CN106481615B - 一种密封结构、油缸及风力发电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种密封结构、油缸及风力发电机，属于密封结构领域，密封结构应用于活塞杆组件，活塞杆组件的两端分别形成压力较大的密封区域及压力较小的大气区域；活塞杆组件包括活塞杆及导向套，密封结构包括第一密封环；活塞杆及导向套通过第一密封环密封相连；第一密封环具有靠近活塞杆的第一侧面及靠近导向套的第二侧面，第一密封环还具有靠近密封区域的第一端面及靠近大气区域的第二端面；第二侧面为斜面，第二端面的外径小于第一端面的外径；导向套内侧具有与第二侧面倾斜方向一致的第一配合面。油缸应用上述密封结构。风力发电机应用这种油缸。油缸具有复杂工况下密封效果好的特性，风力发电机具有寿命长的优点。

Description

一种密封结构、油缸及风力发电机

技术领域

本发明涉及密封结构领域，具体而言，涉及一种密封结构、油缸及风力发电机。

背景技术

密封结构是各领域十分常用的结构之一，常见的密封结构应用于杆与套的连接处，用于防止流体、气体或者固体微粒从相邻结合面间泄漏，以及防止外界杂质如灰尘与水分等侵入。常见的密封结构不能在复杂工况下起到良好的密封效果，物质容易穿过密封结构的相邻结合面发生渗漏。

例如，在油缸中，活塞杆与导向套采用密封结构密封相连，其密封结构一般由橡胶件组成，橡胶密封件耐热老化、耐磨损以及耐高压性能有限，使得橡胶密封件在复杂工况下使用寿命短，容易出现漏油现象。

油缸应用于多种工程设备，例如，在液压风力发电机中，往复油缸工作频次及频率非常高，对油缸的密封结构具有极强的要求。普通橡胶密封件油缸达不到其使用寿命的要求，在短时间内就会发生漏油，导致液压风力发电机故障，给生产经营带来了极大的不便。

发明内容

本发明目的之一在于提供一种密封结构，旨在解决现有技术中密封结构存在的使用寿命短的问题。

本发明目的之二在于提供一种油缸，旨在解决现有技术中高工作频次及频率油缸存在的使用过程中易漏油的问题。

本发明目的之三在于提供一种风力发电机，旨在解决现有技术中风力发电机存在的故障率高的问题。

本发明是这样实现的：

一种密封结构，应用于活塞杆组件的密封，所述活塞杆组件的两端分别形成压力较大的密封区域及压力较小的大气区域；所述活塞杆组件包括活塞杆及导向套，所述密封结构包括第一密封环；所述活塞杆及导向套通过所述第一密封环密封相连；

所述第一密封环具有靠近所述活塞杆的第一侧面及靠近所述导向套的第二侧面，所述第一密封环还具有靠近所述密封区域的第一端面及靠近所述大气区域的第二端面；

所述第二侧面为斜面，所述第二端面的外径小于所述第一端面的外径；所述导向套内侧具有与所述第二侧面倾斜方向一致的第一配合面；所述第一密封环材质为金属。

进一步地，所述第一密封环为开口环结构，所述第一密封环包括第一开口端及第二开口端，所述第一开口端在受到朝向所述第二开口端的径向力的作用下能够向所述第二开口端贴合。

进一步地，所述第一开口端靠近所述第一端面的部位具有第一凸出部，所述第二开口端靠近所述第二端面的部位具有第二凸出部。

进一步地，所述第一凸出部及所述第二凸出部在轴向平面上的截面均为矩形，所述第一凸出部具有靠近所述第二凸出部的第一贴合面，所述第二凸出部具有靠近所述第一凸出部的第二贴合面。

进一步地，所述第二侧面外侧具有减磨层。

进一步地，所述密封结构还包括第二密封环；所述第二密封环与所述第一密封环对称设于所述活塞杆的外部，且所述第二密封环靠近所述大气区域；所述导向套内侧具有与所述第二密封环相配合的第二配合面。

进一步地，所述导向套具有过油通道及泄油通道；所述过油通道靠近所述密封区域；所述泄油通道沿径向贯通所述导向套，所述泄油通道包括第一端口及第二端口，所述第一端口位于所述第一密封环及第二密封环之间。

进一步地，所述密封结构还包括支撑环、压盖及防尘圈；所述支撑环套设于所述活塞杆外侧靠近密封区域的一端，所述压盖连接于所述导向套靠近大气区域的一端，所述防尘圈设于所述压盖及所述活塞杆之间。

一种油缸，包括缸体及上述的密封结构，所述导向套密封连接所述缸体。

一种风力发电机，使用上述的油缸。

本发明的有益效果是：本发明通过上述设计得到的密封结构在低压环境下受第一密封环与导向套的配合作用能够起到很好的密封作用；在高压环境下，受密封区域一侧压力的作用第一密封环产生形变及位移，与导向套产生紧密的贴合，起到密封作用，同时能够大幅提升其使用寿命。

本发明提供的油缸，结构设计合理，使用寿命长，密封环具有自压紧、磨损自动补偿的优点；主密封(即第一密封环)前有过油通道，便于压力迅速作用在金属制成的第一密封环上产生压紧密封；主密封后有泄油通道，泄漏的油液可从泄油通道泄漏，且泄油可将摩擦损失的热量带走，减少密封处的温升。泄油通道后设置一道与第一密封环反向但结构相同的第二密封环作为辅助密封，该辅助密封通过压盖及垫圈调整预紧力，起到辅助密封的作用。

应用了这种油缸的风力发电机在工作时具有良好的密封效果，油缸磨损里程可达数万公里，油缸能够承受风力发电机工作时高频往复运动，不仅密封作用好，且热量能够迅速带走，提高使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施方式提供的密封结构的结构示意图；

图2是本发明实施方式提供的密封结构中导向套的结构示意图；

图3是本发明实施方式提供的密封结构中第一种第一密封环的结构示意图；

图4是本发明实施方式提供的密封结构中第二种第一密封环的结构示意图；

图5是本发明实施方式提供的密封结构中第三种第一密封环的结构示意图；

图6是本发明实施方式提供的密封结构中第四种第一密封环的结构示意图；

图7是本发明实施方式提供的密封结构中压盖的结构示意图；

图8是本发明实施方式提供的密封结构中防尘圈的结构示意图；

图9是本发明实施方式提供的密封结构中第一密封环断面的结构示意图；

图10是本发明实施方式提供的密封结构中第一密封环在使用过程中受力的示意图；

图11是本发明实施方式提供的油缸的结构示意图。

图中标记分别为：

密封结构100；

活塞杆110；

导向套120；

第一配合面121；

第二配合面122；

过油通道123；

泄油通道124；

第一端口1241；

第二端口1242；

第一阻挡部125；

第二阻挡部126；

第一密封环131；

第一侧面1311；

第二侧面1312；

第一端面1313；

第二端面1314；

第一开口端1315；

第二开口端1316；

第一凸出部1317；

第二凸出部1318；

第一贴合面1319；

第二贴合面1320；

减磨层1321；

支撑环133；

第二密封环134；

压盖135；

容置槽1351；

延伸部1352；

防尘圈136；

凹槽1361；

唇口1362；

调整垫片137；

油缸200；

缸体210。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例1。

本实施例提供了一种油缸200，请参阅图1及图11，油缸200包括缸体210、活塞杆110及导向套120，导向套120与缸体210固定且密封相连，活塞杆110及导向套120组成活塞杆组件，密封结构100用于活塞杆110及导向套120的密封相连。油缸200内侧为密封区域，油缸200外侧为大气区域。

如图1所示，密封结构100包括支撑环133、第一密封环131、第二密封环134及压盖135。

如图1及图2所示，导向套120为回转结构，其外侧为阶梯状结构，其内侧沿其轴线方向分布有环形的第一配合面121及第二配合面122，第一配合面121及第二配合面122为向内凹陷的槽状结构；导向套120还具有过油通道123及泄油通道124。过油通道123靠近导向套120的内侧且靠近密封区域，泄油通道124贯穿导向套120，泄油通道124具有第一端口1241及第二端口1242，其中第一端口1241位于导向套120的内侧，第二端口1242位于导向套120的外侧。

第一配合面121为斜面结构，其内径较大的一端靠近密封区域，内径较小的一端靠近大气区域。第一配合面121及第二配合面122为对称结构，其中第一配合面121靠近密封区域，第二配合面122靠近大气区域。在第一配合面121与第二配合面122之间具有内径较小的凸出部，泄油通道124贯穿该凸出部，在第一端口1241的两侧分别形成第一阻挡部125及第二阻挡部126，其中第一阻挡部125靠近第一配合面121，第二阻挡部126靠近第二配合面122。第一阻挡部125的内径小于第一配合面121的最小内径，第二阻挡部126的内径小于第二配合面122的最小内经。

请进一步参阅图1，支撑环133为环状结构且为拉伸结构，其套设于活塞杆110外部，其外侧靠近过油通道123。在本实施例中支撑环133采用铜制成。

请参阅图1及图3，第一密封环131为金属材质制成的开口环结构，第一密封环131套设在活塞杆110外部，第一密封环131具有靠近活塞杆110的第一侧面1311及靠近导向套120的第二侧面1312，第一密封环131还具有靠近密封区域的第一端面1313及靠近大气区域的第二端面1314。第一密封环131在径向平面方向上的断面为楔形结构，使得其第二侧面1312形成能够与第一配合面121相配合的斜面结构，其中外径较小的一端靠近第二端面1314而外径较大的一端靠近第一端面1313。在第二侧面1312的外部具有减磨层1321(如图9所示)，减磨层1321与第一端面1313的延伸方向的夹角θ为钝角，减磨层1321采用PTFE(聚四氟乙烯)制成。

在第一密封环131为的开口处形成第一开口端1315及第二开口端1316，在第一开口端1315靠近第一端面1313处具有第一凸出部1317，第二开口端1316靠近第二端面1314处具有第二凸出部1318。第一凸出部1317的截面为矩形结构，第一凸出部1317靠近第二凸出部1318的一侧形成平面结构的第一贴合面1319。第二凸出部1318的截面也为矩形结构，第二凸出部1318靠近第一凸出部1317的一侧形成平面结构的第二贴合面1320。

请参阅图1及图7，压盖135为回转体结构，其固定连接于导向套120靠近大气区域的一端，其具有朝向导向套120延伸的延伸部1352，其内侧具有向内凹陷的容置槽1351。

请参阅图1及图8，防尘圈136也为回转体结构，防尘圈136嵌设在压盖135的容置槽1351内且密封套设在活塞杆110外部。防尘圈136靠近密封区域的一侧具有环状的凹槽1361，在防尘圈136的径向方向上凹槽1361的两侧形成两个环形的唇口1362。

请参阅图1及图11，活塞杆110为回转体结构，其位于密封区域的部位具有活塞头，活塞头与缸体210的内壁通过密封圈密封贴合，活塞杆110的一端延伸至缸体210外部。

油缸200在装配时可先将活塞杆110及导向套120通过密封结构100密封相连，再将活塞杆110及导向套120与缸体210相连。

在装配密封结构100时具有多种可选方式，例如，先将支撑环133及第一密封环131套设在活塞杆110外部，再沿活塞杆110轴线方向套设导向套120，使得第一密封环131与导向套120内侧的第一配合面121贴合；之后沿活塞杆110的轴线方向套设第二密封环134，使第二密封环134与导向套120的第二配合面122贴合；最后将防尘圈136嵌设在压盖135的容置槽1351内，并将压盖135连接在导向套120上，使防尘圈136与活塞杆110密封贴合，使导向套120的延伸部1352延伸至导向套120内部并与第二密封环134相抵触。压盖135与导向套120之间设置调整垫片137，使得压盖135与导向套120之间的间隙可调，且能够起到一定的密封作用。

最后，将活塞杆110伸入缸体210内并密封连接导向套120与缸体210，完成油缸200的装配。

油缸200在使用过程中通过缸体210的注油孔向缸体210内注入液压油控制油缸200的工作。在进程过程中，活塞杆110朝向缸体210内部运动，回程过程中，活塞杆110远离缸体210运动。在缸体210内液压油压力较大的情况下，液压油穿过过油通道123并挤压第一密封环131。如图10所示，第一密封环131的第一端面1313受到密封区域内液压油沿活塞杆110轴线方向的压力，使其具有朝向大气区域运行的趋势，在第一密封环131内部，形成垂直于第一侧面1311及第二侧面1312的分力，挤压第一侧面1311与活塞杆110的表面贴合、第二侧面1312与第一配合面121贴合。第一侧面1311与活塞杆110之间形成挤压面a，第二侧面1312与第一配合面121之间形成挤压面b，两侧的挤压面的紧密配合，使得第一密封环131对活塞杆110及导向套120起到良好的密封作用。在第一密封环131或者其他结构磨损严重的情况下，第一密封环131在液压油压力作用下会加剧向大气区域运行的趋势，此时第一阻挡部125能够从侧面起到阻挡作用，第二端面1314与第一阻挡部125紧密贴合，起到进一步的密封作用。

进一步如图3所示，开口环结构的第一密封环131使得其在工作过程中内径在液压油的压力作用下能够根据导向套120的内径及活塞杆110的外径适当变化，两个挤压面a及b能够均匀地承受液压油的压力，形成更紧密的配合关系。同时第一凸出部1317在油压作用下向第二凸出部1318运动，二者紧密贴合形成密封，防止液压油从该部位泄漏。少许液压油通过第一密封环131泄漏后可通过泄油通道124泄出。同时，回程过程中液压油对第一密封环131施压使其与活塞杆110及导向套120紧密贴合，活塞杆110的运动具有带动第二密封环134向密封区域运行的趋势，使得第二密封环134能够与第二配合面122紧密贴合，防止泄漏的液压油从该部位泄出。同时第二阻挡部126能够起到与第一阻挡部125类似的作用。

在上述结构中，第一开口端1315及第二开口端1316分别具有矩形状的第一凸出部1317及第二凸出部1318，除此之外，还可采用其他结构来实现第一开口端1315及第二开口端1316的配合。例如，在图4中，第一开口端1315及第二开口端1316均为斜面结构，在液压油压力作用下二者也能紧密配合起到密封作用；在图5中，第一开口端1315及第二开口端1316不仅为斜面结构而且呈弧形；在图6中，第一凸出部1317及第二凸出部1318不是简单的矩形结构，而且呈现阶梯状结构，也能够起到良好的密封作用。

在上述各部件中：导向套120起到连接缸体210的作用，密封结构100起到密封导向套120及活塞杆110的作用；支撑杆起到支撑及一定的密封作用，其材质除采用铜外还可采用其他材质；第一密封环131除采用开口环结构外，还可采用闭合环结构。双唇结构的防尘圈136在受挤压时能够在径向方向产生压缩变形，能够更好地与压盖135及活塞杆110配合，起到密封防尘的作用。

需要注意，在这种油缸200中只有第一密封环131也能够起到一定的密封作用。支撑环133除可以采用铜制成外，还可以采用其他金属及非金属材料制成。第二密封环134结构可以不与第一密封环131一致，第二密封环134可以采用M型密封圈、Y形密封圈、U形密封圈、斯特封等其他形式。

可以看出，这种结构的油缸200在使用时，低压环境下受支撑环133、第一密封环131及第二密封环134的作用能够起到稳定的密封；在高压环境下，通过第一密封环131及第二密封环134的形变及位移，也能够起到良好的密封效果。密封结构100设计合理，使用寿命长，密封环具有自压紧、磨损自动补偿的优点；主密封(即第一密封环131)前有过油通道123，便于压力迅速作用在金属制成的第一密封环131上产生压紧密封；主密封后有泄油通道124，泄漏的油液可从泄油通道124泄漏，且泄油可将摩擦损失的热量带走，减少密封处的温升。泄油通道124后设置一道与第一密封环131反向但结构相同的第二密封环134作为辅助密封，该辅助密封通过压盖135及垫圈调整预紧力，起到辅助密封的作用。

