Поршневой узел Советский патент 1992 года по МПК F02F5/00 

Изобретение относится к двигателест- роению, к конструкциям поршневых узлов, в частности к двухфункциональным поршневым кольцам.

Известно составное маслосъемное поршневое кольцо, состоящее из двух скребковых элементов и расширителя, на смежном торце верхнего скребкового элемента выполнены дренажные пазы для отвода снятого со стенки цилиндра масла.

Известно также маслосьемное поршневое кольцо, состоящее из двух скребковых элементов различной радиальной толщины и тангенциального расширителя для нижнего элемента с меньшей радиальной толщиной.

Недостатком известных конструкций поршневых, колец является отсутствие уплотнения закольцевого зазора, вследствие чего они не могут быть применены в качестве двухфункциональных (компре ссионно- маслосъемных).

Скребковые элементы, имеющие дренажные пазы, подвержены поломкам ввиду напряжений, связанных с различными моментами сопротивления изгибу по периметру, особенно при перекладке поршня.

Известен поршневой узел, .включающий двухфункциональное поршневое кольцо, состоящее из двух кольцевых элементов разной радиальной толщины с расширителем для меньшего элемента и кольцевого сепаратора с гребенчатым периметром, перекрывающего сплошным внутренним участком закольцевой зазор верхнего, большего, элемента. Гребенчатый периметр се- паратора обеспечивает дренажные проходы для масла между кольцевыми элементами. Такая конструкция обеспечивает уплотняющую и маслосъемную способность поршневого узла.

ю

0 00 Ю

Однако такому поршневому узлу присущи следующие недостатки: многоэлемент- ность двухфункционального поршневого кольца, состоящего из четырех самостоятельных деталей; необходима предельно высокая точность изготовления основных деталей - двух кольцевых элементов и сепаратора, особенно по осевой высоте, так как от величины суммарного осевого зазора зависят уплотняющие функции поршневого узла; сложность сборки двухфункционального кольца, особенно установки плоского сепаратора в выточку на дне канавки поршня.

Цель изобретения - повышение уплот- нительных и маслосъемных свойств порш-. невогоузлас двухфункциональными кольцами.

Поставленная цель достигается тем, что в поршневом узле, включающем двухфунк- циональное кольцо, состоящее из двух цевых элементов р.азной радиальной толщины с тангенциальным расширителем для меньшего из них, установленных один над другим в канавке поршня, имеющей на дне выточку, в кольцевом элементе с большей радиальной толщиной на стыке верхней торцовой и внутренней поверхностей выполнена торсионная проточка, а внутренней частью этот элемент помещен в выточке дна канавки поршня, опираясь при это нижним торцом на полку выточки.

Такая конструкция обеспечивает высокие компрессионные свойства поршневого узла за счет лабиринтного уплотнения, образуемого внутренней частью верхнего кольцевого элемента, установленного в выточку на дне канавки поршня, а также за счет двух запорных поясков, образуемых торсионным скручиванием этого элемента.

Маслосъемные функции узла обеспечиваются одновременно верхним и нижним кольцевыми элементами, при этом дополни- тельную упругость нижнему элементу (скребкового типа) придает тангенциальный расширитель.

Отвод масла, снятого верхним элементом со стенки цилиндра, осуществляется через клиновидный межкольцевой зазор, образуемый за счет торсионного скручивания этого элемента.

На фиг.1 и 2 изображен поршневой узел, поперечное сечение; на фиг.З - схема работы поршневого узла.

Поршневой узел содержит верхний 1 и нижний 2 кольцевые элементы и тангенциальный расширитель 3, установленные в канавке 4 по.ршня 5,

Верхний элемент 1 изготавливается в виде поршневого кольца минутного типа с конической рабочей поверхностью и увеличенной радиальной толщиной. На стыке его

внутренней цилиндрической и верхней торцовой поверхностей выполнена торсионная проточка 6 ступенчатого или конического типа. Увеличенная радиальная толщина элемента обеспечивает повышенную его

упругость. Верхний элемент может изготовляться меньшей рсевой высоты, чем нижний {см. фиг,2).

Нижний элемент 2 изготавливается как поршневое кольцо скребкового типа и может иметь на внутренней поверхности канавку для центровки расширителя 3. Радиальная толщина этого элемента меньше верхнего.

Тангенциальный расширитель 3 представляет собой замкнутую в кольцо проволочную спиральную пружину.

В канавке 4 поршня 5 на дне 7 выполнена выточка 8 для размещения внутренней части 9 верхнего кольцевого элемента 1. Чёрез нижнюю часть дна канавки 4 поршня 5 половиной сечения проходят маслоотводя- щие окна 10 для сброса масла в картер двигателя.

Сборка поршневого узла осуществляется следующим образом.

В канавку 4 поршня 5 устанавливается нижний кольцевой элемент 3 скребкового типа 2 в сборе с расширителем 3. После этого над нижним элементом 2 устанавливается верхний кольцевой элемент 1 минутного типа, который внутренней частью 9 помещается в выточку 8 на дне 7 канавки 4 поршня 5, опираясь своим нижним .торцом о полку 11 выточки 8.

