專利名稱：動(dòng)力氣缸的無(wú)油潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種動(dòng)力氣缸的無(wú)油潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
到目前為止氣動(dòng)技術(shù)中，動(dòng)力氣缸的活塞與缸筒；雙作用動(dòng)力氣缸活塞桿與氣缸 蓋密封配合處的潤(rùn)滑因條件限制基本有兩種方式一種是將送入氣缸的壓縮氣體油霧化， 以達(dá)到在氣體流動(dòng)過程中，對(duì)密封配合處常態(tài)性的油潤(rùn)滑效果。另一種是采用干燥無(wú)油壓 縮氣體，裝配時(shí)只在氣缸及活塞和活塞桿需密封的表面以及密封件上涂抹一層潤(rùn)滑脂，靠 潤(rùn)滑脂對(duì)密封配合處進(jìn)行脂潤(rùn)滑。目前的脂潤(rùn)滑方式中，主要存在以下問題(1)潤(rùn)滑脂在 氣體中特別是溫度較高的氣體中因具有蒸發(fā)性會(huì)消耗減少。(2)氣缸中的密封件和支撐環(huán) (或稱導(dǎo)向環(huán))在工作的往復(fù)動(dòng)作中會(huì)把潤(rùn)滑脂逐漸刮離需潤(rùn)滑的區(qū)域浪費(fèi)掉。由于這 兩個(gè)問題存在且不能得到潤(rùn)滑脂的補(bǔ)充，所以現(xiàn)氣缸密封滑動(dòng)距離要在脂潤(rùn)滑的條件下達(dá) 到油潤(rùn)滑5000 IOOOOKm或者以上，其密封件不可避免要經(jīng)歷潤(rùn)滑脂的液體麼擦-邊界麼 擦-干麼擦三個(gè)階段。而伴隨這種現(xiàn)象，氣缸不可避免會(huì)因缺少潤(rùn)滑而出現(xiàn)內(nèi)阻增大，出力 減小，泄漏量增加的情況，嚴(yán)重制約氣缸耐久性的提高。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種提高氣缸耐久性的動(dòng)力氣缸的無(wú)油潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)。本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是一種動(dòng)力氣缸的無(wú)油潤(rùn)滑結(jié) 構(gòu)，包括前端蓋、活塞桿主密封圈、活塞桿支撐環(huán)、活塞桿輔助密封圈、氣缸筒、氣缸無(wú)桿腔、 活塞、活塞輔助密封圈、活塞支撐環(huán)、活塞主密封圈、氣缸有桿腔和活塞桿，在活塞處，活塞、 氣缸筒、活塞主密封圈和活塞輔助密封圈形成活塞上的密封區(qū)域，在前端蓋中，活塞桿、前 端蓋、活塞桿主密封圈和活塞桿輔助密封圈形成前端蓋中的密封區(qū)域；活塞和前端蓋孔中 心徑向的周邊上設(shè)有活塞貯脂腔和端蓋貯脂腔。所述活塞支撐環(huán)位于活塞主密封圈和活塞輔助密封圈之間，所述活塞桿支撐環(huán)位 于活塞桿主密封圈和活塞桿輔助密封圈之間。所述氣缸的無(wú)桿腔和活塞上的密封區(qū)域通過連通孔dl和活塞貯脂腔連通。所述氣缸有桿腔和前端蓋中的密封區(qū)域通過前端蓋上的連通孔d2和前端蓋上的 配脂環(huán)槽以及端蓋貯脂腔連通。所述活塞主密封圈為雙向氣動(dòng)密封圈或單向氣動(dòng)密封圈。所述活塞主密封圈采用單向密封圈時(shí)，該活塞主密封圈為成對(duì)緊臨背靠背設(shè)置方 式。所述活塞輔助密封圈為雙向氣動(dòng)密封圈。所述活塞桿主密封圈為雙向密封圈或具有單向密封作用的氣動(dòng)活塞桿密封圈。所述活塞貯脂腔和端蓋貯脂腔為環(huán)槽或圓孔形式。當(dāng)活塞主密封圈與活塞輔助密封圈左右位置調(diào)換時(shí)，活塞貯脂腔的開口朝向氣缸
