CN203847686U - 密封机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种密封机构，适用于高压薄壁液压缸，高压薄壁液压缸包括具有内腔的缸体及滑动地连接于内腔内的活塞，密封机构设置于活塞的端部且密封地抵压于缸体的内侧壁，密封机构与活塞之间设置有连通内腔的液体通道，密封机构与活塞之间形成静密封，密封机构与缸体的内侧壁之间形成动密封。当高压液体进入缸体的内腔时，缸体因受到高压膨胀而使内径变大，同时高压液体进入密封机构与活塞之间的液体通道，使密封机构的内侧受到压力而膨胀，密封机构的外径也会随缸体的内径变大，因而形成了自动补偿功能，使密封机构保持与缸体的内侧壁之间的密封接触，最大限度的保证了密封间隙的均衡，且接触压应力保持大于工作油压，保证具有良好的密封效果。

Description

密封机构

技术领域

本实用新型涉及一种密封机构，尤其涉及一种适用于高压薄壁液压缸并能够保证在高压及缸体膨胀变形的情况下仍具有良好密封效果的密封机构。

背景技术

近年来，液压技术得到了较大的发展，在国民经济中得到了普遍的应用。其中，液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动的液压执行元件。其一般是由缸体、活塞、密封件、油道等组成，通过油道将液压油送到缸体内部的其中一油腔内，从使两油腔产生液压差，进而推动活塞运动。利用液压缸来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。

但在诸多使用液压缸的工程现场，由于实际空间位置以及输出力的限制，只能使用尺寸小、压力高的高压薄壁液压缸。但高压薄壁液压缸的研发推广有其诸多的技术限制，由于其本身的薄壁、高压的特点，液压缸缸体的变形不可忽视，缸体过度变形将导致传统结构的活塞和缸体之间的密封间隙增大，密封界面上的接触压应力小于工作油压从而导致密封失效，同时密封间隙增大也会导致密封圈挤入间隙而被咬伤导致泄漏。

因此，有必要提供一种能够保证高压薄壁液压缸在高压及缸体膨胀变形的情况下仍具有良好密封效果的密封机构，以解决上述现有技术的不足。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能够保证高压薄壁液压缸在高压及缸体膨胀变形的情况下仍具有良好密封效果的密封机构。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：提供一种密封机构，其适用于高压薄壁液压缸，所述高压薄壁液压缸包括具有内腔的缸体及滑动地连接于所述内腔内的活塞，其中，所述密封机构设置于所述活塞的端部且密封地抵压于所述缸体的内侧壁，所述密封机构与所述活塞之间设置有连通所述内腔的液体通道，且所述密封机构与所述活塞之间形成静密封，所述密封机构与所述缸体的内侧壁之间形成动密封。

较佳地，所述活塞的端部具有环形凸沿；所述密封机构包括一活塞套，所述活塞套具有相对的内侧面及外侧面，所述活塞套套接于所述活塞的端部且密封地抵压于所述环形凸沿的内侧面，所述活塞套的内侧面与所述活塞的外侧面之间设置有所述液体通道且形成静密封，所述活塞套的外侧面与所述缸体的内侧壁之间形成动密封。由于所述活塞套的内侧面与所述活塞的外侧面之间设置有液体通道，当高压液体进入缸体的内腔时，所述缸体因受到高压而膨胀，使所述内腔的内径变大，与此同时高压液体进入所述活塞套的内侧面与所述活塞的外侧面之间的液体通道，使所述活塞套的内侧面受到压力而膨胀，因此，所述活塞套的外径也会随所述缸体的内径变大，因而形成了自动补偿的功能，使所述活塞套的外侧面保持与所述缸体的内侧壁密封接触，并且接触压应力保持大于工作油压，从而保证具有良好的密封效果。

较佳地，所述活塞套的内侧面与所述活塞的外侧面之间呈间隙配合，所述活塞套的内侧面与所述活塞的外侧面之间的间隙形成所述液体通道且与所述内腔连通。

较佳地，所述活塞套的内侧面上开设有凹槽，所述凹槽的端部贯穿所述活塞套且与所述内腔连通，所述液体通道为所述凹槽。所述凹槽可以将所述内腔内的油引导到所述内侧面，从而保证所述内侧面能受到油压。

