專利名稱：一種帶有密封跟隨裝置的液壓缸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶有密封跟隨裝置的液壓缸，具體的說是一種工作壓力達(dá)到了 200MPa以上的超高壓液壓缸，屬于超高壓液壓缸設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，隨著新技術(shù)的發(fā)展，對于高精度、壽命長、可連續(xù)工作的超高壓液壓缸需求越來越廣泛。公知的超高壓液壓缸是基于通用的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)的，工作壓力較低(一般工作壓力不超過70MPa，少數(shù)達(dá)到200MPa)、壽命短、連續(xù)工作能力差，長時(shí)間工作后泄漏嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述技術(shù)上的不足，本發(fā)明提供一種超高壓液壓缸，該液壓缸不僅工作壓力可達(dá)到200MPa以上的超高壓，而且壽命長、泄漏極小、可適合連續(xù)工作狀態(tài)。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種帶有密封跟隨裝置的液壓缸，包括活塞、密封跟隨環(huán)、卡環(huán)和液壓缸體，其中所述密封跟隨環(huán)通過卡環(huán)固定在所述活塞上。其中所述活塞朝向液壓缸體進(jìn)油口的端部外圓柱面上帶有卡環(huán)槽，所述端部外圓柱面通過圓錐面與軸肩部相連；所述密封跟隨環(huán)固定在所述卡環(huán)與所述軸肩部之間。其中所述密封跟隨環(huán)內(nèi)孔一端為帶有止口的圓錐臺孔，另一端為帶有螺旋油槽的圓柱孔，所述密封跟隨環(huán)外圓上開有密封環(huán)槽，所述密封環(huán)槽在與所述圓錐臺孔相對側(cè)的凸緣上帶有多個(gè)密封跟隨環(huán)進(jìn)油孔。其中所述圓錐臺孔與所述活塞無桿側(cè)的外圓錐面之間形成密封跟隨環(huán)內(nèi)壓力油腔，所述密封跟隨環(huán)內(nèi)壓力油腔中裝有密封跟隨環(huán)內(nèi)O形密封，且所述密封跟隨環(huán)內(nèi)壓力油腔通過所述螺旋油槽與液壓缸無桿側(cè)油腔相連。其中所述密封環(huán)槽中裝有L形密封,所述L形密封外圓為圓柱面，內(nèi)圓為圓弧面, 所述L形密封內(nèi)圓與所述密封環(huán)槽之間裝有L形密封內(nèi)O形密封。其中所述活塞軸肩部上具有活塞環(huán)形槽，活塞導(dǎo)向環(huán)安裝在所述活塞環(huán)形槽中。其中所述液壓缸體的有桿側(cè)安裝有液壓缸蓋，所述液壓缸蓋上裝有防塵圈、缸蓋上滑動密封、缸蓋導(dǎo)向環(huán)、缸蓋上固定密封。其中所述密封跟隨環(huán)內(nèi)O形密封由氟橡膠(FKM)或丁腈橡膠(NBR)制成。其中所述L形密封由聚四氟乙烯制成。其中所述L形密封內(nèi)O形密封由氟橡膠(FKM)或丁腈橡膠(NBR)制成。本發(fā)明的有益效果是由于密封跟隨環(huán)內(nèi)壓力油腔通過密封跟隨環(huán)上的螺旋油槽與液壓缸無桿側(cè)油腔相通，密封跟隨環(huán)內(nèi)壓力油腔中的油壓與液壓缸無桿側(cè)油腔中的油壓相同；當(dāng)液壓缸無桿側(cè)油腔中加壓使活塞伸出時(shí)，密封跟隨環(huán)內(nèi)壓力油腔中的油同等加壓， 使密封跟隨環(huán)在壓力下與液壓缸體同步脹縮；而密封環(huán)槽中安裝的L形密封、O形密封及液壓缸體之間形成L形密封內(nèi)壓力油腔，該油腔通過密封跟隨環(huán)上開的多個(gè)密封跟隨環(huán)進(jìn)油孔與液壓缸無桿側(cè)油腔相通，使液壓缸無桿側(cè)油腔中的油壓與L形密封內(nèi)壓力油腔中的油壓相同；當(dāng)無桿腔側(cè)壓力增大時(shí)，該側(cè)油壓將通過密封跟隨環(huán)進(jìn)油孔進(jìn)入到L形密封內(nèi)壓力油腔內(nèi)，該油腔內(nèi)壓力同步增大，L形密封一側(cè)與缸筒內(nèi)壁貼嚴(yán)，內(nèi)部壓力幾乎為零，另一則在L形密封內(nèi)壓力油腔內(nèi)，內(nèi)部的液壓油將對L形密封內(nèi)壁產(chǎn)生壓力，在壓力作用下L形密時(shí)將被壓向液壓缸內(nèi)壁，在壓力的作用下，L形密封與缸筒內(nèi)壁密封間隙更小，密封效果更好，且密封效果與內(nèi)部壓力有關(guān)，因此做到了液壓缸內(nèi)壓力增大的同時(shí)，密封能力加強(qiáng)。