3有桿腔一側(cè)，氣缸有桿腔與活塞上的密封區(qū)域通過連通孔dl和活塞貯脂腔連通。本實(shí)用新型動(dòng)力氣缸的無(wú)油潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果1、根據(jù)保護(hù)環(huán)境以及電子、醫(yī)療、食品等行業(yè)的要求，環(huán)境中不允許有油，因此無(wú) 油潤(rùn)滑是氣動(dòng)技術(shù)中的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)，同時(shí)無(wú)油潤(rùn)滑可使系統(tǒng)簡(jiǎn)化。2、本結(jié)構(gòu)中當(dāng)密封件處缺少潤(rùn)滑脂時(shí)，實(shí)現(xiàn)了貯存的潤(rùn)滑脂向缺少部位間斷性強(qiáng) 制補(bǔ)充。避免了現(xiàn)在的無(wú)油潤(rùn)滑中，因潤(rùn)滑脂流動(dòng)性差，出現(xiàn)的距需潤(rùn)滑處較遠(yuǎn)位置有脂供 不過去的現(xiàn)象。3、通過適當(dāng)調(diào)整活塞和氣缸蓋貯脂部位結(jié)構(gòu)尺寸，合理控制潤(rùn)滑脂的儲(chǔ)存量，使 之與氣缸密封件正常油潤(rùn)滑狀態(tài)下的預(yù)期壽命相匹配，就能消除密封件、支撐環(huán)處干麼擦 的出現(xiàn)，提高無(wú)油潤(rùn)滑氣缸的耐久性，實(shí)現(xiàn)氣缸壽命周期內(nèi)的免維護(hù)使用。4、本方法工藝簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
圖1是本實(shí)用新型動(dòng)力氣缸的無(wú)油潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)非緩沖動(dòng)力氣缸結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型動(dòng)力氣缸的無(wú)油潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)非緩沖動(dòng)力氣缸活塞結(jié)構(gòu)主視圖；圖3是圖2非緩沖動(dòng)力氣缸活塞結(jié)構(gòu)A-A向剖視圖；圖4是
圖1中A處局部放大圖；圖5是本實(shí)用新型動(dòng)力氣缸的無(wú)油潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)緩沖動(dòng)力氣缸前端蓋結(jié)構(gòu)圖；圖6是本實(shí)用新型動(dòng)力氣缸的無(wú)油潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)活塞上主密封圈為單向密封圈時(shí)的 非緩沖動(dòng)力氣缸結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如
圖1、圖6所示，動(dòng)力氣缸的無(wú)油潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)，包括前端蓋1、活塞桿主密封圈2、端 蓋貯脂腔3、活塞桿支撐環(huán)4、活塞桿輔助密封圈5、氣缸筒6、氣缸無(wú)桿腔7、活塞8、活塞輔 助密封圈9、活塞支撐環(huán)10、活塞貯脂腔11、活塞主密封圈12、氣缸有桿腔13、螺堵14和活 塞桿15。在保證性能前提下，在氣缸的活塞8和前端蓋1上增設(shè)具有雙向密封功能的活塞 輔助密封圈9和活塞桿輔助密封圈5。參見圖4所示，在活塞處，使活塞8、缸筒6、活塞主密 封圈12和活塞輔助密封圈9形成活塞上的封閉區(qū)域，活塞支撐環(huán)10位于活塞主密封圈12 和活塞輔助密封圈9之間；同樣，在氣缸前端蓋中，活塞桿15、前端蓋1、活塞桿主密封圈2 和活塞桿輔助密封圈5形成前端蓋中的密封區(qū)域，活塞桿支撐環(huán)4位于主密封圈2和活塞 桿輔助密封圈5之間。在氣缸活塞8和前端蓋1孔中心徑向的周邊上做出活塞貯脂腔11 和端蓋貯脂腔3，通過連通孔dl和活塞貯脂腔11將氣缸的無(wú)桿腔7和活塞上的密封區(qū)域連 通；同樣，通過前端蓋上的連通孔d2和其上的配脂環(huán)槽D3XF3以及貯脂腔3將氣缸有桿腔 13與前端蓋1上的密封區(qū)域連通。工作中，當(dāng)活塞8或活塞桿15密封件處的潤(rùn)滑脂M消耗 減少時(shí)，缺少處會(huì)形成潤(rùn)滑脂M壓力的降低，利用工作時(shí)氣缸內(nèi)的高壓氣體Pl或P2，推動(dòng)貯 脂腔中貯存的潤(rùn)滑脂M向活塞或前端蓋需要潤(rùn)滑的密封件處蠕動(dòng)補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)對(duì)氣缸內(nèi)活塞 8、氣缸前端蓋1密封部位間斷性潤(rùn)滑脂M的強(qiáng)制潤(rùn)滑。在
