CN101398085B - 密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种密封装置，其能更切实地防止向密封有液体的第1密封区域的气体泄漏，同时能防止向密封有气体的第2密封区域的液体泄漏。密封装置(50)，被配置在具有轴孔的气缸(31)和在所述轴孔内高速往复移动的活塞(32)之间的环状间隙内，其中，具有：第1密封唇(51)，设置在密封有液体的第1密封区域O侧，且相对于所述活塞(32)的外周表面滑动；第2密封唇(52)，设置在密封有气体的第2密封区域G侧，且相对于所述活塞(32)的外周表面滑动；和贴紧于所述轴孔的内周表面的密封部(53)，在防止向第1密封区域O的气体泄漏同时防止向第2密封区域G的液体泄漏的密封装置(50)中，所述密封部(53)由圆筒面构成。

Description

密封装置

技术领域

本发明涉及一种密封装置，其防止气体向密封有液体的第1密封区域泄漏，同时防止液体向密封有气体的第2密封区域泄漏。 

背景技术

例如在用于粉碎机的油压缸中，有一种具有密封有油等液体的密封区域(第1密封区域)和密封有氮气等气体的密封区域(第2密封区域)的油压缸。在这种油压缸中，设有同时密封第1密封区域和第2密封区域的密封装置。参照图7和图8，说明这种密封装置的现有例。图7是现有例1中的密封装置的示意剖视图。图8是现有例2中的密封装置的示意剖视图。 

为了同时防止液体从第1密封区域向第2密封区域泄露和气体从第2密封区域向第1密封区域泄漏，在第1密封区域侧和第2密封区域侧分别具有密封唇。因此，如图7或图8所示，为了同时密封两个密封区域，一般采用截面大致为X形状的X环。 

图7及图8分别所示的密封装置100、110，是粉碎机所用油压缸所具备的装置，被配置在高速往复移动的活塞132的外周表面和形成于气缸131的轴孔的内周表面之间的环状间隙中。而且，通过这些密封装置100、110，密封有油的第1密封区域O和密封有氮气的第2密封区域G同时被密封。 

图7所示的密封装置100，在其内周侧具有设置在第1密封区域O侧的第1密封唇101和设置在第2密封区域G侧的第2密封唇102。这些第1密封唇101和第2密封唇102，其任何一个的唇前端都构成为带圆角形状(曲面形状(R形状))。而且，这些第1密封唇101和第2密封唇102相对于活塞132的外周表面滑动。

另外，密封装置100，在其外周侧具有设置在第1密封区域O侧的第3密封唇103和设置在第2密封区域G侧的第4密封唇104。这些第3密封唇103和第4密封唇104，相对于设在气缸131上的环状槽131a的槽底面(内周表面)贴紧。 

图8所示的密封装置110，也在其内周侧具有设置在第1密封区域O侧的第1密封唇111和设置在第2密封区域G侧的第2密封唇112。这些第1密封唇111和第2密封唇112，其任何一个的唇前端都构成为棱角形状(棱边形状(尖角形状))。而且，这些第1密封唇111和第2密封唇112相对于活塞132的外周表面滑动。 

另外，密封装置110，在其外周侧具有设置在第1密封区域O侧的第3密封唇113和设置在第2密封区域G侧的第4密封唇114。这些第3密封唇113和第4密封唇114相对于设置在气缸131上的环状槽131a的槽底面(内周表面)贴紧。 

