CN101542170A

CN101542170A - 密封装置以及液压缸

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Publication number: CN101542170A
Application number: CNA2008800002813A
Authority: CN
Inventors: 若菜岳史; 平野学; 但野光; 前田敏行
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2007-02-06
Filing date: 2008-02-05
Publication date: 2009-09-23
Anticipated expiration: 2028-02-05
Also published as: KR20090012218A; WO2008096726A1; CN101542170B; KR101116343B1; JP2008190661A; JP5040338B2

Abstract

能够更可靠地防止气体向密封有液体的第1密封区域泄漏并且防止液体向密封有气体的第2密封区域泄漏。在防止氮气向第1密封区域O泄漏并且防止油向第2密封区域G泄漏的密封装置(50)中，设置在第1密封区域O侧的第1密封唇(51)的唇前端的形状与设置在第2密封区域G侧的第2密封唇(52)的唇前端的形状构成为，在第1密封唇(51)相对于活塞(32)的表面滑动时在滑动部分上形成的油膜的厚度比在第2密封唇(52)相对于活塞(32)的表面滑动时在滑动部分上形成的油膜的厚度薄。

Description

密封装置以及液压缸

技术领域

本发明涉及防止气体向密封有液体的第1密封区域泄漏并且防止液体向密封有气体的第2密封区域泄漏的密封装置以及液压缸。

背景技术

在例如破碎机中所使用的液压缸中，有的液压缸具有密封有油等液体的密封区域(第1密封区域)与密封有氮气等气体的密封区域(第2密封区域)。在这样的液压缸中，设有将第1密封区域与第2密封区域同时密封的密封装置。参照图7以及图8说明这样的密封装置的以往例。图7是以往例1所涉及的密封装置的模式性剖视图。图8是以往例2所涉及的密封装置的模式性剖视图。

为了同时防止液体从第1密封区域向第2密封区域泄漏和气体从第2密封区域向第1密封区域泄漏，最适当的是在第1密封区域侧与第2密封区域侧分别具备密封唇。因此，为了同时密封2个密封区域，如图7、图8所示，一般使用剖面为大致X形状的X形圈。

图7以及图8分别所示的密封装置100、200被设置在破碎机中所使用的液压缸中。这些密封装置100、200被配置在往复移动的活塞132的外周表面与形成在气缸131上的轴孔的内周表面之间的环状间隙中。从而，通过这些密封装置100、200，将密封有油的第1密封区域O与密封有氮气的第2密封区域G同时密封。

图7所示的密封装置100具备设置在第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都构成为唇前端带有圆角的形状(曲面形状(R形状))。

图8所示的密封装置200具备设置在第1密封区域O侧的第1密封唇201和设置在第2密封区域G侧的第2密封唇202。这些第1密封唇201和第2密封唇202都构成为唇前端有棱角的形状(带棱边形状(带尖形状))。

在这里，对于往复移动用的密封装置中的密封机构，一般的思考方法是基于形成在滑动部分上的密封对象流体的厚度。例如，以被配置在相对往复移动的轴与轴套之间的环状间隙中、防止油向大气侧泄漏的一般的往复移动用的密封装置的情况为例进行说明。此时，构成为：在拉伸工序时形成密封装置在轴表面上滑动的部分上的油膜比在压缩工序时形成在上述部分上的油膜厚。另外，所谓拉伸工序，说的是密封装置相对于轴向大气侧移动的工序，所谓压缩工序，说的是密封装置相对于轴向密封区域侧移动的工序。通过这样的结构，产生将油向密封流体侧吸入的吸入现象，所以能够防止油向大气侧泄漏。

与此相对，在上述的密封装置100、200的情况下，将密封装置100、200相对于活塞132向第1密封区域O侧移动时在滑动部分上产生的密封对象流体膜的厚度与向第2密封区域G侧移动时在滑动部分上产生的密封对象流体膜的厚度在理论上设定为相等。

这是因为，往复移动用密封装置的密封机构的思考方法在密封对象流体为液体和气体时都相同。即，基于下述的设计思想：为了同时防止油向第2密封区域G泄漏和氮气向第1密封区域O泄漏，必须使得相对于哪一侧都不产生吸入现象。另外，在上述的密封装置100、200中，通过设为相对于轴方向的宽度的中心C对称的形状，使得相对于哪一侧都不产生吸入现象。

