CN102168760B - 一种安全性好的活塞缸密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明设计到一种安全性好的活塞缸密封结构，包括：缸体、活塞、第一端盖、第二端盖、活塞杆、活塞密封圈其特征在于：所述活塞与所述缸体的内壁之间具有细小的间隙，所述活塞的周壁上设有周向凹槽，周向凹槽内设有对所述间隙进行限位且能润滑摩擦的摩擦块，所述活塞内沿活塞的直径方向设有贯通的且与所述周向凹槽相连通的活塞泄压孔；活塞的轴向上设有连通所述有杆腔和所述泄压孔并控制流向为由有杆腔向活塞泄压孔单向流动且同时连通所述无杆腔和所述活塞泄压孔且控制流向为由无杆腔向活塞泄压孔单向流动的第一压敏阀门。与现有技术相比较，本发明的活塞缸结构更适合压力波动大的工况。

Description

一种安全性好的活塞缸密封结构

技术领域

本发明涉及到一种缸体结构，具体指一种能适合波动压力的安全性好的活塞缸密封结构。

背景技术

众所周知，活塞缸通常包括缸体，设置在缸体两端的第一端盖和第二端盖，设置在缸体内的活塞以及穿过第一端盖与活塞相连接的活塞杆，活塞将缸体内腔分隔为有杆腔和无杆腔。由于活塞缸是靠压力来工作的，因此对缸体的密封性以及有杆腔和无杆腔之间的密封性要求较高。所采用的密封手段通常是在活塞的周壁上开槽，槽内设置密封圈，通过密封圈的配合来保证有杆腔和无杆腔之间的密封。而活塞杆与第一端盖之间也设置有密封圈用来保证缸体内腔与外界之间的密封，防止压力泄漏。

但是实际工作过程中，压力源并不能始终保持在理想值的控制上，工作过程中进入缸体内腔的压力介质或多或少的都会有一定的波动。对于小范围的波动，对活塞缸的本身和工作状态不会有太大的影响，但是对于较大的波动，会使活塞的运动速度骤变，致使密封圈异常磨损，引发工作状态的异常乃至产生安全事故，同时也大大降低了密封圈的使用寿命。

同理，该问题同样也存在于液压缸体中。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种能应对较大压力波动且能有效延长密封圈使用寿命的安全性好的活塞缸密封结构。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该缸体密封结构，包括：

缸体；

活塞，能移动地设置在缸体内，将缸体分隔为有杆腔和无杆腔；

第一端盖，设置在缸体的前端，将缸体的有杆腔与外界分隔开；第一端盖上设有活塞杆穿孔；

第二端盖，设置在缸体的后端，将缸体的内腔与外界分隔开；

活塞杆，穿过第一端盖上的活塞杆穿孔与所述活塞固定连接，并且活塞杆与活塞杆穿孔之间密封连接；

活塞密封圈，环套在活塞的周壁上，用于密封活塞与缸体内壁的接合面；

其特征在于：

所述活塞与所述缸体的内壁之间具有细小的间隙，所述活塞的周壁上设有周向凹槽，周向凹槽内设有对所述间隙进行限位且能润滑摩擦的摩擦块，所述活塞内沿活塞的直径方向设有贯通的且与所述周向凹槽相连通的活塞泄压孔；活塞的轴向上设有连通所述有杆腔和所述泄压孔并控制流向为由有杆腔向活塞泄压孔单向流动且同时连通所述无杆腔和所述活塞泄压孔且控制流向为由无杆腔向活塞泄压孔单向流动的第一压敏阀门。

所述的第一压敏阀门位于所述活塞的偏心位置处。

所述的第一压敏阀门位于所述活塞杆所在的轴线位置上，所述活塞杆上设有连通所述有杆腔和所述第一压敏阀门的活塞杆泄压孔。

所述活塞上设有活塞杆连接孔，所述活塞杆的前端设有连接部，该连接部插设在所述的活塞杆连接孔内从而将活塞与活塞杆连接到一起；所述的第一压敏阀门设置在所述活塞杆的连接部上。

所述活塞上设有容置所述第一压敏阀门的活塞阀孔；所述的第一压敏阀门包括与所述活塞阀孔的内壁密封连接的第一阀座、第二阀座和第一阀芯、第二阀芯以及弹簧；第一阀座和第二阀座上分别设有将所述有杆腔和无杆腔与所述泄压孔相连通的第一阀孔和第二阀孔，其中所述的第一阀芯和第二阀芯分别挡设住第一阀孔和第二阀孔，所述弹簧设置在第一阀芯和第二阀芯之间。

