CN111637112B - 一种六面顶压机活塞与油缸的超高压密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种六面顶压机活塞与油缸的超高压密封装置，包括在活塞与油缸之间套装在活塞外侧的超高压密封组件和防杂质密封组件，所述防杂质密封组件沿油缸轴向设置在超高压密封组件两侧，所述超高压密封组件安装位置的两侧活塞与油缸间隙小于防杂质密封组件安装位置外侧活塞与油缸间隙；所述活塞上位于油缸高压一端的防杂质密封组件和超高压密封组件之间安装有压力平衡组件，所述压力平衡组件一端连通油缸的超高压油腔，压力平衡组件另一端连通至活塞与油缸间隙配合处；本发明通过设置V形密封圈和O形橡胶密封圈，有效的阻挡杂质在液压油推动活塞运动时嵌入到活塞与油缸内孔的间隙中，防止杂质拉伤油缸。

Description

一种六面顶压机活塞与油缸的超高压密封装置

技术领域

本发明涉及液压系统的密封技术领域，特别涉及一种六面顶压机油缸与活塞的超高压密封装置。

背景技术

六面顶压机是我国人造金刚石合成的主要设备，目前全国有超过万台在使用。该压机油缸工作压力在70~110MPa的超高压液压中，活塞密封的可靠性设计是个难点。使用中经常发生活塞外表面及油缸内孔拉伤的现象，修复成本很高。

在液压设备中造成油缸及活塞拉伤的有以下原因：

1.液压油污染占了大部分原因，进入油缸的油液中混入铁屑，氧化皮等硬颗粒杂质，这些杂质在液压油推动活塞运动时嵌入到活塞与油缸内孔的缝隙中，就会拉伤油缸。

2.活塞受到过大径向力的作用，使它与油缸之间产生摩擦，从而使得液压系统油缸出现拉伤现象。

六面顶压机工作中活塞杆头部的顶锤直径小，且无大的侧向力，活塞运动速度低。因此可以认为活塞上只有轴向力负载，可以中忽略上述2中径向力对活塞拉伤的因素。因此六面顶压机活塞及油缸拉伤的主要原因是油液污染。防止油缸拉伤在设计上主要采用给活塞上安装由聚四氟乙烯或酚醛夹板胶木材料制作的导向环，将活塞与油缸内孔的间隙加大到0.30mm以上，脱离钢质材料与钢质材料之间的接触，由导向环与油缸内孔接触，由于导向环材质较软，可有效避免杂质拉伤油缸。

如图1-2所示，现有的六面顶压机油缸与活塞的超高压密封装置，活塞1外径与高压油缸2的内孔配合间隙为0.05~0.08mm。活塞1与油缸2之间安装有两组超高压密封组件5和两组导向环3，两组导向环3 分别位于两组超高压密封组件5两端，超高压密封组件5包括橡胶密封圈52和安装在橡胶密封圈52两端的薄塑料挡圈53、厚塑料挡圈51；超高压密封组件5安装位置的两侧油缸与活塞间隙为S=0.05~0.08mm，两组导向环3安装位置外侧油缸与活塞间隙为S1=0.05~0.08mm，由于S1间隙设置太小很容易在导向环3安装位置处混入杂质拉伤油缸；工作中由于压机油缸液压油压力可达100~110MPa, 造成对橡胶密封圈52及厚塑料挡圈51的挤压力极大，当间隙设计S1＞0.10mm时，加上在超高压油的作用下油缸内孔会有一定量的膨胀造成间隙进一步的加大，将会使橡胶密封圈52及厚塑料挡圈51挤入S缝隙中损坏，但是在导向环3的设计手册时，要求活塞与油缸内孔的间隙S1＞0.3mm，才可以使活塞与油缸避免刚性接触，有效防止拉伤。

