CN111566359A - 流体泄漏检测设备和往复运动型流体压力设备 - Google Patents

Abstract

流体泄漏检测设备(100)包括：杆密封件(10)，其将活塞杆(3)与缸盖(5)之间的环状间隙(8)密封；检测空间(20)，其为了检测工作油的泄漏而形成；检测密封件(11)，其将环状间隙(8)密封，与杆密封件(10)一起划分出检测空间(20)；连通路(21)，其与检测空间(20)连通；压力传感器(30)，其用于检测经由连通路(21)引导来的工作油的压力；以及溢流阀(40)，其在连通路(21)的压力达到溢流压力时开阀，而将连通路(21)的压力释放，检测密封件(11)设于防尘密封件(13)与杆密封件(10)之间，该防尘密封件与缸筒(2)的外部面对地设置。

Description

流体泄漏检测设备和往复运动型流体压力设备

技术领域

本发明涉及一种流体泄漏检测设备和往复运动型流体压力设备。

背景技术

在JP2016-45068A中公开了一种流体泄漏检测单元，该流体泄漏检测单元包括：杆密封件，其设于轴的外周上，用于将工作流体密封在轴的外周上的流体侧空间中；防尘密封件，其设于轴的外周上，在轴的轴向上相对于杆密封件配置在流体侧空间的相反侧；以及警报发送部，在工作流体从杆密封件泄漏时，该警报发送部根据杆密封件与异形防尘密封件之间的压力上升来发送警报。

发明内容

在JP2016-45068A的流体泄漏检测设备中，通过检测由杆密封件和防尘密封件划分出的检测空间的工作流体的压力，从而检测由于杆密封件的破损而产生的工作流体的泄漏。

在JP2016-45068A的流体泄漏检测设备中，若用于划分检测空间的防尘密封件产生破损，则检测空间的工作流体漏出到外部，无法检测自杆密封件的泄漏。由此，在流体泄漏检测设备中，泄漏的检测精度依赖于用于划分检测空间的防尘密封件的耐久性、密封性。

为了提高泄漏的检测精度，例如对用于划分检测空间的密封构件要求密封性，以便高压的流体即使从杆密封件漏出而对密封构件作用有高压，也不容易向外部泄漏。另外期望的是，该密封构件是比较容易伸缩的材质，以便即使在活塞杆的表面产生破损的情况下，也能追随活塞杆的表面形状而将活塞杆的外周密封。

另一方面，防尘密封件用于将附着于活塞杆的表面的灰尘去除，防止灰尘从外部进入，因此期望是比较硬的材质。若防尘密封件是比较柔软且容易伸缩的材质，则无法有效地去除附着于活塞杆的灰尘。

因而，若如JP2016-45068A那样利用防尘密封件划分出检测空间，则对防尘密封件要求用于检测液体泄漏的性能和用于防止异物进入的性能这两种性能。然而，兼顾这样的两种性能是困难的，因此难以充分地提高液体泄漏的检测精度。

本发明的目的在于提高液体泄漏检测设备对液体泄漏的检测精度。

根据本发明的某一技术方案，一种流体泄漏检测设备，其用于检测工作流体从活塞杆与缸盖之间的泄漏，该活塞杆自缸筒伸出，该缸盖设于缸筒且供活塞杆贯穿，其中，该流体泄漏检测设备包括：杆密封件，其设于缸盖，用于将活塞杆与缸盖之间的间隙密封；检测空间，其为了检测工作流体的泄漏而形成；检测密封件，其设于缸盖，将间隙密封，与杆密封件一起划分出检测空间；连通路，其与检测空间连通；检测器，其用于检测经由连通路引导来的工作流体；以及溢流阀，其在连通路的压力达到溢流压力时开阀，而将连通路的压力释放，检测密封件设于防尘密封件与杆密封件之间，该防尘密封件与缸筒的外部面对地设于缸盖，将间隙密封。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的液压缸的局部剖视图。

图2是表示本发明的实施方式的流体泄漏检测设备的放大剖视图。

图3是表示本发明的实施方式的比较例的流体泄漏检测设备的放大剖视图。

具体实施方式

下面参照附图，对本发明的实施方式的流体泄漏检测设备100和具备流体泄漏检测设备100的作为往复运动型流体压力设备的液压缸1进行说明。

如图1所示，液压缸1包括筒状的缸筒2、插入到缸筒2的活塞杆3和设于活塞杆3的基端的活塞4。活塞4设置为沿着缸筒2的内周面滑动自如。缸筒2的内部由活塞4划分为杆侧室2a和杆相反侧室2b。

