CN209761903U - 利用轴向织构动压间隙密封的导向套式液压缸 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用轴向织构动压间隙密封的导向套式液压缸，包括缸体、活塞、活塞杆、导向套和缸盖；导向套的内孔表面上设有沿其周向方向贯通设置的内凹沟槽，内凹沟槽是前后对称结构、包括环形油槽和V形锥面，环形油槽位于内凹沟槽前后方向的中部，V形锥面相对于环形油槽前后对称设置、包括自内向外依次设置的前锥面和后锥面，前锥面和后锥面共同组成V形结构，前锥面和后锥面的顶端分别与导向套的内孔表面相接、底端分别与环形油槽的槽帮顶端相接，且前锥面的顶端不与导向套的内侧端面贯通、后锥面的顶端不与导向套的外侧端面贯通。本实用新型可以在保证导向套与活塞杆之间的液体润滑的前提下有效减小泄漏量。

Description

利用轴向织构动压间隙密封的导向套式液压缸

技术领域

本实用新型涉及一种液压缸，具体是一种利用轴向织构动压间隙密封的导向套式液压缸，属于液压油缸技术领域。

背景技术

液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动(或摆动运动)的液压执行元件，在各种机械的液压系统中得到广泛应用。

液压缸通常包括缸筒、活塞、活塞杆、导向套、缸盖和密封装置，导向套起支撑和保证活塞杆和缸筒同轴度的作用，在活塞杆伸出过程中，导向套可以使液压缸活塞与缸筒内表面保持面接触状态，液压缸的行程越长、导向套则越长，导向套也可以为缸口的密封装置油封提供安装位置。

导向套与活塞缸之间的密封采用间隙密封方式，使其处于完全流体润滑状态，这种密封方式具有摩擦力小、动态响应高、低速稳定性好等优点。

传统液压缸的导向套与活塞杆之间的密封通常采用设置在导向套内孔周向方向上的密封圈安装槽和配合安装在密封圈安装槽内的橡胶材质密封圈实现，但这种传统形式的密封结构在低速时易产生爬行现象，在高速时又会造成密封圈使用寿命的缩短。

因此目前在液压缸的高端产品中，导向套与活塞杆之间的密封方式多采用恒间隙密封的方式，如美国专利US4406463公开了一种液压缸环状间隙密封，采用浮动环密封机理，使环形间隙密封件克服径向摩擦力自动对中，基本保证了间隙量恒定，工作原理是在较小的间隙里，流体由层流状态转为紊流状态并形成阻力屏障，阻止高压流体损失。虽然这种密封方式具有摩擦力小、动态响应高、低速稳定性好等优点，但是这种密封由于受制于活塞加工精度以及进出口压差的变化，均压槽使间隙密封流场的泄漏量随压力的增大而增加，造成动压油膜的压力损失。

为解决动压油膜压力损失问题，现有技术中出现具有压力自动补偿功能的液压缸，如中国专利ZL201420174484.7公开了一种动静压间隙密封导向套液压缸，在导向套内孔面上均匀地设有三个工字型动静压油槽，工字型槽的中部竖槽沿轴向布置，与轴向油槽两端相通的对称的横槽沿周向布置，每个动静压油槽的中间位置处沿径向方向开有进油孔，动静压油槽的一侧开有环形泄油槽，泄油槽的底部沿径向方向开有泄油孔，在动静压油槽之间对称地设有两条静压支承槽，三个动静压槽分别与活塞杆的圆柱面构成三个动静压油腔，油压通过节流阀调整，工作原理是供给压力油后，使动静压油腔形成间隙与压力自动补偿，使活塞杆在导向套内始终保持压力油膜支承。这种技术方案需要单独设计油路，结构复杂，尤其是为了保证密封性能，所要进行的相应调试是十分困难的。

