CN109611408A

CN109611408A - 密封装置

Info

Publication number: CN109611408A
Application number: CN201811166093.XA
Authority: CN
Inventors: 神保宪; 神保一宪
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2017-10-04
Filing date: 2018-10-08
Publication date: 2019-04-12
Also published as: JP6934387B2; US20190101211A1; JP2019066016A

Abstract

本发明提供一种密封装置，该密封装置即便在无法安装防污染密封件的情况下，也可以防止异物侵入，且寿命长。本发明的密封装置(1)安装于相对于气缸(100)的内周面(100a)朝向与轴线x方向正交的径向而形成的环状凹部(201)中，所述密封装置(1)包括：密封构件(20)，其呈环状且具有与气缸(100)的内周面(100a)接触的滑动面(20a)；及环形构件(30)，其呈环状且将密封构件(20)朝向气缸(100)的内周面(100a)按压，密封构件(20)具有沿滑动面(20a)朝周向被设置为环状的槽、及从密封构件(20)的侧面与槽连通的狭缝21，在密封构件(20)中，比槽靠外侧的滑动面部分成为防污染密封部，比槽靠内侧的滑动面部分成为液压密封部(20ag)。

Description

密封装置

技术领域

本发明涉及一种密封装置，特别涉及一种对活塞相对于气缸进行往复运动的部分进行密封的情况下的密封装置。

背景技术

以往，在工程机械用的液压缸中，如图9所示，在活塞500和气缸600之间设置有活塞密封系统1000，将活塞500的外周面500a和气缸600的内周面600a之间的环状间隙密封。

在该活塞密封系统1000中，在活塞500的外周面500a的冲程方向上的中央的环状槽501中安装有活塞密封件530作为密封件(packing)，并在该活塞500的外周面500a的活塞密封件530的两侧安装有2个耐磨环540、550作为轴承，而且在耐磨环540、550的更外侧安装有2个防污染密封件560、570(例如参照专利文献1)。

活塞密封件530包括：密封环510，其安装在环状槽501中，由尼龙等硬质材料构成；及O形环520，其由橡胶状弹性体构成且朝向气缸600的内周面600a按压该密封环510。

耐磨环540、550用于防止活塞500和气缸600的卡滞，减小该活塞500和该气缸600之间的偏心，提高活塞密封件530的耐久性及密封性。

防污染密封件560、570主要由PTFE(polytetrafluoroethylene，聚四氟乙烯)材料构成，如图10(A)所示，用于物理性地阻挡油中的灰尘(污物)等异物700，从而抑制该异物700进入内侧的活塞密封件530。

另外，如图10(B)所示，当异物700存在于该防污染密封件560的密封面而被按压时，该防污染密封件560由于是弹塑性体，所以，会以将异物700填埋的状态发生永久变形，从而异物700不会从密封面突出。因此，防污染密封件560防止在活塞500的外周面500a和气缸600的内周面600a滑动时，因异物700而损伤气缸600的内周面600a的情况。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP实开平2-12505号公报

发明内容

(发明要解决的课题)

然而，在活塞密封系统1000中，有时无法在活塞500的冲程方向上充分确保安装防污染密封件560、570的空间，且油中会存在大量异物700。例如在工作机械的液压驱动部中切屑等异物700混入油中的情况下，如果没有安装防污染密封件560、570，则有时会因异物700侵入而损伤活塞密封件530的密封环510的密封面，并损伤气缸600的内周面600a，从而导致漏油等，进而导致活塞密封件530原本的性能降低且寿命变低。

本发明是鉴于上述课题完成的，其目的在于提供一种密封装置，该密封装置即便在无法安装防污染密封件的情况下，也能够防止异物侵入，发挥原本的性能，且寿命长。

(用于解决课题的手段)

为了实现上述目的，在本发明中，密封装置安装于环状凹部中，所述凹部相对于气缸的内周面、或相对于沿轴线方向在该气缸的内周面上移动的活塞的外周面，朝向和轴线方向正交的径向以规定深度被形成，所述密封装置包括：密封构件，其呈环状且具有可滑动地与所述气缸的内周面或所述活塞的外周面接触的滑动面；及环形构件，其呈环状且由弹性材料构成，所述环形构件将所述密封构件朝向所述气缸的内周面或所述活塞的外周面进行按压，所述密封构件具有沿所述滑动面朝向周向被设置为环状的槽、及以从所述密封构件的侧面与所述槽连通的方式形成的狭缝，所述密封构件包括比所述槽靠外侧的滑动面部分作为防污染密封件而发挥功能的防污染密封部、及比所述槽靠内侧的滑动面部分作为液压密封件而发挥功能的液压密封部。

