CN102588610A - 一种带有密封跟随装置的液压缸 - Google Patents

Abstract

一种带有密封跟随装置的液压缸，包括活塞、密封跟随环、卡环和液压缸体，其中所述密封跟随环通过卡环固定在所述活塞上；其中所述密封跟随环内孔一端为带有止口的圆锥台孔，另一端为带有螺旋油槽的圆柱孔，所述密封跟随环外圆上开有密封环槽，所述密封环槽在与所述圆锥台孔相对侧的凸缘上带有多个密封跟随环进油孔；所述圆锥台孔与所述活塞无杆侧的外圆锥面之间形成密封跟随环内压力油腔，且所述密封跟随环内压力油腔通过螺旋油槽与液压缸无杆侧油腔相连，所述密封跟随环外圆上开有密封环槽，所述密封环槽中装有L形密封，所述L形密封内圆与所述密封环槽之间装有L形密封内O形密封。

Description

一种带有密封跟随装置的液压缸

技术领域

本发明涉及一种带有密封跟随装置的液压缸，具体的说是一种工作压力达到了200MPa以上的超高压液压缸，属于超高压液压缸设计技术领域。

背景技术

目前，随着新技术的发展，对于高精度、寿命长、可连续工作的超高压液压缸需求越来越广泛。公知的超高压液压缸是基于通用的设计方法设计的，工作压力较低(一般工作压力不超过70MPa，少数达到200MPa)、寿命短、连续工作能力差，长时间工作后泄漏严重。

发明内容

为了克服上述技术上的不足，本发明提供一种超高压液压缸，该液压缸不仅工作压力可达到200MPa以上的超高压，而且寿命长、泄漏极小、可适合连续工作状态。

本发明所采用的技术方案是：一种带有密封跟随装置的液压缸，包括活塞、密封跟随环、卡环和液压缸体，其中所述密封跟随环通过卡环固定在所述活塞上。

其中所述活塞朝向液压缸体进油口的端部外圆柱面上带有卡环槽，所述端部外圆柱面通过圆锥面与轴肩部相连；所述密封跟随环固定在所述卡环与所述轴肩部之间。

其中所述密封跟随环内孔一端为带有止口的圆锥台孔，另一端为带有螺旋油槽的圆柱孔，所述密封跟随环外圆上开有密封环槽，所述密封环槽在与所述圆锥台孔相对侧的凸缘上带有多个密封跟随环进油孔。

其中所述圆锥台孔与所述活塞无杆侧的外圆锥面之间形成密封跟随环内压力油腔，所述密封跟随环内压力油腔中装有密封跟随环内O形密封，且所述密封跟随环内压力油腔通过所述螺旋油槽与液压缸无杆侧油腔相连。

其中所述密封环槽中装有L形密封，所述L形密封外圆为圆柱面，内圆为圆弧面，所述L形密封内圆与所述密封环槽之间装有L形密封内O形密封。

其中所述活塞轴肩部上具有活塞环形槽，活塞导向环安装在所述活塞环形槽中。

其中所述液压缸体的有杆侧安装有液压缸盖，所述液压缸盖上装有防尘圈、缸盖上滑动密封、缸盖导向环、缸盖上固定密封。

其中所述密封跟随环内O形密封由氟橡胶(FKM)或丁腈橡胶(NBR)制成。

其中所述L形密封由聚四氟乙烯制成。

其中所述L形密封内O形密封由氟橡胶(FKM)或丁腈橡胶(NBR)制成。

本发明的有益效果是：由于密封跟随环内压力油腔通过密封跟随环上的螺旋油槽与液压缸无杆侧油腔相通，密封跟随环内压力油腔中的油压与液压缸无杆侧油腔中的油压相同；当液压缸无杆侧油腔中加压使活塞伸出时，密封跟随环内压力油腔中的油同等加压，使密封跟随环在压力下与液压缸体同步胀缩；而密封环槽中安装的L形密封、O形密封及液压缸体之间形成L形密封内压力油腔，该油腔通过密封跟随环上开的多个密封跟随环进油孔与液压缸无杆侧油腔相通，使液压缸无杆侧油腔中的油压与L形密封内压力油腔中的油压相同；当无杆腔侧压力增大时，该侧油压将通过密封跟随环进油孔进入到L形密封内压力油腔内，该油腔内压力同步增大，L形密封一侧与缸筒内壁贴严，内部压力几乎为零，另一则在L形密封内压力油腔内，内部的液压油将对L形密封内壁产生压力，在压力作用下L形密时将被压向液压缸内壁，在压力的作用下，L形密封与缸筒内壁密封间隙更小，密封效果更好，且密封效果与内部压力有关，因此做到了液压缸内压力增大的同时，密封能力加强。

