專利名稱：可膨脹密封環的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種可膨脹密封環，尤其涉及一種用于液壓或氣動千斤頂的可膨脹密封環，該密封環包括一個中空的環形柔性密封體;環形柔性密封體的橫截面由側壁和上頂面及下底面組成，其下底面上設有貫穿其壁厚的開口。
蘇聯SU1196580-A說明書中公開了一種可膨脹密封環，該密封環由平直的上頂面和平直的側壁及向外凸出的底部構成，其橫截面基本上呈矩形。這種密封環在裝入需要密封的千斤頂內部以后，在裝配的預緊力作用下，即以其上頂面的整個環形面積與缸筒內壁接觸。由于橡膠與金屬的摩擦系數較大，因此這種接觸將造成活塞的初始運動不靈活。尤其重要的是，當該密封環內腔的壓力較高時，將壓迫密封環的上頂面牢牢地與金屬缸筒內壁相接觸，而在其內腔壓力被卸載以后，密封環上頂面牢牢地與金屬缸筒內壁將由于高壓所產生的分子親合力而粘接在一起，從而嚴重影響千斤頂動作的靈活性，在那些單作用式靠活塞本身自重復位的千斤頂中，這種缺陷尤其明顯。
蘇聯SU1188430-A中公開了一種活塞密封，這種密封是由密封圈兩側的柔性凸肋保持低壓密封性能，在兩條凸肋之間設置環形膜片，環形膜片在高壓下壓向缸筒內壁，實現高壓密封。這種密封形式雖使密封環與缸筒內壁的接觸面積在無壓下大大減少，但仍未能解決密封面在高壓下與缸筒內壁之間產生親合力而影響活塞運動的問題。
中國實用新型專利申請說明書CU2041751U中公開了一種油壓密封裝置，其中采用兩個張力膠圈實現雙作用液壓千斤頂的密封。這種張力膠圈的密封工作面積雖然比較窄，并以此降低了密封圈與缸筒內壁之間的摩擦力，但也正是由于其密封面較窄，所以其密封性能得不到保證，尤其是低壓密封性能得不到保證。同樣，這種裝置仍未解決活塞運動不靈活的問題。
本發明的目的在于提供一種可膨脹密封環，這種密封環在提供可靠的高壓密封性能，尤其是在提供可靠的低壓密封性能的同時，具有低的初始運動阻力。
本發明采取下述措施實現上述發明目的，一種可膨脹密封環，包括一個中空的環形柔性密封體，該密封體由側壁和上頂面及下底面組成，下底面上設有貫穿其厚度的開口，柔性密封體空腔內與該密封體軸線方向相平行地設置有肋板，肋板橫截面上的三條邊分別與密封體的兩側壁及上頂面相固連，其第四條邊與密封體的下底面之間有間隔，在柔性密封體內設有橫截面寬度與密封體側壁內壁間距離相等的剛性支撐環，支撐環上設有開口，密封體的上頂面為向外凸起的弧面。密封體上頂面的外表面上涂敷有潤滑涂層。潤滑涂層為聚四氟乙烯涂層、聚乙烯涂層、聚氯乙烯涂層。密封體側壁靠近上頂面處與密封體橫截面對稱軸線方向相平行地向該軸線凹陷，使密封體橫截面呈階梯狀，并在該凹陷處設置有彈性復位環。凹陷處的縱向長度小于密封體橫截面縱向長度的一半。肋板的縱向長度小于凹陷處的縱向長度。肋板的橫截面為矩形，半圓形、橢圓形、三角形。彈性復位環的外徑小于密封體最大外徑，內徑與密封體凹陷處凸臺的直徑相等。彈性復位環由聚甲醛、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、尼龍制成。