然而，实际上，在第2密封区域G侧产生漏油。其原因可以认为如下所述。第1可以列举：在密封装置100、200相对于活塞132往复移动时，即使将在去程产生的油膜的厚度与在回程产生的油膜的厚度在理论上设为相等，但实际上，由于任何的影响(偏心等干扰、各种尺寸误差等)，都不能一直将油膜保持为设计厚度。另外，第2可以列举：由于在唇前端与活塞132滑动的部分上形成有油膜，所以可以认为气体(氮气)几乎不会向第1密封区域O泄漏。

另外，在上述的密封装置100、200中，一般，为了使滑动性良好，在唇前端设有多个微小的环状突起。图9是表示以往例所涉及的密封装置中的唇前端附近的模式性剖视图。如图所示，在第1密封唇121的第2密封区域G侧的倾斜面与第2密封唇122的第1密封区域O侧的倾斜面上，分别设有多个微小的环状突起121a、122a。这些环状突起121a、122a被设置在滑动面上，能够通过在突起间产生的间隙对油进行保持，所以能够使滑动性良好。

在这里，这些环状突起121a、122a，是基于上述的往复移动用的密封装置中的密封机构而设计的，为了将密封对象流体向密封区域侧拉。即，环状突起121a是为了将密封对象流体向第1密封区域O侧拉而设计的，环状突起122a是为了将密封对象流体向第2密封区域G侧拉而设计的。

因此，通过环状突起121a将油向第1密封区域O侧拉是优选的，但会招致通过环状突起122a将油向第2密封区域G侧送出的结果。由此，助长了油向第2密封区域G泄漏。

另外，作为相关技术，有在专利文献1至3中公开的技术。

专利文献1：实开平1-174677号公报

专利文献2：特开平9-14451号公报

专利文献3：国际公开号WO2002/099320号公报

发明内容

本发明的目的在于提供能够更可靠地防止气体向密封有液体的第1密封区域泄漏并且防止液体向密封有气体的第2密封区域泄漏的密封装置以及液压缸。

本发明为了解决上述课题，采用了下面的技术方案。

即，本发明的密封装置，该密封装置被配置在相对往复移动的2个构件之间的环状间隙内，

包括：第1密封唇，其被设置在密封有液体的第1密封区域侧，并且相对于2个构件中的一方的构件表面滑动；和

第2密封唇，其被设置在密封有气体的第2密封区域侧，并且相对于所述一方的构件表面滑动；

该密封装置防止气体向第1密封区域泄漏并且防止液体向第2密封区域泄漏；

其特征在于：

第1密封唇的唇前端的形状与第2密封唇的唇前端的形状构成为，

在第1密封唇相对于所述一方的构件表面滑动时在滑动部分上形成的由所述液体形成的膜的厚度比在第2密封唇相对于所述一方的构件表面滑动时在滑动部分上形成的由所述液体形成的膜的厚度薄。

根据本发明，通过如上所述那样构成第1密封唇的唇前端的形状与第2密封唇的唇前端的形状，产生将液体向第1密封区域侧吸入的吸入现象。由此，能够更可靠防止液体向第2密封区域泄漏。而且，在第1密封唇的唇前端与一方的构件表面之间以及第2密封唇的唇前端与一方的构件表面之间分别形成有由液体形成的膜，所以气体也不会向第1密封区域泄漏。

优选设为：第1密封唇的唇前端为有棱角的形状，而与此相对，第2密封唇的唇前端为带有圆角的形状。

通过这样设置，能够使在第1密封唇相对于所述一方的构件表面滑动时在滑动部分上形成的由所述液体形成的膜的厚度比在第2密封唇相对于所述一方的构件表面滑动时在滑动部分上形成的由所述液体形成的膜的厚度薄。

