CN105240136B - 一种气缸套及其配合使用的组合式密封环 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气缸套，气缸套内圆周上设置有环形凹槽，当活塞运行到下止点时，密封环位于凹槽下方，密封环上表面距离凹槽底边距离与密封环高度相等；密封环下表面位于凹槽底边的上方，密封环下表面距离凹槽底边距离与密封环高度相等，凹槽最大深度为0.05mm，凹槽开口顶边与底边距离为密封环高度2～3倍，一种与气缸套配合使用的组合式密封环，包括外环和内环，外环和内环配合连接,外环和内环间可设置中间环，中间环数量至少为一个，该气缸套与组合式密封环配合使用，可以在较大范围内避免密封环的磨损漏气，使内燃机燃油燃烧充分，积碳减少，废气排放量减少，油耗量降低，节能减排，延长了内燃机的使用寿命，提高了内燃机的工作效率。

Description

一种气缸套及其配合使用的组合式密封环

技术领域

本发明涉及一种气缸套及其配合使用的组合式密封环，属于内燃机和液压油缸技术领域。

背景技术

内燃机的活塞上通用的密封环是一个弹性整体，密封环具有开口，密封环开口漏气是内燃机百年未能解决的技术难题，并且随密封环和气缸套的磨损开口逐渐增大，漏气量随之增大，从而导致了内燃机燃油燃烧不充分，积碳增多，废气排放量增大，油耗量增加，缩短了寿命、降低了效率，污染环境。同时，内燃机活塞通用的密封环具有张力，这种密封环在制作工艺上存在很大技术难题，如果密封环的厚度尺寸增大，张力就会增加，对密封环的密封有很大好处，但是装入气缸后，由于应力太大，密封环很难和气缸套有良好的密封接触面，密封环的密封效果将变差；如果将密封环的厚度减小，密封环的密封将变差技术上很难做到平衡。

通常气缸套是一个圆筒形的零件，置于机体的气缸体孔中，密封环套装在活塞上并随活塞在气缸套的内部做往复运动，密封环在与气缸套内圆周的相对运动中，容易产生磨损而导致漏气，就起不到密封的作用，从而失去其应有的功能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种气缸套组件，包括气缸套、密封环，密封环为组合式密封环，组合式密封环与该气缸套配合使用时，组合式密封环和气缸套始终有良好的密封接触面，密封效果好。

同时，组合式密封环外环阶梯形开口和内环的配合使用，解决了密封环开口漏气的百年技术难题；内环和外环的配合使用，解决了密封环有合适张力的问题；内环的使用解决了外环开口振动的问题；阶梯形开口的使用，扩大了密封环的使用范围，延长了密封环的使用寿命。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：一种气缸套组件，包括气缸套、密封环，活塞在气缸套内往复运动，活塞的外部套装有密封环；

所述气缸套包括气缸套主体，气缸套主体的内圆周上设置有凹槽，凹槽为环形槽，凹槽的底面为弧形；

当活塞运行到下止点时，密封环位于凹槽的下方，密封环的上表面距离凹槽底边的距离与密封环的高度相等；

当活塞运行到上止点时，密封环下表面位于凹槽的底边的上方，密封环的下表面距离凹槽底边的距离与密封环的高度相等；

所述凹槽的最大深度为0.05mm；

所述凹槽开口的顶边与底边的距离为密封环高度的2～3倍；

所述密封环为组合式密封环；

所述组合式密封环包括外环和设置在外环内部的内环；

所述外环和内环之间设置有中间环，所述中间环的数量至少为一个；

所述外环的内圆周上设有环状的外环凹槽、内环的外圆周上设有环状的内环凸台；

所述中间环的外圆周上设有环状的中间环凸台，中间环的内圆周上设有环状的中间环凹槽；

所述外环凹槽的截面形状为矩形或三角形，内环凸台的截面形状为矩形或三角形，中间环凸台的截面形状为矩形或三角形，中间环凹槽的截面形状为矩形或三角形；

所述外环上设置有外环阶梯形开口，所述内环上设置有内环直开口，所述外环阶梯形开口和内环直开口交错设置；

所述中间环上设置有中间环直开口，所述中间环直开口与外环阶梯形开口和内环直开口交错设置；

所述外环阶梯形开口处设有用来容纳润滑油的油槽。

本发明采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：组合式密封环的外环专为能与气缸套有良好的密封接触面而设计，对张力没有严格的技术要求，合适的张力通过调整内环厚度尺寸和自由开口的大小来实现，这样就降低了外环的制造难度，内环的使用能减少外环开口的振动，扩大了密封环的使用范围，在液压油缸中使用，为了保证足够的外环张力，在外环和内环之间可以增加有中间环，中间环的数量至少为一个，使用方便。