所述活塞杆的连接部上设有容置所述第一压敏阀门的阀孔；所述的第一压敏阀门包括与所述阀孔内壁密封连接的第一阀座、第二阀座和第一阀芯、第二阀芯以及弹簧；第一阀座和第二阀座上分别设有将所述有杆腔和无杆腔与所述泄压孔相连通的第一阀孔和第二阀孔，其中所述的第一阀芯和第二阀芯分别挡设住第一阀孔和第二阀孔，所述弹簧设置在第一阀芯和第二阀芯之间。

所述活塞的周壁上位于所述周向凹槽的两侧分别设有第一周向凹槽和第二周向凹槽，所述的第一周向凹槽和第二周向凹槽内分别设有活塞密封圈。

所述活塞杆与所述活塞杆穿孔的内壁之间具有细小的间隙，活塞杆穿孔的内壁上设有第一环向凹槽和第二环向凹槽，所述的第一环向凹槽和第二环向凹槽内分别设有密封所述活塞杆与所述活塞杆穿孔的活塞杆密封圈；所述第一端盖的内壁上设有端盖凹槽，第一端盖的内部设有连通所述端盖凹槽与所述间隙的泄压通道，并且该泄压通道的出口位于第一环向凹槽和第二环向凹槽之间；所述的端盖凹槽内设有连通所述有杆腔与端盖凹槽的第二压敏阀门。

所述的第二压敏阀门包括设置在所述端盖凹槽内的第三阀座、第三阀芯和第三弹簧；其中所述的第三阀座上设有连通所述有杆腔和端盖凹槽的第三阀孔，所述的第三阀芯能移动地挡设住该第三阀孔，所述第三弹簧的两端分别抵触在第三阀芯和端盖凹槽的底面之间，所述第三阀芯位于所述弹簧和所述第三阀座之间。

所述的活塞杆密封圈和/或活塞密封圈的侧壁上设有内凹弧面和外凹弧面，并且内凹弧面和外凹弧面以活塞密封圈的中垂线为中心对称布置；或者所述活塞杆密封圈和/或活塞密封圈的侧壁上设有“V”形槽。

与现有技术相比，本发明在活塞的径向上开设了与活塞内壁相连通的泄压孔，并且在活塞的轴向上设置了与该泄压孔相连通的压敏阀门，因此，在缸体内的压力异常波动时，引起压力值波动的压力介质可以从压敏阀门进入泄压孔内，产生方向相反的压力，以有效缸体内的压力，使活塞的运动保持在和缓的状态，从而有效避免了快速脉动对密封圈所造成的磨损，延长了密封圈的使用寿命，保证了使用安全。本发明所提供的缸体结构特别适合压力不稳定且波动大的工况。

附图说明

图1为本发明实施例1装配结构的剖视图。

图2为本发明实施例1中第一压敏阀门装配结构的平面示意图；

图3为本发明实施例1中第一压敏阀门分解结构的平面示意图；

图4为本发明实施例1中第二压敏阀门装配结构的平面示意图；

图5为本发明实施例1中第一压敏阀门分解结构的平面示意图；

图6为本发明实施例2中装配结构的示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

如图1至图3所示，以气动原理的气压缸体为例，该安全性好的活塞缸结构包括：

缸体1，呈圆柱状，其内腔被下述的活塞2分隔为有杆腔11和无杆腔12。

活塞2，能移动地设置在缸体1内，将缸体分隔为有杆腔11和无杆腔12，其与缸体1的内壁之间具有细小的间隙23。活塞内部直径方向上设有泄压孔21；活塞的周壁上设有周向凹槽22，周向凹槽22内设有对间隙23进行限位且能润滑摩擦的摩擦块10，并且该周向凹槽22位于泄压孔21的两端且与泄压孔21相连通。周向凹槽22的两侧在活塞的周壁上还设有容置下述密封圈的第一周向凹槽24和第二周向凹槽25。活塞的中部在活塞的轴向上设有连接孔。

第一端盖4，设置在缸体1的前端，将缸体的有杆腔11与外界分隔开，其中部设有活塞杆穿孔。活塞杆穿孔的孔径稍大于下述的活塞杆5的直径。活塞杆穿孔的内壁上设有第一环向凹槽42和第二环向凹槽43，第一环向凹槽42和第二环向凹槽43内分别设有活塞杆密封圈。第一端盖的内壁上设有端盖凹槽，第一端盖的内部设有连通端盖凹槽与所述活塞杆穿孔的泄压通道41，并且该泄压通道41的出口位于第一环向凹槽42和第二环向凹槽43之间。

