CN112539153B - 压缩机组合活塞环 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种压缩机组合活塞环，由覆盖环和密封环组合成活塞环，在装配时通过凹槽和凸台进行定位，通过第一磁性件与第二磁性件进行磁吸固定，装入活塞的活塞环槽内后，在活塞上下运动时与气缸内壁、活塞环槽的上底面或下底面贴合实现对气缸内位于活塞下侧或上侧的腔室密封，可以有效地同时阻止轴向和径向气体泄漏，另外在高压气体进入第一切口后挤压覆盖环与密封环相互作用，将覆盖环的张力分向两侧，减少覆盖环开口的磨损，通过在第二切口上设置圆角，减少应力集中而造成断裂的现象，密封环与覆盖环使用不同材质，密封时承担不同的功能，可以减少制造成本，整体上本发明保证了活塞环的动密封效果，同时显著延长了活塞环的使用寿命。

Description

压缩机组合活塞环
技术领域
本发明涉及压缩机技术领域。更具体地说，本发明涉及一种压缩机组合活塞环。
背景技术
目前国内加氢站用压缩机只有金属隔膜式压缩机与液压活塞式压缩机，而传统的机械活塞式压缩机在加氢站的使用场景下无法满足需求，原因之一是现有的常见活塞环在用于加氢站高压、氢环境的压缩机时，密封性、耐磨性还有待提高。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种压缩机组合活塞环，以解决现有技术中的活塞环在高压、氢环境下密封性、耐磨性均较差的技术问题。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种压缩机组合活塞环包括：
覆盖环，其包括一体成型且同轴设置的上环部和下环部，上环部与下环部的内径一致，上环部的外径小于下环部的外径，上环部和下环部上共同开设有第一切口，下环部的上表面沿上环部的外周开设有一圈凹槽，上环部或下环部上固定有第一磁性件；
密封环，其与所述覆盖环同轴设置在所述下环部的上表面，密封环的下表面沿圆周设置有一圈凸台，凸台与所述凹槽配合设置，密封环的外径与下环部的外径一致、内径与所述上环部的外径一致，密封环上开设有第二切口，密封环上固定有第二磁性件；
所述第一切口与第二切口错开设置，所述第一磁性件与第二磁性件之间相互吸附连接。
优选的是，所述第一切口的方向相对于所述覆盖环的轴线倾斜设置。
优选的是，所述第二切口为搭接口。
优选的是，所述搭接口包括分别设置在所述密封环的两端的搭接槽和搭接块，搭接槽位于所述密封环的上端且位于所述密封环的外侧，搭接块与搭接槽配合设置，搭接槽在所述密封环的径向的长度小于所述密封环的径向厚度且大于所述密封环的径向厚度的一半。
优选的是，所述搭接槽在靠近所述搭接块的侧面与底面之间的连接处设置有第一圆角，所述搭接槽在远离所述搭接块的侧面与底面之间的连接处设置有第二圆角，第一圆角、第二圆角的半径大于所述搭接槽的高度，所述搭接块的端部对应第一圆角、第二圆角分别设置有相配合的第三圆角、第四圆角。
优选的是，所述覆盖环、密封环由不同的弹性材质制成。
优选的是，所述覆盖环由碳纤维增强聚四氟乙烯复合材料制成，所述密封环由聚四氟乙烯和聚苯硫醚共混复合材料制成。
优选的是，所述上环部的高度大于所述下环部的高度。
优选的是，所述上环部的径向厚度小于所述密封环的径向厚度。
优选的是，所述密封环的内侧壁上向内沿圆周均匀设置有凹陷部，凹陷部的深度大于所述密封环的厚度的一半，凹陷部朝向圆心的一端呈等腰梯形结构且在朝向圆心的方向宽度之间变小，所述上环部的外周上向外对应每个凹陷部设置有第一突起部，第一突起部的形状与凹陷部朝向圆心的一端的形状一致的且第一突起部的最大宽度小于凹陷部朝向圆心的一端的最小宽度，每个凹陷部的底部沿径向朝向圆心设置有第二突起部，所述第一磁性件固定在第一突起部上，所述第二磁性件固定在第二突起部上，所述第一突起部与第二突起部通过所述第一磁性件与所述第二磁性件之间吸附固定，所述第一突起部、第二突起部均由膨胀弹性材质制成。
