活塞環(huán)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的活塞環(huán)。
【背景技術(shù)】
[0002]干運(yùn)轉(zhuǎn)式活塞壓縮機(jī)尤其適用于壓縮流體如氣體或蒸氣。在這種活塞壓縮機(jī)中，優(yōu)選使用由塑料制成的活塞環(huán)例如具有筆直接口或傾斜接口的一體式活塞環(huán)作為活塞密封元件。這樣的一體式活塞環(huán)有如下缺點(diǎn)，在活塞壓縮機(jī)運(yùn)行期間內(nèi)產(chǎn)生的活塞環(huán)磨損會(huì)導(dǎo)致活塞環(huán)的兩個(gè)接口端之間的距離增大，這將導(dǎo)致密封效果減弱。尤其在壓縮輕氣體如氫氣時(shí)，這種接口間隙增大導(dǎo)致了在較短工作時(shí)間后在活塞環(huán)上就已出現(xiàn)嚴(yán)重泄漏，結(jié)果，在較短工作時(shí)間后已經(jīng)必須更換活塞環(huán)。
[0003]公開文獻(xiàn)EP1275888A1公開了一種活塞環(huán)即所謂的雙環(huán)，它即使在磨損逐漸加劇的情況下也有能力保持一定的密封效果。該雙環(huán)包括具有筆直接口的一體式密封環(huán)并包括一體的L形蓋環(huán)，蓋環(huán)在軸向及徑向上覆蓋該密封環(huán)。密封環(huán)的周緣和蓋環(huán)的周緣均延伸經(jīng)過(guò)約340度，從而通過(guò)彈性彎曲實(shí)現(xiàn)磨損補(bǔ)償。這種雙環(huán)有如下缺點(diǎn)，密封效果在一段時(shí)間后減弱。此外，存在雙環(huán)破裂危險(xiǎn)。此外，這種雙環(huán)的制造成本較高。公開文獻(xiàn)GB129193A和US1419781均公開了一種活塞環(huán)。這些活塞環(huán)有如下缺點(diǎn)，其安裝困難，存在破裂危險(xiǎn)，制造成本較高以及它們不適于高壓密封。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的任務(wù)是設(shè)計(jì)出一種經(jīng)濟(jì)上有利的活塞環(huán)。
[0005]該任務(wù)通過(guò)具有權(quán)利要求1的特征的活塞環(huán)來(lái)完成。從屬權(quán)利要求2-18涉及其它的有利實(shí)施例。
[0006]該任務(wù)尤其通過(guò)一種用于活塞壓縮機(jī)的活塞環(huán)來(lái)完成，該活塞環(huán)包括一體密封環(huán)，其繞具有軸向的中點(diǎn)沿周向延伸并具有圓弧形延伸的外表面，其中，該密封環(huán)具有帶有接口端的筆直接口以及在接口端之間沿周向D延伸的間隙，該活塞環(huán)還包括用于封閉該間隙的接口閉鎖件，其中該接口閉鎖件被設(shè)計(jì)成關(guān)于一對(duì)稱平面是對(duì)稱的，該接口閉鎖件從該對(duì)稱平面起具有沿周向往兩側(cè)延伸的兩個(gè)接口閉鎖件腿部，兩個(gè)接口閉鎖件腿部共延伸經(jīng)過(guò)在20°和最大180°之間的角度范圍，并且該接口閉鎖件腿部具有徑向向外的呈圓弧形延伸的腿部外側(cè)面，并且該接口閉鎖件具有從該對(duì)稱平面起沿周向往兩側(cè)延伸且沿軸向超出該接口閉鎖件腿部的接觸部，該接觸部沿周向僅延伸經(jīng)過(guò)兩個(gè)接口閉鎖件腿部的部分角度，并且該接觸部具有徑向向外的接觸面，該接觸面相對(duì)于腿部外側(cè)面徑向回縮延伸，從而使該接口閉鎖件腿部沿該接觸面形成指向軸向止擋，其中該密封環(huán)和接口閉鎖件如此相互匹配地構(gòu)成，即在裝配狀態(tài)下接口閉鎖件通過(guò)止擋側(cè)向抵靠該密封環(huán)，該接觸部的接觸面沿間隙延伸并沿周向覆蓋該間隙。該接口閉鎖件的對(duì)稱設(shè)計(jì)有如下優(yōu)點(diǎn)，在接口閉鎖件區(qū)域內(nèi)或在密封環(huán)間隙區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)對(duì)稱的或基本對(duì)稱的力，這造成密封環(huán)上的材料磨損特別均勻，從而長(zhǎng)期保證了活塞環(huán)密封效果。