ПОРШНЕВАЯ МАШИНА Российский патент 2002 года по МПК F02F5/00 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к двигателестроению.

Наиболее близким аналогом заявленному является поршневая машина, включающая цилиндропоршневую группу, установленный на поршне в каждом цилиндре динамический усилитель компрессии, состоящий из стопорного элемента для фиксированного размещения, по меньшей мере двух вкладышей, размещенных в выемках на боковой поверхности поршня под верхним компрессионным кольцом, симметрично относительно замка компрессионного кольца.

Недостатками известной поршневой машины являются следующие:
а) в результате динамических и температурных нагрузок на поршень в процессе работы поршневой машины происходит увеличение зазора в замке компрессионного кольца, а также частичное оплавление материала поршня в зоне крепления стопорного элемента, что приводит к выпадению последнего и, как следствие, к снижению компрессии, падению мощности, перерасходу горючего, уменьшению надежности, долговечности и т.д.;
б) значительный температурный режим работы первого компрессионного кольца и увеличивающийся зазор в замке также приводит к тому, что газы производят "выдувающее" действие на масляную среду во вкладышах, что в свою очередь приводит к резкому снижению блокирующей функции этих вкладышей и газы в большем объеме прорываются в картер поршневой машины, снижая надежность ее работы.

Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении надежности и долговечности работы поршневой машины.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной поршневой машине по меньшей мере в верхнем компрессионном кольце на расстоянии, равном 1-6 мм от концевой кромки последнего (или от оси замка в одну из сторон компрессионного кольца), выполняют полукруглую выемку (выемка с цилиндрической поверхностью второго порядка для исключения концетраторов напряжения) для размещения в ней концевого участка стопорного элемента; на зеркале каждого цилиндра поршневой машины при положении поршня в нижней мертвой точке напротив размещения вкладышей выполняют выемки для накопления масляной среды (масла) для дополнительного смазывания вкладышей; кроме того, для уменьшения воздействия на вкладыши температурного режима (условий работы) для повышения их долговечности (и в целом всей поршневой машины) вкладыши могут быть размещены от оси симметрии замка компрессионного кольца на расстоянии не менее 8 мм каждый.

Такое конструктивное выполнение цилиндра поршневой машины позволяет повысить надежность и долговечность работы ее, поскольку исключается "выпадение" стопорного элемента и улучшены условия для "работоспособности" вкладышей, а следовательно, будет длительное время обеспечена герметичность каждого звена цилиндра поршневой машины.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображена часть поршневой машины цилиндр-поршень в разрезе, схема, вид сверху; на фиг.2 - то же в разрезе, вид сбоку.

Поршневая машина содержит блок с цилиндропоршневой группой (для упрощения на схеме показано одно сопряжение цилиндр-поршень-компрессионное кольцо), включающий цилиндр 1, поршень 2 с поршневыми канавками 3 и 4, размещенные в канавках компрессионные кольца 5 и 6, динамический усилитель компрессии, состоящий из стопорного элемента 7 для фиксированного размещения по меньшей мере верхнего компрессионного кольца, вкладышей 8 и 9, расположенных в выемках 10 и 11 на боковой поверхности поршня под верхним компрессионным кольцом. В одном из концевых участков по меньшей мере одного компрессионного кольца на расстоянии 1-6 мм выполнена выемка 12 для размещения концевого участка стопорного элемента 7, на зеркале цилиндра 1 при положении поршня в НМТ напротив вкладышей 8 и 9 выполнены выемки 13 и 14 для накопления в них масла для дополнительного смазывания вкладышей.

Поршневая машина работает по известному принципу. Выполнение на одном из концевых участков компрессионного кольца полукруглой выемки для размещения в ней концевого участка стопорного элемента исключает возможность "выпадения" его, следовательно, надежность фиксированного размещения компрессионного кольца будет обеспечена более длительное время эксплуатации (по сравнению с известными) независимо от изменяющихся температурного режима и величин зазора в замке.

Интервал 1-6 мм, на котором наиболее целесообразно выполнять полукруглую выемку, обусловлен тем, что при выполнении полукруглой выемки на расстоянии менее 1 мм от кольцевой кромки (от замка) компрессионного кольца уменьшается прочность: не исключен облом конечного участка компрессионного кольца от температурных и динамических нагрузок, а при выполнении полукруглой выемки на расстоянии более 6 мм также возможен излом концевого участка компрессионного кольца из-за воздействия возрастающего по величине изгибающего момента на концевой участок.

Размещение вкладышей от оси симметрии замка компрессионного кольца на расстоянии не менее 8 мм обусловлен более щадящим температурным режимом, поскольку в этом случае исключается возможность оплавления вкладышей и, как следствие, возрастает длительность их эффективной работы.

Необходимость выполнения выемок на зеркале цилиндра при положении поршня в НМТ напротив размещения вкладышей обусловлена тем, что в процессе эксплуатации, износа сопряженных деталей и температурных нагрузок газы через увеличивающейся зазор в замке воздействует на вкладыш и с течением времени производят на них так называемое "выдувающее действие", то есть под действием потока газа с поверхности вкладышей удаляются частички масла. В этом случае снижается эффект работы вкладышей - обеспечение герметичности в зоне замка. В нижней части цилиндра при положении поршня в НМТ температурные условия более "мягкие"; на стенках зеркала цилиндра в выемках вероятность сохранения масла и его накопления в выемках более высокая, следовательно, вкладыши в этот момент "смазываются" маслом, что обеспечивает повышение надежности их работы.

Машина предназначена для использования в машиностроении, в частности в двигателестроении. Машина содержит цилиндропоршневую группу, в каждом поршне которой установлен динамический усилитель компрессии, состоящий из стопорного элемента, двух вкладышей, размещенных под верхним компрессионным кольцом симметрично относительно оси замка. По меньшей мере в одном из компрессионных колец на расстоянии 1-6 мм от его концевого участка выполнена цилиндрическая выемка для размещения в ней концевого участка стопорного элемента, а на зеркале цилиндра при положении поршня в НМТ напротив вкладышей выполнены выемки для накопления в них масляной среды для смазывания вкладышей. Изобретение обеспечивает повышение надежности и долговечности. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Поршневая машина, содержащая по меньшей мере одну цилиндро-поршневую группу, включающую поршень с размещенными в его канавках компрессионными кольцами и динамический усилитель компрессии, имеющий стопорный элемент, установленный на поршне с возможностью обеспечения фиксированного размещения по меньшей мере верхнего компрессионного кольца, и по меньшей мере два вкладыша, размещенных в выемках на боковой поверхности поршня под верхним компрессионным кольцом симметрично относительно замка кольца, отличающаяся тем, что в одном из концевых участков компрессионного кольца выполнена полукруглая выемка для размещения концевого участка стопорного элемента, причем расстояние от кромки концевого участка компрессионного кольца до полукруглой выемки составляет 1-6 мм, при этом на зеркале цилиндра в зоне нижней мертвой точки поршня напротив вкладышей выполнены выемки с возможностью накопления в них масла для дополнительного смазывания вкладышей. 2. Машина по п. 1, отличающаяся тем, что расстояние между каждым вкладышем и осью симметрии замка компрессионного кольца составляет не менее 8 мм.