CN102933869B - 配备了改进的密封组件的气弹簧 - Google Patents
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Abstract
本发明描述了一个气弹簧(1),特别是用于模具用的气弹簧,它包括在至少一个载有所述气体的圆柱气缸(5),以及在圆柱气缸(5)里滑动的至少一个活塞杆(3),至少一个导向管组件(7),且/或至少有一个被置于所述活塞杆(3)和所述的圆柱气缸(5)之间的动态密封组件(9),所述的导向管组件(7)是由一种第一混合物组成的材料制作而成,所述的第一混合物是由一种热塑性有机聚合物和一种固体润滑填充物组成且所述的动态密封组件(9)是由一种第二混合物组成的材料制作而成,所述的第二混合物是由一种热塑性弹性体和一种矿物填充物或者一种热塑性有机聚合物组成。
Description
技术领域
本发明涉及一种气弹簧,特别是模具用气弹簧,配备了改进的密封组件的气弹簧。
背景技术
众所周知,气弹簧是一种不同于传统弹簧的装置,它是利用载于气缸中的一种压缩气体来产生一种返回力,这种压缩气体可以通过活塞杆以可变的方式进行压缩。弹簧被用于许多的场所,特别是用于汽车、医药、家具、航空航天和模具行业。
在下文中,对于模具用的气弹簧通常使用氮气充气使其内部压力超过10000Kpa,且由用于装载所述气体的一种圆柱气缸构成,活塞杆可以在所述的圆柱气缸里滑动:能允许所述的气体在所述的圆柱气缸里被存储和压缩,通常有一个或多个密封组件或者密封垫片被置于所述的圆柱气缸与所述的活塞之间,且这些密封组件包含不止一个密封导向套和不止一个活塞杆密封组件。因此,活塞杆的滑动从所述的气弹簧一个空闲部分开始直到活塞杆行程的终部,在这个行程中必然会给活塞杆上带来一种强迫力,这种强迫力自然大于最初气弹簧的力:当所述的带来的这种强迫力作用停止的时候,活塞杆的返回运动自动代替原来活塞杆的滑动,这种返回运动是由于圆柱气缸内活塞杆上的气体产生的压力所产生。
现有技术中气弹簧的密封导向管由尼龙、聚四氟乙烯或者其它聚合物制作而成,而所述的活塞密封组件由TPU(热塑性聚氨基甲酸酯)、PU(聚氨基甲酸酯)或者其它聚合物制作而成。
通常,现有技术中的气弹簧都有一个使用寿命,这个寿命可以表示为活塞杆可以完成伸缩的周期次数,超过这个次数气体便开始渗漏导致弹簧性能逐渐丧失直至完全耗尽。通常,这种气体渗漏发生于活塞杆不能充分密封活塞的表面时。这是由于在活塞杆表面上的滑动产生的摩擦以及由活塞杆表面和密封导向管表面或者是圆柱气缸表面之间存在的挤压所导致。
为了提高耐摩擦和抗挤压能力,现有技术中的气弹簧建议采用不同的填充物和TPU,尼龙,或者聚四氟乙烯一起混合制备活塞杆密封组件和密封导向管。这些填充物通常由润滑剂组成,通常由PTEE(聚四氟乙烯),石墨或者聚硅酮,和/或增强组分组成,所述的增强组分通常由有机物和无机纤维组成。
现有技术还建议将填充物和重晶石(BaSO4)混合物用在一些特殊和有限的场所,这些场所如下所述:
- 在医药领域BaSO4填充物被允许使用,这种允许是指BaSO4填充物作为一种组分与TPU一起制作成装置(比如导管),这种组合物本来是不可见的,可以使用X-ray观察到。
- 为了商业用途,可以增加加入到TPU中的BaSO4组分的重量,考虑给BaSO4组分高比重含量。
- BaSO4被用于在机械行业中的使用的砂轮上,这是因为在低温下根据反应方程式BaSO4+Fe→Fe3O4+BaS BaSO4,BaSO4促进地面工作的工件表面形成Fe3O4,所述的Fe3O4具有润滑作用。
发明内容
本发明目的是提供一种气弹簧用以解决上述现有技术中的问题,特别是配备了改进了密封组件的模具用气弹簧,所述的密封组件与现有技术中的气弹簧相比,包括至少一个用于增加所述弹簧使用寿命的密封导向管。
本发明另一目的是提供一种气弹簧,特别是配备了改进的密封组件的模具用气弹簧,所述的密封组件与现有技术中气弹簧相比,包括至少一个用于增加所述弹簧使用寿命的活塞杆。
此外,本发明的一个目的是提供一种气弹簧,特别是配备了改进的密封组件的模具用气弹簧,所述的密封组件包括至少一个用于增加所述弹簧使用寿命的密封导向管和/或活塞杆,特别是在正确使用的情况下,这种正确使用情况是指不带润滑且每分钟双循环条件下活塞杆行程垂直于圆柱气缸基底。
