專利名稱：一種彈性補償同軸組合密封圈的制作方法
技術領域：
本發明涉及密封件領域，特別涉及一種用于液壓油缸的彈性補償同軸組 合密封圈。
背景技術：
液壓密封廣泛應用于汽車、石油、化工、能源、制藥、冶金、機械等行 業。 一個完整的液壓系統由四個部分組成動力裝置、執行裝置、控制調節 裝置、輔助裝置。其中，液壓油缸是主要的動力執行部件，將液體的液壓能 轉換成機械能；密封的失效往往是造成整個系統運轉失常的重要原因。目前，液壓油缸普遍采用丫型、u型、v型、o形圈及相關組合式密封圈。在液壓作用下，Y型、U型、V型等唇形密封圈唇部圓周方向發生變形， 產生接觸應力，隨液體壓力的增加，接觸應力隨之增大而達到自密封效果； 但這些密封圈的主要缺點是唇口部位易損壞而失去密封作用，內壓過高時發 生根部擠出現象。O形圈是液壓工程中使用最廣泛的密封件，特點是結構簡 單、制造容易、體積小，但容易發生擠出和擰扭現象，長期處于變形狀態導 致密封效果下降。發明內容本發明的目的在于克服現有技術中存在的缺點，提供一種耐磨損、耐沖 擊力、工作穩定性好的彈性補償同軸組合密封圈。 本發明的目的通過下述技術方案實現一種彈性補償同軸組合密封圈，由一個外圈和一個內圈組成，作為彈性 載體的外圈是D形圈1，其外圓側面有一條圓弧凹槽；所述內圈是階梯型滑環2，其內圓的下階梯面與軸線3形成5。 8°的夾角，上階梯面與下階梯面用倒角過渡。所述階梯型滑環的上階梯面與下階梯面的倒角為1/4圓倒角。 所述階梯型滑環的原材料重量組成份數為聚四氟乙烯(簡稱PTFE) 55 65重量份，青銅粉30 40重量份，鈦白粉2 3重量份，三氧化二鉻(簡稱鉻綠)1.5 2.5重量份。在上述配方中含有混合顏料，使得滑環在保 持高耐磨性能的同時，滿足用戶對產品外觀的美觀要求。聚四氟乙烯經過青 銅粉的填充改性，提高了耐高低溫、自潤滑性能、摩擦性能以及蠕變性能。 PTFE選用適合混合使用的PTFE細粉，平均粒徑一般為25wm，具有更高 的物理性能，能滿足高品質要求。所述階梯型滑環的表面粗糙度Ra0.4， Rz3.2。 所述D形圈外圓側面的圓弧凹槽寬度是6 9mm，深度是1 3mm。 所述D形圈的原材料重量組成份數為丙烯腈含量為33% 35%的丁腈 橡膠(NBR橡膠)100份，氧化鋅3 5份，硬脂酸1 2份，防老劑2， 2， 4-三甲基-1， 2-二氫喹啉聚合體1.5 3.0份，高耐磨炭黑40 50份，半補 強碳黑30 40份，鄰苯二甲酸二辛酯6 8份，硫磺0.6 1份，促進劑二 硫化苯并噻唑1.5 2.0份，N-環己基-2-苯并噻唑次磺酰胺0.8 1.5份，二 硫化四甲基秋蘭姆1.5 2.5份。原材料中選用中等丙烯腈含量的NBR橡膠， 硫化體系賦予D形圈較深的交聯密度，既保證較好的耐油性能，又保持良好 的彈性性能。階梯型滑環經配料、壓制、燒結、車削后獲得；D形圈經配料、混煉、 擠出預成型、模壓硫化后獲得，兩者組合即獲得彈性補償同軸密封圈。本發明的工作原理是橡膠唇形密封圈的密封原理是依靠裝填在密封腔 體中的預壓緊力，以其唇邊緊貼密封腔體表面，阻塞泄露通道而獲得密封效 果；在介質壓力作用時，唇邊進一步貼緊密封腔體表面從而增強阻塞泄露通的密封效果；密封圈受到擠壓和壓縮唇口產生變形，唇口產生了初始壓縮應力(Pri)，流體壓力為(Prp)，在流體壓力(P「p)作用下，密封唇口總壓力P為 P=P「i+Prp〉Prp ，密封唇邊密封效果增強，從而起到密封作用。