带有受控泄漏的活塞密封组件制造技术

本发明专利技术公开了一种活塞密封组件，包括密封件以及支撑密封件的密封增能器。活塞密封组件包括设计为将密封增能器在活塞凹槽内定位在固定轴向位置中的一个元件。在一种实施方式中，密封增能器具有开口环的形状，其侧表面中的至少一个成形为将增能器在活塞凹槽内定位在固定位置中。在其他实施方式中，活塞密封组件包括垫片，该垫片在活塞凹槽内紧邻密封增能器定位，并被设计为将密封增能器定位在固定轴向位置中。活塞密封组件可以包括具有在密封增能器与活塞凹槽壁之间突伸的部分的密封件，从而密封件将密封增能器在活塞凹槽内定位在固定轴向位置中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及带有受控泄漏的活塞密封组件。
技术介绍
在汽缸内膛中往复运动的活塞在本领域中是已知的，并且已经长期用于泵、液压驱动装置、发动机、气压驱动装置以及在压力增加的情况下递送不同流体的其他液压或气压机器。当活塞在汽缸内移动时，使用活塞密封组件进行动态密封，以防止流体在活塞和汽缸壁之间泄漏。由于活塞在汽缸内膛中的运动，因此活塞密封件经受严重磨损，并且有时它们由于过度磨损和/或由于被压缩的流体施加在密封件上的压力造成的应力而失灵。这种操作条件在高压往复泵和/或处理低温流体的泵的情况下甚至更加具有挑战性。这种往复泵的一个实例是用于将液化气体燃料从低温容器递送至气态燃料内燃机的泵。这种泵可以在相对高的压力(大约4600psi)和较低的温度(例如，大约-130摄氏度以及更低温度)下处理流体。为这种泵的活塞提供有效的密封件尤其困难，这是因为密封件的材料必须承受泵送流体的低温和作用在密封件上的压缩应力。另外，用以制造泵元件和密封件的材料的不同收缩系数可能导致在活塞密封件与汽缸壁之间形成间隙，使得流体从加压室泄漏，流过活塞密封件，流至泵的低压侧。一般来说，对于所有的往复泵，由于活塞的往复运动造成的密封件磨损均是一个需要解决的问题。过去，已经使用开口(split)密封件来解决密封件磨损的问题。开口密封件呈带有切口的环的形状，切口使其能够安装在活塞上，而且更重要的是，切口允许密封件膨胀以补偿密封件磨损。为了保持密封件和泵汽缸壁之间的接触，提供了一种密封增能器以用于支撑密封件并将其朝向汽缸壁推动。密封增能器可以是金属环，其定位在密封件之下并且与密封件一起形成活塞密封组件，该活塞密封组件放置在活塞凹槽中。密封增能器横向开口，这样在环的自由端之间具有间隙，从而当密封组件安装在活塞凹槽中时，该间隙为密封增能器提供了在活塞凹槽中更加容易的安装，并为朝向汽缸壁推动密封件提供了更多弹力。通常地，由于制造公差，在密封增能器与活塞凹槽的定位有密封组件的侧壁之间具有间隙。间隙的尺寸可以变化，但其在某些情况下可以大于0.15mm。密封增能器和活塞凹槽之间的间隙大小可以仅通过紧密制造公差来控制，而且这种间隙代表了可能影响密封件寿命的潜在密封泄漏路径。在密封增能器的已知构造的情况下，密封泄漏路径面积可能随着密封增能器的制造公差和活塞凹槽的制造公差以及随着泵的操作条件而变化。此外，如果若干个密封组件(每个密封组件均包括密封件和密封增能器)串联安装以用于当活塞在泵汽缸内往复运动时密封活塞，已经观察到某些密封件显示出比其他密封件明显更多的磨损，一段时间之后至少一个随机密封件失灵。这可以通过这样的事实解释，即，每个密封件上的压降不同。每个密封件上的压降取决于通过密封件的泄漏路径面积的大小，并且具有最小泄漏路径面积的密封件由于流体压力的最高阻力而经历最大的压降，并将磨损得更快。更换磨损的密封件需要使装置停止运行，移除活塞并更换密封件。因此，希望不断改进活塞密封件的寿命，以增大保养周期之间的时间，提高随着时间的推移密封件的磨损一致性。
技术实现思路
