专利名称：一种弹性补偿同轴组合密封圈的制作方法
技术领域：
本发明涉及密封件领域，特别涉及一种用于液压油缸的弹性补偿同轴组 合密封圈。
背景技术：
液压密封广泛应用于汽车、石油、化工、能源、制药、冶金、机械等行 业。 一个完整的液压系统由四个部分组成动力装置、执行装置、控制调节 装置、辅助装置。其中，液压油缸是主要的动力执行部件，将液体的液压能 转换成机械能；密封的失效往往是造成整个系统运转失常的重要原因。目前，液压油缸普遍采用丫型、u型、v型、o形圈及相关组合式密封圈。在液压作用下，Y型、U型、V型等唇形密封圈唇部圆周方向发生变形， 产生接触应力，随液体压力的增加，接触应力随之增大而达到自密封效果； 但这些密封圈的主要缺点是唇口部位易损坏而失去密封作用，内压过高时发 生根部挤出现象。O形圈是液压工程中使用最广泛的密封件，特点是结构简 单、制造容易、体积小，但容易发生挤出和拧扭现象，长期处于变形状态导 致密封效果下降。发明内容本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种耐磨损、耐冲 击力、工作稳定性好的弹性补偿同轴组合密封圈。 本发明的目的通过下述技术方案实现一种弹性补偿同轴组合密封圈，由一个外圈和一个内圈组成，作为弹性 载体的外圈是D形圈1，其外圆侧面有一条圆弧凹槽；所述内圈是阶梯型滑环2，其内圆的下阶梯面与轴线3形成5。 8°的夹角，上阶梯面与下阶梯面用倒角过渡。所述阶梯型滑环的上阶梯面与下阶梯面的倒角为1/4圆倒角。 所述阶梯型滑环的原材料重量组成份数为聚四氟乙烯(简称PTFE) 55 65重量份，青铜粉30 40重量份，钛白粉2 3重量份，三氧化二铬(简称铬绿)1.5 2.5重量份。在上述配方中含有混合颜料，使得滑环在保 持高耐磨性能的同时，满足用户对产品外观的美观要求。聚四氟乙烯经过青 铜粉的填充改性，提高了耐高低温、自润滑性能、摩擦性能以及蠕变性能。 PTFE选用适合混合使用的PTFE细粉，平均粒径一般为25wm，具有更高 的物理性能，能满足高品质要求。所述阶梯型滑环的表面粗糙度Ra0.4， Rz3.2。 所述D形圈外圆侧面的圆弧凹槽宽度是6 9mm，深度是1 3mm。 所述D形圈的原材料重量组成份数为丙烯腈含量为33% 35%的丁腈 橡胶(NBR橡胶)100份，氧化锌3 5份，硬脂酸1 2份，防老剂2， 2， 4-三甲基-1， 2-二氢喹啉聚合体1.5 3.0份，高耐磨炭黑40 50份，半补 强碳黑30 40份，邻苯二甲酸二辛酯6 8份，硫磺0.6 1份，促进剂二 硫化苯并噻唑1.5 2.0份，N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺0.8 1.5份，二 硫化四甲基秋兰姆1.5 2.5份。原材料中选用中等丙烯腈含量的NBR橡胶， 硫化体系赋予D形圈较深的交联密度，既保证较好的耐油性能，又保持良好 的弹性性能。阶梯型滑环经配料、压制、烧结、车削后获得；D形圈经配料、混炼、 挤出预成型、模压硫化后获得，两者组合即获得弹性补偿同轴密封圈。本发明的工作原理是橡胶唇形密封圈的密封原理是依靠装填在密封腔 体中的预压紧力，以其唇边紧贴密封腔体表面，阻塞泄露通道而获得密封效 果；在介质压力作用时，唇边进一步贴紧密封腔体表面从而增强阻塞泄露通的密封效果；密封圈受到挤压和压缩唇口产生变形，唇口产生了初始压缩应力(Pri)，流体压力为(Prp)，在流体压力(P「p)作用下，密封唇口总压力P为 P=P「i+Prp〉Prp ，密封唇边密封效果增强，从而起到密封作用。受到安装 后的预紧力作用，阶梯型滑环的工作面即上阶梯面会紧贴竖直的活塞杆而轻 微的向后倾斜，D形圈因此受到压缩，若要增大D形圈的初始密封应力，可 以增加滑环上阶梯面与轴线的夹角。滑环外圆端面与D形圈内圆端面的密封 作用是，随液压的增大，该处接触应力随之增大而实现自密封作用，D形圈 内圆直径不宜过小，直径过小会使滑环对D形圈上部分和下部分的压縮量过 小，导致法向接触应力降低。本发明与现有技术相比具有如下优点和效果 (1)本发明中，阶梯型滑环的锥度结构有利于将液压油刮回高压油区， 而且该滑环采用耐磨、耐腐蚀的聚四氟乙烯材料，不存在唇形圈易在唇口磨损的缺陷，而且其工作面的倾斜结构提供给弹性补偿的D形圈更合理的应力分布，同时滑环的厚度能避免高压时D形橡胶圈在间隙中被挤出。(2) 本发明中，采用有外圆端面开有圆弧凹槽的D形圈作弹性补偿， 可以在密封面上提供更高、更合理的密封应力，密封效果好。(3) 本发明具有结构简单，密封效果好、泄漏小、寿命长、耐腐蚀、 自润滑、耐磨等优点；而且使用方便，原先使用其它类似密封圈的液压缸， 不需作任何更改，即可使用本发明密封圈。(4) 本发明特别适用于活塞杆和活塞密封，如车用转向动力缸和冶金 用的AGC伺服缸。
