CN111120562B - 耐低温空气弹簧上子口密封方法及结构 - Google Patents

耐低温空气弹簧上子口密封方法及结构 Download PDF

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Abstract

耐低温空气弹簧上子口密封方法及结构，包括上盖板、扣环、连接上盖板和扣环的连接螺栓和气囊的上子口，上子口压缩在上盖板和扣环之间，扣环和连接螺栓均设置在上子口的径向外侧，与上子口连接的囊体与扣环内壁顺沿贴合，在上盖板和扣环之间设置密封橡胶圈，并将密封橡胶圈的径向位置设置在上子口与连接螺栓之间且与上子口和连接螺栓均径向隔开，密封橡胶圈在上盖板和扣环之间形成过盈压缩，从而将上子口径向外侧密封。本发明延长上盖板与扣环之间空气外漏的路径，形成多道密封保护，提高空气弹簧上子口的密封可靠性。将密封橡胶圈硫化在扣环中，与扣环形成一体便于顺利将密封橡胶圈精准压入上盖板的凹槽中，提高组装的便利性和精准性。

Description

耐低温空气弹簧上子口密封方法及结构
技术领域
本发明涉及一耐低温空气弹簧上子口密封方法及结构，实现空气弹簧在低温状态下的有效密封。
背景技术
轨道交通用空气弹簧上子口密封主要是依靠将气囊的上子口通过一定数量的螺钉安装固定在上盖板以及扣环之间。通过螺钉施加的拧紧力来达到压缩气囊上子口橡胶的目的，从而实现了空气弹簧上子口的密封性能。
1)CN109944894A专利公开了一种耐低温空气弹簧上子口密封结构、方法及产品。该耐低温空气弹簧上子口密封结构包括上盖板、扣环、连接螺栓和上子口，上子口压缩在上盖板和扣环之间，扣环和连接螺栓均设置在上子口的径向外侧，上子口下方的囊体与扣环内壁贴合
并向下顺沿贴合至扣环底面，上盖板与上子口之间以及上子口与扣环之间均采用径向密封与轴向密封交替设置且依次连接的密封结构，上子口上至少一个轴向密封面对上盖板的密封压力朝远离连接螺栓的内侧方向，且其密封压力和压缩量随空气弹簧的受载和位移而增大。本发明保证受载过程中空气弹簧上子口的密封可靠性，实现上子口在低温状态下的有效密封，满足低温状态下空气弹簧的密封要求。但是此专利对于气囊凸起部分与上盖板凸起部分具有较高的定位精度要求，并且这个在装配过程中是难以验证的，因为装配的时候无法确认气囊凸起是否完整落入上盖板凹槽内，如果存在装配误差产生的间隙，同样会对空气弹簧的气密性产生影响。
2)CN201420499038专利公开了一种高寒车空气弹簧系统，针对上子口低温漏气的方案是通过在气囊上子口的上表面设计类似O型圈的密封筋。密封筋数量为2-4圈，密封筋尺寸为1.5-3mm，但是密封筋只是通过依靠密封筋增加了上下方向的压缩量，来解决低温-40℃下橡胶收缩导致的漏气问题，其上盖板配合处依然和常规空气弹簧相同，只有一个密封平面，其方案无法解决在更低温度下，橡胶蠕变和收缩后，该处平面出现漏气的问题。
3)WO2015/139854A1专利是通过在上盖板和气囊配合处的外侧，放置一个硅橡胶O型圈，利用硅橡胶的耐低温特性，来实现低温下空气弹簧的气密性。但是该硅橡胶O型圈为分体式设计，在装配时易造成难以检查出的装配误差，从而导致产生装配间隙导致空气弹簧漏气。
发明内容
本发明提供的耐低温空气弹簧上子口密封方法及结构，延长上盖板与扣环之间空气外漏的路径，形成多道密封保护，提高空气弹簧上子口的密封可靠性。将密封橡胶圈硫化在扣环中，与扣环形成一体便于顺利将密封橡胶圈精准压入上盖板的凹槽中，提高组装的便利性和精准性。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
