[发明专利]装有盘绕交织密封件（CFS）的液压缸活塞

说明书

声称为优先权声明

本申请的优先权是由美国临时专利申请号61/446,502根据美国法典35U.S.C.§119提供，其申请日是2011年2月25日，其公开之全文在此通过引用并入本文。

相关专利申请

本申请涉及到韩国专利申请号10-2006-0031762，其申请日是2006年4月7日，其公开之全文在此通过引用并入本文。

技术领域

本申请总体涉及活塞技术，更具体地说，涉及活塞-汽缸密封机构。

背景技术

活塞是往复式发动机、往复泵、气体压缩机、气压缸以及其他类似的机械装置的部件。活塞是装在汽缸内的运动部件，并且由活塞环气体或液体密封。

传统上，汽缸中的活塞和活塞杆的密封由橡胶O形环实现。为了用橡胶O形环实现活塞和活塞杆的有效密封，橡胶O形环必须保持一定范围的弹性。橡胶O形环的弹性是执行密封功能的基本特性。然而，在低于-50℃的温度下，橡胶分子被冻凝固，橡胶O形环丧失弹性。在高于+250℃的温度下，橡胶分子炭化，也丧失弹性。因此橡胶O形环密封的活塞通常被设计成在-50℃和+250℃之间的环境温度范围内工作。

使用橡胶O形环也限制了液压缸的最大内压。当暴露于高于450kg/cm²的内压时，橡胶被挤出汽缸壁和活塞之间的间隙。因此橡胶O形环密封的活塞-汽缸通常被设计成在不高于450kg/cm²的内压下工作。

一种现有的用于克服温度和压力限制的技术是使用多个O形环的设计方案。在该设计方案中，当橡胶O形环提供密封功能时，一个或多个辅助环被用在活塞和活塞杆上，以承受汽缸的高内压。密封的橡胶O形环还被用玻璃纤维增强的酚醛树脂之类的硬聚合物制造的耐磨环补充，以延长橡胶O形环的工作寿命。其他的硬聚合物环也可以用于减小各环和汽缸壁之间的摩擦。全部可以有多达16个不同功能的O形环，导致机械结构复杂，需要昂贵且复杂的制造工艺。

这样一种多个橡胶O形环的设计方案展示在图2中。如液压缸组件的横截面图所示，11个不同功能的O形环装在活塞体25上，并且5个不同功能的O形环装在活塞杆密封体50上。活塞体25上的11个不同功能的O形环包括卡环34和44，密封环35、36和43，后备环37和42，滑动环38，垫圈39和41，以及耐磨环40。在活塞杆密封体50上，5个O形环包括卡环45和48，密封环46，U形填密环47，以及除尘环49。

使用多个橡胶O形环来密封还造成活塞在汽缸内高速往复运动过程中有极大的摩擦力，这导致功率损失，且液压缸寿命较短。为了解释这一影响，图3展示了橡胶O形环在布置于汽缸内之前和之后的放大的细节图。图3的底图显示两个橡胶O形环35和36紧固在活塞25的O形环槽内。在自然的未压缩的状态下，两个橡胶O形环35和36的横截面显示为完美的圆形。图3的顶图显示两个橡胶O形环35和36被压缩成与布置在汽缸内的橡胶O形密封环相似的状态。橡胶O形环被压平产生橡胶回复力，从而在汽缸壁24和活塞25的两个配套表面之间提供密封功能。然而，橡胶回复力也产生相对于汽缸壁24的摩擦力。

发明内容

目前要求保护的发明的一个目的是提供使用金属动态密封环的液压缸活塞密封的设计方案，从而消除由上述的性能和制造方面的缺陷。目前要求保护的发明的另一个目的提供使用盘绕交织密封件(coiled felt seal CFS)的金属动态密封环的设计方案。盘绕交织密封件是螺旋盘绕的金属动态密封环。

本发明的一个方面提供一种液压缸组件，其特征在于，包括：具有内壁的汽缸；以及活塞，该活塞包括活塞体和活塞杆；其中活塞体被连接到活塞杆的位于汽缸内的第一端上；其中活塞体被一个或多个金属动态密封环沿径向紧紧地包围；以及其中所述一个或多个金属动态密封环与汽缸的内壁紧密接触，为活塞提供密封功能。

根据目前要求保护的发明的各实施方式，液压缸的活塞和活塞杆与盘绕交织密封件适配。得到的活塞-汽缸机械装置结构简单，零部件数目较少，没有多个橡胶密封环，提高了耐久性，在极端温度公差下有较好的性能，提高了内压接受能力，因活塞-汽缸摩擦力减小，降低了功率损失，并且大大减少了泄漏。

附图说明

下面参照附图更详细地描述本发明的各实施方式，其中；

图1示出已施加盘绕交织密封件(CFS)于活塞上的液压缸组件的一个实施方式的横截面图；

图2示出已施加常规多个橡胶O形环密封于活塞上的液压缸组件的一个实施方式的横截面图；以及

图3示出橡胶O形环布置于汽缸内之前和之后的放大的细节图。