中国实用新型为一种凹凸型六面顶超高压密封组件，公告号为CN 207941487 U，公告日为2018.10.09，本实用新型属于超高压合成超硬材料设备技术领域,涉及一种凹凸型六面顶超高压密封组件及金刚石合成工艺，其中一种凹凸型六面顶超高密封组件包括凹底活塞、内凸起式工作缸、缸盖以及后堵；所述内凸起式工作缸的内部底部有一个圆台形凸起，并且圆台形凸起中心贯通形成进油孔，所述凹底活塞相适应地设置在所述内凸起式工作缸内部，所述缸盖通过螺栓连接在内凸起式工作缸上，所述后堵通过螺栓连接在所述内凸式工作缸外部底面的中心处。所述金刚石合成所用的六面顶压机中使用了上述的超高压密封组件，其中凹底活塞的凹形结构设计减轻了活塞的重量，减少了密封件的磨损，有利于高压设备大型化，使得金刚石盛出。上述技术方案是通过凹形结构设计减轻了活塞的重量，减少了密封件的磨损，有利于高压设备大型化，使得金刚石盛出，没有涉及解决超高压密封工况下，活塞与油缸相对运动，避免杂质拉伤油缸的问题。

中国实用新型为一种多级油缸动密封结构，公告号为CN203926744U，公告日为20141105，一种多级油缸动密封结构，包括格来圈体、支撑环及多级活塞杆；其中，所述格来圈体与支撑环分别设置在每级油缸缸筒与活塞之间，且所述格来圈体位于支撑环中间，并在格来圈体内设置有两个格来圈；所述多级活塞杆上分别设置有用于嵌套格来圈的沟槽，所述沟槽为T型结构。本实用新型通过对现有液压油缸活塞密封结构进行改进，将格来圈的端面直径变小，可满足小型多级油缸外径需求较小的要求，同时不改变最后一级活塞杆的尺寸，从而达到外径减小的目的；并在其下端设置有两个垫圈用于缓解格来圈承受的冲力，有效延长格来圈的使用寿命。上述技术方案是将格来圈的端面直径变小，可满足小型多级油缸外径需求较小的要求，同时不改变最后一级活塞杆的尺寸，从而达到外径减小的目的；并在其下端设置有两个垫圈用于缓解格来圈承受的冲力，有效延长格来圈的使用寿命，没有涉及解决超高压密封工况下，活塞与油缸相对运动，避免杂质拉伤油缸的问题。

发明内容

本发明目的是为解决上述问题所采取的技术方案是：

一种六面顶压机活塞与油缸的超高压密封装置，安装在六面顶压机上间隙配合的活塞与油缸之间，包括在活塞与油缸之间套装在活塞外侧的超高压密封组件和防杂质密封组件，所述防杂质密封组件沿油缸轴向设置在超高压密封组件两侧，所述超高压密封组件安装位置的两侧活塞与油缸间隙小于防杂质密封组件安装位置外侧活塞与油缸间隙；所述活塞上位于油缸高压一端的防杂质密封组件和超高压密封组件之间安装有压力平衡组件，所述压力平衡组件一端连通油缸的超高压油腔，压力平衡组件另一端连通至活塞与油缸间隙配合处。

进一步， 所述超高压密封组件安装位置的两侧活塞与油缸间隙为S=0.05~0.08mm，防杂质密封组件安装位置外侧活塞与油缸间隙为S1=0.5~1.0mm。

进一步，所述超高压密封组件设置有两组，包括橡胶密封圈，所述橡胶密封圈靠近油缸高压端安装有薄塑料挡圈，所述橡胶密封圈背离油缸高压端安装有厚塑料挡圈。

进一步，所述防杂质密封组件设置有两组，包括V形密封圈和O形橡胶密封圈，所述O形橡胶密封圈位于V形密封圈的V形口内，所述V形密封圈的开口端面向油缸内杂质设置。

进一步，所述V形密封圈为聚氨酯材料。

进一步，所述压力平衡组件包括设置在活塞上的压力平衡油通道，所述压力平衡油通道出油端连通至活塞上位于油缸高压一端的防杂质密封组件和超高压密封组件之间的活塞与油缸间隙配合处，压力平衡油通道进油端设置在活塞底部并与油缸的超高压油腔连通，所述压力平衡油通道进油端设有过滤机构。