液壓缸活塞上的密封跟隨環(huán)在壓力作用下會與液壓缸體同步脹縮，密封跟隨環(huán)的外邊緣處與缸壁在任何工作壓力下都會緊密貼合，間隙數(shù)量級控制在O. I微米到50微米之間，該間隙是通過作用在密封跟隨環(huán)內(nèi)側(cè)的油壓，使密封跟隨環(huán)與壓力同步脹縮，外壁僅有一層薄油膜而貼在缸筒內(nèi)壁上，這樣實(shí)現(xiàn)動態(tài)間隙控制，達(dá)成了跟隨缸筒外壁同步脹縮的目的，保證間隙不會因壓力增大而大的弊病，有效的解決了通常液壓缸設(shè)計(jì)的弊病。控制該間隙的有益效果是L形密封在高油壓下會有很大的作用力作用在密封跟隨環(huán)上，較小間隙將使L形密封在承載較大的壓力下，密封材料不被擠入密封跟隨環(huán)與液壓缸體內(nèi)壁形成的間隙中，從而提高了密封的承載能力。以往沒有跟結(jié)構(gòu)的液壓缸設(shè)計(jì)，在承受較大壓力時(shí)， 缸筒內(nèi)壁在壓力作用下將會脹大，而活塞不脹，活塞與缸筒內(nèi)壁將形成較大的間隙，密封材料質(zhì)地相對鋼鐵較軟，并且塑變性較強(qiáng)，在大壓力下，又有足夠的間隙空間允許材料彈塑性變形，密封材料變形并被擠入間隙當(dāng)中，當(dāng)液壓油壓力釋放時(shí)，缸筒回彈，而密封材料由于是部分彈性變形部分塑性變形，塑性變形部分不能回彈，而被壓在間隙當(dāng)中。密封材料原有物理性能徹底被破壞，當(dāng)液壓缸回程時(shí)，該部分密封材料被剖離密封材料本體，如此工作幾十個(gè)行程，密封將失效，從而液壓缸失效。由于L形密封是設(shè)計(jì)在密封跟隨環(huán)上的，使L形密封具備同樣的脹縮功能，使密封在高壓下的密封性大幅度提高。該設(shè)計(jì)可以使L形密封二次跟隨補(bǔ)償由于工作壓力變化導(dǎo)制的缸筒內(nèi)徑變化而產(chǎn)生的間隙，將超高壓下L形密封與液壓缸體內(nèi)壁的工作間隙控制在
O.I微米-20微米之間，控制該間隙的有益效果是，使密封與缸筒內(nèi)壁形的間隙恰好處在高阻油膜區(qū)間，此時(shí)即可形成保證密封工作時(shí)需要的油膜，同時(shí)又具有很好的密封效果。通過密封跟隨環(huán)間隙控制了擠入效應(yīng)，通過L形密封跟控制了密封工作油膜間隙，達(dá)成了較好的密封效果的同時(shí)，提高了密封性能及使用壽命。使液壓缸具有較長的使用壽命。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖I是根據(jù)本發(fā)明的超高壓液壓缸主剖視圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的超高壓液壓缸密封跟隨環(huán)剖視圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的L形密封內(nèi)壓力油腔部的放大視圖。圖中1、活塞，2、防塵圈，3、缸蓋上滑動密封，4、液壓缸蓋，5、缸蓋導(dǎo)向環(huán)，6、缸蓋上固定密封，7、液壓缸體，8、活塞導(dǎo)向環(huán)，9、密封跟隨環(huán)內(nèi)O形密封，10、L形密封，11、密封跟隨環(huán)，12、卡環(huán)，13、進(jìn)油口，14、液壓缸無桿側(cè)油腔，15、密封跟隨環(huán)進(jìn)油孔，16,L形密封內(nèi)壓力油腔，17、L形密封內(nèi)O形密封，18、螺旋油槽，19、密封跟隨環(huán)內(nèi)壓力油腔，20、外圓錐面，21、回油口，22、回程油腔，23、活塞環(huán)形槽，24、圓錐臺孔，25、L形密封與缸筒內(nèi)壁間隙，26、發(fā)生擠入效應(yīng)時(shí)的擠入點(diǎn)，27、密封跟隨環(huán)與缸筒內(nèi)壁之間的間隙。