耐低温空气弹簧上子口密封方法，包括上盖板、带有环形沟槽的扣环、连接上盖板和扣环的连接螺栓和气囊的上子口，上子口压缩在上盖板和扣环之间，扣环和连接螺栓均设置在上子口的径向外侧，与上子口连接的囊体与扣环内壁顺沿贴合，其特征在于在上盖板和扣环之间设置密封橡胶圈，并将密封橡胶圈的径向位置设置在上子口与连接螺栓之间且与上子口和连接螺栓均径向隔开，密封橡胶圈在上盖板和扣环之间形成过盈压缩，从而将上子口径向外侧密封。
优选的，所述的密封橡胶圈硫化在扣环中，并在上盖板和扣环之间形成过盈压缩，密封橡胶圈的轴向压缩量为1~2毫米。
优选的，在所述的上盖板上形成与密封橡胶圈相对应的凹槽，密封橡胶圈从扣环中伸出并过盈压入凹槽中。
优选的，将所述的凹槽的轴向截面设置为正方形或长方形截面，密封橡胶圈压入凹槽的部分与凹槽的形状相匹配，过盈压入凹槽中。
优选的，所述的密封橡胶圈选用耐低温性能良好的硅橡胶材质，密封橡胶圈的径向厚度不超过上子口径向厚度的1/5,凹槽的深度不超到上盖板厚度的一半。
优选的，所述凹槽与上子口之间的径向间距不大于凹槽与连接螺栓之间的径向间距。
优选的，将密封橡胶圈设置成下半段与上半段轴向错开的台阶状橡胶圈，将凹槽与密封橡胶圈在扣环上的硫化位置设置成轴向错开，使密封橡胶圈下半段硫化在扣环中，上半段与凹槽轴向对齐且过盈压入凹槽中。
优选的，在密封橡胶圈压入凹槽的部分上设计环形密封凸筋，环形密封凸筋过盈压入凹槽中，环形密封凸筋设置在密封橡胶圈的内壁和外壁上，且数量为多个。
优选的，在凹槽的内壁中涂覆粘接剂，并在上盖板、扣环和气囊组装后，使用快速加热装置对凹槽位置进行加热处理，使粘接剂与密封胶橡圈紧密粘接。
采用以上所述的耐低温空气弹簧上子口密封方法的耐低温空气弹簧上子口密封结构，包括上盖板、带有环形沟槽的扣环、连接上盖板和扣环的连接螺栓和气囊的上子口，上子口压缩在上盖板和扣环之间，扣环和连接螺栓均设置在上子口的径向外侧，与上子口连接的囊体与扣环内壁顺沿贴合，其特征在于在上盖板和扣环之间设置密封橡胶圈，并将密封橡胶圈的径向位置设置在上子口与连接螺栓之间且与上子口和连接螺栓均径向隔开，密封橡胶圈在上盖板和扣环之间形成过盈压缩，从而将上子口径向外侧密封。
发明的有益效果是：
1.本发明的耐低温空气弹簧上子口密封方法，在上盖板和扣环之间过盈压缩密封橡胶圈，并将密封橡胶圈的径向位置设置在上子口与连接螺栓之间，用密封橡胶圈密封在上子口外侧的上盖板与扣环之间，在空气弹簧承载时，上子口处形成一道密封保护，密封橡胶圈在上子口的径向外侧又形成一道密封保护，延长上盖板与扣环之间空气外漏的路径，形成多道密封保护，提高空气弹簧上子口的密封可靠性。
2. 将密封橡胶圈硫化在扣环中，与扣环形成一体便于顺利将密封橡胶圈精准压入上盖板的凹槽中，提高组装的便利性和精准性。
3.在上盖板上设置与密封橡胶圈相对应的凹槽，将凹槽的轴向截面设置为正方形或长方形截面，密封橡胶圈压入凹槽的部分与凹槽的形状相匹配，过盈压入凹槽中，密封橡胶圈与凹槽之间形成一个径向密封面和两个轴向密封面，加上上子口与上盖板贴合的径向密封面，使上盖板与扣环之间形成两个径向密封面和两个轴向密封面，且径向密封面与轴向密封面沿径向交替设置，当空气弹簧承载时气囊向下受力，上子口径向向内拉扣环，使扣环受向内的拉力，使凹槽中的密封橡胶圈进一步径向压缩，密封橡胶圈进一步与凹槽凹槽贴紧，从而保证密封效果，密封橡胶圈采用耐低温性能更好的硅橡胶材质，在低温状态下的收缩量小，密封性能更可靠。