圖1和圖4所示的雙作用氣缸結(jié) 構(gòu)中，活塞主密封圈12在滿足氣動(dòng)密封件一般要求前提下，要求具有雙向或單向氣動(dòng)密封作用；如圖6所示，當(dāng)活塞主密封圈12采用單向密封圈時(shí)，須成對(duì)緊臨背靠背使用?；钊o 助密封圈9在滿足氣動(dòng)密封件一般要求前提下，要求具有雙向氣動(dòng)密封作用，但為減小活 塞上增設(shè)輔助密封后，帶來(lái)的氣缸內(nèi)阻增大，要求其密封圈要有低的摩擦系數(shù)并且靜、動(dòng)摩 擦系數(shù)盡量相近，如采用同軸密封圈類中的車氏雙三角滑環(huán)式組合氣動(dòng)密封圈，車氏C型 滑環(huán)式組合密封圈等，以利用其中PTFE的材料特性更好滿足氣缸密封要求?；钊麠U主密封 圈2可以是雙向密封圈，也可以是各種具有單向密封作用的氣動(dòng)活塞桿用密封圈?；钊麠U 輔助密封圈5與活塞輔助密封圈9 一樣，要求具有雙向氣動(dòng)密封作用，并且摩擦系數(shù)要低， 靜、動(dòng)摩擦系數(shù)相近。在
圖1和圖6中，當(dāng)活塞主密封圈12與活塞輔助密封圈9左右位置 調(diào)換時(shí)，活塞貯脂腔11的開口朝向氣缸有桿腔13 —側(cè)，并且通過孔dl和活塞貯脂腔11將 氣缸有桿腔13與活塞上的密封區(qū)域連通。其中，活塞8和前端蓋1中的活塞貯脂腔11和 端蓋貯脂腔3不限于附
圖1、圖2、圖5、圖6所示的圓孔，根據(jù)需要可采取其它形式，如活塞 8上的活塞貯脂腔11可以為一個(gè)與活塞外圓同軸的環(huán)槽等，但應(yīng)以保證活塞8和前端蓋1 剛度為前提。如圖2和圖3所示，活塞主密封圈安裝溝槽寬Hl和溝槽底徑Dl按標(biāo)準(zhǔn)氣動(dòng)活塞 密封圈溝槽設(shè)計(jì)?；钊o助密封圈安裝用溝槽寬H2和底徑D2，考慮到減小活塞上增設(shè)輔助 密封后增加的靜、動(dòng)麼擦阻力，并使靜、動(dòng)摩擦阻力接近一致，按氣動(dòng)活塞用同軸類雙向密 封組合密封件要求的溝槽參數(shù)設(shè)計(jì)。如車氏雙三角滑環(huán)式組合氣動(dòng)密封圈要求的溝槽參 數(shù)，并取D2尺寸的下限。參見
圖1和圖4，當(dāng)氣缸無(wú)桿腔7氣壓升高時(shí)，由于每個(gè)貯脂腔11 與其連通孔dl的總長(zhǎng)度小于60毫米，潤(rùn)滑脂M運(yùn)動(dòng)阻力損失極小，活塞輔助密封圈9兩側(cè) 在每個(gè)瞬間都有Pl相等或接近相等的壓力維持，故對(duì)活塞輔助密封圈9的密封效果要求略 低。圖2、圖3活塞8零件簡(jiǎn)圖中，為減小活塞的軸向尺寸并使貯脂量最大，孔dl開在支撐 環(huán)安裝槽左側(cè)邊上。根據(jù)情況，也可在活塞上開配脂環(huán)槽，通過孔dl使貯脂腔與配脂環(huán)槽 相通。活塞上其它結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)需要按現(xiàn)行設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行既可。如圖5所示，對(duì)于端蓋貯脂腔3的連通孔d2，考慮加工工藝性，前端蓋1外表面孔 d2的孔口部，用螺堵14封閉。在孔d2的根部，開有與d2相通用于配脂的環(huán)槽D3XF3?；?塞桿輔助密封圈5的溝槽設(shè)計(jì)與活塞輔助密封圈9的溝槽設(shè)計(jì)相似，按氣動(dòng)活塞桿用同軸 類組合密封件要求的溝槽參數(shù)設(shè)計(jì)，溝槽根徑靠近要求尺寸的上限。氣缸前端蓋除貯脂、供 脂、輔助密封部分外，其它結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)需要按現(xiàn)行設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行既可。氣缸活塞8和前端蓋1為實(shí)現(xiàn)無(wú)油潤(rùn)滑性能的加工工藝和技術(shù)要求為1.