较佳地，所述凹槽呈直线状，且所述凹槽的轴向与所述活塞套的轴向相同。

较佳地，所述凹槽呈螺旋状。

较佳地，所述密封机构还包括内密封圈、外密封圈及弹性挡圈，所述弹性挡圈固定地套接于所述活塞的端部，且所述活塞套位于所述弹性挡圈与所述环形凸沿的内侧面之间；所述内密封圈设置于所述活塞套与所述活塞之间，且所述内密封圈分别密封地抵压于所述活塞套的内侧面、所述活塞的外侧面及所述环形凸沿的内侧面从而形成静密封；所述外密封圈设置所述活塞套的外侧面与所述缸体的内侧壁之间，且所述外密封圈分别密封地抵压于所述活塞套的外侧面、所述缸体的内侧壁从而形成动密封。

较佳地，所述活塞套的内侧面的一端设置有一凹陷部，所述凹陷部、所述活塞的外侧面及所述环形凸沿的内侧面共同围成一内容置槽，所述内密封圈容置于所述内容置槽。

较佳地，所述活塞套的内侧面形成侧压力面，所述侧压力面与所述活塞的外侧面之间呈间隙配合，且所述侧压力面的面积大于位于所述外密封圈下方的所述活塞套的外侧面的面积。所述侧压力面可以承载高压液体的压力，从而使所述活塞套膨胀而形成自动补偿功能；另外，由于所述外密封圈下方的所述活塞套的外侧面也受到高压液体的压力，因此，所述侧压力面的面积大于位于所述外密封圈下方的所述活塞套的外侧面的面积，可以使所述活塞套的内侧面的压力大于外侧面的压力，从而使所述活塞套实现膨胀。

较佳地，所述外侧面上开设有外容置槽，所述外密封圈容置于所述外密封槽内。所述外容置槽能限定所述外密封圈的位置，防止所述外密封圈因所述活塞的来回运动而发生移位，保证密封性能。

较佳地，所述密封机构还包括挡圈，所述挡圈设置于所述外容置槽内，且位于所述外容置槽的一侧壁与所述外密封圈之间。所述挡圈能防止所述外密封圈因所述缸体的内侧壁变大而挤入间隙从而被咬伤导致泄漏。

较佳地，所述活塞的端部还设有环槽，所述弹性挡圈固定于所述环槽中。所述环槽可以对所述弹性挡圈进行轴向定位，从而通过所述弹性挡圈限制所述活塞套的轴向移动，保证所述内密封圈的静密封性能。

较佳地，所述外密封圈、所述内密封圈均为O型圈。

与现有技术相比，由于本实用新型的密封机构，其适用于高压薄壁液压缸，所述高压薄壁液压缸包括具有内腔的缸体及滑动地连接于所述内腔内的活塞，其中，所述密封机构设置于所述活塞的端部且密封地抵压于所述缸体的内侧壁，所述密封机构与所述活塞之间设置有连通所述内腔的液体通道，且所述密封机构与所述活塞之间形成静密封，所述密封机构与所述缸体的内侧壁之间形成动密封。由于密封机构与活塞之间设置有连通所述内腔的液体通道，当高压液体进入缸体的内腔时，所述缸体因受到高压而膨胀，使所述缸体的内径变大，与此同时高压液体进入所述密封机构与所述活塞之间的液体通道，使密封机构的内侧受到压力而膨胀，因此，所述密封机构的外径也会随所述缸体的内径变大，因而形成了自动补偿的功能，使所述密封机构保持与所述缸体的内侧壁之间的密封接触，最大限度的保证了密封间隙的均衡，并且接触压应力保持大于工作油压，从而保证具有良好的密封效果。

