ФигЛ
ы
Изобретение относится к поршням Iпоршневых машин для сжатия газообраз- :ного вещества, например двигателям внутреннего или внешнего сгорания
или компре ссорам,
Г Цель изобретения - уменьшение ко- личества масла на угар путем повыше- ния герметичности и возможности пере- :мещения поршня в цилиндре без заеда-
ния.
: На фиг.1 показано кольцо, вид с I торца (где f - сила воздействия полукольца на гильзу цилиндра, F - сила реакции связи гильзы на полукольце); на фиг.2 - диаграмма зависимости напряжения при сжатии кольца от диффе- I ренциального нагрева/1 Т и от опорного давления Р кольца на цилиндр; на фиг.З - поршень, продольный разрез; на фиг.4 - уплотнение, первый вариант выполнения; на фиг.З - то же, второй вариант выполнения; на фиг.6 - то же, третий вариант вьотолнения; на фиг . 7- то же, четвертый вариант с изменен- ным по отношению к фиг,4 положением верхней кромки цилиндрической поверхности кольца; на фиг.8 - фаска на нижней кромке-кольца; на фиг.9 - средство связи кольца с корпусом поршня; на фиг.10 - то же, второй вариант выполнения.
Поршень 1 предназначен для сколь- -жения в цилиндре 2 и имеет по меньшей мере одно сплошное твердое метал лическое кольцо 3. Наружная поверхность каждого кольца или колец 3 является цилиндрической по меньшей мер на части Н его высоты с образ дощей, параллельной оси XX поршня 1. Внут- ренний диаметр D этого кольца 3 больше внешнего диаметра Dg корпуса 4 поршня по меньшей мере на высоте Н. Этот поршень 1 имеет шатун 5 и средства подвода смазочного масла из мае ляного картера. Эти средства содержат, например, канал 6, пересекаюшлй в продольном направлении шатун 5 и канал 7, пересекаюш ий ось шатуна 5. Согласно фиг.З поршень 1 имеет два кольца 3, ,между которыми канал 7 выходит на наружную поверхность этого
поршня.
Кольцо 3, не установленное в цилиндре 2, при той же температуре, что и цилиндр, имеет наружный диа- метр, равный или чуть превышающий ( соотношении порядка 1 ,001) внутренн диаметр цилиндра 2 или, когда цилин
имеет гильзу, внутренний диаметр гильзы ци линдра 2.
Относительная толщина 1/D кольца 3 не более предела К.
Кольцо 3 соединено с корпусом 4 средствами 8 связи, которые установлены таким образом, что они при работе не могут создать между кольцами 3 и цилиндром 2 контактное давление,
превьш1ающее Рп. .
„ „ cim,,
Высота Н является достаточно большой для того, чтобы при работе могло устанавливаться гидродинамическое давление, позволяющее образовывать достаточно толстую масляную плёнку во взаимодействии с вьш1еуказанными средствами подвода смазочного масла.
Сконструированный таким образом поршень не.подвержен явлениям заедания.
Цилиндрическая -часть высотой Н кольца 3 продолжена или имеет перед собой в направлении, параллельном оси XX, лобовые части 9 и 10 в форме заметно усеченного конуса, которые сужаются , удаляясь от этой цилиндрической части.
Высота Н составляет порядка 10 мм независимо от размеров поршня и диаметра D кольца.
Для выполнения поршня 1 герметичным создают средства 8 связи между кольцом 3 и корпусом 4 поршня 1 таким образом, что. они содержат устройство герметичности, установленное для практического препятствования любому прохождению газообразного вещества между внутренней поверхностью кольца 3 и наружной поверхностью корпуса 4 поршня .
