СОСТАВНОЕ ПОРШНЕВОЕ КОЛЬЦО (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2011 года по МПК F02F5/00 

Группа изобретений относится к устройствам уплотнения в двигателях внутреннего сгорания и компрессорах, а именно к вариантам конструкции компрессионных поршневых колец.

Известно уплотнительное поршневое кольцо, предназначенное для исключения осевой вибрации и состоящее из трех кольцевых элементов со смещенными стыками. Два наружных кольцевых элемента связаны с одним внутренним кольцевым элементом по сопрягаемой ступенчатой поверхности, при этом высота внутреннего кольцевого элемента равна суммарной высоте наружных кольцевых элементов (RU 15495, кл. F02F 5/00, опубликован 20.10.2000).

Сфера использования известного кольца ограничена машинами с большим диаметром поршня. Оно характеризуется технологической сложностью, связанной с необходимостью точной подгонки сопрягаемых поверхностей входящих в него элементов. В противном случае это может привести к прогрессирующему износу цилиндро-поршневой пары из-за прорыва газа через появляющиеся дефектные канавки на цилиндре и поршне.

Кроме того, недостаток известного кольца заключается в сложности его сборки.

Как известно, назначение поршневого кольца состоит в предотвращении прорыва газов из рабочей камеры в картер.

В процессе работы поршневой машины, вследствие износа рабочих поверхностей цилиндра и поршневого кольца стык (торцевой зазор или замок) поршневого кольца увеличивается.

Поэтому техническая задача, стоящая перед разработчиком поршневого кольца, заключается в повышении его уплотнительных свойств и, следовательно, увеличении ресурса цилиндро-поршневой пары в целом.

Технический результат для обоих вариантов изобретения состоит в исключении недостатков аналога и достигнут в предложенном решении с помощью совокупности нижеприведенных признаков.

Также, как в аналоге, первый вариант составного поршневого кольца содержит три разрезных кольца со смещенными друг относительно друга по окружности стыками.

В отличие от аналога первое кольцо в предложенном варианте размещено коаксиально второму кольцу, при этом внешний диаметр первого кольца равен внутреннему диаметру второго кольца, а третье кольцо контактирует одной своей плоской поверхностью с соответствующими плоскими поверхностями первого и второго колец, причем его внешний диаметр равен внешнему диаметру второго кольца.

Первое и второе кольца имеют одинаковую толщину.

Все кольца могут быть связаны между собой посредством фиксирующего элемента, выполненного в виде штифта, установленного в соосных отверстиях, образованных в кольцах. Одно из отверстий выполнено в третьем кольце, а другое выполнено совмещением полуотверстий, образованных на наружной и внутренней цилиндрических сторонах первого и второго кольца соответственно.

Со стороны третьего кольца может быть расположена по меньшей мере одна пара одинаковых по толщине дополнительных разрезных колец со смещенными друг относительно друга по окружности стыками, аналогичных первому и второму кольцам.

Краевые участки всех колец на стыках могут быть выполнены с фасками для обеспечения целостности конструкции.

Согласно второму варианту составное поршневое кольцо также, как в аналоге содержит разрезные кольца со смещенными друг относительно друга по окружности стыками.

В отличие от аналога указанный вариант состоит из двух колец, при этом первое кольцо имеет уступ с внешней стороны, в котором расположено второе кольцо. Внешний диаметр узкой части первого кольца равен внутреннему диаметру второго кольца. Первое кольцо контактирует одной своей плоской поверхностью с соответствующей плоской поверхностью второго кольца, причем внешний диаметр широкой части первого кольца равен внешнему диаметру второго кольца.

Толщина второго кольца равна глубине уступа первого кольца вдоль оси.

Кольца могут быть выполнены связанными между собой посредством фиксирующего элемента в виде штифта, установленного в соосных отверстиях, образованных в обоих кольцах.

Согласно этому варианту поршневое кольцо может иметь пару дополнительных разрезных колец со смещенными друг относительно друга по окружности стыками, аналогичных первому и второму кольцам и зеркально расположенных относительно них на плоской поверхности широкой части первого кольца.

Краевые участки всех колец на стыках могут быть выполнены с фасками для обеспечения целостности конструкции.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображен первый вариант поршневого кольца в сборе (вид в аксонометрии); на фиг.2 (а, б, в) - поршневое кольцо в разобранном виде; на фиг.3 - поршневое кольцо с частичным разрезом; на фиг.4 - второй вариант поршневого кольца в сборе с цилиндро-поршневой парой (осевой разрез); на фиг.5 - разрез А-А на фиг.4.

Изображенный на фиг.1-3 первый вариант поршневого кольца состоит из размещенных коаксиально первого и второго разрезных колец 1 и 2 соответственно (фиг.2б, в), а также третьего разрезного кольца 3 (фиг.2а). Стыки 4 указанных колец разнесены по окружности друг относительно друга. Как показано на чертеже, внешние диаметры колец 2 и 3 равны между собой, а кольцо 1 выполнено вставленным в кольцо 2, при этом для исключения образования зазора между ними и кольцом 3 внешний диаметр кольца 1 должен быть равен внутреннему диаметру кольца 2, а толщины колец 1 и 2 должны быть одинаковыми.

Для исключения смещения указанных колец друг относительно друга в горизонтальной плоскости и соответственно исключения совмещения их стыков между собой в процессе эксплуатации поршневого кольца предназначен фиксирующий элемент в виде штифта 5.