活塞杆3的顶端从缸筒2的开口端伸出。当从未图示的液压源将工作油选择性地向杆侧室2a或杆相反侧室2b引导时，活塞杆3相对于缸筒2移动。由此，液压缸1进行伸缩动作。

在缸筒2的开口端设有供活塞杆3贯穿的缸盖5。缸盖5使用多个螺栓6紧固于缸筒2的开口端。

下面参照图2具体地说明流体泄漏检测设备100。

流体泄漏检测设备100包括：杆密封件10，其设于缸盖5，用于将活塞杆3的外周面与缸盖5的内周面之间的环状间隙(以下称为“环状间隙8”。)密封；检测密封件11，其设于缸盖5，将环状间隙8密封，与杆密封件10一起划分出检测空间20；连通路21，其与检测空间20连通；作为检测器的压力传感器30，其用于检测经由连通路21引导来的工作油的压力；溢流阀40，其在连通路21的压力达到溢流压力时开阀，而将连通路21的压力释放；以及壳体50，其用于收纳压力传感器30和溢流阀40。

如图2所示，在缸盖5的内周从基端侧(在图2中为右侧)朝向顶端侧(在图2中为左侧)依次安装有杆密封件10、衬套12、检测密封件11和防尘密封件13。杆密封件10、衬套12、检测密封件11和防尘密封件13分别收纳于在缸盖5的内周形成的环状槽5a、5b、5c、5d。

衬套12与活塞杆3的外周面滑动接触，从而将活塞杆3支承为能够沿缸筒2的轴向移动。

杆密封件10在活塞杆3的外周与缸盖5的内周的环状槽5a之间被压缩，由此将环状间隙8密封。利用杆密封件10防止杆侧室2a(参照图1)内的工作油向外部泄漏。杆密封件10是所谓的U形衬垫。

另外，衬套12和杆密封件10沿液压缸1收缩的方向依次设于缸盖5的内周，但也可以按照相反的顺序设置。

防尘密封件13与缸筒2的外部面对地设于缸盖5，将环状间隙8密封。防尘密封件13将附着于活塞杆3的外周面的灰尘去除，从而防止灰尘从外部进入到缸筒2内。

与杆密封件10同样，检测密封件11在活塞杆3的外周与缸盖5的内周的环状槽5c之间被压缩，由此将环状间隙8密封。检测密封件11设于杆密封件10与防尘密封件13之间，与杆密封件10一起划分出检测空间20。也就是说，检测空间20是由活塞杆3、缸盖5、杆密封件10和检测密封件11(在本实施方式中除此之外还有衬套12)划分出的空间。检测密封件11与杆密封件10同样是U形衬垫。

连通路21与检测空间20连通地形成于缸盖5和壳体50。连通路21具有形成于缸盖5且在检测空间20开口的第1连通路22和形成于壳体50且与第1连通路22连通的第2连通路23。从杆密封件10漏出的杆侧室2a的工作油经由检测空间20向连通路21引导。

壳体50通过压入而固定于缸盖5的端部。在壳体50还形成有用于收纳压力传感器30的传感器收纳孔51和用于收纳溢流阀40的阀收纳孔52。传感器收纳孔51和阀收纳孔52分别与第2连通路23连通，阀收纳孔52在比传感器收纳孔51靠第1连通路22侧(上游侧)的位置与第2连通路23连通。

压力传感器30局部收纳于传感器收纳孔51而安装于壳体50，用于检测经由第1连通路22和第2连通路23从检测空间20引导来的工作油的压力。检测空间20的压力随着从杆侧室2a(参照图1)经由环状间隙8越过杆密封件10而漏出的工作油的量的增加而增加。因而，通过使用压力传感器30测量检测空间20内的压力，从而能够掌握工作油的泄漏量。

溢流阀40在第2连通路23中的工作油的压力达到预定压力(溢流压力)时开阀，将检测空间20内的工作油经由第2连通路23向外部排出。由此，检测空间20内的压力被溢流阀40限制为溢流压力。溢流阀40的构造能够采用公知的结构，因此省略详细的图示和说明。