具體實(shí)施例方式在圖I-圖2所示實(shí)施實(shí)例中，活塞導(dǎo)向環(huán)8安裝在活塞I上的活塞環(huán)形槽23中， 密封跟隨環(huán)11安裝在活塞I的無桿側(cè)，用卡環(huán)12固定，密封跟隨環(huán)11上的圓錐臺孔24與活塞I的外圓錐面構(gòu)形成了密封跟隨環(huán)內(nèi)壓力油腔19，并形成了密封壓力錐角28，密封壓力錐角28小于90度，密封在受壓力時(shí)會被壓入壓力錐角內(nèi)，正承壓面積會減小，保護(hù)密封， 因?yàn)橛袎毫﹀F角的存在，側(cè)壓會增大，使密封的密封效果更好。同時(shí)壓力錐角的設(shè)計(jì)，會使密封在加壓卸壓時(shí)，處于正向壓縮、反向壓縮的交替過程，即密封圈處在被拉長及壓縮短的交替過程中，有效的延長了密封長期處于同一個(gè)方向壓縮而產(chǎn)生永久變形的時(shí)間，降低了出現(xiàn)硬化失效的概率。在密封跟隨環(huán)內(nèi)壓力油腔19中裝有密封跟隨環(huán)內(nèi)O形密封9，密封跟隨環(huán)11內(nèi)圓上的螺旋油槽18與活塞I無桿側(cè)外圓面形成螺旋形進(jìn)油道，密封跟隨環(huán)11外圓上開有密封環(huán)槽，在密封環(huán)槽中裝有L形密封10及L形密封內(nèi)O形密封17，L形密封10是裝在密封跟隨環(huán)11外環(huán)槽上的，L形密封10在壓力作用下同樣具備脹縮能力，在壓力作用下可以使L形密封10 二次跟隨補(bǔ)償由于工作壓力變化導(dǎo)致的缸筒內(nèi)徑變化而產(chǎn)生的密封跟隨環(huán) 11與缸筒內(nèi)壁之間的間隙27，可將超高壓下L形密封10與液壓缸體7內(nèi)壁的工作間隙控制在O. I微米-20微米之間，控制該間隙的有益效果是，使密封與缸筒內(nèi)壁形的間隙恰好處在高阻油膜區(qū)間，此時(shí)即可形成保證密封工作時(shí)需要的油膜，同時(shí)又具有很好的密封效果。將活塞I組件裝于液壓缸體7中后，密封跟隨環(huán)11外圓上的密封環(huán)槽與液壓缸體I內(nèi)圓面將形成L形密封內(nèi)壓力油腔16，其長度為L3，該油腔16與密封跟隨環(huán)內(nèi)壓力油腔19不在同一高度上，密封跟隨環(huán)內(nèi)壓力油腔19長度為LI，因此在密封跟隨環(huán)內(nèi)壓力油腔19及其前部密封跟隨環(huán)內(nèi)圓一段內(nèi)表面L2上形成內(nèi)壓帶，該內(nèi)壓帶的壓力等于液壓缸無桿側(cè)油腔14的壓力，其作用就是使密封跟隨環(huán)11與液壓缸體7的內(nèi)壁緊密貼合，間隙數(shù)量級控制在10微米到50微米間，有效的防止L形密封10在超高下擠入密封跟隨環(huán)11與缸筒內(nèi)壁之間的間隙27內(nèi)被破壞,缸蓋上固定密封6、缸蓋導(dǎo)向環(huán)5、缸蓋上滑動密封3、防塵圈2分別裝于液壓缸蓋4上，同時(shí)將液壓缸蓋4組件與液壓缸體7組裝好；當(dāng)高壓液壓油通過進(jìn)油口 13進(jìn)入到液壓缸無桿側(cè)油腔14中時(shí)，液壓缸體7內(nèi)圓在壓力下將脹大，此時(shí)壓力油同時(shí)通過螺旋油槽18形成的螺旋進(jìn)油道進(jìn)入到密封跟隨環(huán)內(nèi)壓力油腔19及其前部的一段內(nèi)壓帶中，由于密封跟隨環(huán)內(nèi)壓力油腔19充油后，密封跟隨環(huán)內(nèi)O形密封9被推向錐形腔結(jié)合側(cè)，起到密封的作用，其前端的壓力油腔19及其前部的一段壓力帶將使密封跟隨環(huán)11在壓力作用下與液壓缸體7同步脹大，保持密封跟隨環(huán)外側(cè)密封槽間隙很微小，有效的防止密封的擠放效應(yīng)損壞，使用液壓缸的耐壓能力大幅提升；壓力油同時(shí)通過密封跟隨環(huán)進(jìn)油孔15進(jìn)入到L形密封內(nèi)壓力油腔16中，液壓油將作用在L形密封內(nèi)側(cè)，將密封壓向液壓缸體7內(nèi)壁，且L形密封對缸體內(nèi)壁的壓力隨液壓油的壓力變化而變化，使密封效果大幅提升。
權(quán)利要求