由于本發明采取了上述技術解決方案，因此在液壓或氣動千斤頂的工作腔中充滿高壓工作介質時，本發明可膨脹密封環即向各密封面膨脹，并緊緊地與其接觸，從而取得可靠的高壓密封性能;而由于在本發明可膨脹密封環的裝配過程中，對該密封環施加了適當的軸向預緊力，該力在軸向上對密封環的下部側壁及其中的支撐環側壁進行壓縮，從而將密封環的側壁與密封槽的相應側壁壓緊，本發明密封體的上頂面在密封體側壁變形的情況下向上(即向密封體空腔外)凸起，使其與另一個密封面緊密接合，這樣即實現可靠的低壓密封性能，尤其是通過調整裝配時的預緊力，即可對這種低壓密封性能視工作要求予以靈活方便地調整;又由于本發明密封環在其密封體的空腔中設置了肋板，因而在本發明密封環的密封體空腔中的高壓工作介質卸除以后，這些彈性肋板將產生趨于恢復原狀的變形，這將有效地抵抗密封體上頂面與被密封面之間在高壓下產生的親合力，從而使上頂面很快地隨著肋板一起收縮變形。正是由于采用這種技術措施，使得本發明的密封環不但具有可靠的高低壓密封性，同時還保證了液壓或氣動千斤頂動作靈活，無呆滯;又由于本發明密封環還設有彈性復位環，更進一步增強了這種上頂面的復位效果，從而也提供了更可靠的動作靈活性，這種彈性復位環同時具有現有技術中防擠圈的功能;由于采用這種彈性復位環的結構，可以使活塞的公稱外徑小于缸筒的公稱內徑，這樣便在缸筒與活塞之間形成柔性接觸，在工作過程中，靠這種柔性接觸的過盈提供可靈活調整的低壓密封;而在高壓下則靠彈性復位環和柔性密封體的膨脹變形去適應缸筒的變形，提供高壓密封。因此使用本發明的密封環即可降低對缸筒不園度的要求，降低了生產成本。另外，由于本發明密封環的結構尺寸與現有技術中的鼓型圈，蕾型圈等尺寸相同，且可沿同樣的尺寸系列進行設計生產，因而使其與現有技術中的上述密封圈具有高度的互換性，這對于改造現有的液壓或氣動千斤頂，尤其是在煤礦支護設備中被廣泛采用的千斤頂、立柱及單體液壓支柱均具有重要的意義;又由于本發明密封環是采用工作介質的壓力提供密封力，且密封體本身是柔性的，因而使得本發明密封環具有很強的抗污染能力。如在試驗中將本發明密封環裝入單作用液壓千斤頂中，向千斤頂的上腔加經120目篩網篩過的80克煤粉和10克砂子動作2000次(總行程大于70米)后，本發明密封環仍毫無損壞，還能保持良好的高低壓密封性和較低的初始運動阻力。
下面將結合附圖對本發明的可膨脹密封環予以詳細描述。
圖1表示的是本發明可膨脹密封環一種實施例的橫截面示意圖;
圖2表示本發明可膨脹密封環另一個實施例的橫截面示意圖;
圖3～6表示本發明可膨脹密封環中肋板橫截面的局部剖面形狀。
圖1中可膨脹密封環由柔性密封體(1、2、5)和剛性支撐環4組成，其側壁2是兩條相間一段距離完整的垂直側壁，肋板3與本發明密封環軸線相平行地設置在兩條側壁之間，上頂面1呈向上凸起的弧面狀，肋板3靠近上頂面1設置，且肋板3的三條靠近兩側壁2和上頂面1的邊分別與各側壁和上頂面相固連，肋板3對著剛性支撐環4的邊為自由邊，且這條自由邊與下底面5之間的距離大于剛性支撐環4的厚度。各肋板3相間相等的圓弧段分布于柔性密封體(1、2、5)的空腔內。剛性支撐環4置于柔性密封體(1、2、5)中，其寬度與兩側壁2之間的距離相等，剛性支撐環4上開有過液孔6;柔性密封體(1、2、5)的下底面上也開有過液孔7。從圖1中可以清楚地看出，上頂面1是向圖中橫截面的上方(即本發明可膨脹密封環的密封工作方向)凸起，呈弧面狀。圖1中的柔密封體(1、2、5)是由橡膠或合成橡膠或橡塑材料制成。剛性支撐環4則可以用鋁環或鐵環或塑料環在其上開設若干過液孔6而制成。
