CN108916154A - 一种自适应密封圈密封液压缸 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种自适应密封圈密封液压缸，包括缸筒、缸盖、活塞和活塞杆以及设置在缸筒上的第一油口和第二油口,所述活塞和活塞杆一体成型，所述活塞上设有三条环形矩形槽，环形密封圈安装在中间环形矩形槽中，支撑带安装在对称分布于环形密封圈两侧的环形矩形槽中，所述活塞中心设有两条十字交叉油路，纵向油路与安装环形密封圈的环形槽相通，横向油路的两端分别与有杆腔和无杆腔连通，所述横向油路上纵向油路的两侧分别设有第一单向阀和第二单向阀，所述第一单向阀开启方向为由无杆腔向有杆腔，第二单向阀开启方向为由有杆腔向无杆腔。本发明具有结构简单、响应快、摩擦阻力小、密封性好、可靠性高和寿命长的特点。

Description

一种自适应密封圈密封液压缸
技术领域
本发明涉及液压缸技术领域，特别涉及一种自适应密封圈密封液压缸。
背景技术
液压缸是伺服液压系统的关键元件之一。由于实际的工况比较特殊，要求伺服液压缸的寿命长、频率响应高、可靠性好和摩擦力小，以满足伺服液压系统的动、静态特性的要求。所以，伺服液压缸的活塞和缸筒之间的密封形式和材料的选用十分重要，它是制约着伺服液压缸高频和快速的重要因素。
活塞与缸筒之间的密封安装在活塞上，主要作用是密封活塞和缸筒之间的间隙，防止液压油内漏等。活塞密封是液压缸内的主密封，双向承压，是液压缸所能承受压力值的最主要密封件之一。对于活塞密封的主要要求有密封效果好，有静止状态下保压效果好，运动过程中承压能力强，抗挤出，摩擦系数小，使用寿命长等。
目前，伺服液压缸的活塞和缸筒之间的密封采用Y型或T型截面的非金属材料环与O型橡胶圈组成一体的复合密封圈，它具有良好的耐磨性和耐油性，且摩擦系数小。但其装配工艺比较复杂，在高速和高频响应时容易发热，影响液压缸寿命。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种能在一定程度上自适应的增大密封件与缸筒内壁的接触力，增强液压缸缸筒内壁与活塞之间的密封性的自适应密封圈密封液压缸。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种自适应密封圈密封液压缸，包括缸筒、缸盖、活塞和活塞杆以及设置在缸筒上的第一油口和第二油口,所述活塞和活塞杆一体成型，所述活塞上设有三条环形矩形槽，环形密封圈安装在中间环形矩形槽中，支撑带安装在对称分布于环形密封圈两侧的环形矩形槽中，所述活塞中心设有两条十字交叉油路，纵向油路与安装环形密封圈的环形槽相通，横向油路的两端分别与有杆腔和无杆腔连通，所述横向油路上纵向油路的两侧分别设有第一单向阀和第二单向阀，所述第一单向阀开启方向为由无杆腔向有杆腔，第二单向阀开启方向为由有杆腔向无杆腔。
进一步，所述环形密封圈内侧面开有一圈矩形阶梯槽，所述矩形阶梯槽的深度h为活塞上环形矩形槽深度的1/4，矩形阶梯槽的宽度L为活塞上环形矩形槽宽度的1/3。
进一步，所述第二单向阀位于所述活塞杆上。
进一步，所述环形密封圈和支撑带相邻两端面的距离大于10mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、高压油会通过第一单向阀或者第二单向阀进入到环形密封圈的矩形阶梯槽中，在高压油的作用下，会在一定程度上自适应的增大密封件与缸筒内壁的接触力，增强液压缸缸筒内壁与活塞之间的密封性，这个力会根据系统的工作压力来调整，以此减少液压油通过间隙泄露，提高活塞和缸筒之间的密封性，压力损失也就相应的会减少，使该液压缸的频率响应快且可靠性高；
