CN203322271U - 密封装置以及缓冲构件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及密封装置以及缓冲构件，其提供一种通过特定的缓冲构件来减少滑动阻力和滑动发热，并且既能持久耐用又能实现节能的密封装置以及缓冲构件。该密封装置安装于设置在具有轴孔的壳体以及插入该轴孔的轴中的一个部件上的环状槽，并将这两个部件之间的环状间隙进行密封；该密封装置具有缓冲构件(11)，所述缓冲构件具有包括向另一部件侧突出的唇前端部(110a)以及从唇前端部(110a)向低压侧延伸的斜面的密封唇，并且在包括斜面的另一部件侧的区域内具有与另一部件滑动接触的滑动部；其中缓冲构件(11)的唇前端部(110a)呈曲面状而形成，并且在斜面设置有环状凹部(113)。

Description

密封装置以及缓冲构件

技术领域

本实用新型涉及一种密封装置以及缓冲构件，详细而言，涉及在液压缸等这样的高压环境下使用的密封装置以及缓冲构件。 

背景技术

作为密封装置（密封系统），已知有可用于液压缸的活塞杆密封系统（专利文献1）。 

如图7所示，已有的活塞杆密封系统S’的构成为具有：活塞杆密封件R，其防止液压油泄漏到外部；安装在活塞杆密封件R的液压侧O（流体压力侧）的缓冲构件B；以及位于活塞杆密封件R的外侧A的防尘密封D，其防止外部的泥水或灰尘的侵入。 

[现有技术文献] 

[专利文献] 

[专利文献1]日本特开2011-247283号公报 

所述活塞杆密封系统S’中，最液压侧O的缓冲构件B是为了避免对于活塞杆密封件R的高压作用·高温油的接触等而设置的。 

另一方面，建筑机械等在连续运行的情况下，存在既受到周围的温度环境的影响，也受到密封件滑动发热的影响，使密封件周围的温度上升的情况。因此，有必要提高耐热性或者减少滑动发热。 

特别是由缓冲构件B产生的滑动发热，不仅对于该缓冲构件B，而且对于包括活塞杆密封件R等在内的整个活塞杆密封系统S’都有热劣化和使用年限缩短的问题。 

而且，从节能的角度来看，也有必要减少活塞杆密封系统S’，尤其是缓冲构件B的滑动阻力。 

实用新型内容

因此，本实用新型的课题在于提供一种通过特定的缓冲构件来减少滑动阻力和滑动发热，并且既能持久耐用又能实现节能的密封装置以及缓冲构件。 

另外，本实用新型的其他课题参见如下记载而明了。 

上述课题通过以下各实用新型解决。 

本实用新型第一方面提供一种密封装置，其特征在于，所述密封装置安装于设置在具有轴孔的壳体以及插入所述轴孔的轴中的一个部件上的环状槽，并将这两个部件之间的环状间隙进行密封， 

所述密封装置具有缓冲构件，所述缓冲构件具有包括向另一部件侧突出的唇前端部以及从所述唇前端部向低压侧延伸的斜面的密封唇，并且在包括所述斜面的另一部件侧的区域内具有与另一部件滑动接触的滑动部，其中 

所述缓冲构件的所述唇前端部呈曲面状而形成，并且在所述斜面处设置有环状凹部。 

本实用新型第二方面基于本实用新型第一方面所述的密封装置，其特征在于，所述缓冲构件的所述唇前端部呈R状而形成。 

本实用新型第三方面基于本实用新型第二方面所述的密封装置，其特征在于，所述缓冲构件的所述唇前端部以在0.3mm以上且2.0mm以下范围内的曲率半径R、呈R状而形成。 

