CN114382882A - 一种液驱活塞氢气压缩机的活塞密封结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及液驱活塞氢气压缩机技术领域，尤其涉及一种液驱活塞氢气压缩机的活塞密封结构，包括支撑环、沿轴向依次套设在活塞本体端部上的弹性密封组件和挤压组件；挤压组件用于向弹性密封组件施加预紧力，活塞本体和挤压组件之间形成有用于限制弹性密封组件轴向移动的限位空间；当挤压组件对弹性密封组件施加预紧力时，弹性密封组件沿周向扩张与气缸内壁紧密接触。本发明提出的一种液驱活塞氢气压缩机的活塞密封结构，解决了现有用于活塞密封的泛塞在未达到设计寿命时就失效问题。
Description
技术领域
本发明涉及液驱活塞氢气压缩机技术领域，尤其涉及一种液驱活塞氢气压缩机的活塞密封结构。
背景技术
液驱活塞氢气压缩机是一种往复式容积压缩机，由于其在密封性、稳定性、振动等方面比传统曲柄连杆往复压缩机更好，且具有较大压缩比，被应用在加氢站等石油化工领域中压缩输送各种高纯气体、易燃易爆、有毒有害等不宜泄露的气体上。在液驱活塞压缩机中，电机带动液压油泵，将液压油交替供到油缸活塞的两端推动油缸活塞做往复直线运动。油缸活塞带动活塞杆推动气缸活塞在气缸内做往复直线运动。
在压缩过程中，气缸内压力极高，设计最高排气压力可大90MPa，同时气体温度可达250℃，因此对于活塞的密封要求很高。活塞的密封机构设计需要综合考虑压缩腔内的温度、压力以及表面的光洁程度。
如图2，现有技术中采用泛塞进行密封，但是泛塞封边缘比较薄，在无油润滑下长时间使用磨损会加剧。目前没有找到一种能够在250℃下依然有良好耐磨性能的复合材料，因此大多数泛塞都会由于磨损过度而在未达到设计寿命时就失效，开始泄漏。且由于内部存在金属弹簧，弹簧边缘在磨损过程中可能穿破泛塞的外唇，划伤气缸内壁。
发明内容
本发明提出一种液驱活塞氢气压缩机的活塞密封结构，以解决现有用于活塞密封的泛塞在未达到设计寿命时就失效问题。
本发明解决上述问题的技术方案是：一种液驱活塞氢气压缩机的活塞密封结构，包括支撑环，还包括沿轴向依次套设在活塞本体端部上的弹性密封组件和挤压组件；
所述挤压组件用于向弹性密封组件施加预紧力，所述活塞本体和挤压组件之间形成有用于限制弹性密封组件轴向移动的限位空间；
当所述挤压组件对弹性密封组件施加预紧力时，所述弹性密封组件沿周向扩张与气缸内壁紧密接触。
优选的是，所述弹性密封组件包括第一环形件和第二环形件，所述第一环形件套设在第二环形件的外壁上，所述第一环形件与第二环形件的接触面为锥面，所述第二环形件远离所述挤压组件一侧的端面与活塞本体的端面之间具有空隙。
优选的是，所述第一环形件在贴近气缸侧壁的中心处、第二环形件在贴近活塞本体侧壁的中心处均开设有沟槽。
优选的是，所述挤压组件包括依次抵接的金属垫、碟簧和固定件，所述固定件与所述活塞本体转动连接。
优选的是，所述弹性密封组件和挤压组件设置在活塞本体远离活塞杆的一端。
优选的是，所述固定件为螺母。
优选的是，所述活塞本体上开设有与螺母相配合的外螺纹。
相比于现有技术，本发明的有益效果在于：本发明的活塞密封结构的结构可靠、加工简单，使用寿命长。弹性密封组件包括第一环形件和第二环形件，第一环形件和第二环形件的接触面为锥面，在受力时两个面相互配合挤压，将轴向力转化为径向力，使得弹性密封组件扩张而实现密封作用。碟簧向弹性密封组件提供一定程度的持续压力，保证长时间工作的可靠性。第一环形件和第二环形件均设有沟槽，既便于安装，又能防止受力膨胀时外径变化不均匀导致的泄漏。
附图说明
图1为本发明的安装示意图；
图2为现有泛塞的安装示意图。
图中：1-支撑环，2-活塞本体，3-第一环形件，4-金属垫，5-碟簧，6-固定件，7-第二环形件，8-沟槽。
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做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。
实施例1：一种液驱活塞氢气压缩机的活塞密封结构，包括套设在活塞本体2上的两个支撑环1、套设在活塞本体2远离活塞杆一侧的端部上。