受到安裝 后的預緊力作用，階梯型滑環的工作面即上階梯面會緊貼豎直的活塞桿而輕 微的向后傾斜，D形圈因此受到壓縮，若要增大D形圈的初始密封應力，可 以增加滑環上階梯面與軸線的夾角。滑環外圓端面與D形圈內圓端面的密封 作用是，隨液壓的增大，該處接觸應力隨之增大而實現自密封作用，D形圈 內圓直徑不宜過小，直徑過小會使滑環對D形圈上部分和下部分的壓縮量過 小，導致法向接觸應力降低。本發明與現有技術相比具有如下優點和效果 (1)本發明中，階梯型滑環的錐度結構有利于將液壓油刮回高壓油區， 而且該滑環采用耐磨、耐腐蝕的聚四氟乙烯材料，不存在唇形圈易在唇口磨損的缺陷，而且其工作面的傾斜結構提供給彈性補償的D形圈更合理的應力分布，同時滑環的厚度能避免高壓時D形橡膠圈在間隙中被擠出。(2) 本發明中，采用有外圓端面開有圓弧凹槽的D形圈作彈性補償， 可以在密封面上提供更高、更合理的密封應力，密封效果好。(3) 本發明具有結構簡單，密封效果好、泄漏小、壽命長、耐腐蝕、 自潤滑、耐磨等優點；而且使用方便，原先使用其它類似密封圈的液壓缸， 不需作任何更改，即可使用本發明密封圈。(4) 本發明特別適用于活塞桿和活塞密封，如車用轉向動力缸和冶金 用的AGC伺服缸。


圖1為本發明液壓組合式密封件的截面圖。 圖2為本發明密封圈的裝配圖。 圖3為D形圈外圓未開有圓凹弧槽的接觸應力圖。 圖4是D形圈外圓開有圓弧凹槽的等效應力及接觸應力圖。 (圖中1.D形圈，2.階梯型滑環，3.中心軸線，圖2中箭頭所示為 流體的壓力方向。)具體實施方式
下面結合實施例對本發明做進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不 限于此。實施例1如圖1和圖2所示，D形圈1和階梯型滑環2都處于自然狀態，D形圈 的高度略低于滑環高度，但不宜過低，否則滑環會發生翻轉。階梯型滑環的 表面粗糙度Ra0.4， Rz3.2，滑環上階梯面與下階梯面的倒角正好是1/4圓， 倒角可以避免內應力集中，也能有利于刮油而減小泄漏量。如圖3和圖4所示，本發明有圓弧凹槽的D形圈的法向接觸應力有二次 峰值，其密封效果明顯優于沒有圓弧凹槽的D形圈。階梯型滑環的原材料重量組成為PTFE 55份，青銅粉40份，鈦白粉 3份，鉻綠2份。D形圈的原材料重量組成為丙烯腈含量為33。/。丁腈橡膠100份，氧化 鋅3份，硬脂酸1份，防老劑2， 2， 4-三甲基-1, 2-二氫喹啉聚合體1.5份，高耐磨炭黑40份，半補強碳黑40份，鄰苯二甲酸二辛酯6份，硫磺0.6份， 促進劑二硫化苯并噻唑1.5， N-環己基-2-苯并噻唑次磺酰胺1.5份，二硫化 四甲基秋蘭姆2.5份。結構參數滑環工作面即其內園的下階梯面與軸線3的夾角為5° ， D 形圈外圓側面的圓弧凹槽寬度是6mm，深度是1mm。^梯形滑環的原材料的重量組成為PTFE 65份，青銅粉30份，鈦白 粉2.5份，鉻綠2.5份。D形橡膠密封圈的原材料重量組成為丙烯腈含量為35。