专利名称：工程机械及其双作用液压油缸和单作用液压油缸的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及工程机械技术领域，特别是涉及一种双作用液压油缸和单作用液 压油缸。此外，本实用新型还涉及一种包括该双作用液压油缸或者单作用液压油缸的工程 机械。
背景技术：
液压油缸的应用领域十分广泛。由于油缸的结构复杂，拆卸困难，密封元件易磨损 难更换，如何提高油缸的密封性能、延长密封元件的使用寿命一直是工程技术研究的重点。密封圈组合使用是一种较为普通的活塞密封方式，使用中由密封圈的橡胶形变弹 性力使密封圈紧贴缸筒内壁，随着使用时间增长，橡胶磨损严重，弹性力减小，将导致密封 效果减低。同时该结构随着油缸的使用压力增大，密封效果减低。如该结构的油缸在冲击 较大，压力较高，且换向频繁的环境中使用，容易产生内泄，系统效率降低。针对以上问题，现有技术中采用了复合动密封的方式，如图1所示。活塞105两端 的外圆设有0形橡胶密封圈103以及外套于0形密封圈103的L形密封圈102，0形密封圈 103受压变形后产生向外张力，压使L形密封圈102的外圆与缸壁贴紧。与此同时，在活塞 105上还设有液压油管道106 (图1的剖面图中为四条管道)，在活塞105上设有空腔108， 空腔108内安装有涨胎圈109，活塞105两端均设有与相应的液压油管道106相通的节流阀 104和单向阀107，左腔进油时，压力油通过左侧节流阀104进入空腔内使涨胎圈109变形， 从而减小涨胎圈109外圆与液压缸壁之间的间隙，当右腔进油时，左腔压强变低，左侧空腔 108的压强相对较高，压力油可通过左侧单向阀107排向左腔，降低左侧空腔108的压力。 该类型结构活塞的密封依靠液压油管道引入压力油作用在密封圈上，在密封圈上产生液压 力，替代橡胶的弹性力，解决了普通密封结构中因橡胶弹性力衰减而泄漏的问题，同时该结 构随着油缸的使用压力增大，密封圈所受的液压力也增大，密封效果将进一步提高。然而， 密封圈受到过大的液压力也会增加磨损，减少使用寿命。因此，如何在提高活塞密封性能的同时，延长密封圈的使用寿命是本领域技术人 员目前需要解决的技术问题。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种双作用液压油缸，在提高活塞密封性能的同时，延 长了密封圈的使用寿命。本实用新型的另一目的是提供一种单作用液压油缸。本实用新型 再一个目的为提供一种包括该双作用液压油缸或者单作用液压油缸的工程机械。为解决上述技术问题，本实用新型提供一种双作用液压油缸，包括缸筒和活塞，所 述活塞的外圆柱面设有密封腔，所述密封腔中设有密封圈；所述活塞中设有引油管道和释 油管道，所述引油管道包括第一引油管道，所述第一引油管道的外端通过单向阀连通所述 液压油缸的第一侧腔室，其内端连通所述密封腔；所述释油管道包括第一释油管道，所述第 一释油管道的内端通过所述密封腔连通所述第一引油管道，其外端通过单向阀连通所述液
3压油缸的第二侧腔室。优选地，所述引油管道还包括第二引油管道，所述第二引油管道的内端连通所述 密封腔，其外端通过单向阀连通所述第二侧腔室。优选地，所述释油管道还包括第二释油管道，所述第二释油管道的内端连通所述 密封腔，其外端通过单向阀连通所述第一侧腔室。优选地，所述引油管道和所述释油管道均通过引流螺塞与所述第一侧腔室以及所 述第二侧腔室连通。优选地，所述密封圈的数量为两个，且二者间隔一定距离对称设置；两所述密封圈 相对的侧面均设有唇形开口。优选地，所述密封腔设置于所述活塞外圆柱面的中间部位。本实用新型还提供一种单作用液压油缸，包括缸筒和活塞，所述活塞的外圆柱面 设有密封腔，所述密封腔中设有密封圈；所述活塞中设有引油管道和释油管道，所述引油管 道的外端连通所述液压油缸的第一侧腔室，其内端连通所述密封腔；所述释油管道的内端 通过所述密封腔连通所述引油管道，其外端通过单向阀连通所述液压油缸的第二侧腔室。