活塞密封件制造技术

公开了一种用于往复活塞的活塞密封件，该活塞密封件具有开口环形状，该开口环包括沿着开口表面重叠的第一端部段和第二端部段，该开口表面从密封件的内圆周表面延伸至外圆周表面，并且横向于活塞在缸膛中往复时移动的方向。开口表面离密封件前沿侧面的间隔比开口表面离密封件尾随侧面的间隔更远，该前沿侧面面向与活塞关联的压缩室，该尾随侧面与前沿侧面相反。

【技术实现步骤摘要】
活塞密封件本申请是申请日为2015年03月09日、申请号为201580014496.0、名称为“活塞密封件”的专利技术专利申请的分案申请。
本公开内容涉及用于包括往复活塞的液压设备的活塞密封件(密封圈)。
技术介绍
采用在缸膛内具有往复运动的活塞的液压设备(例如往复泵、压缩机或液压驱动器)在本领域中是熟知的并且该液压设备长期地用于处理不同的流体(要么是液体要么是气体)。在进气冲程期间，当活塞向一个方向移动，这种往复泵通过泵入口吸引待泵送进入气缸的流体，并且当活塞向相反方向移动，这种往复泵压缩气缸内的流体。然后通过泵出口排出承压流体。一些泵在高压下(例如超过4000磅/平方英寸)传送流体，而一些泵在低温下处理流体。为压缩气缸中流体的活塞提供有效的和可靠的密封件是一项困难的任务。活塞密封件防止任何流体在活塞的往复运动期间经过活塞从气缸的压缩室泄漏。由于活塞在缸膛内的运动，这种活塞密封件经受大量的磨损，并且有时由于过度磨损和/或由于由通过压缩流体施加于密封件的压力引起的应力，这种活塞会失效。这种运行条件对于高压往复泵和/或对于处理低温流体的泵来说甚至可能更有挑战性。这种往复泵的一个示例是用于将液态形式的气态燃料从低温容器传送至气态燃料内燃机的泵。这种泵被设计成用来在相对高压(例如至少4600psi)和在低温(例如-130摄氏度或更低)下处理流体。已经发现为这种泵的活塞提供有效的密封件是一项困难的挑战。构成泵部件和密封件材料的热收缩系统的差异可以导致在活塞密封件和气缸壁之间形成间隙，该间隙允许流体经过活塞密封件从压缩室泄漏至泵的低压侧。因为通常液压设备应用往复活塞，由于活塞往复运动的密封件磨损是一个固有问题。在过去，分离密封件已经用于解决密封件磨损问题。这种分离密封件具有环的形状，该环具有允许其安装在活塞上的切口，并且更重要的是该切口允许密封件扩张以补偿密封件磨损。在工业中所熟知的是具有S形状切口的分离密封件。美国专利号6305265描述了一种泵装置，该泵装置包括图5中示出的活塞密封件组件，每个密封件构件具有S形状切口，该S形状切口允许密封件构件在径向方向轻微地扩张而基本上不需要减少密封件的厚度。具有S形状切口的密封件的劣势是，在由来自压缩室流体的压力施加作用于密封件上的应力下，密封件的重叠端部段可能更容易损坏。因此，需要一种密封件设计，其允许密封件扩张以补偿密封件磨损，并且同时提供密封件的强健结构，该强健结构在由压缩室中流体压力施加的应力下减少了密封件损坏的风险。
技术实现思路
公布了一种用于往复活塞的环形密封件，该环形密封件包括具有外圆周表面和内圆周表面的开口环，当该环形密封件安装在与活塞关联的密封槽中时，该外圆周表面面向缸膛，该内圆周表面与所述外圆周表面相反并且面向活塞。开口环包括重叠的第一端部段和第二端部段，在其二者之间限定了开口表面，该开口表面横向于活塞在缸膛内往复时移动的方向，并且从内圆周表面延伸至环形密封件的外圆周表面。第一端部段与环形密封件的前沿侧面关联，该前沿侧面面向与活塞关联的压缩室，并且第二端部段与环形密封件的尾随侧面关联，该尾随侧面与前沿侧面相反。开口表面与前沿侧面之间的间隔不同于开口表面与尾随侧面之间的间隔，更具体地说，开口表面离前沿侧面的间隔比开口表面离尾随侧面的间隔更远。开口表面和前沿侧面之间的间隔是基于运行期间施加于环形密封件的压应力计算出来的。密封件的第一端部段具有还基于运行期间施加于环形密封件的压应力计算出来的长度。在优选的实施例中，第二端部段的长度等于第一端部段的长度。在一些实施例中，第一端部段和第二端部段的每个均具有两个部分，该两个部分每个均通过弯曲拐角连接至各自端部段的纵向部分。在其他的实施例中，第一端部段和第二端部段的每个均具有两个部分，该两个部分每个均通过方形倒角连接至各自端部段的纵向部分。在优选的实施例中，开口表面和前沿侧面之间的间隔，更具体地说，第一端部段的宽度是环宽度的2/3。