專利名稱：靜態(tài)/動態(tài)軸密封件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及密封組件，并且更具體地講，涉及用于最小化液壓手工工具中的流體泄漏的改進的密封組件。
背景技術(shù)：
在制造、工業(yè)和維修現(xiàn)場以及設(shè)施中通常使用液壓動力的手工工具。這些工具包括用于諸如帶、螺母、螺釘?shù)鹊木o固件的驅(qū)動器。在這些現(xiàn)場中，重要的是特定的緊固件以預定量的扭矩(以較高的扭矩值)被安裝。
由于要求對于各種不同的應用所需的逐漸高的動力和扭矩設(shè)定，包圍驅(qū)動軸并接觸這些液壓動力的手工工具的電機殼體的當前的密封
件壽命受到限制。當前的密封件(例如美國專利公開文獻No. 3738665中所公開的密封件或當前的BURNDY⑧液壓工具的唇密封件)產(chǎn)生了軸磨損。盡管密封件與硬質(zhì)鋼軸相比具有更低的硬度，但是在高溫以及提高的液壓的條件下，密封件研磨鋼并造成了磨損環(huán)的形成。在高速/高溫/高壓的情況下，這些磨損間隙是名義上的(并未實際出現(xiàn)的)，這是因為各部件膨脹。然而，在工具工作幾個小時之后，密封件與軸之間的間隙變得更加明顯。手工工具殼體與軸之間的磨損了的密封件是一種已知的問題，其導致了電機的流體泄漏。美國專利公開文獻No.3738665中公開的密封件利用了一種硬質(zhì)(非柔性的)鋼承載環(huán)，其具有內(nèi)側(cè)和外側(cè)密封件。內(nèi)側(cè)密封件由O形環(huán)擴展而成，整個密封組件在液壓負載的條件下被壓縮。這導致了使得軸和密封件磨損的不均勻的密封壓力。密封件還可出現(xiàn)變形并導致減小密封件的效能的不可接受的間隙。
因此，需要一種密封組件，所述密封組件在工具被液壓加載時并在工具閑置時為軸和殼體提供了大致均勻的密封壓力。這種均勻的密封壓力減小了磨損，最小化泄漏并有助于密封組件的更長的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，公開了一種液壓手工工具。液壓手工工具包括框架、液壓驅(qū)動器、驅(qū)動軸和密封組件。液壓驅(qū)動器連接至殼體并包括殼體。驅(qū)動軸從液壓驅(qū)動器延伸。密封組件位于驅(qū)動軸與殼體之間。密封組件包括第一密封構(gòu)件、第二密封構(gòu)件和承載環(huán)。第一密封構(gòu)件與殼體接觸。第二密封構(gòu)件與驅(qū)動軸接觸。承載環(huán)具有外側(cè)環(huán)形凹槽和內(nèi)側(cè)環(huán)形凹槽。第一密封構(gòu)件位于外側(cè)環(huán)形凹槽內(nèi)。第二密封構(gòu)件位于內(nèi)側(cè)環(huán)形凹槽內(nèi)。承載環(huán)包括聚合物材料，其被構(gòu)造成響應于來自于液壓驅(qū)動器的液壓流體的液壓負載而彈性變形。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，公開了一種密封組件。所述密封組件包括第一密封構(gòu)件、第二密封構(gòu)件和承載環(huán)。第一密封構(gòu)件適于接觸殼體。第二密封構(gòu)件適于接觸軸。承載環(huán)具有外側(cè)環(huán)形凹槽和內(nèi)側(cè)環(huán)形凹槽。第一密封構(gòu)件位于外側(cè)環(huán)形凹槽內(nèi)。第二密封構(gòu)件位于內(nèi)側(cè)環(huán)形凹槽內(nèi)。承載環(huán)的熱膨脹系數(shù)大致等于第一密封構(gòu)件和/或第二密封構(gòu)件的熱膨脹系數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，公開了一種密封組件。所述密封組件包括第一密封構(gòu)件、第二密封構(gòu)件和承載環(huán)。第一密封構(gòu)件被構(gòu)造成接觸殼體。第二密封構(gòu)件被構(gòu)造成接觸旋轉(zhuǎn)軸。所述旋轉(zhuǎn)軸由液壓負載驅(qū)動。承載環(huán)具有外側(cè)環(huán)形凹槽和內(nèi)側(cè)環(huán)形凹槽。第一密封構(gòu)件位于外側(cè)環(huán)形凹槽內(nèi)。第二密封構(gòu)件位于內(nèi)側(cè)環(huán)形凹槽內(nèi)。承載環(huán)包括聚合物材料，其被構(gòu)造成響應于形成液壓負載的液壓流體而彈性變形。


參照附圖在以下說明中解釋本發(fā)明的前述方面以及其它特征，其
中
圖1是包括在此所公開的改進的密封組件的液壓驅(qū)動的手工工具
的透視圖2是液壓驅(qū)動器的剖視圖；圖3是所公開的密封組件的剖視圖；并且
圖4是圖2的液壓驅(qū)動器的局部放大剖視圖。