液压缸活塞上的密封跟随环在压力作用下会与液压缸体同步胀缩，密封跟随环的外边缘处与缸壁在任何工作压力下都会紧密贴合，间隙数量级控制在0.1微米到50微米之间，该间隙是通过作用在密封跟随环内侧的油压，使密封跟随环与压力同步胀缩，外壁仅有一层薄油膜而贴在缸筒内壁上，这样实现动态间隙控制，达成了跟随缸筒外壁同步胀缩的目的，保证间隙不会因压力增大而大的弊病，有效的解决了通常液压缸设计的弊病。控制该间隙的有益效果是L形密封在高油压下会有很大的作用力作用在密封跟随环上，较小间隙将使L形密封在承载较大的压力下，密封材料不被挤入密封跟随环与液压缸体内壁形成的间隙中，从而提高了密封的承载能力。以往没有跟结构的液压缸设计，在承受较大压力时，缸筒内壁在压力作用下将会胀大，而活塞不胀，活塞与缸筒内壁将形成较大的间隙，密封材料质地相对钢铁较软，并且塑变性较强，在大压力下，又有足够的间隙空间允许材料弹塑性变形，密封材料变形并被挤入间隙当中，当液压油压力释放时，缸筒回弹，而密封材料由于是部分弹性变形部分塑性变形，塑性变形部分不能回弹，而被压在间隙当中。密封材料原有物理性能彻底被破坏，当液压缸回程时，该部分密封材料被剖离密封材料本体，如此工作几十个行程，密封将失效，从而液压缸失效。

由于L形密封是设计在密封跟随环上的，使L形密封具备同样的胀缩功能，使密封在高压下的密封性大幅度提高。该设计可以使L形密封二次跟随补偿由于工作压力变化导制的缸筒内径变化而产生的间隙，将超高压下L形密封与液压缸体内壁的工作间隙控制在0.1微米-20微米之间，控制该间隙的有益效果是，使密封与缸筒内壁形的间隙恰好处在高阻油膜区间，此时即可形成保证密封工作时需要的油膜，同时又具有很好的密封效果。

通过密封跟随环间隙控制了挤入效应，通过L形密封跟控制了密封工作油膜间隙，达成了较好的密封效果的同时，提高了密封性能及使用寿命。使液压缸具有较长的使用寿命。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是根据本发明的超高压液压缸主剖视图。

图2是根据本发明的超高压液压缸密封跟随环剖视图。

图3是根据本发明的L形密封内压力油腔部的放大视图。

图中：1、活塞，2、防尘圈，3、缸盖上滑动密封，4、液压缸盖，5、缸盖导向环，6、缸盖上固定密封，7、液压缸体，8、活塞导向环，9、密封跟随环内O形密封，10、L形密封，11、密封跟随环，12、卡环，13、进油口，14、液压缸无杆侧油腔，15、密封跟随环进油孔，16、L形密封内压力油腔，17、L形密封内O形密封，18、螺旋油槽，19、密封跟随环内压力油腔，20、外圆锥面，21、回油口，22、回程油腔，23、活塞环形槽，24、圆锥台孔，25、L形密封与缸筒内壁间隙，26、发生挤入效应时的挤入点，27、密封跟随环与缸筒内壁之间的间隙。

具体实施方式

在图1-图2所示实施实例中，活塞导向环8安装在活塞1上的活塞环形槽23中，密封跟随环11安装在活塞1的无杆侧，用卡环12固定，密封跟随环11上的圆锥台孔24与活塞1的外圆锥面构形成了密封跟随环内压力油腔19，并形成了密封压力锥角28，密封压力锥角28小于90度，密封在受压力时会被压入压力锥角内，正承压面积会减小，保护密封，因为有压力锥角的存在，侧压会增大，使密封的密封效果更好。同时压力锥角的设计，会使密封在加压卸压时，处于正向压缩、反向压缩的交替过程，即密封圈处在被拉长及压缩短的交替过程中，有效的延长了密封长期处于同一个方向压缩而产生永久变形的时间，降低了出现硬化失效的概率。

在密封跟随环内压力油腔19中装有密封跟随环内O形密封9，密封跟随环11内圆上的螺旋油槽18与活塞1无杆侧外圆面形成螺旋形进油道，密封跟随环11外圆上开有密封环槽，在密封环槽中装有L形密封10及L形密封内O形密封17，L形密封10是装在密封跟随环11外环槽上的，L形密封10在压力作用下同样具备胀缩能力，在压力作用下可以使L形密封10二次跟随补偿由于工作压力变化导致的缸筒内径变化而产生的密封跟随环11与缸筒内壁之间的间隙27，可将超高压下L形密封10与液压缸体7内壁的工作间隙控制在0.1微米-20微米之间，控制该间隙的有益效果是，使密封与缸筒内壁形的间隙恰好处在高阻油膜区间，此时即可形成保证密封工作时需要的油膜，同时又具有很好的密封效果。

