专利名称：W型内腔介质压力自补偿密封圈的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及液、气压传动中活塞及缸体密封技术领域。
液、气压缸是液、气压传动系统中的执行元件，是液、气压传动的关键设备。液、气压缸中的活塞和端盖的密封装置采用的密封圈的结构和工作性能决定了液、气压缸内外泄漏程度，直接影响液、气压缸的工作效率和工作寿命，在整个传动系统中起着举足轻重的作用。液、气压缸目前普遍采用Yx型密封圈和O型密封圈及其有关的变形型式密封圈。Yx型密封圈为介质压力挤压唇口补偿型，Yx型密封圈结构本身的特点决定其唇口是易损坏的，而一旦唇口磨损或材质老化就会失去密封作用，必须更换，所以Yx型密封圈寿命短。O型密封圈是靠装配时挤压变形产生预应力来达到密封效果的。它的特点是结构简单、耐压高、体积小，但是由于运动过程磨损大，寿命短，而且密封圈长期处于变形状态，弹性不能很好地保持，所以使用寿命短。以O型密封圈为基础发展起来的其他各类密封圈同样避免不了O型圈使用中弹性衰退的致命弱点。所以采用上述密封技术的液、气压缸维修频繁，寿命短。最近问世的H型油封装置利用内腔介质压力进行自动补偿密封，提高了密封圈的使用寿命。但是，由于其两端的半圆凸台高出密封圈圆柱面太多，介质压力升高后密封圈产生很大的变形，会造成密封圈破裂。为了克服这一缺点，必须加厚密封圈壁厚，加上两端半圆凸台的高度，其径向尺寸大大超过Yx型和O型密封圈，造成活塞直径增大，从而导致液、气压缸直径增大；在对改造更换旧液、气压缸时常常因缸体或活塞尺寸而不能实现。另外，即使加厚密封圈的壁厚，由于其变形大，使用寿命也受到限制。
本实用新型的目的就是要提供一种结构简单、安装方便、体积小、使用寿命长、耐压、耐冲击、耐温、工艺性能超群的的内腔介质压力自补偿密封圈。可以取代Yx型、O型和H型等多类型液、气压缸的密封圈，适用于生产新型液、气压缸和对采用其它各种类型密封圈液、气压缸的改造。
本实用新型的技术方案是这样实现的(1)由两端半圆凸台1、中间1个或多个凸台2及密封圈体3组成的一种轴用密封圈和由两端半圆凸台1、中间1个或多个凸台2及密封圈体4组成的一种孔用密封圈。其特点是中间凸台2不高于两端半圆凸台1，其密封工作面横截面为W型。轴用密封圈3工作面为外圈，工作面背面和密封圈两壁形成空腔，轴用密封圈体3和活塞块8或活塞块12、13上的沟槽形成介质工作内腔11，轴用密封圈3外径L等于或略大于液、气压缸的内径；孔用密封圈4工作面为内圈，工作面背面和密封圈两壁形成空腔，孔用密封圈4和缸体端盖5上的沟槽形成介质工作内腔11，孔用密封圈4内径D等于或略小于活塞杆直径。
(2)由两只轴用密封圈3和液、气压缸体7、活塞块8组成的液、气压缸轴用密封装置。其特点是活塞块8的工作柱面上靠近两端面处开有一定尺寸的沟槽，沟槽内部钻有一定深度的径向小孔9，在两端相对应的位置上开有轴向小孔10，两者互相连通，轴用密封圈3与沟槽形成介质工作内腔11。
(3)由一只轴用密封圈3和液、气压缸体7、活塞块12和13组成的油、气缸轴用密封装置。其特点是活塞块12和13上钻有若干组轴向通道14和15，若干径向通道16。每组三孔汇合处加工成换向室17，换向密封元件18就放在换向室17内。轴用密封圈3和活塞块沟槽组成介质工作内腔11。介质压力方向发生变化时，换向密封件18立即在介质压力作用下，由图4所示工作位置转换至另一工作位置，堵死了介质原来流入轴向的通道15，改变了密封方向。介质从新的轴向通道14，经径向通道16流入轴用密封圈3的工作内腔11，活塞杆6立即根据受力方向变化，改变运动方向。