具體實施例方式
參照圖1，示出了一液壓驅(qū)動的手工工具10，其中所述手工工具
例如可以是一扭矩可變的沖擊扳手，其包括本發(fā)明的特征。盡管本發(fā) 明將參照附圖中所示的示意性實施例被說明，但是應該清楚的是，本 發(fā)明可以以多種實施例的變化的形式被實施。另外，任何合適尺寸、 形狀或類型的元件或材料可以被使用。
手工工具IO包括框架12、液壓驅(qū)動器14、沖擊機構(gòu)16、以及組 塊(chunk) 18。框架12還包括把手20。應該理解的是，把手20可以 連接至或與框架12—體形成。液壓驅(qū)動器14連接至框架12，其中所 述液壓驅(qū)動器可以是諸如擺線型馬達的電機。(如圖2所示的)驅(qū)動軸 22從液壓驅(qū)動器14延伸，并連接至沖擊機構(gòu)16。沖擊機構(gòu)16連接至 組塊18，并通過所述組塊18將扭矩和/或重復的打擊或沖擊傳遞至工 件(未示出)。在該實施例中，組塊18適于容納諸如鉆頭或其它附件 的可拆卸的連接件。在可選的實施例中，還應該理解的是，連接件可 以固定地連接至組塊18。觸發(fā)器24連接至框架12，其中所述觸發(fā)器 控制流體流、并因而控制液壓負載，以便對手工工具供能和消能。來 自液壓流體儲存器(未示出)的流體通過連接至供應端口 26的供應管 線(未示出)進入手工工具10。流體通過連接至返回端口 28的供應 管線返回至液壓流體儲存器。應該注意到的是，在可選的實施例中， 液壓流體儲存器可以與手工工具IO—體形成。
圖2示出了液壓驅(qū)動器14的剖視圖。密封組件30在液壓驅(qū)動器 14的殼體15與軸22之間安置。密封組件30可以在殼體15與軸22 之間通過如圖4所示的保持墊圈31和保持夾具33被保持就位。密封 組件30是靜態(tài)/動態(tài)軸密封件，其中所述軸密封件防止液壓驅(qū)動器14 的流體泄漏。該密封件的靜態(tài)部分被構(gòu)造成防止液壓驅(qū)動器14與密封 組件30之間的泄漏。該密封件的動態(tài)部分被構(gòu)造成防止軸22在其旋 轉(zhuǎn)時并在其靜止時的周圍的泄漏。密封組件30還產(chǎn)生了用于手工工具10的加壓和非加壓狀態(tài)的適用的密封。
圖3示出了密封組件30的剖視圖。密封組件30包括第一密封構(gòu) 件32、第二密封構(gòu)件34和支承所述第一密封構(gòu)件32和第二密封構(gòu)件 34的承載環(huán)36。第一和第二密封構(gòu)件32和34可以例如是O形環(huán)式的 密封件。
第一密封件32是密封組件30的靜態(tài)密封部分，并在承載環(huán)36的 外側(cè)環(huán)形凹槽38內(nèi)安置。第一密封構(gòu)件32如圖4所示與殼體15接觸。 第一密封構(gòu)件32可以由諸如Bima橡膠材料的彈性材料或例如實現(xiàn)靜 態(tài)部分之間的合適的密封的任何彈性材料制成。
第二密封構(gòu)件34是密封組件30的動態(tài)密封部分，并在承載環(huán)36 的內(nèi)側(cè)環(huán)形凹槽40內(nèi)安置。第二密封構(gòu)件如圖4所示與驅(qū)動軸22接 觸。第二密封構(gòu)件34例如可以由諸如聚氨酯材料的彈性材料或適于承 受由軸22的旋轉(zhuǎn)運動所產(chǎn)生的熱和摩擦的任何彈性材料制成。
承載環(huán)36由柔性聚合物材料制成，其中在手工工具10使用(液 壓加載)時并在手工工具IO并未使用(未液壓加載)時，所述柔性聚 合物材料向所述軸22和所述殼體15提供了大體均勻的密封壓力。所 述柔性聚合物材料可以是工程塑料，其適于在手工工具IO操作過程中 出現(xiàn)的壓力和溫度的條件下支承密封構(gòu)件32和43，所述材料例如為 縮醛樹脂、聚甲醛(polyoxymethylene)、聚甲醛(polytrioxane)、聚甲 醛(polyformaldehyde)、 多聚甲醛(paraformaldehyde)或Delrin 。
為承載環(huán)36使用柔性聚合物與具有鋼承載環(huán)的現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)相比 提供了多個明顯的優(yōu)點。例如如上所述的柔性聚合物材料具有高變形 溫度(例如，大約260下)。變形溫度或熱變形溫度表明了材料在提高 的溫度和負載下表現(xiàn)的能力。這些聚合物材料允許承載環(huán)36在提高的 溫度和負載下維持其尺寸并抵抗變形。