在此，在粉碎机中，如上所述，由于活塞132高速往复移动，因此，在密封装置100、110中会产生轻微的振动。 

因此，密封装置100、110的动作变得不稳定，这成为对由第1密封唇101、111及第2密封唇102、112所实现的密封性产生负面影响的原因。 

另外，伴随上述的轻微振动，在设置于气缸131上的环状槽131a的槽底面和第3密封唇103、113及第4密封唇104、114之间会产生轻微的滑动。 

因此，这些第3密封唇103、113和第4密封唇104、114会漏油，这成为油泄漏到第2密封区域G侧的原因。 

这样，在现有例中的密封装置100、110的情况下，密封性不够充分。 

此外，作为相关的技术，还有专利文献1、2所公开的装置。 

【专利文献1】日本实开平1-174677号公报 

【专利文献2】日本特开平9-14451号公报 

发明内容

本发明的目的在于提供一种密封装置，其能够更加切实地防止对密封有液体的第1密封区域的气体泄漏，同时能够防止对密封有气体的第2密封区域的液体泄漏。 

本发明为了解决上述课题而采用下面的手段。 

即，本发明的密封装置，其被配置在具有轴孔的气缸和在所述轴孔内以高速往复移动的活塞之间的环状间隙内，其特征在于，在具备 

第1密封唇，被设置在密封有液体的第1密封区域侧，且相对于所述活塞的外周表面滑动、 

第2密封唇，被设置在密封有气体的第2密封区域侧，且相对于所述活塞的外周表面滑动、和 

相对于所述轴孔的内周表面贴紧的密封部， 

防止向第1密封区域的气体泄漏的同时防止向第2密封区域的液体泄漏的密封装置中， 

所述密封部是由圆筒面构成的。 

根据本发明，由于密封部由圆筒面构成，活塞以高速往复移动，由此，即使密封装置随以轻微振动，密封部也基本不会变形。因此，能够抑制由于密封部侧的变形所导致的对第1密封唇和第2密封唇的影响。另外，由于密封部由圆筒面构成，所以不会发生如密封部由密封唇构成的情况那样的吸入现象。由于以上的结构，即使在密封装置被用于轻微振动那样的用途的情况下，也能够抑制液体或气体从密封装置和气缸之间的间隙的泄漏。另外，能够稳定地发挥第1密封唇和第2密封唇的功能。 

另外，第1密封唇的唇前端的形状和第2密封唇的唇前端的形状可以被构成为： 

在第1密封唇相对于所述活塞的外周表面滑动时在滑动部分形成的由所述液体构成的膜的厚度，比在第2密封唇相对于所述活塞的外周表面滑动时在滑动部分形成的由所述液体构成的膜的厚度薄。 

如果将第1密封唇的唇前端的形状和第2密封唇的唇前端的形状构成上述那样，则会发生液体被吸入第1密封区域侧的吸入现象。由此，能够 更加切实地防止对第2密封区域的液体泄漏。而且，在第1密封唇的唇前端和活塞的外周表面之间、及在第2密封唇的唇前端和活塞的外周表面之间形成由液体构成的膜，因此，气体也不会向第1密封区域泄漏。 

第1密封唇的唇前端为棱角形状，相对于此，第2密封唇的唇前端可以为带圆角的形状。 

这样一来，能够使在第1密封唇相对于活塞的外周表面滑动时、形成于滑动部分的由上述液体构成的膜的厚度，比在第2密封唇相对于活塞的外周表面滑动时、形成于滑动部分的由上述液体构成的膜的厚度薄。 

