[实用新型]密封单元及其构成的密封装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及液压机械领域，特别是液压油缸的密封技术领域。 

背景技术

液压油缸广泛用于起重机、挖掘机、隧道顶部支撑装置、重型运动部件平衡等诸多重工业领域。其性能指标如输出力、寿命、耗油量等主要取决于油缸的密封性，密封装置是整个液压油缸的关键部件。 

不同用途液压油缸的密封性要求也不同，其中活塞杆做频繁往复运动的液压油缸，其密封装置会承受长时间的交变载荷，容易磨损，典型如数控机床的主轴箱液压平衡油缸，当机床工作时，平衡油缸的活塞杆会在主轴箱带动下，作频繁的往复运动，使密封部位承受一定轴向力和力矩，使其密封装置成为整个液压系统最易磨损的部分。实际应用发现，一般数控机床液压平衡油缸的密封装置普遍寿命较短(2年左右)，主要失效形式为油液渗漏、平衡力降低、活塞杆松动等。 

液压油缸的密封一般分两部分：端盖与活塞杆之间的密封以及活塞与活塞缸之间的密封。对于作频繁往复运动的液压油缸而言，其密封技术难点主要体现为： 

1、减小因活塞杆频繁往复运动带来的对密封装置的冲击，避免金属部件直接接触，减小端盖内圆(或油缸内壁)磨损； 

2、密封面贴合紧密，能适应活塞杆往复运动的冲击以及油缸内油压的变化； 

3、密封装置能自动补偿油缸运动部件的磨损，保持良好的密封性； 

4、可维护性好，拆装方便。 

图1是目前一种典型的基于格来环的液压平衡油缸密封装置，在图1中，端盖与活塞杆之间的密封由导引套、1个格来环、1个C形防尘圈、1个O形圈组成；活塞与活塞缸之间的密封由1个格来环、2个支撑环组成。支撑环主要用于避免金属件的直接接触，外环的O形圈则用于缓冲和补偿磨损；支撑环主要起活塞的运动导向作用；C形圈防尘圈主要用于防尘。 

在上述密封模式下，端盖与活塞杆之间以及活塞与活塞缸之间的密封主要由格来环和O形圈完成：格来环内缘在外环O形圈弹性预紧力作用下，与活塞 杆贴紧，保证活塞杆密封面的密封压力；当端盖内圆存在一定磨损时，具有弹性的O形圈会自动补偿磨损区域，保证密封效果。活塞的运动导向主要由活塞的两个支撑环实现，支撑环还能避免活塞与缸体的直接接触，避免因金属部件直接接触导致的磨损和划伤。 

该密封结构的格来环外环材质一般为填充PTFE(基础材料为聚四氟乙稀及青铜粉)，用于液压件的填充PTFE材料具有极高的抗压强度、硬度和耐磨性，良好的导热性，可承受很大的机械负载、工作压力和运动速度。O形圈一般为耐高温(-30℃～200℃)的氟橡胶材料，通过安装时的弹性预压力保证格来环与缸体的紧密接触，同时自动补偿端盖内圆(或缸体内壁)的磨损。 

在无损坏的情况下，这种密封结构的使用参数及特点如下： 

(1)工作温度范围为-35℃～190℃； 

(2)工作速度移≤5m/s，具有较低的摩擦阻力，无滞粘现象； 

(3)工作压力P≤25MPa，最大压力为40MPa(运动速度口≤2m/s时)； 

实际大多数机床的液压平衡油缸在采用这种密封装置后，使用1～2年即出现密封失效的情况，主要原因分析如下：1、格来环材料硬度大，对于交变力的冲击减缓不够，导致导引套内圆(或缸体内壁)磨损，2、导引套内圆(或缸体内壁)磨损后，格来环和O形密封圈的组合不能对磨损部位有效补偿，由于格来环的内环材料具有较高硬度，外环O形圈的弹性变形不足以补偿导引套内圆的磨损，导致油液从磨损处渗漏。 

Y型密封也是一种重要的类型。其密封主要以Y形圈完成，配以相应的密封槽(位于导引套和活塞上)，完成对液压油缸的密封。典型结构如图2所示，现有的基于Y形密封圈的密封方式大多如上述所示，通过利用液压油压力，使Y形圈内腔在油压作用下膨胀，保持内外唇边始终贴紧密封面，压力越大，唇部与密封面配合更紧密，密封性更强，这就是“自封作用” 

Y形圈的应用往往出现一些问题，其主要原因为： 

1、由于Y形圈变形，使其唇部与导引套外沿接触导致A处(见图3)油路通道被堵死，液压油无法流入Y形圈内腔，引起密封压力下降； 

2、Y形圈在B处(见图3)与导引套直接接触，Y形圈在活塞杆往复运动过程中，背面的一侧可能被油液压力挤入间隙而损坏和磨损，产生“背切”或者挤出的现象。 

发明内容

本实用新型针对上述技术问题，设计一种新型的基于Y形圈的密封组件，解决这类作频繁往复运动液压油缸的密封不良、运动速度较小的问题，并减小磨 损和改善对磨损部位的密封补偿效果。