公开了一种活塞密封组件，用于活塞和汽缸内膛之间的密封，活塞密封组件被设置在周向活塞凹槽中并包括密封件和密封增能器。密封增能器包括外周表面、内周表面以及邻接外周表面和内周表面的第一侧表面和第二侧表面，密封增能器的外周表面在活塞凹槽中支撑密封件。活塞密封组件的一个元件被设计为，将密封增能器在周向活塞凹槽内定位在固定轴向位置中。在优选的实施方式中，密封增能器的第一侧表面和第二侧表面中的至少一个成形为将密封增能器在活塞凹槽内定位在固定轴向位置中。在优选的实施方式中，密封增能器是开口环。密封增能器的第一侧表面设置有在垂直于第一侧表面的方向上延伸的至少一个突块，并且在优选的实施方式中，第一侧表面设置有以预定间隔定位在第一侧表面上的多个突块。在一些其他实施方式中，密封增能器的第一侧表面和第二侧表面均设置有在分别垂直于第一侧表面和第二侧表面的方向上延伸的至少一个突块。优选的，密封增能器的第一侧表面和第二侧表面均设置有在分别垂直于第一侧表面和第二侧表面的方向上延伸的多个突块，并且突块以预定间隔分别定位在第一侧表面和第二侧表面上。在优选的实施方式中，具有与第一侧表面和第二侧表面关联的相等数量的突块。在垂直于密封增能器的周向方向上，第一侧表面上的每个突块的轴线与第二侧表面上的相应突块的轴线对准。在一些实施方式中，突块具有矩形形状或半圆形形状。在一些其他实施方式中，突块独立于密封增能器的第一表面或第二表面，并插入在密封增能器的第一侧表面或第二侧表面中形成的相应凹口中。突块可以例如注塑成型在这些凹口内。突块可以由与密封增能器相同的材料制成，或者它们可以由更柔软、更有弹性的材料(例如，弹性体材料或塑料材料)制成。在活塞密封组件的另一实施方式中，密封增能器的第一侧表面和第二侧表面是弯曲的。密封增能器的第一侧表面可以具有与第二侧表面不同的曲率。在一些其他实施方式中，密封增能器的第一侧表面设置有至少一个凹部，并且优选地，密封增能器的第一侧表面设置有在第一侧表面上以预定间隔定位的多个凹部。在一些实施方式中，活塞密封组件包括由共有同一纵向轴线并在周向活塞凹槽中彼此紧邻定位的至少两个部件构成的密封增能器。在这些实施方式中，这两个部件被设计为形成密封增能器的外周表面、内周表面、第一侧表面以及第二侧表面，并且密封增能器的第一侧表面或第二侧表面中的至少一个成形为将密封增能器在周向活塞凹槽内定位在固定轴向位置中。例如，由密封增能器的一个部件形成的第一侧表面设置有在垂直于第一侧表面的方向上延伸的至少一个突块。在其他实施方式中，密封增能器的两个部件之一由弹性体材料或塑料材料制成，并且其尺寸设计为将密封增能器在周向活塞凹槽内定位在固定轴向位置中。在其他实施方式中，密封活塞组件包括具有在密封增能器与周向活塞凹槽的壁之间突起的部分的密封件，并且密封件的该部分的尺寸设计为将密封活塞组件的密封增能器在周向活塞凹槽内定位在固定轴向位置中。在一些其他实施方式中，活塞密封组件还包括在周向活塞凹槽内在密封增能器与活塞凹槽的壁之间定位的垫片，并且垫片设计为将密封增能器在活塞凹槽内定位在固定轴向位置中。垫片可以由弹性体材料或塑料材料制成。在优选的实施方式中，当活塞密封组件包括具有设置有以预定间隔定位的多个突块的第一侧表面的密封增能器时，密封增能器位于活塞凹槽内，突块与所述凹槽的更靠近于汽缸内膛中限定的压缩室的壁接触。在此描述的活塞密封组件可以用于在高于3000psi的压力下压缩低温流体的泵的活塞和汽缸内膛之间的密封。公开一种密封增能器，用于在活塞的周向活塞凹槽中支撑密封件，所述活塞在汽缸中可往复运动，密封增能器包括外周表面、内周表面以及邻接外周表面和内周表面的第一侧表面和第二侧表面。第一侧表面和第二侧表面中的至少一个成形为将密封增能器在周向活塞凹槽内定位在固定轴向位置中。优选地，密封增能器具有开口环的形状。密封增能器的第一侧表面设置有在垂直于第一侧表面的方向上延伸的至少一个突块，并且在优选的实施方式中，密封增能器的第一侧表面设置有在垂直于第一侧表面的方向上延伸的多个突块，突块以预定间隔定位在第一侧表面上。在一些其他实施方式中，密封增能器的第二侧表面也设置有在垂直于所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种活塞密封组件，用于活塞与汽缸内膛之间的密封，所述活塞密封组件被放置在周向活塞凹槽中并包括密封件和径向的密封增能器，所述密封增能器包括外周表面、内周表面以及邻接所述外周表面和所述内周表面的第一侧表面和第二侧表面，其中，所述密封增能器的所述外周表面在所述周向活塞凹槽中向所述密封件提供基本径向支撑，并且其中，所述密封增能器的所述第一侧表面和所述第二侧表面中的至少一个成形为将所述密封增能器在所述周向活塞凹槽内定位在固定轴向位置中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.28 CA 2,847,7601.