在气缸套的内圆周上设置有环状弧形凹槽，环状弧形凹槽设置在活塞所到达气缸套下止点时密封环所在位置的上方密封环高度的一倍处，这样密封环和气缸套的接触面，被气缸套环状弧形凹槽始终磨成最佳状态的桶面形，如果把环状弧形凹槽延长到活塞到达下止点密封环所在位置的下方密封环高度的一倍处，这样密封环和气缸套的接触面被弧形凹槽磨成锥面形。桶面形或锥面形能减少磨损，改善润滑，减少活塞摆头时的漏气，使密封效果好。

气缸套的弧形凹槽的几何形状是多样的，不同的几何形状对密封环的密封接触面产生不同的影响，同时密封环的作用也会相对产生不同的效果。凹槽的宽度：得到桶面环弧形凹槽的宽度是密封环高度的二倍左右。得到尖面环弧形凹槽的宽度是密封环高度的三倍左右。

气缸套与组合式密封环配合使用，可以在较大范围内避免密封环的磨损漏气，使内燃机燃油燃烧充分，积碳减少，废气排放量减少，油耗量降低，节能减排，延长了内燃机的使用寿命，提高了内燃机的工作效率。

本次发明专利和ZL201020518597.6号专利的不同点：本次发明专利，一种气缸套及其配套使用的组合式密封环，在凹槽的作用下，组合式密封环和气缸套的密封接触面始终被气缸套的弧形凹槽磨成最佳状态的桶面形或尖面形。桶面形或尖面形能减少磨损,改善润滑,减少活塞摆头时的漏气。ZL201020518597.6号专利密封环，不论是桶面环还是尖面环，在使用的过程中，最终还是被气缸套磨成矩形环，矩形环不具备桶面环和尖面环的优点。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

附图说明

附图1本发明实施例3组合式密封环的结构示意图；

附图2是附图1中A-A向的剖视图；

附图3是附图1中a 向的结构示意图；

附图4是本发明实施例4中组合式密封环的结构示意图；

附图5是附图4中B-B向的剖视图；

附图6是附图4中b向的结构示意图；

附图7是本发明实施例5中组合式密封环的结构示意图；

附图8是附图7中C-C向剖视图；

附图9是附图7中c向结构示意图；

附图10是本发明实施例6中组合式密封环的结构示意图；

附图11是附图10中D-D向剖视图；

附图12是附图10中d向的结构示意图；

附图13是本发明实施例7中组合式密封环的结构示意图；

附图14是附图13中E-E向剖视图；

附图15是附图13中e向结构示意图；

附图16是本发明实施例8中组合式密封环的结构示意图；

附图17是附图16中F-F向剖视图；

附图18是附图16中f向结构示意图；

附图19是气缸套的结构示意图；

附图20是气缸套与密封环配合使用的状态图；

附图21是气缸套与密封环配合使用的状态图。

图中，

1-外环，11-外环凹槽，12-外环凸台，13-外环阶梯形开口；

2-内环，21-内环凹槽，22-内环凸台，23-内环直开口；

3-中间环，31-中间环凹槽，32-中间环凸台，33-中间环直开口；

4-油槽；

5-气缸套主体，51-阻水圈凹槽，52-凹槽；

6-密封环,7-油环，8-活塞，9-连杆。

具体实施方式

实施例1，如图19、图20所示，一种气缸套，包括气缸套主体5,气缸套主体5的内圆周上设置有凹槽52，凹槽52为环形槽，凹槽52具有顶边、底边和底面，凹槽52的底面为弧形。气缸套主体5的外圆周上设置有阻水圈凹槽51。

使用状态时：活塞8上套装有密封环6和油环7，连杆9带动活塞8在气缸套内往复运动，当活塞运行到下止点时，凹槽52位于密封环6的上方，密封环6的高度为h，密封环6的上表面距离凹槽52底边的距离为b，其中b=h，凹槽52开口的顶边与底边的距离a,其中a=（2～3）h，凹槽52的深度c为0.05mm。

如实施例1所述的气缸套与组合式密封环配合使用效果最佳。

实施例2，如图19、图21所示，一种气缸套，包括气缸套主体5,气缸套主体5的内圆周上设置有凹槽52，凹槽52为环形槽，凹槽52具有顶边、底边和底面，凹槽52的底面为弧形。气缸套主体5的外圆周上设置有阻水圈凹槽51。

使用状态时：活塞8上套装有密封环6和油环7，连杆9带动活塞8在气缸套内往复运动，当活塞运行到上止点时，凹槽52的底边位于密封环6的下方，密封环6的高度为h，密封环6的下表面距离凹槽52底边的距离为b，其中b=h，凹槽（52）开口的顶边与底边的距离a,其中a=（2～3）h，凹槽52的深度c为0.05mm。

