CN208364791U - 密封装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种密封装置，该密封装置抑制嵌合在密封主体上的环状构件的磨损并延长其寿命。所述密封装置用于密封在彼此相对运动的两个构件之间形成的环状间隙，该密封装置包括环状的环状构件以及密封主体，所述密封主体由弹性体构成，位于所述环状构件的外周侧，并以与所述环状构件嵌合的状态与所述环状构件一体结合，并且所述密封主体与一个构件的外表面滑动接触。密封主体在其内周面具有与所述环状构件卡合的卡合凹部，所述环状构件具有与所述密封主体的所述卡合凹部卡合的卡合凸部。

Description

密封装置

技术领域

本实用新型涉及密封装置，尤其涉及将任何一个构件相对于另一个构件往复运动的两构件间的环状间隙进行密封的密封装置。

背景技术

现有技术中，例如已知如下密封装置：截面呈U字形状的由环状构件构成的被称为U型密封圈的密封装置，其应用在推土机等施工机器或叉车等运输车辆等液压气缸、循环球式动力转向装置等中，对活塞与气缸两构件间的环状间隙进行密封，从而防止工作油的泄漏(例如参照专利文献1)；以及截面呈Y字形状的由环状构件所构成的被称为Y型密封圈的密封装置。在此，为了方便，以下以Y型密封圈为例进行说明。

如图3所示，Y型密封圈100包括：密封主体101，其截面呈大致Y字形状，由以轴线x为中心的环状弹性体构成；以及支撑环(back-up ring)102，其与在该密封主体101的内周侧形成的凹部101h嵌合，截面呈大致矩形，是由以轴线x为中心的环状树脂构成的环状构件。

该Y型密封圈100对气缸S与相对于该气缸S而向轴线x方向相对移动的活塞P之间的环状间隙进行密封，并被容纳在形成于气缸S的内周面的环状凹槽M中。

(现有技术文献)

(专利文献)

专利文献1：JP特开2010-38314号公报

实用新型内容

实用新型要解决的课题

然而，在活塞P相对于气缸S朝轴线x方向相对移动时，Y型密封圈100受到来自箭头F方向的动压时，在凹槽M中密封主体101随着活塞P的移动而向轴线x方向移动，而且相对于密封主体101的凹部101h，支撑环102在轴线x方向的位置发生变动。

由此，支撑环102的沿轴线x方向的一端侧的面(以下，将其也称为“一端面”)102a与密封主体101的形成有凹部101h的内周面101n之间反复接触、非接触，从而发生摩损。

因此，Y型密封圈100在安装于气缸S与活塞P之间的间隙而长时间使用的情况下，有可能发生以下情况：支撑环102的一端面102a的摩损大幅度加剧，导致使用时间比本来的寿命大幅缩短，从而不得不进行更换。

本实用新型鉴于上述课题而提出，其目的在于，提供使与密封主体嵌合的环状构件的摩损得以抑制、且寿命长的密封装置。

用于解决课题的手段

本实用新型涉及密封装置，其在一个构件与包围该一个构件的另一个构件之间对彼此相对运动的这两构件之间形成的环状间隙进行密封，且所述密封装置安装于环状的槽，所述环状的槽设置于所述一个构件的外周面或者所述另一个构件的内周面，所述密封装置包括：环状构件，其以轴线为中心，并位于内周侧，且呈环状；以及密封主体，其位于所述环状构件的外周侧，以与所述环状构件嵌合的状态而与所述环状构件一体结合，并由弹性体构成，且与所述一个构件的外表面滑接，所述密封主体在其内周面具有与所述环状构件卡合的卡合凹部，所述环状构件具有与所述密封主体的所述卡合凹部卡合的卡合凸部。