附图说明

图1是设有本实用新型密封机构一实施例的液压缸的剖视图。

图2是图1中A部分的放大示意图。

图3是本实用新型密封机构另一实施例中活塞套的剖视图。

图4是本实用新型密封机构又一实施例中活塞套的剖视图。

具体实施方式

现在参考附图描述本实用新型的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。本实用新型所提供的密封机构130能够保证高压薄壁液压缸100在高压及缸体110膨胀变形的情况下仍具有良好的密封效果。

如图1-图4所示，本实用新型所提供的密封机构130，适用于高压薄壁液压缸100。所述高压薄壁液压缸100包括缸体110及滑动连接于所述缸体110内的活塞120，具体地，所述缸体110具有内腔及连通该内腔的进油口112，所述活塞120滑动地连接于所述内腔内，且活塞120的端部具有环形凸沿121，环形凸沿121将所述内腔分成两部分，其中位于所述环形凸沿121下方的为高压腔111a，位于所述环形凸沿121上方的为低压腔111b(见图1、图2)。所述密封机构130设置于所述活塞120的端部，且所述密封机构130密封地抵压于所述凸沿121的内侧面121a、所述缸体110的内侧壁，所述密封机构130与活塞120之间设置有连通所述高压腔111a的液体通道，且所述密封机构130与活塞120之间形成静密封，所述密封机构130与所述缸体110的内侧壁之间形成动密封。因此，工作时高压液体可进入所述密封机构130与所述活塞120之间的液体通道，从而使密封机构130的内侧受到压力而膨胀，密封机构130的外径也会随缸体110的内径变大，因而形成了自动补偿的功能，使所述密封机构130保持与缸体110的内侧壁之间的密封接触，保证具有良好的密封效果。

下面结合图1-图4所示，对本实用新型密封机构130的不同实施例分别进行详细说明。

如图1、图2所示，在本实用新型密封机构130的一实施例中，所述密封机构130与所述活塞120之间呈间隙配合并形成静密封，密封机构130的内侧面与所述活塞120的外侧面之间的间隙1328形成所述液体通道，该液体通道与所述高压腔111a连通；所述密封机构130与所述缸体110的内侧壁之间形成动密封。

具体地，所述密封机构130包括弹性挡圈131、活塞套132、内密封圈133及外密封圈134；弹性挡圈131固定地套接于活塞120的端部，活塞套132套接于活塞120上且位于弹性挡圈131及环形凸沿121的内侧面121a之间，活塞套132与弹性挡圈131之间具有一定间隙，弹性挡圈131用于限制活塞套132的轴向移动；其中，活塞套132具有相对的内侧面及外侧面，在其内侧面及外侧面之间还具有两相对的端表面，其中一端表面密封地抵压于所述凸沿121的内侧面121a，另一端表面形成正压力面1323，活塞套132的内侧面与活塞120的外侧面122之间呈间隙配合，活塞套132的内侧面与活塞120的外侧面122之间的间隙1328形成所述液体通道，由于活塞套132与弹性挡圈131之间具有一定间隙，因此所述液体通道可与高压腔111a连通；内密封圈133设置于活塞套132与活塞120之间，且分别密封地抵压于活塞套132的内侧面、活塞120的外侧面122及环形凸沿121的内侧面121a从而形成静密封；外密封圈134设置于活塞套132的外侧面与缸体110的内侧壁之间，且其分别密封地抵压于缸体110的内侧壁及活塞套132的外侧面从而形成动密封。

具体地，活塞120的端部设有环槽(未标号)，弹性挡圈131固定于环槽中。环槽可以对弹性挡圈131进行轴向定位，从而通过弹性挡圈131限制活塞套132的轴向移动，保证内密封圈133的静密封性能。

继续参阅图1、图2所示，活塞套132的外侧面开设有外容置槽1327，外密封圈134容置于外容置槽1327；且外密封圈134密封地抵压于缸体110的内侧壁及活塞套132的外侧面；由于外容置槽1327也与高压腔111a相连通，因此高压液体会推动密封圈134与缸体110的内侧壁、外容置槽1327的表面密封接触，保证动密封效果，且外容置槽1327能限定外密封圈134的位置，防止外密封圈134因活塞120的来回运动而发生移位，影响密封性能。

