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技术领域

本发明属于空压机或内燃机技术领域，具体涉及一种用于空压机或内燃机的分体式防 窜油活塞结构。

背景技术

用于空压机或内燃机的活塞，活塞外壁从上至下设有三道密封环槽(可参见专利 CN202108699U和专利CN104329239A)，分别为第一环槽、第二环槽和第三环槽，其中第一 环槽和第二环槽内分别装设有与缸套内壁气密封配合的第一气环和第二气环，第三环槽内 装设有与缸套内壁油密封配合的第三油环，第一气环和第二气环用于活塞上部空气腔体与 活塞下部油气腔体之间的气密封，同时防止活塞下部腔体的油液或油雾进入到活塞上部腔 体内(窜油问题)，第三油环刮除缸套内壁上大部分油液，剩少量油液附着于缸套内壁用 于与活塞之间摩擦润滑，进一步的，为便于装配和抗长期磨损，第一气环、第二气环和第 三油环均设计成有搭口(间隙)的弹性开环结构(参见专利CN10178339A)，鉴于上述活 塞结构，活塞在缸套内上下往复运动过程中，活塞下部腔体的油液或油雾不可避免地从第 一气环、第二气环和第三油环的搭口处或第一气环、第二气环和第三油环与缸套内壁之间 的间隙处窜入到活塞上部腔体，即现有空压机及内燃机普遍存在的窜油问题。

为解决上述问题，现有技术提出了若干解决方案。例如专利CN102588252A和专利 CN101334021A从材料方面改进，以使密封环或缸套内壁更耐磨，来保持活塞与缸套之间更 持久的密封性能；又例如专利CN104329239A、专利CN103790803A、CN10178339A以及专利 CN202108700U从气环和/或油环的结构方面改进以使密封环与缸套内壁之间的密封效果更 好以防止窜油，这些方案简单来说是均采用“堵”的方式以解决问题，然而实际使用效 果并不理想，在前期短时间内可能达到较好的效果，但经过一段时间运行后气环和油环发 生磨损后问题依旧，另外从生产制造来说，其加工精度要求更高，成本也随之增加；而且 采用“堵”的方式，即使能有效改善窜油问题，但另一方面也会减少缸套内壁的布油量， 从而增大活塞与缸套内壁之间摩擦损耗，不利于空压机或内燃机正常使用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于空压机或内燃机的分体式防窜 油活塞结构，本发明采用与现有技术完全相反的“疏”的方式以解决窜油的技术问题，其 中活塞采用分体式装配结构以形成疏导通道，便于加工制造。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种分体式防窜油活塞结构，包括设置于缸套内的活塞，活塞外壁与缸套内壁之间具 有间隙腔，活塞外壁从上至下设有气环槽和油环槽，气环槽内装设有与缸套内壁密封配合 的气环，油环槽内装设有与缸套内壁密封配合的油环，所述活塞包括活塞顶盖和活塞套筒， 活塞顶盖与活塞套筒通过连接结构装配成一体；气环活动设置于气环槽内，气环与气环槽 侧壁之间形成有背隙腔，气环与气环槽上壁和/或气环槽下壁之间形成有将背隙腔与间隙 腔导通的间隙通道，活塞顶盖与活塞套筒之间形成有将背隙腔与缸套内的活塞下部腔体连 通的疏导通道。所述疏导通道为设置于气环槽侧壁与下壁之间的通缝。

具体地，活塞顶盖设有第一连接臂，活塞套筒设有第二连接臂，第一连接臂和第二连 接臂均设有供连接销穿过的安装孔。

其中，所述气环槽为两个，分别为第一气环槽和第二气环槽，第一气环槽设置于第二 气环槽上方，第一气环槽和第二气环槽内分别装设有第一气环和第二气环，所述通缝设置 于第一气环槽和/或第二气环槽内。优选的，所述通缝为多段，该多段通缝沿气环槽的圆 周均匀分布。

进一步的，所述气环和所述油环均为设置有搭口的弹性开环结构。

所述连接结构包括连接销，活塞顶盖设有第一连接臂，活塞套筒设有第二连接臂，第 一连接臂和第二连接臂均设有供连接销穿过的安装孔。或者所述连接结构包括螺栓，活塞 顶盖与活塞套筒通过该螺栓固定连接，所述疏导通道为设置于活塞顶盖与活塞套筒之间的 通缝。