在本实用新型中，优选所述卡合凸部是所述环状构件的一部分，并且是对朝所述轴线方向的移动进行限制的截面呈矩形的突出部分。

在本实用新型中，优选所述卡合凸部是所述环状构件的一部分，并且是对朝所述轴线方向的移动进行限制的截面呈半圆形状或者截面呈半楕圆形状的突出部分。

在本实用新型中，优选所述卡合凹部具有与所述环状构件抵接的抵接壁，所述抵接壁用于对所述环状构件朝所述轴线方向的移动进行限制，并沿与所述轴线方向垂直的方向延伸。

实用新型效果

根据本实用新型，能够提供一种密封装置，其抑制与密封主体嵌合的环状构件的摩损，并能够延长寿命。

附图说明

图1是用于表示本实用新型的第一实施方式所涉及的密封装置的构成的、沿轴线x的截面的截面图。

图2是用于表示本实用新型的第二实施方式所涉及的密封装置的构成的、沿轴线x的截面的截面图。

图3是表示现有的密封装置的构成的沿轴线x的截面的截面图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本实用新型的实施方式。

图1是表示本实用新型的第一实施方式所涉及的密封装置的构成的、沿轴线x的截面的截面图。图2是表示本实用新型的第二实施方式所涉及的密封装置的构成的、沿轴线x的截面的截面图。

以下，为了方便说明，在附图中将标号a侧作为施加液压的一侧(以下，称为加压侧)，并将标号b侧作为被施加液压的一侧(受压侧)。另外，在与轴线x垂直的方向(以下，也称为径向)上，可以将远离轴线x的方向作为外周侧(箭头c方向)，并将趋近轴线x的方向作为内周侧(箭头d方向)。需要说明的是，可以将标号a侧作为受压侧，将标号b侧作为加压侧。

＜第一实施方式＞

使用与图3的对应部分被赋予相同标号的图1中的(A)至(C)来说明作为密封装置的Y型密封圈10的构成。需要说明的是，图1中(A)示出Y型密封圈10安装于作为另一个构件的气缸S与作为一个构件的活塞P之间的环状间隙的状态，图1中(B)仅示出构成Y型密封圈10的密封主体11，图1中(C)仅示出作为构成Y型密封圈10的环状构件的支撑环16。

如图1中(A)至(C)所示，本实用新型的第一实施方式中的Y型密封圈10对气缸S与相对于该气缸S而朝轴线x方向相对移动的活塞P之间的环状间隙进行密封，且Y型密封圈10收纳于在气缸S的内周面Sin形成的环状凹槽M。

Y型密封圈10包括：密封主体11，其截面呈大致Y字形状，以轴线x为中心而呈环状，且由弹性体构成；以及树脂制支撑环16(图1中(C))，其与在该密封主体11的内周侧形成的卡合凹部12(图1中(B))嵌合，截面呈大致倒L字形状，以轴线x为中心而呈环状。

在此情况下，密封主体11位于支撑环16的外周侧，并以与该支撑环16嵌合的状态而与该支撑环16一体结合，是与活塞P的外周面Ps滑接的弹性构件。支撑环16是以轴线x为中心呈环状且位于密封主体11的内周侧的环状构件。

密封主体11由弹性体构成，例如通过各种橡胶材料来形成。作为各种橡胶材料，例如有丁腈橡胶(NBR)、氢化丁腈橡胶(H-NBR)、丙烯酸酯橡胶(ACM)、氟橡胶(FKM)等合成橡胶。

密封主体11包括：沿活塞P的轴线x方向延伸、且以轴线x为中心呈环状的截面呈大致矩形的基部11a；从该基部11a沿轴线x方向朝加压侧(箭头a方向)且外周侧(箭头c方向)倾斜延伸的外周侧唇部11b；以及从该基部11a沿轴线x方向朝加压侧(箭头a方向)且内周侧(箭头d方向)倾斜延伸的内周侧唇部11c，密封主体11整体具有大致Y字形状。

外周侧唇部11b具有向外周侧(箭头c方向)突出的截面呈楔形的外周侧唇前端11bt，并且在Y型密封圈10被收纳于气缸S的凹槽M的状态下，以其外周侧唇前端11bt与形成凹槽M的气缸S滑接的状态被推压。

内周侧唇部11c具有向内周侧(箭头d方向)突出的截面呈楔形的内周侧唇前端11ct，在Y型密封圈10被收纳于气缸S的凹槽M的状态下，其内周侧唇前端11ct与活塞P的外周面Ps滑接。

在密封主体11的基部11a，针对与活塞P的外周面Ps对置的内周侧(箭头d方向)的面，形成有以轴线x为中心而与支撑环16卡合的环状的卡合凹部12。该卡合凹部12是在密封主体11的基部11a的内周面形成的凹形空间。