所述密封装置，被装设在设置于所述气缸上的环状槽内，并且， 

可以具有相对于所述环状槽的两侧面中的至少一方的侧面，在压缩状态下贴紧的至少一个突起。 

这样一来，能够抑制密封装置在环状槽内移动、振动。因此，能够进一步抑制在密封部和环状槽的槽底之间发生滑动，能够更加切实地抑制密封部的变形。 

此外，上述各结构只要可能都可以组合使用。 

如上所述，根据本发明，能够更加切实地防止对密封有液体的第1密封区域的气体泄漏，同时能够防止对密封有气体的第2密封区域的液体泄漏。 

附图说明

图1是本发明的实施例中的油压缸所适用的粉碎机的示意剖视图。 

图2是本发明的实施例1中的油压缸的局部放大剖视图。 

图3是表示本发明的实施例1中的密封装置的安装状态的示意剖视图。 

图4是表示本发明的实施例2中的密封装置的安装状态的示意剖视图。 

图5是表示本发明的实施例3中的密封装置的安装状态的示意剖视图。 

图6是表示本发明的实施例4中的密封装置的安装状态的示意剖视图。 

图7是现有例1中的密封装置的示意剖视图。 

图8是现有例2中的密封装置的示意剖视图。

符号说明 

10   第1密封系统 

20   第2密封系统 

30   粉碎机 

31   气缸 

31a  第1环状槽 

31b  第2环状槽 

32   活塞 

33   凿刀 

34   前气缸盖 

35   后气缸盖 

36   控制阀 

37   蓄能器 

40   密封单元 

41   树脂制环 

42   橡胶制环 

50，50a，50b，50c  密封装置 

51，51a，51b  第1密封唇 

52，52a，52b  第2密封唇 

53   密封部 

54   突起 

O    第1密封区域 

G    第2密封区域 

具体实施方式

下面，参照附图，基于实施例例示地详细说明用于实施本发明的优选方式。但是，该实施例所记载的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等，尤其是只要没有特殊的记载，本发明的范围就没有仅被限定于这些 实施例。 

(实施例1) 

参照图1～图3说明本发明实施例1中的密封装置及该密封装置所适用的油压缸。 

<油压缸> 

参照图1，说明本发明的实施例中的油压缸的结构。此外，在此，作为一例以油压缸适用于粉碎机的情况为例进行说明。图1是本发明的实施例中的油压缸所适用的粉碎机的示意剖视图。 

粉碎机30备有：具有轴孔的筒状的气缸31和活塞32，该活塞32以相对于轴孔的内周面具有间隙的方式插入该气缸31的轴孔内。在活塞32的前端设有用于粉碎混凝土或岩石的凿刀(杆)33。 

而且，在气缸31的前端侧同轴固定有筒状的前气缸盖34。在该前气缸盖34的内侧往复移动自如地设有凿刀33，在前气缸盖34的内部，为了承受来自凿刀33的冲击，组装有推力环或推力衬套。另外，在气缸31的后端侧同轴固定有有底筒状的后气缸盖35。在该后气缸盖35中组装有油压的取出口、气体的吸气阀，在其内部填充有氮气(以下，将该密封有氮气的区域称作第2密封区域G)。 

另外，在粉碎机30中，还具有：用于进行活塞32的往复移动的控制的控制阀36及进行设在气缸31内的油压回路的压力补偿和防止脉动的、在内部填充有高压氮气的蓄能器(Accumulator)37。 

而且，为了密封设在气缸31上的轴孔和活塞32之间的环状间隙，在后端侧和前端侧分别设有第1密封系统10和第2密封系统20。此外，在图1中，简略地表示这些第1密封系统10和第2密封系统20。而且，在这些第1密封系统10和第2密封系统20之间封入有油(以下，将该密封有油的区域称作第1密封区域O)。第1密封系统10，在防止该油泄漏的同时，还承担着防止上述氮气泄漏的任务。另外，第2密封系统20，在防止该油泄漏的同时，还承担着防止来自外部的灰尘侵入的任务。 

在如上述构成的粉碎机30中，通过油压和气压，使棒状的凿刀33与 活塞32一起在轴方向上高速往复移动，通过使凿刀33的前端击打破坏对象(混凝土或岩石等)，能够粉碎破坏对象。此外，通过油压压缩气体，并利用气体的反作用力，能够使活塞32及凿刀33以高速(例如，10m/s)向破坏对象移动。 

(第1密封系统) 

参照图2，说明第1密封系统10。图2是本发明的实施例1中的油压缸的局部放大剖视图(第1密封系统的周围的放大剖视图)。 

第1密封系统10包括：在第1密封区域O侧所具有的密封单元40和在第2密封区域G侧所具有的密封装置50。在气缸31的轴孔的内周面形成有第1环状槽31a和第2环状槽31b。而且，在第1环状槽31a内具有密封单元40，在第2环状槽31b内具有密封装置50。 

密封单元40包括：相对于活塞32的外周表面滑动自如地设置的树脂制环41和嵌入于树脂制环41的外周的橡胶制环42。橡胶制环42贴紧第1环状槽31a的槽底，并且，其通过自身的弹性反作用力，将树脂制环41朝向活塞32的外周表面推压。这样构成密封单元40主要发挥对成为高压的油压进行缓冲的作用。 

