抗摩擦密封环的制作方法

背景技术：

技术实现思路

1、在线性发电机(例如，或任何其他合适的活塞-气缸装置，该装置使用气体作为其工作流体)中，活塞环可能需要与活塞、气缸壁、其他环形段或其组合保持牢固接触(例如，最小间隙)或以其他方式与活塞、气缸壁、其他环形段或其组合形成密封。气缸中的气体(例如，密封前面的高压区域)和环境或接近环境的条件(例如，密封后面的低压区域)之间的压力差可以提供足够的力来在密封界面处保持足够的接触压力。应当理解，“前面”是指轴向上更靠近高压区域的位置或相对位置，“后面”是指轴向上更远离高压区域的位置或相对位置。环形段可能还需要相对于活塞、气缸和其他环形段自由移动，以便除了适应沿气缸孔轮廓的变化之外，还适应轴向和偏心活塞运动。在任何密封界面处不能自由滑动(例如，由于界面处的接触力可能产生的摩擦力)可能导致部件之间的高接触力以及在其他密封界面处的开放间隙。这些高接触力可能导致任何密封界面处的密封失效。许多活塞-气缸装置的跨密封界面的压差(例如，高压区域(由来自反应部分的加压流体填充)和低压区域之间的压差)有利于保持密封。压差产生的摩擦力阻碍两个界面的相对运动。这些摩擦力导致活塞环表面磨损，不能适应孔的变化，或者以其他方式偏离预期的密封界面性能。

2、在某些情况下(例如，极端情况下)，该摩擦力可以足够大，以将环形段锁定到位。例如，如果环和活塞之间的界面(例如接触界面)处的摩擦力相对于驱动环径向向外的气体压力所施加的力较大，则气缸壁直径的膨胀(例如，由于热膨胀，其可能沿孔是不均匀的)可能导致环-气缸接触开口(例如，形成间隙和较少的密封)。然后，气体可能通过环的外表面(例如在外径(od)处)泄漏。流过外径的气体的压力进一步减小了驱动环径向向外的净力，并可能导致环保持在原位而密封失效。

3、在某些情况下(例如，不太极端情况下)，驱动力足以克服摩擦并产生环形段的运动/位移。然而，环表面的摩擦也会对环形段本身施加剪切载荷。如果摩擦的大小或方向不连续(例如，在滑动界面的边缘处)，则摩擦载荷可能使环断裂。因此，有利的是将在密封界面处作用在环形段上的摩擦最小化。

4、本公开涉及一种活塞组件。活塞组件包括活塞和密封元件，活塞包括环槽，密封元件布置在环槽中以在第一界面处密封环槽并在第二界面处密封气缸的孔，其中在第一界面处布置有用于减小密封元件和环槽之间的摩擦的特征部。此外，第一界面和第二界面在操作期间没有液体润滑剂或油。

5、在一些实施例中，环槽或密封元件中的一者包括特征部。

6、在一些实施例中，所述特征部包括一组通道，其布置成接收来自高压区域的气体，以减小密封元件和活塞之间的接触力。

7、在一些实施例中，所述特征部减小了密封元件和活塞之间的接触力，从而减小了密封元件和活塞之间在径向和方位角方向二者上的摩擦力。

8、在一些实施例中，本公开涉及一种密封环组件，其包括至少一个环形段。密封环组件配置成密封气缸的孔、磨损孔并密封活塞的环槽，其中布置在密封环组件和环槽之间的界面处的特征部配置成减小摩擦力。

9、在一些实施例中，密封气缸孔并磨损气缸孔的密封环组件包括第一段、第二段以及

10、布置在第一段和第二段之间的界面处的特征部，该特征部减小摩擦力。

11、在一些实施例中，本公开涉及一种密封环组件，其包括第一密封元件和第二密封元件，第一密封元件包括至少一个第一段，第二密封元件包括至少一个第二段，其中第二密封元件在轴向上设置在第一密封元件的后方。此外，所述至少一个第一段和所述至少一个第二段之间的界面处设置特征部，用于减小第一密封元件和第二密封元件之间的界面处的摩擦力。

12、在一些实施例中，特征部包括一组通道，其布置成接收来自高压区域的气体，以减小界面处的接触力。

13、在一些实施例中，特征部减小界面处的接触力，从而减小密封元件在径向和方位角方向上的摩擦力。

14、在一些实施例中，本公开涉及一种线性发电机，其包括气缸和平移器，气缸包括孔，平移器包括相对于气缸布置的活塞，以在没有液体润滑剂或油的情况下沿孔移动，其中活塞包括环槽。线性发电机还包括：定子，定子配置成与平移器电磁相互作用；密封元件，密封元件布置在环槽中，以在第一界面处密封环槽，并在第二界面处密封气缸的孔；以及

15、特征部，其布置在第一界面处，其减小密封元件和环槽之间的摩擦。

16、本公开涉及一种线性发电机，其包括气缸和平移器，气缸包括孔，平移器包括活塞，所述活塞相对于气缸被布置成在没有液体润滑剂或油的情况下沿孔移动，其中活塞包括环槽。线性发电机还包括定子和密封元件，定子配置成与平移器电磁相互作用，密封元件布置在环槽中并包括第一段和第二段，其中密封组件在第一界面处密封环槽。第一段和第二段在第二界面处彼此密封。此外，特征部布置在第二界面处，其减少第一段和第二段之间的摩擦。

17、在一些实施例中，密封元件限定了低压区域和高压区域，活塞经历连续冲程，在每个冲程的至少一部分中，气体从高压区域流向特征部，并且在每个冲程的至少一部分中，气体从第一界面流向低压区域。