进一步，所述过滤机构为在压力平衡油通道进油端安装的滤芯。

进一步，所述压力平衡油通道进油端还安装有定位滤芯的螺纹堵头。

本发明所具有的有益效果为：

1.本发明为一种六面顶压机油缸与活塞的超高压密封装置，根据设计需要超高压密封组件安装处油缸与活塞的配合间隙为S=0.05~0.08mm，安装防杂质密封组件的外侧油缸与活塞的配合间隙为S1=0.5~1.0mm；本发明通过橡胶密封圈与薄塑料挡圈、厚塑料挡圈配合使用实现活塞与油缸之间的超高压密封，通过设置V形密封圈和O形橡胶密封圈，O形橡胶密封圈位于V形密封圈的V形口内，O形橡胶密封圈为弹性体会撑开V形密封圈的V形口紧贴油缸内壁和活塞外壁，V形密封圈的V形开口会有效的阻挡杂质在液压油推动活塞运动时嵌入到活塞与油缸内孔的间隙中，防止杂质拉伤油缸，此外V形密封圈和O形橡胶密封圈的设计结构简单，便于采购且制作成本低廉。

2.本发明通过设置压力平衡组件，可以平衡超高压端的V形密封圈和O形橡胶密封圈两端的压力差，防止超高压油压坏V形密封圈和O形橡胶密封圈。

附图说明

图1为现有的六面顶压机油缸与活塞的高压密封结构图；

图2为图1中B处放大图；

图3为本发明结构示意图；

图4为图3中A处放大图；

图5为图3中C处放大图。

具体实施方式

本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

下面结合附图对本发明进一步描述。

如图3-5所示，一种六面顶压机油缸与活塞的超高压密封装置，安装在六面顶压机上的油缸2与活塞1之间，所述油缸2与活塞1间隙配合，根据设计要求，需要保证超高压密封沟槽的设计要求即超高压密封组件5安装处油缸2与活塞1的配合间隙为S=0.05~0.08mm，为了使活塞1与油缸2避免刚性接触，有效防止拉伤，安装防杂质密封组件4的外侧油缸2与活塞1的配合间隙为S1=0.5~1.0mm。

如图3-5所示，一种六面顶压机油缸与活塞的超高压密封装置包括在油缸2与活塞1之间套装在活塞1外侧的多组超高压密封组件5和多组防杂质密封组件4，所述防杂质密封组件4沿油缸2轴向设置在超高压密封组件5两端，所述活塞1上位于油缸2高压一端的防杂质密封组件4和超高压密封组件5之间安装有压力平衡组件6，所述压力平衡组件6一端连通油缸2的超高压油腔，压力平衡组件6另一端连通至油缸2与活塞1间隙配合处。

如图3-5所示，为了实现油缸2与活塞1之间超高压密封，所述超高压密封组件5设置有两组，包括橡胶密封圈52，所述橡胶密封圈52靠近油缸2的高压端安装有薄塑料挡圈53，所述橡胶密封圈52背离油缸2的高压端安装有厚塑料挡圈51，通过薄塑料挡圈53和厚塑料挡圈51的设置保护橡胶密封圈52，使得橡胶密封圈52实现活塞1与油缸2之间的超高压密封，从而达到设计要求。

如图3-5所示，为了实现阻挡杂质在液压油推动活塞1运动时嵌入到活塞1与油缸2内孔的间隙中，拉伤油缸2，所述防杂质密封组件4设置有两组，分别设置在超高压密封组件5

的两端，所述防杂质密封组件4包括V形密封圈42和O形橡胶密封圈41，优选地，本实施例中，所述U形密封圈为聚氨酯材料；所述O形橡胶密封圈41位于V形密封圈42的V形口内，所述V形密封圈42的开口端面向油缸2内杂质一端设置，O形橡胶密封圈41为弹性体会撑开V形密封圈42的V形口紧贴油缸2内壁和活塞1外壁，有效的阻挡杂质在液压油推动活塞1运动时嵌入到活塞1与油缸2内孔的间隙中，同时V形密封圈42和O形橡胶密封圈41的组合密封圈，均为标准件便于采购和降低制作成本；根据设计需要V形密封圈42的V形口处活塞1与油缸2的配合间隙为S1=0.5~1.0mm。