本发明至少包括以下有益效果：本发明设置了覆盖环和密封环组合成活塞环，在装配时通过凹槽和凸台进行配合定位，通过第一磁性件与第二磁性件进行磁吸固定，装入活塞的活塞环槽内后，在活塞上下运动时，与气缸内壁、活塞环槽的上底面或下底面贴合实现对气缸内位于活塞下侧或上侧的腔室密封，可以有效地同时阻止轴向和径向气体泄漏，另外在高压气体进入第一切口后挤压覆盖环与密封环相互作用，将覆盖环的张力分向两侧，减少覆盖环开口的磨损，通过在第二切口上设置圆角，减少应力集中而造成断裂的现象，密封环与覆盖环使用不同材质，密封时承担不同的功能，可以减少制造成本，从整体上来说，本发明保证了活塞环的动密封效果，同时显著延长了活塞环的使用寿命。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的分解结构示意图；
图2为本发明的一个实施例的俯视结构图；
图3为本发明的一个实施例的凹陷部的放大结构图。
说明书附图标记说明：1、覆盖环，2、上环部，3、下环部，4、第一切口，5、凹槽，6、第一磁性件，7、密封环，8、凸台，9、第二切口，10、第二磁性件，11、搭接槽，12、搭接块，13、第一圆角，14、第二圆角，15、第三圆角，16、凹陷部，17、第一突起部，18、第二突起部。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系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，并不是指示或暗示所指的装置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。
如图1-3所示，本发明提供一种压缩机组合活塞环，包括：
覆盖环1，其包括一体成型且同轴设置的上环部2和下环部3，上环部2与下环部3的内径一致，上环部2的外径小于下环部3的外径，上环部2和下环部3上共同开设有第一切口4，下环部3的上表面沿上环部2的外周开设有一圈凹槽5，上环部2或下环部3上固定有第一磁性件6；
密封环7，其与所述覆盖环1同轴设置在所述下环部3的上表面，密封环7的下表面沿圆周设置有一圈凸台8，凸台8与所述凹槽5配合设置，密封环7的外径与下环部3的外径一致、内径与所述上环部2的外径一致，密封环7上开设有第二切口9，密封环7上固定有第二磁性件10；
所述第一切口4与第二切口9错开设置，所述第一磁性件6与第二磁性件10之间相互吸附连接。
装配时，通过第一切口4和第二切口9分别将覆盖环1、密封环7嵌入在活塞上的同一活塞环槽内，然后将密封环7通过凸台8与凹槽5配合装在覆盖环1上，并通过第一磁性件6与第二磁性件10使密封环7与覆盖环1相对固定，在活塞上下运动的过程中，通过活塞环与气缸内壁、活塞环槽的上底面或下底面贴合实现对气缸内位于活塞下侧或上侧的腔室密封，通过设置成密封环7加覆盖环1的组合活塞环的形式，可以有效地同时阻止轴向和径向气体泄漏，具体的，如在活塞由上向下运行时，活塞环的上表面部分贴合在活塞环槽的上底面、侧面贴合在气缸内壁，压缩气体通过覆盖环1的第一切口4进入覆盖环1内圈，形成切口槽背压，覆盖环1本身具有一定延展性因此向外扩张，又第一切口4处受到密封环7自身的作用力，因此将覆盖环1的张力分向两侧，从而减少覆盖环1开口的磨损，同时，覆盖环1与密封环7错开第一切口4与第二切口9方向进行叠加，阻止轴向气体泄漏，覆盖环1和密封环7通过凹槽5、凸台8的相嵌配合，通过密封环7减小第一切口4外露的大小且能通过密封环7给覆盖环1沿圆周提供均匀的作用下，有效地密封径向气体，本发明的压缩机组合活塞环设计新颖，使用方便，在无油润滑的情况下高压密封效果优异，且有较长的使用寿命，适用于加氢站氢气压缩机。
在另一种技术方案中，如图1所示，所述第一切口4的方向相对于所述覆盖环1的轴线倾斜设置。设置成倾斜的切口方向形式延长气体路径，提高活塞环整体的气密性。
在另一种技术方案中，如图1-2所示，所述第二切口9为搭接口。设置为搭接口的结构形式，能有效减少断裂的几率。
