CN201679684U - 组合密封结构式高压气缸活塞 - Google Patents

Abstract

一种组合密封结构式高压气缸活塞，包括导向活塞(8)和高压活塞体(1)，高压活塞体(1)的下端与导向活塞(8)相连，其特征是所述的高压活塞体(1)的另一端上套装有多个带有台阶面(5)的隔套(2)，相邻隔套(2)之间构成的环形槽内套装有活塞环(3)，所有环形槽构成迷宫式密封结构；所有隔套(2)组成隔套组，隔套组通过高压活塞体(1)上的台阶面和锁紧螺母(4)定位在高压活塞体(1)上。本实用新型综合并扩大了两种密封结构的长处，避免了两者的缺点，具有密封效果好，寿命长，节能节油效果明显的优点。

Description

组合密封结构式高压气缸活塞

技术领域

本实用新型涉及一种压缩机活塞结构，尤其是一种活塞的密封结构，具体地说是一种结合了活塞环密封和迷宫密封结构特点的组合密封结构式高压气缸活塞。

背景技术

众所周知，往复活塞压缩机的活塞与气缸工作面之间的密封，通常采用活塞环密封结构和迷宫式密封结构两种形式，其中：

　　活塞环密封是最常用的密封结构。一个缸付的活塞环中有气环和刮油环之分。气环起密封作用，主要依靠自身的径向弹力及活塞环内径底部的气压（背压）作用，使活塞环工作面（外圆）紧贴气缸工作面，产生密封效果。刮油环依靠自身的径向弹力及刮油构造，当活塞向下（向曲轴方向）行程运动时，刮除粘附于气缸壁上的润滑油，使刮下的油流回曲轴箱油池；当活塞向顶行程运动时，刮油环起布油作用。在中、低压工况下，密封效果好，控油能力强，油耗低。但是，活塞环在结构上有一个闭口间隙，并且随着活塞环与气缸的磨损，闭口间隙逐渐增大，逐渐增大的闭口间隙是一个逐渐增大的泄漏通道，在中、低压工况下，磨损速度不高，并且活塞直径较大，相对泄漏量较小，因此对压缩机的性能影响有限。但在高压工况下，活塞环的背压力为高压，活塞环与气缸工作面的磨损增大；并且，高压级活塞直径比中、低压级要小得多，相对泄漏量较大。这使高压压缩机的容积效率大大降低，能耗增加。

  　迷宫式密封结构是另一类密封结构，它属于间隙密封，活塞轴向长度较长，活塞外圆与气缸配合间隙很小（微米级）活塞与气缸的同轴性很高，为增强密封效果，在活塞外圆上设有一定数量的小槽，称迷宫槽。当高压气体从间隙中泄漏时，每经过一道小槽都要产生一次膨胀，形成压力降，多道迷宫槽形成的总压力降，大大增强了间隙密封的效果。由于迷宫活塞与气缸壁之间没有强烈摩擦，故磨损很小，工作寿命长。但是，迷宫密封结构没有刮油环，因此油耗较大。

  　活塞环密封与迷宫密封这二种密封结构各有优缺点，但是尚没有将两者优点结合于一体运用于气缸活塞中进行双重密封并发挥各自优点的报道。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有的气缸活塞密封均为单一的密封结构，即不是采用活塞环密封就是采用迷宫密封结构，造成采用活塞环密封时在高压工况下存在磨损大、泄漏大、效率低；而采用迷宫密封时油耗大的问题，设计一种能发挥二者优点组合密封结构式高压气缸活塞。

本实用新型的技术方案是：

一种组合密封结构式高压气缸活塞，包括导向活塞8和高压活塞体1，高压活塞体1的下端设有肩台9与导向活塞8顶部相连，其特征是所述的高压活塞体1的上部套装有多个带有台阶面5的隔套2，在由相邻隔套2的台阶侧面构成的环形槽内套装有活塞环3，由于活塞环3与所安装的环形槽的侧面和槽底面均有一定间隙，形成迷宫式密封结构，所有隔套2组成隔套组，隔套组通过高压活塞体1上的台阶面和锁紧螺母4定位在高压活塞体1上。