1.一種帶有密封跟隨裝置的液壓缸，包括活塞(I)、密封跟隨環(huán)(11)、卡環(huán)(12)和液壓缸體(7)，其中所述密封跟隨環(huán)(11)通過卡環(huán)(12)固定在所述活塞(I)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液壓缸，其中所述活塞⑴朝向液壓缸體(7)進(jìn)油口(13)的端部外圓柱面上帶有卡環(huán)槽，所述端部外圓柱面通過圓錐面與軸肩部相連；所述密封跟隨環(huán)(11)固定在所述卡環(huán)(12)與所述軸肩部之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的液壓缸，其中所述密封跟隨環(huán)(11)內(nèi)孔一端為帶有止口的圓錐臺孔(24)，另一端為帶有螺旋油槽(18)的圓柱孔，所述密封跟隨環(huán)(11)外圓上開有密封環(huán)槽，所述密封環(huán)槽在與所述圓錐臺孔(24)相對側(cè)的凸緣上帶有多個(gè)密封跟隨環(huán)進(jìn)油孔 (15)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液壓缸，其中所述圓錐臺孔(24)與所述活塞(I)無桿側(cè)的外圓錐面之間形成密封跟隨環(huán)內(nèi)壓力油腔(19)，所述密封跟隨環(huán)內(nèi)壓力油腔(19)中裝有密封跟隨環(huán)內(nèi)0形密封(9)，且所述密封跟隨環(huán)內(nèi)壓力油腔(19)通過所述螺旋油槽(18)與液壓缸無桿側(cè)油腔(14)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液壓缸，其中所述密封環(huán)槽中裝有L形密封(10)，所述L形密封(10)外圓為圓柱面，內(nèi)圓為圓弧面,所述L形密封(10)內(nèi)圓與所述密封環(huán)槽之間裝有 L形密封內(nèi)0形密封(17)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液壓缸，其中所述活塞(I)軸肩部上具有活塞環(huán)形槽(23)， 活塞導(dǎo)向環(huán)(8)安裝在所述活塞環(huán)形槽(23)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的液壓缸，其中所述液壓缸體(7)的有桿側(cè)安裝有液壓缸蓋(4)，所述液壓缸蓋(4)上裝有防塵圈(2)、缸蓋上滑動密封(3)、缸蓋導(dǎo)向環(huán)(5)、缸蓋上固定密封(6)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的液壓缸，其中所述密封跟隨環(huán)內(nèi)0形密封(9)由氟橡膠或丁腈橡膠制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液壓缸，其中所述L形密封(10)由聚四氟乙烯制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的液壓缸，其中所述L形密封內(nèi)0形密封(17)由氟橡膠或丁腈橡膠制成。
全文摘要
一種帶有密封跟隨裝置的液壓缸，包括活塞、密封跟隨環(huán)、卡環(huán)和液壓缸體，其中所述密封跟隨環(huán)通過卡環(huán)固定在所述活塞上；其中所述密封跟隨環(huán)內(nèi)孔一端為帶有止口的圓錐臺孔，另一端為帶有螺旋油槽的圓柱孔，所述密封跟隨環(huán)外圓上開有密封環(huán)槽，所述密封環(huán)槽在與所述圓錐臺孔相對側(cè)的凸緣上帶有多個(gè)密封跟隨環(huán)進(jìn)油孔；所述圓錐臺孔與所述活塞無桿側(cè)的外圓錐面之間形成密封跟隨環(huán)內(nèi)壓力油腔，且所述密封跟隨環(huán)內(nèi)壓力油腔通過螺旋油槽與液壓缸無桿側(cè)油腔相連，所述密封跟隨環(huán)外圓上開有密封環(huán)槽，所述密封環(huán)槽中裝有L形密封，所述L形密封內(nèi)圓與所述密封環(huán)槽之間裝有L形密封內(nèi)O形密封。
文檔編號F16J15/48GK102588610SQ20121002016
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月29日
發(fā)明者李大海, 金海燕 申請人:中國第一重型機(jī)械股份公司, 天津重型裝備工程研究有限公司