双层密封式活塞环制造技术

双层密封式活塞环可使内燃机、空气压缩机，活塞泵，液压及气动装置的使用性能提高，原因之一是双层密封式活塞环具有优良的密封性能．双层密封式活塞环是由装在同一活塞环槽中的两只活塞环组成，这两只活塞环自身完成了径向封闭而相互之间又完成了轴向封闭，这就使得缸体与曲轴箱之间不存在缝隙．这个特点使得双层密封式活塞环在密封技术领域中具有广泛的应用．双层密封式活塞环的密封效果在高压条件时更为明显．（*该技术在1996年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
双层密封式活塞环，可用在所有使用活塞的机器、装置上。如内燃机，空气压缩机(含活塞式制冷机)，活(柱)塞泵，液压装置，气功装置等。也可用在把活塞环(又称涨圈)作为密封件的机器、装置上。现有技术中以内燃机为例，是在每一道活塞环槽中装一只活塞环作为气环的。尽管已有的五十多种活塞环有各种开口形式，为了确定每一只活塞环的开口间隙还要做一些细致的工作，但活塞环的开口间隙还是存在泄漏，这泄漏还将随活塞，活塞环、缸体的磨耗而增加，这也是内燃机大修周期较短的一个主要原因。通常减少这种泄漏的方法是增加活塞环的道数。如美国通用汽车公司生产的GM12V－71N型及GM6V－7／7067－7040型二冲程压燃式发动机都是采用四道活塞环作为气环的，各国的许多重型汽车发动机也是采用四道活塞环作为气环的(参看人民交通出版社《进口汽车技术性能》)。而在大功率的中、低速柴油机上使用的活塞环道数更多。另一个例子是，当活塞环作为密封件使用时，由于开口间隙的问题，使活塞环的道数随活塞直径及流体压力的增加而增加，活塞环的道数在2－9之间。即使在使用了9道活塞环之后，活塞的直径及流体的压力还是要受到限制(参看黑龙江科学技术出版社《实用密封技术手册》第二十一章活塞环的密封装置)。本专利技术创造的目的是(1)减少，甚至消除由活塞环间隙产生的泄漏，而不论这泄漏的方向如何；(2)增加活塞、活塞环、缸体的使用寿命；(3)减少活塞环的道数并由此减少活塞的重量；(4)增加活塞环作为密封件使用的范围。双层密封式活塞环是由装在一个活塞环槽中的两只活塞环组成。图1是双层密封式活塞环在槽中时的示意，这两个活塞环的开口必须相错开。图中标有1的是指气缸体，2是活塞，3是上活塞环，4是下活塞环。在其它附图中出现的5是指O型弹簧柱，6是指弹簧。图2是活塞环的制造参考用图，为平面图。图3是活塞环在缸内的状况，这时活塞环开口处的两个平面相迭处于径向封闭状态。所谓径向封闭状态，是指流体不能由缺口B内通过相迭的平面达到缺口A内，或者由缺口A内通过相迭的平面达到缺口B内。这是达到本专利技术目的的关键。由上面关于 径向封闭的定义知道，活塞环两端开口的面可以是各种形状或者有各种结构，当然，如图2所示的，开口的面为平面是最简单直观的。图4及图5给出了两种能够满足封闭定义的例子，其中图4是异型封闭，图5是结构封闭，即在两个不接触的平面之间增加一个O型弹簧圆柱，它随活塞环的变化呈各种椭圆形。双层密封式活塞环能够阻止泄漏的理由是在双层密封式活塞环的工作过程中，缸内与曲轴箱之间在几何上不存在允许流体通过的缝隙。讨论如下考虑活塞环在槽内的位置如图1，这时我们看到，来自缸内的流体进入活塞环槽之后，上活塞环的开口间隙被下活塞环挡住了－－不论上活塞环的开口间隙如何，形状如何。下活塞环的开口间隙，指缺口A和缺口B，其中缺口A被上面的活塞环盖住了，而达到缺口B的流体不能通过封闭面到达缺口A，也不能向下进入活塞与缸体的侧隙－－这一点参看图3。在图3中用虚线表示了活塞存在时的位置，这时缸体与活塞的侧隙完全偏在下活塞环开口一侧，即使在这种情况下，缺口的 下面仍然是活塞的位置，这就是为什么到达缺口B的流体不能向下进入侧隙的道理。