专利名称：带有气缸和活塞的机器以及用于这种机器的密封圈的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及包括至少一个主体的机器，所述主体带有至少一个气缸和一个安装在气缸内径中的活塞。根据这个定义，本发明机器包括热机、压缩机和真空泵等。
本发明尤其涉及气缸表面和活塞相对表面的密封圈，气缸表面以下称为外表面，活塞相对表面以下称为内表面。
一般来说，众所周知，对于活塞和气缸之间的密封，在活塞中配置至少一个环形颈部是公知的，一个环形密封圈布置在其中。环形密封圈一般呈较薄的金属环形状，限定在两个平面表面之间，两个平面表面其间竖直布置一个磨合的外侧面，在其环形内边缘和外边缘之间具有一个较小的径向尺寸。
由于密封圈的膨胀，一方面为了在活塞上安装密封圈，另一方面为了使活塞上没有间隙，这种密封圈沿其圆周是不连续的，并具有径向间隙。
为了改进活塞和气缸之间的密封性能，公知的是，在活塞上配置若干重叠的环形颈部，颈部各自包括若干环形密封圈。
这种解决方案具有一些缺陷。
为了大大改进对外表面的密封性能，仅仅增加密封圈是不够的。
这种布置在高度上要动用不可忽略的一部分活塞，因而在这种情况下很难限定活塞的轴向尺寸或高度。
这种解决方案无论如何不能确保对内表面即活塞表面的密封性。
本发明旨在弥补这些缺陷。
本发明尤其涉及可以限定活塞高度的解决方案，完全确保了良好的密封性，在密封面上尤其是对内表面具有均匀的压力。
根据本发明，活塞包括两部分，用例如适宜的固定件将一部分可拆卸地安装在另一部分上，在这两部分之间确定有一个与活塞和气缸的轴线相垂直的连接面。活塞的两个部分之间确定一个包含前述连接面的环形颈部。一个组合式密封圈形成连续密封环，具有一叠至少两个基本密封圈，呈一定角度彼此相连，组合式密封圈以自由旋转的方式平装在活塞两部分之间的颈部中。两个基本密封圈中的每一个都沿其圆周呈连续状，限定在两个环形的内外边缘之间。
根据本发明的解决方案，每个密封圈在其环形外边缘定好尺寸，以确保其对气缸内表面的密封性。
同样，每个密封圈在其环形内边缘定好尺寸，以确保其对轴的直径的密封性。
在这两种情况下，成两部分的密封圈的颈部使得安装很简易。
本发明还具有下述一些优越性。
本发明组合式密封圈无需专门工具即可高精度地加以制造，在很短的时间内，在例如加工过的钢板上通过例如激光切割而成。
它们的尺寸可以例如在密封面上略加紧固来进行确定和调节，以确保相对于内外表面的平面密封性，且没有梨形的大环箍或径向变形。
本发明组合式密封圈安装很简便，不存在操作人员受伤的危险。
确定其半径略大于环形颈部内边缘半径的组合式密封圈的内边缘时，可以在密封圈和活塞之间设置一个间隙，使密封圈可在压力下进行润滑。
每个基本密封圈的径向宽度，即其内外边缘之间具有的径向尺寸，可比常用密封圈大得多，以便在例如热机的情况下具有朝向活塞进行散热的良好性能。
就同样厚度而言，本发明组合式密封圈通过其特有的外侧面确保良好密封性，其磨损大大减慢，在使用过程中，不会有大的间隙。
本发明组合式密封圈无需按特殊角度定位，尤其是安装在二冲程发动机的活塞上更是如此。
现在参照附图描述本发明。附图如下
图1是本发明组合式密封圈的分解图；图2是其上安装了图1的组合式密封圈的活塞的分解图；图3是包括具有一个活塞和一个本发明组合式密封圈的一个主体的一种机器的轴向剖视图。
根据图3，本发明机器1一般包括至少带有一个气缸3和一个安装在气缸内径中的活塞4的一个主体2。活塞4包括两部分6和7，利用固定件8以可拆卸的方式将一个部分安装在另一个部分上，在这种情况下，在活塞4的下部6配有螺纹孔6a，在活塞4的上部7配有同轴孔径7a，螺钉9将两部分6和7拧在一起(见图3)。活塞4的两部分6和7确定唯一的一个贯通的环形颈部4a，在活塞4的两部分6和7之间具有连接面10。
根据图1，组合式密封圈由叠层12构成，在这种情况下，包括两个基本密封圈51和52，利用上述的标号为8的可拆卸固定件8，以自由旋转的方式，将组合式密封圈51和52平装在活塞的两个部分6和7之间的颈部4a中。
