专利名称：静态/动态轴密封件的制作方法
技术领域：
本发明涉及密封组件，并且更具体地讲，涉及用于最小化液压手工工具中的流体泄漏的改进的密封组件。
背景技术：
在制造、工业和维修现场以及设施中通常使用液压动力的手工工具。这些工具包括用于诸如带、螺母、螺钉等的紧固件的驱动器。在这些现场中，重要的是特定的紧固件以预定量的扭矩(以较高的扭矩值)被安装。
由于要求对于各种不同的应用所需的逐渐高的动力和扭矩设定，包围驱动轴并接触这些液压动力的手工工具的电机壳体的当前的密封
件寿命受到限制。当前的密封件(例如美国专利公开文献No. 3738665中所公开的密封件或当前的BURNDY⑧液压工具的唇密封件)产生了轴磨损。尽管密封件与硬质钢轴相比具有更低的硬度，但是在高温以及提高的液压的条件下，密封件研磨钢并造成了磨损环的形成。在高速/高温/高压的情况下，这些磨损间隙是名义上的(并未实际出现的)，这是因为各部件膨胀。然而，在工具工作几个小时之后，密封件与轴之间的间隙变得更加明显。手工工具壳体与轴之间的磨损了的密封件是一种已知的问题，其导致了电机的流体泄漏。美国专利公开文献No.3738665中公开的密封件利用了一种硬质(非柔性的)钢承载环，其具有内侧和外侧密封件。内侧密封件由O形环扩展而成，整个密封组件在液压负载的条件下被压缩。这导致了使得轴和密封件磨损的不均匀的密封压力。密封件还可出现变形并导致减小密封件的效能的不可接受的间隙。
因此，需要一种密封组件，所述密封组件在工具被液压加载时并在工具闲置时为轴和壳体提供了大致均匀的密封压力。这种均匀的密封压力减小了磨损，最小化泄漏并有助于密封组件的更长的使用寿命。
发明内容
根据本发明的一个方面，公开了一种液压手工工具。液压手工工具包括框架、液压驱动器、驱动轴和密封组件。液压驱动器连接至壳体并包括壳体。驱动轴从液压驱动器延伸。密封组件位于驱动轴与壳体之间。密封组件包括第一密封构件、第二密封构件和承载环。第一密封构件与壳体接触。第二密封构件与驱动轴接触。承载环具有外侧环形凹槽和内侧环形凹槽。第一密封构件位于外侧环形凹槽内。第二密封构件位于内侧环形凹槽内。承载环包括聚合物材料，其被构造成响应于来自于液压驱动器的液压流体的液压负载而弹性变形。
根据本发明的另一方面，公开了一种密封组件。所述密封组件包括第一密封构件、第二密封构件和承载环。第一密封构件适于接触壳体。第二密封构件适于接触轴。承载环具有外侧环形凹槽和内侧环形凹槽。第一密封构件位于外侧环形凹槽内。第二密封构件位于内侧环形凹槽内。承载环的热膨胀系数大致等于第一密封构件和/或第二密封构件的热膨胀系数。
根据本发明的另一方面，公开了一种密封组件。所述密封组件包括第一密封构件、第二密封构件和承载环。第一密封构件被构造成接触壳体。第二密封构件被构造成接触旋转轴。所述旋转轴由液压负载驱动。承载环具有外侧环形凹槽和内侧环形凹槽。第一密封构件位于外侧环形凹槽内。第二密封构件位于内侧环形凹槽内。承载环包括聚合物材料，其被构造成响应于形成液压负载的液压流体而弹性变形。
参照附图在以下说明中解释本发明的前述方面以及其它特征，其
中
图1是包括在此所公开的改进的密封组件的液压驱动的手工工具
的透视图2是液压驱动器的剖视图；图3是所公开的密封组件的剖视图；并且
图4是图2的液压驱动器的局部放大剖视图。
具体实施例方式
参照图1，示出了一液压驱动的手工工具10，其中所述手工工具
例如可以是一扭矩可变的冲击扳手，其包括本发明的特征。尽管本发 明将参照附图中所示的示意性实施例被说明，但是应该清楚的是，本 发明可以以多种实施例的变化的形式被实施。另外，任何合适尺寸、 形状或类型的元件或材料可以被使用。
手工工具IO包括框架12、液压驱动器14、冲击机构16、以及组 块(chunk) 18。框架12还包括把手20。应该理解的是，把手20可以 连接至或与框架12—体形成。液压驱动器14连接至框架12，其中所 述液压驱动器可以是诸如摆线型马达的电机。(如图2所示的)驱动轴 22从液压驱动器14延伸，并连接至冲击机构16。冲击机构16连接至 组块18，并通过所述组块18将扭矩和/或重复的打击或冲击传递至工 件(未示出)。在该实施例中，组块18适于容纳诸如钻头或其它附件 的可拆卸的连接件。在可选的实施例中，还应该理解的是，连接件可 以固定地连接至组块18。触发器24连接至框架12，其中所述触发器 控制流体流、并因而控制液压负载，以便对手工工具供能和消能。来 自液压流体储存器(未示出)的流体通过连接至供应端口 26的供应管 线(未示出)进入手工工具10。流体通过连接至返回端口 28的供应 管线返回至液压流体储存器。应该注意到的是，在可选的实施例中， 液压流体储存器可以与手工工具IO—体形成。
