[發明專利]裝有盤繞交織密封件（CFS）的液壓缸活塞

有效

• 申請號: 201280010298.3
• 申請日: 2012-02-24
• 公開（公告）號: CN103917809A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 張京臺
• 申請（專利權）人: 昱曦機械高新科技有限公司
• 主分類號: F16J15/28
• 分類號: F16J15/28;F16J9/04
• 代理公司: 深圳市瑞方達知識產權事務所(普通合伙) 44314
• 代理人: 張約宗;張秋紅

聲稱為優先權聲明

本申請的優先權是由美國臨時專利申請號61/446,502根據美國法典35U.S.C.§119提供，其申請日是2011年2月25日，其公開之全文在此通過引用并入本文。

相關專利申請

本申請涉及到韓國專利申請號10-2006-0031762，其申請日是2006年4月7日，其公開之全文在此通過引用并入本文。

技術領域

本申請總體涉及活塞技術，更具體地說，涉及活塞-汽缸密封機構。

背景技術

活塞是往復式發動機、往復泵、氣體壓縮機、氣壓缸以及其他類似的機械裝置的部件。活塞是裝在汽缸內的運動部件，并且由活塞環氣體或液體密封。

傳統上，汽缸中的活塞和活塞桿的密封由橡膠O形環實現。為了用橡膠O形環實現活塞和活塞桿的有效密封，橡膠O形環必須保持一定范圍的彈性。橡膠O形環的彈性是執行密封功能的基本特性。然而，在低于-50℃的溫度下，橡膠分子被凍凝固，橡膠O形環喪失彈性。在高于+250℃的溫度下，橡膠分子炭化，也喪失彈性。因此橡膠O形環密封的活塞通常被設計成在-50℃和+250℃之間的環境溫度范圍內工作。

使用橡膠O形環也限制了液壓缸的最大內壓。當暴露于高于450kg/cm²的內壓時，橡膠被擠出汽缸壁和活塞之間的間隙。因此橡膠O形環密封的活塞-汽缸通常被設計成在不高于450kg/cm²的內壓下工作。

一種現有的用于克服溫度和壓力限制的技術是使用多個O形環的設計方案。在該設計方案中，當橡膠O形環提供密封功能時，一個或多個輔助環被用在活塞和活塞桿上，以承受汽缸的高內壓。密封的橡膠O形環還被用玻璃纖維增強的酚醛樹脂之類的硬聚合物制造的耐磨環補充，以延長橡膠O形環的工作壽命。其他的硬聚合物環也可以用于減小各環和汽缸壁之間的摩擦。全部可以有多達16個不同功能的O形環，導致機械結構復雜，需要昂貴且復雜的制造工藝。

這樣一種多個橡膠O形環的設計方案展示在圖2中。如液壓缸組件的橫截面圖所示，11個不同功能的O形環裝在活塞體25上，并且5個不同功能的O形環裝在活塞桿密封體50上。活塞體25上的11個不同功能的O形環包括卡環34和44，密封環35、36和43，后備環37和42，滑動環38，墊圈39和41，以及耐磨環40。在活塞桿密封體50上，5個O形環包括卡環45和48，密封環46，U形填密環47，以及除塵環49。

使用多個橡膠O形環來密封還造成活塞在汽缸內高速往復運動過程中有極大的摩擦力，這導致功率損失，且液壓缸壽命較短。為了解釋這一影響，圖3展示了橡膠O形環在布置于汽缸內之前和之后的放大的細節圖。圖3的底圖顯示兩個橡膠O形環35和36緊固在活塞25的O形環槽內。在自然的未壓縮的狀態下，兩個橡膠O形環35和36的橫截面顯示為完美的圓形。圖3的頂圖顯示兩個橡膠O形環35和36被壓縮成與布置在汽缸內的橡膠O形密封環相似的狀態。橡膠O形環被壓平產生橡膠回復力，從而在汽缸壁24和活塞25的兩個配套表面之間提供密封功能。然而，橡膠回復力也產生相對于汽缸壁24的摩擦力。

發明內容

目前要求保護的發明的一個目的是提供使用金屬動態密封環的液壓缸活塞密封的設計方案，從而消除由上述的性能和制造方面的缺陷。目前要求保護的發明的另一個目的提供使用盤繞交織密封件(coiled?felt?seal?CFS)的金屬動態密封環的設計方案。盤繞交織密封件是螺旋盤繞的金屬動態密封環。

本發明的一個方面提供一種液壓缸組件，其特征在于，包括：具有內壁的汽缸；以及活塞，該活塞包括活塞體和活塞桿；其中活塞體被連接到活塞桿的位于汽缸內的第一端上；其中活塞體被一個或多個金屬動態密封環沿徑向緊緊地包圍；以及其中所述一個或多個金屬動態密封環與汽缸的內壁緊密接觸，為活塞提供密封功能。

根據目前要求保護的發明的各實施方式，液壓缸的活塞和活塞桿與盤繞交織密封件適配。得到的活塞-汽缸機械裝置結構簡單，零部件數目較少，沒有多個橡膠密封環，提高了耐久性，在極端溫度公差下有較好的性能，提高了內壓接受能力，因活塞-汽缸摩擦力減小，降低了功率損失，并且大大減少了泄漏。

附圖說明

下面參照附圖更詳細地描述本發明的各實施方式，其中；

圖1示出已施加盤繞交織密封件(CFS)于活塞上的液壓缸組件的一個實施方式的橫截面圖；

圖2示出已施加常規多個橡膠O形環密封于活塞上的液壓缸組件的一個實施方式的橫截面圖；以及

圖3示出橡膠O形環布置于汽缸內之前和之后的放大的細節圖。