ПАРА ТРЕНИЯ ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ЦИЛИНДРА ПОРШНЕВОЙ МАШИНЫ И КОЛЕЦ Российский патент 2001 года по МПК F02F3/00 F02F5/00 F16J9/12 F16J15/16 

Изобретение касается усовершенствования поршневых машин и может быть использовано в энергомашиностроении и в автомобильной промышленности при усовершенствовании пар трения ДВС, компрессоров.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является пара трения внутренней поверхности цилиндра поршневой машины и колец, установленных посредством по меньшей мере одной обоймы с сегментами и размещенных в кольцевых канавках поршня с возможностью прижатия к упомянутой поверхности цилиндра под воздействием механических средств, включающих пружины, и/или гидравлических средств, включающих каналы, посредством которых полости канавок поршня сообщены с источником среды под давлением (SU 1310569 А1, кл. P 16 J 9/06, опубл. 15.05.1987).

Недостатком данного устройства являются сравнительно невысокие технологические возможности вследствие износа и повреждения элементов, входящих в пару трения цилиндр - поршневые кольца.

Задачей изобретения является повышение технологических возможностей за счет обеспечения и постоянного поддержания определенной плотности прилегания поверхностей цилиндра и поршневых колец друг к другу независимо от их износа.

Поставленная задача решается за счет того, что в паре трения поверхность цилиндра и кольца, установленные посредством по меньшей мере одной обоймы с возможностью прижатия к поверхности цилиндра механическими и/или гидравлическими средствами, упомянутая обойма выполнена в виде двух полуколец, связанных между собой замковыми стержнями, обойма и сегменты выполнены с возможностью раздвижения под действием упомянутых механических и/или гидравлических средств, а в поршневом пальце выполнено осевое отверстие, сообщенное с источником среды под давлением.

Механические средства прижатия колец к поверхности цилиндра выполнены в виде поршневого винта, установленного с возможностью взаимодействия с сегментами и через них - с возможностью раздвижения полуколец обоймы по мере вкручивания винта в поршень, а пружины установлены в полостях сегментов с возможностью воздействия на обойму и ее дополнительного раздвижения.

По меньшей мере один канал гидравлических средств прижатия колец к поверхности цилиндра выполнен в поршне и сообщен с осевым и боковыми отверстиями в поршневом пальце и полостями канавок поршня и сегментов, другой канал - выполнен в шатуне и сообщен с осевым отверстием в поршневом пальце и источником среды под давлением.

В обойме выполнены кольцевые канавки, в которых размещены поршневые кольца; причем канавки обоймы и размещенные в них поршневые кольца выполнены в виде спиралей; поршневые кольца могут быть выполнены в виде буртиков на обойме. Источником среды под давлением служит система смазки поршневой машины. Кроме того, обойма выполнена с ребрами жесткости, а замковые стержни выполнены по всему ее периметру.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1, 2, 3, 6, 7 схематично изображены варианты выполнения пары трения цилиндр - поршневые кольца; на фиг. 4 а, б, в, г - обоймы со стержнями и кольцами, при этом на фиг. 4 "а" показано полукольцо со штуцером для установки пружины и отверстиями для установки замковых стержней; на фиг. 4 "б" показано полукольцо со штуцерами для установки пружины и отверстиями для установки замковых стержней при проточке каналов для установки колец под углом 15 - 20^o; на фиг. 4 "в" показано полукольцо с элементом усиления в средней части со штуцером для установки пружины; на фиг. 4 "г" показано полукольцо, у которого в нижней части сделаны сквозные отверстия для установки замковых стержней по всей окружности обеих обойм с целью соединения колец и создания дополнительной упругости кольцевой обоймы поршня. На фиг. 5 а, б, в, г, д, е показана обойма с каналами, при этом на фиг. 5 "а" показана обойма с замком соединения в виде молнии, установленной на поршень; на фиг. 5 "б" показана обойма с замком в виде зубцов, устанавливаемая на поршень при ее разжатии с помощью поршневого винта при установке на нее колец под углом 15-20^o; на фиг. 5 "в" показана обойма с замком в виде зубцов при установке колец в прямом направлении; на фиг. 5 "г" показана обойма с замком в виде прямых зубцов и полусферы при установке колец в прямом направлении; на фиг. 5 "д" показана обойма с замком в виде острых зубцов с установкой колец в прямом направлении; на фиг.5 "е" показана обойма с замком в виде полусферических зубцов при установке колец в прямом направлении.

Поршневая машина, в которой используется описываемая пара трения, содержит цилиндр 7, размещенный в нем поршень 1, шарнирно связанный с шатуном 2, и кольца 9, посредством по меньшей мере одной обоймы 6 с сегментами 10 установленные в кольцевых канавках поршня 1. Поршневой палец 3 и шатун 2 имеют осевые соответственно отверстие 4 и канал 13, сообщенные между собой и с источником среды под давлением, например с системой смазки поршневой машины (условно не показана).

В поршне 1 выполнены каналы 14, посредством которых полости его канавок сообщены с источником среды под давлением. Обойма 6 выполнена в виде двух полуколец, связанных между собой замковыми стержнями 8. Причем обойма 6 и сегменты 10 выполнены с возможностью раздвижения под действием механических и/или гидравлических средств, за счет чего осуществляется прижатие колец 9 к поверхности цилиндра 7.