当活塞环开口处的面为平面且两相迭平面与其中点的切线有一α角时，则活塞、活塞环，缸体在一定的磨耗(或尺寸有类似的变化)范围内活塞环都保持径向封闭状态。对于来自曲轴箱的流体在到达缺口A之后就停止了，因为缺口A是不与任何向上的缝隙相通的。图6是双层密封式活塞环在槽内时的另一个位置，这时有关泄漏的讨论与活塞环位置如图一时相同。需要指出的是双层密封式活塞环在缸内的位置一般只与流体压力的方向有关，也就是说只有如图1和图5所示的位置。所以活塞环只要在这两个位置不产生泄漏也就满足使用的要求了。至于在活塞的往复运动中流体通过活塞环在槽中位置的变动而产生的一些泄漏，(参看图1及图5。图1中流体进入活塞环槽，在图5中活塞环槽中的流体进入侧隙)，尽管这种泄漏对机器，装置的功率、效率影响不大，但有时还是不得不考虑消除的，一个有效的办法是采用弹簧使双层密封式活塞环始终紧贴活塞环槽的下缘，参看图7。对于始终只来自一个方向的流体，与流体首先接触的那只活塞环，其开口的形式不受限制，开口的尺寸也可较大。这个结论也适用于图7中与弹簧相接触的那只活塞环。根据以上的讨论知道，双层密封式活塞环具有优良的密封性能，在高温、高压下这个性能的效果更为明显。采用双层密封式活塞环之后的机器，装置，能够使得泄漏减少甚至消除，这将对提高机器，装置的功率、效率有好处，并且还具有良好的经济性。由于活塞，活塞环，缸体在一定的磨耗后，特别是在活塞环有较大的磨耗后，机器、装置的密封性能不变，这意味着机器、装置的寿命延长了，另外的意义是活塞环可采用传热优良，膨胀系数大，耐磨性要求不太高而对缸体磨耗小的材料制造。当活塞环的间隙－这里指缺口A和缺口B，稍大时也不影响其密封的性能，这就能避免活塞环涨死产生的拉缸问题。使用较少道数的活塞环达到较好的防泄漏效果，这也是使用双层密封式活塞环的优点之一，因为增加环塞环道数的后果之一是增加了摩擦——摩擦功耗及机件磨耗，另一个后果是增加了活塞的重量，这两点的改善对提高机器的性能是有益的，减少摩擦的效果是直观的，而对于平动速度较高的活塞来说，减少重量能较大地增加功率输出和提高机械效率，并能够减少机器的噪声。双层密封式活塞环作为密封件使用则具有优良的效果，除了提高机器，装置的功率、效率外，还能够较大地提高被密封流体的压力，有时还能提高流体的温度，并能够扩大被密封流体的种类，如原来在液压、制冷装置中不能使用的一些有害流体，由于泄漏得到了控制，也能够得到使用了。双层密封式活塞环还能够代替一些非金属材料，如尼龙、橡胶、皮革、毛毡等制作的密封件使用，使用在压力、温度、速度过高，非金属材料不能承受的地方，使用的寿命也大大的延长了。双层密封式活塞环在为各种类型的轴，特别是高压，高温，高速条件下工作的轴密封时，除了使用寿命长，密封效果好的优点外，另一个优点是密封效果不受轴的轴向及径向震动的影响，这一点的理由类似于活塞在缸内偏心时的情况。在一般的应用中一道双层密封式活塞环就能满足使用的要求。即使在一些特大直径，特高压力的场所，2～3道双层密封式活塞环也就足够密封了，双层密封式活塞环在为轴等旋转件密封时，同一道的两只活塞环要采用1～2只销子固定两环间隙的相对位置。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双层密封式活塞环，其特征是由两个以上开口相错的合在一起的活塞环构成。

【技术特征摘要】
1.一种双层密封式活塞环，其特征是由两个以上开口相错的合在一起的活塞环构成。2.按权利要求1所述的密封式活塞环，其特征是放入缸...

【专利技术属性】
技术研发人员：张湘民，
申请(专利权)人：张湘民，
类型：实用新型
国别省市：53[中国|云南]