在另一种技术方案中，如图1-2所示，所述搭接口包括分别设置在所述密封环7的两端的搭接槽11和搭接块12，搭接槽11位于所述密封环7的上端且位于所述密封环7的外侧，搭接块12与搭接槽11配合设置，搭接槽11在所述密封环7的径向的长度小于所述密封环7的径向厚度且大于所述密封环7的径向厚度的一半。
通过将搭接口的结构及形状进行设计，一方面设置蜿蜒的路径以提高气密性，另一方面使密封环7与覆盖环1在受热膨胀后通过搭接口能更好的配合在相互之间形成密封，关闭第二切口9，保证气密性。
在另一种技术方案中，如图1-2所示，所述搭接槽11在靠近所述搭接块12的侧面与底面之间的连接处设置有第一圆角13，所述搭接槽11在远离所述搭接块12的侧面与底面之间的连接处设置有第二圆角14，第一圆角13、第二圆角14的半径大于所述搭接槽11的高度，所述搭接块12的端部对应第一圆角13、第二圆角14分别设置有相配合的第三圆角15、第四圆角。
通过在保证气密性的搭接口使用较大半径的过渡圆角，对气体的流向改变提供过渡，减少应力集中，防止密封环7断裂。优选的，可将搭接口设置为相对于所述覆盖环1的轴线倾斜的方向，进一步的，使搭接口与搭接块12的倾斜方向与所述第一切口4的倾斜方向相对设置，即第二圆角14、第四圆角的侧面均向如图1所示的左倾斜，则第一切口4为向右倾斜的斜切口，通过将第一切口4与第二切口9的朝向相对设置，对气体的路径进行变向，同时能够根据活塞上下运动的不同方向进行适配，进一步有效地阻止气体泄漏，减少活塞环的损耗、避免在被气体挤压过程中产生不平的问题。
在另一种技术方案中，如图1-2所示，所述覆盖环1、密封环7由不同的弹性材质制成。
覆盖环1、密封环7使用不同材质，密封时承担不同方向的气体防泄漏功能，可以减少制造成本，延长使用寿命。
在另一种技术方案中，如图1-2所示，所述覆盖环1由碳纤维增强聚四氟乙烯复合材料制成，所述密封环7由聚四氟乙烯和聚苯硫醚共混复合材料制成。
由碳纤维增强聚四氟乙烯复合材料的覆盖环1提高覆盖环1的耐磨性能，由聚四氟乙烯和聚苯硫醚共混复合材料的密封环7提高密封环7对气体的密封性能，可减少制造成本，延长使用寿命。
在另一种技术方案中，如图1-2所示，所述上环部2的高度大于所述下环部3的高度。这样设置以提高密封环7与覆盖环1之间的配合作用。
在另一种技术方案中，如图1-2所示，所述上环部2的径向厚度小于所述密封环7的径向厚度。密封环7套设在上环部2外，通过将密封环7的径向厚度设置的更大，在活塞上下移动过程中不易变形，上环部2能将覆盖环1的作用力均匀的传递给密封环7。
在另一种技术方案中，如图2-3所示，所述密封环7的内侧壁上向内沿圆周均匀设置有凹陷部16，凹陷部16的深度大于所述密封环7的厚度的一半，凹陷部16朝向圆心的一端呈等腰梯形结构且在朝向圆心的方向宽度之间变小，所述上环部2的外周上向外对应每个凹陷部16设置有第一突起部17，第一突起部17的形状与凹陷部16朝向圆心的一端的形状一致的且第一突起部17的最大宽度小于凹陷部16朝向圆心的一端的最小宽度，每个凹陷部16的底部沿径向朝向圆心设置有第二突起部18，所述第一磁性件6固定在第一突起部17上，所述第二磁性件10固定在第二突起部18上，所述第一突起部17与第二突起部18通过所述第一磁性件6与所述第二磁性件10之间吸附固定，所述第一突起部17、第二突起部18均由膨胀弹性材质制成。
在将密封环7与覆盖环1装配为一体时，使每个凹陷部16对准一个第一突起部17，再使凸台8与凹槽5对位嵌入，每个第一突起部17进入一个凹陷部16内与第二突起部18对位，通过第一磁性件6和第二磁性件10磁性连接，之后启动活塞进行压缩作业，当气体进入第一切口4或第二切口9后，密封环7和覆盖环1受高压气体挤压膨胀，并且随着活塞运动生热，密封环7和活塞环也会发生一定程度的膨胀，此时第一突起部17和第二突起部18在凹陷部16内膨胀，使呈等腰梯形结构的第一突起部17充满凹陷部16朝向圆心的前端，由与等腰梯形结构在朝向圆心的方向宽度变小，膨胀后的第一突起部17的最大宽度大于凹陷部16朝向圆心的一端的最小宽度，卡住密封环7，提高密封环7与覆盖环1之间磁吸连接的牢固性，凹陷部16给覆盖环1的第一突起部17与密封环7的第二突起部18提供膨胀空间不会使覆盖环1在膨胀作用下与密封环7脱离，且通过沿圆周均匀分布的第一突起部17和第二突起部18之间在相互挤压过程中，相互作用力更均匀，有效保障径向气密性，在挤压的同时也使第一磁性件6和第二磁性件10的磁吸作用更紧密。