第二端盖3，设置在缸体1的后端，将缸体的无杆腔与外界分隔开。

活塞杆5，用于推动活塞的运动，其前端具有插设在活塞上的连接孔内的连接部51，连接部51上设有容置下述第一压敏阀门的阀孔52。活塞杆5穿过第一端盖3上的活塞杆穿孔插入到连接孔内，经过锚固后即可将活塞杆5与活塞2连接到一起了。活塞杆5与活塞杆穿孔的内壁之间具有细小的间隙，上述泄压通道41的出口连通该间隙。活塞杆5的内部沿活塞杆的径向设有贯通的且与有杆腔相连通的活塞杆泄压孔53，并且活塞杆泄压孔53连通所述的阀孔52。

活塞密封圈6和活塞杆密封圈7，均有两个。其中，两个活塞杆密封圈6分别设置在第一周向凹槽24和第二周向凹槽25内，用来密封活塞与缸体内壁；两个活塞杆密封圈7分别设置在第一环向凹槽42和第二环向凹槽43内，用来密封活塞杆与活塞杆穿孔。本实施例中的活塞密封圈6的侧壁上设有内凹弧面61和外凹弧面62，并且内凹弧面61和外凹弧面62以活塞密封圈的中垂线为中心对称布置；活塞杆密封圈7的侧壁上设有“V”形槽71。该结构在保证密封的情况下能有效减小摩擦损耗。当然四个密封圈也可以在上述结构的密封圈中任选一种，或者选用其它常规的结构。

第一压敏阀门8，如图3和图4所示，设置在活塞杆连接部上的阀孔52内，包括第一阀座81、第二阀座82、第一阀芯83、第二阀芯84、弹簧85和壳体86。第一阀座81和第二阀座82上分别设有第一阀孔87和第二阀孔88，其中第一阀孔87连通活塞杆泄压孔53，第二阀孔88连通无杆腔12。第一阀座81、第一阀芯83、弹簧85、第二阀座82、第二阀芯84依次设置在壳体86内，并且第一阀芯83和第二阀芯84分别挡住第一阀孔87和第二阀孔88。壳体86上设有排气孔89，壳体86与阀孔52之间通过密封圈密封连接。壳体86与阀孔52之间的连接可以是紧密配合，也可以通过螺纹相连接。另外，阀芯和阀座之间还可以设置球珠，可以增加阀门的灵活性。如图5所示。第一压敏阀门8在挤压进阀孔52后，用卡簧10固定。

第二压敏阀门9，如图4所示，设置在端盖凹槽内，其包括第三阀座91、第三阀芯92、第三弹簧93和壳体94。第三阀座91上设有连通有杆腔11和端盖凹槽的第三阀孔95，第三阀芯92能移动地挡设住该第三阀孔95，第三弹簧93的两端分别抵触在第三阀芯92和端盖凹槽的底面之间，第三阀芯92位于弹簧93和第三阀座91之间。壳体94与阀孔52之间的连接可以是紧密配合，也可以通过螺纹相连接，也可以和第一压敏阀门一样，在阀芯和阀座之间设置球珠。

上述第一压敏阀门8和第二压敏阀门9也可以不使用壳体这个部件，如图2所示，直接将阀座、阀芯和弹簧安装在各自对应的安装孔内即可，此时，阀座和各自对应的安装孔之间密封。

该安全性好的缸体结构在压力异常波动时的工作原理如下：

当压力异常波动时，例如有杆腔11内的压力突然增大，当有杆腔11内压力超过弹簧85的压力值时，推动第一阀芯83压缩弹簧85，第一阀芯83离开其所挡设的第一阀孔87，有杆腔11内的压力介质通过活塞杆泄压孔53、第一阀孔87进入活塞泄压孔21，此时，活塞2内外端面的压力部分抵消，缓和了活塞2的运动速度，并有效避免了活塞密封圈6快速运动所带来的磨损，延长其使用寿命，使活塞缸的工作更加安全。当无杆腔内的压力异常波动时，其工作原理与上述有杆腔压力波动时的工作原理相同。

同时，在有杆腔11内的压力突然增大时，该压力也会冲击第二压敏阀门9，当压力值超过弹簧93的弹力时，第三阀芯92受压压缩弹簧93，第三阀芯92离开第三阀孔95，此时，压力介质沿第三阀孔95、泄压通道45进入活塞杆与活塞杆穿孔的间隙内，降低了有杆腔11内的压力，迫使活塞杆的运动和缓，有效保护了活塞杆密封圈7，延长了活塞杆密封圈7的使用寿命。

实施例2

如图2所示，本实施例中的第一压敏阀门设置在活塞的偏心位置，这样第一压敏阀门直接和无杆腔相连通，活塞杆上不再需要设置活塞杆泄压通道。该结构可以有效保证活塞杆的硬度，增加其使用寿命。

其它内容与实施例1相同。

Claims (7)