接下来，说明设于缸盖5的内周的密封构件的具体结构和流体泄漏检测设备100的作用。

杆密封件10由于液压缸1的伸缩动作即活塞杆3的往复运动而磨损，从而密封性逐渐降低。随着密封性的降低，从杆侧室2a经由活塞杆3的外周与缸盖5的内周之间的环状间隙8泄漏的工作油的量增加。若工作油的泄漏量增加，则液压缸1有可能无法发挥所期望的性能。因此，在液压缸1中，为了掌握伴随杆密封件10的劣化、工作油的泄漏而引起的性能下降，利用流体泄漏检测设备100检测工作油的泄漏。

流体泄漏检测设备100基于由压力传感器30检测到的检测空间20的压力来检测工作油的泄漏。具体而言，压力传感器30利用发送器(省略图示)将与检测到的压力相应的信号以有线或者无线的方式向处理部(省略图示)发送。处理部基于检测到的压力判断杆密封件10的劣化状态。在检测到的压力为预先设定的阈值(以下称为“检测阈值”。)以下的情况下，处理部判断为未达到杆密封件10的更换时期。在检测到的压力超过检测阈值的情况下，处理部判断为已达到杆密封件10的更换时期，例如通过警告灯等向操作者通知已达到杆密封件10的更换时期的情况。另外，检测阈值设定为比溢流阀40的溢流压力小的压力值。

这样，在液压缸1中，能够基于由流体泄漏检测设备100的压力传感器30检测到的压力得知杆密封件10的劣化。因而，能够容易地管理杆密封件10的更换时期。

在此，流体泄漏检测设备100由于是通过对检测空间20的工作油的压力进行检测来检测工作油的泄漏，因此当工作油从检测空间20越过检测密封件11而漏出到外部时，检测空间20的压力降低，而有可能无法检测工作油的泄漏。例如，在杆侧室2a的压力急剧上升的情况下，若杆密封件10达到寿命或者受到损伤，则高压的工作油被引导到检测空间20而作用于检测密封件11。在该情况下，有可能由于高压而导致检测密封件11的密封性下降。另外，若活塞杆3产生破损等，则破损转移到检测密封件11，工作油也可能会从检测空间20经由破损处漏出。因此，对流体泄漏检测设备100要求防止因作用有高压而导致检测密封件11的密封性下降，并且要求检测密封件11追随于活塞杆3的外周面形状而与活塞杆3的外周面紧密接触(所谓的检测密封件11的追随性)。

因此，在流体泄漏检测设备100中，如上所述设有经由连通路21将检测空间20的压力释放的溢流阀40。当检测空间20的压力上升至达到溢流压力时，溢流阀40开阀而将检测空间20的压力释放。由此将检测空间20的压力保持为溢流压力以下的压力。由此，不会对检测密封件11作用溢流压力以上的高压，从而能够抑制由于高压导致的密封性的下降。

另外，由于利用溢流阀40将检测空间20保持为溢流压力以下，因此对检测密封件11不要求高耐压性。由此，检测密封件11的材质选择的自由度提高，能够与耐压性无关地利用追随性高的材质形成检测密封件11。由此，能够提高检测密封件11的密封性，从而提高流体泄漏的检测精度。

在此，参照图3说明本实施方式的比较例的流体泄漏检测设备200。在图3所示的比较例中，对与本实施方式同样的结构标注相同的附图标记，并省略详细的说明。

在比较例的流体泄漏检测设备200中，未设置本实施方式那样的检测密封件11，而由防尘密封件13划分出检测空间20。也就是说，在流体泄漏检测设备200中，防尘密封件13也作为检测密封件11发挥功能。

为了将附着于活塞杆3的表面的灰尘去除，期望防尘密封件13是比较硬的材质。也就是说，若防尘密封件13是比较柔软且容易伸缩的材质，则无法有效地将附着于活塞杆3的灰尘去除。

由此，在如比较例那样由防尘密封件13划分出检测空间20的情况下，利用具有高追随性的材质形成防尘密封件13且不损害作为防尘密封件13的功能是困难的。因而，在比较例的流体泄漏检测设备200中，难以提高流体泄漏检测的精度。

相对于此，在流体泄漏检测设备100中，利用作为与防尘密封件13独立的构件的检测密封件11划分出检测空间20。在流体泄漏检测设备100中，由于对检测密封件11不要求作为防尘密封件13的功能，因此能够利用追随性高的材质形成检测密封件11。由此，即使在活塞杆3产生破损等，检测密封件11也追随于活塞杆3的外周面地紧密接触，从而抑制密封性的下降。

