CN205578126U - 塞体油腔密封装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于活塞密封技术领域，具体提供一种塞体油腔密封装置，包括气缸(4)和位于所述气缸(4)内并与所述气缸(4)相配合的塞体(8)，所述塞体(8)与所述气缸(4)的侧壁之间设有环形密封油槽(3)，所述环形密封油槽(3)内填充有密封油(31)。达到的有益效果是：本实用新型提供的塞体油腔密封装置能够起到彻底密封效果，杜绝任何漏气，同时减磨抗磨降温延长设备使用寿命，实现资源高效利用。活塞机构具有高效率、高可靠性和高稳定性的优点，降低了内燃机油耗，有利于大规模节能减排，降低生产和使用成本。

Description

塞体油腔密封装置

技术领域

本实用新型属于活塞密封技术领域，具体涉及一种塞体油腔密封装置。

背景技术

活塞是一种在气缸内作往复运动的机械零件，活塞与气缸的相对运动应用于现有的多个领域，例如机动车发动机燃烧室内的气缸活塞，再例如天然气压缩机中压缩天然气的活杆和缸体，再例如真空抽气机中相互配合抽真空的活塞和缸体，等等。由于一直存在的往复摩擦运动，摩擦损耗较大，活塞与气缸之间常存在间隙，进而导致意外逸出。在机动车领域，气缸活塞密封不严，表现在燃油燃气机动车长时间使用后疲力不行，定距离燃油上升，活塞与气缸之间逸出燃料燃烧生成水锈蚀发动机降低其使用寿命等方面。在天然气压缩领域，压缩机所压缩的天然气从密封不紧的活塞和缸体之间不断串出，进而会在压缩机附近不断富集，造成爆炸等安全隐患。因此，活塞与气缸缸体之间的密封研究一直是全世界瞩目的科学问题。

目前活塞与气缸主要依靠气缸和活塞之间增设活塞环的方式进行密封。基于此研究基础，现有对活塞和气缸的密封研究主要集中在以下几个方面：

其一，活塞环的材质研究：研究方向是寻找更加耐磨，表面光洁度更好的活塞环。

其二，活塞环的结构研究：研究方向是通过调整活塞环的结构，使得活塞环外周被磨损后，活塞环向外舒张，重新填充磨损部分，进而期望达到更好的密封效果。例如现有的三叉式活塞环。

其三，在通过活塞环材质、活塞环结构都仍不能解决气缸和活塞的密封问题时，增加活塞环的数量。例如天然气压缩机中，活杆上一般要布设七个以上的活塞环，已达到期望的密封效果。

通过以上介绍可知，传统的活塞与气缸的密封采用的是固-固结合密封气体(或液体)的方式，具体是活塞环(固体)与气缸(固体)对所压缩气体(或液体)的密封，为了防止摩擦过于剧烈损耗过重，常在活塞环与气缸之间填充润滑油。综上，如图1所示，即为现有技术中活塞环与气缸配合密封情况的微观示意图。图1中气缸4和活塞环6之间的椭圆形所代指的即为微观状态下的润滑油。如图1所示，微观状态下的气缸4和活塞环6的接触面均不是理想中的光滑状态，它们的表面均是粗糙不平整的，因而两者之间始终存在间隙，进而导致所压缩物质(尤其是气体)的泄露逸出，同时添设的润滑油主要作用是辅助润滑，也有油膜密封效果，但是由于其不充足性，无法将活塞环与气缸之间的空隙完全填充，也一样不会起到彻底的密封效果。现有气缸活塞机构中布设有油路系统，油路系统中有油道，油道设置的目的是为了输送润滑油，其达不到完整完全的密封效果。

综上，现有活塞与气缸密封研究的方向和基础决定了其完全不可能达到彻底的密封效果。不改变现有的研究思路，永远无法达到彻底密封活塞与气缸的目的。

实用新型内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型提供了一种能够完全彻底密封活塞与气缸、杜绝任何漏气的塞体油腔密封装置。