将活塞1组件装于液压缸体7中后，密封跟随环11外圆上的密封环槽与液压缸体1内圆面将形成L形密封内压力油腔16，其长度为L3，该油腔16与密封跟随环内压力油腔19不在同一高度上，密封跟随环内压力油腔19长度为L1，因此在密封跟随环内压力油腔19及其前部密封跟随环内圆一段内表面L2上形成内压带，该内压带的压力等于液压缸无杆侧油腔14的压力，其作用就是使密封跟随环11与液压缸体7的内壁紧密贴合，间隙数量级控制在10微米到50微米间，有效的防止L形密封10在超高下挤入密封跟随环11与缸筒内壁之间的间隙27内被破坏，缸盖上固定密封6、缸盖导向环5、缸盖上滑动密封3、防尘圈2分别装于液压缸盖4上，同时将液压缸盖4组件与液压缸体7组装好；当高压液压油通过进油口13进入到液压缸无杆侧油腔14中时，液压缸体7内圆在压力下将胀大，此时压力油同时通过螺旋油槽18形成的螺旋进油道进入到密封跟随环内压力油腔19及其前部的一段内压带中，由于密封跟随环内压力油腔19充油后，密封跟随环内O形密封9被推向锥形腔结合侧，起到密封的作用，其前端的压力油腔19及其前部的一段压力带将使密封跟随环11在压力作用下与液压缸体7同步胀大，保持密封跟随环外侧密封槽间隙很微小，有效的防止密封的挤放效应损坏，使用液压缸的耐压能力大幅提升；压力油同时通过密封跟随环进油孔15进入到L形密封内压力油腔16中，液压油将作用在L形密封内侧，将密封压向液压缸体7内壁，且L形密封对缸体内壁的压力随液压油的压力变化而变化，使密封效果大幅提升。

Claims (10)

1.一种带有密封跟随装置的液压缸，包括活塞(1)、密封跟随环(11)、卡环(12)和液压缸体(7)，其中所述密封跟随环(11)通过卡环(12)固定在所述活塞(1)上。

2.根据权利要求1所述的液压缸，其中所述活塞(1)朝向液压缸体(7)进油口(13)的端部外圆柱面上带有卡环槽，所述端部外圆柱面通过圆锥面与轴肩部相连；所述密封跟随环(11)固定在所述卡环(12)与所述轴肩部之间。

3.根据权利要求1所述的液压缸，其中所述密封跟随环(11)内孔一端为带有止口的圆锥台孔(24)，另一端为带有螺旋油槽(18)的圆柱孔，所述密封跟随环(11)外圆上开有密封环槽，所述密封环槽在与所述圆锥台孔(24)相对侧的凸缘上带有多个密封跟随环进油孔(15)。

4.根据权利要求2所述的液压缸，其中所述圆锥台孔(24)与所述活塞(1)无杆侧的外圆锥面之间形成密封跟随环内压力油腔(19)，所述密封跟随环内压力油腔(19)中装有密封跟随环内O形密封(9)，且所述密封跟随环内压力油腔(19)通过所述螺旋油槽(18)与液压缸无杆侧油腔(14)相连。

5.根据权利要求4所述的液压缸，其中所述密封环槽中装有L形密封(10)，所述L形密封(10)外圆为圆柱面，内圆为圆弧面，所述L形密封(10)内圆与所述密封环槽之间装有L形密封内O形密封(17)。

6.根据权利要求5所述的液压缸，其中所述活塞(1)轴肩部上具有活塞环形槽(23)，活塞导向环(8)安装在所述活塞环形槽(23)中。

7.根据权利要求6所述的液压缸，其中所述液压缸体(7)的有杆侧安装有液压缸盖(4)，所述液压缸盖(4)上装有防尘圈(2)、缸盖上滑动密封(3)、缸盖导向环(5)、缸盖上固定密封(6)。

8.根据权利要求4所述的液压缸，其中所述密封跟随环内O形密封(9)由氟橡胶或丁腈橡胶制成。

9.根据权利要求5所述的液压缸，其中所述L形密封(10)由聚四氟乙烯制成。

10.根据权利要求5所述的液压缸，其中所述L形密封内O形密封(17)由氟橡胶或丁腈橡胶制成。

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