图2示出了液压驱动器14的剖视图。密封组件30在液压驱动器 14的壳体15与轴22之间安置。密封组件30可以在壳体15与轴22 之间通过如图4所示的保持垫圈31和保持夹具33被保持就位。密封 组件30是静态/动态轴密封件，其中所述轴密封件防止液压驱动器14 的流体泄漏。该密封件的静态部分被构造成防止液压驱动器14与密封 组件30之间的泄漏。该密封件的动态部分被构造成防止轴22在其旋 转时并在其静止时的周围的泄漏。密封组件30还产生了用于手工工具10的加压和非加压状态的适用的密封。
图3示出了密封组件30的剖视图。密封组件30包括第一密封构 件32、第二密封构件34和支承所述第一密封构件32和第二密封构件 34的承载环36。第一和第二密封构件32和34可以例如是O形环式的 密封件。
第一密封件32是密封组件30的静态密封部分，并在承载环36的 外侧环形凹槽38内安置。第一密封构件32如图4所示与壳体15接触。 第一密封构件32可以由诸如Bima橡胶材料的弹性材料或例如实现静 态部分之间的合适的密封的任何弹性材料制成。
第二密封构件34是密封组件30的动态密封部分，并在承载环36 的内侧环形凹槽40内安置。第二密封构件如图4所示与驱动轴22接 触。第二密封构件34例如可以由诸如聚氨酯材料的弹性材料或适于承 受由轴22的旋转运动所产生的热和摩擦的任何弹性材料制成。
承载环36由柔性聚合物材料制成，其中在手工工具10使用(液 压加载)时并在手工工具IO并未使用(未液压加载)时，所述柔性聚 合物材料向所述轴22和所述壳体15提供了大体均匀的密封压力。所 述柔性聚合物材料可以是工程塑料，其适于在手工工具IO操作过程中 出现的压力和温度的条件下支承密封构件32和43，所述材料例如为 縮醛树脂、聚甲醛(polyoxymethylene)、聚甲醛(polytrioxane)、聚甲 醛(polyformaldehyde)、 多聚甲醛(paraformaldehyde)或Delrin 。
为承载环36使用柔性聚合物与具有钢承载环的现有的结构相比 提供了多个明显的优点。例如如上所述的柔性聚合物材料具有高变形 温度(例如，大约260下)。变形温度或热变形温度表明了材料在提高 的温度和负载下表现的能力。这些聚合物材料允许承载环36在提高的 温度和负载下维持其尺寸并抵抗变形。
与钢承载环相比的一个明显优点在于，所公开的承载环36被构造 成响应于液压负载而弹性变形。这种弹性变形允许在壳体15和轴22 上维持大致均匀的负载。大体上，与钢相比，聚合物具有相当大的弹 性变形范围。这种增加的弹性变形范围允许所公开的承载环36在施加 负载的情况下表现出柔性。这种在例如来自于液压流体的施加的负载条件下的柔性提供了承载环36与密封构件32和34之间的共用的负载 分布。在施加的负载条件下的承载环36与密封构件32和34的变形允 许整个密封组件30表现出大致均匀的机械柔性。这有助于在壳体15 和轴22上维持大致均匀的密封压力。
与传统的钢承载环结构相比的另一个明显优点可以通过利用具有 大致相同的热膨胀系数的密封构件和承载环材料被获得。大体上，聚 合物的热膨胀系数大于钢的热膨胀系数。在操作的所有阶段过程中， 在手工工具10供能时并在手工工具10消能时，这允许整个密封构件 30大致均匀的膨胀和收縮。密封组件30的均匀的热膨胀明显地减小 了潜在的流体泄漏，这是通过减小热应力并维持大致均匀的压力密封 而实现的。由于密封构件和承载环以不同的速度膨胀和收缩，所以具 有钢承载环的现有的结构具有热学不匹配的问题。这种热学不匹配促 进了密封组件的裂缝、蚀损、硬化和/或变形。这些状态可以导致密封 构件几何形状的变化，并反过来造成轴磨损以及液压流体泄漏。
具有改进的柔性和热学匹配特征的所公开的承载环36为轴22和 壳体15提供了均匀的密封压力。所公开的结构导致了轴22上的减小 的磨损，增加了密封构件32和34的耐用性，并延长了密封组件30的 使用寿命。
应该清楚的是，上述说明仅仅示意性说明了本发明。在不脱离本 发明的前提下，本领域技术人员可实现不同的变化和改型。因此，本 发明涵盖处于权利要求书范围内的所有这种变化、改型和改变。
权利要求
