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CN1187870A - 密封圈 - Google Patents

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Abstract

密封圈特别是圆形横截面活塞杆的密封圈在轴向内具有一个高度(H),以及一个朝滑动面(4)的面(2a),其中面(2a)在高度(H)的(2b)部分呈圆柱形延伸,以便构成一个密封面(2b),而其余部分(2c)则呈扩展延伸。密封圈在轴向内具有很高的密封性,所以气体的大部分在活塞杆和密封面(2b)之间流通,因而产生充气贮藏。

Description

密封圈
本发明涉及权利要求1前序部分的一种密封圈。
密封圈通常成对前后串联布置并构成一个所谓的密封组件。在单个密封圈上作用的压差使密封圈的密封面压到被密封体例如活塞杆的滑动面上。这种密封圈例如公知在专利CH439897中。这种公知的密封圈具有这样的缺点，即压到滑动面上的密封面引起大的摩擦力，这会导致过热和迅速磨损，特别是在密封部分不用任何单独润滑也能运行的无润滑活塞式压缩机应用这种密封圈时尤其如此。这种压缩机具有固定的密封圈，活塞杆通过该密封圈。
本发明的任务是，提出一种适合无润滑运行的装置用的密封圈，这种密封圈具有良好的密封特性。
这个任务是按权利要求1所述的特征来解决的。从属权利要求2至7涉及本发明其他的有利结构。
本发明的密封圈在轴向内具有一个高度H以及一个朝无润滑运行的被密封体的滑动面定向的面，这个面作成在高度H的一部分平行于滑动面延伸并构成一个密封面。密封圈高度H的其余部分与滑动面有一定的距离。
在本发明密封圈的一种有利结构中，密封圈的高度的其余部分不紧贴在滑动面上而呈锥形扩展。
无润滑活塞式压缩机中的密封圈是这样相对于活塞杆布置的，即呈锥形扩展的部分对着气缸容积，并朝气缸容积扩展。这种密封圈具有这样的优点，即紧贴在活塞杆上的密封圈的密封面相当小，这样例如就能减少摩擦。本发明密封面结构的另一个优点在于，通过它的形状与减小的密封面相结合，气体可在密封面和活塞杆之间流通，所以在密封面和活塞杆之间产生充气贮藏。这样的充气贮藏具有这样的优点，即进一步减少了活塞杆和密封面之间的摩擦。
本发明这种密封圈特别适用于固定式密封元件在轴向内具有高度密封性的场合。因为气体的大部分在活塞杆和密封面之间活动，所以产生充气贮藏。
朝滑动面定向的面的结构在轴向延伸方向内可通过多种结构型式来实现：即该面具有第一区段和第二区段，第一区段具有一个与滑动面平行延伸的面，而第二区段则具有一个离滑动面有一定距离的面。
本发明密封圈特别适用于在很高压力下工作的无润滑活塞式压缩机。
下面的附图描述本发明的几个实施例。附图表示：
图1a表示环形密封件的俯视图；
图1b表示图1a密封件的侧视图；
图1c表示覆盖件的俯视图；
图1d表示图1c覆盖件的侧视图；
图1e表示组装好的密封圈俯视图；
图1f表示按图1e组装好的密封圈的侧视图；
图1g表示沿图1a剖面线A-A剖开的密封件的截面图；
图2表示密封圈另一个实施例的透视图；
图3表示无润滑的密封装置的纵截面；
图4表示图2密封圈的俯视图；
图4a表示沿剖面线B-B剖开的密封圈的横截面；
图4b表示沿剖面线C-C剖开的密封圈的另一个横截面；
图4c表示从方向E看去的密封圈的侧视图。
图1a表示一个具有一个扇形切口3的密封件2，该密封件2在这个部位有一个开口并朝活塞杆有一个定向的面2a。图1g表示沿剖面线A-A剖开的截面并表示在这种结构型式中密封件2具有的L形横截面。面2a具有一个高度H，其中面2a的一部分为圆柱形并紧贴在虚线所示的活塞杆4上，而且构成一个密封面2b。密封面2b在轴向内至少1毫米宽。面2a的另一部分2c具有一个离活塞杆4的表面的锥形面。从气缸侧流过的气体G进入锥形延伸的部分2c和活塞杆4之间并继续在密封面2b和活塞杆4之间流动。所以在这两个面之间产生一个充气贮藏，从而大大减少摩擦。
整个密封圈12都具有弹性并最好用一个放在槽1a中的软管状弹簧13箍住，所以密封圈12弹性预张紧贴在活塞杆4上。在密封面2b和活塞杆4之间流过的气体引起一个与软管状弹簧的作用力相反的力。所以在密封件2b和活塞杆4之间流过的气体使密封元件作用到活塞杆4上的压力减小。