为了简化表述，本实用新型中引入了上下左右等方位概念，这些概念具体指代方位以附图所展示状态的塞体油腔密封装置及其部件的上下左右等方位为准。方位概念的引入仅为简化表述所需，其不对本实用新型的保护范围构成限制，当塞体油腔密封装置的布设位置及方向相应作出调整时，其也相应落入本实用新型的保护范围。

本实用新型所采用的技术方案为：

本实用新型的塞体油腔密封装置包括气缸和位于所述气缸内并与所述气缸相配合的塞体，所述塞体与所述气缸的侧壁之间设有环形密封油槽，所述环形密封油槽内填充有密封油。

基于以上方案，本实用新型引入了环形密封油槽，并在环形密封油槽内填充有密封油。本实用新型借助的原理是采用液-固系统对所压缩物质进行密封，液-固系统中，液即指代处于可流动状态的液状密封油，固即指代处于固态的气缸。如图3所示，由于密封油的可流动性，密封油与气缸接触面之间处于始终完美填充、无缝结合的状态，不存在任何空隙。因此完美杜绝了任何所压缩物质尤其是气体的泄露。进而达到杜绝漏气的效果。本实用新型的环形密封油槽的设置有别于传统油道设置，传统油道设置目的是为了输送润滑油，其油道设置达不到完整完全的密封效果。传统间隙内的润滑油会被压缩气体冲走而发生泄漏，而本实用新型环形密封油槽内的密封油会因优越的相对静止惯性力形成对压缩气体的阻挡，进而实现高效密封。

本实用新型中的密封油目的作用是起液封效果，其具体所用可根据实际情况选择。例如假如需要维持一定的密封油液压环境，可以选用液压油；假如所压缩物质处于高温燃烧环境，可以选用不易燃烧的密封油。并且可以根据实际情况选用不同粘度的密封油，密封油的粘度越高，越不易通过活塞环串入压缩室，但是粘度过高的密封油可能会随时间的延长富集较多的压缩气体气泡，进而降低密封效果，因而需要及时更换密封油；密封油的粘度越低，流动性越好越不易在其内部积存形成气体通道，进而密封性越好，但是由于流动性越好，相对比较容易通过活塞环串入压缩室，因此不能维持很高的密封油液压。一般密封油的常规选择为机油和液压油即可达到所需目的。

为了进一步提升密封效果，优选的，所述环形密封油槽的上下两侧分别设置有活塞环，所述活塞环位于所述塞体与所述气缸的侧壁之间。增设的活塞环目的一是初步密封所压缩物质，第二主要是将密封油密封限制在环形密封油槽内，防止密封油大量串入压缩室。进而通过固(活塞环)-固(气缸)对液(密封油)进行密封，再通过液(密封油)-固(气缸)对所压缩物质进行密封，最终达到彻底、稳定的密封效果，杜绝漏气。

作为一种可选的环形密封油槽设置方式，所述环形密封油槽开设在所述塞体的侧壁上。作为另一种可选的环形密封油槽设置方式，所述环形密封油槽开设在所述气缸的侧壁上。两种环形密封油槽的设置方式均能达到本实用新型的目的，可以根据具体情况择优选择。作为第三种可选的环形密封油槽设置方式，在所述气缸的侧壁以及所述塞体的侧壁上均分别设置环形密封油槽。

为了进一步提升密封效果，优选的，所述塞体与所述气缸的侧壁之间自上而下依次设有两个以上的环形密封油槽。环形密封油槽可以不仅仅设置为一个，亦可以设置两个、三个甚至N个。多个环形密封油槽自上而下依次排列可以达到更好更彻底的密封效果，杜绝漏气现象的发生。