本实用新型第四方面基于本实用新型第一至第三方面中任一方面所述的密封装置，其特征在于，所述缓冲构件的所述凹部的开口边缘呈曲面状而形成。 

本实用新型第五方面基于本实用新型第一至第四方面中任一方面所 述的密封装置，其特征在于，所述缓冲构件具有2个以上的所述凹部。 

本实用新型第六方面基于本实用新型第一至第五方面中任一方面所述的密封装置，其特征在于，所述缓冲构件在低压侧的内周端附近设置有环状的切口，挡圈安装在该切口中。 

本实用新型第七方面基于本实用新型第一至第六方面中任一方面所述的密封装置，其特征在于，所述缓冲构件的低压侧设置有主密封件。 

本实用新型第八方面基于本实用新型第七方面所述的密封装置，其特征在于，所述主密封件的低压侧设置有防尘密封件。 

本实用新型第九方面提供一种缓冲构件，其特征在于，所述缓冲构件被用作如前述本实用新型第一至第八方面中任一方面所述的密封装置所具有的所述缓冲构件。 

实用新型效果 

通过本实用新型，能够提供一种通过特定的缓冲构件来减少滑动阻力和滑动发热，并且既能持久耐用又能实现节能的密封装置以及缓冲构件。 

附图说明

图1是表示本实用新型的密封装置的一个例子的截面图； 

图2是表示本实用新型的缓冲构件的一个例子的示意图，（a）表示轴向视图，（b）是（a）的沿b-b线的截面图； 

图3是表示本实用新型的缓冲构件的内周侧的放大示意性截面图； 

图4是说明试验装置的图； 

图5是表示滑动阻力测定试验的结果的图； 

图6是表示滑动发热测定试验的结果的图； 

图7是说明现有技术的活塞杆密封系统的图。 

符号说明 

10：   耐压部 

 11：   缓冲构件 

 11a：  内周唇（密封唇） 

 110a： 唇前端部 

 112a： 低压侧斜面 

 113：  凹部 

 11b：  外周唇（密封唇） 

 110：  U形槽 

12：   挡圈 

20：   主密封部 

 21：   活塞杆密封件 

 22：   挡圈 

30：   防尘密封部 

 31：   橡胶密封部 

 32：   加强环 

40：   壳体 

 41：   第一环状槽 

 42：   第二环状槽 

 43：   第三环状槽 

50：   活塞杆 

S：    密封装置 

具体实施方式

下面，参照附图，对用于实施本实用新型的方式进行说明。 

本实用新型的密封装置能够适用于各种液压缸。这种情况下，下面说明的壳体相当于缸体，密封对象流体相当于油，流体压力相当于液压。 

图1是表示本实用新型的密封装置的一个例子的截面图。 

图1中，密封装置S用于密封壳体40与插入壳体40的轴孔内的活塞杆50之间的环状间隙。壳体40与活塞杆50以相对往复运动的方式构成。 

密封装置S设置有耐压部10、主密封部20和防尘密封部30。 

在壳体40的轴孔的内周设置有第一环状槽41、第二环状槽42和环状切口部43。最高压侧（液压侧）O设置有第一环状槽41，最低压侧（本实施例的情况下为大气侧）A设置有环状切口部43，该第一环状槽41与该环状切口部43之间设置有第二环状槽42。 

第一环状槽41处设置有耐压部10，第二环状槽42处设置有主密封部20，环状切口部43处设置有防尘密封部30。 

主密封部20主要是发挥防止高压侧O的密封对象流体泄漏到低压侧A的功能。 

主密封部20由活塞杆密封件21和挡圈22构成，该挡圈22配置于比活塞杆密封件21更靠低压侧，用于抑制活塞杆密封件21的低压侧内周端部分在活塞杆50与轴孔之间的微小间隙处挤出。 

在图示的例子中，作为活塞杆密封件21，其截面采用了U字形状的U形密封件，但也能采用其它各种密封件。另外，活塞杆密封件21设置有滑动自由地设置在活塞杆50表面的内周唇21a和紧贴在第二环状槽42的槽底面的外周唇21b。 

另外，在图示的例子中，作为挡圈22，采用了垫片形状的。该挡圈22以紧贴第二环状槽42中的低压侧的侧壁面的形式配置。而且，该挡圈22在受到压力时通过压缩而变形，使得其内周面紧贴活塞杆50。由此，能抑制活塞杆密封件21的低压侧的内周端部分在挡圈22的内周面和活塞杆50之间的微小间隙处挤出。 

另一方面，防尘密封部30主要是发挥防止来自外部的异物（尘土或 尘埃等）侵入主密封部20侧的功能。 

防尘密封部30通过设置有截面基本为L形的加强环32和与该加强环32一体固定的橡胶密封部31的防尘密封件构成，该加强环32嵌合固定于环状切口部43的内周面。橡胶密封部31设置有延伸至高压侧的第一唇31a和延伸至低压侧（大气侧）的第二唇31b。 

耐压部10主要是发挥缓冲密封对象流体对于主密封部20的流体压力的功能。 

耐压部10由缓冲构件11和挡圈12构成，该挡圈12用于抑制缓冲构件11的低压侧的内周端部分在活塞杆50与轴孔之间的微小间隙处挤出。另外，在图示的例子中，缓冲构件11的低压侧的内周端附近设置有环状切口11c，该环状切口11c处安装有挡圈12。 