氣缸活塞和前端蓋為實(shí)現(xiàn)無(wú)油潤(rùn)滑性能工藝內(nèi)容涉及劃線、立銑、鉆孔、攻絲， 一般氣動(dòng)機(jī)械加工單位均可實(shí)現(xiàn)。2.氣缸中貯存的潤(rùn)滑脂M性能，在滿足不同工況用途要求前提下，滴點(diǎn)溫度T應(yīng)當(dāng) 大于工作最高溫度50°C以上。以免潤(rùn)滑脂M在溫度較高情況下從貯脂孔自流掉。最好使用 氣缸專用潤(rùn)滑脂。3.活塞和前端蓋中貯存的潤(rùn)滑脂M應(yīng)當(dāng)排除掉空氣。因?yàn)榭諝饽視?huì)占據(jù)貯脂腔有 限空間；空氣的可壓縮性會(huì)延緩密封件處潤(rùn)滑脂M的建壓時(shí)間；空氣囊在孔道中會(huì)阻隔潤(rùn) 滑脂的正常連續(xù)輸送，造成密封件局部缺少潤(rùn)滑。參見
圖1所示，氣缸的工作循環(huán)過程為活塞8和活塞桿15左移過程壓縮空氣從 氣缸B 口進(jìn)入，氣缸無(wú)桿腔7壓力Pl升高，活塞貯脂腔11內(nèi)潤(rùn)滑脂M受右側(cè)壓力推動(dòng)，通過孔dl向活塞主密封圈12和活塞輔助密封圈9之間蠕動(dòng)，活塞8上活塞主密封圈12與活 塞輔助密封圈9之間密封區(qū)域潤(rùn)滑脂M壓力升高，并與Pl達(dá)到平衡，同時(shí)，實(shí)行對(duì)活塞密封 件和支撐環(huán)的強(qiáng)制脂潤(rùn)滑?；钊?左側(cè)空氣從氣缸C 口排掉，壓力P2降低，活塞8和活塞 桿15左移?；钊麠U15上的密封件隨氣缸有桿腔13壓力P2的降低，處于壓力P2下的脂潤(rùn) 滑狀態(tài)。活塞8和活塞桿15右移過程壓縮空氣從氣缸C 口進(jìn)入，氣缸有桿腔13壓力P2 升高，氣缸前端蓋1上端蓋貯脂腔3內(nèi)潤(rùn)滑脂M受右側(cè)壓力P2的作用，通過孔d2和前端蓋 內(nèi)所開的環(huán)槽D3向活塞桿主密封圈2和活塞桿輔助密封圈5之間封閉區(qū)域蠕動(dòng)，活塞桿主 密封圈2和活塞桿輔助密封圈5之間封閉區(qū)域壓力升高，并與壓力P2達(dá)到平衡，同時(shí)，對(duì)活 塞桿密封件和其支撐環(huán)實(shí)行強(qiáng)制脂潤(rùn)滑。活塞8右側(cè)氣體從氣缸B 口排掉，壓力Pl降低， 活塞8上活塞主密封圈12與活塞輔助密封圈9之間區(qū)域潤(rùn)滑脂M壓力降低，活塞8和活塞 桿15右移。活塞上密封件隨壓力Pl的降低，處于壓力Pl下的脂潤(rùn)滑狀態(tài)。
權(quán)利要求一種動(dòng)力氣缸的無(wú)油潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)，包括前端蓋、活塞桿主密封圈、活塞桿支撐環(huán)、活塞桿輔助密封圈、氣缸筒、氣缸無(wú)桿腔、活塞、活塞輔助密封圈、活塞支撐環(huán)、活塞主密封圈、氣缸有桿腔和活塞桿，其特征在于在活塞處，活塞、氣缸筒、活塞主密封圈和活塞輔助密封圈形成活塞上的密封區(qū)域，在前端蓋中，活塞桿、前端蓋、活塞桿主密封圈和活塞桿輔助密封圈形成前端蓋中的密封區(qū)域；活塞和前端蓋孔中心徑向的周邊上設(shè)有活塞貯脂腔和端蓋貯脂腔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述動(dòng)力氣缸的無(wú)油潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)，其特征在于所述活塞支撐環(huán)位于 活塞主密封圈和活塞輔助密封圈之間，所述活塞桿支撐環(huán)位于活塞桿主密封圈和活塞桿輔 助密封圈之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述動(dòng)力氣缸的無(wú)油潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)，其特征在于所述氣缸的無(wú)桿腔和 活塞上的密封區(qū)域通過連通孔dl和活塞貯脂腔連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述動(dòng)力氣缸的無(wú)油潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)，其特征在于所述氣缸有桿腔和前 端蓋中的密封區(qū)域通過前端蓋上的連通孔d2和前端蓋上的配脂環(huán)槽以及端蓋貯脂腔連器ο