附图说明
图1为具体实施方式中一种耐低温空气弹簧上子口密封结构示意图；
图2为上盖板与扣环的装配分解示意图；
图3为密封橡胶圈硫化在扣环中的放大示意图；
图4为另一种耐低温空气弹簧上子口密封结构示意图。
具体实施方式
下面结合图1至图4对本发明的实施例做详细说明。
耐低温空气弹簧上子口密封方法，包括上盖板1、带有环形沟槽的扣环2、连接上盖板1和扣环2的连接螺栓3和气囊的上子口4，上子口4压缩在上盖板1和扣环2之间，扣环2和连接螺栓3均设置在上子口4的径向外侧，与上子口4连接的囊体与扣环2内壁顺沿贴合，其特征在于在上盖板1和扣环2之间设置密封橡胶圈5，并将密封橡胶圈5的径向位置设置在上子口4与连接螺栓3之间且与上子口4和连接螺栓3均径向隔开，密封橡胶圈5在上盖板1和扣环2之间形成过盈压缩，从而将上子口4径向外侧密封。
以上所述的耐低温空气弹簧上子口密封方法，在上盖板1和扣环3之间过盈压缩密封橡胶圈5，并将密封橡胶圈6的径向位置设置在上子口与连接螺栓之间，用密封橡胶圈5密封在上子口外侧的上盖板1与扣环2之间，在空气弹簧承载时，上子口处形成一道密封保护，密封橡胶圈5在上子口的径向外侧又形成一道密封保护，延长上盖板1与扣环2之间空气外漏的路径，形成多道密封保护，提高空气弹簧上子口的密封可靠性。
其中，所述的密封橡胶圈5硫化在扣环2中，并在上盖板1和扣环2之间形成过盈压缩，密封橡胶圈5的轴向压缩量为1~2毫米。将密封橡胶圈5硫化在扣环2中，与扣环2形成一体，便于顺利将密封橡胶圈精准压入上盖板的凹槽中，提高组装的便利性和精准性。
其中，在所述的上盖板1上形成与密封橡胶圈5相对应的凹槽11，密封橡胶圈5从扣环2中伸出并过盈压入凹槽11中。在上盖板11上开设凹槽11中，密封橡胶圈5过盈压力凹槽11中，通过凹槽11与密封橡胶圈5的配合，增加上盖板1与扣环2之间的密封面，使凹槽11中的密封橡胶圈5可随空气弹簧的承载，进一步在凹槽11中压缩，从而在空气弹簧的承载过程中保证密封橡胶圈5在上子口4外侧的密封有效性和可靠性。
其中，将所述的凹槽11的轴向截面设置为正方形或长方形截面，密封橡胶圈5压入凹槽11的部分与凹槽11的形状相匹配，过盈压入凹槽11中。密封橡胶圈与凹槽之间形成一个径向密封面和两个轴向密封面，加上上子口与上盖板贴 合的径向密封面，使上盖板与扣环之间形成两个径向密封面和两个轴向密封面，且径向密封面与轴向密封面沿径向交替设置，如图1和2所示，其中径向密封面A为上子口平面与上盖板1底面配合的径向密封面，轴向密封面B为密封橡胶圈5的轴向面4a与凹槽11的轴向面1a配合的轴向密封面，径向密封面C为密封橡胶圈5的顶面4b与凹槽11的顶面1b配合的径向密封面，轴向密封面D为密封橡胶圈的轴向面1c与凹槽的轴向面4c的配合轴向密封面。增加了空气弹簧内部气体的外漏路径，在气囊承载时，气囊受拉扯力E，气囊上子口受拉扯力F向内拉扯，由于环扣2中环形沟槽与上子口的配合使上子口向内拉扯扣环2，此拉扯力F将使密封橡胶圈在凹槽内的径向密封压缩量增大，密封橡胶圈5的轴向面4a更加贴合凹槽11的轴向面1a，增加了轴向密封面B的可靠性，并且通过轴向密封面B的贴合，也会同时增加径向密封面C的压缩量，从而也增加了径向密封面C的可靠性。在空气弹簧运用于低温情况下，气囊受冷收缩，上子口4径向密封的压缩量减少，但是由于密封橡胶圈5在空气弹簧的承载过程中一直处于被径向压缩的状态，对温度变化的收缩量可以忽略，因此B、C、D三个密封面在低温下的可靠性基本不会因为橡胶收缩而改变，从而保证在低温情况下空气弹簧的上子口密封效果。