本发明又一目的在于提供一种气弹簧,特别是关于配备了改进的密封组件的模具用气弹簧,所述的密封组件包括至少一个用于增加所述弹簧使用寿命的密封导向管和/或活塞杆,特别是在不正确使用的情况下,这种不正确使用情况是指不带润滑且每分钟标准循环条件下活塞杆行程不垂直于圆柱气缸基底。
以上所述以及本发明其它目标和优势,将在下文中清楚的描述,以上所述的以及本发明的其它目标和优势是由一种气弹簧获得的,特别是关于配备了如权利要求1所描述的改进的密封组件的模具用气弹簧。本发明的优选实施例和重要变化则是从属权利要求的主题。
马上很明显了解到,可在不偏离权利要求中界定的本发明范围的情况下,对本文描述的内容可进行众多变化和修改(例如与形状、尺寸、配置和部件相关且具有等同功能性)。
附图说明
参照附图通过本发明的一些优选实施例可更好地描述本发明,这些实施例并不是限制性实例,图中:
-图1示出了根据本发明的气弹簧的一个优选实施例的局部透视图;
-图2示出了根据本发明的气弹簧的另一个优选实施例的局部透视图;
-图3示出了根据本发明的气弹簧的另一个优选实施例的局部剖视图;
-图4示出了根据本发明的气弹簧的另一个优选实施例的局部剖视图。
具体实施方式
参照附图,所述的气弹簧1,特别是模具用气弹簧,根据本发明可知,它由至少一个活塞杆3,与活塞杆3相对应的穿孔法兰4,至少一个圆柱气缸5,置于所述的活塞杆3和所述的圆柱气缸5之间的改进的密封组件组成,所述的活塞杆3在载有所述气体圆柱气缸内滑行,所述的密封组件包括至少一个密封导向管组件7和/或至少一个动态密封组件9。
此外,气弹簧1可以视需要包括其它构件,所述其它构件的组装关系由本项技术可知,如一种活塞刮件11,一种O型圈13,一种用于防止O型圈13收到挤压的抗挤压环15和至少一个具有相对螺纹帽19的阀17。
视需要,所述的密封导向管组件7置于用于所述活塞杆3滑动的密封导向管221和所述活塞杆3之间。此外,特别由图2-4所示,动态密封组件9可以被置于穿孔法兰4和活塞杆3之间以使圆柱气缸5内表面产生一种密封。
更有利的是,密封导向管组件7是由一种第一混合物材料制备,所述的第一混合物是由一定质量分数的所述的有机热塑性聚合物和一定补充量的所述的固体润滑填充物组成,所述的有机热塑性聚合物的质量分数优选为60%-99%,进一步优选为90%-98%且更进一步优选为95%,所述的固体润滑填充物的质量分数与所述的有机热塑性聚合物质量分数总和为100%。
作为优选,所述的第一混合物的有机热塑性聚合物是一种PEEK(聚醚醚酮)。视需要,所述的第一混合物的有机热塑性聚合物也可以是一种PEKK(聚醚酮酮),一种PEK(聚醚酮),一种PEI(聚醚亚胺),一种PPS(聚苯硫醚),一种PES(聚醚砜树脂),一种PEKEKK(聚醚酮醚酮酮),一种PEEKK(聚醚醚酮酮),一种PEEKEK(聚醚醚酮醚酮)或者一种PEEEK(聚醚醚醚酮),经过适当的混合而制备。
作为优选,所述的第一混合物的固态润滑填充物是一种过硫键过渡金属,更进一步优选是从具有晶粒尺寸大约为微米和纳米的MoS2,WS2,WSe2,MoSe2,NbS2或者NbSe2粉末中选择。
更有利的是,所述的动态密封组件9由第二混合物代替制备,所述的第二混合物由质量分数优选在50%和70%之间的热塑性弹性体和一种质量分数在1%和30%之间的矿物填充物组成,更进一步优选是矿物填充物质量分数在2%和20%之间或者一种质量分数在3%到40%之间的有机热塑性聚合物,进一步优选是所述的有机热塑性聚合物质量分数在5%和20%之间。
作为优选,所述的矿物填充物是一种重晶石,进一步优选是重晶石BaSO4且所述的重晶石BaSO4质量分数为8%,同时,视需要,所述的有机热塑性聚合物的质量分数为9%。
作为优选,所述的热塑性弹性体是一种TPU(热塑性聚氨酯弹性树脂)或者是一种TPE(热塑性弹性体树脂)且所述的第二混合物的有机热塑性聚合物是一种PEEK,PEKK,PEKEKK,PEK,PEEKK,PEEKEK或者PEEEK。