/。的丁腈橡膠 100份，氧化鋅5份，硬脂酸2份，防老劑2， 2， 4-三甲基-1， 2-二氫喹啉 聚合體3.0，高耐磨炭黑50份，半補強碳黑30份，鄰苯二甲酸二辛酯8份， 硫磺1份，促進劑二硫化苯并噻唑1.5份，N-環己基-2-苯并噻唑次磺酰胺 0.8份，二硫化四甲基秋蘭姆1.5份。結構參數滑環工作面與軸線夾角為6° ， D形圈外圓惻面的圓弧凹槽 寬度是8mm，深度是2mm。階梯形滑環的原材料的重量組成為PTFE60份，青銅粉36.5份，鈦 白粉2份，鉻綠1.5份。D形橡膠密封圈的原材料重量組成為丙烯腈含量為34%的丁腈橡膠 100份，氧化鋅4份，硬脂酸1.5份，防老劑2， 2， 4-三甲基-1， 2-二氫喹 啉聚合體2.0，高耐磨炭黑45份，半補強碳黑35份，鄰苯二甲酸二辛酯7 份，硫磺0.6份，促進劑二硫化苯并噻唑1.8份，N-環己基-2-苯并噻唑次 磺酰胺1.2份，二硫化四甲基秋蘭姆2.0份。結構參數滑環工作面與軸線夾角為7° ， D形圈外圓側面的圓弧凹槽 寬度是9mm，深度是3mm。
權利要求
1、一種彈性補償同軸組合密封圈，由一個外圈和一個內圈組成，其特征在于所述外圈是D形圈，其外圓側面有一條圓弧凹槽；所述內圈是階梯型滑環，其內圓的下階梯面與軸線形成5°～8°的夾角，上階梯面與下階梯面用倒角過渡。
2、 根據權利要求1所述的彈性補償同軸組合密封圈，其特征在于所 述階梯型滑環的上階梯面與下階梯面的倒角為1/4圓倒角。
3、 根據權利要求1所述的彈性補償同軸組合密封圈，其特征在于所述D形圈外圓側面的圓弧凹槽寬度是6 9mm，深度是1 3mm。
4、 根據權利要求1所述的彈性補償同軸組合密封圈，其特征在于所 述階梯型滑環的原材料重量組成份數為聚四氟乙烯55 65重量份，青銅 粉30 40重量份，鈦白粉2 3重量份，三氧化二鉻1.5 2.5重量份。
5、 根據權利要求1所述的彈性補償同軸組合密封圈，其特征在于所 述D形圈的原材料重量組成份數為丙烯腈含量為33% 35%的丁腈橡膠 100份，氧化鋅3 5份，硬脂酸1 2份，防老劑2， 2， 4-三甲基-1， 2-二氫喹啉聚合體1.5 3.0份，高耐磨炭黑40 50份，半補強碳黑30 40 份，鄰苯二甲酸二辛酯6 8份，硫磺0.6 1份，促進劑二硫化苯并噻唑 1.5 2.0份，N-環己基-2-苯并噻唑次磺酰胺0.8 1.5份，二硫化四甲基秋 蘭姆1.5 2.5份。
全文摘要
本發明公開了一種彈性補償同軸組合密封圈，由一個外圈和一個內圈組成，所述外圈是D形圈，其外圓側面有一條圓弧凹槽；所述內圈是階梯型滑環，其內圓的下階梯面與軸線形成5°～8°的夾角，上階梯面與下階梯面用倒角過渡。本發明具有結構簡單，密封效果好、泄漏小、壽命長、耐腐蝕、自潤滑、耐磨等優點；而且使用方便，特別適用于活塞桿和活塞密封，如車用轉向動力缸和冶金用的AGC伺服缸。
文檔編號C08L27/00GK101408248SQ200810029190
公開日2009年4月15日 申請日期2008年7月2日 優先權日2008年7月2日
發明者李正波, 肖風亮, 清 范, 鄧聯勇, 陳雪梅, 雷志云 申請人:廣州機械科學研究院