CN103939613A - 一种y形向心双向密封皮圈 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种Y形向心双向密封皮圈，特征是皮圈的Y形头是向着轴心的，皮圈中间在皮圈柄宽度范围的部分不可径向向外压缩，其孔径略大于柱塞的直径不与柱塞接触，能有效减小柱塞运动件的摩擦阻力，其空隙部位又可藏油，以保持润滑；皮圈的外端直径略大于皮圈槽直径，其过盈配合能有效保障皮圈与壳体之间的密封；而皮圈两侧斜向轴心收拢的内圈可径向向外压缩，其直径略小于柱塞直径，能有效起到原始贴紧柱塞密封的作用，即使其经过了较长的使用期，皮圈内圈内表层有了一定量的磨损，并且又遇到寒冷天气时，其工作时也能在工作介质的作用下收拢皮圈内圈贴紧柱塞，达到密封的效果、耐用，方便实用，使用寿命长，密封好。

Description

一种Y形向心双向密封皮圈

技术领域

本发明涉及一种以压缩空气或油液为工作介质（或者两者兼有），使双向运动的柱塞或柱杆前、后（或上、下）两腔之间保持密封的密封装置，尤其是能保障经过较长期使用有一定磨损后，又遇到寒冷天气时仍能有效密封的Y形向心双向密封皮圈，即皮圈的Y形头是向着柱塞或柱杆轴心的一种Y形向心双向密封皮圈。

背景技术

目前，公知的双向运动柱塞或柱杆（下面略称柱塞）的密封大都是用截面为圆形的密封圈（以下简称为O形圈）作密封，有小部分则是用近似X形皮圈作密封。用O形圈作密封的优点是结构简单，制造省工料，成本费用低些，其缺点是其只有实体部分，只靠O形圈本身实体接触密封，而O形圈与柱塞的接触为轴向切点接触，接触点长度本身就很短，当O形圈稍有磨损后冷车或冷机时易漏气、漏油，尤其是寒冷天气使O形圈收缩变硬时更易泄漏。而要使其不易泄漏就必须增大O形圈的截面直径，或者在相同截面直径下，在加工O形圈槽时使其浅些，使O形圈露出多些，即是使O形圈与柱塞配合紧密，使其密封好些，但这样一方面是增大了柱塞的运动阻力，另一方面是会使O形圈发生一定角度的拖动扭转，或者因安装不当使O形圈向某一侧扭转而易出现泄漏。由此可见，用O形圈作柱塞运动件的双向密封，其密封性是不可靠、不耐用的，其密封性与灵活性是相矛盾的，是难以达到密封、灵活、耐用相统一的要求的。

对比文件1，专利公开号CN201606486U ，一种Y型液压密封圈，其截面为“Y”状，内唇部、外唇部与根部的转折处为直边相交的Y型液压密封圈，所述的Y型液压密封圈，其内唇部、外唇部与根部的转折处设有圆弧过渡结构。所述的圆弧分别外切内唇部、外唇部与根部在转折处相交的两边。所述的Y型液压密封圈的内唇部、外唇部与根部的转折处截面的宽度较现有直边相交的Y型液压密封圈的宽度为宽。其公开的结构主要是唇部有过渡圆弧；相交转折点；截面宽度。对比文件的皮圈内圈端面与轴线平行，本专利是垂直，其与本申请不相同。

对比文件2，专利申请号：CN201016421Y，一种“Y”形管道柔性扩口密封圈，位于扩凸口管材和插入管材之间，于管道扩接时起防漏水作用，其特征在于包括内唇、外唇和根部，且外唇与根部之间的夹角大于扩凸口管材的内夹角。所述外唇的外侧面呈圆弧状。所述根部的两侧均设置有镂空部位。其主要用于管道连接密封，其主要是有夹角、圆弧、凸口，有镂空部位，可见其与本申请之不相近似。

对比文件3，CN201090731Y，一种高压自润滑Y形密封圈，在内密封唇或外密封唇的一侧的橡胶弹性体的表面复合设置有聚四氟乙烯薄层。所述的聚四氟乙烯薄层延伸到橡胶弹性体的另一侧形成反包结构。在内密封唇和外密封唇的橡胶弹性体的两侧的表面均复合设置有聚四氟乙烯薄层，两侧的聚四氟乙烯薄层连续形成反包结构。所述的聚四氟乙烯薄层为填充聚四氟乙烯材料，聚四氟乙烯薄层的厚度为0.05～5mm。聚四氟乙烯薄层向下延伸覆盖橡胶弹性体的底面，形成聚四氟乙烯底座，通过聚四氟乙烯底座形成反包结构。聚四氟乙烯薄层嵌入橡胶弹性体内部，在橡胶弹性体内部形成嵌入复合层。聚四氟乙烯薄层嵌入橡胶弹性体内部，在橡胶弹性体内部形成嵌入复合层。内密封唇的口径范围为￠3～￠500mm。外密封唇的口径范围为￠3～￠500mm。其主要是公开了外唇、内唇及其厚度，聚四氟乙烯薄层，及其形成的反包内外唇结构，其公开的内容与本申请之不同。

