УПЛОТНЕНИЕ ГАЗОВОГО СТЫКА МЕЖДУ ВТУЛКОЙ И КРЫШКОЙ ЦИЛИНДРА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2017 года по МПК F02F11/00 F16J15/08 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности двигателестроения, и может быть применено для уплотнения газового стыка между втулкой и крышкой цилиндра со стороны камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания.

Известны конструкции уплотнения газового стыка между втулкой и крышкой цилиндра двигателя внутреннего сгорания с применением листовых металлических прокладок различного профиля из мягкой стали.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению (прототипом) является уплотнение камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания по (патенту РФ №2513048, опубл. 20.04 2014, Бюл. №11), содержащее стальную прокладку газового стыка между чугунной втулкой и чугунной крышкой цилиндра. Все элементы газового стыка скрепляются между собой и крепятся к блоку цилиндров при помощи шпилек. Для повышения эффективности уплотнения газового стыка и предотвращения возникающих при работе двигателя взаимных радиальных и угловых микроперемещений втулки цилиндра и крышки цилиндра на сопрягаемых поверхностях втулки цилиндра и крышки цилиндра выполнены выступающие зубчики треугольного поперечного сечения, ширина основания и высота которых составляет 2-5% от ширины прокладки газового стыка и которые при скреплении втулки цилиндра и крышки цилиндра шпильками вдавливаются в тело прокладки.

Недостатком таких уплотнений является то, что при вдавливании зубчиков в прокладку на ее поверхностях, в местах контакта с зубчиками, происходит выдавливание металла прокладки из-за его пластического течения с образованием неровностей в виде кольцевых выступов, которые препятствуют замыканию газового стыка по всей площади прокладки и приводят к потере эффективности уплотнения.

Задачей изобретения является повышение эффективности уплотнения газового стыка между втулкой и крышкой цилиндра со стороны камеры сгорания двигателя.

Для решения этой задачи в изобретении используется уплотнение газового стыка двигателя внутреннего сгорания, содержащее кольцевую уплотнительную прокладку прямоугольного поперечного сечения, выполненную из стали с твердостью ниже твердости материала втулки и крышки цилиндра и установленную между уплотняемыми поверхностями втулки и крышки цилиндра, на которых выполнены выступающие зубчики треугольного поперечного сечения. Отличительной особенностью предлагаемой конструкции является то, что на рабочих поверхностях прокладки, сопрягаемых с поверхностями втулки и крышки цилиндра, выполнены кольцевые проточки прямоугольного поперечного сечения в местах контакта с зубчиками сопрягаемых поверхностей втулки и крышки цилиндра.

Предлагаемая конструкция прокладки газового стыка позволяет за счет выполнения кольцевых проточек прямоугольного поперечного сечения на рабочих поверхностях прокладки переместить образовывающиеся неровности в виде кольцевых выступов с рабочих поверхностей прокладки внутрь проточек и сохранить плоскостность поверхностей прокладки, обеспечить за счет этого гарантированное замыкание газового стыка по всей площади прокладки и повышение эффективности уплотнения.

Таким образом, эффективность уплотнения газового стыка повышается не только за счет вдавливания зубчиков в прокладку, но и за счет обеспечения полного прилегания сопрягаемых поверхностей элементов газового стыка (втулки цилиндра, крышки цилиндра и прокладки).

Достигаемый технический результат - обеспечение эффективного уплотнения газового стыка в течение длительной работы двигателя.

Конструкция уплотнения газового стыка двигателя показана на фиг. 1.

На фиг. 2 показан поперечный разрез уплотняемого стыка.

Уплотнение камеры сгорания двигателя содержит стальную кольцевую уплотнительную прокладку газового стыка прямоугольного поперечного сечения 3, установленную между уплотняемыми поверхностями втулки цилиндра 2 и крышки цилиндра 4, которые скрепляются с блоком цилиндров 1 с помощью шпилек 5.

Стальная прокладка 3 имеет твердость меньше твердости втулки цилиндра 2 и крышки цилиндра 4, изготавливаемых из высокопрочного чугуна. На уплотняемых поверхностях втулки и крышки цилиндра выполнены выступающие зубчики треугольного сечения с размерами Вз (ширина основания зубчика) и Нз (высота зубчика). На прокладке, в местах контакта с зубчиками, выполнены кольцевые проточки прямоугольного поперечного сечения с шириной Вк = 1,2 Вз и глубиной Нк = 0,25…0,35 Нз. Оптимальные соотношения размеров проточки и зубчика установлены экспериментальным путем на ОАО «Коломенский завод». Уплотнение газового стыка осуществляется за счет полного прилегания рабочих поверхностей B прокладки 3 к соответствующим поверхностям втулки и крышки цилиндра, а также за счет вдавливания зубчиков в прокладку при затяжке шпилек 5. При вдавливании зубчиков в прокладку образуются неровности в виде кольцевых выступов Б, которые заполняют свободный объем кольцевых проточек в прокладке и не выступают на поверхности B прокладки.

Выполненные на ОАО «Коломенский завод» расчеты и эксперименты показали, что предложенная конструкция обеспечивает надежную герметизацию и длительную безотказную работу газового стыка двигателя.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Уплотнение газового стыка двигателя внутреннего сгорания содержит кольцевую уплотнительную прокладку (3) прямоугольного поперечного сечения, выполненную из стали с твердостью ниже твердости материала втулки и крышки цилиндра и установленную между уплотняемыми поверхностями втулки (2) и крышки (4) цилиндра. На уплотняемых поверхностях втулки (2) и крышки (4) цилиндра выполнены выступающие зубчики треугольного поперечного сечения, которые при скреплении шпильками втулки (2) цилиндра и крышки (4) цилиндра с блоком цилиндров вдавливаются в тело прокладки газового стыка. На рабочих поверхностях прокладки, в местах контакта с зубчиками, выполнены кольцевые проточки прямоугольного поперечного сечения с шириной В_к, равной 1,2 ширины В_з основания зубчика, и глубиной Н_к, равной 0,25…0,35 высоты Н_з зубчика. Технический результат заключается в обеспечении гарантированного замыкания газового стыка по всей площади прокладки. 2 ил.

Уплотнение газового стыка двигателя внутреннего сгорания, содержащее кольцевую уплотнительную прокладку прямоугольного поперечного сечения, выполненную из стали с твердостью ниже твердости материала втулки и крышки цилиндра и установленную между уплотняемыми поверхностями втулки и крышки цилиндра, на которых выполнены выступающие зубчики треугольного поперечного сечения, которые при скреплении шпильками втулки цилиндра и крышки цилиндра с блоком цилиндров вдавливаются в тело прокладки газового стыка, отличающееся тем, что на рабочих поверхностях прокладки, в местах контакта с зубчиками, выполнены кольцевые проточки прямоугольного поперечного сечения с шириной, равной 1,2 ширины основания зубчика, и глубиной, равной 0,25…0,35 высоты зубчика.