优选设为：在第1密封唇的第2密封区域侧的倾斜面与第2密封唇的第1密封区域侧的倾斜面上，都设有多个环状突起；

这些环状突起在第1密封区域侧和第2密封区域侧都由倾斜面构成，并且，这些环状突起被构成为，在它们相对于所述一方的构件表面滑动的状态下，第1密封区域侧的倾斜面相对于该一方的构件表面的倾斜角度比第2密封区域侧相对于该一方的构件表面的倾斜面的倾斜角度大。

这样一来，在第1密封唇与第2密封唇，都进行使液体向第1密封区域侧移动的作用，所以能够更可靠防止液体向第2密封区域泄漏。

另外，本发明的液压缸，该液压缸包括：

具有轴孔的气缸；和

被插入所述轴孔内的活塞；

其特征在于：

在所述气缸内，形成有密封有油的第1密封区域与密封有氮气第2密封区域；

并且，以相对于所述轴孔的内周表面与所述活塞的外周表面之间的环状间隙，在第1密封区域侧设有第1密封唇，在第2密封区域侧设有第2密封唇的方式，配置有上述的密封装置。

另外，上述各结构在可能的范围内可以组合起来采用。

如上所说明，根据本发明，能够更可靠地防止气体向密封有液体的第1密封区域泄漏并且防止液体向密封有气体的第2密封区域泄漏。

附图说明

图1是应用了本发明的实施例所涉及的液压缸的破碎机的模式性剖视图。

图2是本发明的实施例所涉及的液压缸的局部放大剖视图。

图3是表示本发明的实施例所涉及的密封装置的安装状态的模式性剖视图。

图4是本发明的实施例所涉及的密封装置的局部放大剖视图。

图5是图4的局部放大图。

图6是图4的局部放大图。

图7是以往例1所涉及的密封装置的模式性剖视图。

图8是以往例2所涉及的密封装置的模式性剖视图。

图9是表示以往例所涉及的密封装置中的唇前端附近的模式性剖视图。

符号说明

10：第1密封系统

20：第2密封系统

30：破碎机

31：气缸

31a：第1环状槽

31b：第2环状槽

32：活塞

33：凿子

34：前缸盖

35：后缸盖

36：控制阀

37：蓄能器

40：密封单元

41：树脂制圈

42：橡胶制圈

50：密封装置

51：第1密封唇

51a：环状突起

52：第2密封唇

52a：环状突起

53：第3密封唇

54：第4密封唇

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，基于实施例例示性地详细说明本发明的具体实施方式。但是，该实施例所记载的结构构件的尺寸、材质、形状、其相对配置等只要没有特别限定性的记载，并不意味着将本发明的范围仅限于此。

(实施例)

参照图1至图6，对本发明的实施例所涉及的密封装置以及液压缸进行说明。

<液压缸>

参照图1，对本发明的实施例所涉及的液压缸的结构进行说明。另外，在这里，作为一个实例，以将液压缸应用于破碎机的情况为例进行说明。图1是应用了本发明的实施例所涉及的液压缸的破碎机的模式性剖视图。

破碎机30包括：具有轴孔的筒状的气缸31，和以相对于轴孔的内周面具有间隙的方式插入该气缸31的轴孔内的活塞32。在活塞32的前端，设有用于粉碎水泥、岩石的凿子(杆)33。

而且，在气缸31的前端侧同轴固定有筒状的前缸盖34。在该前缸盖34的内侧，往复移动自如地设有凿子33。另外，在前缸盖34的内部，为了承受来自凿子33的冲击，组装有推力环、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缸盖35。在该后缸盖35上，组装有液压的取出口、气体的吸气阀，在内部填充有氮气(下面，将密封有氮气的区域称作第2密封区域G)。

另外，在破碎机30上，具备用于进行活塞32的往复移动的控制的控制阀36。进而，在破碎机30上，还具备进行设置在气缸31内的液压回路的压力补偿以及脉动防止、在其内部填充有高压的氮气的蓄能器37。

而且，为了将设置在气缸31上的轴孔与活塞32之间的环状间隙密封，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。另外，在图1中，这些第1密封系统10和第2密封系统20简略进行表示。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(下面，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起到防止该油的泄漏并且防止上述的氮气的泄漏的作用。另外，第2密封系统20起到防止油的泄漏并且防止灰尘从外部进入的作用。