进一步的，活塞顶盖与活塞套筒设有垫片，垫片上设有连通背隙腔与活塞下部腔体的 通槽，该通槽构成所述疏导通道。

采用上述技术方案后，本发明和现有技术相比所具有的优点是：

本发明所述的一种分体式防窜油活塞结构，活塞设置有与缸套内壁密封配合的气环和 油环，其中油环用于缸套内壁布油以对活塞起到润滑作用，同时油环还用于去除缸套内壁 附着的大部分油液，气环用于活塞与缸套内壁之间气密封，保证活塞上部腔体输出正常压 力的压缩空气。由于气环活动设置于气环槽内，因而当活塞沿缸套下行时，活塞上部腔体 吸气为负压状态，活塞下部腔体的气压大于活塞上部腔体的气压，而且气环与缸套内壁之 间的摩擦力和惯性力迫使气环的上端面与气环槽上壁紧密贴合，此时背隙腔通过气环下部 的间隙通道与间隙腔连通，从油环窜入间隙腔内的油液经过该间隙通道进入背隙腔，背隙 腔内的部分油液经过与缸套内的活塞下部腔体连通的疏导通道进入到活塞下部的油腔；当 活塞沿缸套上行时，活塞上部腔体密封为加压状态，活塞上部腔体的气压远大于活塞下部 腔体的气压，而且气环与缸套内壁之间的摩擦力和惯性力迫使气环的下端面与气环槽下壁 紧密贴合，此时背隙腔通过气环上部的间隙通道与活塞上部的气腔连通，背隙腔内留存的 油液在压差作用力下从疏导通道进入到活塞下部的油腔。本发明采用与现有技术完全相反 的“疏”(疏导)的方式以解决窜油的技术问题，其利用空压机或内燃机加压过程产生的 压差并通过疏导通道清除活塞背隙腔内的窜油，其略微降低压缩比，经过测试采用本发明 的空压机压缩比仅比常规空压机低2％左右，但是本发明从根本上解决了空压机或内燃机的 活塞窜油问题，使空压机或内燃机的使用寿命更长，运行更稳定。而且本发明的活塞采用 活塞顶盖与活塞套筒分体式装配结构，在活塞顶盖与活塞套筒之间形成疏导通道，对于加 工制造而言，对精度要求较低，可降低成本，有利于生产加工制造。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1为本发明的工作状态的剖视结构示意图；

图2为图1中A处所示的活塞上行状态的结构示意图；

图3为本发明的活塞下行状态的结构示意图；

图4为本发明另一剖视结构示意图；

图5为本发明实施例2的剖视结构示意图；

图6为本发明实施例2的另一剖视结构示意图。

图中：1.缸套；2.活塞，21.活塞顶盖；22.活塞套筒；211.第一连接臂；221.第二连 接臂；3.间隙腔；4.气环槽；41.第一气环槽；42.第二气环槽；5.油环槽；6.气环；61. 第一气环；62.第二气环；7.油环；8.回油孔；9.背隙腔；10.间隙通道；11.疏导通道； 12.连接销；13.螺栓；14.垫片。

具体实施方式

以下所述仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本发明的保护范围。

实施例1：参见图1-图4，一种分体式防窜油活塞结构，包括设置于缸套1内的活塞 2，活塞2外壁与缸套1内壁之间具有间隙腔3，活塞2外壁从上至下设有气环槽4和油环 槽5，气环槽4内装设有与缸套1内壁密封配合的气环6，其中，所述气环槽4为两个， 分别为第一气环槽41和第二气环槽42，第一气环槽41设置于第二气环槽42上方，第一 气环槽41和第二气环槽42内分别装设有第一气环61和第二气环62，气环6用于活塞2 与缸套1内壁之间气密封，保证活塞2上部腔体输出正常压力的压缩空气，油环槽5内装 设有与缸套1内壁密封配合的油环7，油环7用于缸套1内壁布油以对活塞2起到润滑作 用，同时油环7还用于去除缸套1内壁附着的大部分油液，优选的，油环槽5内还设有回 油孔8。本实施例中，所述气环6和所述油环7均为设置有搭口的弹性开环结构，便于装 配和抗磨损，保持长久密封性。

本实施例的活塞2为分体式装配结构，活塞2包括活塞顶盖21和活塞套筒22，活塞 顶盖21与活塞套筒22通过连接结构装配成一体；本实施例中连接结构具体地，活塞顶盖 21设有第一连接臂211，活塞套筒22设有第二连接臂221，第一连接臂211和第二连接臂 221均设有供连接销12穿过的安装孔，在活塞顶盖21与活塞套筒22之间形成疏导通道 11，对于加工制造而言，对精度要求较低，可降低成本，有利于生产加工制造。

