[發明專利]Y型密封單元

無效

• 申請號: 201110130216.6
• 申請日: 2011-05-17
• 公開（公告）號: CN102278479A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 劉大煒;唐金濤;喬永忠
• 申請（專利權）人: 成都飛機工業(集團)有限責任公司
• 主分類號: F16J15/32
• 分類號: F16J15/32
• 代理公司: 成飛(集團)公司專利中心 51121
• 代理人: 梁義東

技術領域

本發明涉及液壓機械領域，特別是液壓油缸的密封技術領域。

背景技術

液壓油缸廣泛用于起重機、挖掘機、隧道頂部支撐裝置、重型運動部件平衡等諸多重工業領域。其性能指標如輸出力、壽命、耗油量等主要取決于油缸的密封性，密封裝置是整個液壓油缸的關鍵部件。

不同用途液壓油缸的密封性要求也不同，其中活塞桿做頻繁往復運動的液壓油缸，其密封裝置會承受長時間的交變載荷，容易磨損，典型如數控機床的主軸箱液壓平衡油缸，當機床工作時，平衡油缸的活塞桿會在主軸箱帶動下，作頻繁的往復運動，使密封部位承受一定軸向力和力矩，使其密封裝置成為整個液壓系統最易磨損的部分。實際應用發現，一般數控機床液壓平衡油缸的密封裝置普遍壽命較短(2年左右)，主要失效形式為油液滲漏、平衡力降低、活塞桿松動等。

液壓油缸的密封一般分兩部分：端蓋與活塞桿之間的密封以及活塞與活塞缸之間的密封。對于作頻繁往復運動的液壓油缸而言，其密封技術難點主要體現為：

1、減小因活塞桿頻繁往復運動帶來的對密封裝置的沖擊，避免金屬部件直接接觸，減小端蓋內圓(或油缸內壁)磨損；

2、密封面貼合緊密，能適應活塞桿往復運動的沖擊以及油缸內油壓的變化；

3、密封裝置能自動補償油缸運動部件的磨損，保持良好的密封性；

4、可維護性好，拆裝方便。

圖1是目前一種典型的基于格來環的液壓平衡油缸密封裝置，在圖1中，端蓋與活塞桿之間的密封由導引套、1個格來環、1個C形防塵圈、1個O形圈組成；活塞與活塞缸之間的密封由1個格來環、2個支撐環組成。支撐環主要用于避免金屬件的直接接觸，外環的O形圈則用于緩沖和補償磨損；支撐環主要起活塞的運動導向作用；C形圈防塵圈主要用于防塵。

在上述密封模式下，端蓋與活塞桿之間以及活塞與活塞缸之間的密封主要由格來環和O形圈完成：格來環內緣在外環O形圈彈性預緊力作用下，與活塞桿貼緊，保證活塞桿密封面的密封壓力；當端蓋內圓存在一定磨損時，具有彈性的O形圈會自動補償磨損區域，保證密封效果。活塞的運動導向主要由活塞的兩個支撐環實現，支撐環還能避免活塞與缸體的直接接觸，避免因金屬部件直接接觸導致的磨損和劃傷。

該密封結構的格來環外環材質一般為填充PTFE(基礎材料為聚四氟乙稀及青銅粉)，用于液壓件的填充PTFE材料具有極高的抗壓強度、硬度和耐磨性，良好的導熱性，可承受很大的機械負載、工作壓力和運動速度。O形圈一般為耐高溫(-30℃～200℃)的氟橡膠材料，通過安裝時的彈性預壓力保證格來環與缸體的緊密接觸，同時自動補償端蓋內圓(或缸體內壁)的磨損。

在無損壞的情況下，這種密封結構的使用參數及特點如下：

(1)工作溫度范圍為-35℃～190℃；

(2)工作速度移≤5m/s，具有較低的摩擦阻力，無滯粘現象；

(3)工作壓力P≤25MPa，最大壓力為40MPa(運動速度口≤2m/s時)；

實際大多數機床的液壓平衡油缸在采用這種密封裝置后，使用1～2年即出現密封失效的情況，主要原因分析如下：1、格來環材料硬度大，對于交變力的沖擊減緩不夠，導致導引套內圓(或缸體內壁)磨損，2、導引套內圓(或缸體內壁)磨損后，格來環和O形密封圈的組合不能對磨損部位有效補償，由于格來環的內環材料具有較高硬度，外環O形圈的彈性變形不足以補償導引套內圓的磨損，導致油液從磨損處滲漏。

Y型密封也是一種重要的類型。其密封主要以Y形圈完成，配以相應的密封槽(位于導引套和活塞上)，完成對液壓油缸的密封。典型結構如圖2所示，現有的基于Y形密封圈的密封方式大多如上述所示，通過利用液壓油壓力，使Y形圈內腔在油壓作用下膨脹，保持內外唇邊始終貼緊密封面，壓力越大，唇部與密封面配合更緊密，密封性更強，這就是“自封作用”。

Y形圈的應用往往出現一些問題，其主要原因為：

1、由于Y形圈變形，使其唇部與導引套外沿接觸導致A處(見圖3)油路通道被堵死，液壓油無法流入Y形圈內腔，引起密封壓力下降；

2、Y形圈在B處(見圖3)與導引套直接接觸，Y形圈在活塞桿往復運動過程中，背面的一側可能被油液壓力擠入間隙而損壞和磨損，產生“背切”或者擠出的現象。

發明內容

本發明針對上述技術問題，設計一種新型的基于Y形圈的密封組件，解決這類作頻繁往復運動液壓油缸的密封不良、運動速度較小的問題，并減小磨損和改善對磨損部位的密封補償效果。