密封件2具有一个两侧引出端件2i，2d的主件2e。从图1b所示侧视图中可以看出，两个端件2i、2d在垂直线S的方向内朝一个由密封件2卡紧的平面或朝活塞杆的运动方向比主件2e薄。图1c表示具有一个主件1e的覆盖件1以及两个连接其上的端件1g，该端件呈圆环形。图1d表示图1c所示覆盖件1的侧视图，其中覆盖件1在圆周方向内具有一个用来安装软管状弹簧13的槽1a。密封件2和覆盖件1都具有弹性性质。图1e表示一个由覆盖件1和密封件2组成的密封圈12。其中覆盖件1是这样紧贴在密封件2上的，即覆盖件1紧贴在密封件2的下部2f上，而且覆盖件1环形包围密封件2的上部2g。主件1e覆盖密封件2的切口3，并在垂直线S方向内紧贴在端件2i，2d上。主件1e可在朝活塞杆4的面上具有一个如图1g所示的形状，这样密封圈12在活塞杆4的整个圆周表面上都具有密封作用。主件1e以及密封件2在密封件2的圆周方向内具有一个间隙S1。最好密封圈12用一个软管状弹簧13箍住，这样密封圈便保持预应力作用。在密封圈12作为密封元件使用的过程中，活塞杆的运动导致密封面2a磨损，从而引起材料磨损。软管状弹簧13、间隙S1以及密封圈的弹性性质保证密封面2i可继续紧贴在活塞杆的表面上。图1f表示图1e所示密封圈12的侧视图。
图2表示另一个密封圈12的分解图，该密封圈由一个密封件2、一个在密封圈2圆周方向内放在密封件上的覆盖圈1以及一个在圆周方向箍住覆盖圈1的软管状弹簧3组成。覆盖圈1在径向和轴向内密封接头处2l。
图4所示密封件2的俯视图具有一个沿内圆环形延伸的面2a、2b，该面面向活塞杆4并起密封作用。密封件2作为一个整环具有一个切口2l，所以密封件2向两端2h、2k延伸。2k端作成在密封件2的圆周方向具有一个延伸段2i，该延伸段与另一端2h一起在圆周方向内构成一个搭接的接头处。密封件2具有弹性的性质，所以它在切口2l的范围内具有一个间隙S。在本实施例中，密封件2设计成使它的径向壁厚D在切口2l对面的位置为最大，即为Dmax，亦即在D1或D2方向内不断减小。从而使密封件朝切口2l具有一个不断增加的弹性或柔软性。密封件用一种具有较高弹性模数的材料例如用高温聚合物制造。
图3表示无润滑密封装置或所谓密封组件6的纵截面。属于该密封组件至少有一个包围活塞杆4的密封腔14，该密封腔由两个槽形环5构成，而且朝对应的气缸容积15密封锁紧。在密封腔14中，设置一个两件的密封圈12，它包括一个密封件2以及一个覆盖圈1。此外，一个软管状弹簧13箍住覆盖圈1。密封面2a具有一个朝压缩容积15不断扩大的楔形面2c。
图4密封件2具有一个带锥形延伸分面2c的面2a，该分面2c在三个部位被一个连接条2p中断。图4a表示沿剖面线B-B剖开的密封件2的截面，并表示在轴向内延伸的锥形分面2c以及圆柱形延伸的分面2b，该分面在密封件2和活塞杆4之间实现密封。锥形分面2c与轴4的表面形成一个角度β。图4b表示密封件2的连接条2p沿剖面线C-C剖开的截面。连接条2p设计成使轴向内的内表面2a具有一个与密封件2宽度H一致的宽度，并与轴4的表面平行延伸。连接条2p位于轴4上的整个宽度H上，并用来稳定密封件2的位置。本实施例在面2a的圆周上均匀分布三个连接条2p，其中一个连接条2p设置在切口2c的范围。当然，密封件2亦可不作连接条2p，所以锥形分面2c不中断地在面2a的整个圆周上延伸。
根据图4a，锥形延伸的分面2c具有一个到轴4的最大距离B。在密封件2的一个结构型式中，间隙S作成这样宽，即宽度具有“2×pi×B”。具有这种密封件2的密封圈12在第一运行阶段构成一个摩擦圈，而在第二运行阶段则构成一个通流圈。在第一运行阶段中，密封件2具有一个锥形延伸的分面2c。随着密封面2b上的磨损不断增加，锥形延伸的分面2c消失，直至密封面2b延伸到整个宽度H为止。如果间隙S根据宽度“2×pi×B”构成，则在分面2c完全消失时，间隙＝0。在这种情况中，密封件2变成通流圈，因为间隙＝0，密封面2b几乎不再有磨损，所以在第二运行阶段密封件2具有一个大的恒定的不密封性或密封圈1在第二运行阶段具有一个大致不变的最大流动阻力。
图4C表示从方向E看出的图4密封圈的侧视图。密封件2的接头处具有两端2h、2k，其中2h端具有沿圆周方向延伸的端段2i，所以在圆周方向形成一个具有切口2l的搭接接头处，或具有间隙S的搭接接头处。
分面2c不但可做成锥形延伸，而且可作成任意形状，使分面2c的范围内在轴4和密封件2之间有一定距离即可。
在接头2l处，最好在每端件2k、2h上分别设置一个连接条2p，以便达到密封圈的良好密封性。沿面2a也可在圆周方向内分布多个连接条2p，例如2、4、7、12或24个连接条2P。连接条2p在圆周方向内可作得很窄，所以两个连接条2p之间的距离相对于圆周方向较大或比一个连接条2p的宽度大几倍。连接条2p可作成相同的宽度，也可作成不同的宽度。
密封件2可用一种塑料制造，例如聚四氟乙烯、一种改良的高温聚合物如聚醚醚酮、聚醚酮、聚酰亚胺、聚苯撑硫、聚苯并咪唑、聚酰胺。

Claims (9)

1.圆形横截面的无润滑运行的活塞杆(4)的密封圈，在轴向内具有一个高度(H)以及一个朝滑动面(4a)的面(2a)，其特征是，面(2a)在高度(H)的(2b)部分作成圆柱形或接近于圆柱形延伸，以便构成一个密封面(2b)，而另一部分(2c)则作成扩展延伸。
2.按权利要求1的密封圈，其特征是，面(2a)的其余部分(2c)呈锥形扩展。
3.按权利要求1或2的密封圈，其特征是，密封圈具有一个带一个平衡间隙(S)的接头处(21)，面(2c)在径向内按一个最大的距离(B)扩展，而且平衡间隙(S)具有一个“2×pi×B”的宽度。
4.按权利要求1至3任一项的密封圈(12)，其特征是，沿面(2a)在圆周方向内分布设置有多个连接片2p。
5.按权利要求1至4任一项的密封圈(12)，其特征是，密封件(2)用一种塑料制成，如聚四氟乙烯、一种改良的高温聚合物如聚醚醚酮、聚醚酮、聚酰亚胺、聚苯撑硫、聚苯并咪唑、聚酰胺。
6.按权利要求1至5任一项的密封圈，其特征是，呈锥形扩展的(2c)部分朝气缸容积布置。
7.按权利要求1至6任一项的密封圈，其特征是，该密封圈具有一个切口(21)，而且密封件(2)具有一个朝切口(21)不断减小的径向壁厚(D)。
8.用来密封无润滑运行的活塞杆的密封组件，具有一个按权利要求1至7任一项所述的密封圈(12)。
9.活塞式压缩机，具有一个按权利要求1至7任一项所述的密封圈(12)。
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