[发明专利]流体缓冲密封装置

说明书

一种用于在气缸(102)中移动并与所述气缸(102)一起限定有待密封的腔室(104)的活塞(101)的流体缓冲密封装置(100)包括：连续穿孔环(105)，校准开口(111)穿过所述连续穿孔环(105)的径向厚度，并且所述连续穿孔环(105)密封地容纳在设置在所述活塞(101)中的环形凹槽(109)中以便与所述凹槽(109)一起限定连接到加压流体源(112)的压力分布腔室(119)，同时轴向封闭反压凹部(115)设置成凹陷在面向所述气缸(102)并且所述连续穿孔环(105)所包括的外圆柱环表面(107)上，所述校准开口(111)通向所述凹部(115)。

本发明涉及流体缓冲密封装置。

存在用于在活塞与气缸之间产生密封的许多技术，以便防止压缩气体在所述活塞与所述气缸之间泄漏。

几个活塞在没有密封段、环或装置的情况下工作，因为没有此类装置导致相当大的泄漏流量。因此，在大多数情况下，有必要提供用于所述活塞的密封装置。

在没有油的情况下工作的用于活塞的密封装置(被称为“干”)和被设计成由插入在构成所述装置的段或环与和它们协作的气缸之间的油进行润滑来运行的用于活塞的密封装置之间存在差别。

用于活塞的密封装置的设计由所述装置获得的密封程度、由于所述装置引起的摩擦导致的能量损耗以及所述装置的使用寿命之间的折中。

主要区分在于用于交替活塞的密封装置的两个使用领域：压缩机和电动机。

通常使用干空气压缩机，因为许多应用不容忍它们使用的压缩空气中的任何润滑剂。配备干空气压缩机的活塞主要配备有由“Teflon”制成的密封环，“Teflon”是由美国公司“Dupont de Nemours”为聚四氟乙烯(也称为“PTFE”)登记的商标。这种聚合物是热稳定的，它具有高度的化学惰性和高的抗粘着力。然而，PTFE的缺点是其摩擦系数明显高于在其大部分的行进中在流体动力状态下确保润滑的切断段的摩擦系数。为了给予聚合物可接受的耐磨性和可接受的使用寿命，在PTFE中使用填料是可能的，所述填料由硬颗粒和固体抗磨颗粒(例如像陶瓷或焦炭)组成。不管这些改进如何，由铸铁或钢制成的润滑切断段通常具有比由PTFE制成的装置更好的耐用性。

在交替内燃热力发动机领域，很少使用由PTFE和填料制成的环，因为用油润滑所述发动机的气缸是可能的而对所述发动机的操作没有不利影响。因此，优选的是，选择由铸铁制成的润滑切断段，所述润滑切断段由于摩擦产生较少的能量损耗，并且比由PTFE制成的环具有更好的耐用性。

因此，根据应用，必须在在干燥情况下操作但由于摩擦产生高损耗并且耐用性较差的密封环与由于摩擦而耗散较少的能量并且使用寿命更长的用油润滑的金属切断段之间做出选择。在实践中，并且在大多数情况下，只需要保持空气干燥和无油就可证明选择在干燥情况下操作的密封环是正确的。

还应当注意到，除了需要保持压缩空气或气体摆脱润滑剂的存在之外，一些高温应用与润滑本身不兼容。实际上，超过一定温度时，油变得焦化并且失去其与压缩机的内壁，并且具体是其气缸和/或其段的接触时的润滑性能。常规矿物油的极限焦化温度在一百六十与二百摄氏度之间。在这个标准方面具有最佳性能的合成油在最好的情况下具有约三百摄氏度的极限焦化温度。

如果在操作期间达到的温度更高，例如，大约四百五十至五百摄氏度，那么存在如发生在柴油发动机中的空气中所含有的油自燃的风险。

然而，将有利的是，能够生产配备有在大约一千摄氏度并且以上的更高温度下工作的压力释放气缸、气缸盖和活塞顶的热力发动机是有利的。在这种情况下，可使用容积活塞机来实现按照常规由压缩机和离心轮机实现的布雷顿循环再生式发动机。这种发动机的产量可显着高于具有奥托(Otto)或Beau de Rochas循环控制点火或狄塞尔循环压缩点火的常规交替内燃热力发动机的产量。