卡合凹部12(图1中(B))由内周面12a、倾斜面12b、平行面12c和抵接面12d来界定。内周面12a以随着沿轴线x朝向加压侧(箭头a方向)而接近活塞P的外周面Ps(轴线x)的方式稍微倾斜，倾斜面12b从内周面12a的加压侧(箭头a方向)的端部向外周侧(箭头c方向)且受压侧(箭头b方向)稍微倾斜，平行面12c从倾斜面12b的外周侧(箭头c方向)的端部沿轴线x平行地向加压侧(箭头a方向)延伸，抵接面12d从平行面12c的加压侧(箭头a方向)的端部以与轴线x垂直的方式向内周侧(箭头d方向)延伸，并与支撑环16抵接。

需要说明的是，抵接面12d的内周侧(箭头d方向)的端部具有倒角为R状或者C状的倒角部12cr，并通过该倒角部12cr与内周侧唇部11c的内周面11ci平滑地相连。同样，关于内周面12a及倾斜面12b所相连的角部、倾斜面12b及平行面12c所相连的角部、平行面12c及抵接面12d所相连的角部，也形成有R状或者C状的倒角部。

支撑环16(图1(C))是由聚酰胺系树脂或聚氨酯系树脂等树脂材料形成的以轴线x为中心的环状的环状构件，截面形成为大致倒L字形状。该支撑环16具有与卡合凹部12卡合的卡合凸部17，该卡合凸部17具有能够与密封主体11的卡合凹部12卡合的大小以及形状。

支撑环16由内周面16a、侧端面16b、外周面16c、倾斜面16d、平行面16e以及抵接面16f来界定，内周面16a在与密封主体11的卡合凹部12相卡合的状态下沿轴线x平行延伸，侧端面16b从内周面16a的受压侧(箭头b方向)的端部向外周侧(箭头c方向)延伸，外周面16c以随着从侧端面16b的外周侧(箭头c方向)的端部沿轴线x朝向加压侧(箭头a方向)而接近活塞P的外周面Ps(轴线x)的方式倾斜，倾斜面16d从外周面16c的加压侧(箭头a方向)的端部向外周侧(箭头c方向)且受压侧(箭头b方向)稍微倾斜，平行面16e从倾斜面16d的外周侧(箭头c方向)的端部沿轴线x平行地向加压侧(箭头a方向)延伸，抵接面16f从平行面16e的加压侧(箭头a方向)的端部以与轴线x垂直的方式向内周侧(箭头d方向)延伸至内周面16a，并与卡合凹部12的抵接面12d抵接。

在此情况下，卡合凸部17由支撑环16的倾斜面16d、平行面16e以及抵接面16f界定，并具有从外周面16c向外周侧(箭头c方向)以及受压侧(箭头b方向)稍微突出的钩部17s。

支撑环16在与密封主体11嵌合时，通过使形成钩部17s的卡合凸部17的倾斜面16d与密封主体11的卡合凹部12的倾斜面12b面接触，且使抵接面16f与密封主体11的卡合凹部12的抵接面12d面接触，从而限制该支撑环16朝轴线x方向的移动。

另外，支撑环16通过使平行面16e与密封主体11的卡合凹部12的平行面12c面接触，来对该支撑环16朝径向(箭头cd方向)的移动进行限制。

另外，支撑环16的外周面16c与密封主体11的卡合凹部12的内周面12a以彼此倾斜的状态进行面接触，因此，不仅有利于限制该支撑环16朝径向(箭头cd方向)的移动，还有利于限制该支撑环16朝轴线x方向的移动。

需要说明的是，支撑环16的内周面16a的内径r1(图1中(C))形成为大于活塞P的外周面Ps的外径r2(图1中(A))。因此，能够构成为：在支撑环16嵌合并安装于密封主体11的卡合凹部12的状态下，支撑环16的内周面16a与活塞P的外周面Ps不接触。

在以上的构成中，Y型密封圈10通过使支撑环16与密封主体11的卡合凹部12嵌合，从而使两者以彼此不动的状态一体化，在此状态下收纳于气缸S的凹槽M进行安装(图1中(A))。