缓冲构件11设置有滑动自由地设置在活塞杆50表面的内周唇（密封唇）11a和紧贴在第一环状槽41的槽底面的外周唇（密封唇）11b。 

缓冲构件11为由丁腈橡胶、聚氨酯弹性体、四氟乙烯（PTFE）等弹性体或树脂材料等构成的截面大体上为矩形的环状部件。 

另外，挡圈12为由聚酰胺树脂等树脂材料构成的截面基本上为矩形的环状部件。 

图2是表示本实用新型的缓冲构件的一个例子的示意图，（a）表示轴向视图，（b）是（a）的沿b-b线的截面图。 

图3是表示本实用新型的缓冲构件的内周侧的放大的示意性截面图。 

图2以及图3所示的缓冲构件11示出了安装有上述挡圈12的状态。 

另外，图2以及图3所示的缓冲构件11以及挡圈12示出了未安装在第一环状槽41处的状态。 

如图2所示，缓冲构件11在安装于第一环状槽41的状态下在配置于高压侧O的端面设置有U字状的环状槽（U形槽）110，并在环状槽110的内外周处设置有内周唇11a以及外周唇11b，是所谓的U形密封件。 

内周唇11a以及外周唇11b由以下构成：分别朝向径向突出的唇前端 110a以及110b、在唇前端的高压侧O以锥状形成（相对活塞杆50倾斜）的高压侧斜面111a以及111b，和在唇前端的低压侧A以锥状形成的低压侧斜面112a以及112b。 

内周唇11a紧贴活塞杆50的外周面，外周唇11b紧贴壳体40的第一环状槽41的槽底面，由此高压侧O和低压侧A之间被密封。 

另外，通过U槽110受到来自高压侧O的压力，分别使内周唇11a在内径方向推压，外周唇11b在外径方向推压，由此增加各自密合性。 

由于受到压力，挡圈12使其内周面紧贴活塞杆50，由此抑制缓冲构件11的低压侧内周端部分在挡圈12的内周面与活塞杆50之间的微小间隙处挤出。 

如图3所示，对于本实用新型中的缓冲构件11的内周唇11a，其唇前端部110a呈曲面状而形成，同时还设置有用于在该内周唇11a的低压侧斜面112a处保持油的凹部113。 

在设置有包括曲面状的唇前端部110a和凹部113的上述缓冲构件11的密封装置S中，通过壳体40与活塞杆50相对往复运动，使得曲面状的唇前端部110a与凹部113协作，并将作为密封对象的油导入内周唇11a与活塞杆50的滑动部，从而在内周唇11a和活塞杆50之间形成润滑性能优良的油膜。通过曲面状的唇前端部110a与凹部113的协作，该油膜被提供到挡圈12与活塞杆50之间的滑动部，或者更进一步被提供到低压侧A的主密封件与活塞杆50之间的滑动部也变得容易。 

通过本实用新型，其结果能获得以下效果：通过缓冲构件11能够显著减少滑动阻力以及滑动发热，以及能实现不仅包括该缓冲构件11，还包括挡圈12和主密封件等的密封装置S整体的持久耐用，并且能实现抑制壳体40与活塞杆50的相对往复运动驱动所伴随的耗油量而实现节能。 

特别是在设置有缓冲构件11和挡圈12的情况下，即使通过缓冲构件11的U形槽110受到的来自高压侧O的压力使得该挡圈12对活塞杆50强力推压，通过上述形成的油膜也能够显著减少滑动阻力以及滑动发热，因此本实用新型的效果变得显著。 

本实用新型中，缓冲构件11的唇前端部110a优选呈R状形成。由此，可进一步减少滑动阻力以及滑动发热。另外，本实用新型中，唇前端部110a呈R状形成是指构成曲面状的唇前端部110a的曲面用规定的曲率半径R来表示。曲率半径R没有限定，但是优选的曲率半径R具体在0.3mm以上且2.0mm以下的范围，更优选为0.6mm以上且1.0mm以下的范围。 

如图3所示，凹部113在低压侧斜面112a上沿着周方向相对于活塞杆50呈环状配置。 

图示的例子中，2个凹部113在低压侧斜面112a上轴向间隔形成，但不限于此，也可以形成1个或3个以上。 

当在低压侧斜面112a上形成n个（n为1以上的整数）凹部113的情况下，且在各凹部113的宽度（在低压侧斜面112a的倾斜方向上的宽度）从唇前端110a侧开始表示为L1、L2、L3···Ln的情况下，在与低压侧斜面112a的宽度（在低压侧斜面112a的倾斜方向上的宽度）L之间，优选以（L/5）＜(L1+L2+L3+…+Ln)＜（L/2）的关系成立的方式，即以全部凹部113的总宽度为低压侧斜面112a的宽度的20～50%的方式来设定各凹部113的宽度。 

各凹部113的深度t没有特别限定，但优选在0.05mm以上且0.5mm以下的范围进行设定。 

进而，各凹部113的开口边缘（低压侧斜面的表面和凹部的交界线）113a优选呈曲面状形成，更优选呈R状形成。由此，在轴往复运动时可抑制油膜在边缘部被刮走以及接触面压力的增加。 