现有技术中还出现变间隙密封式液压缸，如中国专利ZL201510387774.9公开了一种导向系统变间隙密封式液压缸，技术方案主要是导向套的外形为大圆柱体和小圆柱体构成的整体，导向套的内壁均匀地开有2～3条均压槽，导向套上装有的O型密封件的外圆上开有小弧形缺口。工作原理是导向套的大圆柱体的环形面、导向套的小圆柱面、压盖的内端面和缸体的内圆柱面构成一静压油腔，液压油从O型密封件的外圆上的小弧形缺口进入，导向套的小圆柱体在压力油的作用下向内收缩，活塞杆与导向套的小圆柱体间隙变小，从而减小了液压油通过间隙往外的泄漏。但这种技术方案存在的问题是静压油腔近乎于密封，进出油路只是O型密封件的外圆上的小弧形缺口，当压力增大时或减小时，油腔的油液不能按照所需要的压力及时补充或排出，需要的密封间隙很难得到及时变化，对实际使用非常不利。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种利用轴向织构动压间隙密封的导向套式液压缸，可以在保证导向套与活塞杆之间的液体润滑的前提下有效减小泄漏量。

为了实现上述目的，本利用轴向织构动压间隙密封的导向套式液压缸包括缸体、活塞、活塞杆、导向套和缸盖；缸体是一端开放的桶型结构，活塞的外径尺寸与缸体的内径尺寸间隙配合，活塞和活塞杆同轴设置安装在缸体内部，导向套和缸盖自内向外依次安装在缸体的缸口位置，活塞杆贯穿导向套和缸盖的内孔、并伸出至缸体外部，导向套与缸体之间、缸盖与活塞杆之间均设有环形密封组件，导向套的内孔表面与活塞杆的外圆柱面之间具有狭缝间隙，活塞将缸体的内腔分隔为有杆腔和无杆腔，缸体上对应有杆腔和无杆腔的位置分别设有注油口或泄油口；

所述的导向套的内孔表面上设有沿其周向方向贯通设置的内凹沟槽，内凹沟槽是前后对称结构、包括环形油槽和V形锥面，环形油槽位于内凹沟槽前后方向的中部，V形锥面相对于环形油槽前后对称设置、包括自内向外依次设置的前锥面和后锥面，前锥面和后锥面共同组成V形结构，前锥面和后锥面的顶端分别与导向套的内孔表面相接、底端分别与环形油槽的槽帮顶端相接，且前锥面的顶端不与导向套的内侧端面贯通、后锥面的顶端不与导向套的外侧端面贯通。

作为本实用新型的进一步改进方案，前锥面和后锥面是弧形锥面结构、且弧形锥面结构面向活塞杆的方向鼓出设置。

作为本实用新型的进一步改进方案，内凹沟槽沿导向套的轴向方向前后设置为多组。

作为本实用新型的进一步改进方案，导向套的内孔上靠近其外侧端的位置设有渗油回收环形槽，导向套上还设有沿其径向方向设置的渗油回收通道、且渗油回收通道与渗油回收环形槽连通设置。

作为本实用新型的进一步改进方案，导向套嵌套安装在缸盖的内侧端上，且导向套的外侧端面与缸盖的内侧端面之间也设有环形密封组件。

作为本实用新型的进一步改进方案，导向套的内孔上靠近其外侧端的位置设有渗油回收环形槽Ⅰ，导向套与缸盖的嵌套安装位置设有渗油回收环形槽Ⅱ、且渗油回收环形槽Ⅱ对应渗油回收环形槽Ⅰ的位置设置，缸盖与缸体的嵌套安装位置设有渗油回收环形槽Ⅲ、且渗油回收环形槽Ⅲ对应渗油回收环形槽Ⅰ的位置设置，导向套上还设有沿其径向方向设置的渗油回收通道Ⅰ、且渗油回收通道Ⅰ与渗油回收环形槽Ⅰ连通设置，缸盖上还设有沿其径向方向设置的渗油回收通道Ⅱ、且渗油回收通道Ⅱ连通设置在渗油回收环形槽Ⅱ和渗油回收环形槽Ⅲ之间，缸体上还设有沿其径向方向设置的渗油回收通道Ⅲ、且渗油回收通道Ⅲ与渗油回收环形槽Ⅲ连通设置。