如实施例2所述的气缸套与组合式密封环配合使用效果最佳。

实施例3，如图1、图2、图3所示，一种组合式密封环，包括外环1和设置在外环1内部的内环2，外环1和内环2配合连接，外环1上设置有外环阶梯形开口13，内环2上设置有内环直开口23，外环阶梯形开口13和内环直开口23交错设置，外环1的开口处设有用来容纳润滑油的油槽4，外环1的内圆周上设有截面形状为矩形的环状外环凹槽11，内环2的外圆周上设有截面形状为矩形的环状内环凸台22，外环凹槽11与内环凸台22相配合。

外环1专为能与气缸套有良好的密封接触面而设计，对张力没有严格的技术要求，外环1的张力可适当减小，合适的张力通过调整内环2厚度尺寸和自由开口的大小来实现，这样就降低了外环的制造难度。

实施例3所述的组合式密封环可以与普通气缸套配套使用，与实施例1和实施例2气缸套配套使用效果更好。

组合式密封环与实施例1中的气缸套配合使用时：组合式密封环和气缸套的接触面被凹槽52始终磨成最佳状态的桶面形；组合式密封环与实施例2中的气缸套配合使用时：组合式密封环和气缸套的接触面被凹槽52磨成锥面形。桶面形或锥面形能减少磨损，改善润滑，减少活塞摆头时的漏气。

实施例4，如图4、图5、图6所示，一种组合式密封环，包括外环1和设置在外环1内部的内环2，外环1和内环2配合连接，外环1上设置有外环阶梯形开口13，内环2上设置有内环直开口23，外环阶梯形开口13和内环直开口23交错设置，外环1的开口处设有用来容纳润滑油的油槽4，外环1的内圆周上设有截面形状为矩形的环状外环凸台12，内环2的外圆周上设有截面形状为矩形的环状内环凹槽21，外环凸台12与内环凹槽21相配合。

外环1专为能与气缸套有良好的密封接触面而设计，对张力没有严格的技术要求，外环1的张力可适当减小，合适的张力通过调整内环2厚度尺寸和自由开口的大小来实现，这样就降低了外环的制造难度。

实施例4所述的组合式密封环可以与普通气缸套配套使用，与实施例1和实施例2气缸套配套使用效果更好。

组合式密封环与实施例1中的气缸套配合使用时：组合式密封环和气缸套的接触面被凹槽52始终磨成最佳状态的桶面形；组合式密封环与实施例2中的气缸套配合使用时：组合式密封环和气缸套的接触面被凹槽52磨成锥面形。桶面形或锥面形能减少磨损，改善润滑，减少活塞摆头时的漏气。

实施例5，如图7、图8、图9所示，一种组合式密封环，包括外环1和设置在外环1内部的内环2，外环1和内环2配合连接，外环1上设置有外环阶梯形开口13，内环2上设置有内环直开口23，外环阶梯形开口13和内环直开口23交错设置，外环1的开口处设有用来容纳润滑油的油槽4，外环1的内圆周上设有截面形状为三角形的环状外环凹槽11，内环2的外圆周上设有截面形状为三角形的环状内环凸台22，外环凹槽11与内环凸台22相配合。

外环1专为能与气缸套有良好的密封接触面而设计，对张力没有严格的技术要求，外环1的张力可适当减小，合适的张力通过调整内环2厚度尺寸和自由开口的大小来实现，这样就降低了外环的制造难度。

实施例5所述的组合式密封环可以与普通气缸套配套使用，与实施例1和实施例2气缸套配套使用效果更好。

组合式密封环与实施例1中的气缸套配合使用时：组合式密封环和气缸套的接触面被凹槽52始终磨成最佳状态的桶面形；组合式密封环与实施例2中的气缸套配合使用时：组合式密封环和气缸套的接触面被凹槽52磨成锥面形。桶面形或锥面形能减少磨损，改善润滑，减少活塞摆头时的漏气。

实施例6，如图10、图11、图12，，一种组合式密封环，包括外环1和设置在外环1内部的内环2，外环1和内环2配合连接，外环1上设置有外环阶梯形开口13，内环2上设置有内环直开口23，外环阶梯形开口13和内环直开口23交错设置，外环1的开口处设有用来容纳润滑油的油槽4，外环1的内圆周上设有截面形状为三角形的环状外环凸台12，内环2的外圆周上设有截面形状为三角形的环状内环凹槽21，外环凸台12与内环凹槽21相配合。

外环1专为能与气缸套有良好的密封接触面而设计，对张力没有严格的技术要求，外环1的张力可适当减小，合适的张力通过调整内环2厚度尺寸和自由开口的大小来实现，这样就降低了外环的制造难度。