Согласно фиг.4 кольцо 3 размещается в канавке 11, выполненной в корпусе 4 поршня с некоторым зазором, одновременно радиальным и осевым. Средства 8 связи устанавливаются для обеспечения герметичности в плоскости Р, поперечной оси XX поршня, причем эта плоскость проходит по существу через верхнюю кромку цилиндрической поверхности высотой Н, т.е. через окружность пересечения между этой цилиндрической поверхностью и лобовой частью 10. Эти средства связи содержат возможность упругого упирания кольца 3 в осевом направлении в упор, выпол ненньш заодно с корпусом 4 Поршня.
В качестве примера средства 8 связи могут быть выполнены в виде шайбы
или уплотнительной манжеты 12, опирающейся, с одной стороны, на верхнюю поперечную сторону 13 канавки 11 . составляющую указанный упор и, с другой стороны, на заплечик 14, выпол- ненньм в верхней части и внутри кольца 3. Оно может быть снабжено по меньшей мере одним поперечным отверстием 15, уравновешивающим давления между внутренней и наружной цилиндрическими поверхностями кольца 3.
,Как показано на фиг.6, средства связи выполнены в виде кольцевой оболочки 16, предпочтительно сплошной и с толщиной а, меньшей толщины 1 кольца 3, и соединяющей с корпусом 4 поршня одну из верхней или нижней кромок кольца-3, в данном случае нижнюю кромку. Оболочка 16, даже тонкая образует жесткую, кольцевую связь в поперечном направлении меаду кольцом J и корпусом 4 поршня, к которым она может крепиться, например, посредством сварки.
На фиг.5 иллюстрируется совокупность технических решений, показанных на фиг.4 и 6,совмещающих герметичность - и направление поршня. Согласно фиг 5 кольцо 3 соединено с корпусом 4 поршня посредством оболочки 16, аналогичной оболочке по фиг.6, а уплотнитель- ная манжета 12, аналогичная уплотнительной манжете по фиг.4, но без необходимости приложения осевого давления на кольцо 3, устанавливается между заплечиком 14, аналогичным загше- чику по фиг.4, и поперечной стороной и. канавки 11, аналогично поперечной стороне по фиг.4, но не являющейся частью канавки 11.
В вариантах выполнения по фиг 5 и 6 преимущественно предусматривается по меньшей мере-одно отверстие 15, : аналогичное отверстию по фиг.4
На фиг.7 показан положительный эффект расположения верхней кромки цилиндрической поверхности с высотой Н относительно поперечной плоскости Р где соблюдается герметичность
15
4
4
50
На фиг.8 иллюстрируется механизм ограничения расхода масла.
Согласно варианту по фиг.9 и 10 указанная уплотняющая манжета выполнена в ввде кольца 17 из деформируемого и несжимаемого материала, установленного меяаду кольцом 3 и корпусом поршня 4. Предпочтительно этот мате1588288
риал является материалом на основе политетрафторэтилена (Тефлон)
Согласно фиг.9 кольцо 17 накладывается на внутреннюю цилиндрическую поверхность кольца 3 и этот комплект размещается в канавке 18, которая от- личается от канавки 11 тем, что содержит уступ 19 для опоры кольца 17 Выполнение по фиг.10 отличается от выполнения по фиг.9 наличием внутреннего заплечика 19 на кольце 3 дпя удержания кольца 17 между этим заплечиком 19 и уступом 20.
Предлагаемьм поршень устанавливается таким образом, что опорное давление кольца 3 на цилиндр 2 достигает величины, не превышающей трети максимального давления горючих газов.
