专利名称：一种双向变形式密封圈的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种密封环，尤其涉及一种双向变形式密封圈。
背景技术：
目前公知的液压缸或气动缸中的活塞杆动密封，其初始密封力都是靠密封圈径向变形压挤活塞杆或油缸内表面而达到密封目的。而且对活塞杆式油缸的表面加工精度要求都很高，随着密封圈不断的磨损以及密封圈材料的蠕变、老化，密封圈与活塞杆或油缸之间的压力逐渐减少，使得密封效果逐渐下降，最终密封失效。近年来有一种赋能环形密封圈(见图10)，它由密封圈本体、设置在密封圈本体内的环形腔、以及设置在密封圈本体内壁上的环形槽组成，当密封圈本体与被密封结构套接后，环形槽被封闭，环形腔内的流体量相对固定，当密封环被挤压时，环形腔外壁上的圆弧面向外隆起将缝隙封闭，环形腔内的流体压力为圆弧面提供支撑力以及为环形腔恢复形变提供回复力，从而达到密封的效果。这种结构的密封环，由于其环形槽设置在密封环内壁上，加工工艺十分复杂，而且其圆弧面接触面积大于传统线形密封的接触面积，活塞杆回位的摩擦阻力很大，回位时间长，密封圈自身磨损也相对较快，制造成本高，安装工艺繁杂，不利于广泛推广。
发明内容
针对背景技术中的问题，本发明提出了一种双向变形式密封圈，它由密封圈本体、 设置在密封圈本体实心部分内的环形腔、设置在密封圈本体上的环形槽组成，其改进在于 环形槽设置在密封圈本体的端面上，环形槽连通环形腔与外环境；环形槽外径小于环形腔外径。基于前述的密封环结构，本发明所作的进一步改进有所述环形腔外壁上至少设置有两个环形凸起，环形凸起形成密封唇，两个密封唇之间通过环形凹槽过度。本发明所作的进一步改进还有所述环形腔外壁内侧面形状随密封唇、环形凹槽
走势变化。本发明所作的进一步改进还有环形槽外边沿设置有多个缺口，多个缺口沿密封圈本体周向均勻设置。本发明所作的进一步改进还有密封圈本体上设置有中孔，中孔的孔壁所围空间形成圆台形状，圆台的小半径端与环形槽在密封圈本体的同一端面上。本发明所作的进一步改进还有环形槽设置在密封圈本体的其中一个端面上，密封圈本体的另一个端面上设置有轴肩。本发明的有益技术效果是可将流体向密封环施加的轴向压力转化为径向压力， 使密封环内表面向内挤压、外表面向外挤压，从而让密封环紧贴被密封结构表面。
图1、本发明结构剖面示意图2、图1所示结构受力部局部放大图； 图3、图1所示结构的端面示意图； 图4、外壁带密封唇结构的本发明结构剖面示意图； 图5、带内环形槽结构的本发明结构剖面示意图； 图6、带缺口的环形槽结构端面示意图； 图7、带圆台形中孔的结构剖面示意图； 图8、带轴肩的结构剖面示意； 图9、本发明与被密封结构连接时的装配示意图； 图10、现有的赋能环结构剖面示意图； 图11、现有的Y形密封环结构剖面示意图。
具体实施例方式参见图1、3，本发明的方案为它由密封圈本体1、设置在密封圈本体1实心部分内的环形腔2、设置在密封圈本体1上的环形槽3组成，其创新之处在于环形槽3设置在密封圈本体1的端面上，环形槽3连通环形腔2与外环境；环形槽3外径小于环形腔2外径。本发明与同样具有内腔结构的赋能环密封圈(以下简称赋能环)最大的不同点在于密封原理不同，具体来说赋能环的作用原理是，赋能环在外部流体的压力作用下，赋能环发生形变，环的两端面距离缩小，从而挤压赋能环内腔中的流体(赋能环实际上形成了一个类似轮胎的气囊结构，赋能环内腔中的流体充当了力的传递者的角色，外部压力在传递过程中会部分损失，损失的那部分主要用于克服赋能环本体的形变回复力)，使赋能环外壁上的圆弧面继续向外隆起，达到密封效果；本发明结构的原理是环形腔2通过环形槽3与外环境连通，流体通过环形槽3进入环形腔2内，流体所具有的轴向压力经环形腔2导向后转化为径向压力，径向的流体压力直接作用在环形腔2内壁的内侧和外壁的内侧，使环形腔2内壁向内挤压(图2中力Fl所示)和使环形腔2外壁向外挤压(图2中力F2所示)，达到密封效果；
本发明的优点是，使轴向的流体压力被直接转化为径向的流体压力并作用到密封面上，流体作用到密封面上的作用力损失小；相对赋能环气囊状的结构，本发明的密封圈本体 1也更容易发生形变，密封面与被密封结构表面结合得更紧密；而且本发明的环形槽3设置在端面上，相比环形槽3设置在内壁上的赋能环，更容易加工。本发明也不同于传统的Y形密封环(见图11)，因为本发明的环形槽3外径小于环形腔2外径，使得环形腔2开口处向内收折，形成Y形密封环所不具备的环形腔2 (Y形密封环上只具备环状的槽)，使流体压力的利用率更高；而且Y形密封环也不具备将轴向的流体压力转化为径向的流体压力的功能。参见图4，在前述方案的基础上，本发明还进行了如下改进所述环形腔2外壁上至少设置有两个环形凸起，环形凸起形成密封唇4，两个密封唇4之间通过环形凹槽5过度。 