每个基本密封圈51或52沿其圆周呈连续状，也就是说，不存在任何间断，例如完整的径向间隙。每个基本密封圈51或52限定在两个环形边缘之间，即外环形边缘51a或52a以及内环形边缘51b或52b之间。
每个基本密封圈51或52具有若干径向缝隙或凹口51c或52c，有规律地沿密封圈的圆周进行分布，从内边缘51b或52b以及外边缘51a或52a开始，交替地沿着密封圈的圆周进行径向延伸。图1示出两个密封圈在其彼此通过例如焊接点相连的布置中呈一定角度的相关位置，如图1所示，两个基本密封圈51和52彼此呈一定角度错开，这样，一个基本密封圈的每个缝隙51c或52c由位于两个径向缝隙之间的另一个基本密封圈的实心扇面51d或52d加以密封。
如图2和图3所示，径向宽度即基本密封圈52的两个环形边缘52a和52b之间的径向尺寸较大，例如至少等于气缸4半径的八分之一。
总的来说，本发明每个基本密封圈呈较薄的环盘状，具有两个平面表面，其间限定有内外两个圆柱形侧面。
调节件以及角连接件(图中未示出)，例如设置在基本密封圈51上的一个焊接点或一个销子，与设置在另一个基本密封圈52中的一个孔相对应，配置在密封圈的平面表面的高度上，各自彼此接触。这样，可确保一个密封圈51或52的每个缝隙51c或52c被位于两个径向缝隙之间的另一个密封圈的一个扇面51d或52d所覆盖。
如同图3所特别示出的那样，一个基本密封圈的内边缘51b或52b的半径略大于环形颈部4a内边缘的半径，以便配置一个渗漏缝隙，尤其用于组合式密封圈的压力下的润滑。
前面述及的密封圈可以根据要求进行加工，例如通过对加工过的钢带进行激光切割，这无需专用工具。然后，每个密封圈的平面表面以高精度进行磨合，通过对叠放的若干基本密封圈的内侧面和/或外侧面的调整或磨合，获得有效的内径和/或外径。
显然，根据本发明，前面述及的组合式密封圈可以具有数目较多的基本密封圈，配置成彼此接触或通过适宜垫圈彼此隔开。
在图4示出的另一个实施例中，一个活塞4′分成两个部分6′和7′，其中，相对的表面10′和10″是平面，没有凹处，进行了高精度磨合，具有良好的光洁度。一个垫片13安装在表面10′和10″之间，其厚度是双层密封圈12′的厚度，这样，确定了用于接纳双层密封圈12′的颈部4′a。
在图4所示的实施例中，密封圈12′通过其外径确保与气缸3′的密封性，而垫片13则安装在密封圈12′的内部。
如果密封圈必须确保在其内径上的密封性，则垫片要安装在密封圈的外部。
活塞4′的两个部分6′和7′的相对表面10′和10″的良好光洁度可以同垫片13一起以非常高的精度(约为5微米)调节密封圈12′的间隙。这种布置特别具有优越性，因为可以将润滑油注入垫片13和密封圈12′之间的空闲的环14中并保持住。
密封圈12′的这种小间隙使爆发压力不能延及到密封圈的后面，这样，密封圈对气缸的压力在密封圈的整个行程中是恒定的。
权利要求书按照条约第19条的修改1.机器(1)，它包括一个主体(2)，带有至少一个气缸(3)、至少一个活塞(4)，所述活塞(4)安装在气缸内径中并具有至少一个环形颈部(4a)，在所述颈部(4a)配置有一个环形组合式密封圈(51，52)，其特征在于，所述活塞包括两部分(6，7)，利用固定件(8)以可拆卸的方式将一个部分安装在另一个部分上，在所述两部分(6，7)之间确定一个连接面(10)，垂直于所述活塞(4)和气缸(3)的轴线(11)，带有一个包含所述连接面(10)的环形颈部(4a)；形成连续密封环的组合式密封圈(12)具有一叠至少两个基本密封圈(51和52)，所述基本密封圈彼此按一定角度相连，各自沿其圆周呈连续状，每个都限定在两个环形边缘(51a，51b，52a，52b)之间，所述组合式密封圈(12)以自由旋转的方式平装在所述活塞的两个部分(6，7)之间的颈部(4a)中，两个基本密封圈(51和52)具有若干未穿通的径向缝隙(51c，52c)，所述径向缝隙有规律地交替隔开，分别通到内径和外径上，从而均匀地分割每个基本密封圈的整个表面，所述基本密封圈(51和52)一个置于另一个上，一个相对于另一个呈一定角度定位，以便一个基本密封圈的缝隙(51c或52c)由另一个基本密封圈的实心部分(51d或52d)封闭，这样，在如此构成的组合式密封圈(51，52)内径或外径的周边上形成连续密封性；通过机械方法，最好通过一个或若干个激光焊接点或类似方法，使一个基本密封圈(51)相对于另一个基本密封圈(52)呈一定角度定位。
