活塞环的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及根据权利要求1的前序部分的活塞环。
【背景技术】
[0002]干运转式活塞压缩机尤其适用于压缩流体如气体或蒸气。在这种活塞压缩机中，优选使用由塑料制成的活塞环例如具有笔直接口或倾斜接口的一体式活塞环作为活塞密封元件。这样的一体式活塞环有如下缺点，在活塞压缩机运行期间内产生的活塞环磨损会导致活塞环的两个接口端之间的距离增大，这将导致密封效果减弱。尤其在压缩轻气体如氢气时，这种接口间隙增大导致了在较短工作时间后在活塞环上就已出现严重泄漏，结果，在较短工作时间后已经必须更换活塞环。
[0003]公开文献EP1275888A1公开了一种活塞环即所谓的双环，它即使在磨损逐渐加剧的情况下也有能力保持一定的密封效果。该双环包括具有笔直接口的一体式密封环并包括一体的L形盖环，盖环在轴向及径向上覆盖该密封环。密封环的周缘和盖环的周缘均延伸经过约340度，从而通过弹性弯曲实现磨损补偿。这种双环有如下缺点，密封效果在一段时间后减弱。此外，存在双环破裂危险。此外，这种双环的制造成本较高。公开文献GB129193A和US1419781均公开了一种活塞环。这些活塞环有如下缺点，其安装困难，存在破裂危险，制造成本较高以及它们不适于高压密封。
【发明内容】
[0004]本发明的任务是设计出一种经济上有利的活塞环。
[0005]该任务通过具有权利要求1的特征的活塞环来完成。从属权利要求2-18涉及其它的有利实施例。
[0006]该任务尤其通过一种用于活塞压缩机的活塞环来完成，该活塞环包括一体密封环，其绕具有轴向的中点沿周向延伸并具有圆弧形延伸的外表面，其中，该密封环具有带有接口端的笔直接口以及在接口端之间沿周向D延伸的间隙，该活塞环还包括用于封闭该间隙的接口闭锁件，其中该接口闭锁件被设计成关于一对称平面是对称的，该接口闭锁件从该对称平面起具有沿周向往两侧延伸的两个接口闭锁件腿部，两个接口闭锁件腿部共延伸经过在20°和最大180°之间的角度范围，并且该接口闭锁件腿部具有径向向外的呈圆弧形延伸的腿部外侧面，并且该接口闭锁件具有从该对称平面起沿周向往两侧延伸且沿轴向超出该接口闭锁件腿部的接触部，该接触部沿周向仅延伸经过两个接口闭锁件腿部的部分角度，并且该接触部具有径向向外的接触面，该接触面相对于腿部外侧面径向回缩延伸，从而使该接口闭锁件腿部沿该接触面形成指向轴向止挡，其中该密封环和接口闭锁件如此相互匹配地构成，即在装配状态下接口闭锁件通过止挡侧向抵靠该密封环，该接触部的接触面沿间隙延伸并沿周向覆盖该间隙。该接口闭锁件的对称设计有如下优点，在接口闭锁件区域内或在密封环间隙区域内出现对称的或基本对称的力，这造成密封环上的材料磨损特别均匀，从而长期保证了活塞环密封效果。
[0007]根据本发明的活塞环具有如下优点，该活塞环具有与活塞环磨损无关的密封效果。本发明的活塞环包括一体密封环和带有间隙的接口并包括封闭该接口或密封环间隙的接口闭锁件。该接口闭锁件相对于密封环可移动地安装。施加于活塞环的压差会导致有径向向外作用的力作用于接口闭锁件，这造成虽然接口闭锁件发生磨损，但接口闭锁件可因径向向外作用的力及磨损而径向外移，以使活塞环密封效果即便有磨损也能得以保持。而已知的活塞环有如下缺点，密封效果会因不完全的磨损补偿而减弱。
[0008]本发明的活塞环还有如下优点，该密封环在周向上在大范围内可具有横截面积恒定的全剖面，该全剖面最好为正方形或矩形横截面，其中，密封环的轴向宽度和径向宽度优选等于活塞环的轴向宽度和径向宽度。在一个优选实施例中，具有全剖面的密封环沿周向延伸直达接口闭锁件。接口闭锁件根据实施方式的不同周向延伸经过从20°至最大180°的角度范围，根据所选接口闭锁件的长度的不同，优选这样设计具有全剖面的密封环，即，密封环与接口闭锁件的周长相关地延伸经过剩余的从340°至180°的角度范围。与从现有技术中知道的由至少两个轴向相邻布置且周向延伸的分环组成的活塞环相比，本发明的活塞环具有唯一的密封环，其具有延伸经过活塞环的整个轴向宽度和整个径向宽度的全剖面，这产生大横截面积并且这尤其导致密封环可承受较大压力。考虑到要求活塞环能承受越来越大的压力，在整个宽度上具有全剖面的密封环是尤其有利的，因为这种密封环能够经受住大的力。