与现有技术相比，本利用轴向织构动压间隙密封的导向套式液压缸的活塞杆与导向套能在流体压力的作用下自动保持同心，且活塞杆的外圆柱面与导向套的内孔表面之间可以保持恒定的狭缝间隙，狭缝间隙的节流效应能实现对流体的阻滞作用，同时当液压缸在启动或停车阶段时活塞杆处于混合摩擦状态，狭缝间隙可保证在混合摩擦时不至于因为活塞杆的压强过大而加剧活塞杆的磨损；由于活塞杆的外圆柱面至环形油槽槽底的深度尺寸远大于狭缝间隙的尺寸，因此流入环形油槽的流体形成紊流，环形油槽中原有的流体在涡流作用下，受到槽帮的壁面阻力和流动阻力，有助于降低流入环形油槽的流体的速度和压力，从而减小流体的泄漏量；另外，V形锥面的前锥面和后锥面均与活塞杆的外圆柱面形成楔形缝隙，由于流体动压作用，前锥面形成收敛性流体楔、产生高压流体，实现对渗漏流体的阻滞作用，而后锥面形成发散形流体楔、产生负压流体，将渗漏流体回送至上游，实现上游泵送作用、减小了下游流体的泄漏，同时，回送的流体具有压力，对通过狭缝间隙进入导向套内孔的渗漏流体也具有阻滞作用；本利用轴向织构动压间隙密封的导向套式液压缸可以在保证导向套与活塞杆之间的液体润滑的前提下有效减小泄漏量。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的I向局部放大视图；

图3是本实用新型V形锥面8采用弧形锥面结构时的结构示意图；

图4是图1的A-A剖视图；

图5是本实用新型导向套的剖视结构示意图。

图中：1、缸体，2、活塞，3、活塞杆，4、导向套，5、缸盖，6、内凹沟槽，7、环形油槽，8、V形锥面，81、前锥面，82、后锥面，9、狭缝间隙。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明(以下以活塞2的移动方向为前后方向进行描述)。

如图1所示，本利用轴向织构动压间隙密封的导向套式液压缸包括缸体1、活塞2、活塞杆3、导向套4和缸盖5；缸体1是一端开放的桶型结构，活塞2的外径尺寸与缸体1的内径尺寸间隙配合，活塞2和活塞杆3同轴设置安装在缸体1内部，导向套4和缸盖5自内向外依次安装在缸体1的缸口位置，活塞杆3贯穿导向套4和缸盖5的内孔、并伸出至缸体1外部，导向套4与缸体1之间、缸盖5与活塞杆3之间均设有环形密封组件，如图4所示，导向套4的内孔表面与活塞杆3的外圆柱面之间具有狭缝间隙9，活塞2将缸体1的内腔分隔为有杆腔和无杆腔，缸体1上对应有杆腔和无杆腔的位置分别设有注油口或泄油口。

如图1、图5所示，所述的导向套4的内孔表面上设有沿其周向方向贯通设置的内凹沟槽6，内凹沟槽6是前后对称结构、包括环形油槽7和V形锥面8，环形油槽7位于内凹沟槽6前后方向的中部，如图2所示，V形锥面8相对于环形油槽7前后对称设置、包括自内向外依次设置的前锥面81和后锥面82，前锥面81和后锥面82共同组成V形结构，前锥面81和后锥面82的顶端分别与导向套4的内孔表面相接、底端分别与环形油槽7的槽帮顶端相接，且前锥面81的顶端不与导向套4的内侧端面贯通、后锥面82的顶端不与导向套4的外侧端面贯通。

本利用轴向织构动压间隙密封的导向套式液压缸在使用过程中，V形锥面8的前锥面81和后锥面82均与活塞杆3的外圆柱面形成楔形缝隙。渗漏的液压油通过狭缝间隙9进入导向套4的内孔，渗漏流体经过前锥面81时是从油楔小端向大端方向移动，由于流体动压作用，前锥面81形成收敛性流体楔、产生高压流体，实现对渗漏流体的阻滞作用；渗漏流体经过后锥面82时是从油楔大端向小端方向移动，由于流体动压作用，后锥面82形成发散形流体楔、产生负压流体，将渗漏流体回送至上游，实现上游泵送作用、减小了下游流体的泄漏，同时，回送的流体具有压力，对通过狭缝间隙9进入导向套4内孔的渗漏流体也具有阻滞作用。