密封装置50为橡胶状弹性体制的密封环，是用于同时防止油从第1密封区域O向第2密封区域G泄漏和氮气从第2密封区域G向第1密封区域O泄漏的装置。关对该密封装置50，以下详细对其进行说明。 

(密封装置) 

尤其参照图3，详细说明本发明实施例1中的密封装置50。图3是表示本发明的实施例1中的密封装置的安装状态的示意剖视图。 

密封装置50具有：相对于活塞32的外周表面滑动的第1密封唇51及第2密封唇52和与设置在气缸31的轴孔内周的第2环状槽31b的槽底面(内周表面)贴紧的密封部53。 

第1密封唇51被设在第1密封区域O侧，第2密封唇52被设在第2密封区域G侧。而且，第1密封唇51的唇前端和第2密封唇52的唇前端都构成为棱角形状(棱边形状(尖角形状))。

而且，在本实施例中的密封装置50中，密封部53由圆筒面构成。也就是说，在通过截面观察密封部53的情况下，如图2，3所示，其构成为直线形状。这样，本实施例中的密封装置50，外周侧的密封是由圆筒面构成的、截面形状为大致K字形状的K环。 

如上所述，在本实施例中，将非滑动侧(装设在气缸31所具有的第2环状槽31b中的一侧)的密封的结构由变形较难的圆筒面构成。 

<本实施例的优点(密封装置的功能)> 

通过以上的结构，在本实施例中的密封装置50中，即使在活塞32以高速往复移动、使密封装置50随以轻微振动的环境下，密封部53也基本不会变形。 

因此，能够抑制由于密封部53侧的变形所产生的对第1密封唇51和第2密封唇52的影响。另外，由于密封部53由圆筒面构成，因此不会发生如密封部53由密封唇构成的情况那样的吸入现象。 

通过以上的结构，密封装置50即便在被用于轻微振动那样的用途的情况下，也能够抑制来自封装置50和设置在气缸31上的第2环状槽31b的槽底面之间的间隙的液体、气体的泄漏。另外，能够稳定地发挥第1密封唇51和第2密封唇52的功能。 

另外，本实施例中的密封装置50，由于外周侧为单纯的圆筒形状，所以通过金属模具成形时的起模性优良。因此，也具有制造(成形)性好的附带效果。 

(实施例2) 

图4中表示了本发明的实施例2。在上述实施例1中，第1密封唇及第2密封唇的唇前端都构成为棱角形状(棱边形状(尖角形状))，相对于此，在本实施例中，对这些唇前端都构成为带圆角的形状(曲面形状(R形状))的情况进行说明。 

其他的构成和作用与实施例1相同，因此，对相同的构成部分标注相同的附图标记，并适当省略其说明。 

图4是表示本发明的实施例2中的密封装置的安装状态的示意剖视图。 即便在本实施例的密封装置50a中，设有相对于活塞32的外周表面滑动的第1密封唇51a及第2密封唇52a。 

在本实施例中，这些第1密封唇51a及第2密封唇52a的唇前端都构成为带圆角的形状(曲面形状(R形状))。关于其他结构，与上述实施例1相同。 

即便在本实施例中，也发挥与上述实施例1的情况相同的效果。 

(实施例3) 

在图5中，表示了本发明的实施例3。在本实施例中，对第1密封唇的唇前端构成为棱角形状(棱边形状(尖角形状))、第2密封唇的唇前端构成为带圆角的形状(曲面形状(R形状))的情况进行说明。 

其他的结构和作用与实施例1相同，因此，对相同的构成部分标注相同的附图标记，并适当地省略其说明。 

图5是表示本发明的实施例3中的密封装置的安装状态的示意剖视图。在本实施例的密封装置50b中，也设有相对于活塞32的外周表面滑动的第1密封唇51b及第2密封唇52b。 

在本实施例中，第1密封唇51b的唇前端构成为棱角形状(棱边形状(尖角形状))，第2密封唇52b的唇前端构成为带圆角的形状(曲面形状(R形状))。关于其他的结构，与上述实施例1相同。 

