)，又不需要在活塞體上打油孔，不但減少了加工零件數(shù)量，而且降低了加工成本。在動密封寬度相同的情況下，靜密封部分大幅度增加了有效的密封寬度，密封性能相比得到了較大提高。且在新缸的加工中可以降低缸筒密封表面的質(zhì)量要求，在修復(fù)舊油缸或氣缸中，能在原來的活塞密封槽不做更改的條件下，更換上本發(fā)明的密封圈就可以使用，不但新加工的缸筒可以使用，而且還能對舊缸筒密封表面出現(xiàn)的鍍層脫落、劃傷、銹坑、脹缸、變形等缺陷同樣也能起到新缸筒一樣的密封效果。具有密封零部件少、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、摩擦阻力小、高低壓密封性能可靠且可在有缺陷的缸筒中使用，對缸筒密封表面要求低等優(yōu)點。
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步詳述
圖1是本發(fā)明的軸向視2為圖1的軸向剖面結(jié)構(gòu)3為本發(fā)明應(yīng)用在單作用液壓缸或氣動缸中的軸向剖面結(jié)構(gòu)圖。
圖4為本發(fā)明應(yīng)用在雙作用液壓缸或氣動缸中的軸向剖面結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
圖1、圖2中，密封圈1為環(huán)形柔性體，其軸向截面為由密封圈外徑表面2、端面3、端面4及與端面3相連接的錐形內(nèi)套5組成的近似C型的半封閉結(jié)構(gòu)。錐形內(nèi)套5其內(nèi)表面即與活塞密封槽底相接觸表面的形狀，在自由狀態(tài)下為錐形。錐形內(nèi)套5大徑端與密封圈端面3相連接，錐形內(nèi)套5小徑端的內(nèi)徑小于與其配套的活塞密封槽的底徑。密封圈1外徑大于與其相配套使用的缸筒內(nèi)徑，且密封圈外徑表面2呈向外凸起的弧面，密封圈的軸向?qū)挾缺然钊芊獠蹖挾嚷孕?。錐形內(nèi)套5小徑端端頭有一連體厚壁圓環(huán)10，此圓環(huán)用于加強密封圈與活塞之間的初始靜密封的正壓力。端面3外徑處有環(huán)形階梯槽9。端面4上均布有軸向貫通壁厚的小孔6，端面4的外側(cè)有呈徑向貫通的溝槽7，溝槽7與小孔6相交并相慣，端面4的內(nèi)徑有延中心線方向設(shè)置的溝槽8，溝槽8與溝槽7相交并相慣。11為密封圈1的中空賦能空腔。
圖3中，密封圈1套入活塞頭16的密封槽內(nèi)，防擠圈15套在密封圈1的階梯形溝槽9內(nèi)，此時，密封圈1的錐形內(nèi)套小徑依靠活塞頭16槽底徑而脹大，因錐形內(nèi)套小徑脹大而產(chǎn)生了指向活塞頭16中心的正壓力，從而完成了密封圈1相對于活塞頭16的初始靜密封?；钊^16在未裝入缸筒12之前，密封圈1是向外凸起的，因密封圈1凸起的最高點與缸筒12的直徑差值，產(chǎn)生了徑向正壓力，從而達到初始密封的必要條件。隨著無桿壓力腔13的壓力增高，工作介質(zhì)隨著密封圈1的端面引流溝槽7，到達密封圈1的端面引流小孔6后，最終到達賦能空腔11，按著帕斯卡原理，工作介質(zhì)的壓強作用在密封圈腔內(nèi)平行軸線的內(nèi)徑投影面17上，加強了密封圈的動密封效果。工作介質(zhì)作用在腔內(nèi)的平行軸線的外徑投影面18上，加強了密封圈1的靜密封效果。端面引流溝槽7是在密封圈1的相應(yīng)外端面上作出徑向溝槽而達到的。端面引流小孔6是密封圈1的相應(yīng)端面的孔道。當(dāng)工作壓力撤消時，賦能液腔11壓力隨系統(tǒng)壓力而撤消，此時密封圈1作用在缸筒12上的正壓力也隨著壓力的變化而減少，摩擦力也隨即減小，從而達到賦能式補償密封的要求。
圖4中，與圖3所示的使用方式僅是隨著雙作用缸功能需要而增加了一個壓力腔，其中一個為無桿壓力腔13，另一個為有桿壓力腔14，每個壓力腔對應(yīng)一個密封圈1，其密封原理與圖3所示的完全相同。密封圈1的安裝方向要使非引流端面成為軸向作用力承載面，并且兩個作用力承載面為相對布置。12為缸筒，16為活塞頭。
權(quán)利要求
1.一種賦能式活塞密封圈，其端面(3)外徑處有環(huán)形階梯槽(9)，其特征在于密封圈(1)為一個軸向斷面呈不封閉狀的環(huán)形柔性密封體，其軸向截面為由密封圈外徑表面(2)、兩端面(3、4)及與端面(3)相連接的錐形內(nèi)套(5)組成的半封閉結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的賦能式活塞密封圈，其特征在于錐形內(nèi)套(5)的大徑端與端面(3)相連為一體，錐形內(nèi)套(5)的小徑端的內(nèi)徑小于與其配套使用的活塞密封槽的底徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的賦能式活塞密封圈，其特征在于端面(4)上均布有軸向貫通的通孔(6)，端面(4)的外側(cè)有呈徑向貫通的溝槽(7)，溝槽(7)與通孔(6)對應(yīng)相交并相貫。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的賦能式活塞密封圈，其特征在于溝槽(7)截面為矩形、半圓形、三角形、橢圓形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的賦能式活塞密封圈，其特征在于端面(4)的內(nèi)徑有延中心線方向設(shè)置的溝槽(8)，溝槽(8)與端面(4)外側(cè)的徑向溝槽(7)相貫。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的賦能式活塞密封圈，其特征在于溝槽(8)截面為矩形、半圓形、三角形、橢圓形、圓形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的賦能式活塞密封圈，其特征在于密封圈外徑表面(2)為呈向外凸起的弧面。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的賦能式活塞密封圈，其特征在于密封圈(1)的軸向截面的各部分壁厚相近似。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的賦能式活塞密封圈，其特征在于錐形內(nèi)套(5)的懸空端頭(10)為連體厚壁圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的賦能式活塞密封圈，其特征在于密封圈的材料為伸長率大于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
一種賦能式活塞密封圈，其主要特征是密封圈為環(huán)形柔性體，其軸向截面為由密封圈外徑表面、兩端面及只與一端面相連接的錐形內(nèi)套組成的半封閉結(jié)構(gòu)。與錐形內(nèi)套相連接一端的端面外徑處有環(huán)形階梯槽，另一側(cè)端面上均布有軸向貫通的小孔，端面的外側(cè)有呈徑向貫通的溝槽，溝槽與小孔對應(yīng)相交并相貫，密封圈外徑表面為呈向外凸起的弧面。其密封表面有三個即密封圈外徑表面、密封圈的階梯槽一側(cè)的外端面和密封圈的錐形內(nèi)套內(nèi)表面。具有密封零部件少、結(jié)構(gòu)簡單、成本低、摩擦阻力小、高低壓密封性能可靠且可在有缺陷的缸筒中使用，對缸筒密封表面要求低等優(yōu)點。
文檔編號F15B15/20GK1815065SQ200510018268
公開日2006年8月9日 申請日期2005年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月6日
發(fā)明者張革, 王潔, 楊林 申請人:張革