(4)由孔用密封圈4和端盖5及活塞杆6组成的液、气压缸孔用密封装置。其特点是端盖5的沟槽内部钻有一定深度的径向小孔19，缸内侧端面相对应的位置上开有轴向小孔20，两者互相连通。孔用密封圈4内径D等于或略小于活塞杆直径，并与端盖5的沟槽形成介质工作内腔11，孔用W型密封圈的密封工作面为内圈。
由于本实用新型密封圈除了在密封圈工作面两端各有一个半圆凸台外，两半圆凸台中间根据密封圈的宽度还有一个或多个不高于半圆凸台的凸台，构成了一个具有两道O型圈、一个内腔介质压力自补偿挤压膨涨型密封圈和多重迷宫密封的组合式密封圈。本实用新型除具有上述各密封圈的优特点外，还具有本身结构的特点。在零压和微压时，两端的半圆凸台在装配预紧力的作用下形同两道O型密封圈，保持了良好的密封效果；在介质压力加大时，中间凸台在封圈体没有产生大的变形情况下就和缸壁或活塞轴杆接触，和两端半圆凸台一起形成多重迷宫密封，取得极好的密封效果。因为密封圈体膨胀变形小，特别是这些中间凸台如同加强筋大大提高了密封圈体的强度和刚度，因而本实用新型密封圈体的壁厚无须加厚，替换旧有的Yx型和O型密封圈时不必加深原有的沟槽，从而可以替代各种型号的液、气压缸密封装置。由于其是内腔介质压力自补偿型密封圈，介质压力越大，密封圈径向挤压膨涨力越大，密封效果越好，能耐高压；同时由于密封圈工作面和密封圈空腔都充满了介质，在与缸面或活塞杠表面发生相对运动时，产生的热量会很快地通过介质传递开来，耐高温性能好；特别在油缸中使用时，介质压力加大使得中间凸台接触缸面或活塞杆表面时，凸台表面沾有一层油膜，在与缸面或活塞杠表面发生相对运动时，会起到润滑作用，减少磨损，大大延长了密封圈的使用寿命。本实用新型密封圈和现有各种类型的密封圈相比，具有密封效果好、泄漏小、寿命长、安装方便、耐高压、耐高温、耐冲击、工作稳定性好等优特点。原来使用其他类型密封圈的活塞，只要经过简单的加工后，即可改造成本实用新型密封装置。
以下结合附图对本实用新型作进一步说明
图1是轴用密封圈剖示图图2是孔用密封圈剖示图
图1中的密封圈3和图2中的密封圈4都是圆环型。密封圈3是轴用密封圈，其工作面为外圈；密封圈4是孔用密封圈，其工作面为内圈。在密封圈工作面两端各有一个半圆凸台1，两半圆凸台中间根据密封圈的宽度还有一个或多个不高于两端半圆凸台的凸台2，其工作面截面形状为W型，工作面背面和密封圈两壁形成空腔。
图3是采用两只W型轴用密封圈的活塞密封装置和一只W型孔用密封圈端盖密封装置的液、气压缸剖示图从图3中可以看出，液、气压缸的活塞密封装置中在活塞块8的靠近两端面处分别开有沟槽，两只轴用密封圈3就分别安装在沟槽中；活塞块8的两端面开有若干轴向小孔10，沟槽中开有相应数量的径向小孔9，两者相互连通，密封圈工作面和密封圈空腔中都充满了介质。在零压和微压时，由于受到安装时预紧力的作用，密封圈3两端的半圆凸台1紧贴缸体7内壁，形成两道O型密封圈，保持了良好的密封效果；在压力加大时，压力由介质经由端面轴向小孔10和径向小孔9传至介质工作内腔11，中间凸台2在密封圈体3没有产生大的变形情况下就和缸体7内壁接触，和两端半圆凸台1一起形成多重迷宫密封，取得极好的密封效果。
液、气压缸的端盖密封装置中端盖5的缸内侧端面相对应的位置上开有轴向小孔20，沟槽内部钻有一定深度的径向小孔19，两者互相连通。在零压和微压时，由于受到安装时预紧力的作用，孔用密封圈4两端的半圆凸台1紧贴活塞杠6，形成两道O型密封圈，保持了良好的密封效果；在压力加大时，压力由介质经由端面轴向小孔20和径向小孔19传至介质工作内腔11，中间凸台2在密封圈体4没有产生大的变形情况下就和活塞杠6接触，和两端半圆凸台1一起形成多重迷宫密封，取得极好的密封效果。
