專利名稱：一種滾動(dòng)密封的方法及其密封圈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低阻尼滾動(dòng)密封的方法及其密封圈，具體地說，涉及到如何在往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)密封的方法，及該滾動(dòng)密封圈的結(jié)構(gòu)。
在目前的流體壓力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，密封問題是影響整機(jī)效能的一大因素，既要運(yùn)動(dòng)又要密封是一個(gè)矛盾的兩個(gè)方面。在現(xiàn)有技術(shù)中，無論采取金屬漲圈、橡膠圈還是塑料圈，它們安置在活塞(柱塞)壁上總要與缸體內(nèi)壁相對(duì)摩擦即滑動(dòng)摩擦。為了盡量減少該摩擦阻力，目前有采用添加液體潤滑劑，或采用含有潤滑劑的材料制作密封圈如含油尼龍環(huán)、石墨環(huán)，而前者由于潤滑液需循環(huán)而使機(jī)構(gòu)復(fù)雜化，后者的耐磨性又較差而使其壽命縮短，給維護(hù)工作增加了困難。
本發(fā)明的目的是為了推出一種全新的密封方法，稱為動(dòng)態(tài)密封法或滾動(dòng)密封法，它將現(xiàn)有流體壓力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中密封圈與缸體內(nèi)壁之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)由滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)化為滾動(dòng)摩擦，這就大大延長了密封圈的使用壽命，明顯地降低了運(yùn)動(dòng)阻尼，提高了工效，還可適當(dāng)降低對(duì)缸體內(nèi)壁光潔度的加工精度要求，不需添加潤滑劑就能取得節(jié)能、降耗的效果并能減輕頻繁更換密封圈的維護(hù)工作量。
本發(fā)明是把一其截面呈園形或橢園或多邊形的用富有彈性材料制成的環(huán)，利用該彈性環(huán)的拉伸性使其緊箍在活塞(或柱塞)的外壁和缸壁之間(參見圖3)，活塞底部設(shè)置有向缸體內(nèi)壁方向凸出且呈環(huán)形的擋邊結(jié)構(gòu)1(參見圖3和圖4)，同樣，活塞頂部也設(shè)有類似的擋邊結(jié)構(gòu)2(參見圖3和圖4)，上述活塞上和下?lián)踹吘鶎?duì)密封圈起到往復(fù)滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)中相對(duì)限位作用。當(dāng)活塞連密封圈一起安裝到缸體內(nèi)時(shí)，缸體內(nèi)壁、密封圈和活塞外壁構(gòu)成緊配合狀態(tài)，當(dāng)活塞如圖3所示向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，密封圈也同步地沿圖3中箭頭3所示方向作滾動(dòng)位移，但是密封圈的直線位移距離約為活塞位移距離的二分之一(參見

圖16)。活塞連桿在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中的軸向同心度，是靠缸口的定向結(jié)構(gòu)4(參見圖3中的缸口內(nèi)圈)和缸體內(nèi)上述滾動(dòng)密封圈共同保證的。當(dāng)活塞向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，密封圈的滾動(dòng)方向參見圖4中箭頭5也作滾動(dòng)式位移。彈性密封圈的材料可采用天然橡膠、人工合成橡膠或橡塑混合材料等。上述缸體可以是汽缸、液壓缸或氣壓缸的缸體。
圖1是本發(fā)明滾動(dòng)密封圈的正視圖。
圖2是本發(fā)明滾動(dòng)密封圈沿A-A剖面線的剖視圖。
圖3是滾動(dòng)密封圈緊箍在活塞外壁且限位在活塞擋邊時(shí)的缸體剖視圖。
圖4是滾動(dòng)密封圈緊箍在活塞外壁且活塞在缸體端部時(shí)缸體的剖視圖。
圖5是帶有內(nèi)孔的橡膠空心柱的正視圖。
圖6是帶有內(nèi)孔的橡膠空心柱沿B-B剖面線的剖視圖。
圖7是帶有內(nèi)孔的金屬空心柱的正視圖。
圖8是帶有內(nèi)孔的金屬空心柱沿C-C剖面線的剖視圖。
圖9是已制成分體串聯(lián)式密封圈的正視圖。
圖10是已制成分體串聯(lián)式密封圈沿D-D剖面線的剖視圖。
圖11是帶有鎖栓或卡簧的金屬自鎖件的正視圖。
圖12是帶有鎖栓或卡簧的金屬自鎖件沿F-F剖面線的剖視圖。
圖13是上述金屬自鎖件放在空心橡膠柱內(nèi)裝配后的剖視圖。
圖14是注滿液體的柔性密封圈的正視圖。
圖15是注滿液體的柔性密封圈沿E-E剖面線的剖視圖。
圖16是滾動(dòng)密封圈位于活塞外壁中間位置時(shí)的剖視圖。
通過以下實(shí)施例結(jié)合附圖的描述，就可以更好地理解本發(fā)明。