一种活塞密封组件，用于活塞与汽缸内膛之间的密封，所述活塞密封组件被放置在周向活塞凹槽中并包括密封件和径向的密封增能器，所述密封增能器包括外周表面、内周表面以及邻接所述外周表面和所述内周表面的第一侧表面和第二侧表面，其中，所述密封增能器的所述外周表面在所述周向活塞凹槽中向所述密封件提供基本径向支撑，并且其中，所述密封增能器的所述第一侧表面和所述第二侧表面中的至少一个成形为将所述密封增能器在所述周向活塞凹槽内定位在固定轴向位置中。2.根据权利要求1所述的活塞密封组件，其中，所述密封增能器是开口环。3.根据权利要求1所述的活塞密封组件，其中，所述密封增能器的所述第一侧表面设置有在垂直于所述第一侧表面的方向上延伸的至少一个突块。4.根据权利要求1所述的活塞密封组件，其中，所述密封增能器的所述第一侧表面设置有多个突块，所述多个突块以预定间隔定位在所述第一侧表面上。5.根据权利要求3所述的活塞密封组件，其中，所述密封增能器的所述第二侧表面也设置有在垂直于所述第二侧表面的方向上延伸的至少一个突块。6.根据权利要求4所述的活塞密封组件，其中，所述密封增能器的所述第二侧表面也设置有在垂直于所述第二侧表面的方向上延伸的多个突块，所述多个突块以预定间隔定位在所述第二侧表面上。7.根据权利要求6所述的活塞密封组件，其中，具有与所述第一侧表面和所述第二侧表面关联的相同数量的所述突块。8.根据权利要求7所述的活塞密封组件，其中，在垂直于所述密封增能器的周向方向的方向上，所述第一侧表面上的每个所述突块的轴线与在所述第二侧表面上的所述突块中的相应突块的轴线对准。9.根据权利要求3至8中任一项所述的活塞密封组件，其中，所述突块具有矩形形状或半圆形形状。10.根据权利要求3至8中任一项所述的活塞密封组件，其中，所述突块独立于所述密封增能器的所述第一表面或所述第二表面，并被插入在所述密封增能器的所述第一侧表面或所述第二侧表面中形成的相应凹口中。11.根据权利要求10所述的活塞密封组件，其中，所述突块被注塑成型在所述相应凹口内。12.根据权利要求1所述的活塞密封组件，其中，所述密封增能器的所述第一侧表面和所述第二侧表面是弯曲的。13.根据权利要求12所述的活塞密封组件，其中，所述第一侧表面具有与所述第二侧表面不同的曲率。14.根据权利要求1所述的活塞密封组件，其中，所述密封增能器的所述第一侧表面设置有至少一个凹部。15.根据权利要求1所述的活塞密封组件，其中，所述密封增能器的所述第一侧表面设置有在所述第一侧表面上以预定间隔定位的多个凹部。16.根据权利要求1所述的活塞密封组件，其中，所述密封增能器由至少两个部件构成，所述至少两个部件共有同一纵向轴线并在所述周向活塞凹槽中相互紧邻定位，从而形成所述密封增能器的所述外周表面并相应形成所述第一侧表面以及所述第二侧表面，并且其中，所述密封增能器的所述第一侧表面和所述第二侧表面中的至少一个成形为将所述密封增能器在所述周向活塞凹槽内定位在固定轴向位置中。17.根据权利要求16所述的活塞密封组件，其中，由所述密封增能器的一个部件形成的所述第一侧表面设置有在垂直于所述第一侧表面的方向上延伸的至少一个突块。18.根据权利要求16所述的活塞密封组件，其中，所述密封增能器的两个部件之一由弹性体材料或塑料材料制成并且尺寸设计为将所述密封增能器在所述周向活塞凹槽内定位在固定轴向位置中。19.根据权利要求1所述的活塞密封组件，其中，所述密封件包括在所述密封增能器与所述周向活塞凹槽的壁之间突伸的部分，并且其中，所述密封件的所述部分的尺寸设计为将所述密封增能器在所述周向活塞凹槽内定位在固定轴向位置中。20.根据权利要求1所述的活塞密封组件，还包括在所述周向活塞凹槽内定位在所述密封增能器与所述周向活塞凹槽的壁之间的垫片，所述垫片被设计为将所述密封增能...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂莫西·S·科尔曼，卡马尔·哈塔米·阿赫达姆，
申请(专利权)人：西港能源有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA