[发明专利]新型氮气弹簧

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种新型氮气弹簧，尤其应用于精密仪器中。

背景技术

氮气弹簧又称氮气缸，是将高压氮气密封在缸体中，外力通过柱塞杆（或活塞杆）将氮气压缩，当外力去除时靠氮气膨胀来获得一定的弹压力。氮气弹簧能在有效的模具空间中提供较大的初始弹压力，且具有寿命长、增压力小等特点而得到广泛的应用。随着汽车等模具产业大量使用氮气弹簧，用量也急速增长，但在国内却发展缓慢，跟国外落后很多。因此，国内亟需开发出能满足现代化生产要求的氮气弹簧。

目前为止，国内也陆续建立了几家氮气弹簧生产厂家，但这些企业以生产制造为主，在相关的理论研究及试验方面投入较少，且在一些关键件如活塞杆、密封圈、润滑剂等还是靠进口，而且使用寿命远远落后国外，每年需要进口大量的氮气弹簧。氮气弹簧的密封主要分为两大类型：静密封和动密封。静密封是指密封部位没有相对运动，用于固定件之间的密封。动密封是用于有相对运动零件之间的密封。根据相对运动的特点，动密封又分为往复密封和旋转密封。静密封技术比较成熟，仅需一个 O 型密封圈和挡圈就能可靠的密封高压气体；动密封结构型式多种多样，可以根据介质、压力、功能不同，设计成不同的结构形式。对于氮气弹簧来说，由于密封的是高压气体，因此，可以参考低压密封结构形式用于高压密封并适当修正结构参数。

发明内容

为了克服现有的氮气弹簧密封性能较差，且某些关键零件容易是小的问题，本发明提供一种新型氮气弹簧，该型新型氮气弹簧具有良好的密封性能，同时工作行程不会受到影响；在确保关键部件具有足够强度同时，采用适当的合金钢材料来满足经济性和使用性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：O 型密封圈被滑环的侧边挡着，不会被挤进间隙，因此可以承受高压；滑环磨损后，O 型密封圈提供的弹力能使滑环产生足够的形变来补偿细微的磨损量；为了保证同样工作行程的情况下，可以获得较稳定的弹压力，减小了最大行程时的气体内压，活塞杆采用空心的结构；直角滑环式组合密封圈采用 “薄唇”结构，由一个填充的聚四氟乙烯和一个橡胶弹性体组合而成；为了增加“厚唇”滑环的随动性，采取接触面上开沟槽的方法来增加滑环与缸筒之间的接触压力，为加工方便，这里沟槽形状分别选三角形、半圆形和矩形，环槽数选择 1~3 个不等；

为了确保使用温度范围广，材料选用聚四氟乙烯，同时保证耐磨、耐热、耐寒性能，同时加入石墨、二硫化钼等材料用来降低摩擦系数，动密封利用滑环材料的高耐磨、超低的摩擦性能来减少磨损，提高密封装置的工作寿命；直角滑环式组合密封圈采用 “薄唇”结构，由一个填充的聚四氟乙烯和一个橡胶弹性体组合而成；

本发明的有益效果是：该新型氮气弹簧使用温度范围广，动密封利用滑环材料的高耐磨、超低的摩擦性能来减少磨损，密封装置的工作寿命长；O 型密封圈被滑环的侧边挡着，可以承受高压；活塞杆采用空心的结构，减小了最大行程时的气体内压。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是氮气弹簧压缩前（初始状态）示意图。

图2是氮气弹簧压缩后（最大行程）示意图。

具体实施方式

优选的，为了保证具有适当的强度，良好的塑性和韧性，较好的可焊性，选用 40Cr 作为氮气弹簧的材料，壁厚取整为7mm，缸筒壁面上环槽半径为1.5mm。

优选的，安装单向阀充气装置，并且安装在缸底上，缸底要开螺纹孔，用于安装氮气弹簧，缸底材料选择40Cr。

优选的，为了保证同样工作行程的情况下，可以获得较稳定的弹压力，减小了最大行程时的气体内压，活塞杆采用空心的结构。

优选的，直角滑环式组合密封圈采用 “薄唇”结构，由一个填充的聚四氟乙烯和一个橡胶弹性体组合而成；为了确保使用温度范围广，材料选用聚四氟乙烯，同时保证耐磨、耐热、耐寒性能，同时加入石墨、二硫化钼等材料用来降低摩擦系数，动密封利用滑环材料的高耐磨、超低的摩擦性能来减少磨损，提高密封装置的工作寿命。

优选的，为了使与密封圈接触的滑环唇部能紧贴在活塞杆表面而具有良好的密封性，O 型密封圈在安装时根据需要有一定的压缩量，随着充气压力的增大，O 型密封圈被挤压变形，使滑环和活塞表面之间及滑环和 O 型密封圈之间的贴合越紧密，得到理想的油膜有润滑而无泄漏。

优选的，为了保证承受高压，O 型密封圈被滑环的侧边挡着，不会被挤进间隙，滑环磨损后，O 型密封圈提供的弹力能使滑环产生足够的形变来补偿细微的磨损量。