弹性密封组件包括第一环形件3和第二环形件7，第一环形件3套设在第二环形件7的外壁上，第一环形件3与第二环形件7的接触面为锥面，第二环形件7远离挤压组件一侧的端面与活塞本体2的端面之间具有空隙。当弹性密封组件受到挤压时，将产生分别向活塞本体2和气缸的力，使得第二环形件7与活塞本体2紧密接触，同时第一环形件3与气缸壁紧密接触。
第一环形件3在贴近气缸侧壁的中心处、第二环形件7在贴近活塞本体2侧壁的中心处均开设有沟槽8。如果没有凹槽8则当第一环形件3和第二环形件7受到挤压产生变形时，第一环形件3的外缘将会凸起，与气缸的接触从面接触变成线接触，密封效果会变差，沟槽8给了密封环一定的形变空间，有利于密封性能。
挤压组件包括依次抵接的金属垫4、碟簧5和螺母，金属垫4的端面与第二环形件7的端面抵接。碟簧5在安装时存在预紧力，因此当弹性密封组件有一定磨损而变小时，碟簧5将继续提供一定挤压力，使得弹性密封组件的第一环形件3扩张，保证良好的密封效果。
根据图2所示，整个活塞组件左侧被活塞杆顶住，在压缩过程中活塞杆推动活塞本体2运动，右侧是压缩气体侧。在安装活塞密封结构时，需先拧紧螺母，使碟簧5挤压金属垫4，将弹性密封组件固定在活塞本体2上并提供预紧力。第一环形件3和第二环形件7的接触面为锥面，经过挤压将产生分别向活塞本体2和气缸的力，使得第二环形件7与活塞本体2活塞紧密接触，同时第一环形件3与气缸壁紧密接触，作为压缩起步阶段的密封。随着运动时缸内气压升高，气体力将压在金属垫4和弹性密封组件上，使得弹性密封组件受力更大，径向扩张更大，密封效果更好。
本发明提出的活塞密封结构，比现在常用的泛塞加工简便，价格也更低。即使采用相同的材料，由于本活塞密封结构的径向厚度更大，因此可供摩擦消耗的余量更大，即使磨损情况相同密封结构的寿命也更长。存在碟簧5，施加额外的预紧力，保证活塞密封结构的紧密接触从而保证密封的可靠性。弹性密封组件上存在沟槽8，便于安装，与无沟槽8相比，在一定时间后外缘于气缸壁面的贴合更好。
以上所述仅为本发明的实施例，并非以此限制本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的系统领域，均同理包括在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种液驱活塞氢气压缩机的活塞密封结构，包括至少一个支撑环(1)，其特征在于：还包括沿轴向依次套设在活塞本体(2)端部上的弹性密封组件和挤压组件；
所述挤压组件用于向弹性密封组件施加预紧力，所述活塞本体(2)和挤压组件之间形成有用于限制弹性密封组件轴向移动的限位空间；
当所述挤压组件对弹性密封组件施加预紧力时，所述弹性密封组件沿周向扩张与气缸内壁紧密接触。
2.根据权利要求1所述的一种液驱活塞氢气压缩机的活塞密封结构，其特征在于：所述弹性密封组件包括第一环形件(3)和第二环形件(7)，所述第一环形件(3)套设在第二环形件(7)的外壁上，所述第一环形件(3)与第二环形件(7)的接触面为锥面，所述第二环形件(7)远离所述挤压组件一侧的端面与活塞本体(2)的端面之间具有空隙。
3.根据权利要求2所述的一种液驱活塞氢气压缩机的活塞密封结构，其特征在于：所述第一环形件(3)在贴近气缸侧壁的中心处、第二环形件(7)在贴近活塞本体(2)侧壁的中心处均开设有沟槽(8)。
4.根据权利要求1所述的一种液驱活塞氢气压缩机的活塞密封结构，其特征在于：所述挤压组件包括依次抵接的金属垫(4)、碟簧(5)和固定件(6)，所述固定件(6)与所述活塞本体(2)转动连接。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种液驱活塞氢气压缩机的活塞密封结构，其特征在于：所述弹性密封组件和挤压组件设置在活塞本体(2)远离活塞杆的一端。
6.根据权利要求4所述的一种液驱活塞氢气压缩机的活塞密封结构，其特征在于：所述固定件(6)为螺母。
7.根据权利要求6所述的一种液驱活塞氢气压缩机的活塞密封结构，其特征在于：所述活塞本体(2)的端部上开设有与螺母相配合的外螺纹。
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