2.用于权利要求1所述机器的组合式环形密封圈(51，52)，其特征在于，每个基本密封圈(51或52)在例如弹簧钢这样的弹性材料上切割而成，这种在切割之前或之后加工过的钢材确保组成组合式密封圈的每个基本密封圈(51或52)的弹性，这种弹性允许在每个缝隙(51c，52c)之间有弹性挠度，这种弹性挠度吸收待密封直径和所述密封圈的相应直径之间的膨胀和直径偏差。
3.根据权利要求1或2所述的组合式密封圈(51，52)，其特征在于，每个基本密封圈(51或52)的表面在组装前经过高精度精磨，组装基本密封圈(51，52)后得到的组合式密封圈进行磨合，以使如此得到的环形板片的两个外表面具有最佳的光洁度和平行度。
4.根据权利要求1至3所述的组合式密封圈(51，52)，其特征在于，和颈部(4a)的表面一样，所述密封圈(51，52)的加工精度使所述密封圈(51，52)几乎无间隙地进行安装，同时使所述密封圈自由地保持在颈部。
5.根据权利要求4所述的组合式密封圈(51，52)，其特征在于，在所述颈部(4a)的底部，在所述颈部(4a)底部和安装在所述颈部(4a)中的密封圈(51，52)的相应直径之间存在的大间隙形成密封环，用作润滑油的容器，或者用来形成围绕所述密封圈(51，52)的或在其内的润滑油的无压循环。
6.根据权利要求1至5所述的组合式密封圈(51，52)，其特征在于，通过调整一个组装而成的组合式密封圈(51，52)内径或外径的精度，达到一定紧度，使所述密封圈(51，52)压在由该密封圈密封的直径的圆周上。
7.根据权利要求6所述的组合式密封圈(51，52)，其特征在于，为了确保对一个轴的密封性，要调整所述组装的密封圈(51，52)的内径，使其相对于所述轴的直径卡紧，所述密封圈(51，52)的外径不进行加工。
8.根据权利要求6所述的组合式密封圈(51，52)，其特征在于，为了获得与气缸(3)的密封性，要调整所述组装的密封圈(51，52)的外径，使其相对于所述气缸(3)的直径卡紧，所述密封圈的内径不进行加工。
9.根据权利要求1至8所述的组合式密封圈(51，52)，其特征在于，所述缝隙(51c，52c)最好在加工过的钢材上用激光切割而成，这些缝隙的宽度总和大于切割传统密封圈所需的间隙，以便使之膨胀。
10.根据权利要求1所述的机器，其特征在于，一个安装在另一个上的活塞(4′)的两个部分(6′，7′)具有相对的平面表面(10′，10″)，所述环形颈部(4′a)由一个垫片(13)确定，所述垫片(13)紧固在所述活塞(4′)两个部分(6′，7′)之间，其厚度与所述组合式密封圈(12′)的厚度相同。
权利要求
1.机器(1)，它包括一个主体(2)，带有至少一个气缸(3)、至少一个活塞(4)，所述活塞(4)安装在气缸内径中并具有至少一个环形颈部(4a)，在所述颈部(4a)配置有一个组合式环形密封圈(51，52)，其特征在于，所述活塞包括两部分(6，7)，利用固定件(8)以可拆卸的方式将一个部分安装在另一个部分上，在所述两部分(6，7)之间确定一个连接面(10)，垂直于所述活塞(4)和气缸(3)的轴线(11)，带有一个包含所述连接面(10)的环形颈部(4a)；形成连续密封环的组合式密封圈(12)具有一叠至少两个基本密封圈(51和52)，彼此按一定角度相连，各自沿其圆周呈连续状，每个都限定在两个环形边缘(51a，51b，52a，52b)之间，所述组合式密封圈(12)以自由旋转的方式平装在所述活塞的两个部分(6，7)之间的颈部(4a)中，所述两个基本密封圈(51和52)具有若干未穿通的径向缝隙(51c，52c)，有规律地交替隔开，分别通到内径和外径上，从而均匀地分割每个基本密封圈的整个表面。