2、矩形阶梯槽由外向内作用面积变大，形成差值，在有效面积差的作用下，会将密封件的左、右和下端面紧紧贴合在活塞的环形槽内，可以防止密封件被挤压出去和增强密封效果。
3、活塞和活塞杆为一个整体，减小了因加工和装配引起的活塞与活塞杆同心度误差，提高了活塞和活塞杆在运行过程中的同心度，增强伺服液压缸的运行稳定性，提高该液压缸的工作性能。
4、高压油会通过第一单向阀或者第二单向阀进入到环形密封圈的矩形阶梯槽中，高压油会充斥在密封件的整个内环中，起到均压槽的效果，使整个密封件的受力均匀，可以较小密封件因受力不均匀被挤压损坏的风险。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明环形密封圈横截面图；
其中，1-缸筒、2-缸盖、3-活塞、4-活塞杆、5-第一油口、6-第二油口、7-环形密封圈、8-支撑带、9-第一单向阀、10-第二单向阀、11-矩形阶梯槽。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
如图1所示，本发明为一种自适应密封圈密封液压缸，包括缸筒1、缸盖2、活塞3和活塞杆4以及设置在缸筒1上的第一油口和第二油口；所述活塞3和活塞杆4一体成型，所述活塞3上设有三条环形矩形槽，环形密封圈7安装在中间环形矩形槽中，支撑带8安装在对称分布于环形密封圈7两侧的环形矩形槽中，所述活塞3中心设有两条十字交叉油路，纵向油路与安装环形密封圈的环形槽相通，横向油路的两端分别与有杆腔和无杆腔连通，所述横向油路上纵向油路的两侧分别设有第一单向阀9和第二单向阀10，所述第一单向阀9开启方向为由无杆腔向有杆腔，第二单向阀10开启方向为由有杆腔向无杆腔。
如图2所示，环形密封圈7内侧面开有一圈矩形阶梯槽11，所述矩形阶梯槽11的深度h为活塞上环形矩形槽深度的1/4，矩形阶梯槽11的宽度L为活塞上环形矩形槽宽度的1/3。
作为上述实施例的进一步优化，所述第二单向阀位于所述活塞杆4上，便于安装。
作为上述实施里的进一步优化，所述环形密封圈7和支撑带8相邻两端面的距离大于10mm。
所述液压缸缸筒1上开有两个油口，两个油口分别位于缸筒1的两边，便于在液压缸的有效行程内完成对液压缸的注油和排油的工作；缸筒1的一端封闭，另外一端通过螺栓与缸盖2连接；缸筒的内壁光滑，活塞3与缸筒1之间通过支撑带8和环形密封圈7的间隙密封形成配合，活塞杆4与缸盖2配合密封，缸筒1被活塞分割成有杆腔和无杆腔两部分；活塞3和活塞杆4为一个整体，在压力油的作用下，活塞3和活塞杆4在缸筒1中完成左右移动，将液动力转化为机械能。缸筒1的一端封闭，另一端与缸盖2通过螺栓连接，缸筒的内壁光滑，通过支撑带8和环形密封圈7与活塞3形成间隙密封。
当高压油通过液压阀由第一油口5进入液压缸的无杆腔，一方面，液压缸活塞3在高压油的作用下向右运动，活塞杆4伸出；液压油会通过活塞3上左侧的支撑带8与液压缸缸筒1之间的间隙进入支撑带8与环形密封圈7之间的间隙，在高压油的作用下，环形密封圈7紧贴活塞3上的环形矩形槽的侧面，预防环形密封圈7被挤出；另外进入支撑带8与环形密封圈7之间的液压油可以起到润滑，降温的作用，但为了防止液压缸活塞在回程过程中在此区域形成困油现象，所以必须保证支撑带8与环形密封圈7相邻的两端面的距离为10mm以上，防止因困油引起的局部高温，灼伤液压缸。