在本发明的一个方式所涉及的密封装置中，所述防污染密封部的滑动面部分的表面粗糙度比所述液压密封部的滑动面部分的表面粗糙度粗糙。

在本发明的一个方式所涉及的密封装置中，所述狭缝的深度与所述槽的深度相同。

在本发明的一个方式所涉及的密封装置中，所述狭缝从所述槽朝向所述密封构件的侧面扩展。

(发明效果)

根据本发明所涉及的密封装置，可实现一种即便在无法安装防污染密封件的情况下，也能够防止异物侵入，从而发挥原本的性能的长寿命密封装置。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式所涉及的密封装置的安装状态的截面图。

图2是表示本发明的实施方式所涉及的密封装置的外观构成的立体图。

图3是表示本发明的实施方式所涉及的密封装置的截面结构的局部放大截面图。

图4是表示本发明的实施方式中的密封装置的动作状态的截面图。

图5是表示本发明的其它实施方式中的密封装置(1)的外观构成的立体图。

图6是表示本发明的其它实施方式中的密封装置(2)的构成的截面图。

图7是表示本发明的其它实施方式中的密封装置(3)的构成的截面图。

图8是表示本发明的其它实施方式中的密封装置(3)的安装状态的截面图。

图9是表示现有的活塞密封系统的构成的示意性截面图。

图10是供说明现有的防污染密封件的功能的概略截面图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是表示本发明的实施方式所涉及的密封装置的安装状态的截面图。图2是表示本发明的实施方式所涉及的密封装置的外观构成的立体图。图3是表示本发明的实施方式所涉及的密封装置的截面结构的局部放大截面图。图4是表示本发明的实施方式中的密封装置的动作状态的截面图。

以下，为了便于说明，在图1至图4中，在沿轴线x的箭头ab方向(以下，也将其称为“冲程方向”)中，将沿轴线x方向的箭头a方向作为左侧，将沿轴线x方向的箭头b方向作为右侧。另外，在与轴线x正交的箭头cd方向(以下，也将其称为“径向”)中，将远离轴线x的方向(箭头c方向)作为外周侧，将靠近轴线x的方向(箭头d方向)作为内周侧。

<第1实施方式>

如图1至图4所示，本发明的第1实施方式所涉及的密封装置1将工程机械用的液压缸中的气缸100和活塞200之间密封。密封装置1特别是在如下的活塞密封系统中有效，即，如图1所示，活塞200的冲程方向上的长度短，无法在耐磨环540、550的外侧安装防污染密封件(未图示)。

气缸100是在沿轴线x的冲程方向(箭头ab方向)上具有规定内径的内周面100a的圆筒形状的液压缸。活塞200是具有规定外径的圆筒形状的液压活塞，与未图示的活塞杆一体地形成。活塞200具有与气缸100的内周面100a平行且沿着轴线x的外周面200g，可滑动地在气缸100的内周面100a上进行移动。

活塞200在外周面200g的冲程方向(箭头ab方向)的中央或大致中央具有作为凹部的截面呈矩形的环状槽201，在该环状槽201中安装有密封装置(活塞密封件)1作为密封件。但是，不限于此，也可以在气缸100的内周面100a中的冲程方向(箭头ab方向)的中央或大致中央具有截面呈矩形的环状槽(未图示)，在该环状槽中安装有密封装置(活塞密封件)1。

<密封装置的构成>

如图1所示，密封装置1用于密封气缸100和活塞200之间的环状间隙，将气缸100内隔成图1的左侧(箭头a方向)的空间和右侧(箭头b方向)的空间。

如图2所示，密封装置1包括作为密封构件的密封环20、及作为环形构件的O形环30。该密封装置1是将密封环20和O形环30一体地组合而成的组合密封件。

密封环20由树脂材料构成，除了可以应用聚四氟乙烯(PTFE)等软质性树脂以外，还可以应用聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚树脂(PPS)、尼龙6,6等硬化性树脂。O形环30由橡胶等弹性材料构成，例如是丁腈橡胶(NBR)、氟橡胶(FKM)、乙烯丙烯橡胶(EPDM)等。

密封环20在沿轴线x的冲程方向(箭头ab方向)的长度、即密封环20的宽度与活塞200的环状槽201的冲程方向(箭头ab方向)的宽度相同或较之略小。关于O形环30，其直径与密封环20的宽度相同或较之略小。

密封环20是截面呈矩形(该情况下是截面呈长方形)的环状的环形构件，具有和气缸100的内周面100a进行滑动一侧的滑动面20a、及供O形环30一体地安装一侧的安装面20b。

在密封环20的滑动面20a上设置有向周向延伸的无端状且环状的槽gr1、gr2。槽gr1、gr2具有相同的结构，相互平行地沿周向延伸。槽gr1、gr2的截面大致呈半圆状，并以规定的深度形成。另外，槽gr1、gr2不限于截面大致半圆状，也可以为截面大致矩形或其它各种形状。这些槽gr1、gr2例如是利用切削或其它各种方法形成。