优选地，所述弓丨油管道通过单向阀连通所述活塞的第一侧腔室。优选地，所述引油管道和所述释油管道均通过引流螺塞与所述第一侧腔室以及所 述第二侧腔室连通。优选地，所述密封圈的数量为两个，且二者间隔一定距离对称设置；两所述密封圈 相对的侧面均设有唇形开口。优选地，所述密封腔设置于所述活塞外圆柱面的中间部位。此外，为实现上述实用新型目的，本实用新型还提供一种工程机械，该工程机械包 括上述任一项所述的双作用液压油缸，或者包括上述任一项所述的单作用液压油缸。本实用新型所提供的双作用液压油缸的活塞中设有引油管道和释油管道，所述引 油管道包括第一引油管道，所述第一引油管道的外端通过单向阀连通所述液压油缸的第一 侧腔室，其内端连通所述密封腔；所述释油管道包括第一释油管道，所述第一释油管道的内 端通过所述密封腔连通所述第一引油管道，其外端连通所述液压油缸的第二侧腔室。由于 所述第一释油管道的内端通过所述密封腔连通所述第一引油管道，在进油的过程当中，如 果所述密封腔内压力过高，所述释油管道可以将高压油排出，而且通过设定所述第一引油 管道和所述第一释油管道中单向阀的弹簧弹力值，可以将所述密封腔内的压力值控制在合 适的范围内，既能保证密封强度，又不会因为压力过大而导致密封圈磨损严重。在一种具体实施方式
中，所述引油管道还包括第二引油管道，所述第二引油管道 的内端连通所述密封腔，其外端通过单向阀连通所述第二侧腔室，所述释油管道还包括第 二释油管道，所述第二释油管道的内端连通所述密封腔，其外端连通所述第一侧腔室。因 此，无论油缸作伸出还是缩回运动，密封腔内的压力均被控制在适当的范围内。本实用新型提供的单作用液压油缸的活塞中设有引油管道和释油管道，所述引油 管道的外端连通所述液压油缸的第一侧腔室，其内端连通所述密封腔；所述释油管道的内 端通过所述密封腔连通所述引油管道，其外端连通所述液压油缸的第二侧腔室。单作用油 缸只从一端进油，所述密封腔内的高压油可以在进油过程中通过所述释油管道排出，通过 设定所述释油管道的单向阀的弹簧弹力值，可以控制所述密封腔内的最大压力值，减少密封圈的磨损。在一种具体实施方式
中，单作用液压油缸中的所述引油管道也通过单向阀连通所 述活塞的第一侧腔室。通过设定单向阀的弹簧弹力值，可以控制所述密封腔内的最小压力 值控制，因此可以将所述密封腔内的压力值控制在合适的范围内，既能保证密封强度，又不 会因为压力过大而导致密封圈磨损严重。
图1为超高压往复杆复合动密封结构示意图；图2为本实用新型所提供的第一种具体实施方式
的双作用液压油缸示意图；图3为图2中A部位的局部放大图；图4为图2中B部位的局部放大图；图5为图2所示液压油缸的引油管道以及释油管道中各单向阀的受力示意图；图6为本实用新型提供第二种具体实施方式
的双作用液压油缸示意图；图7为本实用新型提供第三种具体实施方式
的单作用液压油缸示意图。
具体实施方式
本实用新型的核心是提供一种双作用液压油缸，该双作用液压油缸将密封圈所受 的液压力控制在适当的范围内，在提高活塞密封性能的同时，延长了密封圈的使用寿命。本 实用新型的另一核心是提供一种单作用液压油缸。本实用新型再一个核心为提供一种包括 该双作用液压油缸或者单作用液压油缸的工程机械。为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，
以下结合附图和具体实施 方式对本实用新型作进一步的详细说明。请参考图2，图2为本实用新型所提供第一种具体实施方式
的双作用液压缸示意 图，图3为图2中A部位的局部放大图，图4为图2中B部位的局部放大图，图5为图2所 示液压油缸的引油管道以及释油管道中各单向阀的受力示意图，图6为本实用新型提供第 二种具体实施方式
的双作用液压油缸示意图，图7为本实用新型提供第三种具体实施方式的单作用液压油缸示意图。在第一种具体实施方式
