帶有氣缸和活塞的機器以及用於這種機器的密封圈的製作方法

2023-06-13 03:18:56 5

專利名稱：帶有氣缸和活塞的機器以及用於這種機器的密封圈的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及包括至少一個主體的機器，所述主體帶有至少一個氣缸和一個安裝在氣缸內徑中的活塞。根據這個定義，本發明機器包括熱機、壓縮機和真空泵等。
本發明尤其涉及氣缸表面和活塞相對表面的密封圈，氣缸表面以下稱為外表面，活塞相對表面以下稱為內表面。
一般來說，眾所周知，對於活塞和氣缸之間的密封，在活塞中配置至少一個環形頸部是公知的，一個環形密封圈布置在其中。環形密封圈一般呈較薄的金屬環形狀，限定在兩個平面表面之間，兩個平面表面其間豎直布置一個磨合的外側面，在其環形內邊緣和外邊緣之間具有一個較小的徑向尺寸。
由於密封圈的膨脹，一方面為了在活塞上安裝密封圈，另一方面為了使活塞上沒有間隙，這種密封圈沿其圓周是不連續的，並具有徑向間隙。
為了改進活塞和氣缸之間的密封性能，公知的是，在活塞上配置若干重疊的環形頸部，頸部各自包括若干環形密封圈。
這種解決方案具有一些缺陷。
為了大大改進對外表面的密封性能，僅僅增加密封圈是不夠的。
這種布置在高度上要動用不可忽略的一部分活塞，因而在這種情況下很難限定活塞的軸向尺寸或高度。
這種解決方案無論如何不能確保對內表面即活塞表面的密封性。
本發明旨在彌補這些缺陷。
本發明尤其涉及可以限定活塞高度的解決方案，完全確保了良好的密封性，在密封面上尤其是對內表面具有均勻的壓力。
根據本發明，活塞包括兩部分，用例如適宜的固定件將一部分可拆卸地安裝在另一部分上，在這兩部分之間確定有一個與活塞和氣缸的軸線相垂直的連接面。活塞的兩個部分之間確定一個包含前述連接面的環形頸部。一個組合式密封圈形成連續密封環，具有一疊至少兩個基本密封圈，呈一定角度彼此相連，組合式密封圈以自由旋轉的方式平裝在活塞兩部分之間的頸部中。兩個基本密封圈中的每一個都沿其圓周呈連續狀，限定在兩個環形的內外邊緣之間。
根據本發明的解決方案，每個密封圈在其環形外邊緣定好尺寸，以確保其對氣缸內表面的密封性。
同樣，每個密封圈在其環形內邊緣定好尺寸，以確保其對軸的直徑的密封性。
在這兩種情況下，成兩部分的密封圈的頸部使得安裝很簡易。
本發明還具有下述一些優越性。
本發明組合式密封圈無需專門工具即可高精度地加以製造，在很短的時間內，在例如加工過的鋼板上通過例如雷射切割而成。
它們的尺寸可以例如在密封面上略加緊固來進行確定和調節，以確保相對於內外表面的平面密封性，且沒有梨形的大環箍或徑向變形。
本發明組合式密封圈安裝很簡便，不存在操作人員受傷的危險。
確定其半徑略大於環形頸部內邊緣半徑的組合式密封圈的內邊緣時，可以在密封圈和活塞之間設置一個間隙，使密封圈可在壓力下進行潤滑。
每個基本密封圈的徑向寬度，即其內外邊緣之間具有的徑向尺寸，可比常用密封圈大得多，以便在例如熱機的情況下具有朝向活塞進行散熱的良好性能。
就同樣厚度而言，本發明組合式密封圈通過其特有的外側面確保良好密封性，其磨損大大減慢，在使用過程中，不會有大的間隙。
本發明組合式密封圈無需按特殊角度定位，尤其是安裝在二衝程發動機的活塞上更是如此。
現在參照附圖描述本發明。附圖如下

圖1是本發明組合式密封圈的分解圖；圖2是其上安裝了圖1的組合式密封圈的活塞的分解圖；圖3是包括具有一個活塞和一個本發明組合式密封圈的一個主體的一種機器的軸向剖視圖。
根據圖3，本發明機器1一般包括至少帶有一個氣缸3和一個安裝在氣缸內徑中的活塞4的一個主體2。活塞4包括兩部分6和7，利用固定件8以可拆卸的方式將一個部分安裝在另一個部分上，在這種情況下，在活塞4的下部6配有螺紋孔6a，在活塞4的上部7配有同軸孔徑7a，螺釘9將兩部分6和7擰在一起(見圖3)。活塞4的兩部分6和7確定唯一的一個貫通的環形頸部4a，在活塞4的兩部分6和7之間具有連接面10。
根據圖1，組合式密封圈由疊層12構成，在這種情況下，包括兩個基本密封圈51和52，利用上述的標號為8的可拆卸固定件8，以自由旋轉的方式，將組合式密封圈51和52平裝在活塞的兩個部分6和7之間的頸部4a中。