对比文件4，专利公开号：设在该唇口一侧的两个唇口，所述唇口前端设有三角形凹槽。所述两个唇口的形状分别是三角形和半圆形。所述唇口是聚氨酯。其主要是用于管状物负圆的密封，有唇口前端有三角形凹槽，唇口呈三角形和半圆形，用材为聚氨酯。这种结构也与本申请不相近似。

对于有少部分是用近似X形皮圈的密封件，由于其形状差、密封性差，且受到装配条件限制，因此很少有使用。

对于像装在汽车中、后桥或挂车上的弹簧制力气室，其装在本体或者叫壳体上的作前腔（行车制动气室）与后腔（解除驻车制动气室）之间的密封，目前只是用一条O形圈密封，由于密封结构简单，在低温天气时出现窜漏气故障率相当高。其漏气分两种现象，当O形圈与柱杆接触的内切点向前腔扭转时，是在中途停车拉起手制动阀手柄，如过收费站交费后，在再放下手制动阀手柄要解除驻车要起步时出现后腔向前腔窜漏气，气从行车制动继动阀排气孔排出，这时会出现个别后轮不能解除驻车制动（严重时贮气会很快漏完，后轮全部不能解除驻车）。这时须检查看是哪个轮拖刹车并把其解除驻车制动的螺杆旋出以解除该轮的驻车，然后不断拉、放手制动阀手柄以排净其贮气再起动发动机充气，这样能临时排除该弹簧制动气室窜漏气故障，车可以继续行驶使用。也曾出现过有的司机因上述漏气不是很大，不在意，虽然有拖刹车现象，但经验又少，发动机功率又大，车能起步但带病行驶，致出现烧坏轮胎、损坏制动蹄，可见故障危害之大。另一种漏气现象是O形圈向后扭转，则是在停车拉起手制动阀手柄后仍没有松开制动踏板时，出现弹簧制动气室前腔向后腔窜漏气，气从解除驻车制动的继动阀排气孔处排出。从目前出现的弹簧制动气室窜气故障看，前一种窜气现象较多。

对于象现在中、重型汽车普遍使用的助力缸前置式的离合器助力器的柱塞处分泵与助力气缸之间的油、气密封，目前大多只是采用O形圈作密封，有的则是用近似X形皮圈作密封（以前大多采用2个V形皮圈反向装在柱塞上作密封，在此不作讨论），由于其形状差，易出现漏油、漏气，漏油会损失油液，更要紧的是窜漏气会使助力气缸的压缩空气窜入分泵的油液中致离合器不能分离。

发明内容

为了克服现有装用于柱塞或柱杆双向运动件的前、后腔或上、下腔之间密封的O形圈密封可靠性、耐用性差的不足，本发明的目的在于提供了一种起柱塞或柱杆双向运动件双向密封作用的Y形向心双向密封皮圈（简称Y形向心皮圈），用Y形向心皮圈代替O形圈作柱塞或柱杆双向运动件的双向密封，之所以称为Y形向心皮圈，即是把Y形的两个斜向两侧张开的臂圈向着柱塞或柱杆轴心收拢，皮圈柄宽度部分不可径向向外压缩，称其为实体部分；皮圈的向两侧斜向轴心收扰的部分即内圈也叫臂圈可径向向外压缩，称其为非实体部分。两侧内圈形状、大小分别对称相等。

本发明的技术解决方案是这样的，一种Y形向心双向密封皮圈，包括皮圈内圈内面端点半径R1、柱塞半径R2、皮圈两侧内圈内面交点半径R3、皮圈内圈端面与外斜面交点半径R4、皮圈内圈外斜面与皮圈柄交点半径R5、皮圈外端半径R6、皮圈柄厚度、皮圈体、皮圈内圈、皮圈内圈内面斜向轴心收拢的斜角、皮圈内圈端面厚度、皮圈内圈与柱塞配合在端口处的过盈量厚度、皮圈内圈与柱塞过盈配合的摩擦块、皮圈内圈内面与柱塞之间的轴向接触密封线长度、皮圈两内圈之间的宽度、壳体在T形向心环槽部位的厚度、T形向心环槽下部宽度、T形向心环槽柄部宽度、壳体的T形向心环槽端口半径R7、T形向心环槽台肩半径R8、T形向心环槽底半径R9，其特征在于皮圈的Y形头是向着轴心的，皮圈体（8）的轴向剖面的皮圈内圈（9）呈轴向向两侧斜向轴心收拢，皮圈内圈端面厚度（11）与轴线垂直，皮圈有向两侧斜向轴心收拢的皮圈内圈，皮圈宽度为皮圈两内圈之间的宽度（15），两侧内圈的形状、大小分别对称相等。