槽gr1、gr2分别形成在距离滑动面20a的端缘20aR、20aL规定间隔d1的位置。另外，槽gr1、gr2形成为相互隔开间隔d2，并且间隔d2＞间隔d1。但不限于此，也可以间隔d2＝间隔d1，或者间隔d2＜间隔d1。

滑动面20a中比槽gr1靠外侧即左侧(箭头a方向)及比槽gr2靠外侧即右侧(箭头b方向)的滑动面部分20ac是作为防污染密封部而发挥功能的部位(以下，将滑动面部分20ac称为防污染密封部20ac)，该部位阻挡异物700，并且即便异物700侵入也以使其埋没的状态发生永久变形，防止异物700从密封面突出。

另一方面，滑动面20a中成为槽gr1、gr2之间的内侧的滑动面部分20ag是作为液压密封部而发挥功能的部位(以下，将滑动面部分20ag称为液压密封部20ag)，该部位将气缸100和活塞200之间的环状间隙密封，并将气缸100内隔成左侧(箭头a方向)的空间和右侧(箭头b方向)的空间。

即，密封环20的滑动面20a以分开状态包括比槽gr1、gr2靠外侧的2个防污染密封部20ac、及槽gr1、gr2的内侧的1个液压密封部20ag。

2个防污染密封部20ac的表面通过涂覆处理、表面粗糙度的调整、表面改性处理等，从而具有比液压密封部20ag的表面更粗糙的表面粗糙度。

另外，2个防污染密封部20ac分别具有以从密封环20的侧面20s与槽gr1、gr2连通的方式形成的狭缝21。具体而言，防污染密封部20ac分别具有多个狭缝21，狭缝21以将侧面20s和槽gr1、gr2连通的方式和周向正交。狭缝21例如在周向上以90度间隔均等地配置有4个。

狭缝21由截面大致半圆状构成，形成规定深度。另外，狭缝21不限于截面大致半圆状，也可以是截面大致矩形状其它各种形状。进而，狭缝21的径向(箭头cd方向)的深度和槽gr1、gr2的深度相同。但不限于此，狭缝21的深度也可以比槽gr1、gr2浅。

<密封装置的动作>

如上构成的密封装置1如图1所示安装于活塞200的环状槽201的情况下，在气缸100的内周面100a和活塞200的外周面200g之间，O形环30具有规定的截面压缩余量，并与该活塞200的环状槽201的内周面(底面)201a接触。

因此，密封装置1利用O形环30的弹力而将密封环20按压至气缸100的内周面100a，从而将该气缸100和活塞200之间的环状间隙密封。在该状态下，当从气缸100的外部导入油时，通过其液压从而使活塞200向沿轴线x的冲程方向(箭头ab方向)相对移动。

在密封装置1中，有时会因活塞200相对于气缸100在冲程方向(箭头ab方向)上进行往复运动时的反复加压，而导致在密封环20的防污染密封部20ac发生挤出变形。即便在这种情况下，由于液压密封部20ag和防污染密封部20ac因设置在滑动面20a上的槽gr1、gr2的存在而分离，所以，也能够减少防污染密封部20ac的挤出变形对液压密封部20ag产生的影响。

但是，密封装置1由于防污染密封部20ac的表面较液压密封部20ag的表面粗糙，所以在该防污染密封部20ac的表面上变得容易捕获异物700，可以降低异物700向液压密封部20ag侵入的风险。

密封装置1因防污染密封部20ac的存在而能够阻挡并抑制异物700侵入，但即便在异物700侵入并穿过防污染密封部20ac的情况下，由于异物700会暂时释放至槽gr1、gr2的空间中，所以也能够防止液压密封部20ag进入异物700。

另外，密封装置1由于具有和槽gr1、gr2连通的狭缝21，所以可以使油容易导入及排出，进而可以避免液压对槽gr1、gr2的蓄压。

如图4所示，密封装置1因从右侧(箭头b方向)施加到O形环30的液压而对密封环20产生向外周侧(箭头c方向)的内压，并产生将该密封环20按压至气缸100的内周面100a的力(扩张力)。

然而，在密封装置1中，由狭缝21向槽gr1的液压起到向内周侧(箭头d方向)对密封环20的防污染密封部20ac施加的抵消压的作用，所以，液压密封部20ag向气缸100的内周面100a按压的力(扩张力)被减弱。其结果为，针对活塞200相对于气缸100向冲程方向的往复运动，密封装置1降低滑动阻力，并提高工作性。

如上所述，密封装置1可发挥具有防污染密封功能并且滑动阻力少而工作性优异的密封性能。另外，密封装置1能够在保持与现有的密封装置相同尺寸的状态下，发挥与独立设置防污染密封件的情况同等以上的作用效果。