每個基本密封圈51或52沿其圓周呈連續狀，也就是說，不存在任何間斷，例如完整的徑向間隙。每個基本密封圈51或52限定在兩個環形邊緣之間，即外環形邊緣51a或52a以及內環形邊緣51b或52b之間。
每個基本密封圈51或52具有若干徑向縫隙或凹口51c或52c，有規律地沿密封圈的圓周進行分布，從內邊緣51b或52b以及外邊緣51a或52a開始，交替地沿著密封圈的圓周進行徑向延伸。圖1示出兩個密封圈在其彼此通過例如焊接點相連的布置中呈一定角度的相關位置，如圖1所示，兩個基本密封圈51和52彼此呈一定角度錯開，這樣，一個基本密封圈的每個縫隙51c或52c由位於兩個徑向縫隙之間的另一個基本密封圈的實心扇面51d或52d加以密封。
如圖2和圖3所示，徑向寬度即基本密封圈52的兩個環形邊緣52a和52b之間的徑向尺寸較大，例如至少等於氣缸4半徑的八分之一。
總的來說，本發明每個基本密封圈呈較薄的環盤狀，具有兩個平面表面，其間限定有內外兩個圓柱形側面。
調節件以及角連接件(圖中未示出)，例如設置在基本密封圈51上的一個焊接點或一個銷子，與設置在另一個基本密封圈52中的一個孔相對應，配置在密封圈的平面表面的高度上，各自彼此接觸。這樣，可確保一個密封圈51或52的每個縫隙51c或52c被位於兩個徑向縫隙之間的另一個密封圈的一個扇面51d或52d所覆蓋。
如同圖3所特別示出的那樣，一個基本密封圈的內邊緣51b或52b的半徑略大於環形頸部4a內邊緣的半徑，以便配置一個滲漏縫隙，尤其用於組合式密封圈的壓力下的潤滑。
前面述及的密封圈可以根據要求進行加工，例如通過對加工過的鋼帶進行雷射切割，這無需專用工具。然後，每個密封圈的平面表面以高精度進行磨合，通過對疊放的若干基本密封圈的內側面和/或外側面的調整或磨合，獲得有效的內徑和/或外徑。
顯然，根據本發明，前面述及的組合式密封圈可以具有數目較多的基本密封圈，配置成彼此接觸或通過適宜墊圈彼此隔開。
在圖4示出的另一個實施例中，一個活塞4′分成兩個部分6′和7′，其中，相對的表面10′和10″是平面，沒有凹處，進行了高精度磨合，具有良好的光潔度。一個墊片13安裝在表面10′和10″之間，其厚度是雙層密封圈12′的厚度，這樣，確定了用於接納雙層密封圈12′的頸部4′a。
在圖4所示的實施例中，密封圈12′通過其外徑確保與氣缸3′的密封性，而墊片13則安裝在密封圈12′的內部。
如果密封圈必須確保在其內徑上的密封性，則墊片要安裝在密封圈的外部。
活塞4′的兩個部分6′和7′的相對表面10′和10″的良好光潔度可以同墊片13一起以非常高的精度(約為5微米)調節密封圈12′的間隙。這種布置特別具有優越性，因為可以將潤滑油注入墊片13和密封圈12′之間的空閒的環14中並保持住。
密封圈12′的這種小間隙使爆發壓力不能延及到密封圈的後面，這樣，密封圈對氣缸的壓力在密封圈的整個行程中是恆定的。
權利要求書按照條約第19條的修改1.機器(1)，它包括一個主體(2)，帶有至少一個氣缸(3)、至少一個活塞(4)，所述活塞(4)安裝在氣缸內徑中並具有至少一個環形頸部(4a)，在所述頸部(4a)配置有一個環形組合式密封圈(51，52)，其特徵在於，所述活塞包括兩部分(6，7)，利用固定件(8)以可拆卸的方式將一個部分安裝在另一個部分上，在所述兩部分(6，7)之間確定一個連接面(10)，垂直於所述活塞(4)和氣缸(3)的軸線(11)，帶有一個包含所述連接面(10)的環形頸部(4a)；形成連續密封環的組合式密封圈(12)具有一疊至少兩個基本密封圈(51和52)，所述基本密封圈彼此按一定角度相連，各自沿其圓周呈連續狀，每個都限定在兩個環形邊緣(51a，51b，52a，52b)之間，所述組合式密封圈(12)以自由旋轉的方式平裝在所述活塞的兩個部分(6，7)之間的頸部(4a)中，兩個基本密封圈(51和52)具有若干未穿通的徑向縫隙(51c，52c)，所述徑向縫隙有規律地交替隔開，分別通到內徑和外徑上，從而均勻地分割每個基本密封圈的整個表面，所述基本密封圈(51和52)一個置於另一個上，一個相對於另一個呈一定角度定位，以便一個基本密封圈的縫隙(51c或52c)由另一個基本密封圈的實心部分(51d或52d)封閉，這樣，在如此構成的組合式密封圈(51，52)內徑或外徑的周邊上形成連續密封性；通過機械方法，最好通過一個或若干個雷射焊接點或類似方法，使一個基本密封圈(51)相對於另一個基本密封圈(52)呈一定角度定位。