在如上所述那样构成的破碎机30中，通过液压和气压，使桩子状的凿子33与活塞32一起在轴方向上高速往复移动。由此，使凿子33的前端击打到破坏对象(水泥、岩石等)上，由此能够将破坏对象粉碎。另外，通过液压压缩气体，通过利用气体的反冲力，能够使活塞32以及凿子33向破坏对象高速(例如10m/s)移动。

<第1密封系统10>

参照图2，对第1密封系统10进行说明。图2是本发明的实施例所涉及的液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包括第1密封区域O侧所具备的密封单元40和第2密封区域G侧所具备的密封装置50。在气缸31的轴孔的内周面上，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中具备密封单元40，在第2环状槽31b中具备密封装置50。

密封单元40包括被设置成相对于活塞32的外周表面滑动自如的树脂制圈41和被嵌入树脂制圈41的外周的橡胶制圈42。橡胶制圈42与第1环状槽31a的槽底紧密接触。另外，橡胶制圈42通过自己的反弹力将树脂制圈41向活塞32的外周表面推压。这样构成的密封单元40主要发挥缓冲形成为高压的液压的功能。

密封装置50是橡胶状弹性体制的密封圈。从而，该密封装置50发挥同时防止油从第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泄漏的功能。下面对该密封装置50进行详细说明。

<密封装置>

特别，参照图3至图6，对本发明的实施例所涉及的密封装置50进行详细说明。图3是表示本发明的实施例所涉及的密封装置的安装状态的模式性剖视图。图4是本发明的实施例所涉及的密封装置的局部放大剖视图(滑动部分的放大剖视图)。图5是图4的局部(第1密封唇的滑动部)的放大图。图6是图4的局部(第2密封唇的滑动部)的放大图。

密封装置50包括：相对于活塞32的外周表面滑动的第1密封唇51以及第2密封唇52，和与设置在气缸31的轴孔的内周面上的第2环状槽31b的内壁面紧密接触的第3密封唇53以及第4密封唇54。这样，密封装置50包括4个密封唇，是剖面大致X形状的所谓的X形圈。

第1密封唇51被设置在第1密封区域O侧，第2密封唇52被设置在第2密封区域G侧。而且，第1密封唇51的唇前端构成为有棱角的形状(带棱边形状(带尖形状))。与此相对，第2密封唇52的唇前端构成为带有圆角的形状(曲面形状(R形状))。

另外，如图4所示，在第1密封唇51的第2密封区域G侧的倾斜面与第2密封唇52的第1密封区域O侧的倾斜面上，分别设有多个微小的环状突起51a、52a。另外，这些环状突起51a、52a被设置成相对于活塞32同心。

这些环状突起51a、52a在第1密封区域O侧和第2密封区域G侧都由倾斜面构成。另外，这些环状突起51a、52a被构成为，在它们相对于活塞32的外周表面滑动的状态下，第1密封区域O侧的倾斜面相对于该外周表面的倾斜角度比第2密封区域G侧的倾斜面相对于该外周表面的倾斜角度大。即，如图5所示，构成为：在将环状突起51a的第1密封区域O侧的倾斜面的倾斜角度设为α1、将第2密封区域G侧的倾斜面的倾斜角度设为β1时，α1＞β1。另外，如图6所示，构成为：在将环状突起52a的第1密封区域O侧的倾斜面的倾斜角度设为α2、将第2密封区域G侧的倾斜面的倾斜角度设为β2时，α2＞β2。另外，在本实施例中，设定为满足α1＝α2，β1＝β2的关系。

这样，设置在第1密封唇51的唇前端的滑动部分上的多个环状突起51a和设置在第2密封唇52的唇前端的滑动部分上的多个环状突起52a都构成为，在其与活塞32的外周表面之间进行往复移动时，产生将密封对象流体向第1密封区域O侧吸入的吸入现象。对于产生吸入现象的原因，如在背景技术中对往复移动用的密封装置中的密封机构所说明那样。

<本实施例的优点(密封装置的功能)>

在本实施例所涉及的密封装置50中，具有下述特征：在第1密封唇51相对于活塞32的表面滑动时在滑动部分上形成的油膜的厚度比在第2密封唇52相对于活塞32的表面滑动时在滑动部分上形成的油膜的厚度薄。