18、在一些实施例中，特征部包括一组通道，所述通道布置成接收来自气缸的高压区域的气体，以减小密封上的接触力。

19、在一些实施例中，特征部减小密封元件上的接触力，从而减小密封元件在径向和方位角方向上的摩擦力。

20、在一些实施例中，本公开涉及一种在活塞和气缸之间进行密封的方法。所述方法包括在没有液体润滑剂或油的情况下在密封元件和气缸的孔之间形成密封，在密封元件和活塞的环槽之间形成密封，以及允许来自高压区域的气体占据密封元件的第一段和第二段之间的界面中的至少一部分界面以减小摩擦力。

21、在一些实施例中，本公开涉及一种在活塞和气缸之间进行密封的方法，该方法包括在没有液体润滑剂或油的情况下在密封元件和气缸的孔之间形成密封，在密封元件和活塞的环槽之间形成密封，以及允许来自高压区域的气体占据密封元件和活塞之间的界面中的至少一部分界面以减小摩擦力。

22、在一些实施例中，该方法还包括径向向外移动密封元件，以在循环过程中以及在密封元件磨损时保持与孔的密封。

23、在一些实施例中，该方法还包括在活塞冲程的至少一部分期间将气体排放至低压区域。

技术特征：

1.一种密封环组件，所述密封环组件配置成密封气缸的孔，所述密封环组件包括：

2.根据权利要求1所述的密封环组件，其中所述第二表面垂直于所述第一表面。

3.根据权利要求1所述的密封环组件，其中所述第三表面与所述第一表面相对。

4.根据权利要求1所述的密封环组件，其中所述特征部包括至少一个通道。

5.根据权利要求1所述的密封环组件，其中所述特征部配置成减小所述第二表面和被布置成接触所述第二表面的活塞表面之间的摩擦力。

6.根据权利要求1所述的密封环组件，其中所述环形段是第一环形段，所述密封环组件还包括：

7.根据权利要求6所述的密封环组件，其中所述穴特征部配置成减小所述第一环形段和所述第二环形段之间的摩擦力。

8.根据权利要求1所述的密封环组件，其中所述环形段是第一密封元件，所述密封环组件包括：

9.根据权利要求1所述的密封环组件，其中所述特征部包括位于所述第二表面和被布置成接触所述第二表面的活塞表面之间的通道。

10.根据权利要求1所述的密封环组件，其中所述特征部响应于从所述高压区域接收流体而减小轴向方向上的接触力。

11.根据权利要求1所述的密封环组件，其中当至少部分填充有来自所述高压区域的流体时，所述特征部减小所述第二表面和活塞表面之间的接触力。

12.一种沿气缸的孔平移的活塞组件的密封环组件，所述密封环组件包括：

13.根据权利要求12所述的密封环组件，其中所述活塞组件包括环槽，并且其中所述密封环组件布置在所述环槽中。

14.根据权利要求13所述的密封环组件，其中所述活塞组件的所述第一表面包括所述环槽。

15.根据权利要求12所述的密封环组件，其中所述第二表面大致垂直于所述第一表面。

16.根据权利要求12所述的密封环组件，其中所述减小摩擦特征部包括穴。

17.根据权利要求12所述的密封环组件，其中所述减小摩擦特征部包括一组通道，所述通道设置成接收来自高压区域的流体，以减小所述密封元件和所述活塞组件之间的接触力。

18.根据权利要求12所述的密封环组件，其中所述密封元件是第一密封元件，所述密封环组件还包括：

19.根据权利要求18所述的密封环组件，其中位于所述第二密封元件的表面上的所述减小摩擦特征部配置成接收来自高压区域的流体。

20.根据权利要求18所述的密封环组件，其中位于所述第二密封元件的表面上的所述减小摩擦特征部配置成减小所述第一密封元件和所述第二密封元件之间的摩擦力。

21.根据权利要求12所述的密封环组件，其中所述减小摩擦特征部包括凹部，所述凹部配置成减小所述第一表面和所述密封元件之间的接触面积。

22.根据权利要求12所述的密封环组件，其中所述减小摩擦特征部响应于从高压区域接收流体而减小径向方向上的接触力。

23.根据权利要求12所述的密封环组件，其中当至少部分地填充有与高压区域连通的流体时，所述减小摩擦特征部减小所述第一表面和所述密封元件的表面之间的接触力。

24.一种装置，包括：

25.根据权利要求24所述的装置，其中：

26.根据权利要求24所述的装置，其中：

27.根据权利要求24所述的装置，其中所述特征部包括一组通道，所述通道设置成接收来自所述气缸的高压区域的流体，以减小所述密封元件上的接触力。

28.根据权利要求24所述的装置，其中所述特征部减小所述密封元件上的接触力，从而减小所述密封元件上的摩擦力。

29.根据权利要求24所述的装置，其中所述特征部包括配置成接收与高压区域连通的流体的穴。

30.根据权利要求24所述的装置，其中所述密封元件包括至少一个减小摩擦特征部、至少一个压力补偿特征部和至少一个压力锁定特征部。

技术总结
提供了系统和方法，其被提供用于密封元件，所述密封元件布置在活塞组件的环槽中，以在第一界面处密封所述环槽，并在第二界面处密封其中布置有活塞组件的气缸的孔。密封元件的特征部布置在第一界面处，以用于减小密封元件和环槽之间的摩擦。第二界面在操作期间没有液体润滑剂或油。

技术研发人员：N·奥利弗,M·斯沃塞克,R·贝达卡尔
受保护的技术使用者：曼斯普林能源股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16