уплотнение гидро- или пневматического цилиндра

Формула изобретения

Уплотнение гидро- или пневмоцилиндра, содержащее шток прямолинейного поступательного перемещения, переднюю крышку с коническим участком, отличающееся тем, что цилиндр снабжен уплотнительной камерой, выполненной в виде трубки с расширением с одной стороны, устанавливаемой в канавки подвижного штока и передней крышки, закрепляемой в местах соединения хомутами и изолирующей подвижный шток от рабочей среды цилиндра.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидро- и пневмоприводу прямолинейного поступательного перемещения и может применяться для уплотнения штоков гидро- и пневмоцилиндров. Гидро- и пневмоцилиндры широко применяются в различных областях машиностроения, в ручных гидравлических инструментах.

Из общего уровня развития техники известно, что уплотнение гидравлических и пневматических цилиндров осуществляется при помощи уплотнительных колец и манжет. В литературе приведены сведения о применяемых в гидро- и пневмоцилиндрах уплотнениях. Например, резиновые кольца устанавливаются между передней крышкой и гильзой, задней крышкой и гильзой. Манжеты устанавливаются в канавки поршня. Также манжеты устанавливаются в канавки передней крышки для уплотнения штока. Уплотняющий эффект достигается за счет плотного прилегания резиновых манжет или колец к стенкам гильзы, штоку и к канавкам, в которые они устанавливаются. Такое плотное прилегание достигается за счет натяга в соединении манжеты или кольца с деталями цилиндров и за счет эластичности материала манжет и колец. При применении резиновых манжет уплотняющий эффект повышается за счет того, что давление рабочей среды прижимает манжету к уплотняемым деталям. Для повышения герметичности уплотнений совместно с манжетами и кольцами применяются защитные кольца, распорные втулки и другие элементы.

В устройстве по патенту RU 2208717 С2 предлагается пневмоцилиндр, содержащий гильзу, поршень, разделяющий его внутренний объем с образованием штоковой полости, шток, крышку заднюю, крышку переднюю с расточкой с размещенным в ней распорным резиновым кольцом, поджимающим к поверхности штока манжету Г-образного сечения с низким коэффициентом трения, при этом расточка передней крышки выполнена в виде усеченного конуса, примыкающего своим большим основанием к штоковой полости, манжета Г-образного сечения контактирует опорной частью с выполненной в ней радиальным каналом, с большим основанием усеченного конуса, а на внутренней поверхности уплотнительного лепестка манжеты в зоне уплотнительной кромки выполнена кольцевая проточка. В данном изобретении уплотняющий эффект манжеты повышается вследствие более плотного ее прилегания к поверхности штока за счет давления воздуха, воздействующего на опорную поверхность манжеты через радиальный канал, и за счет кольцевой проточки, выполненной на уплотняющем лепестке манжеты.

Но в манжетном уплотнении не достигается полная герметичность, существуют небольшие утечки рабочей среды. Полной герметичности достигнуть невозможно, так как уплотнение подвижно, и за каждый ход штока небольшое количество рабочей среды выходит в окружающую среду (например, на наружной поверхности штока образуется и накапливается масляная пленка). В то же время неподвижные уплотнения полностью герметизируют рабочее пространство гидроцилиндра, исключают утечки.

В существующих гидроцилиндрах масло остается на поверхности штока в виде тонкой пленки и вместе с ним попадает за пределы гидроцилиндра при выдвигании штока. Затем при втягивании штока уплотнительная манжета или грязесъемник частично снимают эту пленку вместе с пылью, оседающей на поверхности штока, предотвращая их попадание в рабочее пространство гидроцилиндра. Но таким образом, при каждом ходе штока небольшое количество масла попадает в окружающую среду, т.е. происходит его утечка.

В случае применения в качестве рабочей среды сжатого воздуха малые утечки не являются серьезным недостатком. При применении масла необходимо предусматривать меры для предотвращения загрязнения оборудования, оснастки, производственных помещений и соблюдения экологических требований. В некоторых случаях утечки рабочей среды могут представлять опасность. Например, в химических производствах может произойти смешивание рабочей среды гидро- и пневмопривода с химическими веществами. При перекачивании опасных или ядовитых веществ поршневыми насосами утечки также недопустимы.

Задачей изобретения является повышение герметичности уплотнений штоков гидро- и пневмоцилиндров, исключение утечек рабочей среды.

Предлагаемая уплотнительная камера полностью изолирует подвижный шток от рабочей среды гидро- или пневмоцилиндра, но места ее соединения со штоком и передней крышкой остаются неподвижными. Поэтому предлагаемое уплотнение обладает высокой надежностью, полностью исключая утечки рабочей среды.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показана конструктивная схема гидроцилиндра, оснащенного предлагаемым уплотнением (показано промежуточное положение штока и поршня), на фиг.2 показано крайнее левое положение поршня и штока.