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述動(dòng)力氣缸的無(wú)油潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)，其特征在于所述活塞主密封 圈為雙向氣動(dòng)密封圈或單向氣動(dòng)密封圈。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述動(dòng)力氣缸的無(wú)油潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)，其特征在于所述活塞主密封圈采 用單向密封圈時(shí)，該活塞主密封圈為成對(duì)緊臨背靠背設(shè)置方式。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述動(dòng)力氣缸的無(wú)油潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)，其特征在于所述活塞輔助密 封圈和活塞桿輔助密封圈為雙向氣動(dòng)密封圈。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述動(dòng)力氣缸的無(wú)油潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)，其特征在于所述活塞桿主密封圈 為雙向氣動(dòng)密封圈或具有單向密封作用的氣動(dòng)活塞桿密封圈。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或3或4所述動(dòng)力氣缸的無(wú)油潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)，其特征在于所述活塞貯 脂腔和端蓋貯脂腔為環(huán)槽或圓孔形式。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述動(dòng)力氣缸的無(wú)油潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)，其特征在于當(dāng)活塞主密封圈與活 塞輔助密封圈左右位置調(diào)換時(shí)，活塞貯脂腔的開口朝向氣缸有桿腔一側(cè)，氣缸有桿腔與活 塞上的密封區(qū)域通過連通孔dl和活塞貯脂腔連通。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種動(dòng)力氣缸的無(wú)油潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)，包括前端蓋、活塞桿主密封圈、活塞桿支撐環(huán)、活塞桿輔助密封圈、氣缸筒、氣缸無(wú)桿腔、活塞、活塞輔助密封圈、活塞支撐環(huán)、活塞主密封圈、氣缸有桿腔和活塞桿，在活塞處，活塞、氣缸筒、活塞主密封圈和活塞輔助密封圈形成活塞上的密封區(qū)域，在前端蓋中，活塞桿、前端蓋、活塞桿主密封圈和活塞桿輔助密封圈形成前端蓋中的密封區(qū)域；活塞和前端蓋孔中心徑向的周邊上設(shè)有活塞貯脂腔和端蓋貯脂腔。本實(shí)用新型動(dòng)力氣缸的無(wú)油潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)當(dāng)密封件處缺少潤(rùn)滑脂時(shí)，實(shí)現(xiàn)了貯存的潤(rùn)滑脂向缺少部位間斷性強(qiáng)制補(bǔ)充，成倍提高無(wú)油潤(rùn)滑氣缸的潤(rùn)滑效果。
文檔編號(hào)F15B15/20GK201636125SQ201020155390
公開日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2010年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月7日
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