为了进一步方便密封油的添加和更换，优选的，所述环形密封油槽的侧壁上开设有连通所述环形密封油槽内部的油口。通过增设的油口可以实现密封油的便捷添加和排出，简化操作。进一步优选的，所述油口包括进油口和出油口，所述进油口位于所述环形密封油槽的下部，所述出油口位于所述环形密封油槽的上部。将进油口设计在下部，出油口设计在上部，可以借助重力原理更好更方便的完全填充环形密封油槽。更进一步优选的，所述塞体油腔密封装置还包括监测所述环形密封油槽内油压的压力表，所述进油口连通设置有具备给压功能的供油装置，所述出油口连通设置有回油装置。通过供油装置可以向环形密封油槽内的密封油施加一定油压，该油压等于活塞所压缩气体物质的气压，进而两者保持压力平衡，既起到了很好的密封效果，亦防止了压力过高导致密封油串入压缩室。由于所压缩气体物质的气压是不断变化的，相应的，本实用新型供油装置所提供的油压也可以是变压的，以与压力处于变化状态的所压缩气体物质的气压相应。同时，根据实际情况进行选择，通过供油装置供油油压的调整，也可以使环形密封油槽内的油压处于加压、常压等状态下，其均可以达到本实用新型的密封效果。同时根据增设的压力表可以随时关注环形密封油槽内油压，降低风险。通过增设的回油装置，可以过滤掉活塞和活塞环与气缸摩擦过程产生的碎屑以及其他杂质，进而延长设备使用寿命，同时，通过回收密封油，还可以回收串入密封油内的少量所压缩物质，实现资源的高效利用。同时，循环回收过程带走摩擦及压缩物质燃烧产生的热量，降低机构设备温度，进而进一步延长设备使用寿命。

优选的，所述气缸侧壁上开设有相对的且均与所述环形密封油槽连通的进油口和出油口，所述进油口和出油口均分别位于所述环形密封油槽的中部。

优选的，所述塞体侧壁上开设有相对的且均与所述环形密封油槽连通的进油口和出油口，所述进油口和出油口均分别位于所述环形密封油槽的中部。

基于以上论述，本实用新型的有益效果为：本实用新型提供的塞体油腔密封装置能够起到彻底密封效果，杜绝任何漏气，同时延长设备使用寿命，实现资源的高效利用，提高活塞机构的可靠性和稳定性，降低了生产成本。

具体的：显然，本实用新型的塞体油腔密封装置可用于多种活塞与气缸间需要密封的场合。以下举出三个相对适用的场合。

本实用新型的塞体油腔密封装置应用于燃气燃油机动车领域，能够杜绝漏气，增加润滑效果，降低发动机温度，延长发动机使用寿命。即使机动车长期使用，活塞环产生一定磨损后，也依然不会出现漏气现象，无论机动车使用多长时间，发动机依然如最初一样高效节能。

本实用新型的塞体油腔密封装置应用于天然气压缩领域，首先同样能够杜绝漏气串气现象，杜绝天然气泄漏的安全隐患，提高对有害危险气体压缩泄露的控制，防止事故发生。在对天然气类危险气体进行密封时，可以增设多级环形密封油槽进行多级密封，杜绝安全隐患。同时，可以在与所压缩天然气距离最近的第一级环形密封油槽中的密封油中实现逸出天然气的回收，进而实现资源的高效利用。

本实用新型的塞体油腔密封装置应用于真空抽气机领域，由于完整完全的密封效果，杜绝任何气体串入，进而能够快速高效的获取所需负压。

附图说明

图1是活塞环与气缸配合密封情况的微观示意图；

图2是本实用新型的塞体油腔密封装置的结构示意图；

图3是图2所示塞体油腔密封装置的A区域局部放大图；

图4是本实用新型的塞体油腔密封装置的另一种结构示意图；

图5是本实用新型的塞体油腔密封装置的另一种结构示意图；

图6是本实用新型的塞体油腔密封装置的另一种结构示意图；

图7是本实用新型的塞体油腔密封装置的另一种结构示意图。

图中：1为燃烧室；2为进油口；3为环形密封油槽，31为密封油；4为气缸；5为连杆；6为活塞环；7为出油口；8为塞体；9为运动轴。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步阐释。应当说明的是，以下实施例中以燃油汽车发动机和天然气压缩机构作为示例，体现解释本实用新型的塞体油腔密封装置结构以及应用。显然，燃油汽车发动机和天然气压缩机构仅仅是用来示例的两个场合，其不应当理解成对本实用新型的限制。在任何其他类同的气缸及活塞密封场合也同样适用本实用新型。