Фиксация колец друг относительно друга может происходить путем установки штифта 5 в сквозное отверстие 6, выполненное в кольце 3 (фиг.1, 2а), и отверстие, образованное из двух полуотверстий 7 и 8, выполненных на цилиндрических сторонах колец 1 и 2 (фиг.2б, в).

Фиксация указанных колец друг относительно друга может осуществляться также путем прохождения штифта 5 через сквозное отверстие 6 кольца 3, стык 4 кольца 1 и полуотверстие 8 кольца 2. В этом варианте полуотверстие 7 в кольце 1 не выполняется.

Возможны и другие варианты фиксации колец между собой.

Во избежание обгорания выступающих краевых областей кольца на стыках в процессе эксплуатации поршневого кольца на них выполняют фаски или их закругляют.

Второй вариант поршневого кольца состоит фактически в объединении изображенных на фиг.3 колец 1 и 3 в единое кольцо 9, имеющее уступ с внешней строны, в сочетании с кольцом 2. Стыки 4 обоих колец расположены, например, напротив один другого. Внешний диаметр узкой части кольца 9 должен быть равен внутреннему диаметру кольца 2, а глубина уступа кольца 9 должна соответствовать толщине кольца 2.

Такое поршневое кольцо изображено на фиг.4, 5 в кольцевом пазу поршня 10, размещенного в цилиндре 11.

Кольца 2 и 9 зафиксированы друг относительно друга с помощью входящего в образованные в них сквозные отверстия штифта 5.

Внедрение предложенного составного кольца в производство не требует изменения существующей конструкции поршня и двигателя.

Изготовление составных поршневых колец можно осуществлять на существующих технологических производствах по тому же технологическому принципу, что и изготовление используемых в настоящее время поршневых колец.

Изобретение относится к устройствам уплотнения в двигателях внутреннего сгорания или компрессорах, а именно к конструкции компрессионных поршневых колец. Согласно первому варианту поршневое кольцо состоит из трех колец со смещенными друг относительно друга по окружности стыками. Первое из этих колец расположено коаксиально второму кольцу, при этом внешний диаметр первого кольца равен внутреннему диаметру второго кольца, а третье кольцо контактирует одной своей плоской поверхностью с соответствующими плоскими поверхностями первого и второго колец, причем его внешний диаметр равен внешнему диаметру второго кольца. Согласно второму варианту поршневое кольцо состоит из двух колец со смещенными друг относительно друга по окружности стыками. Первое из этих колец имеет уступ с внешней стороны, в котором расположено второе кольцо, а внешний диаметр его узкой части равен внутреннему диаметру второго кольца. Первое кольцо контактирует одной своей плоской поверхностью с соответствующей плоской поверхностью второго кольца, причем внешний диаметр широкой части первого кольца равен внешнему диаметру второго кольца. Изобретение обеспечивает повышение уплотнительных свойств поршневого кольца и увеличение ресурса цилиндро-поршневой пары в целом. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Составное поршневое кольцо, содержащее три разрезных кольца со смещенными относительно друга друг по окружности стыками, отличающееся тем, что первое кольцо размещено коаксиально второму кольцу, и их толщина одинакова, при этом внешний диаметр первого кольца равен внутреннему диаметру второго кольца, а третье кольцо контактирует одной своей плоской поверхностью с соответствующими плоскими поверхностями первого и второго колец, причем его внешний диаметр равен внешнему диаметру второго кольца.

2. Кольцо по п.1, отличающееся тем, что все кольца связаны между собой посредством фиксирующего элемента.

3. Кольцо по п.2, отличающееся тем, что фиксирующий элемент выполнен в виде штифта, установленного в соосных отверстиях, выполненных в кольцах, при этом одно из отверстий выполнено в третьем кольце, а другое выполнено совмещением полуотверстий, образованных на наружной и внутренней цилиндрических сторонах первого и второго кольца соответственно.

4. Кольцо по п.1, отличающееся тем, что со стороны третьего кольца расположена по меньшей мере одна пара одинаковых по толщине дополнительных разрезных колец со смещенными относительно друг друга по окружности стыками, аналогичных первому и второму кольцам.

5. Кольцо по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что краевые участки всех колец на стыках выполнены с фасками.

6. Составное поршневое кольцо, содержащее разрезные кольца со смещенными относительно друг друга по окружности стыками, отличающееся тем, что оно содержит два разрезных кольца, при этом первое кольцо имеет уступ с внешней стороны, в котором расположено второе кольцо, толщина которого равна глубине уступа первого кольца вдоль оси, внешний диаметр узкой части первого кольца равен внутреннему диаметру второго кольца, и первое кольцо контактирует одной своей плоской поверхностью с соответствующей плоской поверхностью второго кольца, а внешний диаметр широкой части первого кольца равен внешнему диаметру второго кольца.

7. Кольцо по п.6, отличающееся тем, что оба кольца связаны между собой посредством фиксирующего элемента.

8. Кольцо по п.7, отличающееся тем, что фиксирующий элемент выполнен в виде штифта, установленного в соосных отверстиях, образованных в кольцах.

9. Кольцо по п.6, отличающееся тем, что оно имеет пару дополнительных разрезных колец со смещенными относительно друг друга по окружности стыками, аналогичных первому и второму кольцам и зеркально расположенных относительно них на плоской поверхности широкой части первого кольца.

10. Кольцо по любому из пп.6-9, отличающееся тем, что краевые участки всех колец на стыках выполнены с фасками.