图1为本发明液压组合式密封件的截面图。 图2为本发明密封圈的装配图。 图3为D形圈外圆未开有圆凹弧槽的接触应力图。 图4是D形圈外圆开有圆弧凹槽的等效应力及接触应力图。 (图中1.D形圈，2.阶梯型滑环，3.中心轴线，图2中箭头所示为 流体的压力方向。)具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不 限于此。实施例1如图1和图2所示，D形圈1和阶梯型滑环2都处于自然状态，D形圈 的高度略低于滑环高度，但不宜过低，否则滑环会发生翻转。阶梯型滑环的 表面粗糙度Ra0.4， Rz3.2，滑环上阶梯面与下阶梯面的倒角正好是1/4圆， 倒角可以避免内应力集中，也能有利于刮油而减小泄漏量。如图3和图4所示，本发明有圆弧凹槽的D形圈的法向接触应力有二次 峰值，其密封效果明显优于没有圆弧凹槽的D形圈。阶梯型滑环的原材料重量组成为PTFE 55份，青铜粉40份，钛白粉 3份，铬绿2份。D形圈的原材料重量组成为丙烯腈含量为33。/。丁腈橡胶100份，氧化 锌3份，硬脂酸1份，防老剂2， 2， 4-三甲基-1, 2-二氢喹啉聚合体1.5份，高耐磨炭黑40份，半补强碳黑40份，邻苯二甲酸二辛酯6份，硫磺0.6份， 促进剂二硫化苯并噻唑1.5， N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺1.5份，二硫化 四甲基秋兰姆2.5份。结构参数滑环工作面即其内园的下阶梯面与轴线3的夹角为5° ， D 形圈外圆侧面的圆弧凹槽宽度是6mm，深度是1mm。^梯形滑环的原材料的重量组成为PTFE 65份，青铜粉30份，钛白 粉2.5份，铬绿2.5份。D形橡胶密封圈的原材料重量组成为丙烯腈含量为35。/。的丁腈橡胶 100份，氧化锌5份，硬脂酸2份，防老剂2， 2， 4-三甲基-1， 2-二氢喹啉 聚合体3.0，高耐磨炭黑50份，半补强碳黑30份，邻苯二甲酸二辛酯8份， 硫磺1份，促进剂二硫化苯并噻唑1.5份，N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺 0.8份，二硫化四甲基秋兰姆1.5份。结构参数滑环工作面与轴线夹角为6° ， D形圈外圆恻面的圆弧凹槽 宽度是8mm，深度是2mm。阶梯形滑环的原材料的重量组成为PTFE60份，青铜粉36.5份，钛 白粉2份，铬绿1.5份。D形橡胶密封圈的原材料重量组成为丙烯腈含量为34%的丁腈橡胶 100份，氧化锌4份，硬脂酸1.5份，防老剂2， 2， 4-三甲基-1， 2-二氢喹 啉聚合体2.0，高耐磨炭黑45份，半补强碳黑35份，邻苯二甲酸二辛酯7 份，硫磺0.6份，促进剂二硫化苯并噻唑1.8份，N-环己基-2-苯并噻唑次 磺酰胺1.2份，二硫化四甲基秋兰姆2.0份。结构参数滑环工作面与轴线夹角为7° ， D形圈外圆侧面的圆弧凹槽 宽度是9mm，深度是3mm。
权利要求
1、一种弹性补偿同轴组合密封圈，由一个外圈和一个内圈组成，其特征在于所述外圈是D形圈，其外圆侧面有一条圆弧凹槽；所述内圈是阶梯型滑环，其内圆的下阶梯面与轴线形成5°～8°的夹角，上阶梯面与下阶梯面用倒角过渡。
2、 根据权利要求1所述的弹性补偿同轴组合密封圈，其特征在于所 述阶梯型滑环的上阶梯面与下阶梯面的倒角为1/4圆倒角。
3、 根据权利要求1所述的弹性补偿同轴组合密封圈，其特征在于所述D形圈外圆侧面的圆弧凹槽宽度是6 9mm，深度是1 3mm。
4、 根据权利要求1所述的弹性补偿同轴组合密封圈，其特征在于所 述阶梯型滑环的原材料重量组成份数为聚四氟乙烯55 65重量份，青铜 粉30 40重量份，钛白粉2 3重量份，三氧化二铬1.5 2.5重量份。
5、 根据权利要求1所述的弹性补偿同轴组合密封圈，其特征在于所 述D形圈的原材料重量组成份数为丙烯腈含量为33% 35%的丁腈橡胶 100份，氧化锌3 5份，硬脂酸1 2份，防老剂2， 2， 4-三甲基-1， 2-二氢喹啉聚合体1.5 3.0份，高耐磨炭黑40 50份，半补强碳黑30 40 份，邻苯二甲酸二辛酯6 8份，硫磺0.6 1份，促进剂二硫化苯并噻唑 1.5 2.0份，N-环己基-2-苯并噻唑次磺酰胺0.8 1.5份，二硫化四甲基秋 兰姆1.5 2.5份。
全文摘要
本发明公开了一种弹性补偿同轴组合密封圈，由一个外圈和一个内圈组成，所述外圈是D形圈，其外圆侧面有一条圆弧凹槽；所述内圈是阶梯型滑环，其内圆的下阶梯面与轴线形成5°～8°的夹角，上阶梯面与下阶梯面用倒角过渡。本发明具有结构简单，密封效果好、泄漏小、寿命长、耐腐蚀、自润滑、耐磨等优点；而且使用方便，特别适用于活塞杆和活塞密封，如车用转向动力缸和冶金用的AGC伺服缸。
文档编号C08L27/00GK101408248SQ200810029190
公开日2009年4月15日 申请日期2008年7月2日 优先权日2008年7月2日
发明者李正波, 肖风亮, 清 范, 邓联勇, 陈雪梅, 雷志云 申请人:广州机械科学研究院