具有间隙动密封活塞的液压缸的制作方法

本实用新型涉及一种液压缸，具体是一种具有间隙动密封活塞的液压缸，属于液压油缸技术领域。

背景技术：

液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动(或摆动运动)的液压执行元件，在各种机械的液压系统中得到广泛应用。

液压缸通常包括缸筒、缸盖、活塞、活塞杆和密封装置，传统液压缸的活塞与缸筒之间的密封通常采用设置在活塞周向方向上的密封圈安装槽和配合安装在密封圈安装槽内的橡胶材质密封圈实现，但这种传统形式的密封结构在低速时易产生爬行现象，在高速时又会造成密封圈使用寿命的缩短。因此目前在液压缸的高端产品中，活塞密封方式多采用恒间隙密封的方式，如中国专利zl200820204905.0公开的一种间隙式活塞密封的液压缸，其是在活塞周向表面开设一定数量周向贯通的环状均压槽，环状均压槽在活塞和缸体之间构成间隙密封带，活塞和缸体之间形成完全流体润滑状态，虽然这种密封方式具有摩擦力小、动态响应高、低速稳定性好等优点，但这种密封方式由于受制于活塞加工精度以及进出口压差的变化，因此环状均压槽易使间隙密封流场的泄漏量随压力的增大而增加，进而造成动压油膜的压力损失。为解决动压油膜压力损失问题，现有技术中出现具有可调节活塞间隙的液压缸，如中国专利zl200910272743.3公开的一种变形活塞间隙密封式液压缸，其是在活塞外圆上设置3～5条均衡槽、并将活塞两侧的端面均设置与活塞外径相同的环状凸台唇边，工作原理是随着油压的升高，环状凸台唇边向外扩展，从而使活塞与缸体之间的间隙变小，进而减小泄漏量，但环状凸台需承受工作范围较大的油压产生的大变化应力，易发生疲劳破坏，而且当缸内流体压力过大时，环状凸台变形过大会使环状凸台与缸体接触，进而发生活塞卡死及拉缸现象。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种具有间隙动密封活塞的液压缸，可以在保证活塞和缸体之间的液体润滑、有效减小活塞内泄漏的前提下实现避免活塞卡死及拉缸现象。

为了实现上述目的，本具有间隙动密封活塞的液压缸包括缸体、活塞、活塞杆、导向套和缸盖；缸体是一端开放的桶型结构，活塞的外径尺寸与缸体的内径尺寸间隙配合，活塞和活塞杆同轴设置安装在缸体内部，导向套和缸盖自内向外依次安装在缸体的缸口位置，活塞杆贯穿导向套和缸盖、并伸出至缸体外部，缸盖与缸体之间、缸盖与活塞杆之间均设有环形密封组件，活塞将缸体的内腔分隔为有杆腔和无杆腔，缸体上对应有杆腔和无杆腔的位置分别设有注油口或泄油口；

所述的活塞的外圆周表面上设有沿其周向方向设置的沟槽组，沟槽组包括多个沿周向方向均布设置的内凹沟槽，内凹沟槽是前后对称结构、包括油槽和v形锥面，油槽位于内凹沟槽前后方向的中部、且油槽的长度走向沿活塞的周向方向设置，v形锥面相对于油槽前后对称设置、包括前锥面和后锥面，前锥面和后锥面共同组成v形结构，前锥面和后锥面的顶端分别与活塞的外圆周表面相接、底端分别与油槽的槽帮顶端相接，且前锥面的顶端或后锥面的顶端不与活塞的前端面贯通、后锥面的顶端或前锥面的顶端不与活塞的后端面贯通。