Y形向心皮圈两侧斜向轴心收拢的两侧内圈内表面皮圈内圈内面斜向轴心收拢的斜角（10）为1°至30°。

本发明的有益效果是：其既确保了柱塞与壳体之间的有效可靠密封，又避免了因要求密封可靠致使柱塞发生运动受阻的故障出现，而且即使其经过了较长的使用期，其向两侧斜向轴心收拢的内圈内表层有了一定量的磨损，并且又遇到寒冷的天气，在这种情况下工作时，其也能在工作介质的作用下收拢贴紧在柱塞上仍能达到密封的效果，能达到密封、灵活、耐用的统一。

附图说明

图1为本发明的一种Y形向心双向密封皮圈的轴向剖面构造剖视图。

图2为本发明在壳体上的用于安装Y形向心双向密封皮圈的T形向心环槽的轴向剖面图。

附图标记：皮圈内圈内面端点半径R1（1）、柱塞半径R2（2）、皮圈两侧内圈内面交点半径R3（3）、皮圈内圈端面与外斜面交点半径R4（4）、皮圈内圈外斜面与皮圈柄交点半径R5（5）、皮圈外端半径R6（6）、皮圈柄厚度（7）、皮圈体（8）、皮圈内圈（9）、皮圈内圈内面斜向轴心收拢的斜角（10）、皮圈内圈端面厚度（11）、皮圈内圈与柱塞配合在端口处的过盈量厚度（12）、皮圈内圈与柱塞过盈配合的摩擦块（13）、皮圈内圈内面与柱塞之间的轴向接触密封线长度（14）、皮圈两内圈之间的宽度（15）、壳体在T形向心环槽部位的厚度（16）、T形向心环槽下部宽度（17）、T形向心环槽柄部宽度（18）、壳体的T形向心环槽端口半径R7（19）、T形向心环槽台肩半径R8（20）、T形向心环槽底半径R9（21）。

具体实施方式

本发明的最佳实施例是这样的，参照附图，皮圈装到壳体的环槽中后，其实体部分的孔径大于柱塞直径，实体部分不与柱塞接触以减小运动阻力，其空隙部位又可藏油以保持润滑。皮圈外端半径R6（6）略大于T形向心环槽底半径R9（21），这一部位的过盈配合对皮圈与壳体之间的密封起主要作用，同时工作时的介质压力同样使皮圈柄部侧面贴紧于皮圈槽受压的一侧，从而对皮圈与壳体之间的密封起辅助作用。皮圈柄厚度（7）与T形向心环槽柄部宽度（18）的配合起到皮圈的定位稳定作用。皮圈内圈内面端点半径R1（1）略小于柱塞半径R2（2），皮圈外端半径R6（6）与T形向心环槽底半径R9（21）的过盈配合使皮圈装入环槽中后，其皮圈内圈内面端点半径R1（1）有近似于上述过盈配合量的收拢量，使其与柱塞的配合摩擦厚度为皮圈内圈与柱塞配合在端口处的过盈量厚度（12）。相应的过盈配合摩擦块为皮圈内圈与柱塞过盈配合的摩擦块（13），皮圈内圈内面与柱塞之间的轴向接触密封线长度（14），从而确保皮圈与柱塞之间的密封。皮圈内圈端口面应与轴线垂直，而不能与斜面垂直，且内圈端面孔端口不可设内倒角或内圆角，以确保其轴向接触密封线长度，并避免工作介质对内倒角面产生的向外分力降低皮圈内圈对柱塞的贴紧密封效果。皮圈内圈内面斜向轴心收拢的斜角（10）应控制在18°～22°之间，以确保既能有效可靠密封又要防止因斜角过大致轴向接触密封线变短、阻力变大、过盈摩擦块易磨失。皮圈内圈端面厚度（11）应确保有足够的耐用期（厚些），又要有利于工作介质对其作用后收拢贴紧柱塞达到密封（即太厚不好），更要防止内圈被折反（内圈过簿在装配时可能会易被折反）。