[0009]该接口闭锁件可延伸经过在20°和180°之间的角度范围。在一个优选实施例中，该接口闭锁件延伸经过小于或等于120°的角度范围。从【背景技术】部分引证的现有技术中已知，该活塞环由密封环和盖环组成，其中该密封环和盖环均几乎延伸经过360°。延伸经过大于180度的角度范围的盖环有如下缺点，这样的盖环在安装到活塞杆上时须撑开，这使盖环具有在其安装期间或在随后的运行期间内发生破裂失效的危险。此外，这种盖环是比较坚硬构成的，这额外增加在安装期间内破裂的危险。本发明的活塞环具有延伸经过小于或最多180°角度范围的接口闭锁件，其有如下优点，接口闭锁件在安装到活塞杆上时不必撑开，由此避免在安装期间内可能造成的损坏。此外，该接口闭锁件有如下优点，可以由延伸经过360°的环或坯件制造出两个接口闭锁件。延伸直至最大120°的接口闭锁件有如下优点，可由延伸经过360°的环或坯件制造出三个接口闭锁件。因此，需要更少的材料以使接口闭锁件和进而整个活塞环的生产更具成本效益。当将昂贵材料如聚醚醚酮(PEEK)用于接口闭锁件时，这是尤其有利的。
[0010]本发明的活塞环有如下优点，活塞环包括一体密封环及抵靠密封环的接口闭锁件，其中该接口闭锁件可径向移动并且因所施加的压差而被压紧在密封环上，结果，本发明的活塞环具有高的密封性能，小的磨损且安装简单。
[0011]在一个优选实施例中如此构成密封环，在与接口相对的、因所出现的弯曲而在运行期间内具有高载荷的部段上，密封环在整个轴向宽度和整个径向宽度上具有全剖面，或者密封环具有未减小的径向宽度或未减小的横截面。优选具有全剖面且具有恒定轴向宽度和恒定径向宽度的密封环在最好延伸经过从340°至180°的角度范围。在密封环的与之紧接的两个端腿部中，腿部径向宽度或腿部横截面积优选朝向两个接口端减小，最好是连续减小。由于横截面减小，故在紧接的端腿部的区域内的抗弯刚度减小，进而允许更好的磨损补偿。端腿部的减小的抗弯刚度还有如下优点，该密封环在安装以及此时所需要的密封环短暂撑开的期间内不受损。
[0012]密封环接口的闭合在径向和轴向上均通过最好呈特殊L形的部段来实现，该部段作为所谓的接口闭锁件来形成。
[0013]该接口闭锁件的周缘在周向上至多等于或小于180°，以便磨损补偿通过接口闭锁件的径向移动而不是通过接口闭锁件的弯曲来实现。因此，接口闭锁件的材料特性且尤其是其弹性对于磨损补偿好坏来说并不重要。此外，在接口闭锁件安装到活塞上时没有破裂危险，因为其并不为此弯曲，而是仅插入槽中。在一个尤其优选的实施例中，活塞环由相对弹性的密封环和相对坚硬的接口闭锁件组成，其中该密封环例如由聚合物如PTFE制成，该接口闭锁件例如由金属或PEEK制成。这样的实施方式有如下优点，该密封环由于其弹性特性可在安装期间内顺利撑开而没有破裂危险。因此，本发明的活塞环能被可靠牢固地安装在活塞上。
[0014]作为干运转的或被润滑的摩擦密封元件，所述活塞环尤其适用于密封往复运动活塞。
[0015]接着，借助实施例来详细说明根据本发明的活塞环。
【附图说明】
[0016]用于阐明实施例的附图示出了:
[0017]图1a示出活塞环的俯视图；
[0018]图1b示出图1a的沿剖切线A-A的剖面；
[0019]图2a示出密封环的俯视图；
[0020]图2b示出图2a的沿剖切线B-B的剖面；
[0021]图3a示出接口闭锁件的俯视图；
[0022]图3b示出图3a的沿剖切线C-C的剖面；
[0023]图4示出活塞环以及作用于活塞环的力的俯视图；
[0024]图5a7]^出活塞环的另一实施例的俯视图；
[0025]图5b示出图5a的沿剖切线D-D的剖面；
[0026]图6a示出接口闭锁件的另一实施例的俯视图；
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