　　所述的高压活塞体1通过压紧圈7活动压装在导向活塞8的顶上，高压活塞体1在压紧圈7内能自由平移，但轴向无窜动，压紧圈7通过紧固螺钉9固定在导向活塞8的端面上。

　　所述的隔套2的最大外径与相配的高压气缸孔径相配，保持微米间隙。

　　活塞环3的总数量和气环与油环的配比及截面形状径向弹力等均按常规设计。

本实用新型的有益效果：

　　本实用新型将活塞环密封与迷宫密封巧妙地结合成一体，形成新型的活塞环---迷宫组合密封结构。由于迷宫密封的作用，使活塞环的负荷大大减轻，磨损速度大幅度下降，同时迷宫密封又能有效地减少活塞环闭口间隙的泄漏量。这种组合密封结构兼有两者的优点并且加以扩大，而避免了两者的缺点。此种新型组合密封结构，用于小型风冷却有油润滑高压往复活塞压缩机，使高压级活塞密封能力大大增强，泄漏大大减少，工作寿命显著延长，从而有效地提高了高压压缩机的容积效率和输气系数，大大降低了能耗和油耗。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图1和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示。

　　一种组合密封结构式高压气缸活塞，包括导向活塞8和高压活塞体1，高压活塞体1的下端设有肩台9，该肩台9通过压紧圈7与导向活塞8顶部相连，压紧圈7通过紧固螺钉9固定在导向活塞8的上端面上。这样，高压活塞体1与导向活塞8实现浮动连接，可以使连杆推动导向活塞产生的侧向分力与高压活塞体1分离，使高压活塞仅受轴向力，这有利于高压活塞在高压气缸中径向处于气压平衡状态。所述的高压活塞体1的另一端上套装有多个带有台阶面5的隔套2，及活塞环3。隔套2及活塞环3的数量以及活塞环的侧隙、底隙、径向弹力等均按常规计算，活塞环3套装在隔套2上。隔套2的台阶外径与气缸的内径相配，径向间隙控制在微米级，相邻隔套2之间既形成迷宫式密封结构又形成安装活塞环3的环形槽，所有隔套2组成隔套组，隔套组通过高压活塞体1上的台阶面和锁紧螺母4定位在高压活塞体1上。本实施例的导向活塞8为常规结构。导向活塞8衬部作有活塞销孔，顶部有压紧圈7，借助螺钉9压住高压活塞体1下部的肩台6，使高压活塞体1在压紧圈7内径向能自由平移与转动，轴向窜动控制在0.05毫米内。

本实用新型的密封原理如下：

　　本实用新型的高压压缩活塞与气缸孔壁之间的密封作用由两部分组成。

a.活塞环密封。一个缸付的多道活塞环有气环与刮油环两类，前者依靠活塞环自身的径向弹力和背压作用进行密封；后者起刮油作用。刮油环向下（背顶行程）刮油，刮下的油经高压活塞体1的泄油槽与泄油孔流入曲轴箱油池，向顶行程布油。

b.多个活塞环迷宫隔离套2的肩台外圆5（最大外径处）与气缸孔径之间的间隙控制在微米级，形成间隙迷宫密封。间隙迷宫密封不仅大大减轻活塞环的负荷，减少活塞环的磨损，而且能有效减少活塞环闭口间隙泄漏量。

c.导向活塞8在导向气缸中运行，连杆推动活塞产生的侧向

分力，由导向活塞承受。高压压缩活塞与导向活塞径向浮动连接，保证了高压压缩活塞不受侧向力的影响，能在高压气缸中处于气压平衡自动对中的状态。迷宫结构理论上不产生摩擦磨损。故工作寿命长。

d.活塞环---迷宫组合密封，是两种密封机理的结合，是两种密封机理优点的叠加与放大，并且避免了两者缺点。

本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (3)

1.一种组合密封结构式高压气缸活塞，包括导向活塞（8）和高压活塞体（1），高压活塞体（1）的下端与导向活塞（8）相连，其特征是所述的高压活塞体（1）的另一端上套装有多个带有台阶面（5）的隔套（2），相邻隔套（2）之间构成的环形槽内套装有活塞环（3），所有环形槽构成迷宫式密封结构；所有隔套（2）组成隔套组，隔套组通过高压活塞体（1）上的台阶面和锁紧螺母（4）定位在高压活塞体（1）上。

2.根据权利要求1所述的组合密封结构式高压气缸活塞，其特征是所述的高压活塞体（1）通过压紧圈（7）活动压装在导向活塞（8）顶面上，压紧圈（7）通过紧固螺钉（9）固定在导向活塞（8）的端面上。

3.根据权利要求1所述的组合密封结构式高压气缸活塞，其特征是所述的隔套（2）的最大外径与相配的高气缸孔径相配之间隙控制在微米级。

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