與鋼承載環(huán)相比的一個明顯優(yōu)點在于，所公開的承載環(huán)36被構(gòu)造 成響應于液壓負載而彈性變形。這種彈性變形允許在殼體15和軸22 上維持大致均勻的負載。大體上，與鋼相比，聚合物具有相當大的彈 性變形范圍。這種增加的彈性變形范圍允許所公開的承載環(huán)36在施加 負載的情況下表現(xiàn)出柔性。這種在例如來自于液壓流體的施加的負載條件下的柔性提供了承載環(huán)36與密封構(gòu)件32和34之間的共用的負載 分布。在施加的負載條件下的承載環(huán)36與密封構(gòu)件32和34的變形允 許整個密封組件30表現(xiàn)出大致均勻的機械柔性。這有助于在殼體15 和軸22上維持大致均勻的密封壓力。
與傳統(tǒng)的鋼承載環(huán)結(jié)構(gòu)相比的另一個明顯優(yōu)點可以通過利用具有 大致相同的熱膨脹系數(shù)的密封構(gòu)件和承載環(huán)材料被獲得。大體上，聚 合物的熱膨脹系數(shù)大于鋼的熱膨脹系數(shù)。在操作的所有階段過程中， 在手工工具10供能時并在手工工具10消能時，這允許整個密封構(gòu)件 30大致均勻的膨脹和收縮。密封組件30的均勻的熱膨脹明顯地減小 了潛在的流體泄漏，這是通過減小熱應力并維持大致均勻的壓力密封 而實現(xiàn)的。由于密封構(gòu)件和承載環(huán)以不同的速度膨脹和收縮，所以具 有鋼承載環(huán)的現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)具有熱學不匹配的問題。這種熱學不匹配促 進了密封組件的裂縫、蝕損、硬化和/或變形。這些狀態(tài)可以導致密封 構(gòu)件幾何形狀的變化，并反過來造成軸磨損以及液壓流體泄漏。
具有改進的柔性和熱學匹配特征的所公開的承載環(huán)36為軸22和 殼體15提供了均勻的密封壓力。所公開的結(jié)構(gòu)導致了軸22上的減小 的磨損，增加了密封構(gòu)件32和34的耐用性，并延長了密封組件30的 使用壽命。
應該清楚的是，上述說明僅僅示意性說明了本發(fā)明。在不脫離本 發(fā)明的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可實現(xiàn)不同的變化和改型。因此，本 發(fā)明涵蓋處于權(quán)利要求書范圍內(nèi)的所有這種變化、改型和改變。
權(quán)利要求
1.一種液壓手工工具，包括框架；連接至所述框架的液壓驅(qū)動器，所述液壓驅(qū)動器包含殼體；從所述液壓驅(qū)動器延伸出的驅(qū)動軸；以及位于所述驅(qū)動軸與所述殼體之間的密封組件，所述密封組件包含與所述殼體接觸的第一密封構(gòu)件；與所述驅(qū)動軸接觸的第二密封構(gòu)件；以及具有外側(cè)環(huán)形凹槽和內(nèi)側(cè)環(huán)形凹槽的承載環(huán)，所述第一密封構(gòu)件在所述外側(cè)環(huán)形凹槽內(nèi)安置，所述第二密封構(gòu)件在所述內(nèi)側(cè)環(huán)形凹槽內(nèi)安置，所述承載環(huán)由聚合物材料制成，其響應于來自所述液壓驅(qū)動器的液壓流體的液壓負載而彈性變形。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的液壓手工工具，其特征在于，所述承載 環(huán)的熱膨脹系數(shù)大致等于所述第一密封構(gòu)件和/或所述第二密封構(gòu)件 的熱膨脹系數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的液壓手工工具，其特征在于，所述第一 密封構(gòu)件提供所述殼體與所述第一密封構(gòu)件之間的靜態(tài)密封。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓手工工具，其特征在于，所述第二 密封構(gòu)件提供所述軸與所述第二密封構(gòu)件之間的動態(tài)密封。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的液壓手工工具，其特征在于，所述第二 密封構(gòu)件提供所述軸與所述第二密封構(gòu)件之間的大致均勻的壓力密 封。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的液壓手工工具，其特征在于，所述第一 密封構(gòu)件和/或所述第二密封構(gòu)件由彈性材料制成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓手工工具，其特征在于，所述承載 環(huán)由縮醛樹脂材料制成。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓手工工具，其特征在于，所述第一 密封構(gòu)件和/或所述第二密封構(gòu)件是O形環(huán)密封件。