实施例1：

如图2和图3所示，本实施例的塞体油腔密封装置包括气缸4和位于所述气缸4内并与所述气缸4相配合的塞体8，所述塞体8与所述气缸4的侧壁之间设有环形密封油槽3，所述环形密封油槽3开设在所述塞体8的侧壁上。所述环形密封油槽3内填充有密封油31。所述环形密封油槽3的上下两侧分别设置有两个活塞环6，所述活塞环6位于所述塞体8与所述气缸4的侧壁之间。所述气缸4侧壁上开设有相对的且均与所述环形密封油槽3连通的进油口2和出油口7，所述进油口2和出油口7均分别位于所述环形密封油槽3的中部。

塞体8的下端连接有连杆5，塞体8的上端与气缸4之间形成燃料燃烧的燃烧室1。

进一步的改进中，所述塞体油腔密封装置还包括监测所述环形密封油槽3内油压的压力表，所述进油口2连通设置有具备给压功能的供油装置，所述出油口7连通设置有回油装置。

实施例2：

如图4所示，本实施例的塞体油腔密封装置包括气缸4和位于所述气缸4内并与所述气缸4相配合的塞体8，所述塞体8与所述气缸4的侧壁之间设有两个环形密封油槽3，两个所述环形密封油槽3自上而下依次开设在所述塞体8的侧壁上。所述环形密封油槽3内填充有密封油31。每个所述环形密封油槽3的上下两侧均分别设置有两个活塞环6，所述活塞环6位于所述塞体8与所述气缸4的侧壁之间。所述气缸4侧壁上开设有相对的且均与所述环形密封油槽3连通的进油口2和出油口7，所述进油口2和出油口7均分别位于所述环形密封油槽3的中部。

塞体8的下端连接有连杆5，塞体8的上端与气缸4之间形成燃料燃烧的燃烧室1。

进一步的改进中，所述塞体油腔密封装置还包括监测所述环形密封油槽3内油压的压力表，所述进油口2连通设置有具备给压功能的供油装置，所述出油口7连通设置有回油装置。

进一步的改进中，环形密封油槽3的数量为三个或更多，多个环形密封油槽3自上而下依次排列。

实施例3：

如图5所示，本实施例的塞体油腔密封装置用于天然气压缩机内，包括密封套4和位于所述密封套4内并与所述密封套4相配合的运动轴9，所述运动轴9与所述密封套4的侧壁之间设有两个环形密封油槽3，两个所述环形密封油槽3自上而下依次开设在所述运动轴9的侧壁上。所述环形密封油槽3内填充有密封油31。每个所述环形密封油槽3的上下两侧均分别设置有两个活塞环6，所述活塞环6位于所述运动轴9与所述密封套4的侧壁之间。所述密封套4侧壁上开设有相对的且均与所述环形密封油槽3连通的进油口2和出油口7，所述进油口2和出油口7均分别位于所述环形密封油槽3的中部。

运动轴9的下端连接有连杆5，运动轴9的上端与密封套4之间形成气体压缩室。连杆5的下端为空气端。

进一步的改进中，本实施例所述塞体油腔密封装置还包括监测所述环形密封油槽3内油压的压力表，所述进油口2连通设置有具备给压功能的供油装置，所述出油口7连通设置有回油装置。

进一步的改进中，环形密封油槽3的数量为三个或更多，多个环形密封油槽3自上而下依次排列。

实施例4：

如图6所示，本实施例的塞体油腔密封装置用于汽车发动机内，包括气缸4和位于所述气缸4内并与所述气缸4相配合的塞体8，所述塞体8与所述气缸4的侧壁之间设有环形密封油槽3，所述环形密封油槽3开设在所述气缸4的侧壁上。所述环形密封油槽3内填充有密封油31。所述环形密封油槽3的上下两侧分别设置有两个活塞环6，所述活塞环6位于所述塞体8与所述气缸4的侧壁之间。所述环形密封油槽3的侧壁上开设有连通所述环形密封油槽3内部的油口。所述油口包括进油口2和出油口7，所述进油口2位于所述环形密封油槽3的下部，所述出油口7位于所述环形密封油槽3的上部。