1.一种液压手工工具，包括框架；连接至所述框架的液压驱动器，所述液压驱动器包含壳体；从所述液压驱动器延伸出的驱动轴；以及位于所述驱动轴与所述壳体之间的密封组件，所述密封组件包含与所述壳体接触的第一密封构件；与所述驱动轴接触的第二密封构件；以及具有外侧环形凹槽和内侧环形凹槽的承载环，所述第一密封构件在所述外侧环形凹槽内安置，所述第二密封构件在所述内侧环形凹槽内安置，所述承载环由聚合物材料制成，其响应于来自所述液压驱动器的液压流体的液压负载而弹性变形。
2. 根据权利要求l所述的液压手工工具，其特征在于，所述承载 环的热膨胀系数大致等于所述第一密封构件和/或所述第二密封构件 的热膨胀系数。
3. 根据权利要求l所述的液压手工工具，其特征在于，所述第一 密封构件提供所述壳体与所述第一密封构件之间的静态密封。
4. 根据权利要求1所述的液压手工工具，其特征在于，所述第二 密封构件提供所述轴与所述第二密封构件之间的动态密封。
5. 根据权利要求l所述的液压手工工具，其特征在于，所述第二 密封构件提供所述轴与所述第二密封构件之间的大致均匀的压力密 封。
6. 根据权利要求l所述的液压手工工具，其特征在于，所述第一 密封构件和/或所述第二密封构件由弹性材料制成。
7. 根据权利要求1所述的液压手工工具，其特征在于，所述承载 环由縮醛树脂材料制成。
8. 根据权利要求1所述的液压手工工具，其特征在于，所述第一 密封构件和/或所述第二密封构件是O形环密封件。
9. 一种密封组件，包括 适于接触一壳体的第一密封构件； 适于接触一轴的第二密封构件；以及具有外侧环形凹槽和内侧环形凹槽的承载环，所述第一密封构件 在所述外侧环形凹槽内安置，所述第二密封构件在所述内侧环形凹槽 内安置，所述承载环的热膨胀系数大致等于所述第一密封构件和/或所 述第二密封构件的热膨胀系数。
10. 根据权利要求9所述的密封组件，其特征在于，所述承载环 由柔性材料制成。
11. 根据权利要求9所述的密封组件，其特征在于，所述第一密 封构件适于提供所述壳体与所述第一密封构件之间的静态密封。
12. 根据权利要求9所述的密封组件，其特征在于，所述第二密 封构件适于提供所述轴与所述第二密封构件之间的动态密封。
13. 根据权利要求9所述的密封组件，其特征在于，所述第二密 封构件适于提供所述轴与所述第二密封构件之间的大致均匀的压力密 封。
14. 一种手握持式液压冲击扳手，其包括框架、包含壳体的液压 驱动器以及位于液压驱动器的轴与所述壳体之间的如权利要求9所述 的密封组件。
15. —种密封组件，包括 构造成接触一壳体的第一密封构件；构造成接触一旋转轴的第二密封构件，所述旋转轴由液压负载驱 动；以及具有外侧环形凹槽和内侧环形凹槽的承载环，所述第一密封构件 在所述外侧环形凹槽内安置，所述第二密封构件在所述内侧环形凹槽 内安置，所述承载环由聚合物材料制成，其被构造成响应于形成所述 液压负载的液压流体而弹性变形。
16. 根据权利要求15所述的密封组件，其特征在于，所述承载环 的热膨胀系数大致等于所述第一密封构件和/或所述第二密封构件的 热膨胀系数。
17. 根据权利要求15所述的密封组件，其特征在于，所述第一密 封构件和/或所述第二密封构件是O形环密封件。
18. 根据权利要求15所述的密封组件，其特征在于，所述第一密 封构件和/或所述第二密封构件由弹性材料制成。
19. 根据权利要求15所述的密封组件，其特征在于，所述承载环 包括缩醛树脂材料。
20. —种手握持式液压冲击扳手，其包括框架、包含壳体的液压 驱动器、以及位于所述液压驱动器的轴与所述壳体之间的如权利要求 15所述的密封组件。
全文摘要
在此公开了一种液压手工工具。该工具包括框架、液压驱动器、驱动轴以及密封组件。液压驱动器连接至所述框架并包括壳体。驱动轴从液压驱动器延伸。密封组件位于驱动轴与壳体之间。密封组件包括第一密封构件、第二密封构件和承载环。第一密封构件与壳体接触。第二密封构件与驱动轴接触。承载环具有内侧环形凹槽和外侧环形凹槽。第二密封构件位于内侧环形凹槽内。第一密封构件位于外侧环形凹槽内。承载环包括聚合物材料，其被构造成响应于来自液压驱动器的液压流体的液压负载而弹性变形。
文档编号F16J15/18GK101542169SQ200780042939
公开日2009年9月23日 申请日期2007年10月29日 优先权日2006年11月20日
发明者J·W·艾尔, M·A·恰松 申请人:Fci公司