在本实施例中密封结构100应用于油缸200中，除此之外密封结构100还可应用于气缸等其他装置中，起到密封作用。

实施例2。

本实施例提供了一种风力发电机(图中未示出)，风力发电机应用实施例1中的油缸200。应用了这种油缸200的风力发电机在工作时具有良好的密封效果，油缸200磨损里程可达数万公里，油缸200能够承受风力发电机工作时高频往复运动，不仅密封作用好，且热量能够迅速带走，提高风力发电机的使用寿命。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种密封结构(100)，应用于活塞杆组件的密封，其特征在于，所述活塞杆组件的两端分别形成压力较大的密封区域及压力较小的大气区域；所述活塞杆组件包括活塞杆(110)及导向套(120)，所述密封结构包括第一密封环(131)；所述活塞杆(110)及导向套(120)通过所述第一密封环(131)密封相连；

所述第一密封环(131)具有靠近所述活塞杆(110)的第一侧面(1311)及靠近所述导向套(120)的第二侧面(1312)，所述第一密封环(131)还具有靠近所述密封区域的第一端面(1313)及靠近所述大气区域的第二端面(1314)；

所述第二侧面(1312)为斜面，所述第二端面(1314)的外径小于所述第一端面(1313)的外径；所述导向套(120)内侧具有与所述第二侧面(1312)倾斜方向一致的第一配合面(121)；

所述第一密封环(131)材质为金属；

所述第一密封环(131)为开口环结构，所述第一密封环(131)包括第一开口端(1315)及第二开口端(1316)。

2.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述第一开口端(1315)靠近所述第一端面(1313)的部位具有第一凸出部(1317)，所述第二开口端(1316)靠近所述第二端面(1314)的部位具有第二凸出部(1318)。

3.根据权利要求2所述的密封结构，其特征在于，所述第一凸出部(1317)及所述第二凸出部(1318)在轴向平面上的截面均为矩形，所述第一凸出部(1317)具有靠近所述第二凸出部(1318)的第一贴合面(1319)，所述第二凸出部(1318)具有靠近所述第一凸出部(1317)的第二贴合面(1320)。

4.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述第二侧面(1312)外侧具有减磨层(1321)。

5.根据权利要求1-4任一项所述的密封结构，其特征在于，所述密封结构还包括第二密封环(134)；所述第二密封环(134)与所述第一密封环(131)对称设于所述活塞杆(110)的外部，且所述第二密封环(134)靠近所述大气区域；所述导向套(120)内侧具有与所述第二密封环(134)相配合的第二配合面(122)。

6.根据权利要求5所述的密封结构，其特征在于，所述导向套(120)具有过油通道(123)及泄油通道(124)；所述过油通道(123)靠近所述密封区域；

所述泄油通道(124)沿径向贯通所述导向套(120)，所述泄油通道(124)包括第一端口(1241)及第二端口(1242)，所述第一端口(1241)位于所述第一密封环(131)及第二密封环(134)之间。

7.根据权利要求1所述的密封结构，其特征在于，所述密封结构还包括支撑环(133)、压盖(135)及防尘圈(136)；所述支撑环(133)套设于所述活塞杆(110)外侧靠近密封区域的一端，所述压盖(135)连接于所述导向套(120)靠近大气区域的一端，所述防尘圈(136)设于所述压盖(135)及所述活塞杆(110)之间。

8.一种油缸(200)，其特征在于，包括缸体(210)及权利要求1-7任一项所述的密封结构(100)，所述导向套(120)密封连接所述缸体(210)。

9.一种风力发电机，其特征在于，使用权利要求8所述的油缸(200)。