中，本实用新型所提供的双作用液压油缸，包括缸筒1和 活塞2，活塞2的外圆柱面设有密封腔3，密封圈4置于密封腔3中，通常缸筒1和活塞2之 间还设有导向圈17和防污圈18。活塞2中设有第一引油管道5，其外端通过单向阀9连通 液压油缸的第一侧腔室19，其内端连通密封腔3，当第一侧腔室19进入高压油时，高压油可 以通过第一引油管道5进入密封腔3，进而对密封圈4产生压力作用，使其紧贴缸筒壁，增强 密封性能。对于双作用液压油缸，第一侧腔室19和第二侧腔室20在伸缩运动中交替进入 高压油，因此在活塞2中还可以设有第二引油管道6，其内端连通密封腔3，其外端通过单向 阀10连通第二侧腔室20，当第二侧腔室20进入高压油时，同样引入高压油进入密封腔3。 第一引油管道5和第二引油管道6分别通过单向阀9和单向阀10与第一侧腔室19和第二 侧腔室20导通，可以设置不同的单向阀弹簧，通过改变弹簧弹力来控制密封腔3中的最小 压力，确保双作用油缸在伸缩过程中，密封圈4 一直受到一定的压力，保持密封性。活塞2上还设有第一释油管道7，其内端通过密封腔3连通第一引油管道5，其外端通过单向阀12连通液压油缸的第二侧腔室20。当第一侧腔室19进油时，压力油通过第 一引油管道5进入密封腔3，密封腔3中的压力会增大，压力达到一定的数值，高压油会通过 第一释油管道7打开单向阀12排出，此数值即密封腔中压力的最大值，因此密封圈4不会 受到过高压力，降低对密封圈4的损害。在双作用油缸中，由于通常设有第二引油管道6，因 此一般还会设有相应的第二释油管道8，其内端通过密封腔3连通第二引油管道6，其外端 通过单向阀11连通液压油缸的第一侧腔室19。其工作原理与第一释油管道7相同，在此不 赘述。在液压油缸伸缩交替运动中，单向阀11和单向阀12在压力作用下交替打开，释放密 封腔3中的高压油，控制密封圈4所受的最大压力。根据上述分析，密封圈4所受的压力具有上下限，可以根据力的平衡原理得出上 下限的数值。如合图5所示，当第二侧腔室20进入高压油，压强为Pb，进入的管道截面直 径为d，此时第一侧腔室19压强为Pa，密封腔3内的压强为Pm，单向阀9和单向阀10的阀 芯截面直径为D，弹力为Fa，随着高压油的不断进入，密封腔内的压强Pm不断增加，最终存 在不等式Pm彡(PbX0. 25X π XdXd_Fa)/(0. 25X π XDXD)。单向阀11和单向阀12的 弹簧弹力值为Fb，随着高压油的排出，最终存在不等式Pm彡(PaX0. 25X π XDXD+Fb)/ (0. 25X π XdXd)。因此，通过设有单向阀的引油管道和释油管道，密封腔3内的压力将会被控制在 一定的范围内，根据液压油缸的工作压力，可以设置不同的单向阀弹簧来改变Fa和Fb的 值，从而控制密封腔3内的压强Pm范围，既能保证密封强度，又不会因为压力过大而导致密 封圈4磨损严重。在另一种具体实施方式
中，活塞2中设有第一引油管道5、第二引油管道6以及第 一释油管道7，如图6所示。第一侧腔室19未连通释油管道。在双作用液压油缸中，有时 候会在其中一侧腔室产生背压(例如设置背压阀)，背压的存在使两侧腔室的压强差较小， 以免另一侧腔室进入高压油时，两侧腔室的压强差过大，活塞2运动速度过快。在本实施例 中，第一侧腔室19中有较大背压，当高压油自第二侧腔室20进入后，即使设置连通第一侧 腔室19的释油管道，密封腔3内的高压油基于背压也不会排向第一侧腔室19，当然也不能 排向第二侧腔室20，因此取消有背压一侧的释油管道，减少不必要的加工程序。当高压油自 第一侧腔室19进入时，密封腔3内的压力过高时，会通过第一释油管道7向第二侧腔室20 排油，控制密封腔3内的压力值。在一种具体实施方式