环形油槽7的设置，一方面，环形油槽7可以对活塞杆3起到均压的作用，即在流体压力的作用下，活塞杆3与导向套4可以自动保持同心，且活塞杆3的外圆柱面与导向套4的内孔表面之间可以保持恒定的狭缝间隙9；另一方面，由于活塞杆3的外圆柱面至环形油槽7槽底的深度尺寸远大于狭缝间隙9的尺寸，因此流入环形油槽7的流体形成紊流，环形油槽7中原有的流体在涡流作用下，受到槽帮的壁面阻力和流动阻力，有助于降低流入环形油槽7的流体的速度和压力，从而减小流体的泄漏量。

V形锥面8的顶端不与导向套4的端面贯通，这样设置可以使得活塞杆3在移动过程中活塞杆3的外圆柱面与导向套4的内孔表面之间始终具有较小的、恒定的狭缝间隙9，由于狭缝间隙9的节流效应，也能实现对流体的阻滞作用，同时，当液压缸在启动或停车阶段时活塞杆3处于混合摩擦状态，狭缝间隙9可保证在混合摩擦时不至于因为活塞杆3的压强过大而加剧活塞杆3的磨损。

为了进一步减小流体的泄漏，作为本实用新型的进一步改进方案，如图3所示，前锥面81和后锥面82是弧形锥面结构、且弧形锥面结构面向活塞杆3的方向鼓出设置。

为了进一步减小流体的泄漏，作为本实用新型的进一步改进方案，内凹沟槽6沿导向套4的轴向方向前后设置为多组。

为了能够实现对渗漏的液压油进行回收、避免污染环境，作为本实用新型的进一步改进方案，如图1所示，导向套4的内孔上靠近其外侧端的位置设有渗油回收环形槽，导向套4上还设有沿其径向方向设置的渗油回收通道、且渗油回收通道与渗油回收环形槽连通设置。本利用轴向织构动压间隙密封的导向套式液压缸工作过程中，可将渗油回收通道通过软管与液压油箱连接，自缸盖5的中心孔渗出的液压油可经渗油回收通道回流至液压油箱，进而实现避免污染环境。

为了减小流体自导向套4与缸体1之间渗出的泄漏量，作为本实用新型的进一步改进方案，导向套4嵌套安装在缸盖5的内侧端上，且导向套4的外侧端面与缸盖5的内侧端面之间也设有环形密封组件。导向套4的内孔上靠近其外侧端的位置设有渗油回收环形槽Ⅰ，导向套4与缸盖5的嵌套安装位置设有渗油回收环形槽Ⅱ、且渗油回收环形槽Ⅱ对应渗油回收环形槽Ⅰ的位置设置，缸盖5与缸体1的嵌套安装位置设有渗油回收环形槽Ⅲ、且渗油回收环形槽Ⅲ对应渗油回收环形槽Ⅰ的位置设置，导向套4上还设有沿其径向方向设置的渗油回收通道Ⅰ、且渗油回收通道Ⅰ与渗油回收环形槽Ⅰ连通设置，缸盖5上还设有沿其径向方向设置的渗油回收通道Ⅱ、且渗油回收通道Ⅱ连通设置在渗油回收环形槽Ⅱ和渗油回收环形槽Ⅲ之间，缸体1上还设有沿其径向方向设置的渗油回收通道Ⅲ、且渗油回收通道Ⅲ与渗油回收环形槽Ⅲ连通设置。可将渗油回收通道Ⅲ通过软管与液压油箱连接，自缸盖5的中心孔渗出的液压油、自导向套4与缸盖5的嵌套安装位置渗出的液压油、以及自缸盖5与缸体1的嵌套安装位置渗出的液压油可经渗油回收通道Ⅲ回流至液压油箱，进而实现避免污染环境。