如图3-5所示，由于V形密封圈42和O形橡胶密封圈41的组合密封圈的工作压力不得超过30MPa，工作过程中，油缸2内活塞1头的底部工作压力为100MPa，油缸2内活塞1头的头部工作压力为8MPa，为了避免100MPa的超高压油损坏V形密封圈42和O形橡胶密封圈41，在活塞1上位于油缸2高压一端的防杂质密封组件4和超高压密封组件5之间安装有压力平衡组件6，所述压力平衡组件6包括设置在活塞1上的压力平衡油通道61，所述压力平衡油通道61出油端连通至活塞1上位于油缸2高压一端的防杂质密封组件4和超高压密封组件5之间的油缸2与活塞1间隙配合处，压力平衡油通道61进油端设置在活塞1底部并与油缸2的超高压油腔连通，所述压力平衡油通道61进油端安装有滤芯62，滤芯62可以防止杂质由压力平衡油通道61进入油缸2与活塞1间隙配合处；优选地，本实施例中，所述压力平衡油通道61进油端还安装有定位滤芯62的螺纹堵头63，油缸2底部的超高压油腔的高压油通过滤芯62经压力平衡油通道61进入油缸2与活塞1间隙配合处，由于油缸2高压一端的防杂质密封组件4的V形密封圈42和O形橡胶密封圈41两端均受到高压作用，可以平衡V形密封圈42和O形橡胶密封圈41两端的压力差，防止超高压油压坏V形密封圈42和O形橡胶密封圈41。

本发明的工作过程为：

工作时，六面顶压机的活塞1在油缸2内运动，根据设计要求，超高压密封组件5安装处油缸2与活塞1的配合间隙为S=0.05~0.08mm，安装防杂质密封组件4的外侧油缸2与活塞1的配合间隙为S1=0.5~1.0mm，这样既能保证油缸2与活塞1的超高压密封，又能使活塞1与油缸2避免刚性接触，有效防止拉伤。

由于压机油缸2液压油压力最大可达100~110MPa，本实施例中为100MPa，如图2所示，活塞1头的底部承受100MPa的液压油压力，活塞1头的上部承受8MPa的液压油压力；100MPa的液压油压力会作用在活塞1头底部端的V形密封圈42上，所述V形密封圈42的开口端面向油缸2内杂质一端设置，由于O形橡胶密封圈41位于V形密封圈42的V形口内， O形橡胶密封圈41为弹性体会撑开V形密封圈42的V形口紧贴油缸2内壁和活塞1外壁，有效的阻挡杂质在液压油推动活塞1运动时嵌入到活塞1与油缸2内孔的间隙中；同时油缸2底部的超高压油腔的高压液压油会通过滤芯62经压力平衡油通道61进入油缸2与活塞1间隙配合处，由于V形密封圈42和O形橡胶密封圈41两端均受到高压作用，因此可以平衡V形密封圈42和O形橡胶密封圈41两端的压力差，防止超高压油压坏V形密封圈42和O形橡胶密封圈41；8MPa的液压油压力会作用在活塞1头上部端的V形密封圈42上，所述V形密封圈42的开口端面向油缸2内杂质一端设置，由于O形橡胶密封圈41位于V形密封圈42的V形口内， O形橡胶密封圈41为弹性体会撑开V形密封圈42的V形口紧贴油缸2内壁和活塞1外壁，有效的阻挡杂质在液压油推动活塞1运动时嵌入到活塞1与油缸2内孔的间隙中。