如上所述，通过利用与防尘密封件13独立的检测密封件11划分出检测空间20，并设置用于释放检测空间20的压力的溢流阀40，从而在检测密封件11的材质选择上，可以不考虑耐压性和作为防尘密封件的功能。因此，检测密封件11的材质选择的自由度提高，能够利用适于检测流体泄漏的材质形成检测密封件11。

若详细地说明密封构件的材质，则期望检测密封件11是追随性比杆密封件10的追随性高的材质，具体而言是伸长率较大且压缩永久应变较小的材质。另一方面，杆密封件10由于受到杆侧室2a的高压，因此期望为耐压性比检测密封件11的耐压性高的材质，具体而言是硬度和抗拉强度高的材质。另外，为了去除灰尘，期望防尘密封件13由与检测密封件11相比具有较高的硬度和抗拉强度的材质形成。

作为这样的材质，例如检测密封件11由氟橡胶(FKM)、丁腈橡胶(NBR)和氢化丁腈橡胶(HNBR)等形成。杆密封件10和防尘密封件13分别由聚氨酯形成。这样，检测密封件11和杆密封件10由彼此不同的材质形成。根据这样的结构，与杆密封件10相比，检测密封件11的耐压性虽然较低但具有较高的追随性，因此能够提高流体泄漏检测设备100对流体泄漏的检测精度。

另外，检测密封件11、杆密封件10和防尘密封件13的材质并不限定于上述材质。例如，也可以由丁腈橡胶形成杆密封件10和防尘密封件13。在该情况下，可以是检测密封件11也由丁腈橡胶形成，而使杆密封件10与检测密封件11的材质相同，但期望的是两者的性质适于各自的功能。也就是说，即使是相同的材质(例如丁腈橡胶)，也期望检测密封件11与杆密封件10相比追随性较高并且伸长率较大，相反，杆密封件10与检测密封件11相比硬度和抗拉强度较高。这样，杆密封件10、检测密封件11和防尘密封件13可以是相同的材质，且期望具有适于各自的功能的性质。另外期望的是，检测密封件11、杆密封件10和防尘密封件13各自能够使用的温度范围较宽。

接下来说明本实施方式的变形例。

在上述实施方式中，对往复运动型流体压力设备为液压缸1的情况进行了说明。不限于此，流体泄漏检测设备100也可以用于作为往复运动型流体压力设备的缓冲器等。另外，作为工作流体，不限于工作油，例如也可以使用水、其他液体。

另外，在上述实施方式中，缸盖5由单一的构件构成。相对于此，缸盖5也可以是由多个构件构成的分割构造。在该情况下，杆密封件10、检测密封件11和防尘密封件13可以分别设于构成缸盖5的多个构件中的分别不同的构件。

另外，在上述实施方式中，对检测密封件11、杆密封件10为U形衬垫的情况进行了说明。相对于此，检测密封件11、杆密封件10只要以压缩的状态配置在活塞杆3与缸盖5之间，能够防止工作油的泄漏，就可以是任意的构件，例如也可以是O型密封圈。

另外，在上述实施方式中，对检测器是压力传感器30的情况进行了说明。相对于此，检测器不限于压力传感器30，例如也可以是通过对检测密封件11的压迫力进行检测来检测工作油的泄漏的传感器。

另外，在上述实施方式中，溢流阀40开阀的溢流压力比压力传感器30的检测阈值大。相对于此，期望的是，溢流压力比压力传感器30的检测阈值大，并且比将压入于缸盖5的壳体50从缸盖5拔出的压力小。由此，能够防止由于溢流阀40而对壳体50作用从缸盖5拔出的这样的力。因而，能够预先将流体泄漏检测设备100更可靠地安装于缸盖5。

根据以上的实施方式，起到以下所示的效果。

在流体泄漏检测设备100中，利用与防尘密封件13不同的检测密封件11与杆密封件10一起划分出用于检测工作油的泄漏的检测空间20。由此，对检测密封件11不要求作为防尘密封件13的性能。另外，即使高压的工作油从杆密封件10漏出，也能利用设于连通路21的溢流阀40将压力释放。因此，能够抑制对检测密封件11作用高压，从而对检测密封件11不要求高耐压性。这样，检测密封件11不作为防尘密封件13使用，也不会作用有高压，因此检测密封件11的材质选择的自由度提高，能够利用追随性高的材质形成检测密封件11。因而，能够防止工作油越过检测密封件11而漏出，从而提高流体泄漏检测设备100的检测精度。