Формула изобретения
-
:
25
30
1. Поршень для сжатия газообразного вещества в цилиндрах поршневых машин в частности в двигателях внутреннего или внешнего сгорания или компрессоров, содержащих по меньшей ме- Ре одно твердое металлическое нераз- резное .кольцо с рабочей цилиндрической поверхностью по меньшей мере на части Н его высоты, контактирующей со стенкой цилиндра, образующая этой поверхности параллельна оси поршня а внутренний диаметр of кольца превышает наружный диаметр D корпуса поршня по меньшей мере в любой точке поперечного сечения рабочей цилиндрической поверхности., контактирующей со стенкой цилиндра, причем пЬршень содержит средства подвода смазки, поступающей из масляного картера, о т- личающийся тем, что, с це-- лью уменьшения количества масла на угар путем повышения герметичности и 45 возможности перемещения поршня в ци- линдре без заедания, наружный диаметр (UB Jo С кольца соотносится с внут35
40
50
ренним диаметром D в соответствии с выражением () / D l 000- 1,001, а r/D в любом сечении рабочей цилиндрической поверхности не более . -Pjl
eim допустимое контактное давление кольца на стенку 5 цилиндра, обеспечивающее перемещение кольца без заедания; , р - предел упругости материала, из которого вы- полнено кольцо, причем кольцо соединено с поршнем средством связи с возмюжностью создания между кольцом и и{илиндром контактного давления, не п|ревышающего Р , а высота кольца выбирается из условия обеспечения Цевду кольцом и цилиндром масляной
г|ленки.
: 2. Поршень поп.1,отличаю- ,.и и с я тем, что цилиндрическая абочая поверхность с высотой Н коль1,а сопряжена с конической поверхнос- ью, ограничивающей в верхней и ниж- ;ей частях кольца рабочую цилиндрическую поверхность с высотой Н, при- :ем вершина конуса конической поверх 10СТИ направлена в противоположную сторону от оси кольца.
3.Поршень по пп, 1 и 2, о т л и I а ю щ и и с я тем, что высота Н цилиндрической части кольца составляет порядка 10 мм.
4.Поршень по пп. 1-3, а т л и - ii а ю щ и и с я тем, что средство вязи между кольцом и поршнем выпол- |нено в виде уплотнительной манжеты.
; 5. Поршень по п.4, отличаю |щ и и с я тем, что уплотнительная 1манжета выполнена в виде кольца из деформируемого и нес}шмаемого материала.
: 6. Поршень по п.5, отлича щ и и с я тем, что деформируемая
ю
5
0
5
30
ианжета выполнена из материала на основе политетрафторэтилена.
7.Поршень по пп. 4-6, отличающийся тем, что манжета ус- тано,влена в плоскости, перпендикулярной оси поршня, проходящей через линию сопряжения цилиндрической и конической поверхностей кольца.
8.Поршень по пп. 4-7, отличающийся тем, что манжета выполнена с возможностью подпора кольца в осевом направлении в сторону торца проточки, выполненной в корпусе поршня.
9. Поршень по пп. 1-3, о т л и - чающий с я тем, что средство связи выполнено в виде перемычки, соединяющей верхнюю или нижнюю часть кольца с корпусом поршня, причем толщина перемычки меньше толщины кольца.
10. Поршень по п.9, о т л и - .- чающийся тем, что в перемычке, соединяющей кольцо и корпус поршня, выполнены отверстия для подвода масла в полость, ограниченную уплотнительной манжетой, кольцом и- корпусом поршня, причем полость соединена с масляным картером при помощи. сообщающихся каналов.
Изобретение относится к поршням поршневых машин для сжатия газообразного вещества, например двигатели внутреннего или внешнего сгорания или компрессоры. Изобретение позволяет уменьшить количество масла на угар путем повышения герметичности и возможности перемещения поршня в цилиндре без заедания. На поршне установлено сплошное неразрезное кольцо 3, внутренний диаметр которого D I превышает наружный диаметр D E корпуса 4 поршня 1 независимо от условий работы и наружный диаметр которого вне цилиндра 2 равен или несколько превышает внутренний диаметр цилиндра 2. Определяются различные параметры кольца 3 во избежании какой-либо опасности заедания в цилиндре. 9 з.п. ф-лы, 10 ил.
ЮООбар
T(h6ap}
N
О
Физ.г
-т зод 4«7 jr
«w
7
Фиг.д
ЛмЛ
Лл
Фиг. 7
18
Фие.З
Фие.8
ФивЛО