这样，以下详细说明将各密封唇的唇前端的形状形成为不同的形状的理由。 

一般的认识，往复运动用的密封装置中的密封机理是基于形成在滑动部分上的密封对象流体的厚度的。例如，以配置在相对往复移动的轴和壳体之间的环状间隙内、用于防止油向大气侧泄漏的一般的往复运动用的密封装置的情况为例进行说明。该情况下构成为：使在密封装置相对于轴向大气侧移动的情况(牵引工序)下、形成在轴表面中的密封装置滑动的部分上的油膜的厚度，比在密封装置相对于轴向密封区域侧移动的情况(推压工序)下形成在上述部分上的油膜的厚度厚。通过这样的构成，因为发生油被吸入密封流体侧的吸入现象，所以能够防止油向大气侧泄漏。

而且，在上述实施例1、2的密封装置50、50a的情况下，设定为：使得在密封装置50、50a相对于活塞32向第1密封区域O侧移动的情况下、形成在滑动部分上的密封对象流体的膜的厚度与它们向第2密封区域G侧移动的情况下、形成在滑动部分上的密封对象流体的膜的厚度，在理论上相等。 

这样的设定是基于如下所述的技术思想而来的：关于往复运动用密封中的密封机理的考虑方法，认为无论密封对象流体是液体还是气体都是相同的，为了同时防止油向第2密封区域G的泄漏和氮气向第1密封区域O的泄漏，必须设定为相对于任何一侧都不得发生吸入现象。在上述密封装置50、50a中，形成为相对于轴方向的宽度中心C的对称形状，由此，设定为相对于任何一侧都不会发生吸入现象。 

但是，实际上，在第2密封区域G侧发生了油泄漏。作为其理由，第1：例如在密封装置50、50a相对于活塞32往复移动的情况下，形成在往路上的油膜的厚度和形成在归路上的油膜的厚度即使在理论上是相等的，实际上，由于任何影响(偏心等的干扰或各种尺寸误差等)，通常油膜的厚度不可能形成为所设计的厚度。另外，第2：例如由于在唇前端与活塞32滑动的部分上形成有油膜，因此，可以认为气体(氮气)基本不会向第1密封区域O侧泄漏。 

因此，在本实施例中的密封装置50b中，构成为：使得在第1密封唇51B相对于活塞32的表面滑动时、形成在滑动部分上的油膜的厚度，比在第2密封唇52b相对于活塞32的表面滑动时、形成在滑动部分上的油膜的厚度薄。 

这是因为，如上所述，在本实施例中的密封装置50b中，第1密封唇51b的唇前端构成为棱角形状，与此相对，第2密封唇52b的唇前端构成为带圆角的形状。 

因此，在密封装置50b相对于活塞32向第1密封区域O侧移动的情况下、在活塞32的表面上通过密封装置50b所形成的油膜的厚度，比在密封装置50b相对于活塞32向第2密封区域G侧移动的情况下、在活塞32的表面通过密封装置50b所形成的油膜的厚度薄。 

由此，会发生油被吸入第1密封区域O侧的吸入现象。因此，能够更加切实地防止向第2密封区域G的油泄漏。 

在此，由于在第1密封区域O侧发生密封对象流体被吸入的吸入现象，所以乍看起来会认为第2密封区域G侧的氮气会向第1密封区域O泄漏。但是，实际上，第1密封唇51b的唇前端和活塞32的表面滑动，并且，第2密封唇52b的唇前端和活塞32的表面也在滑动，在这些滑动部分上形成有油膜。因此，氮气不会向第1密封区域O泄漏。 

此外，在本实施例中，表示了第1密封唇51b的唇前端构成为棱角形状、与此相对第2密封唇52b的唇前端构成为带圆角的形状的情况的例子。 

但是，重要的是只要使在第1密封唇51b相对于活塞32的表面滑动时形成在滑动部分上的油膜的厚度也比第2密封唇52b相对于活塞32的表面滑动时形成在滑动部分上的油膜的厚度薄即可。 