图4是采用一只W型轴用密封圈的活塞密封装置和一只W型孔用密封圈端盖密封装置的液、气压缸剖示图从图中可以看出，一只W型轴用密封圈3安装在活塞块12和13构成的沟槽中，活塞块12和13上开有若干轴向小孔14、15和相应数量的径向小孔16；在每组轴向小孔14、15和径向小孔16汇合处加工成换向室17；换向密封元件18即被放置其中。在零压和微压时，由于受到安装时预紧力的作用，密封圈3两端的半圆凸台1紧贴缸体7内壁，形成两道O型密封圈，保持了良好的密封效果。在压力加大时，如当活塞杆6在流体介质压力作用下向左运动时，换向密封元件18在介质压力的作用下将轴向小孔14封堵，且介质压力越大封堵越紧。流体介质经由轴向小孔10，通过径向小孔9流入密封圈3的介质工作内腔11，密封圈3在介质压力作用下发生径向膨胀，使密封圈3的中间凸台2紧贴缸壁，取得了极好的密封效果。当活塞运动方向从左换成向右运动时，介质压力方向变化了，换向密封元件18在介质的压力作用下，立即由原工作位置的轴向小孔14处转换到轴向小孔15的位置上，并将其封堵，流体介质即从轴向小孔15处流入并经由径向小孔16和密封圈3的介质工作内腔11连通，将改变了方向的介质压力传递到密封圈3的介质工作内腔11，由图可以看出，此时介质工作内腔11内的介质压力几乎没有变化，密封圈3的密封效果一直保持良好状态，而活塞杆6则立即随介质压力方向改变而自动改变运动方向—向右运动，整个换向过程平稳迅速。
图4中液、气压缸的端盖密封装置同图3。
权利要求1.一种内腔介质压力自补偿密封圈，由工作面两端半圆凸台(1)、中间1个或多个凸台(2)及密封圈体(3)组成的轴用密封圈和由工作面两端半圆凸台(1)、中间1个或多个凸台(2)及密封圈体(4)组成的孔用密封圈。其特征在于中间凸台(2)不高于两端半圆凸台(1)，其密封工作面横截面为W型；轴用密封圈(3)工作面为外圈，工作面背面和密封圈两壁形成空腔，轴用密封圈体(3)和活塞块(8)或活塞块(12)、(13)上的沟槽形成介质工作内腔(11)，轴用密封圈(3)外径L等于或略大于液、气压缸的内径；孔用密封圈(4)工作面为内圈，工作面背面和密封圈两壁形成空腔，孔用密封圈(4)和缸体端盖(5)上的沟槽形成介质工作内腔(11)，孔用密封圈(4)内径D等于或略小于活塞杆(6)直径。
专利摘要W型内腔介质压力自补偿密封圈属于液、气压传动中活塞及缸体密封技术领域。它除了在密封圈工作面两端各有一个半圆凸台外,两半圆凸台中间根据密封圈的宽度还有一个或多个不高于半圆凸台的凸台,构成了一个具有两道O型圈、一个内腔介质压力自补偿挤压膨胀型密封圈和多重迷宫密封的组合式密封圈。在零压和微压时,两端的半圆凸台在装配预紧力的作用下形同两道O型密封圈,保持了良好的密封效果;在介质压力加大时,由于内腔介质压力的挤压,中间凸台在密封圈体没有产生大的变形情况下就和缸壁或活塞轴杆接触,和两端半圆凸台一起形成多重迷宫密封,取得极好的密封效果。因为密封圈体膨胀变形小,特别是这些中间凸台如同加强筋大大提高了密封圈体的强度和刚度,因而本实用新型密封圈体的壁厚无须加厚,替换旧有的Yx型和O型密封圈时不必加深原有的沟槽。
文档编号F16J15/18GK2520436SQ0220108
公开日2002年11月13日 申请日期2002年1月23日 优先权日2002年1月23日
发明者周磊 申请人:周磊