中，本实用新型提供一种单作用液压油缸。如图7所示，液压 油缸包括缸筒111和活塞112，活塞112的外圆柱面设有密封腔113，密封腔113中设有密 封圈114 ；活塞112中设有引油管道115和释油管道116，引油管道115的外端连通液压油 缸的第一侧腔室121，其内端连通密封腔113 ；释油管道116的内端通过密封腔113连通引 油管道115，其外端连通液压油缸的第二侧腔室122。单作用液压油缸只有一个腔室进油， 引油管道115应连通进油的腔室。在本实施例中，第一侧腔室121为进油腔室，高压油通过 引油管道115进入密封腔113，在密封圈114上产生压力，提高密封性能。同时，密封腔113 中压力过高时，压力会使释油管道116中单向阀118的阀芯打开，从而将高压油排向第二侧 腔室122，减小密封腔113内的压力。引油管道115也可以通过单向阀117与第一侧腔室 121连通，控制密封腔113内的最小压力。因此，同以上的实施例原理相同，可以可以设置不 同的单向阀的弹簧来改变弹簧弹力值，将密封腔3内的压力控制在一定的范围内，从而既能保证密封强度，又不会因为压力过大而导致密封圈114磨损严重。上述所有的引油管道和释油管道均可以通过引流螺塞与液压油缸的腔室连通。如 图2所示，第一引油管道5、第二引油管道6、第一释油管道7以及第二释油管道8的外端分 别装配有中空的引流螺塞13、引流螺塞14、引流螺塞15以及引流螺塞16。引流螺塞13和 引流螺塞14的尾部为圆锥端面，单向阀9的阀芯和单向阀10的阀芯之间安装了弹簧，使两 阀芯能在弹簧力作用下，与引流螺塞13和引流螺塞14尾部圆锥端面进行密封配合。所有 引流螺塞的尾端锥面均能与各管道中的单向阀芯形成密封，同时在单向阀11的阀芯与引 流螺塞15之间安装了弹簧，在单向阀12的阀芯与引流螺塞16之间也安装了弹簧，使两阀 芯能在弹簧力作用下与管道端面进行密封配合。在单作用油缸中，如图7所示，可以在引油管道115的外端安装中空的引流螺塞 119。引油管道115分为与活塞112同轴的第一部分以及与密封腔113连通的第二部分，在 单向阀117的阀芯与第一部分的末端之间设有弹簧，单向阀117的阀芯在弹力作用下与引 流螺塞119的尾端锥面形成密封。释油管道116的外端装配中空的引流螺塞120，在引流螺 塞120的与单向阀118的阀芯之间装有弹簧，在弹力作用下单向阀118的阀芯与释油管道 端面进行密封配合。为了加工方便，可以将释油管道116直接连通引油管道115的第一部 分的末端。在双作用油缸中，密封腔3中可以间隔一定距离对称设置一对密封圈，第一密封 圈41和第二密封圈42，无论高压油从哪个引油管道进入，两个密封圈都会同时受到高压油 的压力作用，贴紧缸筒1的内壁，提高密封性。而且任一密封圈的损坏都不会影响另外一个 密封圈的密封功能。此外，两个密封圈置于一个腔室中还节省了空间，降低了活塞的加工成 本。还可以在第一密封圈41和第二密封圈42相对的侧面上设置唇形开口，高压油进 入唇形开口后，在开口上下侧均产生压力，上下侧为斜面，产生轴向和径向的分力，因此其 轴向和径向受力均勻，即两个密封圈的端面和圆柱面均会受压力油的作用，使其不仅与缸 筒1贴紧，还与活塞2贴紧，密封效果更好。在单作用油缸中，也可以在密封腔113中间隔一定距离对称设置一对密封圈，并 在两密封圈相对的侧面上设置唇形开口，同样起到减小密封圈磨损，使其受力均勻的作用。密封腔3或密封腔113可以设置于活塞2或活塞112外圆柱面的中间部位，左右 结构对称，密封圈4或密封圈114在油缸伸出或缩进两种状态下，受力过程一致，方便其他 相应部件或结构的加工安装。此外，本实用新型还提供一种工程机械，该工程机械包括上述任一种实施例中的 双作用液压油缸，或者包括上述任一种实施例中的单作用液压油缸；该工程机械的其他部 分可以参照现有技术，本文不再展开。以上对本实用新型所提供的工程机械及其双作用液压油缸和单作用液压油缸进 行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上 实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术 领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行 若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
