液压破碎锤用缓冲密封

技术领域

本发明涉及密封件技术领域，尤其涉及液压破碎锤用缓冲密封。

背景技术

液压破碎锤简称“破碎锤”或“破碎器”，安装在挖掘机、装载机上用来破碎石块、岩石等，是露天矿业开采的主要设备。缓冲密封是液压破碎锤密封件的重要组成部分。液压破碎锤的中缸体内部结构呈中空状，中缸体内活塞与阀组的相互动作，从而使液压破碎锤实现打击作业。在中缸体的前端分别设有防尘封槽、主油封槽及缓冲环槽，它们的作用是为密封圈提供安装位置。缓冲密封对于液压设备具有非常重要的保护作用。大型液压破碎锤的冲击能大，现有的缓冲密封结构如附图1和附图2所示，以满足不了使用要求。工作时，活塞往复动作锤击钎杆产生振动，活塞与中缸体的间隙很小，如果振动超过间隙峰值，缓冲密封中的缓冲环B会过早发生失效断裂或者形变，逐渐导致主密封、活塞和中缸体拉伤。另一方面，基体会因活塞的往复运动产生的震动，在截面A处产生剪切应力从而实现断裂，影响破碎锤正常工作。如果缓冲密封的密封性超过主密封的密封性，在实际工作中不能给主密封提供一定程度的润滑油膜，致使主密封与活塞进行干摩擦，导致主密封过早失效。同时，活塞拉伤、拉毛所产生的铁削进入到动力站内，影响破碎锤正常工作。

缓冲密封的基体一般采用聚氨酯材质，它属于弹性体，因此大部分应力会集中在缓冲环B上。缓冲环B会在活塞往复运动时产生振动力的冲击下产生断裂。另外，聚氨酯在合成过程中通过反应釜进行处理，对于温度、压力的控制容易出现偏差，导致性能出现差异。另一方面，在缓冲密封的α1角时需要后期切削加工，因为聚氨酯为弹性体，切削时会出现一定弹性偏差，对角度的控制不能达到与图纸相一致，从而致使油面角与气面角的配合出现偏差，容易出现失效情况。综上所述，现阶段液压破碎锤上使用的缓冲密封存在问题如下：(1)基体耐压、耐高温性能差；(2)基体易形变，产生的应力及活塞作业时产生的震动力导致缓冲环B过早失效；(3)原材料成本高，性能指标不稳定；(4)与活塞配合，耐磨性能差；(5)压缩永久变形的性能高；(6)切削加工性存在一定误差，影响密封效果。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种液压破碎锤用缓冲密封。

技术方案：为实现上述目的，本发明的一种液压破碎锤用缓冲密封，包括基体、调节环和缓冲环；所述基体、调节环和缓冲环同轴设置，所述调节环的外侧面、缓冲环的外侧面分别与基体的内侧面贴合，且所述调节环与缓冲环上下分布，所述缓冲环靠近高压油腔，所述调节环远离高压油腔；所述缓冲环两端的内腔分别设置通过内倒角形成的第一斜面和第二斜面。

优选地，所述缓冲环靠近高压油腔的端面上设置有第一泄压槽，若干第一泄压槽沿周向设置。

优选地，所述基体靠近高压油腔的端面上设置有第二泄压槽，若干第二泄压槽沿周向设置，所述第一泄压槽与第二泄压槽一一对应相通。

优选地，所述基体采用氢化丁腈改性材料；所述氢化丁腈改性材料是在无机类填料基础上依次添加的有机蒙脱土、硫磺形成的。

优选地，所述调节环采用改性尼龙材料；所述改性尼龙材料是在现有的尼龙原材料的基础上添加碳纤维和MoS

优选地，所述缓冲环采用改性聚四氟乙烯材料；所述改性聚四氟乙烯材料是在现有四氟乙烯材料的基础上添加青铜粉剂、碳纤维及适量MoS

本发明的一种液压破碎锤用缓冲密封，至少具有以下技术效果：

(1)基体具有一定的弹性、耐压、耐高低温性及韧性，可以更好的对调节环、缓冲环进行不同间隙下的弹性调节，从而实现密封件对活塞的合理密封性。

(2)调节环可为缓冲环提供一定的支撑，防止缓冲环在工作时因为活塞的往复运动极限挤出使密封失效。

(3)由于基体材料的特点，同时在缓冲环高压油侧的倒角及第一泄压槽的作用下，保证密封及缓冲作用的同时增加了其承受高压的能力。

(4)通过基体、支撑环和缓冲环三体式的结构，将上下唇口交汇处的最大应力减少，在压力增大时，剪应力不会明显增加，因此避免了上下唇口交汇处最大应力的产生；根部采用分体式的相连结构，即缓冲环与调节环相互依靠，使压缩面积增加，从而控制压缩率低于20％，有效地控制了剪应力的增加，从而提高耐磨性能。

