一种用于安装y形皮圈的带有t形环槽的双向气动活塞的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于安装Y形皮圈的带有T形环槽的双向气动活塞，其特征是活塞的轴向剖面皮圈槽是T形，活塞的T形槽处在活塞中间圆周位置上呈环T形，T形槽有阶梯台阶面，阶梯面有折角，顶端有内倒角。活塞T形槽的中间是活塞的T形皮圈槽下部，台阶上是活塞的T形皮圈槽上部，顶部是活塞厚度。活塞的T形槽与Y形皮圈成对应形状。安装使用时，Y形皮圈装入活塞T形槽，柄部对应柄部，皮圈向外张开的两侧外圈对应落在T形槽两侧的台阶上。结构简单，密封可靠，避免了因要求密封可靠致使活塞发卡运动受阻的故障出现。
【专利说明】—种用于安装Y形皮圈的带有T形环槽的双向气动活塞
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种以压缩空气或液体为工作介质使活塞或柱塞双向运动(简称双向作用活塞或柱塞)的双向密封装置，尤其是能保障经较长期使用有一定磨损后，又遇到寒冷天气时仍能有效密封的一种用于安装Y形皮圈的带有T形环槽的双向作用活塞或柱塞(下略称为双向气动活塞)。
【背景技术】
[0002]目前，公知的双向气动活塞的密封，都是用截面为圆形的橡胶密封圈(以下简称为O形圈)作密封，大都是一个活塞只用一个O形圈，也有少数用两个O形圈的，相应地把活塞上的密封圈槽加工成U形环槽。这种密封结构的优点是制造简单，成本费用低，缺点是当O形圈稍有磨损后冷车或冷机时易漏气，或者因安装O形圈不当发生扭转时易出现漏气，尤其是当环境温度低使O形圈收缩变硬时更易漏气。而要使其不易漏气，就必须增大O形圈的截面直径，或者在相同截面直径下，在加工活塞的U形O形圈槽时使其浅些，在修理中则是在活塞的O形圈槽底加绕垫些生胶带，使O形圈露出多些，以贴紧缸壁使其密封好些，但这样又可能增大了活塞的运动阻力。由此可见，用O形圈和U形环槽配合的密封结构作双向气动活塞的密封是不可靠、不耐用的，是难以达到密封、灵活、耐用的要求的。
[0003]对于像法士特(富勒)变速器副箱中的高低档换档气缸中活塞双向运动要求双向均起密封作用的活塞，其现在是用O形圈作密封，活塞上的O形圈槽当然只是U形。这一密封结构的高低档换挡气缸因活塞运动频繁，密封结构又不完善，因而活塞出现漏气的故障率相当高。换档气缸一旦出现漏气，一方面不但要增加充气时间损耗多些燃料，而且经常的漏气还会使干燥器不能正常排水，致贮器筒中有水引发其它故障，及干燥器易失效；另一方面严重漏气时，会出现活塞不能推动拨叉拨动副箱同步器滑套接合齿轮，这时会出现挂档车不走，或者副箱同步器滑套仍停留在高档侧与驱动齿轮接合，这时挂档起步就是高档，亦或者是因挂低档漏气挂低档车不走，只好挂高档起步使用，如果是重车，就会导致离合器打滑烧磨坏。
[0004]对于像中型、重型汽车中使用的制动继动阀、感载阀、挂车阀或双腔串联式制动阀(刹车总泵)下腔的活塞，当活塞上的O形圈密封不严时，在制动时会出现继动阀、感载阀、挂车阀或刹车总泵，活塞下腔输出的气压反窜到上腔返回到刹车总泵上腔，使驾驶员感到制动踏板有反弹脚感，随之变硬脚、费力，有的还会出现刹车总泵漏气，而且更重要的是会使汽车所有的制动阀类进气阀门开度小，输出制动气压低，汽车制动差。而要使其密封可靠，就要使O形圈露出活塞直径表面多些，但这又有可能会使活塞卡滞不灵活，出现活塞回位排气不良致拖刹车。而对于像挂车平时点刹车时易出现拖刹，重踩、急踩制动踏板后松开又不拖刹车了，其原因就是挂车制动阀活塞用O形圈作密封，活塞卡滞点刹时输出的制动气压低，在松开踏板后，低气压不能推动活塞回位，排气不良致挂车拖刹车。
【发明内容】
[0005]为了克服现有装用于双向气动活塞的O形圈密封可靠性、灵活性和耐用性差的不足，本发明的目的在于提供一种起活塞双向密封作用的Y形橡胶密封皮圈(简称为Y形皮圈)和T形环槽(皮圈槽)配套的全新的密封结构形式，用Y形皮圈和T形皮圈槽配合的密封结构代替O形圈和U形环槽配合的密封结构，作双向气动活塞的密封。皮圈中间部分不可压缩，称为实体部分；皮圈的向两侧斜向外张开段即外圈或者叫臂圈可压缩，称为非实体部分。两侧外圈形状、大小分别对称相等。活塞上T形环槽用于安装Y形皮圈。