После сборки узла поршень 5 вводится в цилиндр 12 двигателя. Кольцевые элементы 1 и 2 сжимаются за счет наличия зазора. При этом верхний кольцевой элемент 1 благодаря торсионному скручиванию на величину осевого сборочного зазора приобретает тарельчатую форму. Под воздействием сжатия нижнего кольцевого элемента 2 осуществляется сжатие спиральной пружины расширителя 3, в результате чего

нижний элемент 2 приобретает дополнительную упругость, необходимую для снятия основного слоя масла со стенки цилиндра 12.

В ходе работы двигателя поршневой

узел действует следующим образом.

Компрессионные функции осуществляются за счет надежного перекрытия заколь- цевого пространства 13 нижнего элемента 2 верхним кольцевым элементом 1.

Это достигается за счет наличия дополнительного лабиринта от прорыва газов, образованного выточкой 8 в дне 7 канавки А и внутренней частью 9 этого элемента за счет двух запорных поясков 14 и 15, образуемых при торсионном скручивании верхнего элемента 1.

При движении поршня вниз за счет сил трения верхний элемент 1 приобретает дополнительное скручивание, а следовательно, происходит более надежный поджим его в зоне запорных поясков 14 и 15. т.е. повышается уплотнительная способность кольца. . ... , -.. .; .; : ,.:

При движении поршня вниз съем масла со стенки цилиндра 12 осуществляется одновременно двумя кольцевыми элементами 1 и 2.

Нижний кольцевой элемент 2 с расширителем 3 благодаря высокой упругости снимается со стенки цилиндра 12 основной слой масла, которое через маслоотводящие окна 10 в поршне 5 отводится в картер двигателя.

Верхний кольцевой элемент 1 .имея повышенную упругость (за счет увеличения радиальной толщины по сравнению с обычным поршневым кольцом) снимает со стенки цилиндра оставшийся слой масла.

Снятое верхним кольцевым элементом 1 масло отводится через межкольцевой клиновидный дренажный зазор 16, образованный при торсионном скручивании верхнего элемента 1, и далее через закольцевое пространство 13 нижнего элемента 2 в маслоотводящие окна 10 поршня 5.

Межкольцевой дренажный масляный клин 16 разжимает кольцевые элементы 1 и 2, плотно прижимает нижний элемент 2 к стенке канавки поршня.

Таким образом, применение поршневого узла предлагаемой конструкции обеспечивает дву/функциональную работу (компрессионную и маслосъемную) поршневого узла, расположенного в одной канавке поршня. Это позволяет одновременно с уменьшением количества колец (канавок) на поршне применить предлагаемый поршневой узел для комплектации современных ДВС и компрессоров, оснащаемых поршнями уменьшенной осевой высоты; создание клиновидного межкольцевого дренажного

зазора путем использования торсионного скручивания верхнего кольцевого элемента увеличивает проходное сечение для потока масла не менее чем в полтора раза, чем

5 повышается маслосъемная эффективность поршневого узла, и повышает долговечность верхнего кольцевого элемента по сравнению с аналогом, где дренажные пазы вызывают частые его поломки. Уменьшение

0 количества элемента в поршневом узле по сравнению с прототипом с четырех до трех, а также снижение жесткости требования по точности осевых зазоров и возможность изготовления всех стандартных элементов на

5 существующем оборудовании, делают предлагаемый поршневой узел высокотехнологичным с одновременным удешевлением всего поршнекомплекта.

Простота сборки и разборки поршнево0 го узла снижают трудовые затраты на моторных и ремонтных предприятиях.

Особенности конструкции поршневого узла комбинированного двухфункциональ- ногр действия, простота и высокая техноло5 гичность всех его элементов позволяет повысить экономичность работы ДВС по топливу на 1-2% и по маслу на 8-10%.

Формула изобретения

0 1. Поршневой узел, содержащий двух- функциональное уплотнение, состоящее из двух кольцевых элементов разной радиальной толщины, установленных один над другим в канавке поршня с выточкой на дне,

5 причем между дном канавки поршня и внутренней поверхностью кольцевого элемента с меньшей радиальной толщиной установлен тангенциальный расширитель, отличающийся тем, что, с целью

0 повышения эффективности, в кольцевом элементе с большей радиальной толщиной на стыке верхней торцовой и внутренней поверхностей выполнена торсионная проточка.

5 2. Узел поп. 1, от л ича ющийсятем, что торсионная проточка образует выступ на стыке нижней торцовой и внутренней . поверхностей кольцевого элемента с большей радиальной толщиной, причем выступ

0 размещен в выточке дна канавки поршня, опираясь своей нижней торцовой поверхностью на нижнюю полку выточки.

/2

2 .3 Фиг.1

Изобретение относцтся к двигателест- роению, в частности к двухфункциональным поршневым кольцам. Целью изобретения является повышение уплотнительных и маслосьемных свойств поршневого узла с двух- функциональными кольцами. Поршневой узел содержит верхний кольцевой элемент 2 с конической рабочей поверхностью и увеличенной радиальной толщины, а также нижний кольцевой .элемент 2 скребкового типа меньше радиальной толщины с тангенциальным расширителем 3. установленные в канавке 4 поршня 5, в дне которой выполнена выточка 8. В верхнем кольцевом элементе на стыке верхней торцовой и внутренней поверхностей выполнена торсионная проточка 6, а внутренней частью 9 этот элемент размещен в выточке 8 дна канавки поршня. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

9

Фигд