Упомянутые механические средства выполнены в виде поршневого винта 12, установленного с возможностью взаимодействия с сегментами 10 и через них - с возможностью раздвижения полуколец обоймы 6 по мере вкручивания винта 12 в поршень 1 (фиг. 2, 3, 6). Кроме того, в полостях сегментов 10 установлены пружины 5 с возможностью воздействия на обойму 6 и ее дополнительного раздвижения.

Каналы 14 в поршне 1, осевой канал 13 в шатуне, осевое отверстие 4 и боковые отверстия 17 в пальце 3 сообщены между собой, с полостями канавок поршня 1 и сегментов и с источником среды под давлением и образуют гидравлические средства прижатия колец 9 к поверхности цилиндра 7. Отверстие 4 пальца 3 и каналы 14 поршня 1 могут быть заглушены пробками 11 и 16 соответственно (фиг. 2, 3, 6).

Обойма 6 снабжена штуцером (нишей) 15 для установки пружин 5 (фиг. 4, 5). В обойме 6 могут быть выполнены кольцевые канавки, в которых размещаются кольца 9. Причем канавки обоймы 6 и размещенные в них кольца 9 могут быть выполнены в виде спиралей (фиг. 4 "б"). Кольца 9 могут быть выполнены в виде буртиков на обойме (фиг. 5 "а"). Обойма 6 может быть выполнена с ребрами жесткости, а ее замковые стержни 8 могут быть выполнены по всему периметру обоймы 6 (фиг. 4 "г").

В соответствии с вариантом выполнения плотное прилегание колец 9 с определенным усилием к поверхности цилиндра 7 осуществляется под воздействием гидравлических средств (фиг. 1, 7), под воздействием механических средств (фиг. 2) и под воздействием как механических, так и гидравлических средств (фиг. 3, 6).

Причем изобретение обеспечивает, с одной стороны, плотное прилегание элементов, составляющих пару трения, друг к другу при сохранении микрозазоров. С другой стороны, описанные усовершенствования позволяют регулировать и сохранять постоянными как плотность прилегания элементов пары друг к другу, так и величину микрозазора по мере износа деталей в процессе трения при работе поршневой машины, что в конечном итоге обеспечивает надежность и долговечность машины в целом и повышение технологических возможностей.

Пара трения предназначена для использования в поршневых машинах - ДВС и компрессорах. Кольца установлены в поршне посредством по меньшей мере одной обоймы с сегментами в кольцевых канавках с возможностью прижатия к поверхности цилиндра под воздействием механических и/или гидравлических средств. Механические средства включают пружины, установленные в полостях сегментов, и поршневой винт, установленный с возможностью взаимодействия с сегментами и через них с возможностью раздвижения полуколец обоймы по мере вкручивания винта в поршень. Гидравлические средства представляют собой систему каналов в поршне и шатуне и отверстий в поршневом кольце, сообщенных между собой, с полостями канавок поршня и сегментов обоймы и с источником среды под давлением. Предусмотрены различные варианты выполнения и установки обоймы, стержней, колец. Изобретение обеспечивает повышение технологических возможностей пары независимо от износа. 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Пара трения внутренней поверхности цилиндра поршневой машины и колец, установленных посредством, по меньшей мере, одной обоймы с сегментами и размещенных в кольцевых канавках поршня с возможностью прижатия к упомянутой поверхности цилиндра под воздействием механических средств, включающих пружины, и/или гидравлических средств, включающих каналы, посредством которых полости канавок поршня сообщены с источником среды под давлением, отличающаяся тем, что обойма выполнена в виде двух полуколец, связанных между собой замковыми стержнями, обойма и сегменты выполнены с возможностью раздвижения под действием упомянутых механических и/или гидравлических средств, а в поршневом пальце выполнено осевое отверстие, сообщенное с источником среды под давлением. 2. Пара трения по п.1, отличающаяся тем, что механические средства прижатия колец к поверхности цилиндра выполнены в виде поршневого винта, установленного с возможностью взаимодействия с сегментами и через них - с возможностью раздвижения полуколец обоймы по мере вкручивания винта в поршень, а пружины установлены в полостях сегментов с возможностью воздействия на обойму и ее дополнительного раздвижения. 3. Пара трения по п.1 или 2, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, один канал гидравлических средств прижатия колец к поверхности цилиндра выполнен в поршне и сообщен с осевым и боковыми отверстиями в поршневом пальце и полостями канавок поршня и сегментов, другой канал выполнен в шатуне и сообщен с осевым отверстием в поршневом пальце и источником среды под давлением. 4. Пара трения по п.1, отличающаяся тем, что в обойме выполнены кольцевые канавки, в которых размещены поршневые кольца. 5. Пара трения по п. 1 или 4, отличающаяся тем, что канавки обоймы и размешенные в них поршневые кольца выполнены в виде спиралей. 6. Пара трения по п.1, отличающаяся тем, что поршневые кольца выполнены в виде буртиков на обойме. 7. Пара трения по п.1, отличающаяся тем, что источником среды под давлением служит система смазки поршневой машины. 8. Пара трения по п.1, отличающаяся тем, что обойма выполнена с ребрами жесткости. 9. Пара трения по п.1, отличающаяся тем, что замковые стержни выполнены по всему периметру обоймы.