一种气体增压装置的活塞密封结构的制作方法

本技术涉及活塞密封，更具体地说涉及一种气体增压装置的活塞密封结构。

背景技术：

1、在某些工业应用领域中，常需要利用增压供气系统为设备提供高压力的气体。例如，利用增压供气系统为加热器设备可靠提供最高工作压力约为100mpa的常温高压气体。

2、增压供气系统主要由气体增压装置、低压气源、被压缩气源、阀门和管路等组成，气体增压装置是增压供气系统的核心部件，主要包括低压缸与增压缸两个部分，增压缸承受极高压力（如上述的100mpa），其内部活塞的高压密封结构尤其重要，若密封不牢固，增压缸内部的高压气体极易进入活塞另一侧造成密封失效，影响气体增压装置的运行。

3、现有技术的高压密封结构，有两种主要结构形式，一种为特瑞堡密封极高压力下的密封结构，该结构后两个挡圈不能紧密贴紧密封面，容易产生间隙，前端唇形密封圈极易压入挡圈间隙中，形成卡死现象。唇形密封圈弹性唇口与后端连接厚度较薄容易变形。另一种为车恒德密封结构，主要结构为o型圈加滑环组合密封，此结构o型圈容易变形挤出，滑环材料为ptfe，密封不容易做到分子级。

4、另外，斯特密封也是一种常见的高压密封结构。斯特密封为o型橡胶密封圈和聚四氟乙烯密封环组成，o型橡胶密封为密封力来源，在压力为0时通过o型橡胶密封自身预变形的弹力作用于聚四氟乙烯密封环形成密封力。当承压时，气体压力作用于o型橡胶密封并压缩，让聚四氟乙烯密封产生更高密封作用力。压力越高，密封越可靠，同时聚四氟乙烯具有一定的自润滑功能。

5、现有技术中，关于超高压密封材料选择和结构相关文献较少，现有能查询到的文献中，樊星等人采用 abaqus 软件建立温等静压成形成套设备的 y 形密封结构 (橡胶圈和金属环) 二维轴对称模型，分析了压力0、50、100、150、200 mpa时接触应力变化，并在温等静压成形成套设备中开展了密封试验，该密封结构可实现300℃和200mpa下密封，油液无泄漏，保压10 min后未发生泄漏。赵敏敏等人采用有限元分析软件ansys，建立了20t挖掘机铲斗油缸活塞杆用y形密封圈的二维轴对称模型，油压34.3mpa时接触面接触压力。王刚等人分析了液压支架采用y 形密封圈在0-31.5mpa情况下的变形和最大接触应力情况。杜家熙等人采用有限元分析液压缸活塞杆用y形密封在动、静密封状态下的密封特性，压力范围为0-30mpa。

6、综上所述，结合现有技术中的高压密封结构，亟需一种新的活塞密封结构

7、以用于气体增压装置。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种气体增压装置的活塞密封结构，本实用新型在综合特瑞堡极高压力密封结构和车恒德密封结构优点，以及现有高压y形密封结构的基础上，提供了一种新型的活塞密封结构。

2、为了实现以上目的，本实用新型采用的技术方案：

3、一种气体增压装置的活塞密封结构，包括活塞、活塞缸体、唇形密封圈、上挡圈、下挡圈和中挡圈；

4、所述活塞滑动装配在所述活塞缸体内，所述唇形密封圈、上挡圈、下挡圈和中挡圈均位于所述活塞和活塞缸体之间；

5、所述唇形密封圈顶部设置有两道密封唇，所述两道密封唇分别与所述活塞外壁和活塞缸体内壁接触密封两者；

6、所述上挡圈、下挡圈和中挡圈均位于所述唇形密封圈下方；所述上挡圈和下挡圈的背部均与所述活塞外壁相抵，上挡圈和下挡圈的正面设置有锥形口；所述中挡圈呈锥形结构且嵌入所述锥形口内，中挡圈的背部与活塞缸体内壁相抵。