更进一步优选,所述的第二混合物也可包括质量分数优选在0.2%-30%之间的一种固态润滑填充物组成,进一步优选,质量分数在0.4%-10%之间,更进一步优选质量分数为4%。作为优选,所述的第二混合物的固态润滑剂是一种过硫键过渡金属,进一步优选是从具有晶粒尺寸大约为微米和纳米的MoS2,WS2,WSe2,MoSe2,NbS2或者NbSe2粉末中选择。
通过对上述本发明所描述的气弹簧的使用寿命进行测试,本申请人已经验证了根据上文所描述的成分所制作所述的密封导向管组件7和所述的动态密封组件9的具有非比寻常和预想不到的耐磨损性能。
特别是,所述的这些测试表明:
- 在正确使用的情况下,这种正确使用情况是指不带润滑且每分钟双循环条件下活塞杆3行程垂直于圆柱气缸5基底,所述的使用寿命与每分钟标准循环的使用寿命相比增加了超过15%;
- 在不正确的使用下,这种不正确使用情况是指所述的圆柱气缸5不带润滑且每分钟标准循环条件下活塞杆3行程不垂直于圆柱气缸基底(倾角为1℃),所述的使用寿命与正确使用的使用寿命相比增加了30%,例如:活塞杆3行程垂直于圆柱气缸5基底,每分钟标准循环,没有润滑。
上述的测试结果记录在下文的对比表中,从这个对比表中可以推断出,与之前所描述的属于现有技术的密封配件相比,根据本发明制备的配备了密封导向管组件7和/或动态密封组件9的气弹簧1的使用寿命有了显著的增加:
气弹簧 | 使用寿命 | 速率 | 倾角 |
现有技术 | 100 | 100 | 0° |
配备了密封导向管组件7 | ~100 | 200 | 0° |
配备了动态密封组件9 | ~100 | 100 | 0° |
配备了密封导向管组件7和配备了动态密封组件向管9 | ~115 | 200 | 0° |
配备了密封导向管组件7和配备了动态密封组件9 | ~130 | 100 | 1° |
上述测试是在配备了由第一混合物制备的密封导向管组件7的气弹簧1上进行的,所述的第一混合物是由79%的PEEK和21%的WS2和/或配备了由第二混合物制备的一种动态密封组件9,所述的第二混合物是由质量分数为61%的TPU,22%的BaSO4和17%的WS2组成。
本发明的一些优选实施例已经在上文中描述,但在这些实施例的基础上和本发明构思范围内,还可以很容易想到进一步的修改和变化。特别是,许多的变化和修改,在功能上都和上述这些实施例等同且通过增加从属权利都可以落入本发明所保护的范围之内,这些变化和修改相对于本领域的技术人员而言都是显而易见的。
Claims (8)
1.一种气弹簧(1),用于模具,它由至少一个滑动设置在至少一个载有气体的圆柱气缸(5)内的活塞杆(3)、至少有一个被置于所述活塞杆(3)和所述的圆柱气缸(5)之间的动态密封组件(9)组成,或者它由至少一个滑动设置在至少一个载有气体的圆柱气缸(5)内的活塞杆(3)、至少一个导向管组件(7)、至少有一个被置于所述活塞杆(3)和所述的圆柱气缸(5)之间的动态密封组件(9)组成, 所述导向管组件(7)是由一种第一混合物组成的材料制作而成,所述第一混合物是由一种有机热塑性聚合物和一种固体润滑填充物组成;
其特征在于所述动态密封组件(9)是由一种第二混合物组成的材料制作而成,所述第二混合物是由一种热塑性弹性体和一种矿物填充物组成;所述热塑性弹性体的质量分数优选为50%-70%。
2.如权利要求1所述的气弹簧(1),其特征在于:所述第二混合物是由质量分数优选为1%-30%的所述矿物填充物组成。
3.如权利要求2所述的气弹簧(1),其特征在于:所述矿物填充物质量分数进一步优选为2%-20%。
4.如权利要求1所述的气弹簧(1),其特征在于:所述第二混合物中所述矿物填充物是一种重晶石。
5.如权利要求4所述的气弹簧(1),其特征在于,所述第二混合物中所述矿物填充物优选为BaSO4。
6.如权利要求5所述的气弹簧(1),其特征在于:所述BaSO4的质量分数为8%。
7.如权利要求1所述的气弹簧(1),其特征在于:所述第二混合物的所述热塑性弹性体是一种TPU或者是一种TPE。
8.如权利要求1所述的气弹簧(1),其特征在于:所述第一混合物中的有机热塑性聚合物是一种PEEK,一种PEKK,一种PEKEKK,一种PEK,一种PEEKK,一种PEEKEK或者是一种PEEEK。
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