权利要求一种双作用液压油缸，包括缸筒(1)和活塞(2)，所述活塞(2)的外圆柱面设有密封腔(3)，所述密封腔(3)中设有密封圈(4)；所述活塞(2)中设有引油管道和释油管道，其特征在于，所述引油管道包括第一引油管道(5)，所述第一引油管道(5)的外端通过单向阀(9)连通所述液压油缸的第一侧腔室(19)，其内端连通所述密封腔(3)；所述释油管道包括第一释油管道(7)，所述第一释油管道(7)的内端通过所述密封腔(3)连通所述第一引油管道(5)，其外端通过单向阀(12)连通所述液压油缸的第二侧腔室(20)。
2.根据权利要求1所述双作用液压油缸，其特征在于，所述引油管道还包括第二引油 管道(6)，所述第二引油管道(6)的内端连通所述密封腔(3)，其外端通过单向阀(10)连通 所述第二侧腔室(20)。
3.根据权利要求2所述双作用液压油缸，其特征在于，所述释油管道还包括第二释油 管道(8)，所述第二释油管道(8)的内端连通所述密封腔(3)，其外端通过单向阀(11)连通 所述第一侧腔室(19)。
4.根据权利要求1-3任一项所述双作用液压油缸，其特征在于，所述引油管道和所述 释油管道均通过引流螺塞与所述第一侧腔室(19)以及所述第二侧腔室(20)连通。
5.根据权利要求4所述双作用液压油缸，其特征在于，所述密封圈(4)的数量为两个， 且二者间隔一定距离对称设置；两所述密封圈(4)相对的侧面均设有唇形开口。
6.根据权利要求5所述双作用液压油缸，其特征在于，所述密封腔(3)设置于所述活塞 外圆柱面的中间部位。
7.—种单作用液压油缸，包括缸筒(111)和活塞(112)，所述活塞(112)的外圆柱面设 有密封腔(113)，所述密封腔(113)中设有密封圈(114)；所述活塞中设有引油管道(115) 和释油管道(116)，其特征在于，所述引油管道(115)的外端连通所述液压油缸的第一侧 腔室(121)，其内端连通所述密封腔(113)；所述释油管道(116)的内端通过所述密封腔 (113)连通所述引油管道(115)，其外端通过单向阀(118)连通所述液压油缸的第二侧腔室 (122)。
8.根据权利要求7所述单作用液压油缸，其特征在于，所述引油管道(115)通过单向阀 (117)连通所述活塞的第一侧腔室(121)。
9.根据权利要求8所述单作用液压油缸，其特征在于，所述引油管道(115)和所述释油 管道(116)均通过引流螺塞与所述第一侧腔室(121)以及所述第二侧腔室(122)连通。
10.根据权利要求9所述单作用液压油缸，其特征在于，所述密封圈(4)的数量为两个， 且二者间隔一定距离对称设置；两所述密封圈(4)相对的侧面均设有唇形开口。
11.根据权利要求10所述单作用液压油缸，其特征在于，所述密封腔(113)设置于所述 活塞外圆柱面的中间部位。
12.—种工程机械，其特征在于，包括如权利要求1至6任一项所述的双作用液压油缸， 或者包括如权利要求7至11任一项所述的单作用液压油缸。
专利摘要本实用新型公开了一种双作用液压油缸，包括缸筒(1)和活塞(2)，所述活塞(2)的外圆柱面设有密封腔(3)，所述密封腔(3)中设有密封圈(4)；所述活塞(2)中设有引油管道和释油管道，其特征在于，所述引油管道包括第一引油管道(5)，所述第一引油管道(5)的外端通过单向阀(9)连通所述液压油缸的第一侧腔室(19)，其内端连通所述密封腔(3)；所述释油管道包括第一释油管道(7)，所述第一释油管道(7)的内端通过所述密封腔(3)连通所述第一引油管道(5)，其外端连通所述液压油缸的第二侧腔室(20)。该双作用液压油缸将密封圈所受的压力控制在适当的范围内，在提高活塞密封性能的同时，延长了密封圈的使用寿命。本实用新型还公开了一种单作用液压油缸。本实用新型还公开了一种包括该双作用液压油缸或者该单作用液压油缸的工程机械。
文档编号F15B15/20GK201730895SQ20102029877
公开日2011年2月2日 申请日期2010年8月18日 优先权日2010年8月18日
发明者易全旺, 李作浩, 黄勃 申请人:三一重工股份有限公司