下面总结说明本发明的实施方式的结构、作用和效果。

一种流体泄漏检测设备100，其用于检测工作油从活塞杆3与缸盖5之间的泄漏，该活塞杆3自缸筒2伸出，该缸盖5设于缸筒2且供活塞杆3贯穿，其中，该流体泄漏检测设备100包括：杆密封件10，其设于缸盖5，用于将活塞杆3与缸盖5之间的环状间隙8密封；检测空间20，其为了检测工作油的泄漏而形成；检测密封件11，其设于缸盖5，将环状间隙8密封，与杆密封件10一起划分出检测空间20；连通路21，其与检测空间20连通；压力传感器30，其用于检测经由连通路21引导来的工作油的压力；以及溢流阀40，其在连通路21的压力达到溢流压力时开阀，而将连通路21的压力释放，检测密封件11设于防尘密封件13与杆密封件10之间，该防尘密封件13与缸筒2的外部面对地设于缸盖5，将环状间隙8密封。

在该结构中，利用与防尘密封件13不同的检测密封件11与杆密封件10一起划分出用于检测工作油的泄漏的检测空间20。由此，对检测密封件11不要求作为防尘密封件13的性能。另外，即使高压的工作油从杆密封件10漏出，也能利用设于连通路21的溢流阀40将压力释放。由此，能够抑制对检测密封件11作用高压，从而对检测密封件11不要求高压状况下的高耐久性。这样，检测密封件11不作为防尘密封件13使用，也不会作用有高压，因此能够利用适于检测工作油的泄漏的材质形成检测密封件11，从而防止工作油越过检测密封件11而漏出。因而，流体泄漏检测设备100的检测精度提高。

另外，在流体泄漏检测设备100中，杆密封件10的耐压性比检测密封件11的耐压性高。

另外，在流体泄漏检测设备100中，与杆密封件10相比，检测密封件11的伸长率较大且压缩永久应变较小。

另外，在流体泄漏检测设备100中，杆密封件10和检测密封件11由彼此不同的材质形成。

另外，在流体泄漏检测设备100中，检测密封件11由氟橡胶、丁腈橡胶和氢化丁腈橡胶中的任一者形成。

在这些结构中，检测密封件11和杆密封件10具有与各自的功能相应的适当的性质，因此流体泄漏检测设备100的检测精度提高。

以上说明了本发明的实施方式，但上述实施方式只不过示出了本发明的应用例的一部分，其主旨并不是将本发明的保护范围限定为上述实施方式的具体结构。

本申请主张基于2018年1月29日向日本特许厅提出申请的日本特愿2018-12563的优先权，该申请的全部内容通过参照编入到本说明书中。

Claims (6)

1.一种流体泄漏检测设备，其用于检测工作流体从活塞杆与缸盖之间的泄漏，所述活塞杆自缸筒伸出，所述缸盖设于所述缸筒且供所述活塞杆贯穿，其中，

该流体泄漏检测设备包括：

杆密封件，其设于所述缸盖，用于将所述活塞杆与所述缸盖之间的间隙密封；

检测空间，其为了检测工作流体的泄漏而形成；

检测密封件，其设于所述缸盖，与所述杆密封件一起划分出所述检测空间；

连通路，其与所述检测空间连通；

检测器，其用于检测经由所述连通路引导来的工作流体；以及

溢流阀，其在所述连通路的压力达到溢流压力时开阀，而将所述连通路的压力释放，

所述检测密封件设于防尘密封件与所述杆密封件之间，该防尘密封件与所述缸筒的外部面对地设于所述缸盖，将所述间隙密封。

2.根据权利要求1所述的流体泄漏检测设备，其中，

所述杆密封件的耐压性比所述检测密封件的耐压性高。

3.根据权利要求1所述的流体泄漏检测设备，其中，

与所述杆密封件相比，所述检测密封件的伸长率较大且压缩永久应变较小。

4.根据权利要求1所述的流体泄漏检测设备，其中，

所述杆密封件和所述检测密封件由彼此不同的材质形成。

5.根据权利要求1所述的流体泄漏检测设备，其中，

所述检测密封件由氟橡胶、丁腈橡胶和氢化丁腈橡胶中的任一者形成。

6.一种往复运动型流体压力设备，其中，该往复运动型流体压力设备包括：

缸筒；

活塞杆，其自所述缸筒伸出；

缸盖，其设于所述缸筒，供所述活塞杆贯穿；以及

权利要求1所述的流体泄漏检测设备，其用于检测工作流体自所述活塞杆与所述缸盖之间的泄漏。

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