2.用於權利要求1所述機器的組合式環形密封圈(51，52)，其特徵在於，每個基本密封圈(51或52)在例如彈簧鋼這樣的彈性材料上切割而成，這種在切割之前或之後加工過的鋼材確保組成組合式密封圈的每個基本密封圈(51或52)的彈性，這種彈性允許在每個縫隙(51c，52c)之間有彈性撓度，這種彈性撓度吸收待密封直徑和所述密封圈的相應直徑之間的膨脹和直徑偏差。
3.根據權利要求1或2所述的組合式密封圈(51，52)，其特徵在於，每個基本密封圈(51或52)的表面在組裝前經過高精度精磨，組裝基本密封圈(51，52)後得到的組合式密封圈進行磨合，以使如此得到的環形板片的兩個外表面具有最佳的光潔度和平行度。
4.根據權利要求1至3所述的組合式密封圈(51，52)，其特徵在於，和頸部(4a)的表面一樣，所述密封圈(51，52)的加工精度使所述密封圈(51，52)幾乎無間隙地進行安裝，同時使所述密封圈自由地保持在頸部。
5.根據權利要求4所述的組合式密封圈(51，52)，其特徵在於，在所述頸部(4a)的底部，在所述頸部(4a)底部和安裝在所述頸部(4a)中的密封圈(51，52)的相應直徑之間存在的大間隙形成密封環，用作潤滑油的容器，或者用來形成圍繞所述密封圈(51，52)的或在其內的潤滑油的無壓循環。
6.根據權利要求1至5所述的組合式密封圈(51，52)，其特徵在於，通過調整一個組裝而成的組合式密封圈(51，52)內徑或外徑的精度，達到一定緊度，使所述密封圈(51，52)壓在由該密封圈密封的直徑的圓周上。
7.根據權利要求6所述的組合式密封圈(51，52)，其特徵在於，為了確保對一個軸的密封性，要調整所述組裝的密封圈(51，52)的內徑，使其相對於所述軸的直徑卡緊，所述密封圈(51，52)的外徑不進行加工。
8.根據權利要求6所述的組合式密封圈(51，52)，其特徵在於，為了獲得與氣缸(3)的密封性，要調整所述組裝的密封圈(51，52)的外徑，使其相對於所述氣缸(3)的直徑卡緊，所述密封圈的內徑不進行加工。
9.根據權利要求1至8所述的組合式密封圈(51，52)，其特徵在於，所述縫隙(51c，52c)最好在加工過的鋼材上用雷射切割而成，這些縫隙的寬度總和大於切割傳統密封圈所需的間隙，以便使之膨脹。
10.根據權利要求1所述的機器，其特徵在於，一個安裝在另一個上的活塞(4′)的兩個部分(6′，7′)具有相對的平面表面(10′，10″)，所述環形頸部(4′a)由一個墊片(13)確定，所述墊片(13)緊固在所述活塞(4′)兩個部分(6′，7′)之間，其厚度與所述組合式密封圈(12′)的厚度相同。
權利要求
1.機器(1)，它包括一個主體(2)，帶有至少一個氣缸(3)、至少一個活塞(4)，所述活塞(4)安裝在氣缸內徑中並具有至少一個環形頸部(4a)，在所述頸部(4a)配置有一個組合式環形密封圈(51，52)，其特徵在於，所述活塞包括兩部分(6，7)，利用固定件(8)以可拆卸的方式將一個部分安裝在另一個部分上，在所述兩部分(6，7)之間確定一個連接面(10)，垂直於所述活塞(4)和氣缸(3)的軸線(11)，帶有一個包含所述連接面(10)的環形頸部(4a)；形成連續密封環的組合式密封圈(12)具有一疊至少兩個基本密封圈(51和52)，彼此按一定角度相連，各自沿其圓周呈連續狀，每個都限定在兩個環形邊緣(51a，51b，52a，52b)之間，所述組合式密封圈(12)以自由旋轉的方式平裝在所述活塞的兩個部分(6，7)之間的頸部(4a)中，所述兩個基本密封圈(51和52)具有若干未穿通的徑向縫隙(51c，52c)，有規律地交替隔開，分別通到內徑和外徑上，從而均勻地分割每個基本密封圈的整個表面。
