ПОРШНЕВОЕ КОЛЬЦО Российский патент 1995 года по МПК F02F5/00 F16J9/00 

Изобретение относится к двигателестроению, касается конструкции поршневых колец и может быть использовано для уплотнения поршней и механизмов в паровых машинах, воздушных компрессорах, двигателях внутреннего сгорания.

Изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в повышении эффективности работы компрессорных колец.

Известно поршневое кольцо, замок которого представляет собой подобие штеккерного разъема со штырем прямоугольного сечения, выполненным на одном из сопряженных концов кольца. Штырь смещен к нижней наружной кромке сечения кольца, а оставшаяся часть сечения, имеющая Г-образную форму, удалена путем выборки материала кольца в пределах длины штыря. На другом конце кольца предусмотрено гнездо штыря, образованное выборкой материала в зоне нижней наружной кромки.

Недостатком этого технического решения является сложность изготовления и невысокая надежность, так как существует опасность выпада штыря из гнезда в процессе работы.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является поршневое кольцо, состоящее из трех расположенных одно над другим колец, разрезы которых расположены в шахматном порядке. В зоне разрезов кольцевые элементы скреплены методом диффузионной сварки.

Недостатком этого кольца является невысокая надежность соединения колец друг с другом, в результате чего при больших нагрузках происходит разрушение сварочного соединения и проворот колец относительно друг друга в канавке, в результате чего зазоры совпадают. Это приводит к резкому увеличению прорыва газа, сдуванию масляной пленки, нагреву поршня и повышенному износу.

Основной задачей, на решение которой направлено изобретение, является разработка конструкции поршневого кольца, обеспечивающей повышение надежности соединения кольцевых элементов друг с другом.

Как показала экспериментальная проверка, предложенное изобретение обеспечивает надежную работу даже при очень больших нагрузках, устраняя опасность прорыва газа, нагрева поршня и повышенного износа.

Поставленная задача решается тем, что в поршневом кольце, содержащем размещенные одно над другим в одной канавке поршня три кольцевых элемента с разрезами, смещенными относительно друга, один конец каждого крайнего кольцевого элемента выполнен ступенчато изогнутым в сторону соответствующего конца среднего кольцевого элемента и упомянутые концы крайних элементов установлены внахлест, при этом расстояние между концами среднего кольцевого элемента не менее суммарной длины изогнутых концов крайних кольцевых элементов.

Целесообразно кольцевые элементы выполнять из быстрорежущей стали.

Сущность изобретения заключается в том, что формирование ступенчатого замка путем изгиба концов кольца повышает надежность работы уплотнителя, а установка замков крайних колец в разрезе среднего позволяет фиксировать все три кольца относительно друг друга и тем самым устранить опасность совмещения замков. Все это обеспечивается применением в качестве материала кольца быстрорежущей стали, так как возможна качественная механическая обработка (штамповка, ковка и другие операции). Кольца из этого материала не теряют упругость при нагревании до 900^оС (обычно кольца выдерживают температуру только от 700-800^оС).

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором схематично изображено поршневое кольцо с тремя кольцевыми элементами.

Поршневое кольцо содержит два крайних кольца 1 и 2, замки которых сформированы путем изгиба одного из концов 3 и 4 в сторону среднего кольца 5 на толщину крайних колец 1 и 2, а затем изгибом в обратную сторону параллельно к боковым стенкам 6 и 7 канавки 8 поршня. Стык среднего кольца 5 увеличен на величину, достаточную для размещения в нем ступенчатых замков (3 и 4) крайних колец 1 и 2. Концы крайних колец 1 и 2 установлены внахлест. Для упрощения технологии изобретения и повышения теплостойкости кольца изготавливаются из быстрорежущей стали, например марки Р18.

Поршневое кольцо работает следующим образом. При движении поршня возникают усилия, направленные на изменение положения колец 1 и 2 и соответственно их замков относительно друг друга. Однако из-за установки концов 3 и 4 этих колец в стыке среднего кольца 5 их проворот не произойдет, т.е. устраняется опасность совпадения замков колец 1 и 2.

Таким образом, установка ступенчатых замков крайних колец в стыке среднего кольца обеспечивает надежную фиксацию их относительно друг друга, что позволяет устранить опасность прорыва газа в картер.

Использование: кольцо может быть использовано для уплотнения поршней в паровых машинах, воздушных компрессорах и ДВС. Сущность: поршневое кольцо содержит два крайних кольца 1 и 2, концы которых 3 и 4 выполнены ступенчато изогнутыми по направлению к среднему кольцу 5 и установлены внахлест. Стык среднего кольца 5 составляет величину, достаточную для размещения в нем ступенчатых замков крайних колец 1 и 2, равную не менее суммарной длины отогнутых концов крайних колец. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. ПОРШНЕВОЕ КОЛЬЦО для поршневой машины, содержащее размещенные одно над другим в одной канавке поршня три кольцевых элемента с разрезами, смещенными один относительно другого, отличающееся тем, что один конец каждого крайнего кольцевого элемента выполнен ступенчато изогнутым в сторону соответствующего конца среднего кольцевого элемента, упомянутые концы крайних элементов установлены внахлест, при этом расстояние между концами среднего кольцевого элемента не менее суммарной длины изогнутых концов крайних кольцевых элементов. 2. Поршневое кольцо по п.1, отличающееся тем, что кольцевые элементы выполнены из быстрорежущей стали.