关于Y型密封圈10，即使在活塞P沿轴线x方向相对于气缸S进行了相对移动的情况下，也能够使密封主体11的卡合凹部12中的抵接面12d与支撑环16的抵接面16f在轴线x方向彼此面接触、卡合凹部12中的倾斜面12b与支撑环16的倾斜面16d在轴线x方向彼此面接触，并且卡合凹部12的内周面12a与支撑环16的外周面16c面接触，因此，支撑环16不会相对于密封主体11而沿轴线x方向以及径向(箭头cd方向)发生移动或者发生位置偏离。尤其是，卡合凹部12中的抵接面12d在与支撑环16的抵接面16f抵接的状态下作为最强地限制轴线x方向的移动的抵接壁发挥功能。

因此，通过Y型密封圈10，能够将支撑环16的抵接面16f或倾斜面16d发生摩损防范于未然，因此，能使支撑环16长寿命化，也能使Y型密封圈10自身长寿命化。

若像现有技术那样，支撑环16的抵接面16f或倾斜面16d发生摩损，则密封主体11与支撑环16之间的轴线x方向的嵌合状态会发生松动。如果发生这种情况，则随着活塞P的移动，在气缸S的凹槽M中密封主体11会沿轴线x大幅度移动，并且内周侧唇部11c的内周侧唇前端11ct的摩损加剧，从而密封性能下降。

然而，通过Y型密封圈10，将支撑环16的抵接面16f或倾斜面16d发生摩损防范于未然，由此，密封主体11与支撑环16的嵌合状态不会发生松动。因此，Y型密封圈10能抑制因内周侧唇部11c的内周侧唇前端11ct所致的密封性能的下降。

＜第二实施方式＞

如对与图1对应的部分赋予相同标号的图2的(A)至(C)所示，本实用新型的第二实施方式中的作为密封装置的Y型密封圈20与第一实施方式中的Y型密封圈10同样，将气缸S与相对于该气缸S朝轴线x方向相对移动的活塞P之间的间隙进行密封，且收纳于在气缸S的内周面形成的环状凹槽M。

Y型密封圈20包括：密封主体21，其截面呈大致Y字形状且以轴线x为中心呈环状，并由弹性体所构成；以及树脂制支撑环26，其与在该密封主体21的内周侧形成的卡合凹部22嵌合、且截面呈大致半圆形状或者截面呈大致半楕圆形状，并以轴线x为中心呈环状。

关于密封主体21，也与第一实施方式中的Y型密封圈10的密封主体11同样由弹性体构成，通过丁腈橡胶(NBR)、氢化丁腈橡胶(H-NBR)、丙烯酸酯橡胶(ACM)、氟橡胶(FKM)等合成橡胶形成。

密封主体21包括：沿活塞P的轴线x方向延伸并以轴线x为中心呈环状的、截面呈大致矩形的基部21a；从该基部21a沿轴线x方向朝加压侧(箭头a方向)且外周侧(箭头c方向)倾斜延伸的外周侧唇部21b；以及从该基部21a沿轴线x方向朝加压侧(箭头a方向)且内周侧(箭头d方向)倾斜延伸的内周侧唇部21c，密封主体21整体上具有大致Y字形状。

外周侧唇部21b以及内周侧唇部21c的构成与第一实施方式中的Y型密封圈10的外周侧唇部11b以及内周侧唇部11c同样，因此，在此省略说明。

在密封主体21的基部21a，相对于与活塞P的外周面Ps对置的内周侧的面，形成有以轴线x为中心呈环状且与支撑环26卡合的卡合凹部22(图2中(B))。该卡合凹部22是在密封主体21的基部21a形成的凹形空间。

卡合凹部22由平行面22a、弯曲面22b、平行面22c以及抵接面22d界定，平行面22a沿轴线x平行地向加压侧(箭头a方向)延伸，弯曲面22b以从平行面22a的加压侧(箭头a方向)的端部向外周侧(箭头c方向)凹陷的方式一边弯曲为半圆形状或者半楕圆形状一边进一步向加压侧(箭头a方向)延伸，平行面22c从弯曲面22b的加压侧(箭头a方向)的端部沿轴线x平行地向加压侧(箭头a方向)进一步延伸，抵接面22d从平行面22c的加压侧(箭头a方向)的端部以与轴线x垂直的方式向内周侧(箭头d方向)直线状延伸，并与支撑环26抵接。