优选地，所述密封机构130还包括一挡圈135，该挡圈135设置于外容置槽1327内，且位于外容置槽1327的侧壁与外密封圈134之间。由于缸体110的内腔受到高压会膨胀变形，因此，设置挡圈135能防止外密封圈134因缸体110的内侧壁变大而被挤入间隙从而被咬伤导致泄漏。更优选地，所述挡圈135为平垫圈，当然不以此为限。

参阅图1、图2所示，所述活塞套132的内侧面的一端设置有一凹陷部，该凹陷部靠近于环形凸沿121的内侧面121a，所述凹陷部、所述活塞120的外侧面122及所述环形凸沿121的内侧面121a共同围成一内容置槽1326，所述内密封圈133容置于所述内容置槽1326，且内密封圈133密封地抵压于活塞套132的凹陷部、活塞120的外侧面122及环形凸沿121的内侧面121a从而形成静密封。

具体地，所述凹陷部的一侧面1324呈倾斜设置，活塞120的外侧面122与凹陷部的侧面1324相对的位置处亦呈倾斜设置，且该侧面1324与活塞120的外侧面122上相对应的位置相平行，所述凹陷部的另一侧面1325与环形凸沿121的内侧面121a相平行，因此，活塞120的外侧面122、环形凸沿121的内侧面121a、凹陷部的两侧面1324、1325共同形成一个呈平行四边形的内容置槽1326。内密封圈133容置于内容置槽1326时，内密封圈133的四周分别与活塞120的外侧面122、环形凸沿121的内侧面121a、凹陷部的两侧面1324、1325密封地抵触。

再次参阅图1、图2所示，活塞套132的内侧面形成内侧压力面1321，内侧压力面1321与活塞120的外侧面122之间呈间隙配合，且该间隙1328与高压腔111a连通。活塞套132的外侧面被外密封槽1327分割成上、下两部分，设有密封机构130的活塞120安装于所述内腔后，位于外密封圈134下方的活塞套132的外侧面形成第一外侧压力面1322，位于外密封圈134上方的活塞套132的外侧面形成第二外侧压力面1329，且第一外侧压力面1322与高压腔111a连通，第二外侧压力面1329与低压腔111b连通(见图2)，内侧压力面1321的面积大于第一外侧压力面1322的面积。工作时，因第二外侧压力面1329与低压腔110b相连通，因此作用在第二外侧压力面1329的压力较低；当高压液体通过高压腔111a进入到所述间隙1328内时，内侧压力面1321承载高压液体的压力，同时第一外侧压力面1322也受到高压液体的压力，但内侧压力面1321的面积大于第一外侧压力面1322的面积，从而使活塞套132的内侧面的压力大于外侧面的压力，从而使活塞套132实现膨胀。

优选地，所述活塞套132为铝合金材质，内密封圈133、外密封圈134均为橡胶材料制成的O型圈，但均不以此为限。

参阅图3所示，本实用新型密封机构130的另一实施例中，活塞套132的结构与上述实施例略有不同，其他均与上述实施例相同。

具体地，所述活塞套132的内侧面上设置有凹槽1328`，所述凹槽1328`的端部贯穿所述活塞套132且与所述高压腔111a连通，所述液体通道即为所述凹槽1328`；所述凹槽1328`可以将所述高压腔111a内的油引导到所述内侧面，从而保证所述内侧面能受到油压。该结构的活塞套132与活塞120之间可以呈间隙配合，也可以呈非间隙配合。

本实施例中，活塞套132与活塞120之间优选为间隙配合，所述凹槽1328`呈直线状，且所述凹槽1328`的轴向与所述活塞套132的轴向相同，且在活塞套132内侧面上均匀的开设有多个凹槽1328`，在一种优选方式中，活塞套132的内侧面均匀的开设有三个凹槽1328`，当然凹槽1328`的数量及开设方式并不以此为限。这样，当高压液体能通过弹性挡圈131与活塞套132之间的间隙进入活塞套132的内侧面与活塞120的外侧面122之间的间隙，再进入活塞套132上的凹槽1328`内，保证所述内侧面能受到油压，进一步使内侧压力面1321的压力大于第一外侧压力面1322的压力，保证活塞套132受压并与缸体110同步往外膨胀，进而压迫外密封圈134使其紧紧贴在缸体110的内壁上，形成严密的动密封，从而保证密封界面上的接触压应力。