2.用于权利要求1所述机器的组合式环形密封圈(51，52)，其特征在于，每个基本密封圈(51或52)在例如弹簧钢这样的弹性材料上切割而成，这种在切割之前或之后加工过的钢材确保组成组合式密封圈的每个基本密封圈(51或52)的弹性，这种弹性允许在每个缝隙(51c，52c)之间有弹性挠度，这种弹性挠度吸收待密封直径和所述密封圈的相应直径之间的膨胀和直径偏差。
3.根据权利要求2所述的组合式密封圈(51，52)，其特征在于，所述基本密封圈(51和52)一个置于另一个之上，一个相对于另一个呈一定角度定位，以便一个基本密封圈的缝隙(51c或52c)由另一个基本密封圈的实心部分(51d或52d)封闭，这样，在如此构成的组合式密封圈(51，52)内径或外径的周边上形成连续密封性；通过机械方法，最好通过一个或若干个激光焊接点或类似方法，使一个基本密封圈(51)相对于另一个基本密封圈(52)呈一定角度定位。
4.根据权利要求2或3所述的组合式密封圈(51，52)，其特征在于，每个基本密封圈(51或52)的表面在组装前经过高精度精磨，组装基本密封圈(51，52)后得到的组合式密封圈进行磨合，以使如此得到的环形板片的两个外表面具有最佳的光洁度和平行度。
5.根据权利要求2至4所述的组合式密封圈(51，52)，其特征在于，和颈部(4a)的表面一样，所述密封圈(51，52)的加工精度使所述密封圈(51，52)几乎无间隙地进行安装，同时使所述密封圈自由地保持在颈部。
6.根据权利要求5所述的组合式密封圈(51，52)，其特征在于，在所述颈部(4a)的底部，在所述颈部(4a)底部和安装在所述颈部(4a)中的密封圈(51，52)的相应直径之间存在的大间隙形成密封环，用作润滑油的容器，或者用来形成围绕所述密封圈(51，52)的或在其内的润滑油的无压循环。
7.根据权利要求2至6所述的组合式密封圈(51，52)，其特征在于，通过调整一个组装而成的组合式密封圈(51，52)内径或外径的精度，达到一定紧度，使所述密封圈(51，52)压在由该密封圈密封的直径的圆周上。
8.根据权利要求7所述的组合式密封圈(51，52)，其特征在于，为了确保对一个轴的密封性，要调整所述组装的密封圈(51，52)的内径，使其相对于所述轴的直径卡紧，所述密封圈(51，52)的外径不进行加工。
9.根据权利要求7所述的组合式密封圈(51，52)，其特征在于，为了获得与气缸(3)的密封性，要调整所述组装的密封圈(51，52)的外径，使其相对于所述气缸(3)的直径卡紧，所述密封圈的内径不进行加工。
10.根据权利要求2至9所述的组合式密封圈(51，52)，其特征在于，所述缝隙(51c，52c)最好在加工过的钢材上用激光切割而成，这些缝隙的宽度总和大于切割传统密封圈所需的间隙，以便使之膨胀。
11.根据权利要求1所述的机器，其特征在于，一个安装在另一个上的活塞(4′)的两个部分(6′，7′)具有相对的平面表面(10′，10″)，所述环形颈部(4′a)由一个垫片(13)确定，所述垫片(13)紧固在所述活塞(4′)两个部分(6′，7′)之间，其厚度与所述组合式密封圈(12′)的厚度相同。
全文摘要
机器(1)包括一个主体(2)，带有至少一个气缸(3)、至少一个活塞(4)，所述活塞(4)安装在气缸内径中并具有至少一个环形颈部(4a)，颈部(4a)配有一个组合式环形密封圈(51，52)，其特征在于，活塞包括两部分(6，7)，用固定件(8)以可拆卸的方式将一个部分安装在另一个部分上，两部分(6，7)之间确定一个连接面(10)，垂直于活塞(4)和气缸(3)的轴线(11)，唯一的一个环形颈部(4a)包含连接面(10)，一个组合式密封圈(12)具有一叠至少两个密封圈(51，52)，各自沿其圆周呈连续状，每个都限定在两个环形边缘(51a，51b，52a，52b)之间，密封圈(12)以自由旋转的方式平装在两个部分(6，7)之间的颈部(4a)中。两个密封圈(51，52)彼此按一定角度定位。
文档编号F16J9/00GK1147289SQ95192892
公开日1997年4月9日 申请日期1995年3月27日 优先权日1994年4月1日
发明者米歇尔·夏特兰 申请人:米歇尔·夏特兰