Claims (6)

1.一种利用轴向织构动压间隙密封的导向套式液压缸，包括缸体(1)、活塞(2)、活塞杆(3)、导向套(4)和缸盖(5)；缸体(1)是一端开放的桶型结构，活塞(2)的外径尺寸与缸体(1)的内径尺寸间隙配合，活塞(2)和活塞杆(3)同轴设置安装在缸体(1)内部，导向套(4)和缸盖(5)自内向外依次安装在缸体(1)的缸口位置，活塞杆(3)贯穿导向套(4)和缸盖(5)的内孔、并伸出至缸体(1)外部，导向套(4)与缸体(1)之间、缸盖(5)与活塞杆(3)之间均设有环形密封组件，导向套(4)的内孔表面与活塞杆(3)的外圆柱面之间具有狭缝间隙(9)，活塞(2)将缸体(1)的内腔分隔为有杆腔和无杆腔，缸体(1)上对应有杆腔和无杆腔的位置分别设有注油口或泄油口；其特征在于，

所述的导向套(4)的内孔表面上设有沿其周向方向贯通设置的内凹沟槽(6)，内凹沟槽(6)是前后对称结构、包括环形油槽(7)和V形锥面(8)，环形油槽(7)位于内凹沟槽(6)前后方向的中部，V形锥面(8)相对于环形油槽(7)前后对称设置、包括自内向外依次设置的前锥面(81)和后锥面(82)，前锥面(81)和后锥面(82)共同组成V形结构，前锥面(81)和后锥面(82)的顶端分别与导向套(4)的内孔表面相接、底端分别与环形油槽(7)的槽帮顶端相接，且前锥面(81)的顶端不与导向套(4)的内侧端面贯通、后锥面(82)的顶端不与导向套(4)的外侧端面贯通。

2.根据权利要求1所述的利用轴向织构动压间隙密封的导向套式液压缸，其特征在于，前锥面(81)和后锥面(82)是弧形锥面结构、且弧形锥面结构面向活塞杆(3)的方向鼓出设置。

3.根据权利要求1或2所述的利用轴向织构动压间隙密封的导向套式液压缸，其特征在于，内凹沟槽(6)沿导向套(4)的轴向方向前后设置为多组。

4.根据权利要求1或2所述的利用轴向织构动压间隙密封的导向套式液压缸，其特征在于，导向套(4)的内孔上靠近其外侧端的位置设有渗油回收环形槽，导向套(4)上还设有沿其径向方向设置的渗油回收通道、且渗油回收通道与渗油回收环形槽连通设置。

5.根据权利要求1或2所述的利用轴向织构动压间隙密封的导向套式液压缸，其特征在于，导向套(4)嵌套安装在缸盖(5)的内侧端上，且导向套(4)的外侧端面与缸盖(5)的内侧端面之间也设有环形密封组件。

6.根据权利要求5所述的利用轴向织构动压间隙密封的导向套式液压缸，其特征在于，导向套(4)的内孔上靠近其外侧端的位置设有渗油回收环形槽Ⅰ，导向套(4)与缸盖(5)的嵌套安装位置设有渗油回收环形槽Ⅱ、且渗油回收环形槽Ⅱ对应渗油回收环形槽Ⅰ的位置设置，缸盖(5)与缸体(1)的嵌套安装位置设有渗油回收环形槽Ⅲ、且渗油回收环形槽Ⅲ对应渗油回收环形槽Ⅰ的位置设置，导向套(4)上还设有沿其径向方向设置的渗油回收通道Ⅰ、且渗油回收通道Ⅰ与渗油回收环形槽Ⅰ连通设置，缸盖(5)上还设有沿其径向方向设置的渗油回收通道Ⅱ、且渗油回收通道Ⅱ连通设置在渗油回收环形槽Ⅱ和渗油回收环形槽Ⅲ之间，缸体(1)上还设有沿其径向方向设置的渗油回收通道Ⅲ、且渗油回收通道Ⅲ与渗油回收环形槽Ⅲ连通设置。