在一些实施例中，开口环可以由聚合物材料或聚合物复合材料制成。在优选的实施例中，开口表面与前沿侧面之间的间隔和开口表面与尾随侧面之间的间隔沿着密封件的圆周方向基本上是恒定的，更具体地说，第一端部段和第二端部段具有恒定宽度。在优选的实施例中，开口表面在垂直于环形密封件内圆周表面和外圆周表面的方向延伸。还公开了一种往复泵，该往复泵包括具有缸膛的缸体和安装在缸膛中并且由所述缸体支撑的活塞，活塞能够运行以在缸膛内以往复运动移动，以使得活塞可以压缩在压缩室中的流体。活塞还包括环形密封件，该环形密封件设置在活塞槽中以使得环形密封件密封抵碰缸膛壁的活塞表面，环形密封件包括具有外圆周表面和内圆周表面的开口环，当环形密封件设置在活塞槽中时，外圆周表面面向缸膛，内圆周表面与外圆周表面相反并且面向活塞。开口环包括重叠的第一端部段和第二端部段，在其二者之间限定了开口表面，该开口表面横向于活塞在缸膛内往复时移动的方向。开口表面从内圆周表面延伸至外圆周表面。第一端部段与环形密封件的前沿侧面关联，前沿侧面面向压缩室，并且第二端部段与环形密封件的前沿侧面尾随侧面关联，尾随侧面与第一前沿侧面相反。开口表面与前沿侧面之间的间隔不同于开口表面与尾随侧面之间的间隔，更具体地说，开口表面离密封件前沿侧面的间隔比开口表面离密封件尾随侧面的间隔更远。开口表面和环形密封件的前沿侧面之间的间隔是基于运行期间施加于环形密封件的压应力计算得来的。密封件的第一端部段具有长度，该长度也是基于运行期间施加于环形密封件的压应力计算得来的。在优选的实施例中，第二端部段的长度等于第一端部段的长度。在一些实施例中，第一端部段和第二端部段的每个均具有两个部分，该两个部分每个均通过弯曲拐角连接至各自端部段的纵向部分。在其他实施例中，第一端部段和第二端部段的每个均具有两个部分，该两个部分每个均通过方形倒角连接至各自端部段的纵向部分。在优选的实施例中，开口表面在垂直于环形密封件的内圆周表面和外圆周表面的方向延伸。包括本专利技术的活塞密封件的往复泵可以是被设计成处理低温流体的泵。包括本专利技术的活塞密封件的往复泵可以是被设计成用来将流体压缩至高于3000psi的压力的泵。密封件可以由聚合物或聚合物复合材料构成。附图说明图1是活塞密封件的等轴侧视图，该活塞密封件是分离以限定两个不同宽度的端部段。图2是根据第一实施例的活塞密封件的S形状切口的详细视图；图3是根据第二实施例的活塞密封件的Z形状切口的详细视图；图4是截取安装在往复泵中的活塞的截面视图，该活塞通过一系列密封件抵碰泵的气缸壁密封，每个密封件均具有如第一或第二实施例中示出的配置；以及图5是截取如第一和第二实施例中示出的分离配置的密封件的详细截面视图，该密封件放置于泵活塞槽中。具体实施方式图1示出了活塞密封件100，该活塞密封件可以被设置作为用于往复泵活塞的环型活塞密封件，用于活塞表面和活塞往复运动所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种往复泵，包括具有缸膛的缸体和安装在所述缸膛中并且由所述缸体支撑的活塞，所述活塞能够运行以在所述缸膛内以往复运动移动，使得所述活塞能够压缩所述缸膛的压缩室中的流体，所述活塞还包括环形密封件，所述环形密封件安装在与所述活塞关联的活塞槽中，使得所述环形密封件抵靠所述缸膛的壁密封所述活塞的表面，所述环形密封件包括具有外圆周表面和内圆周表面的开口环，当所述环形密封件被安装在所述活塞槽中时，所述外圆周表面面向所述缸膛，所述内圆周表面与所述外圆周表面相反并且面向所述活塞，所述开口环包括重叠的第一端部段和第二端部段，在所述第一端部段和所述第二端部段之间限定了开口表面，所述开口表面横向于所述活塞在所述缸膛内往复时移动的方向，并且从所述内圆周表面延伸至所述外圆周表面，其中，所述第一端部段与所述环形密封件的前沿侧面关联，所述前沿侧面面向所述压缩室，并且所述第二端部段与所述环形密封件的尾随侧面关联，所述尾随侧面与所述前沿侧面相反，其中，所述开口表面离所述前沿侧面的间隔比所述开口表面离所述尾随侧面的间隔更远，并且所述开口环由聚合物或聚合物复合材料制成，并且其中，所述开口表面和所述前沿侧面之间的所述间隔是基于运行期间施加于所述环形密封件的压应力计算的，使得运行期间因压缩流体施加在所述环形密封件上的压应力而导致的所述环形密封件损坏的风险减少。/n...