需要说明的是，抵接面22d的内周侧(箭头d方向)的端部具有倒角为R状或者C状的倒角部22cr，并通过该倒角部22cr与内周侧唇部21c的内周面21ci平滑地相连。同样，关于平行面22a及弯曲面22b相连的角部、弯曲面22b及平行面22c相连的角部，平行面22c及抵接面22d所相连的角部，也形成有R状或者C状的倒角部。

支撑环26(图2中(C))与第一实施方式中的支撑环16(图1中(C))同样，是由聚酰胺系树脂、聚氨酯系树脂等树脂材料形成的以轴线x为中心呈环状的环状构件，具有能与密封主体21的卡合凹部22卡合的大小以及形状。

支撑环26由内周面26a、侧端面26b、外周面26c、弯曲面26d、外周面26e以及抵接面26f界定，内周面26a在与密封主体21的卡合凹部22卡合的状态下沿轴线x平行延伸，侧端面26b从内周面26a的受压侧(箭头b方向)的端部向外周侧(箭头c方向)延伸，外周面26c从侧端面26b的外周侧(箭头c方向)的端部沿轴线x平行地向加压侧(箭头a方向)延伸，并与卡合凹部22的平行面22a抵接，弯曲面26d以从外周面26c的加压侧(箭头a方向)的端部向外周侧(箭头c方向)凸出的方式弯曲为截面呈大致半圆形状或者截面呈大致半楕圆形状，并与卡合凹部22的弯曲面22b抵接，外周面26e从弯曲面26d的外周侧(箭头c方向)的端部沿轴线x平行地向加压侧(箭头a方向)延伸，并与卡合凹部22的平行面22c抵接，抵接面26f从外周面26e的加压侧(箭头a方向)的端部以与轴线x垂直的方式向内周侧(箭头d方向)延伸至内周面26a，并与卡合凹部22的抵接面22d抵接。

在此情况下，支撑环26通过弯曲面26d形成有向外周侧(箭头c方向)突出为大致半圆形状或者大致半楕圆形状的突出部28，该突出部28的弯曲面26d以及卡合凹部22的弯曲面22b起到限制支撑环26朝轴线x方向以及径向(箭头cd方向)移动的作用。

需要说明的是，支撑环26的内周面26a的内径r3(图2中(C))形成为比活塞P的外周面Ps的外径r4(图2中(A))大。因此，在支撑环26嵌合于密封主体21的卡合凹部22进行安装的状态下，支撑环26的内周面26a不会与活塞P的外周面Ps接触。

在以上的构成中，Y型密封圈20通过在密封主体21的卡合凹部22嵌合支撑环26而以不动的状态一体化，并以该状态收纳并安装于在气缸S的内周面Sin形成的环状凹槽M。

关于Y型密封圈10，即使在活塞P沿轴线x方向相对于气缸S进行了相对移动的情况下，密封主体21的卡合凹部22中的弯曲面22b与支撑环26的弯曲面26d同作为曲面而彼此面接触，卡合凹部22中的抵接面22d与支撑环26的抵接面26f在轴线x方向彼此面接触，且卡合凹部22中的平行面22a与支撑环26的外周面26c在彼此面接触的状态下两者一体化，因此，支撑环26不会相对于密封主体21而沿轴线x方向以及径向(箭头cd方向)发生移动或者发生位置偏离。尤其是，卡合凹部22中的抵接面22d作为在与支撑环26的抵接面26f抵接的状态下最强地限制轴线x方向的移动的抵接壁发挥功能。

因此，通过Y型密封圈20，能将支撑环26的抵接面26f或弯曲面26d发生摩损防范于未然，因此，能使支撑环26长寿命化，也能使Y型密封圈20自身长寿命化。

若支撑环26的抵接面26f或弯曲面26d发生摩损，则密封主体21与支撑环26之间的嵌合状态会发生松动，随着活塞P的移动，在气缸S的凹槽M中Y型密封圈20会沿轴线x较大移动。在此情况下，内周侧唇部21c的内周侧唇前端21ct的摩损加剧，密封性能下降。