作为本实用新型的一种实施方式，油槽沿活塞的外圆周表面周向方向上的长度尺寸与v形锥面沿活塞的外圆周表面周向方向上的宽度尺寸相同。

作为本实用新型的另一种实施方式，油槽沿活塞的外圆周表面周向方向上的长度尺寸大于v形锥面沿活塞的外圆周表面周向方向上的宽度尺寸。

作为本实用新型的另一种实施方式，油槽沿活塞的外圆周表面周向方向上的长度尺寸小于v形锥面沿活塞的外圆周表面周向方向上的宽度尺寸。

作为本实用新型的进一步改进方案，前锥面和后锥面是沿活塞的周向方向设置的、曲率相同的弧形锥面结构。

作为本实用新型的进一步改进方案，沟槽组沿活塞的轴向方向前后设置为多组。

作为本实用新型的进一步改进方案，在活塞的轴向方向上相邻的两组沟槽组的内凹沟槽交错设置。

作为本实用新型的进一步改进方案，缸盖上对应活塞杆的位置设有渗油回收环形槽，渗油回收环形槽位于缸盖与活塞杆之间的环形密封组件的内侧，缸盖上还设有沿其径向方向设置的渗油回收通道、且渗油回收通道与渗油回收环形槽连通设置。

与现有技术相比，本具有间隙动密封活塞的液压缸的活塞与缸体能在流体压力的作用下自动保持同心，可以使得活塞的外圆周表面至缸体内腔壁之间的狭缝间隙保持恒定，狭缝间隙的节流效应能实现对流体的阻滞作用，同时当液压缸在启动或停车阶段时活塞处于混合摩擦状态，狭缝间隙可保证在混合摩擦时不至于因为活塞的压强过大而加剧活塞的磨损；由于缸体内腔壁至油槽槽底的深度尺寸远大于狭缝间隙的尺寸，因此流入油槽的流体形成紊流，油槽中原有的流体在涡流作用下，受到槽帮的壁面阻力和流动阻力，有助于降低流入油槽的流体的速度和压力，从而减小流体的泄漏；另外，v形锥面的前锥面和后锥面均与缸体的内腔壁形成楔形缝隙，由于流体动压作用，入口侧的前锥面或后锥面形成收敛性流体楔、产生高压流体，实现入口对流体的阻滞作用，而出口侧的后锥面或前锥面则形成发散形流体楔、产生负压流体，将泄漏的流体回送至上游，实现上游泵送作用、减小了下游流体的泄漏，同时，回送的流体具有压力，对入口侧流过来的流体也具有阻滞作用；本具有间隙动密封活塞的液压缸可以在保证活塞和缸体之间的液体润滑、有效减小活塞内泄漏的前提下实现避免活塞卡死及拉缸现象。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的i向局部放大视图；

图3是本实用新型活塞的结构示意图；

图4是图3的a-a剖视图。

图中：1、缸体，2、活塞，3、活塞杆，4、导向套，5、缸盖，6、内凹沟槽，7、油槽，8、v形锥面，81、前锥面，82、后锥面，9、狭缝间隙。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明(以下以活塞2的移动方向为前后方向进行描述)。

如图1所示，本具有间隙动密封活塞的液压缸包括缸体1、活塞2、活塞杆3、导向套4和缸盖5；缸体1是一端开放的桶型结构，如图2所示，活塞2的外径尺寸与缸体1的内径尺寸间隙配合，活塞2的外圆周表面与缸体1的内腔壁之间具有狭缝间隙9，活塞2和活塞杆3同轴设置安装在缸体1内部，导向套4和缸盖5自内向外依次安装在缸体1的缸口位置，活塞杆3贯穿导向套4和缸盖5、并伸出至缸体1外部，缸盖5与缸体1之间、缸盖5与活塞杆3之间均设有环形密封组件，活塞2将缸体1的内腔分隔为有杆腔和无杆腔，缸体1上对应有杆腔和无杆腔的位置分别设有注油口或泄油口。

如图3、图4所示，所述的活塞2的外圆周表面上设有沿其周向方向设置的沟槽组，沟槽组包括多个沿周向方向均布设置的内凹沟槽6，内凹沟槽6是前后对称结构、包括油槽7和v形锥面8，油槽7位于内凹沟槽6前后方向的中部、且油槽7的长度走向沿活塞2的周向方向设置，v形锥面8相对于油槽7前后对称设置、包括前锥面81和后锥面82，前锥面81和后锥面82共同组成v形结构，前锥面81和后锥面82的顶端分别与活塞2的外圆周表面相接、底端分别与油槽7的槽帮顶端相接，且前锥面81的顶端或后锥面82的顶端不与活塞2的前端面贯通、后锥面82的顶端或前锥面81的顶端不与活塞2的后端面贯通。

