Уплотнение поршня Советский патент 1988 года по МПК F02F5/00 F16J9/06 

2 6

00

а

4

05

1

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателе- строению, и направлено на повышение эффективности поршневых машин за счет снижения расхода масла на угар.

Целью изобретения является повышение маслосъемных свойств уплотнения путем автоматического регулирования (изменения) упругости маслосъем- ного кольца.

На чертеже показано сечение уплотнения, рабочее состояние.

Уплотнение поршня включает втулку цилиндра 1, поршень 2 с дренажными окнами 3 и нижней, считая от головки поршня, ступенчатой канавкой 4, в которой установлено маслосъемное 5 и имеющее большую радиальную ширину компрессионное 6 кольца. В канавке расположен также экспандер 7, выполненный в виде цилиндрической пружины сжа2Q На первой половине хода поршня от НМТ и ВМТ характер действующих сил сохраняется и масло снимается с зеркала втулки 1 верхними кромками колец

тия и контактирующей с внутренней конической поверхностью 8 кольца 5, вер- 5 и 6, попадает в межколечное прост- шина которой направлена от головки 25 ранство и через дренажную систему

.(не показано) - в картер.

На второй половине хода НМТ и ВМТ, когда скорость поршня уменьшается, силы инерции поднимают кольцо 6 к верхней полке канавки 4 и уплотнение приходит в исходное положение, а при следующем ходе повторится автоматическое повышение маслосъемных свойств уплотнения в нижней части втулки цилиндра, где масла заведомо

поршня 2, и с нижним торцом кольца 6. Для снижения удельных нагрузок в зоне контакта кольца 6 с экспандером 7 на витках пружин последнего может быть выполнена, например шлифованием, опорная площадка 9. В исходном состоянии сжатый экспандер, стремясь занять наиболее устойчивое положение, характеризуемое минимумом запасенной энергии сжатия, поджимает маслосъемное кольцо 5 к зеркалу втулки цилиндра 1 и к нижней полке канавки 4, а компрессионное кольцо 6 к верхней полке канавки 4.

Работа уплотнения заключается в следующем.

На первой половине хода поршня с кольцами от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НЖ) компрессионное кольцо 6 обеспечивает уплотнение по газу и снимает в межконечное пространство излишки масла со втулки цилиндра 1, а маслосъемное кольцо 5, обладая большой упругостью, снимает основное количество масла с втулки, которое через дренажное окно 3 выводится на внутреннюю поверхность поршня 2 и сбрасывается в картер. На второй половине хода поршня, когда его скорость замедляется, силы инерции массы компрессионного кольца 6 начинают воздействовать на экспандер 7, стремясь переместить его по конической поверхности 8 в нижнее положение и увеличить его деформацию

30

40

35 больше.

Таким образом, уплотнение характе ризуется автоматически изменяющимися по ходу поршня маслосъемными свойствами его элементов, при этом масло- съемные свойства увеличиваются в зоне, где масла на зеркале втулки цилиндра больше, и уменьшаются там, гд масла меньше и имеется опасность воз 45 никновения граничного или полусухого трения.

Формула изобретения

50 1 Уплотнение поршня, содержащее компрессионное кольцо и маслосъемное кольцо с экспандером, выполненным в виде цилиндрической пружины, размещенные в канавках головки поршня,

55 причем внутренняя поверхность масло- съемного кольца, вьшолнена конусной, с вершиной конуса, обращенной от головки поршня, отличающее- с я тем, что, с целью. повьшдения эф

47612

сжатия, что приводит к увеличению упругости маслосъемного кольца 5 и автоматическому повьшению маслосъем ных свойств уплотнения в районе НМТ. Маслосъемные свойства уплотнения улучшаются также за счет увеличения упругости компрессионного кольца 6, дополнительно поджимаемого к втулке силами давления газов, проникающих в заколечную полость при отрыве кольца от верхней полки канавки 4 силой тре10

ния, возникающей в зоне контакта кольца с экспандером 7. Кроме того,

давление газов на верхний торец компрессионного кольца 6 увеличивает силы, стремящиеся переместить экспандер в нижнее положение, т.е. увеличить упругость маслосъемного кольца.

На первой половине хода поршня от НМТ и ВМТ характер действующих сил сохраняется и масло снимается с зеркала втулки 1 верхними кромками колец

5 и 6, попадает в межколечное прост- ранство и через дренажную систему

больше.

Таким образом, уплотнение характеизуется автоматически изменяющимися по ходу поршня маслосъемными свойствами его элементов, при этом масло- съемные свойства увеличиваются в зоне, где масла на зеркале втулки цилиндра больше, и уменьшаются там, где масла меньше и имеется опасность воз- никновения граничного или полусухого трения.

Формула изобретения

1 Уплотнение поршня, содержащее компрессионное кольцо и маслосъемное кольцо с экспандером, выполненным в виде цилиндрической пружины, размещенные в канавках головки поршня,

причем внутренняя поверхность масло- съемного кольца, вьшолнена конусной, с вершиной конуса, обращенной от головки поршня, отличающее- с я тем, что, с целью. повьшдения эффективности маслосъемных свойств путем автоматического изменения упругости маслосъемного кольца, компрессионное и маслосъемное кольца размещены в одной канавке, причем компрессионное кольцо установлено над мас- лосъемным кольцом с осевым зазором и с возможностью контакта нижним торцом с пружиной экспандера, поперечное сечение канавки образовано верхним прямоугольником и прямоугольной трапецией сопряженной с последним большим основанием и обращенной на- .клонной стороной к дну канавки, причем большая сторона прямоугольника

64761

выполнена равной большему основанию трапеции.

2.Уплотнение по п. 1, отличающееся тем, что радиальная ширина компрессионного кольца выполнена больше радиальной ширины маслосъемного кольца, а зона контакта экспандера с компрессионным кольцом расположена посредине радиальной ширины последнего.

3.Уплотнение по п. 1, отличающееся тем, что на наружной поверхности пружины экспандера, параллельно торцу компрессионного кольца, выполнена опорная площадка.

10

15

Изобретение позволяет повысить маслосъемные св-ва уплотнения путем автоматического регулирования упругости маслосъемного кольца. Дпя это го маслосъемное кольцо 5 и имеющее большую радиальную ширину компрессионное кольцо 6 размещены в канавке 4. В последней размещен также экспандер 7, выполненный в виде цилиндрической пружины сжатия, контактирующей с внутренней конической поверхностью 8 кольца 5, вершина которой направлена от головки поршня 2, и с нижним торцом кольца 6. Уплотнение характеризуется автоматически изменяющимися по ходу поршня маслосъемными св-вами его элементов. При этом маслосъемные св-ва увеличиваются в зоне, где масла на зеркале втулки цилиндра больше, и уменьшаются там, где масла меньше и имеется опасность возникновения граничного или полусухого трения. 2 з.п. ф-лы, 1 ил. (Л