Гидроцилиндр содержит шток 1, переднюю крышку 4 с установленными в ней грязесъемником 5 и уплотнительным кольцом 6; дистанционное кольцо 7 установлено в гильзе 8; уплотнительную камеру 9, закрепляемую хомутами 10 на передней крышке 4 и штоке 1; поршень 12 с установленными в нем манжетами 11, уплотнительным кольцом 13 образует рабочие полости гидроцилиндра и закрепляется на штоке 1 при помощи гайки 14 и стопорной шайбы 15; заднюю крышку 16 с установленным в ней уплотнительным кольцом 6 и стягиваемую с передней крышкой 4 при помощи шпилек 2 и гаек 3.

Уплотнение работает следующим образом. Шток 1 проходит через центральное отверстие передней крышки 4, в котором установлен грязесъемник 5. Между передней крышкой 4 и гильзой 8 установлено уплотнительное кольцо 6 для предотвращения утечек масла. Поршень 12 присоединяется к штоку 1 и закрепляется гайкой 14, которая стопорится стопорной шайбой 15. Между поршнем 12 и штоком 1 установлено уплотнительное кольцо 13, предотвращающее перетекание масла из одной рабочей полости гидроцилиндра в другую. В канавки поршня 12 устанавливаются уплотнительные манжеты 11, предотвращающие перетекание масла из одной рабочей полости в другую. Задняя крышка 16 присоединяется к гильзе 8. Для предотвращения утечек масла в канавку задней крышки 16 устанавливается уплотнительное кольцо 6. Передняя крышка 4 и задняя крышка 16 стягиваются друг с другом при помощи шпилек 2 и гаек 3. Масло под давлением поступает в рабочие полости гидроцилиндра через отверстия в передней крышке 4 и задней крышке 16. При этом масло воздействует на один из торцов поршня 12 и перемещает его вместе со штоком 1. Таким образом, поршень 12 со штоком 1 совершают прямолинейное поступательное перемещение. При движении влево ход поршня 12 ограничивается дистанционным кольцом 7. При движении вправо поршень 12 в конце хода упирается в заднюю крышку 16. Для предотвращения попадания грязи, пыли в рабочее пространство гидроцилиндра в передней крышке 4 установлен грязесъемник, который снимает с поверхности штока 1 попавшую на него пыль, грязь. Осевое усилие на штоке 1 зависит от давления поступающего масла и от рабочей площади поршня 12. При сборке гидроцилиндра один конец уплотнительной камеры 9 вкладывается в канавку передней крышки 4, а другой конец - в канавку штока 1. Соединения уплотнительной камеры 9 со штоком 1 и передней крышкой 4 фиксируются при помощи хомутов 10. Уплотнительная камера 9 представляет собой резиновую трубку, внутренний диаметр которой на 1...2 мм больше диаметра уплотняемого штока. На одном конце уплотнительной камеры имеется расширение для установки на переднюю крышку 4. На обоих концах уплотнительной камеры 9 имеются утолщения для установки в канавки штока 1 и передней крышки 4. Таким образом, уплотнительная камера 9 изолирует шток 1 от рабочей полости гидроцилиндра и от поступающего в эту полость масла. Поэтому масло не попадает на поверхность штока и в зазор между штоком и центральным отверстием в передней крышке. Соответственно, исключается утечка масла в окружающую среду. На фиг.1 показано промежуточное положение поршня и штока. На фиг.2 показано крайнее левое положение поршня и штока (когда 1 шток максимально выдвинут из гидроцилиндра, а поршень 12 упирается в дистанционное кольцо 7). При движении штока 1 вправо уплотнительная камера 9 расправляется, облегая поверхность штока. При движении штока 1 влево уплотнительная камера 9 сворачивается, образуя складки так, как показано на фиг.2. На передней крышке 4 изготовлен конический участок, который приподнимает уплотнительную камеру 9 от поверхности штока 1, способствуя ее правильному сворачиванию. Ход поршня 12 ограничен дистанционным кольцом 7, поэтому конус передней крышки не наедет на место соединения уплотнительной камеры 9 со штоком 1.

Уплотнение подвижного штока гидро- или пневмоцилиндра уплотнительной камерой, соединение которой со штоком и передней крышкой остается неподвижным, более надежны и могут полностью исключить утечки рабочей среды. При применении предлагаемого уплотнения полностью исключается непосредственный контакт рабочей среды со штоком гидроцилиндра. Соответственно, исключается попадание рабочей среды вместе с подвижным штоком в окружающую среду.