圖2是本發明可膨脹密封環的另一種實施例，其中柔性密封體(1、10、11、5)的上部側壁10相對于下部側壁11向圖中所示的本發明可膨脹密封環橫截面的對稱線方向凹陷，從而在柔性密封體側壁的中部形成凹陷臺13。下部側壁11的長度基本等于或大于柔性密封體橫斷面高度的一半。在凹陷臺13上設置有彈性復位環9。彈性復位環9的內徑與凹陷臺13的外徑相等。肋板3在沿圖中所示柔性密封體的對稱軸線方向上的長度小于或等于凹陷臺13的內徑。彈性復位環9，在柔性密封體空腔內的高壓工作介質被卸除后，協助肋板3使柔性密封體的上頂面1恢復至其初始狀態;另一方面，當柔性密封體空腔內充滿高壓工作介質時，彈性復位密封環9又可防止上頂面靠近上部側壁10的部分被擠入兩密封面之間的間隙中去。因此，采用彈性復位環9不但可以增加上頂面1脫離被密封的金屬表面的能力，而且可以對上頂面1起保護作用，最終延長本發明可膨脹密封環的壽命。從圖2中還可看出，肋板3的自由邊與上頂面1一樣也呈弧形，且其彎曲方向亦與上頂面1的彎曲方向一致。除此之外，圖2中上頂面1的工作表面8上涂敷有一層起潤滑作用的涂層，這種涂層可以是聚乙烯、聚四氟乙烯、聚氯乙烯或其它類似的可在橡膠和金屬之間起潤滑作用的材料。設置這種涂層可以降低本發明可膨脹密封環與金屬面之間的摩擦阻力，而且還可降低上頂面1在高壓下與金屬面之間的親合力。
圖3至6分別表示本發明可膨脹密封環中肋板3的幾種斷面形狀，但肋板3的形狀并不局限于這幾種。
上述實施例僅用于說明本發明的精神實質，本發明可膨脹密封環可視工作情況的需要而作其它形式的變形。如對于煤礦井下支護設備中的單體液壓支柱而言，由于其工作要求是單作用式的，因此將本發明應用其中時，可以采用將圖1所示實施例的左半部分與圖2所示實施例的右半部分相結合而組成另外一種實施例的形式;而對于其它特殊的要求，還可采取將圖2所示實施例橫向并列設置兩個或若干個，連成一體的形式。
權利要求
1.一種可膨脹密封環，包括一個中空的環形柔性密封體，該密封體由側壁和上頂面及下底面組成，下底面上設有貫穿其厚度的開口，其特征在于，柔性密封體空腔內與該密封體軸線方向相平行地設置有肋板，肋板橫截面上的三條邊分別與密封體的兩側壁及上頂面相固連，其第四條邊與密封體的下底面之間有間隔，在柔性密封體內設有橫截面寬度與密封體側壁內壁間距離相等的剛性支撐環，支撐環上設有開口，密封體的上頂面為向外凸起的弧面。
2.如權利要求1所述的密封環，其特征在于，密封體上頂面的外表面上涂敷有潤滑涂層。
3.如權利要求2所述的密封環，其特征在于，潤滑涂層為聚四氟乙烯涂層、聚乙烯涂層、聚氯乙烯涂層。
4.如權利要求1所述的密封環，其特征在于，密封體側壁靠近上頂面處與密封體橫截面對稱軸線方向相平行地向該軸線凹陷，使密封體橫截面呈階梯狀，并在該凹陷處設置有彈性復位環。
5.如權利要求4的述的密封環，其特征在于，凹陷處的縱向長度小于密封體橫截面縱向長度的一半。
6.如權利要求5所述的密封環，其特征在于，肋板的縱向長度小于凹陷處的縱向長度。
7.如權利要求1或5所述的密封環，其特征在于，肋板的橫截面為矩形，半圓形、橢圓形、三角形。
8.如權利要求4所述的密封環，其特征在于，彈性復位環的外徑小于密封體最大外徑，內徑與密封體凹陷處凸臺的直徑相等。
9.如權利要求4或8所述的密封環，其特征在于，彈性復位環由聚甲醛、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、尼龍制成。
全文摘要
本發明涉及一種用于液壓或氣動千斤頂的可膨脹密封環，包括一個中空環形柔性密封體，密封體內腔的上部設有肋板，其下部設有剛性支撐環，肋板與剛性支撐環之間留有間隙。密封體的上頂面呈弧面狀，其兩上角處還可設置彈性復位環。這種密封環可提供可靠的高、低壓密封性能，同時能夠保證千斤頂動作靈活，且可適應缸筒的變形；還可以因此而減輕千斤頂缸筒的重量，降低成本。
文檔編號B66F3/35GK1053042SQ9110072
公開日1991年7月17日 申請日期1991年2月20日 優先權日1991年2月20日
發明者張革 申請人:張革