塞体8的下端连接有连杆5，塞体8的上端与气缸4之间形成燃料燃烧的燃烧室1。

进一步的改进中，所述塞体油腔密封装置还包括监测所述环形密封油槽3内油压的压力表，所述进油口2连通设置有具备给压功能的供油装置，所述出油口7连通设置有回油装置。

在另一个进一步的改进实施例中，进油口2和出油口7并非是分别设置在环形密封油槽3的下部和上部，而是进油口2和出油口7均设置于所述塞体8侧壁上，且所述进油口2和出油口7相对设置，且所述进油口2和出油口7均分别位于所述环形密封油槽3的中部。

实施例5：

如图7所示，本实施例的塞体油腔密封装置用于汽车发动机内，包括气缸4和位于所述气缸4内并与所述气缸4相配合的塞体8，所述塞体8与所述气缸4的侧壁之间设有环形密封油槽3，所述环形密封油槽3开设在所述塞体8的侧壁上。所述环形密封油槽3内填充有密封油31。所述环形密封油槽3的上下两侧分别设置有两个活塞环6，所述活塞环6位于所述塞体8与所述气缸4的侧壁之间。

还包括进油口2和出油口7，塞体8的下端连接有连杆5，所述进油口2位于所述连杆5的下端，所述进油口2通过开设于所述连杆5内和所述塞体8内的管道与所述环形密封油槽3相连通。所述出油口7位于所述塞体8下端，所述所述出油口7通过另一个设于所述塞体8内的管道与所述环形密封油槽3的下部相连通。

塞体8的上端与气缸4之间形成燃料燃烧的燃烧室1。

进一步的改进中，所述塞体油腔密封装置还包括监测所述环形密封油槽3内油压的压力表，所述进油口2连通设置有具备给压功能的供油装置，所述出油口7连通设置有回油装置。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种塞体油腔密封装置，其特征在于：包括气缸(4)和位于所述气缸(4)内并与所述气缸(4)相配合的塞体(8)，所述塞体(8)与所述气缸(4)的侧壁之间设有环形密封油槽(3)，所述环形密封油槽(3)内填充有密封油(31)。

2.根据权利要求1所述的塞体油腔密封装置，其特征在于：所述环形密封油槽(3)的上下两侧分别设置有活塞环(6)，所述活塞环(6)位于所述塞体(8)与所述气缸(4)的侧壁之间。

3.根据权利要求2所述的塞体油腔密封装置，其特征在于：所述环形密封油槽(3)开设在所述塞体(8)的侧壁上。

4.根据权利要求2所述的塞体油腔密封装置，其特征在于：所述环形密封油槽(3)开设在所述气缸(4)的侧壁上。

5.根据权利要求3或4所述的塞体油腔密封装置，其特征在于：所述塞体(8)与所述气缸(4)的侧壁之间自上而下依次设有两个以上的环形密封油槽(3)。

6.根据权利要求3或4所述的塞体油腔密封装置，其特征在于：所述环形密封油槽(3)的侧壁上开设有连通所述环形密封油槽(3)内部的油口。

7.根据权利要求6所述的塞体油腔密封装置，其特征在于：所述油口包括进油口(2)和出油口(7)，所述进油口(2)位于所述环形密封油槽(3)的下部，所述出油口(7)位于所述环形密封油槽(3)的上部。

8.根据权利要求7所述的塞体油腔密封装置，其特征在于：所述塞体油腔密封装置还包括监测所述环形密封油槽(3)内油压的压力表，所述进油口(2)连通设置有具备给压功能的供油装置，所述出油口(7)连通设置有回油装置。

9.根据权利要求3所述的塞体油腔密封装置，其特征在于：所述气缸(4)侧壁上开设有相对的且均与所述环形密封油槽(3)连通的进油口(2)和出油口(7)，所述进油口(2)和出油口(7)均分别位于所述环形密封油槽(3)的中部。

10.根据权利要求4所述的塞体油腔密封装置，其特征在于：所述塞体(8)侧壁上开设有相对的且均与所述环形密封油槽(3)连通的进油口(2)和出油口(7)，所述进油口(2)和出油口(7)均分别位于所述环形密封油槽(3)的中部。