另一方面，进入液压缸无杆腔的高压油会通过第一单向阀9进入到环形密封圈7的矩形阶梯槽11中，在高压油的作用下，会在一定程度上自适应的增大环形密封圈7与缸筒1内壁的接触力，增强液压缸缸筒1内壁与活塞3之间的密封性，这个力会根据系统的工作压力来调整，以此提高液压缸的工作性能；同时，矩形阶梯槽11的左右两个面会受到高压油的压力，将其向两侧扩张，压紧；另外因为矩形槽为阶梯状，在下端面的内外两侧的受压面积不一样，会形成压差，且液压油与密封件的密度不同，所以在压力差和重力的作用下，密封件的下端面会紧贴活塞的环形矩形槽，所以在有效面积差的作用下，会将密封件的左、右和下端面紧紧贴合在活塞的环形矩形槽内，可以防止环形密封圈7被挤压出去和增强密封效果。因为位于活塞杆中的第一单向阀9的开启方向与第二单向阀10的开启方向相反，所以高压油不会进入到液压缸的有杆腔，有杆腔的液压油通过第二油口6返回油箱，液压缸完成伸出动作。
当高压油通过液压阀由第二油口6进入液压缸的有杆腔，液压缸活塞在高压油的作用下向左运动，活塞杆4缩回；同理，液压油会通过活塞3上右侧的支撑带8与液压缸缸筒1之间的间隙进入支撑带8与环形密封圈7之间的间隙，在高压油的作用下，环形密封圈7紧贴活塞上的环形槽的侧面，预防环形密封圈7被挤出；另外进入支撑带8与环形密封圈7之间的液压油可以起到润滑，降温的作用，但为了防止液压缸活塞在回程过程中在此区域形成困油现象，所以必须保证支撑带8与环形密封圈7相邻的两端面的距离为10mm以上，防止因困油引起的局部高温，灼伤液压缸。另一方面，进入液压缸有杆腔的高压油会通过第二单向阀10进入到环形密封圈7的矩形阶梯槽11中，在高压油的作用下，会在一定程度上自适应的增大环形密封圈7与缸筒1内壁的接触力，增强液压缸缸筒1内壁与活塞3之间的密封性，这个力会根据系统的工作压力来调整，以此提高液压缸的工作性能；同时，因为环形密封圈7的横截面为阶梯状，所以在有效面积差的作用下，会将环形密封圈7的左、右和下端面紧紧贴合在活塞3的环形槽内，可以防止密封件被挤压出去和增强密封效果。因为位于活塞杆中的第二单向阀10的开启方向与第一单向阀9的开启方向相反，所以高压油不会进入到液压缸的无杆腔，无杆腔的液压油通过第一油口5返回油箱，液压缸完成缩回动作。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为其中的一种实施例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (4)

1.一种自适应密封圈密封液压缸，包括缸筒(1)、缸盖(2)、活塞(3)和活塞杆(4)以及设置在缸筒(1)上的第一油口(5)和第二油口(6),其特征在于:所述活塞(3)和活塞杆(4)一体成型，所述活塞(3)上设有三条环形矩形槽，环形密封圈(7)安装在中间环形矩形槽中，支撑带(8)安装在对称分布于环形密封圈(7)两侧的环形矩形槽中，所述活塞(3)中心设有两条十字交叉油路，纵向油路与安装环形密封圈的环形槽相通，横向油路的两端分别与有杆腔和无杆腔连通，所述横向油路上纵向油路的两侧分别设有第一单向阀(9)和第二单向阀(10)，所述第一单向阀(9)开启方向为由无杆腔向有杆腔，第二单向阀(10)开启方向为由有杆腔向无杆腔。
2.根据权利要求1所述的一种自适应密封圈密封液压缸，其特征在于：所述环形密封圈(7)内侧面开有一圈矩形阶梯槽(11)，所述矩形阶梯槽(11)的深度h为活塞上环形矩形槽深度的1/4，矩形阶梯槽(11)的宽度L为活塞上环形矩形槽宽度的1/3。
3.根据权利要求1所述的一种自适应密封圈密封液压缸，其特征在于：所述第二单向阀位于所述活塞杆(4)上。
4.根据权利要求1所述的一种自适应密封圈密封液压缸，其特征在于：所述环形密封圈(7)和支撑带(8)相邻两端面的距离大于10mm。
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