本具有间隙动密封活塞的液压缸在使用过程中，v形锥面8的前后两端根据活塞2的运动方向可分别定义为流体的入口和出口，当活塞2运动从油楔小端向大端方向时为入口，反之为出口。v形锥面8的前锥面81和后锥面82均与缸体1的内腔壁形成楔形缝隙。由于流体动压作用，入口侧的前锥面81或后锥面82形成收敛性流体楔、产生高压流体，实现入口对流体的阻滞作用；由于流体动压作用，出口侧的后锥面82或前锥面81形成发散形流体楔、产生负压流体，将泄漏的流体回送至上游，实现上游泵送作用、减小了下游流体的泄漏，同时，回送的流体具有压力，对入口侧流过来的流体也具有阻滞作用。

一方面，在流体压力的作用下，活塞2与缸体1能自动保持同心，可以使得活塞2的外圆周表面至缸体1内腔壁之间的狭缝间隙9保持恒定；另一方面，由于缸体1内腔壁至油槽7槽底的深度尺寸远大于狭缝间隙9的尺寸，因此流入油槽7的流体形成紊流，油槽7中原有的流体在涡流作用下，受到槽帮的壁面阻力和流动阻力，有助于降低流入油槽7的流体的速度和压力，从而减小流体的泄漏。

沿活塞2的外圆周表面周向方向上相邻内凹沟槽6之间具有狭缝间隙9、且v形锥面8的顶端不与活塞2的前后两端面贯通，这样设置可以使得活塞2在移动过程中活塞2的外圆周表面与缸体1的内腔壁之间始终具有较小的、恒定的狭缝间隙9，由于狭缝间隙9的节流效应，也能实现对流体的阻滞作用，同时，当液压缸在启动或停车阶段时活塞2处于混合摩擦状态，狭缝间隙9可保证在混合摩擦时不至于因为活塞2的压强过大而加剧活塞2的磨损。

作为本实用新型的一种实施方式，如图3所示，油槽7沿活塞2的外圆周表面周向方向上的长度尺寸与v形锥面8沿活塞2的外圆周表面周向方向上的宽度尺寸相同。即，俯视内凹沟槽6时内凹沟槽6呈矩形结构。

作为本实用新型的另一种实施方式，油槽7沿活塞2的外圆周表面周向方向上的长度尺寸大于v形锥面8沿活塞2的外圆周表面周向方向上的宽度尺寸。即，俯视内凹沟槽6时内凹沟槽6呈纺锤形结构。

作为本实用新型的另一种实施方式，油槽7沿活塞2的外圆周表面周向方向上的长度尺寸小于v形锥面8沿活塞2的外圆周表面周向方向上的宽度尺寸。即，俯视内凹沟槽6时内凹沟槽6呈领结形结构。

为了进一步减小流体的泄漏，作为本实用新型的进一步改进方案，前锥面81和后锥面82是沿活塞2的周向方向设置的、曲率相同的弧形锥面结构。

为了进一步减小流体的泄漏，作为本实用新型的进一步改进方案，沟槽组沿活塞2的轴向方向前后设置为多组。

为了进一步减小流体的泄漏，作为本实用新型的进一步改进方案，在活塞2的轴向方向上相邻的两组沟槽组的内凹沟槽6交错设置。

为了实现对自缸盖5的中心孔渗出的液压油进行回收、避免污染环境，作为本实用新型的进一步改进方案，缸盖5上对应活塞杆3的位置设有渗油回收环形槽，渗油回收环形槽位于缸盖5与活塞杆3之间的环形密封组件的内侧，缸盖5上还设有沿其径向方向设置的渗油回收通道、且渗油回收通道与渗油回收环形槽连通设置。本具有间隙动密封活塞的液压缸工作过程中，可将渗油回收通道通过软管与液压油箱连接，自缸盖5的中心孔渗出的液压油可经渗油回收通道回流至液压油箱，进而实现避免污染环境。