以上说明示出了缓冲构件11在低压侧的内周端附近设置有环状切口11c，而该切口11c处安装有挡圈12的例子，但本实用新型不必局限于此，耐压部20也可由不具有挡圈12的缓冲构件11构成。该情况下，没有必要在缓冲构件11的低压侧的内周端附近设置环状切口。 

实施例 

下面，对本实用新型的实施例进行说明，但本实用新型并不限于这样 的实施例。 

（实施例1） 

<试验装置> 

图4是试验装置的示意图。 

试验装置T与图1所示密封装置S同样，在图中以液压供应部60为中心左右对称地设置有具有第一～三环状槽41～43的密封装置S1、S2。而且，试验装置T在共通于两个密封装置S1、S2的轴孔内，设置有可以被未图示的驱动装置往复运动而构成的活塞杆50。 

实施例1使用的缓冲构件设置有与图3所示的同样的结构，唇前端部（图3中符号110a）呈曲面状（曲率半径R=0.8mm的R状）而形成，同时，斜面（图3中符号112a）处设置有2个环状凹部，并且安装有挡圈（图3中符号12）。 

<试验方法> 

1.滑动阻力测定试验 

滑动阻力测定试验为，在第一环状槽41处安装有缓冲构件以及挡圈，在第二环状槽42以及第三环状槽43处不安装任何密封件的空状态下，使用图4所示的试验装置T，在下述试验条件下，测定活塞杆50工作时所伴随的滑动阻力（N）。 

试验条件； 

·提供液压：0、5、10、21、30或42MPa（恒定加压） 

·油温：80℃（恒定控制） 

·活塞杆工作速度：100mm/sec 

·活塞杆工作冲程：200mm 

·使用油：耐磨性液压油 

图5表示由缓冲构件11以及挡圈12组成的每1组的滑动阻力（N）。 

2.滑动发热测定试验 

滑动阻力测定试验为，在第一环状槽41处安装有缓冲构件以及挡圈，在第二环状槽42以及第三环状槽43处也安装有与如图1所示的同样的密封件的状态下，使用图4所示的试验装置T，且在下述试验条件下使活塞杆50工作，测定密封装置S1、S2附近的油温。 

试验条件； 

·提供液压：20MPa（随机加压；每3.5秒交替形成加压状态和无加压状态） 

·油温：自然上升 

·活塞杆工作速度：100mm/sec 

·活塞杆工作冲程：200mm 

·使用油：耐磨性液压油 

图6表示温度在自然上升结尾到达温度恒定时的油温。 

（比较例1） 

取代实施例1使用的缓冲构件，使用内周唇的唇前端不是曲面状而是尖锐唇而且斜面处无凹部的缓冲构件，除此以外与实施例1同样，来进行滑动阻力测定试验以及滑动发热测定试验。 

图5以及图6表示各试验的结果。 

<评价> 

正如图5以及图6所示，发现在实施例1中，与比较例1相比，其滑动阻力以及滑动发热都显著减少。 

具体而言，实施例1的滑动阻力与比较例1相比减少了57%，而实施例1的滑动发热与比较例1相比减少了12℃。 

Claims (9)

1.一种密封装置，其特征在于，所述密封装置安装于设置在具有轴孔的壳体以及插入所述轴孔的轴中的一个部件上的环状槽，并将该两个部件之间的环状间隙进行密封， 

所述密封装置具有缓冲构件，所述缓冲构件具有包括向另一部件侧突出的唇前端部以及从所述唇前端部向低压侧延伸的斜面的密封唇，并且在包括所述斜面的另一部件侧的区域内具有与另一部件滑动接触的滑动部，其中 

所述缓冲构件的所述唇前端部呈曲面状而形成，并且在所述斜面处设置有环状凹部。 

2.如权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述缓冲构件的所述唇前端部呈R状而形成。 

3.如权利要求2所述的密封装置，其特征在于，所述缓冲构件的所述唇前端部以在0.3mm以上且2.0mm以下范围内的曲率半径R、呈R状而形成。 

4.如权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述缓冲构件的所述凹部的开口边缘呈曲面状而形成。 

5.如权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述缓冲构件具有2个以上的所述凹部。 

6.如权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述缓冲构件在低压侧的内周端附近设置有环状的切口，挡圈安装在该切口中。 

7.如权利要求1～6中任一项所述的密封装置，其特征在于，所述缓冲构件的低压侧设置有主密封件。 

8.如权利要求7所述的密封装置，其特征在于，所述主密封件的低压侧设置有防尘密封件。 

9.一种缓冲构件，其特征在于，所述缓冲构件被用作如权利要求1～8中任一项所述的密封装置所具有的所述缓冲构件。 

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