9. 一種密封組件，包括 適于接觸一殼體的第一密封構(gòu)件； 適于接觸一軸的第二密封構(gòu)件；以及具有外側(cè)環(huán)形凹槽和內(nèi)側(cè)環(huán)形凹槽的承載環(huán)，所述第一密封構(gòu)件 在所述外側(cè)環(huán)形凹槽內(nèi)安置，所述第二密封構(gòu)件在所述內(nèi)側(cè)環(huán)形凹槽 內(nèi)安置，所述承載環(huán)的熱膨脹系數(shù)大致等于所述第一密封構(gòu)件和/或所 述第二密封構(gòu)件的熱膨脹系數(shù)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的密封組件，其特征在于，所述承載環(huán) 由柔性材料制成。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的密封組件，其特征在于，所述第一密 封構(gòu)件適于提供所述殼體與所述第一密封構(gòu)件之間的靜態(tài)密封。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的密封組件，其特征在于，所述第二密 封構(gòu)件適于提供所述軸與所述第二密封構(gòu)件之間的動態(tài)密封。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的密封組件，其特征在于，所述第二密 封構(gòu)件適于提供所述軸與所述第二密封構(gòu)件之間的大致均勻的壓力密 封。
14. 一種手握持式液壓沖擊扳手，其包括框架、包含殼體的液壓 驅(qū)動器以及位于液壓驅(qū)動器的軸與所述殼體之間的如權(quán)利要求9所述 的密封組件。
15. —種密封組件，包括 構(gòu)造成接觸一殼體的第一密封構(gòu)件；構(gòu)造成接觸一旋轉(zhuǎn)軸的第二密封構(gòu)件，所述旋轉(zhuǎn)軸由液壓負載驅(qū) 動；以及具有外側(cè)環(huán)形凹槽和內(nèi)側(cè)環(huán)形凹槽的承載環(huán)，所述第一密封構(gòu)件 在所述外側(cè)環(huán)形凹槽內(nèi)安置，所述第二密封構(gòu)件在所述內(nèi)側(cè)環(huán)形凹槽 內(nèi)安置，所述承載環(huán)由聚合物材料制成，其被構(gòu)造成響應于形成所述 液壓負載的液壓流體而彈性變形。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的密封組件，其特征在于，所述承載環(huán) 的熱膨脹系數(shù)大致等于所述第一密封構(gòu)件和/或所述第二密封構(gòu)件的 熱膨脹系數(shù)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的密封組件，其特征在于，所述第一密 封構(gòu)件和/或所述第二密封構(gòu)件是O形環(huán)密封件。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的密封組件，其特征在于，所述第一密 封構(gòu)件和/或所述第二密封構(gòu)件由彈性材料制成。
19. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的密封組件，其特征在于，所述承載環(huán) 包括縮醛樹脂材料。
20. —種手握持式液壓沖擊扳手，其包括框架、包含殼體的液壓 驅(qū)動器、以及位于所述液壓驅(qū)動器的軸與所述殼體之間的如權(quán)利要求 15所述的密封組件。
全文摘要
在此公開了一種液壓手工工具。該工具包括框架、液壓驅(qū)動器、驅(qū)動軸以及密封組件。液壓驅(qū)動器連接至所述框架并包括殼體。驅(qū)動軸從液壓驅(qū)動器延伸。密封組件位于驅(qū)動軸與殼體之間。密封組件包括第一密封構(gòu)件、第二密封構(gòu)件和承載環(huán)。第一密封構(gòu)件與殼體接觸。第二密封構(gòu)件與驅(qū)動軸接觸。承載環(huán)具有內(nèi)側(cè)環(huán)形凹槽和外側(cè)環(huán)形凹槽。第二密封構(gòu)件位于內(nèi)側(cè)環(huán)形凹槽內(nèi)。第一密封構(gòu)件位于外側(cè)環(huán)形凹槽內(nèi)。承載環(huán)包括聚合物材料，其被構(gòu)造成響應于來自液壓驅(qū)動器的液壓流體的液壓負載而彈性變形。
文檔編號F16J15/18GK101542169SQ200780042939
公開日2009年9月23日 申請日期2007年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月20日
發(fā)明者J·W·艾爾, M·A·恰松 申請人:Fci公司