用于往复压缩机的高压活塞密封结构的制作方法

本实用新型涉及往复压缩机密封结构领域，特别是涉及一种用于往复压缩机的高压气缸与活塞的密封结构。

背景技术：

活塞环作用是密封活塞与气缸之间的间隙，防止气体轴向泄漏，保证气缸工作腔的密闭，达到压缩气体的目的。活塞环密封是往复压缩机中的关键技术。由于活塞环都具有切口，因此气体能通过切口泄漏；此外，气缸和活塞环都有圆度，圆柱度公差，环槽和环的端面有不平度，这些也会导致泄漏。所以，活塞环常常不是一道，而是需要多道环在活塞上间隔一定距离串联使用。理想情况下，活塞环组承受的密封压差在各环之间应该均匀分布，这样可以使每道环上的摩擦、磨损均匀，从而使整个活塞环组的寿命达到最长。然而，大量的工程实践表明，实际活塞环密封寿命比平均载荷分布假设前提下预测的寿命要短得多，而且常常是某些活塞环最先损坏，其原因是载荷过大，而载荷过大是由于载荷分布不均匀造成的。

传统活塞密封结构，在活塞上设置相同的活塞环，工作时各环压差分布严重不均，主要由前1～3道环作用，其中第一道环甚至要承受75％以上的压差。而在高压往复压缩机中，高压级活塞环工作中需承受巨大的密封压差，则前面环工作负荷极大，尤其是第1道环将承受极大压差，所以活塞环与气缸镜面摩擦加剧，磨损严重而快速失效，寿命极短。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种用于往复压缩机的高压活塞密封结构，用于解决现有技术中活塞环工作中压差分布不均，前几道环尤其是第一道环承受巨大的密封压差的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种用于往复压缩机的高压活塞密封结构，其特征在于，包括：

气缸及安装在所述气缸内的活塞，所述活塞靠近气缸的工作腔一侧为高压侧，所述活塞远离气缸的工作腔的一侧为低压侧；

还包括套在所述活塞上的活塞环组，所述活塞环组包括第一活塞环组和第二活塞环组，所述第一活塞环组靠近所述气缸的高压侧，所述第一活塞环组包括若干第一活塞环；

所述第二活塞环组靠近所述气缸的低压侧，所述第二活塞环组包括若干第二活塞环，所述第二活塞环的泄漏率低于所述第一活塞环。

可选的，所述第一活塞环的切口为斜切口，所述第二活塞环的切口为搭接结构，且所述第二活塞环的搭接方向在轴向上。

可选的，所述第一活塞环和/或第二活塞环均至少有一瓣。

可选的，所述第一活塞环和/或第二活塞环均至少有两瓣。

可选的，在所述第一活塞环组中，各个不同的所述第一活塞环之间的切口在环向上错开布置。

可选的，在所述第一活塞环组中，各个不同的所述第一活塞环之间的切口在环向上错开且均匀布置。

可选的，在所述第二活塞环组中，各个不同的所述第二活塞环之间的切口在环向上错开布置。

可选的，在所述第二活塞环组中，各个不同的所述第二活塞环之间的切口在环向上错开且均匀布置。

可选的，所述第二活塞环在搭接位置包括悬臂和搭接口，所述悬臂嵌入到所述搭接口内；

所述悬臂和所述搭接口在径向上的宽度小于或者等于所述第二活塞环在径向上的宽度。

可选的，所述第一活塞环和所述第二活塞环为金属或者非金属材质。

如上所述，本实用新型的用于往复压缩机的高压活塞密封结构，至少具有以下有益效果：

1、采用在活塞上分段设置不同类型的活塞环，高压段用斜切口环，低压段用搭接口环，切口间隙不同，泄漏率不同，泄漏率大则环前后压降小，反之亦然，从而改善了传统活塞环间压差分布不均的情况；2、在活塞上分高压和低压两段分别设置不同类型活塞环，低压段活塞环采用密封效率高的搭接口活塞环保证密封效果，缸内高压气体先由高压段活塞环组密封，实现降压，再由低压段密封环进一步密封，减压后活塞环负荷的密封压差减小，工况改善，特别是可以改善密封环搭接口悬臂易损坏的情况，从而在保证密封效果的同时延长活塞环组的使用寿命。3、特别当活塞环为聚四氟乙烯、聚醚醚酮材质时，采用本方案的组合形式，使得其承受的压差减少，能显著增加其使用寿命。

附图说明

图1显示为本实用新型的用于往复压缩机的高压活塞密封结构示意图。

图2显示为本实用新型的第一活塞环的示意图。

图3显示为本实用新型的第二活塞环一种实施方式的示意图。

图4显示为本实用新型的第二活塞环一种实施方式的示意图。

图5显示为本实用新型的第二活塞环一种实施方式的示意图。

元件标号说明

1气缸

2活塞

3第一活塞环组

4第二活塞环组

31第一活塞环

41第二活塞环

311斜切口

411悬臂

412搭接口

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图1至图5。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