由此，可以实现即便在无法安装防污染密封件的情况下，也能够防止异物700侵入，发挥原本的性能的长寿命密封装置1。

<第2实施方式>

在对和图2及图3对应的部分标注相同符号进行表示的图5(A)及(B)中，第2实施方式中的密封装置1a在具有密封环20及O形环30这一点上和第1实施方式中的密封装置1相同，密封环20的狭缝22的构成不同。

狭缝22具有随着从槽gr1、gr2朝向外侧的侧面20s逐渐扩径且截面呈半球形的形状。在密封装置1a中，由于包括设置有这种形状的狭缝22的密封环20，所以，容易从该狭缝22导入油且容易排出油，因此，可以防止油因液压而从液压密封部20ag和气缸100的内周面100a之间泄漏。

<第3实施方式>

在对和图3对应的部分标注相同符号进行表示的图6中，第3实施方式中的密封装置1b具有对密封环20的滑动面20a仅形成1个槽gr1的构成。

即，在密封装置1b中，直至比槽gr1靠外侧的侧面20s成为防污染密封部20ac，从槽至相反侧的侧面20s全部成为液压密封部20ag。即使在该情况下，也能够发挥和上述第1实施方式中的密封装置1相同的作用效果。

<第4实施方式>

如图7及图8所示，第4实施方式中的密封装置1c具有以O形环70位于外周侧(箭头c方向)且密封环60位于内周侧(箭头d方向)的状态将其一体地结合的构成。

该密封装置1c的密封环60及O形环70的基本结构和第1实施方式中的密封装置1的密封环20及O形环30相同，但密封环60的内周面成为和活塞200的外周面200g滑动接触的滑动面60a。在该滑动面60a上，与密封装置1同样地形成有槽gr1、gr2。因此，密封装置1c以槽gr1、gr2为界，包括2个防污染密封部60ac和1个液压密封部60ag。

该密封装置1c是活塞200的外周面200g和密封环60的滑动面60a滑动接触的构成，而不是像第1实施方式中那样与密封装置1滑动接触的对象是气缸100的内周面100a，但是，能够发挥和第1实施方式相同的作用效果。

<其它实施方式>

此外，虽然在上述实施方式中，针对在密封装置1的密封环20的滑动面20a上设置2个槽gr1、gr2的情况进行了说明，但本发明不限于此，也可以在滑动面20a上设置2个以上、例如4个槽gr1至gr4。

另外，虽然在上述实施方式中，对狭缝21在周向上以90度间隔均等地配置4个的情况进行了说明，但本发明不限于此，也可以设置3个、6个等其它各种个数。总之，可以根据将由抵消压实现的滑动阻抗的减少设定成何种程度来任意地决定。

以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式所涉及的密封装置1，而是包含本发明的构思及权利要求书所包括的所有方式。另外，可以适当选择各构成加以组合来发挥上述课题及效果的至少一部分。例如，上述实施方式中的各构成要素的形状、材料、配置、尺寸等可以根据本发明的具体使用形态而适当变更。

工业上的可利用性)

对将本申请的密封装置用于在工程机械用的液压缸中的气缸100和活塞200之间进行往复运动时的密封用途的情况进行了说明。但是，本申请的密封结构及密封装置之物还可以用于在汽车等中气缸和活塞之间进行往复运动时的密封用途。

(标号说明)

1密封装置；20、60密封环(密封构件)；20a滑动面；20ac防污染密封部；20ag液压密封部；21狭缝；30、70O形环(环形构件)；100气缸；200活塞；1000活塞密封系统；gr1、gr2槽；x轴线。

Claims

1.一种密封装置，其安装于环状凹部中，所述凹部相对于气缸的内周面、或相对于沿轴线方向在该气缸的内周面移动的活塞的外周面，朝向与轴线方向正交的径向形成规定深度，所述密封装置包括：

密封构件，其呈环状且具有可滑动地与所述气缸的内周面或所述活塞的外周面接触的滑动面；及

环形构件，其呈环状，且由弹性材料构成，所述环形构件朝向所述气缸的内周面或所述活塞的外周面按压所述密封构件，

所述密封构件具有沿所述滑动面朝向周向被设置为环状的槽、及以从所述密封构件的侧面与所述槽连通的方式形成的狭缝，

所述密封构件包括比所述槽靠外侧的滑动面部分作为防污染密封件而发挥功能的防污染密封部、及比所述槽靠内侧的滑动面部分作为液压密封件而发挥功能的液压密封部。

2.根据权利要求1或2所述的密封装置，其中，

所述防污染密封部的滑动面部分的表面粗糙度比所述液压密封部的滑动面部分的表面粗糙度粗糙。

3.根据权利要求1所述的密封装置，其中，

所述狭缝的深度和所述槽的深度相同。

4.根据权利要求1所述的密封装置，其中，

所述狭缝从所述槽朝向所述密封构件的侧面扩展。