超高压密封组件5安装处油缸2与活塞1的配合间隙为S=0.05~0.08mm，所承受的液压油压力小于100MPa，满足使用要求，可以很好的保证油缸2与活塞1的配合处超高压密封。

本发明为一种六面顶压机油缸与活塞的超高压密封装置，本实施例中根据设计要求，需要超高压密封组件5安装处油缸2与活塞1的配合间隙为S=0.05~0.08mm，安装防杂质密封组件4的外侧油缸2与活塞1的配合间隙为S1=0.5~1.0mm；本发明通过橡胶密封圈52与薄塑料挡圈53、厚塑料挡圈51配合使用实现活塞1与油缸2之间的超高压密封，通过设置V形密封圈42和O形橡胶密封圈41，O形橡胶密封圈41位于V形密封圈42的V形口内，O形橡胶密封圈41为弹性体会撑开V形密封圈42的V形口紧贴油缸2内壁和活塞1外壁，V形密封圈42的V形开口会有效的阻挡杂质在液压油推动活塞1运动时嵌入到活塞1与油缸2内孔的间隙中，防止杂质拉伤油缸2，此外V形密封圈42和O形橡胶密封圈41的设计结构简单，便于采购且制作成本低廉。本发明通过设置压力平衡组件6，可以平衡超高压端的V形密封圈42和O形橡胶密封圈41两端的压力差，防止超高压油压坏V形密封圈42和O形橡胶密封圈41。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，如没有另外声明，上述词语并没有特殊的含义。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种六面顶压机活塞与油缸的超高压密封装置，安装在六面顶压机上间隙配合的活塞与油缸之间，其特征在于，包括在活塞与油缸之间套装在活塞外侧的超高压密封组件和防杂质密封组件，所述防杂质密封组件沿油缸轴向设置在超高压密封组件两侧，所述超高压密封组件安装位置的两侧活塞与油缸间隙小于防杂质密封组件安装位置外侧活塞与油缸间隙；所述活塞上位于油缸高压一端的防杂质密封组件和超高压密封组件之间安装有压力平衡组件，所述压力平衡组件一端连通油缸的超高压油腔，压力平衡组件另一端连通至活塞与油缸间隙配合处；

所述防杂质密封组件设置有两组，包括V形密封圈和O形橡胶密封圈，所述O形橡胶密封圈位于V形密封圈的V形口内，所述V形密封圈的开口端面向油缸内杂质设置；

所述压力平衡组件包括设置在活塞上的压力平衡油通道，所述压力平衡油通道出油端连通至活塞上位于油缸高压一端的防杂质密封组件和超高压密封组件之间的活塞与油缸间隙配合处，压力平衡油通道进油端设置在活塞底部并与油缸的超高压油腔连通，所述压力平衡油通道进油端设有过滤机构。

2.根据权利要求1所述的一种六面顶压机活塞与油缸的超高压密封装置，其特征在于，所述超高压密封组件安装位置的两侧活塞与油缸间隙为S=0.05~0.08mm，防杂质密封组件安装位置外侧活塞与油缸间隙为S1=0.5~1.0mm。

3.根据权利要求2所述的一种六面顶压机活塞与油缸的超高压密封装置，其特征在于，所述超高压密封组件设置有两组，包括橡胶密封圈，所述橡胶密封圈靠近油缸高压端安装有薄塑料挡圈，所述橡胶密封圈背离油缸高压端安装有厚塑料挡圈。

4.根据权利要求3所述的一种六面顶压机活塞与油缸的超高压密封装置，其特征在于，所述V形密封圈为聚氨酯材料。

5.根据权利要求4所述的一种六面顶压机活塞与油缸的超高压密封装置，其特征在于，所述过滤机构为在压力平衡油通道进油端安装的滤芯。

6.根据权利要求5所述的一种六面顶压机活塞与油缸的超高压密封装置，其特征在于，所述压力平衡油通道进油端还安装有定位滤芯的螺纹堵头。

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