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的活塞環(huán)具有如下優(yōu)點(diǎn)，該活塞環(huán)具有與活塞環(huán)磨損無(wú)關(guān)的密封效果。本發(fā)明的活塞環(huán)包括一體密封環(huán)和帶有間隙的接口并包括封閉該接口或密封環(huán)間隙的接口閉鎖件。該接口閉鎖件相對(duì)于密封環(huán)可移動(dòng)地安裝。施加于活塞環(huán)的壓差會(huì)導(dǎo)致有徑向向外作用的力作用于接口閉鎖件，這造成雖然接口閉鎖件發(fā)生磨損，但接口閉鎖件可因徑向向外作用的力及磨損而徑向外移，以使活塞環(huán)密封效果即便有磨損也能得以保持。而已知的活塞環(huán)有如下缺點(diǎn)，密封效果會(huì)因不完全的磨損補(bǔ)償而減弱。
[0008]本發(fā)明的活塞環(huán)還有如下優(yōu)點(diǎn)，該密封環(huán)在周向上在大范圍內(nèi)可具有橫截面積恒定的全剖面，該全剖面最好為正方形或矩形橫截面，其中，密封環(huán)的軸向?qū)挾群蛷较驅(qū)挾葍?yōu)選等于活塞環(huán)的軸向?qū)挾群蛷较驅(qū)挾?。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，具有全剖面的密封環(huán)沿周向延伸直達(dá)接口閉鎖件。接口閉鎖件根據(jù)實(shí)施方式的不同周向延伸經(jīng)過(guò)從20°至最大180°的角度范圍，根據(jù)所選接口閉鎖件的長(zhǎng)度的不同，優(yōu)選這樣設(shè)計(jì)具有全剖面的密封環(huán)，即，密封環(huán)與接口閉鎖件的周長(zhǎng)相關(guān)地延伸經(jīng)過(guò)剩余的從340°至180°的角度范圍。與從現(xiàn)有技術(shù)中知道的由至少兩個(gè)軸向相鄰布置且周向延伸的分環(huán)組成的活塞環(huán)相比，本發(fā)明的活塞環(huán)具有唯一的密封環(huán)，其具有延伸經(jīng)過(guò)活塞環(huán)的整個(gè)軸向?qū)挾群驼麄€(gè)徑向?qū)挾鹊娜拭?，這產(chǎn)生大橫截面積并且這尤其導(dǎo)致密封環(huán)可承受較大壓力?？紤]到要求活塞環(huán)能承受越來(lái)越大的壓力，在整個(gè)寬度上具有全剖面的密封環(huán)是尤其有利的，因?yàn)檫@種密封環(huán)能夠經(jīng)受住大的力。
[0009]該接口閉鎖件可延伸經(jīng)過(guò)在20°和180°之間的角度范圍。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，該接口閉鎖件延伸經(jīng)過(guò)小于或等于120°的角度范圍。從【背景技術(shù)】部分引證的現(xiàn)有技術(shù)中已知，該活塞環(huán)由密封環(huán)和蓋環(huán)組成，其中該密封環(huán)和蓋環(huán)均幾乎延伸經(jīng)過(guò)360°。延伸經(jīng)過(guò)大于180度的角度范圍的蓋環(huán)有如下缺點(diǎn)，這樣的蓋環(huán)在安裝到活塞桿上時(shí)須撐開，這使蓋環(huán)具有在其安裝期間或在隨后的運(yùn)行期間內(nèi)發(fā)生破裂失效的危險(xiǎn)。此外，這種蓋環(huán)是比較堅(jiān)硬構(gòu)成的，這額外增加在安裝期間內(nèi)破裂的危險(xiǎn)。本發(fā)明的活塞環(huán)具有延伸經(jīng)過(guò)小于或最多180°角度范圍的接口閉鎖件，其有如下優(yōu)點(diǎn)，接口閉鎖件在安裝到活塞桿上時(shí)不必?fù)伍_，由此避免在安裝期間內(nèi)可能造成的損壞。此外，該接口閉鎖件有如下優(yōu)點(diǎn)，可以由延伸經(jīng)過(guò)360°的環(huán)或坯件制造出兩個(gè)接口閉鎖件。延伸直至最大120°的接口閉鎖件有如下優(yōu)點(diǎn)，可由延伸經(jīng)過(guò)360°的環(huán)或坯件制造出三個(gè)接口閉鎖件。因此，需要更少的材料以使接口閉鎖件和進(jìn)而整個(gè)活塞環(huán)的生產(chǎn)更具成本效益。當(dāng)將昂貴材料如聚醚醚酮(PEEK)用于接口閉鎖件時(shí)，這是尤其有利的。