【技术特征摘要】
20140318 CA 2,847,3761.一种往复泵，包括具有缸膛的缸体和安装在所述缸膛中并且由所述缸体支撑的活塞，所述活塞能够运行以在所述缸膛内以往复运动移动，使得所述活塞能够压缩所述缸膛的压缩室中的流体，所述活塞还包括环形密封件，所述环形密封件安装在与所述活塞关联的活塞槽中，使得所述环形密封件抵靠所述缸膛的壁密封所述活塞的表面，所述环形密封件包括具有外圆周表面和内圆周表面的开口环，当所述环形密封件被安装在所述活塞槽中时，所述外圆周表面面向所述缸膛，所述内圆周表面与所述外圆周表面相反并且面向所述活塞，所述开口环包括重叠的第一端部段和第二端部段，在所述第一端部段和所述第二端部段之间限定了开口表面，所述开口表面横向于所述活塞在所述缸膛内往复时移动的方向，并且从所述内圆周表面延伸至所述外圆周表面，其中，所述第一端部段与所述环形密封件的前沿侧面关联，所述前沿侧面面向所述压缩室，并且所述第二端部段与所述环形密封件的尾随侧面关联，所述尾随侧面与所述前沿侧面相反，其中，所述开口表面离所述前沿侧面的间隔比所述开口表面离所述尾随侧面的间隔更远，并且所述开口环由聚合物或聚合物复合材料制成，并且其中，所述开口表面和所述前沿侧面之间的所述间隔是基于运行期间施加于所述环形密封件的压应力计算的，使得运行期间因压缩流体施加在所述环形密封件上的压应力而导致的所述环形密封件损坏的风险减少。


2.根据权利要求1所述的往复泵，其中，所述第一端部段具有基于运行期间施加于所述环形密封件的压应力计算的长度。


3.根据权利要求1所述的往复泵，其中，所述第一端部段和所述第二端部段中的每一个均具有两个部分，所述两个部分均...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂莫西·S·科尔曼，
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