从结构上来看，密封唇4与被密封结构的接触面面积较小，在密封圈本体1轴向长度一定的条件下，即使设置适量的多个密封唇4，密封唇4外表面的总的接触面积也比赋能环的圆弧面的接触面积要小，活塞运动时受的阻力也相对较小，活塞更容易回位；而且，环形凹槽5处的环形腔2外壁厚度必然比密封唇4处的环形腔2外壁厚度薄，当流体压力作用到环形腔2外壁内侧面上后，环形凹槽5处的外壁比密封唇4处的外壁更容易发生形变，这就使得外壁在环形凹槽5处发生向上的弯折，使两个密封唇4彼此靠拢，导致下侧的密封唇4处的结构体向外侧发生形变，使得下侧的密封唇4与被密封结构表面接触得更加紧密。参见图5，基于前述的密封唇4结构，本发明还作了如下改进环形腔2外壁内侧面形状随密封唇4、环形凹槽5走势变化。其本质上，就是在环形腔2外壁内侧面上设置与密封唇4位置(即是在密封唇4背面)、形状匹配的内环形槽4-1，这样做的好处是，一是可以使密封唇4处的外壁厚度减小，更利于结构体在流体压力作用下发生形变，二是流体可以进入内环形槽4-1内，直接从两个密封唇4的内侧面挤压环形凹槽5，使两个密封唇4靠拢的趋势更强，使下侧的密封唇4与被密封结构表面接触得更加紧密。这种结构尤其适于活塞杆或油缸上需要密封处有镀层脱落、划伤、磨损、锈蚀、变形等缺陷的情况，密封圈本体 1可以与由缺陷所形成的不规则形状的结构表面紧密地接触，达到密封效果。参见图6，本发明还针对前述结构中的环形槽3作了如下改进环形槽3外边沿设置有多个缺口 3-1，多个缺口 3-1沿密封圈本体1周向均勻设置。虽然设置了多个缺口 3-1， 但多个缺口 3-1外侧边沿连线所形成的圆形轨迹的半径，仍然要小于环形腔2的半径。缺口 3-1可以使流体快速进入环形腔2，使密封圈本体1的形变量随流体压力变化作出快速反应；如果当密封圈本体1形变比较大时，有可能使环形槽3内外侧边沿接触，从而导致环形腔2被封闭，这种情况下，如果结构体上设置有缺口 3-1，则流体仍然可以通过缺口 3-1进入环形腔2中。参见图7，密封圈本体1上设置有中孔1-2，中孔1-2的孔壁所围空间形成圆台形状，圆台的小半径端与环形槽3在密封圈本体1的同一端面上。当套接在中孔1-2内的结构体将圆台的小半径端撑起后，相当于向环形槽3处的结构体施加了一径向的、向外的预应力，使密封唇4向外挤压，增加密封面上的作用力。参见图8，环形槽3设置在密封圈本体1的其中一个端面上，密封圈本体1的另一个端面上设置有轴肩1-3。轴肩1-3用于在密封圈本体1上套接防挤档圈8 (见图9，图中标记9所示结构体其端部套在中孔1-2内，标记10所示结构体内表面与密封唇4接触)，防挤档圈8可以对密封结构起到保护作用。
权利要求
1.一种双向变形式密封圈，它由密封圈本体(1)、设置在密封圈本体(1)实心部分内的环形腔(2)、设置在密封圈本体(1)上的环形槽(3)组成，其特征在于环形槽(3)设置在密封圈本体(1)的端面上，环形槽(3)连通环形腔(2)与外环境；环形槽(3)外径小于环形腔 (2)外径。
2.根据权利要求1所述的一种双向变形式密封圈，其特征在于所述环形腔(2)外壁上至少设置有两个环形凸起，环形凸起形成密封唇(4)，两个密封唇(4)之间通过环形凹槽 (5)过度。
3.根据权利要求2所述的一种双向变形式密封圈，其特征在于所述环形腔(2)外壁内侧面形状随密封唇(4 )、环形凹槽(5 )走势变化。
4.根据权利要求1所述的一种双向变形式密封圈，其特征在于环形槽(3)外边沿设置有多个缺口(3-1)，多个缺口(3-1)沿密封圈本体(1)周向均勻设置。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种双向变形式密封圈，其特征在于密封圈本体 (1)上设置有中孔(1-2)，中孔(1-2)的孔壁所围空间形成圆台形状，圆台的小半径端与环形槽(3 )在密封圈本体(1)的同一端面上。
6.根据权利要求1、2、3或4所述的一种双向变形式密封圈，其特征在于环形槽(3) 设置在密封圈本体(1)的其中一个端面上，密封圈本体(1)的另一个端面上设置有轴肩 (1-3)。
全文摘要
本发明公开了一种双向变形式密封圈，它由密封圈本体、设置在密封圈本体实心部分内的环形腔、设置在密封圈本体上的环形槽组成，其改进在于环形槽设置在密封圈本体的端面上，环形槽连通环形腔与外环境；环形槽外径小于环形腔外径。本发明的有益技术效果是可将流体向密封环施加的轴向压力转化为径向压力，使密封环内表面向内挤压、外表面向外挤压，从而让密封环紧贴被密封结构表面。
文档编号F16J15/32GK102278483SQ20111017189
公开日2011年12月14日 申请日期2011年6月24日 优先权日2011年6月24日
发明者刘君腾, 杨栋伦 申请人:重庆市大足县动能矿山物资有限责任公司