本發(fā)明也可采用一組帶有內(nèi)孔的橡膠空心柱(見圖5和圖6)和一組帶有內(nèi)孔的金屬空心柱(圖7和圖8)和一端部帶有收緊機(jī)構(gòu)(如喉箍旋緊機(jī)構(gòu))的鋼繩或拉簧或彈簧圈一起組成的串聯(lián)式密封圈，以使橡膠柱緊壓在缸體壁上，起到密封作用。先將金屬空心柱逐一嵌配在橡膠空心柱內(nèi)，再用鋼絲或彈簧圈將整組空心柱組件串連在一起，最后把鋼絲兩端對(duì)接，通過旋緊機(jī)構(gòu)拉緊固定，便制成了分體串聯(lián)式密封圈(見圖9和圖10)。該實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于當(dāng)需要選用較硬的材料制作密封圈時(shí)，此即為最佳方案，能夠滿足密封圈順利翻滾的要求，所以適合壓力較高的液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。至于此種分體串聯(lián)式密封圈在缸體內(nèi)的安裝及運(yùn)行同于上文所述。
本發(fā)明還可采用一組帶有內(nèi)孔的橡膠空心柱(見圖5和圖6)和一組帶有鎖栓和卡簧的金屬自鎖件(見圖11和圖12)，同樣先將金屬鏈鎖件逐一嵌配在空心橡膠柱內(nèi)(見圖13)，再把這些帶鏈鎖件的橡膠柱首尾對(duì)接，即可組成一條“橡膠軟輥”，再將軟輥的兩端對(duì)接就制成了所需的分體鏈接式密封圈。該方案的使用方法及運(yùn)作原理同于上述說明。它的性能同于分體串聯(lián)式密封圈，也適用于壓力較高的液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
本發(fā)明還可采用一空心體的彈性圈(圖14，圖15)，將水或其他液體注入該彈性體的空心腔體內(nèi)，前提是該彈性圈應(yīng)能保證不滲漏內(nèi)置液體，這就制成了一內(nèi)貯有液體的柔性密封圈，當(dāng)然所充液體不應(yīng)與密封圈壁材料，例如橡膠，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，其使用安裝方法及運(yùn)作方式同于上述說明，此處從略。該方案的優(yōu)點(diǎn)在于當(dāng)缸體內(nèi)壓力較低時(shí)，該柔性密封圈仍能提供很好的密封效果和高速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，故而，此實(shí)施例實(shí)際適用于壓力較低的液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。如機(jī)器人的液壓或氣壓驅(qū)動(dòng)裝置以及全塑材料制成的液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明的滾動(dòng)密封方法及其密封圈是一其截面呈園形、橢園形或多邊形的富有彈性的環(huán)、使其緊箍在活塞外壁和缸壁之間起密封作用，同時(shí)，活塞的頂部和底部設(shè)置有向缸體內(nèi)壁方向凸出且呈環(huán)狀或斷續(xù)環(huán)狀的擋邊，以對(duì)彈性環(huán)在往復(fù)滾動(dòng)中起限位作用，環(huán)狀擋邊與缸壁有一定的間隙，使擋邊與缸壁不產(chǎn)生摩擦。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封方法，其特征在于彈性密封圈的直線位移距離約為活塞位移距離的二分之一。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封圈，其特征在于，也可由一組帶有內(nèi)孔的富有彈性的空心柱，一組嵌配在彈性空心柱內(nèi)孔的金屬空心柱以及一端部帶有收緊機(jī)構(gòu)的鋼繩或彈簧圈組成以使由彈性柱組合而成密封圈緊壓在缸壁與活塞壁之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封圈，其特征在于，也可由一組帶有內(nèi)孔的富有彈性的空心柱，一組嵌配在彈性空心柱內(nèi)孔的帶有鎖栓和卡簧的金屬自鎖件組成，這些帶鏈鎖件的橡膠柱首尾對(duì)接，形成一彈性密封圈，同樣緊壓在缸壁與活塞壁之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的密封圈，其特征在于也可采用一空心體的彈性圈，將水或其他液體注入該彈性圈的空心腔體內(nèi)，制成一內(nèi)部貯有液體的柔性密封圈，同樣緊壓在缸壁和活塞壁之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求中之任一項(xiàng)所述的密封圈，其特征在于上述密封圈的材料可選用天然橡膠，人工合成橡膠和橡塑混合材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及滾動(dòng)密封方法和密封圈，密封圈是一其截面呈圓形、橢圓或多邊形的富有彈性的環(huán)，使其緊箍在活塞壁和缸壁中間起密封作用，同時(shí)，活塞的頂部和底部設(shè)置有向缸體內(nèi)壁方向凸出且呈環(huán)狀的擋邊以對(duì)彈性環(huán)在往復(fù)滾動(dòng)中起限位作用。此方法優(yōu)點(diǎn)在于密封圈用滾動(dòng)摩擦代替常規(guī)的滑動(dòng)摩擦，從而減小了活塞移動(dòng)的阻力，使能耗減小，并且延長了密封圈的使用壽命，減輕了活塞的維修工作，另外可不需添加潤滑劑而達(dá)到簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的目的。
文檔編號(hào)F16J15/16GK1074519SQ92100278
公開日1993年7月21日 申請(qǐng)日期1992年1月16日 優(yōu)先權(quán)日1992年1月16日
發(fā)明者蔡援朝 申請(qǐng)人:蔡援朝