然而，通过Y型密封圈20，将支撑环26的抵接面26f或弯曲面26d发生摩损防范于未然，从而密封主体21与支撑环26的嵌合状态不会发生松动，因此能维持密封性能。

＜其他实施方式＞

尽管以上说明了本实用新型的实施方式，但本实用新型不限于上述本实用新型的第一以及第二实施方式所涉及的Y型密封圈10、20，其包含本实用新型的构思以及实用新型权利要求书所含的全部形态。另外，可以适当选择性地组合各构成以起到上述课题以及效果的至少一部分。例如，上述第一以及第二实施方式中的各构成要素的形状、材料、配置、尺寸等能根据本实用新型的具体使用形态而适当变更。

另外，在上述第一以及第二实施方式中说明了适用于具有截面呈大致Y字形状的Y型密封圈10、20的情况，但本实用新型不限于此，还可以适用于具有截面呈大致X字形状的X密封圈、具有截面呈大致U字形状的U型密封圈等具有其他各种截面形状的密封圈。

另外，在上述第一以及第二实施方式中，在活塞P相对于气缸S沿轴线x往复运动的情况下使用Y型密封圈10、20，但并不限定于此。该实用新型的密封装置能够用于一个构件、另一个构件或彼此相对运动的构件之间(一个构件与另一个构件之间)。例如，Y型密封圈10、20还能够适用于气缸S相对于活塞P沿轴线x往复运动的情形。另外，Y型密封圈10、20还能够适用于活塞P相对于气缸S绕轴线x进行旋转运动的情形、气缸S相对于活塞P绕轴线x进行旋转运动的情形。另外，Y型密封圈10、20还能够适用于活塞P相对于气缸S进行旋转运动的情形、气缸S相对于活塞P进行旋转运动以及往复运动的情形。另外，Y型密封圈10、20还能够适用于活塞P相对于气缸S进行摆动运动的情形、气缸S相对于活塞P进行摆动运动的情形。另外，Y型密封圈10、20还能够适用于活塞P相对于气缸S进行旋转运动以及摆动运动的情形、气缸S相对于活塞P进行旋转运动以及摆动运动的情形。Y型密封圈10、20还能够适用于气缸S和活塞P之间进行相对运动的所有情形。

另外，在上述第一以及第二实施方式中说明了在气缸S的内周面Sin形成环状凹槽M且在该凹槽M容纳Y型密封圈10、20进行安装的情况，但不限于此，也可以在活塞P的外周面Ps形成凹槽并在该凹槽安装Y型密封圈10、20。

进而，在上述第一以及第二实施方式中将Y型密封圈10、20应用于活塞P相对于气缸S往复运动的情形，但不限于此，还能应用于以下气缸S与活塞P之间进行相对运动的情形：气缸S相对于活塞P往复运动的情形、活塞P相对于气缸S旋转运动的情形等。

符号说明

10、20、100…Y型密封圈，11、21、101…密封主体，12、22…卡合凹部，16、26、102…支撑环，17、28…卡合凸部，17s…钩部，S…气缸，P…活塞。

Claims (4)

1.一种密封装置，其用于在一个构件与包围该一个构件的另一个构件之间对彼此相对运动的该两个构件之间形成的环状间隙进行密封，且所述密封装置安装于环状的槽，所述环状的槽设置于所述一个构件的外周面或者所述另一个构件的内周面，其特征在于，

所述密封装置包括：

环状构件，其以轴线为中心呈环状，并位于内周侧；以及

密封主体，其位于所述环状构件的外周侧，以与所述环状构件嵌合的状态而与所述环状构件一体结合，所述密封主体由弹性体构成，且与所述一个构件的外表面滑接，

所述密封主体在其内周面具有与所述环状构件卡合的卡合凹部，

所述环状构件具有与所述密封主体的所述卡合凹部卡合的卡合凸部。

2.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，

所述卡合凸部是所述环状构件的一部分，并且是对朝所述轴线方向的移动进行限制的截面呈矩形的突出部分。

3.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，

所述卡合凸部是所述环状构件的一部分，并且是对朝所述轴线方向的移动进行限制的截面呈半圆形状或者截面呈半楕圆形状的突出部分。

4.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，

所述卡合凹部具有与所述环状构件抵接的抵接壁，所述抵接壁用于对所述环状构件朝所述轴线方向的移动进行限制，并沿与所述轴线方向垂直的方向延伸。