下面参阅图4所示，本实用新型密封机构130的又一实施例与上述第二实施例的差别仅在于活塞套132的结构不同，其他结构与上述实施例相同，因此不再赘述。

本实施例中，活塞套132的内侧面上开设的凹槽1328``呈螺旋状，该凹槽1328``的端部贯穿所述活塞套132与所述高压腔111a连通，该凹槽1328``同样可以将所述高压腔111a内的油引导到所述内侧压力面1321，从而保证所述内侧压力面1321能受到油压，从而保证密封界面上的接触压应力。同样地，该结构的活塞套132与活塞120之间可以呈间隙配合，也可以呈非间隙配合；本实施例中，两者之间优选为间隙配合。本实施例所述液压缸100的工作原理与上一实施例相同，因此不再重复描述。

可以理解地，所述凹槽1328`、1328``并不限于上述实施例中所描述的设置方式，还可以设置为其他结构，例如沿活塞套132的轴向均匀的开设多个环形的凹槽，同样能达到上述目的。

下面结合图1-图4所示，对安装有本实用新型设有密封机构130的液压缸100的工作原理进行说明。

在活塞120推出时，高压液体通过油口12进入到缸体110的高压腔111a，液压力作用在活塞120的端面，推动活塞120向外运动，高压液体将活塞120推出的同时，液压力也作用于活塞套132的正压力面1323，进而将活塞套132向环形凸沿121的内侧面121a推压，将内密封圈133压紧在活塞120上，形成严密的静密封；这时，由于缸体110的壁厚较薄，缸体110受压将向外膨胀；与此同时，第一外侧压力面1322、第二外侧压力面1329均受压，而高压液体能通过弹性挡圈131与活塞套132之间的间隙进入活塞套132的内侧面与活塞120的外侧面122之间的液体通道，从而使所述内侧压力面1321受压，但第一外侧压力面1322的面积小于内侧压力面1321的面积，且作用在第二外侧压力面1329的压力较低，从而导致活塞套132的内侧压力面1321的压力大于外侧压力面的压力，因此活塞套132受压而与缸体110同步往外膨胀，进而压迫外密封圈134，使其紧紧贴在缸体110的内侧壁及外容置槽1327的表面，形成严密的动密封，液压油压力越高，活塞套132受到的压力越大，膨胀得越厉害，外密封圈134的压缩量越大，密封界面上的接触压应力也就越大，从而保证密封界面上的接触压应力，动、静密封的结合从而保证高压情况下的薄壁液压缸100的自补偿密封，使其具有良好的密封效果。

进一部地，当活塞套132的内侧面上开设有凹槽1328`、1328``时，高压液体进入活塞套132的内侧面与活塞120的外侧面122之间的间隙，并进入活塞套132上的凹槽1328`、1328``内，进一步保证活塞套132受压并与缸体110同步往外膨胀，进而压迫外密封圈134使其紧紧贴在缸体110的内壁上，最大限度的保证了密封间隙的均衡，保证了接触界面上的接触压应力，防止外密封圈134的挤出失效，保证超高压环境下的密封效果。

另外，活塞120的回位是由其他外力或物体的重力来实现的，此时高压腔111a压力很低，将不会出现密封失效问题。

由于本实用新型的密封机构130，其适用于高压薄壁液压缸100，所述高压薄壁液压缸100包括具有内腔的缸体110及滑动地连接于所述内腔内的活塞

120，其中，所述密封机构130设置于所述活塞120的端部且密封地抵压于所述缸体110的内侧壁，所述密封机构130与所述活塞120之间设置有连通所述内腔的液体通道，且所述密封机构130与所述活塞120之间形成静密封，所述密封机构130与所述缸体110的内侧壁之间形成动密封。由于密封机构130与活塞120之间设置有连通所述内腔的液体通道，当高压液体进入缸体110的内腔时，所述缸体110因受到高压而膨胀，使所述缸体110的内径变大，与此同时高压液体进入所述密封机构130与所述活塞120之间的液体通道，使密封机构130的内侧受到压力而膨胀，因此，所述密封机构130的外径也会随所述缸体110的内径变大，因而形成了自动补偿的功能，使所述密封机构130保持与所述缸体110的内侧壁之间的密封接触，最大限度的保证了密封间隙的均衡，并且接触压应力保持大于工作油压，从而保证具有良好的密封效果。