2.用於權利要求1所述機器的組合式環形密封圈(51，52)，其特徵在於，每個基本密封圈(51或52)在例如彈簧鋼這樣的彈性材料上切割而成，這種在切割之前或之後加工過的鋼材確保組成組合式密封圈的每個基本密封圈(51或52)的彈性，這種彈性允許在每個縫隙(51c，52c)之間有彈性撓度，這種彈性撓度吸收待密封直徑和所述密封圈的相應直徑之間的膨脹和直徑偏差。
3.根據權利要求2所述的組合式密封圈(51，52)，其特徵在於，所述基本密封圈(51和52)一個置於另一個之上，一個相對於另一個呈一定角度定位，以便一個基本密封圈的縫隙(51c或52c)由另一個基本密封圈的實心部分(51d或52d)封閉，這樣，在如此構成的組合式密封圈(51，52)內徑或外徑的周邊上形成連續密封性；通過機械方法，最好通過一個或若干個雷射焊接點或類似方法，使一個基本密封圈(51)相對於另一個基本密封圈(52)呈一定角度定位。
4.根據權利要求2或3所述的組合式密封圈(51，52)，其特徵在於，每個基本密封圈(51或52)的表面在組裝前經過高精度精磨，組裝基本密封圈(51，52)後得到的組合式密封圈進行磨合，以使如此得到的環形板片的兩個外表面具有最佳的光潔度和平行度。
5.根據權利要求2至4所述的組合式密封圈(51，52)，其特徵在於，和頸部(4a)的表面一樣，所述密封圈(51，52)的加工精度使所述密封圈(51，52)幾乎無間隙地進行安裝，同時使所述密封圈自由地保持在頸部。
6.根據權利要求5所述的組合式密封圈(51，52)，其特徵在於，在所述頸部(4a)的底部，在所述頸部(4a)底部和安裝在所述頸部(4a)中的密封圈(51，52)的相應直徑之間存在的大間隙形成密封環，用作潤滑油的容器，或者用來形成圍繞所述密封圈(51，52)的或在其內的潤滑油的無壓循環。
7.根據權利要求2至6所述的組合式密封圈(51，52)，其特徵在於，通過調整一個組裝而成的組合式密封圈(51，52)內徑或外徑的精度，達到一定緊度，使所述密封圈(51，52)壓在由該密封圈密封的直徑的圓周上。
8.根據權利要求7所述的組合式密封圈(51，52)，其特徵在於，為了確保對一個軸的密封性，要調整所述組裝的密封圈(51，52)的內徑，使其相對於所述軸的直徑卡緊，所述密封圈(51，52)的外徑不進行加工。
9.根據權利要求7所述的組合式密封圈(51，52)，其特徵在於，為了獲得與氣缸(3)的密封性，要調整所述組裝的密封圈(51，52)的外徑，使其相對於所述氣缸(3)的直徑卡緊，所述密封圈的內徑不進行加工。
10.根據權利要求2至9所述的組合式密封圈(51，52)，其特徵在於，所述縫隙(51c，52c)最好在加工過的鋼材上用雷射切割而成，這些縫隙的寬度總和大於切割傳統密封圈所需的間隙，以便使之膨脹。
11.根據權利要求1所述的機器，其特徵在於，一個安裝在另一個上的活塞(4′)的兩個部分(6′，7′)具有相對的平面表面(10′，10″)，所述環形頸部(4′a)由一個墊片(13)確定，所述墊片(13)緊固在所述活塞(4′)兩個部分(6′，7′)之間，其厚度與所述組合式密封圈(12′)的厚度相同。
全文摘要
機器(1)包括一個主體(2)，帶有至少一個氣缸(3)、至少一個活塞(4)，所述活塞(4)安裝在氣缸內徑中並具有至少一個環形頸部(4a)，頸部(4a)配有一個組合式環形密封圈(51，52)，其特徵在於，活塞包括兩部分(6，7)，用固定件(8)以可拆卸的方式將一個部分安裝在另一個部分上，兩部分(6，7)之間確定一個連接面(10)，垂直於活塞(4)和氣缸(3)的軸線(11)，唯一的一個環形頸部(4a)包含連接面(10)，一個組合式密封圈(12)具有一疊至少兩個密封圈(51，52)，各自沿其圓周呈連續狀，每個都限定在兩個環形邊緣(51a，51b，52a，52b)之間，密封圈(12)以自由旋轉的方式平裝在兩個部分(6，7)之間的頸部(4a)中。兩個密封圈(51，52)彼此按一定角度定位。
文檔編號F16J9/00GK1147289SQ95192892
公開日1997年4月9日 申請日期1995年3月27日 優先權日1994年4月1日
發明者米歇爾·夏特蘭 申請人:米歇爾·夏特蘭