以下各个实施例仅是为了举例说明。各个实施例之间，可以进行组合，其不仅仅限于以下单个实施例展现的内容。

以下的高压指代的是10mpa及以上，本方案的适用高压，并不代表其低压不适用，其仅是在高压的工况下效果更加明显。

本实施例中，请参阅图1至图5，本实用新型提供一种用于往复压缩机的高压活塞密封结构，包括：气缸1及安装在所述气缸1内的活塞2，所述活塞靠近气缸1的工作腔一侧为高压侧，高压侧的压力为pc，所述活塞远离气缸1的工作腔的一侧为低压侧，低压侧的压力为p0；用于往复压缩机的高压活塞密封结构还包括套在所述活塞2上的活塞环组，所述活塞环组包括第一活塞环组3和第二活塞环组4，第一活塞环组3和第二活塞环组4之间的压力为p1，所述第一活塞环组3靠近所述气缸1的高压侧，所述第一活塞环组3包括若干第一活塞环31；所述第二活塞环组4靠近所述气缸1的低压侧，所述第二活塞环组4包括若干第二活塞环41，所述第二活塞环41的泄漏率低于所述第一活塞环31的。具体可选的，所述第一活塞环31的切口为斜切口311，第一活塞环31可以为一瓣或者多瓣，所述第二活塞环41的切口为搭接结构，第二活塞环41可以为一瓣或者多瓣，且所述第二活塞环41的搭接方向在第二活塞环41的轴向上，即第二活塞环41至少设有一个切口，所述第二活塞环41在搭接位置包括悬臂411和搭接口412，所述悬臂411嵌入到所述搭接口412内，第一活塞环31和所述第二活塞环41可以为铸铁、铜合金、聚四氟乙烯、聚醚醚酮等材质；特别当活塞环为聚四氟乙烯、聚醚醚酮材质时，采用本方案的组合形式，使得其承受的压差减少，能显著增加其使用寿命。悬臂411嵌入到搭接口412上，此时在搭接位置的间隙是折线变化的，相对于第一活塞环31的斜切口311来说，气体的路程更长且有转折，其泄漏率降低。高压气体经过第一活塞环组3后，压力逐渐变低，由pc降为p1，然后由第二活塞环组4进一步密封，第二活塞环41密封效果更好，由于第一活塞环31的作用，第二活塞环的密封压差为p1-p0，相比于直接密封气缸内高压气体(密封压差为pc-p0)，第二活塞环组4前后密封压差减小，可以让悬臂411处不易损坏，从而延长使用寿命。此外，在高低压区设置不同泄漏率活塞环组的方式，相当于将密封压差分段负荷，第一活塞环组3承受密封压差pc-p1，第二活塞环组4承受密封压差p1-p0，可以改善传统活塞环组各环间压差分布不均，仅前面1～3道环起作用的情况，使同时工作环数增加，各环压差分布均匀化，从而在保证密封效果的同时延长活塞环组的使用寿命。

本实施例中，请参阅图1，所述第一活塞环31和第二活塞环41均有两瓣或者两瓣以上，以当第一活塞环31和所述第二活塞环41为聚醚醚酮时为例，如果不设置为多瓣的结构，其在安装时容易将活塞环弄断。

本实施例中，在所述第一活塞环组3中，各个不同的所述第一活塞环31之间的切口在环向上错开且均匀布置。

本实施例中，请参阅图1，在所述第一活塞环组3中，各个不同的所述第一活塞环31之间的切口在环向上错开且均匀布置。切口错开布置是为了避免各个不同的所述第一活塞环31之间的切口连通，导致其泄漏变大，影响密封效果。比如当第一活塞环31为一瓣的结构时，相邻两个第一活塞环31之间的切口可以错开180度设置，比如当第一活塞环31为两瓣的结构时，相邻两个第一活塞环31之间的切口可以错开90度设置。

本实施例中，在所述第二活塞环组4中，各个不同的所述第二活塞环41之间的切口在环向上错开布置。

本实施例中，请参阅图1，在所述第二活塞环组4中，各个不同的所述第二活塞环41之间的切口在环向上错开且均匀布置。切口错开布置是为了避免各个不同的所述第二活塞环41之间的切口连通，导致其泄漏变大，影响密封效果。比如当第二活塞环41为一瓣的结构时，相邻两个第二活塞环41之间的切口可以错开180度设置，比如当第二活塞环41为两瓣的结构时，相邻两个第二活塞环41之间的切口可以错开90度设置。

本实施例中，请参阅图3和图5，第二活塞环41的结构一种实施方式，悬臂411和搭接口412在径向上的宽度尺寸均小于第二活塞环41的径向的宽度。

本实施例中，请参阅图4，第二活塞环41的结构一种实施方式，悬臂411和搭接口412在径向上的宽度尺寸均等于第二活塞环41的径向的宽度。

综上所述，本实用新型①采用在活塞2上分段设置不同类型的活塞环，高压段用斜切口311环，低压段用搭接口412环，切口间隙不同，泄漏率不同，泄漏率大则环前后压降小，反之亦然，从而改善了传统活塞环间压差分布不均的情况；②在活塞2上分高压和低压两段分别设置不同类型活塞环，低压段活塞环采用密封效率高的搭接口412活塞环保证密封效果，缸内高压气体先由高压段活塞环组密封，实现降压，再由低压段密封环进一步密封，减压后活塞环负荷的密封压差减小，工况改善，特别是可以改善密封环搭接口412悬臂411易损坏的情况，从而在保证密封效果的同时延长活塞环组的使用寿命。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具有高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。