(5)本发明所述基体、支撑环和缓冲环在保留密封性能的同时，拓展了它的缓冲性能，利用在基体高压侧开具的第二泄压槽，在保证润滑的情况下，有效地减少破碎锤在作业时活塞往复运动所产生的振动，改善永久型变，从而延长使用寿命。

附图说明

图1为现有的缓冲密封安装示意图；

图2为现有的缓冲密封的结构示意图；

图3为本发明安装的结构示意图；

图4为本发明的结构剖视图；

图5为本发明的主视图；

图6为现有密封件接触位置处的应力云图；

图7为本发明所述缓冲密封接触位置处的应力云图；

图8为现有密封件的米塞斯应力云图；

图9为本发明所述缓冲密封的米塞斯应力云图；

图10为现有密封件的接触压力云图；

图11为本发明所述缓冲密封的接触压力云图；

在图中，1、基体；2、调节环；3、缓冲环；4、第一斜面；5、第二斜面；6、第一泄压槽；7、第二泄压槽。

具体实施方式

以下结合图1至图11对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

一种液压破碎锤用缓冲密封，包括基体1、调节环2和缓冲环3；所述基体1、调节环2和缓冲环3同轴设置，所述调节环2的外侧面、缓冲环3的外侧面分别与基体1的内侧面贴合，且所述调节环2与缓冲环3上下分布，所述缓冲环3靠近高压油腔，所述调节环2远离高压油腔；所述缓冲环3两端的内腔分别设置通过内倒角形成的第一斜面4和第二斜面5。定义所述第一斜面4与轴向之间的夹角为油面角，即附图4中α；定义所述第二斜面5与轴向的夹角为气面角，即附图4中的β。所述缓冲环3靠近高压油腔的端面上设置有第一泄压槽6，四个第一泄压槽6沿周向间隔90°设置。所述基体1靠近高压油腔的端面上设置有第二泄压槽7，四个第二泄压槽7沿周向间隔90°设置，所述第一泄压槽6与第二泄压槽7一一对应相通。

所述基体1采用氢化丁腈改性材料；所述氢化丁腈材料在现有的无机类填料的基础上依次添加有机蒙脱土和硫磺形成。添加有机蒙脱土可以提高基体的耐压性能及耐热性能。氢化丁腈改性材料使基体1的韧性、弹性及耐热耐压性能较初始状态均可提高30％，本专利所述材料与现有材料性能对比如下表1所示。

表1本专利所述材料与现有材料性能

调节环2采用改性尼龙材料，通过在尼龙原材料的基础上进行混合添加碳纤维及MoS

缓冲环3采用改性聚四氟乙烯；通过在在原有材料的基础上添加40％的青铜粉剂、适量碳纤维及适量MoS

通过有限元分析软件ANSYS对本发明所述缓冲密封及现有的密封结构进行分析如下，进一步说明本发明的作用机理。

(1)在接触位置发面，如图6和图7所示。现有的密封结构与本发明所述缓冲密封均属于组合式，但是现有的密封结构静唇接触受力不均，存在高低作用力差值，反观本发明所述缓冲密封，受力均匀，以均匀受作用力的新型结构递进传输压缩作用力，且在密封唇口处作用力集中。

(2)在米塞斯应力方面，如附图8和附图9所示。现有的密封结构主要以前部靠近活塞处进行密封作业，当基体材料磨损后，泄漏量会增大，造成密封失效；而本发明所述缓冲密封作用力位于后部，当前部磨损后可由后部借由基体的材料特性进行补充作用力，整体组合式，受力比现有的密封结构好，使用寿命长。

(3)在接触压力方面，如附图10和附图11所示。现有的密封结构最大接触应力体现在基体外围，这种接触应力长时间作用，会造成主唇撕裂，造成失效；本发明所述缓冲密封结构最大接触应力在唇口处，且经分析得出油面角的受力小于气面角，由此得出，在油封实际工作中，会有一定均匀量的泄漏量给下一道主密封充当润滑，且对于整体密封性来说，整体的弹性调节性比原结构有优势，不会产生唇口撕裂。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。