[0006]本发明的技术解决方案是这样的:一种用于安装Y形皮圈的带有T形环槽的双向气动活塞，其特征在于活塞轴向剖面的皮圈槽是T形槽，T形槽有阶梯台阶面，活塞的T形槽处在活塞厚度的中间圆周位置上呈环T形，活塞T形槽的中间是活塞的T形皮圈槽下部，台阶上是活塞的T形皮圈槽上部，顶部是活塞厚度。
[0007]活塞的T形槽是活塞的T形皮圈槽上部的宽度比活塞的T形皮圈槽下部的宽度宽。
[0008]活塞的T形槽轴向各有一个阶梯式台肩，台肩形状、大小对称相等。
[0009]活塞的T形槽上部端口各有一个ηX 15°至ηΧ45°的内倒角。
[0010]活塞的T形槽的形状对应皮圈Y形的形状。
[0011]活塞包括长条形的柱塞。
[0012]柱塞上的T形皮圈槽在柱塞长度上的任意部位上。
[0013]柱塞的工作介质是气体。
[0014]柱塞的工作介质是液体。
[0015]本发明的有益效果是:其既确保了活塞与气缸之间的有效可靠密封，又避免了因要求密封可靠致使活塞发卡运动受阻的故障出现，而且即使其经过了较长的使用期，其向两侧斜向外张开的外圈外表面有了一定量的磨损，并且其又遇到寒冷的天气，在这种情况下工作时，其也能在工作气压力的作用下张开贴紧在缸壁上仍能达到密封的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]本发明结构构成是这样的:
图1为本发明一种用于安装Y形皮圈的带有T形环槽的双向气活塞Y形皮圈轴向剖面构造图横剖视图。
[0017]图2为本发明一种用于安装Y形皮圈的带有T形环槽的双向气动活塞轴向剖面图横剖视图。
[0018]图1?图2中，皮圈外圈端口面宽度(I)、皮圈外圈张开外表面斜角(2)、皮圈的外圈(3)、皮圈体(4)、皮圈实体部分宽厚度(5)、皮圈两外圈之间宽度(6)、皮圈孔半径Rl(7)、皮圈张开内面与实体宽相交点半径R2 (8)，皮圈外圈表斜面夹角底圆半径R3 (9)、设计中的活塞表面半径R4 (10)、设计中的缸孔半径R5 (11)、皮圈外圈顶点圆半径R6 (12)、活塞厚度(13)、活塞的T形皮圈槽上部宽度(14)、活塞的T形皮圈槽下部宽度(15)、活塞的皮圈槽底半径rl (16)、活塞的皮圈槽阶梯部位半径r2 (17)、活塞半径r3 (18)、活塞外径单侧宽留量(19)、T形皮圈端口内倒角(20)、活塞体(21)。
【具体实施方式】[0019]本发明的最佳实施例是这样的，参照附图，皮圈装到活塞上后，其实体部分低于活塞直径表面既可减少运动阻力，又可藏油脂以保持润滑；皮圈的向两侧斜向外张开口即外圈直径略大于缸孔直径，其与活塞一起装入气缸中后，首先可靠皮圈外圈的弹性力张开贴紧在缸壁上起皮圈与缸壁之间原始贴紧密封作用，形皮圈两侧外圈内面与T形环槽两边的台肩之间在装入缸孔后仍有一定空隙，这一空隙是工作介质对皮圈外圈径向张开的作用力空间，使得经过较长期使用的皮圈外圈表层有一定磨损后，又遇到寒冷天气有一定收缩在开始使用时，其仍能在工作介质作用下张开，随时自动补偿贴紧在缸壁上，从而起到皮圈与缸壁之间恒定密封作用；而皮圈的孔径略小于活塞的T形皮圈槽直径，皮圈装入到活塞的皮圈槽中后将箍紧皮圈槽，对内圈部位的密封起主要作用；同时Y形皮圈的下部与T形环槽下部的配合，既起皮圈下部定位稳定作用，工作时的工作气压力会使Y形皮圈产生轴向侧压，使Y形皮圈“下部”侧面贴紧于T形皮圈槽下部未受气压力的一侧，从而对内圈部位的密封起辅助作用；工作时的工作气压还会使Y形皮圈头部产生轴向侧倾趋势，并出现一定的轴向侧倾，使无压力一侧皮圈外圈将伏下首先消除该侧外圈内面与T形环槽台肩之间的空隙，随之靠在台肩上，这样既能对皮圈的上部起着承托稳定作用，又减小或消除了无压力一侧皮圈外圈与缸壁接触摩擦阻力，还使得受气压力的一侧外圈进一步张开些，这时将更有效地贴紧缸壁密封将更好。这也就说明了一个道理，Y形皮圈与T形环槽的活塞一起装入到缸孔后，皮圈外圈内面与T形环槽的台肩之间的空隙既不可没有，也不可过大。作用于活塞的气压换向后，其作用机理，密封形态和密封效果与换向前一样，只是方向相反罢了。安装使用时，Y形皮圈装入活塞T形槽，柄部对应柄部，皮圈向外张开的外圈卡在活塞的T形槽台阶面上。Y形皮圈的材料应使用耐油耐磨的丁睛橡胶。活塞的材料应根据其工作频繁程度，受力的大小不同而选用钢材、铸铁、铝合金或者是塑料。皮圈张开内面与实体宽相交点半径R2 (S)0皮圈的外圈(3)也称臂圈，单侧臂圈轴向长度等于二分之一非实体部分长度。皮圈两外圈之间宽度的皮圈非实体部分等于皮圈两外圈之间宽厚减去皮圈实体部分的览厚度。