以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (13)

1.一种密封机构，适用于高压薄壁液压缸，所述高压薄壁液压缸包括具有内腔的缸体及滑动地连接于所述内腔内的活塞，其特征在于：所述密封机构设置于所述活塞的端部且密封地抵压于所述缸体的内侧壁，所述密封机构与所述活塞之间设置有连通所述内腔的液体通道，且所述密封机构与所述活塞之间形成静密封，所述密封机构与所述缸体的内侧壁之间形成动密封。

2.如权利要求1所述的密封机构，其特征在于：所述活塞的端部具有环形凸沿；所述密封机构包括一活塞套，所述活塞套具有相对的内侧面及外侧面，所述活塞套套接于所述活塞的端部且密封地抵压于所述环形凸沿的内侧面，所述活塞套的内侧面与所述活塞的外侧面之间设置有所述液体通道且形成静密封，所述活塞套的外侧面与所述缸体的内侧壁之间形成动密封。

3.如权利要求2所述的密封机构，其特征在于：所述活塞套的内侧面与所述活塞的外侧面之间呈间隙配合，所述活塞套的内侧面与所述活塞的外侧面之间的间隙形成所述液体通道且与所述内腔连通。

4.如权利要求2所述的密封机构，其特征在于：所述活塞套的内侧面上开设有凹槽，所述凹槽的端部贯穿所述活塞套且与所述内腔连通，所述液体通道为所述凹槽。

5.如权利要求4所述的密封机构，其特征在于：所述凹槽呈直线状，且所述凹槽的轴向与所述活塞套的轴向相同。

6.如权利要求4所述的密封机构，其特征在于：所述凹槽呈螺旋状。

7.如权利要求2所述的密封机构，其特征在于：所述密封机构还包括内密封圈、外密封圈及弹性挡圈，所述弹性挡圈固定地套接于所述活塞的端部，且所述活塞套位于所述弹性挡圈与所述环形凸沿的内侧面之间；所述内密封圈设置于所述活塞套与所述活塞之间，且所述内密封圈分别密封地抵压于所述活塞套的内侧面、所述活塞的外侧面及所述环形凸沿的内侧面从而形成静密封；所述外密封圈设置所述活塞套的外侧面与所述缸体的内侧壁之间，且所述外密封圈分别密封地抵压于所述活塞套的外侧面、所述缸体的内侧壁从而形成动密封。

8.如权利要求7所述的密封机构，其特征在于：所述活塞套的内侧面的一端设置有一凹陷部，所述凹陷部、所述活塞的外侧面及所述环形凸沿的内侧面共同围成一内容置槽，所述内密封圈容置于所述内容置槽。

9.如权利要求7所述的密封机构，其特征在于：所述活塞套的内侧面形成侧压力面，所述侧压力面与所述活塞的外侧面之间呈间隙配合，且所述侧压力面的面积大于位于所述外密封圈下方的所述活塞套的外侧面的面积。

10.如权利要求7所述的密封机构，其特征在于：所述外侧面上开设有外容置槽，所述外密封圈容置于所述外密封槽内。

11.如权利要求10所述的密封机构，其特征在于：还包括挡圈，所述挡圈设置于所述外容置槽内，且位于所述外容置槽的一侧壁与所述外密封圈之间。

12.如权利要求7所述的密封机构，其特征在于：所述活塞的端部还设有环槽，所述弹性挡圈固定于所述环槽中。

13.如权利要求7所述的密封机构，其特征在于：所述外密封圈、所述内密封圈均为O型圈。