实施例6所述的组合式密封环可以与普通气缸套配套使用，与实施例1和实施例2气缸套配套使用效果更好。

组合式密封环与实施例1中的气缸套配合使用时：组合式密封环和气缸套的接触面被凹槽52始终磨成最佳状态的桶面形；组合式密封环与实施例2中的气缸套配合使用时：组合式密封环和气缸套的接触面被凹槽52磨成锥面形。桶面形或锥面形能减少磨损，改善润滑，减少活塞摆头时的漏气。

实施例7，如图13、图14、图15所示，一种组合式密封环，包括外环1和设置在外环1内部的内环2，在外环1和内环2之间设有中间环3，外环1、中间环3和内环2配合连接，外环1上设置有外环阶梯形开口13，内环2上设置有内环直开口23，中间环上设置有中间环直开口33，外环阶梯形开口13、中间环直开口33和内环直开口23交错设置。

外环1的内圆周上设有截面形状为矩形的环状外环凹槽11，中间环3的外圆周上设有截面形状为矩形的环状中间环凸台32，中间环3的内圆周上设有截面形状为矩形的环状中间环凹槽31，内环2的外圆周上设有截面形状为矩形的环状内环凸台12。外环凹槽11与中间环凸台32相配合，中间环凹槽31与内环凸台12相配合。

实施例7所述的组合式密封环外环的密封接触面镀上一层软质合金，用于液压油缸，与现有技术相比，既耐压也耐温，使用寿命长。

实施例8，如图16、图17、图18所示，一种组合式密封环，包括外环1和设置在外环1内部的内环2，在外环1和内环2之间设有中间环3，外环1、中间环3和内环2配合连接，外环1上设置有外环阶梯形开口13，内环2上设置有内环直开口23，中间环上设置有中间环直开口33，外环阶梯形开口13、中间环直开口33和内环直开口23交错设置。

外环1的内圆周上设有截面形状为三角形的环状外环凹槽11，中间环3的外圆周上设有截面形状为三角形的环状中间环凸台32，中间环3的内圆周上设有截面形状为三角形的环状中间环凹槽31，内环2的外圆周上设有截面形状为三角形的环状内环凸台12。外环凹槽11与中间环凸台32相配合，中间环凹槽31与内环凸台12相配合。

实施例8所述的组合式密封环外环的密封接触面镀上一层软质合金，用于液压油缸，与现有技术相比，既耐压也耐温，使用寿命长。

上述的具体实施方式只是示例性的，是为了使本领域技术人员能够更好的理解本发明内容，不应理解为是对本发明保护范围的限制，只要是根据本发明技术方案所作的改进，均落入本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种气缸套组件，包括气缸套、密封环（6），活塞（8）在气缸套内往复运动，活塞（8）的外部套装有密封环（6）；

所述气缸套包括气缸套主体（5），气缸套主体（5）的内圆周上设置有凹槽（52），凹槽（52）为环形槽，凹槽（52）的底面为弧形；

当活塞（8）运行到下止点时，密封环（6）位于凹槽（52）的下方，密封环（6）的上表面距离凹槽（52）底边的距离与密封环（6）的高度相等；

当活塞（8）运行到上止点时，密封环（6）下表面位于凹槽（52）的底边的上方，密封环（6）的下表面距离凹槽（52）底边的距离与密封环（6）的高度相等；

所述凹槽（52）的最大深度为0.05mm；

所述凹槽（52）开口的顶边与底边的距离为密封环（6）高度的2～3倍；

所述密封环（6）为组合式密封环；

所述组合式密封环包括外环（1）和设置在外环（1）内部的内环（2）；

所述外环（1）和内环（2）之间设置有中间环（3），所述中间环（3）的数量至少为一个；

所述外环（1）的内圆周上设有环状的外环凹槽(11)、内环（2）的外圆周上设有环状的内环凸台(22)；

所述中间环（3）的外圆周上设有环状的中间环凸台（32），中间环（3）的内圆周上设有环状的中间环凹槽（31）；

所述外环凹槽(11)的截面形状为矩形或三角形，内环凸台(22)的截面形状为矩形或三角形，中间环凸台（32）的截面形状为矩形或三角形，中间环凹槽（31）的截面形状为矩形或三角形；

所述外环（1）上设置有外环阶梯形开口(13)，所述内环（2）上设置有内环直开口(23)，所述外环阶梯形开口(13)和内环直开口(23)交错设置；

所述中间环上设置有中间环直开口（33），所述中间环直开口（33）与外环阶梯形开口（13）和内环直开口（23）交错设置；

所述外环阶梯形开口(13)处设有用来容纳润滑油的油槽（4）。