为了实现这个目的，例如，可以将第1密封唇51b的唇前端和第2密封唇52b的唇前端都构成为带圆角的形状、且使第1密封唇51b一方的曲率半径较小。此时，可以使第2密封唇52b的唇前端的曲率半径(R)在第2环状槽31b的空间的允许限度内增大。 

此外，也有人认为，通过使唇的压缩量(过盈量)存在差异，可使油膜的厚度不同。但是，在唇的压缩量存在差异的情况下，唇前端的面压(接触压力)也出现差异，但是由于在压力梯度上很难产生差异，因此，在油膜的厚度上几乎不会出现差异。因此，通过使唇的压缩量存在差异，如上所述得使油膜的厚度变得不同，这是很不现实的。 

(实施例4) 

图6表示本发明的实施例4。在本实施例中，在上述实施例3的构成的基础上，在轴方向上追加了突起。其他的构成和作用与实施例3相同，所以对相同的构成部分标注相同的附图标记，并适当地省略说明。 

图6是表示本发明的实施例4中的密封装置的安装状态的示意剖视图。本实施例中的密封装置50c，在轴方向的两侧分别具有突起54。这些突起54，构成为，分别以压缩的状态贴紧在设在气缸31的轴孔的内周面上的第 2环状槽31b的两侧面上。 

如上所述，在本实施例中，在压缩的状态下，设置分别相对于第2环状槽31b的两侧面贴紧的突起54，由此，能够抑制密封装置50c在第2环状槽31b内移动、振动。另外，与此相伴，能够进一步抑制在密封部53和第2环状槽31b的槽底面之间发生滑动，且能够进一步切实地抑制密封部53的变形。因此，与上述各实施例相比，能够更加稳定地发挥第1密封唇51b的第2密封唇52b的功能。 

此外，这些突起54，能够由遍及全周范围连续设置的环状突起构成，也能够由在周方向上以适当的间隔独立设置的突起构成。另外，在图示例中，表示了采用在轴方向的两侧分别设置突起的结构的例子，但是也可以采用仅在某一方设置突起的结构。在该情况下，也要构成为，轴方向的两侧(一侧为突起)相对于第2环状槽31b的两侧面接触的状态。 

也就是说，突起是为了抑制密封装置在第2环状槽31b内移动、振动而设置的。另一方面，突起的压缩力提高的越多，就越会导致使将密封装置装设在第2环状槽31b中时的作业性低下的结果。因此，考虑抑制密封装置的移动、振动的效果和装设密封装置时的作业性的平衡，适当地选择是将突起设置成环状突起还是独立的突起，或者是将突起设置在轴方向的两侧还是单侧即可。关于突起大小(宽度尺寸或突出量)也是一样的。

Claims (3)

1.一种密封装置，被配置在具有轴孔的气缸和在所述轴孔内以高速往复移动的活塞之间的环状间隙内，其特征在于，

所述密封装置具备：

第1密封唇，其被设置在密封有液体的第1密封区域侧，且相对于所述活塞的外周表面滑动、

第2密封唇，其被设置在密封有气体的第2密封区域侧，且相对于所述活塞的外周表面滑动、和

相对于所述轴孔的内周表面贴紧的密封部，并且

所述密封装置防止向第1密封区域的气体泄漏的同时防止向第2密封区域的液体泄漏，该密封装置中，

所述密封部由圆筒面构成；

第1密封唇的唇前端的形状和第2密封唇的唇前端的形状被构成为：

使在第1密封唇相对于所述活塞的外周表面滑动时在滑动部分形成的由所述液体构成的膜的厚度，比在第2密封唇相对于所述活塞的外周表面滑动时在滑动部分形成的由所述液体构成的膜的厚度薄。

2.如权利要求1所述的密封装置，其特征在于，

第1密封唇的唇前端为棱角形状，而第2密封唇的唇前端为带圆角的形状。

3.如权利要求1或2所述的密封装置，其特征在于，

所述密封装置，被装设在设置于所述气缸上的环状槽内，同时，具有相对于所述环状槽的两侧面中的至少一方的面以压缩状态贴紧的至少一个突起。

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