其原因如上所述，由于：在本实施例所涉及的密封装置50中，第1密封唇51的唇前端构成为有棱角的形状，而与此相对，第2密封唇52的唇前端构成为带有圆角的形状。

因此，在密封装置50相对于活塞32向第1密封区域O侧移动(向图3中箭头X方向移动)时、在活塞32的表面上由密封装置50形成的油膜的厚度，变得比在密封装置50相对于活塞32向第2密封区域G侧移动(向图3中箭头Y方向移动)时、在活塞32的表面上由密封装置50形成的油膜的厚度薄。

由此，产生将油向第1密封区域O侧吸入的吸入现象。因此，能够可靠地防止油向第2密封区域G泄漏。

在这里，由于产生将密封对象流体向第1密封区域O侧吸入的吸入现象，所以乍看上去会考虑到第2密封区域G侧的氮气会向第1密封区域O泄漏。然而，实际上，第1密封唇51的唇前端与活塞32的表面进行滑动，并且第2密封唇52的唇前端与活塞32的表面滑动，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。

另外，在本实施例中，在第1密封唇51的唇前端的滑动部分上设有多个环状突起51a，在第2密封唇52的唇前端的滑动部分上设有多个环状突起52a。因此，能够通过在突起间产生的间隙对油进行保持，所以能够使滑动性良好。

而且，这些环状突起51a、52a构成为，在其与活塞32的外周表面之间进行往复移动时，产生将密封对象流体向第1密封区域O侧吸入的吸入现象。因此，在第1密封唇51和第2密封唇52，都进行使油向第1密封区域O侧移动的作用，所以能够更可靠防止油向第2密封区域G泄漏。

<其他>

在上述实施例中，表示了这样的例子：第1密封唇51的唇前端构成为有棱角的形状，而与此相对，第2密封唇52的唇前端构成为带有圆角的形状。

然而，重要的是，只要在第1密封唇51相对于活塞32的表面滑动时在滑动部分上形成的油膜的厚度比在第2密封唇52相对于活塞32的表面滑动时在滑动部分上形成的油膜的厚度薄即可。

为了实现这一目的，也可以如下这样：将第1密封唇51的唇前端与第2密封唇52的唇前端都设为带有圆角的形状，并且将曲率半径设置得第1密封唇51的曲率半径较小。此时，优选在第2环状槽31b的空间的允许限度内将第2密封唇52的唇前端的曲率半径(R)设置得较大。

另外，也可以考虑通过使唇的压缩量(过盈量)具有差异，从而使油膜的厚度不同。然而，在使唇的压缩量具有差异时，虽然在唇前端的表面压力(接触压力)上产生差异，但压力斜度难以产生差异，所以油膜的厚度几乎不会产生差。因此，想通过使唇的压缩量具有差异而使油膜的厚度如上所述那样不同是不现实的。

Claims

1.一种密封装置，该密封装置被配置在相对往复移动的2个构件之间的环状间隙内，

其特征在于：

2.如权利要求1所述的密封装置，其特征在于：第1密封唇的唇前端为有棱角的形状，而与此相对，第2密封唇的唇前端为带有圆角的形状。

3.如权利要求1或2所述的密封装置，其特征在于：

在第1密封唇的第2密封区域侧的倾斜面与第2密封唇的第1密封区域侧的倾斜面上，都设有多个环状突起；

这些环状突起在第1密封区域侧和第2密封区域侧都由倾斜面构成，并且，这些环状突起被构成为，在它们相对于所述一方的构件表面滑动的状态下，第1密封区域侧的倾斜面相对于该一方的构件表面的倾斜角度比第2密封区域侧的倾斜面相对于该一方的构件表面的倾斜角度大。

4.一种液压缸，该液压缸包括：

具有轴孔的气缸；和

被插入所述轴孔内的活塞；

其特征在于：

并且，以相对于所述轴孔的内周表面与所述活塞的外周表面之间的环状间隙，在第1密封区域侧设有第1密封唇，在第2密封区域侧设有第2密封唇的方式，配置有权利要求1、2或3所述的密封装置。