7、优选的，所述活塞侧壁上设置有固定槽，所述唇形密封圈安装在所述固定槽上部，所述上挡圈、下挡圈和中挡圈安装在所述固定槽下部。

8、优选的，所述唇形密封圈的上方设置有压板，所述压板通过安装件可拆卸安装在所述固定槽旁。

9、优选的，所述唇形密封圈的密封间隙中加入有润滑脂。

10、优选的，所述上挡圈和下挡圈为上下对称结构，其相互靠拢端均设置有锥形腔体，两个锥形腔体形成所述锥形口。

11、优选的，所述中挡圈的截面呈三角形。

12、优选的，所述唇形密封圈为全氟醚橡胶。

13、优选的，所述上挡圈、下挡圈和中挡圈均为聚四氟乙烯+铜材质。

14、优选的，所述活塞缸体的材料为316liv堆焊蒙乃尔k500。

15、本实用新型的有益效果：

16、本实用新型提供的活塞密封结构，其有双重密封效果，其一是利用唇形密封圈的两道密封唇密封活塞和活塞缸体，其二是利用上挡圈、下挡圈和中挡圈自紧消除间隙，密封活塞和活塞缸体，防止高压介质从间隙中经过。

17、本实用新型提供的活塞密封结构，唇形密封圈设计有两道密封唇，密封间隙中加入润滑脂，保持额外的润滑，减少干摩擦和磨损，延长密封件的使用寿命，同时唇形密封圈背面采用自紧型间隙消除密封结构设计。其基于气压作用于唇形密封圈的力推动上下挡圈和中挡圈，由于上下挡圈和中挡圈结合面为锥形结构，在力的作用下上下挡圈和中挡圈会分别产生向内和向外的作用力，消除了间隙并起到一定的密封作用。

技术特征：

1.一种气体增压装置的活塞密封结构，其特征在于，包括活塞（1）、活塞缸体（2）、唇形密封圈（3）、上挡圈（4）、下挡圈（5）和中挡圈（6）；

2.如权利要求1所述的活塞密封结构，其特征在于，所述活塞（1）侧壁上设置有固定槽，所述唇形密封圈（3）安装在所述固定槽上部，所述上挡圈（4）、下挡圈（5）和中挡圈（6）安装在所述固定槽下部。

3.如权利要求2所述的活塞密封结构，其特征在于，所述唇形密封圈（3）的上方设置有压板（7），所述压板（7）通过安装件（8）可拆卸安装在所述固定槽旁。

4.如权利要求1所述的活塞密封结构，其特征在于，所述唇形密封圈（3）的密封间隙中加入有润滑脂。

5.如权利要求1所述的活塞密封结构，其特征在于，所述上挡圈（4）和下挡圈（5）为上下对称结构，其相互靠拢端均设置有锥形腔体，两个锥形腔体形成所述锥形口。

6.如权利要求1所述的活塞密封结构，其特征在于，所述中挡圈（6）的截面呈三角形。

7.如权利要求1所述的活塞密封结构，其特征在于，所述唇形密封圈（3）为全氟醚橡胶。

技术总结
本技术公开了一种气体增压装置的活塞密封结构，涉及活塞密封技术领域，包括活塞、活塞缸体、唇形密封圈、上挡圈、下挡圈和中挡圈；活塞滑动装配在活塞缸体内，唇形密封圈、上挡圈、下挡圈和中挡圈均位于活塞和活塞缸体之间；唇形密封圈顶部设置有两道密封唇，两道密封唇分别与活塞外壁和活塞缸体内壁接触密封两者；上挡圈、下挡圈和中挡圈位于唇形密封圈下方；上挡圈和下挡圈的背部均与活塞外壁相抵，上挡圈和下挡圈的正面设置有锥形口；中挡圈呈锥形结构且嵌入锥形口内，中挡圈的背部与活塞缸体内壁相抵。活塞密封结构利用唇形密封圈的两道密封唇密封活塞和活塞缸体，利用上挡圈、下挡圈和中挡圈自紧消除间隙。

技术研发人员：彭伟,文豪,陈伟,曾嵘,陈郑坤,龚文跃,孙梁,吕文杰,唐雨欣,黄小利,高埰
受保护的技术使用者：四川长仪油气集输设备股份有限公司
技术研发日：20230616
技术公布日：2024/1/15