气环6活动设置于气环槽4内，活动设置是只气环6可在气环槽4内上下移动，气环 6与气环槽4侧壁之间形成有背隙腔9，气环6与气环槽4上壁和/或气环槽4下壁之间形 成有将背隙腔9与间隙腔3导通的间隙通道10，活塞2本体上还设有将背隙腔9与缸套1 内的活塞2下部腔体连通的疏导通道11，所述疏导通道11为设置于气环槽4侧壁与下壁 之间的通缝，所述通缝设置于第一气环槽41和/或第二气环槽42内，或者该通缝设置于 第一气环槽41与第二气环槽42之间的凸环上，或者该通缝设置成弯折形状，参见图4， 有利减少活塞2上部腔体的气压泄漏或衰减，本实施例中，所述通缝设置于第一气环槽41 内，通缝设置于第一气环槽41内的防窜油效果优于设置于第二气环槽42，从油环7窜入 的油液首先经过第二气环槽42内气环6阻挡，这里第二气环62与现有技术活塞2中的第 二气环62作用相同，用于气密封和去除大部分油液，第二气环槽42的背隙腔9用于油环 7与第一气环61之间窜油的缓冲腔体，经过第二气环62后仍向上窜入的油液进入第一气 环槽41的背隙腔9，最后在差压作用下从疏导通道11回流至活塞2下部腔体。所述通缝 为多段，该多段通缝沿气环槽4的圆周均匀分布，通缝间隙不宜过大，在0.1-0.5mm为宜， 以尽量减少活塞2上部腔体的压缩气体泄漏量。当然也可以在一体成型的活塞2上开孔方 式设置疏导通道11，但是由于活塞2的气环槽4结构以及孔径精度等限制，开孔加工疏导 通道11难度较大，分体式活塞2装配结构则有效解决了该难题。

参见图2，当活塞2沿缸套1上行时，活塞2上部腔体密封为加压状态，活塞2上部 腔体的气压远大于活塞2下部腔体的气压，而且气环6与缸套1内壁之间的摩擦力和惯性 力迫使气环6的下端面与气环槽4下壁紧密贴合，此时背隙腔9通过气环6上部的间隙通 道10与活塞2上部的气腔连通，由于间隙腔3、间隙通道10和疏导通道11均为细隙结构， 气压通过时会逐渐衰减，因此活塞2上部腔体气压P1＞间隙腔3气压P2＞背隙腔9气压 P3＞活塞2下部腔体气压P4，背隙腔9内留存的油液在压差作用力下从疏导通道11进入 到活塞2下部的油腔。

参见图3，当活塞2沿缸套1下行时，活塞2上部腔体吸气为负压状态，活塞2下部 腔体的气压大于活塞2上部腔体的气压，而且气环6与缸套1内壁之间的摩擦力和惯性力 迫使气环6的上端面与气环槽4上壁紧密贴合，此时背隙腔9通过气环6下部的间隙通道 10与间隙腔3连通，通过油环7窜入间隙腔3内的油液经过该间隙通道10进入背隙腔9， 背隙腔9内的部分油液经过与缸套1内的活塞2下部腔体连通的疏导通道11进入到活塞2 下部的油腔。

本发明采用与现有技术完全相反的“疏”的方式以解决窜油的技术问题，其利用空压 机或内燃机加压过程产生的压差并通过疏导通道11清除活塞2背隙腔9内的窜油，其略 微降低压缩比，经过测试采用本发明的空压机压缩比仅比常规空压机低2％左右，但是本发 明从根本上解决了空压机或内燃机的活塞2窜油问题，使空压机或内燃机的使用寿命更长， 运行更稳定。而且对于加工制造而言.对精度要求较低，可降低成本，有利于生产加工制 造。

实施例2：参见图5，本实施例与实施例1的区别在于：活塞顶盖21和活塞套筒22 之间的连接结构不同，本实施例中活塞顶盖21和活塞套筒22之间采用螺栓13连接，具 体地，在活塞顶盖21和活塞套筒22上分别开设有供螺栓13插入的螺孔，螺栓13与活塞 套筒22上的螺孔螺纹配合，使得活塞顶盖21和活塞套筒22固定连接，活塞顶盖21与活 塞套筒22之间的通缝或通槽以形成所述疏导通道11，这里所述的通缝或通槽可以为设置 于活塞顶盖21和/或活塞套筒相接的端面或柱面上的凹槽。

进一步的，参见图6，在活塞顶盖21和活塞套筒22之间还可以设置垫片14，垫片I4 上设有连通背隙腔3与活塞2下部腔体的通槽，这里所述的通槽即构成所述疏导通道11。

本实施例相对实施例1而言，对活塞2的加工精度要求更低，便于加工制造。

以上所述实施例并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，在本发明的精神 和原则之内对其中部分技术特征进行等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。