[0010]本發(fā)明的活塞環(huán)有如下優(yōu)點(diǎn)，活塞環(huán)包括一體密封環(huán)及抵靠密封環(huán)的接口閉鎖件，其中該接口閉鎖件可徑向移動(dòng)并且因所施加的壓差而被壓緊在密封環(huán)上，結(jié)果，本發(fā)明的活塞環(huán)具有高的密封性能，小的磨損且安裝簡(jiǎn)單。
[0011]在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中如此構(gòu)成密封環(huán)，在與接口相對(duì)的、因所出現(xiàn)的彎曲而在運(yùn)行期間內(nèi)具有高載荷的部段上，密封環(huán)在整個(gè)軸向?qū)挾群驼麄€(gè)徑向?qū)挾壬暇哂腥拭妫蛘呙芊猸h(huán)具有未減小的徑向?qū)挾然蛭礈p小的橫截面。優(yōu)選具有全剖面且具有恒定軸向?qū)挾群秃愣◤较驅(qū)挾鹊拿芊猸h(huán)在最好延伸經(jīng)過(guò)從340°至180°的角度范圍。在密封環(huán)的與之緊接的兩個(gè)端腿部中，腿部徑向?qū)挾然蛲炔繖M截面積優(yōu)選朝向兩個(gè)接口端減小，最好是連續(xù)減小。由于橫截面減小，故在緊接的端腿部的區(qū)域內(nèi)的抗彎剛度減小，進(jìn)而允許更好的磨損補(bǔ)償。端腿部的減小的抗彎剛度還有如下優(yōu)點(diǎn)，該密封環(huán)在安裝以及此時(shí)所需要的密封環(huán)短暫撐開的期間內(nèi)不受損。
[0012]密封環(huán)接口的閉合在徑向和軸向上均通過(guò)最好呈特殊L形的部段來(lái)實(shí)現(xiàn)，該部段作為所謂的接口閉鎖件來(lái)形成。
[0013]該接口閉鎖件的周緣在周向上至多等于或小于180°，以便磨損補(bǔ)償通過(guò)接口閉鎖件的徑向移動(dòng)而不是通過(guò)接口閉鎖件的彎曲來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，接口閉鎖件的材料特性且尤其是其彈性對(duì)于磨損補(bǔ)償好壞來(lái)說(shuō)并不重要。此外，在接口閉鎖件安裝到活塞上時(shí)沒(méi)有破裂危險(xiǎn)，因?yàn)槠洳⒉粸榇藦澢莾H插入槽中。在一個(gè)尤其優(yōu)選的實(shí)施例中，活塞環(huán)由相對(duì)彈性的密封環(huán)和相對(duì)堅(jiān)硬的接口閉鎖件組成，其中該密封環(huán)例如由聚合物如PTFE制成，該接口閉鎖件例如由金屬或PEEK制成。這樣的實(shí)施方式有如下優(yōu)點(diǎn)，該密封環(huán)由于其彈性特性可在安裝期間內(nèi)順利撐開而沒(méi)有破裂危險(xiǎn)。因此，本發(fā)明的活塞環(huán)能被可靠牢固地安裝在活塞上。
[0014]作為干運(yùn)轉(zhuǎn)的或被潤(rùn)滑的摩擦密封元件，所述活塞環(huán)尤其適用于密封往復(fù)運(yùn)動(dòng)活塞。
[0015]接著，借助實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的活塞環(huán)。
【附圖說(shuō)明】
[0016]用于闡明實(shí)施例的附圖示出了:
[0017]圖1a示出活塞環(huán)的俯視圖；
[0018]圖1b示出圖1a的沿剖切線A-A的剖面；
[0019]圖2a示出密封環(huán)的俯視圖；
[0020]圖2b示出圖2a的沿剖切線B-B的剖面；
[0021]圖3a示出接口閉鎖件的俯視圖；
[0022]圖3b示出圖3a的沿剖切線C-C的剖面；
[0023]圖4示出活塞環(huán)以及作用于活塞環(huán)的力的俯視圖；
[0024]圖5a7]^出活塞環(huán)的另一實(shí)施例的俯視圖；
[0025]圖5b示出圖5a的沿剖切線D-D的剖面；
[0026]圖6a示出接口閉鎖件的另一實(shí)施例的俯視圖；
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