其中，所述的密封橡胶圈5选用耐低温性能良好的硅橡胶材质，密封橡胶圈5的径向厚度不超过上子口4径向厚度的1/5,凹槽11的深度不超到上盖板1厚度的一半。密封橡胶圈5采用硅橡胶材质，其在低温环境下的收缩量小，耐低温性能更好，更能保证密封圈5的密封有效性和可靠性，密封橡胶圈5的径向厚度不超过上子口4径向厚度的1/5,凹槽11的深度不超到上盖板1厚度的一半，在组装时用密封橡胶圈5与凹槽11对齐，通过连接螺栓3向下紧固上盖板1，即可将密封橡胶圈5准确的压入凹槽11中，密封橡胶圈5与凹槽11的过盈压缩配合方式容易实现，同时也可利用密封橡胶圈5与凹槽11的配合导向来提高上盖板1与扣环2的配装精准度，便于上盖板与扣环之间密封结构的形成。
其中，所述凹槽11与上子口4之间的径向间距不大于凹槽11与连接螺栓3之间的径向间距。凹槽11与上子口4更为接近，可及时堵住从上子口4与上盖板1之间漏出的空气，保证密封效果。
其中，将密封橡胶圈5设置成下半段与上半段轴向错开的台阶状橡胶圈，将凹槽11与密封橡胶圈5在扣环2上的硫化位置设置成轴向错开，使密封橡胶圈5下半段硫化在扣环2中，上半段与凹槽11轴向对齐且过盈压入凹槽11中。如图4所示，凹槽11与密封橡胶圈5在扣环上的硫化位置为轴向错开，而密封橡胶圈的上半段与下半段也是轴向错开，使空气外漏的路径更复杂，且当空气弹簧承载时，扣环被向内拉扯而进一步压缩密封橡胶圈，密封橡胶圈5的下半段也对下半段形成向内拉扯，增加密封橡胶圈5在凹槽11中的压缩量，以提高密封效果。
其中，在密封橡胶圈5压入凹槽11的部分上设计环形密封凸筋51，环形密封凸筋51过盈压入凹槽11中，环形密封凸筋51设置在密封橡胶圈5的内壁和外壁上，且数量为多个。通过凸筋5增大过盈压缩量，从而提高密封可靠性。
其中，在凹槽11的内壁中涂覆粘接剂，并在上盖板1、扣环2和气囊组装后，使用快速加热装置对凹槽11位置进行加热处理，使粘接剂与密封橡胶圈5紧密粘接。通过粘接剂将密封橡胶圈5粘接在凹槽11中，进一步减少压入凹槽11中的密封橡胶圈5在低温环境中的收缩量，密封可靠性更高。
本发明还保护一种采用以上所述的耐低温空气弹簧上子口密封方法的耐低温空气弹簧上子口密封结构，包括上盖板1、带有环形沟槽的扣环2、连接上盖板1和扣环2的连接螺栓3和气囊的上子口4，上子口4压缩在上盖板1和扣环2之间，扣环2和连接螺栓3均设置在上子口4的径向外侧，与上子口4连接的囊体与扣环2内壁顺沿贴合，其特征在于在上盖板1和扣环2之间设置密封橡胶圈5，并将密封橡胶圈5的径向位置设置在上子口4与连接螺栓3之间且与上子口4和连接螺栓3均径向隔开，密封橡胶圈5在上盖板1和扣环2之间形成过盈压缩，从而将上子口4径向外侧密封。
以上所述的耐低温空气弹簧上子口密封结构在上盖板和扣环之间过盈压缩密封橡胶圈，并将密封橡胶圈的径向位置设置在上子口与连接螺栓之间，用密封橡胶圈密封在上子口外侧的上盖板与扣环之间，在空气弹簧承载时，上子口处形成一道密封保护，密封橡胶圈在上子口的径向外侧又形成一道密封保护，延长上盖板与扣环之间空气外漏的路径，提高空气弹簧上子口的密封可靠性。