1.一种安全性好的活塞缸密封结构，包括：

缸体；

活塞，能移动地设置在缸体内，将缸体分隔为有杆腔和无杆腔；

第一端盖，设置在缸体的前端，将缸体的有杆腔与外界分隔开；第一端盖上设有活塞杆穿孔；

第二端盖，设置在缸体的后端，将缸体的内腔与外界分隔开；

活塞杆，穿过第一端盖上的活塞杆穿孔与所述活塞固定连接，并且活塞杆与活塞杆穿孔之间密封连接；

活塞密封圈，环套在活塞的周壁上，用于密封活塞与缸体内壁的接合面；

其特征在于：

所述活塞与所述缸体的内壁之间具有间隙，所述活塞的周壁上设有周向凹槽，周向凹槽内设有能润滑摩擦的摩擦块，所述活塞内沿活塞的直径方向设有贯通的且与所述周向凹槽相连通的活塞泄压孔；活塞的轴向上设有连通所述有杆腔和所述泄压孔并控制流向为由有杆腔向活塞泄压孔单向流动且同时连通所述无杆腔和所述活塞泄压孔且控制流向为由无杆腔向活塞泄压孔单向流动的第一压敏阀门；

所述活塞上设有容置所述第一压敏阀门的活塞阀孔；所述的第一压敏阀门包括与所述活塞阀孔的内壁密封连接的第一阀座、第二阀座和第一阀芯、第二阀芯以及弹簧；第一阀座和第二阀座上分别设有将所述有杆腔和无杆腔与所述泄压孔相连通的第一阀孔和第二阀孔，其中所述的第一阀芯和第二阀芯分别挡设住第一阀孔和第二阀孔，所述弹簧设置在第一阀芯和第二阀芯之间；

所述的第一压敏阀门位子所述活塞杆所在的轴线位置上，所述活塞杆上设有连通所述有杆腔和所述第一压敏阀门的活塞杆泄压孔。

2.根据权利要求1所述的安全性好的活塞缸密封结构，其特征在于所述活塞上设有活塞杆连接孔，所述活塞杆的前端设有连接部，该连接部插设在所述的活塞杆连接孔内从而将活塞与活塞杆连接到一起；所述的第一压敏阀门设置在所述活塞杆的连接部上。

3.根据权利要求2所述的安全性好的活塞缸密封结构，其特征在于：所述活塞杆的连接部上设有容置所述第一压敏阀门的阀孔；所述的第一压敏阀门包括与所述阀孔内壁密封连接的第一阀座、第二阀座和第一阀芯、第二阀芯以及弹簧；第一阀座和第二阀座上分别设有将所述有杆腔和无杆腔与所述泄压孔相连通的第一阀孔和第二阀孔，其中所述的第一阀芯和第二阀芯分别挡设住第一阀孔和第二阀孔，所述弹簧设置在第一阀芯和第二阀芯之间。

4.根据权利要求1至3任一权利要求所述的安全性好的活塞缸密封结构，其特征在于所述活塞的周壁上位于所述周向凹槽的两侧分别设有第一周向凹槽和第二周向凹槽，所述的第一周向凹槽和第二周向凹槽内分别设有活塞密封圈。

5.根据权利要求4所述的安全性好的活塞缸密封结构，其特征在于所述活塞杆与所述活塞杆穿孔的内壁之间具有细小的间隙，活塞杆穿孔的内壁上设有第一环向凹槽和第二环向凹槽，所述的第一环向凹槽和第二环向凹槽内分别设有密封所述活塞杆与所述活塞杆穿孔的活塞杆密封圈；所述第一端盖的内壁上设有端盖凹槽，第一端盖的内部设有连通所述端盖凹槽与所述间隙的泄压通道，并且该泄压通道的出口位于第一环向凹槽和第二环向凹槽之间；所述的端盖凹槽内设有连通所述有杆腔与端盖凹槽的第二压敏阀门。

6.根据权利要求5所述的安全性好的活塞缸密封结构，其特征在于所述的第二压敏阀门包括设置在所述端盖凹槽内的第三阀座、第三阀芯和第三弹簧；其中所述的第三阀座上设有连通所述有杆腔和端盖凹槽的第三阀孔，所述的第三阀芯能移动地挡设住该第三阀孔，所述第三弹簧的两端分别抵触在第三阀芯和端盖凹槽的底面之间，所述第三阀芯位于所述弹簧和所述第三阀座之间。

7.根据权利要求5所述的安全性好的活塞缸密封结构，其特征在于所述的活塞杆密封圈和/或活塞密封圈的侧壁上设有内凹弧面和外凹弧面，并且内凹弧面和外凹弧面以活塞密封圈的中垂线为中心对称布置；或者所述活塞杆密封圈和/或活塞密封圈的侧壁上设有“V”形槽。