皮圈材料应使用耐油耐磨的丁基橡胶，壳体采用Y形向心皮圈代替原来的O形圈作密封后，相应地把壳体原来装O形圈的部位的凹形环槽改为T形向心环槽，并根据皮圈两内圈之间的宽度（15）加上装配柱塞受压后变宽的量及边隙留量得出T形向心环槽下部宽度（17），并使其与前后端面的宽度留有2mm以上，从而确定壳体在壳体在T形向心环槽部位的厚度（16）。像弹簧制动气室壳体该部位的厚度达不到要求时，可在壳体的后端面处加铸凸出一个小圆台环，这样既达到了加工需要的厚度，又节约了材料。T形向心环槽柄部的长度（深度）＝T形向心环槽底半径R9（21）减去T形向心环槽台肩半径R8（20），其应≤皮圈柄部长度＝皮圈外端半径R6（6）减去皮圈内圈外斜面与皮圈柄交点半径R5（5），以免出现皮圈压不紧皮圈槽达不到密封。皮圈柄宽度（7）与T形向心环槽柄部宽度（18）的配合间隙应控制在0.05mm～0.10mm。在把皮圈装入皮圈槽之前，应用润滑性好且耐磨耐高温的润滑脂全部涂抹过皮圈槽，以利于润滑好装皮圈，又防止其生锈。同时用上述润滑脂全部染过皮圈，再用手指捏折皮圈，把其放入孔口装入到槽中并压贴到位，并对皮圈两内圈之间凹位涂满润滑脂，以确保润滑。对于弹簧制动气室在生产线上装柱杆入壳体的皮圈孔时，应在空心柱杆端头的螺塞外径上套装一个子弹头形、圆锥度约为30°的塑料套（套装在螺塞外径部位的塑料套外径应刚好与柱杆外径大小一致），并涂上润滑脂，以便胀开皮圈逆向侧内圈的孔端口，在把塑料套及柱杆插装入皮圈孔时，应边转动着柱杆边轻用力推，即螺旋式推进，以便顺利装入，防止折反皮圈，装入后再取下塑料套，并注意把前气室超过壳体端面的润滑脂擦净，以防止污染气室皮碗。在修理中无子弹头形塑料套时，则须用一条头部扁而呈圆弧形的钢支条从前端伸入，边观察边压一下逆向侧皮圈内圈孔端口内面，边转动柱杆边轻用力推，才能把柱杆装入。无论用哪一种方法装柱杆入皮圈中，一定要注意避免打折皮圈内圈。弹簧制动气室装成总件后，应装接气管用压缩空气试过是否漏气。对于如何装助力缸前置式离合器助力器的柱塞通过皮圈孔端口处，须测算出留有足够柱塞的安全使用长度后，把其内端头加工成子弹头形，锥度约30°，把圆锥面与圆柱面交汇处加工成圆弧状的流线体，并以螺旋式推进，使柱塞能顺利通过皮圈孔端口处。

Claims (2)

1.一种Y形向心双向密封皮圈，包括皮圈内圈内面端点半径R1、柱塞半径R2、皮圈两侧内圈内面交点半径R3、皮圈内圈端面与外斜面交点半径R4、皮圈内圈外斜面与皮圈柄交点半径R5、皮圈外端半径R6、皮圈柄厚度、皮圈体、皮圈内圈、皮圈内圈内面斜向轴心收拢的斜角、皮圈内圈端面厚度、皮圈内圈与柱塞配合在端口处的过盈量厚度、皮圈内圈与柱塞过盈配合的摩擦块、皮圈内圈内面与柱塞之间的轴向接触密封线长度、皮圈两内圈之间的宽度、壳体在T形向心环槽部位的厚度、T形向心环槽下部宽度、T形向心环槽柄部宽度、壳体的T形向心环槽端口半径R7、T形向心环槽台肩半径R8、T形向心环槽底半径R9，其特征在于皮圈的Y形头是向着轴心的，皮圈体（8）的轴向剖面的皮圈内圈（9）呈轴向向两侧斜向轴心收拢，皮圈内圈端面厚度（11）与轴线垂直，皮圈有向两侧斜向轴心收拢的皮圈内圈，皮圈宽度为皮圈两内圈之间的宽度（15），两侧内圈的形状、大小分别对称相等。

2.根据权利要求1所述的一种Y形向心双向密封皮圈，其特征在于Y形向心皮圈两侧斜向轴心收拢的两侧内圈内表面皮圈内圈内面斜向轴心收拢的斜角（10）为1°至30°。