[0020]针对现有部件的活塞厚度(11)许可范围确定相应的Y形皮圈两外圈之间的宽度
(4)，再确定皮圈内圈(实体部分)的厚度(3)，由于Y形皮圈与活塞一起装入气缸中后，Y形皮圈已变形成接近于T形，因此，把活塞的皮槽加工成图2中的上部宽下部窄的与皮圈轴向截面相对应的又稍宽一点的T形的环凹槽。在上述两图中，Rl (7) <rl(16)，使皮圈内圈能箍紧活塞的皮圈槽，确保内圈部位的密封；同时T形皮圈槽的柄部的尺寸(r2(17)-rl(16))应小于Y形皮圈的柄部尺寸(R2 (8)-Rl (7))，以免发生干涉影响皮圈内圈箍紧皮圈槽。并在端口处加工一个nX30°的内倒角(20)，η等于T形皮圈槽上部阶梯深的四分之一，即η=(r3 (18) -r2 (17)) +4，以确保活塞外径单侧留有一定的宽度(19)，设置内倒角(20)既有利于拆装Y形皮圈，同时其也是作为压缩空气对Y形皮圈外圈的楔入口，对无气压力的一侧则是泄泻气口。皮圈张开的外圈外表面斜角(2)应控制在10°-30°之间，以确保既能密封又要防止皮圈因外圈斜度过大致阻力过大。皮圈的外圈端口面厚度(I)应根据活塞直径的大小做成一定比例的尺寸，以确保具有足够密封的弹性张力和耐用期；而且外圈端口面应做成与轴线垂直，以确保外表斜面与缸壁的轴向接触密封线长度，尤其是外圈端口面不能做成与外表斜面垂直，更不能有外倒角。同时，在气缸孔的外端口处加工一个nX30°的内倒角(n > R6 (12) -R5 (11)),以利于把装有皮圈的活塞装入到气缸中。在把皮圈装入活塞的皮圈槽时，应用一条扁头的钢枝条挑起皮圈转动一圈以上，使皮圈装正入槽中；在装配之前，应用2号锂基润滑脂润滑缸孔壁和活塞圆周及皮圈外表面，在皮圈外圈外表斜面夹角底涂满油脂以确保润滑。在把活塞装入气缸时，注意观察内侧皮圈口，必要时用厚薄规压一下皮圈，使其能顺利装入到气缸中。
【权利要求】
1.一种用于安装Y形皮圈的带有T形环槽的双向气动活塞，其特征在于活塞轴向剖面的皮圈槽是T形槽，T形槽有阶梯台阶面，活塞的T形槽处在活塞厚度(13)的中间圆周位置上呈环T形，活塞T形槽的中间是活塞的T形槽皮圈槽下部(15)，台阶上是活塞的T形槽皮圈槽上部(14)，顶部是活塞厚度(13)。
2.根据权利要求1所述的一种用于安装Y形皮圈的带有T形环槽的双向气动活塞，其特征在于活塞的T形槽是活塞的T形皮圈槽上部(14)的宽度比活塞的T形皮圈槽下部(15)的宽度宽。
3.根据权利要求1所述的一种用于安装Y形皮圈的带有T形环槽的双向气动活塞，其特征在于活塞的T形槽轴向各有一个阶梯式台肩，台肩形状、大小分别对称相等。
4.根据权利要求1所述的一种用于安装Y形皮圈的带有T形环槽的双向气动活塞，其特征在于活塞的T形槽上部端口各有一个ηX 15°至ηΧ45°的内倒角(20)。
5.根据权利要求1所述的一种用于安装Y形皮圈的带有T形环槽的双向气动活塞，其特征在于活塞的T形槽的形状对应皮圈Y形的形状。
6.根据权利要求1所述的一种用于安装Y形皮圈的带有T形环槽的双向气动活塞，其特征在于活塞包括长条形的柱塞。
7.根据权利要求6所述的一种用于安装Y形皮圈的带有T形环槽的双向气动活塞，其特征在于柱塞上的T形皮圈槽在柱塞长度上的任意部位上。
8.根据权利要求6所述的一种用于安装Y形皮圈的带有T形环槽的双向气动活塞，其特征在于柱塞的工作介质是气体。
9.根据权利要求6所述的一种用于安装Y形皮圈的带有T形环槽的双向气动活塞，其特征在于柱塞的工作介质是液体。
【文档编号】F16J1/00GK103438209SQ201310228058
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年6月9日 优先权日:2012年6月22日
【发明者】陈沧帆 申请人:陈沧帆