综上所述，本发明设置了覆盖环和密封环组合成活塞环，在装配时通过凹槽和凸台进行配合定位，通过第一磁性件与第二磁性件进行磁吸固定，装入活塞的活塞环槽内后，在活塞上下运动时，与气缸内壁、活塞环槽的上底面或下底面贴合实现对气缸内位于活塞下侧或上侧的腔室密封，可以有效地同时阻止轴向和径向气体泄漏，另外在高压气体进入第一切口后挤压覆盖环与密封环相互作用，将覆盖环的张力分向两侧，减少覆盖环开口的磨损，通过在第二切口上设置圆角，减少应力集中而造成断裂的现象，密封环与覆盖环使用不同材质，密封时承担不同的功能，可以减少制造成本，从整体上来说，本发明保证了活塞环的动密封效果，同时显著延长了活塞环的使用寿命。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.压缩机组合活塞环，其特征在于，包括：
覆盖环，其包括一体成型且同轴设置的上环部和下环部，上环部与下环部的内径一致，上环部的外径小于下环部的外径，上环部和下环部上共同开设有第一切口，下环部的上表面沿上环部的外周开设有一圈凹槽，上环部或下环部上固定有第一磁性件；
密封环，其与所述覆盖环同轴设置在所述下环部的上表面，密封环的下表面沿圆周设置有一圈凸台，凸台与所述凹槽配合设置，密封环的外径与下环部的外径一致、内径与所述上环部的外径一致，密封环上开设有第二切口，密封环上固定有第二磁性件；
所述第一切口与第二切口错开设置，所述第一磁性件与第二磁性件之间相互吸附连接；
所述第一切口的方向相对于所述覆盖环的轴线倾斜设置；
所述第二切口为搭接口；
所述搭接口包括分别设置在所述密封环的两端的搭接槽和搭接块，搭接槽位于所述密封环的上端且位于所述密封环的外侧，搭接块与搭接槽配合设置，搭接槽在所述密封环的径向的长度小于所述密封环的径向厚度且大于所述密封环的径向厚度的一半。
2.如权利要求1所述的压缩机组合活塞环，其特征在于，所述搭接槽在靠近所述搭接块的侧面与底面之间的连接处设置有第一圆角，所述搭接槽在远离所述搭接块的侧面与底面之间的连接处设置有第二圆角，第一圆角、第二圆角的半径大于所述搭接槽的高度，所述搭接块的端部对应第一圆角、第二圆角分别设置有相配合的第三圆角、第四圆角。
3.如权利要求1所述的压缩机组合活塞环，其特征在于，所述覆盖环、密封环由不同的弹性材质制成。
4.如权利要求3所述的压缩机组合活塞环，其特征在于，所述覆盖环由碳纤维增强聚四氟乙烯复合材料制成，所述密封环由聚四氟乙烯和聚苯硫醚共混复合材料制成。
5.如权利要求1所述的压缩机组合活塞环，其特征在于，所述上环部的高度大于所述下环部的高度。
6.如权利要求1所述的压缩机组合活塞环，其特征在于，所述上环部的径向厚度小于所述密封环的径向厚度。
7.如权利要求1所述的压缩机组合活塞环，其特征在于，所述密封环的内侧壁上向内沿圆周均匀设置有凹陷部，凹陷部的深度大于所述密封环的厚度的一半，凹陷部朝向圆心的一端呈等腰梯形结构且在朝向圆心的方向宽度之间变小，所述上环部的外周上向外对应每个凹陷部设置有第一突起部，第一突起部的形状与凹陷部朝向圆心的一端的形状一致的且第一突起部的最大宽度小于凹陷部朝向圆心的一端的最小宽度，每个凹陷部的底部沿径向朝向圆心设置有第二突起部，所述第一磁性件固定在第一突起部上，所述第二磁性件固定在第二突起部上，所述第一突起部与第二突起部通过所述第一磁性件与所述第二磁性件之间吸附固定，所述第一突起部、第二突起部均由膨胀弹性材质制成。
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