以上结合附图对本发明的实施例的技术方案进行完整描述，需要说明的是所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.耐低温空气弹簧上子口密封方法，包括上盖板（1）、带有环形沟槽的扣环（2）、连接上盖板（1）和扣环（2）的连接螺栓（3）和气囊的上子口（4），上子口（4）压缩在上盖板（1）和扣环（2）之间，扣环（2）和连接螺栓（3）均设置在上子口（4）的径向外侧，与上子口（4）连接的囊体与扣环（2）内壁顺沿贴合，其特征在于在上盖板（1）和扣环（2）之间设置密封橡胶圈（5），并将密封橡胶圈（5）的径向位置设置在上子口（4）与连接螺栓（3）之间且与上子口（4）和连接螺栓（3）均径向隔开，密封橡胶圈（5）在上盖板（1）和扣环（2）之间形成过盈压缩，从而将上子口（4）径向外侧密封；
所述的密封橡胶圈（5）硫化在扣环（2）中，并在上盖板（1）和扣环（2）之间形成过盈压缩，密封橡胶圈（5）的轴向压缩量为1~2毫米；
在所述的上盖板（1）上形成与密封橡胶圈（5）相对应的凹槽（11），密封橡胶圈（5）从扣环（2）中伸出并过盈压入凹槽（11）中；
将密封橡胶圈（5）设置成下半段与上半段轴向错开的台阶状橡胶圈，将凹槽（11）与密封橡胶圈（5）在扣环（2）上的硫化位置设置成轴向错开，使密封橡胶圈（5）下半段硫化在扣环（2）中，上半段与凹槽（11）轴向对齐且过盈压入凹槽（11）中。
2.根据权利要求1所述的耐低温空气弹簧上子口密封方法，其特征在于将所述的凹槽（11）的轴向截面设置为正方形或长方形截面，密封橡胶圈（5）压入凹槽（11）的部分与凹槽（11）的形状相匹配，过盈压入凹槽（11）中。
3.根据权利要求1所述的耐低温空气弹簧上子口密封方法，其特征在于所述的密封橡胶圈（5）选用耐低温性能良好的硅橡胶材质，密封橡胶圈（5）的径向厚度不超过上子口（4）径向厚度的1/5,凹槽（11）的深度不超到上盖板（1）厚度的一半。
4.根据权利要求1所述的耐低温空气弹簧上子口密封方法，其特征在于所述凹槽（11）与上子口（4）之间的径向间距不大于凹槽（11）与连接螺栓（3）之间的径向间距。
5.根据权利要求1所述的耐低温空气弹簧上子口密封方法，其特征在于在密封橡胶圈（5）压入凹槽（11）的部分上设计环形密封凸筋（51），环形密封凸筋（51）过盈压入凹槽（11）中，环形密封凸筋（51）设置在密封橡胶圈（5）的内壁和外壁上，且数量为多个。
6.根据权利要求1所述的耐低温空气弹簧上子口密封方法，其特征在于在凹槽（11）的内壁中涂覆粘接剂，并在上盖板（1）、扣环（2）和气囊组装后，使用快速加热装置对凹槽（11）位置进行加热处理，使粘接剂与密封胶橡圈（5）紧密粘接。
7.采用权利要求1至6任一项所述的耐低温空气弹簧上子口密封方法的耐低温空气弹簧上子口密封结构，包括上盖板（1）、带有环形沟槽的扣环（2）、连接上盖板（1）和扣环（2）的连接螺栓（3）和气囊的上子口（4），上子口（4）压缩在上盖板（1）和扣环（2）之间，扣环（2）和连接螺栓（3）均设置在上子口（4）的径向外侧，与上子口（4）连接的囊体与扣环（2）内壁顺沿贴合，其特征在于在上盖板（1）和扣环（2）之间设置密封橡胶圈（5），并将密封橡胶圈（5）的径向位置设置在上子口（4）与连接螺栓（3）之间且与上子口（4）和连接螺栓（3）均径向隔开，密封橡胶圈（5）在上盖板（1）和扣环（2）之间形成过盈压缩，从而将上子口（4）径向外侧密封。
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