Поршневое уплотнение Советский патент 1992 года по МПК F02F5/00 

Изобретение относится к двигателест- роению в области конструкции поршневых колец, в частности к универсальным конструкциям исходных составных элементов.

Известно компрессионное поршневое кольцо U-образной формы, выполненное из стальной ленты, помещенное одно.й полкой в выточку, а другой полкой- в канавку поршня, поджимаемое к стенке цилиндра упругим полимерным элементом.

Известно также маслосьемное поршневое кольцо U-образной формы, выполненное из стальной ленты, с окнами для выступов пластинчатого расширителя.

Основными недостатками известных конструкций являются отсутствие осевой жесткости полок U-образного кольца, так как толщина их в 5-6 раз меньше осевой

высоты кольца; в компрессионном исполнении кольцо связано с поршнем своими пол- ками и при перекладке поршня его движение ограничено, а также упругость полимерного элемента не обеспечивает нег обходимую силу поджима кольца к стенке цилиндра; в маслосьемном исполнении форма расширителя не обеспечивает равномерный поджим кольца к стенке цилиндра, так как расширитель не по всему периметру опирается не буртики кольца; большая высота колец относительно их радиальной ширины снижает их компрессионные и маслосъемные функции.

В некоторой степени этих недостатков лишено компрессионное поршневое кольцо U-Ъбразной формы из тонкой стальной ленты, которое имеет металлический расшириХ|

ю о

00 hO 4

гель, обеспечивающий достаточный подим кольца к стенке цилиндра. .

. Однако в остальном ему присущи те же едостатки, что и другим известным устройтвам.. Цель.изобретения -улучшение компрессионных и маслосъемных свойств колец. Поставленная цель достигается тем, что поршневое кольцо, состоящее из кольцевого элемента U-образного профиля и расширителя, выполнено из единых исходных элементов - стального проката U-образного профиля и .волнистого расширителя из стальной ленты, при следующих соотношениях параметров: t(1.5...1,6)b, h(0,25...0.28)b; c b-2h- (0,1...0,15); . 0,07...0,1), где b - высота кольца; t - радиальная толщина U-профиля; h - толщина полок U-образного профиля; с - ширина ленты расширителя; А - амплитуда (высота) расширителя. . :

При выполнении кольца в качестве компрессионного кольцевой U-образный элемент обращен перемычкой к периферии кольца, а расширитель расположен торцами волн горизонтально между полками кольцевого элемента. ... . При.выполнении кольца в качестве мас- лосьемного кольцевой U-образный элемент обращен своими полками наружу, а перемычкой внутрь кольца, а волнистый расширитель расположен вертикально и опирается торцом волны на перемычку кольца/ .

Такая конструкция кольца из единых исходных элементов U-образного проката и волнистого расширителя позволяет формировать поршнекомплект в целом. Для создания необходимых поджимных усилий в обеих исполнениях колец применен волнистый расширитель, что обеспечивает высокие компрессионные и маслосьемные свойства поршневых колец.

На фиг. 1 изображены компрессионные и маслосьемные кольца, выполненные из единых исходных элементов и установленные в канавках поршня, поперечное сечение; на фиг. 2 и 3 - фрагменты соответственно компрессионного и мас- лосьемного колец, изомётрия.;

Поршневые кольца состоят из кольцевого элемента 1 U-образного профиля и волнистого расширителя 2 тангенциального типа.

Кольцевой элемент 1 изготовлен из стального проката (ленты) U-образного профиля методом навивки и содержит две торцовые (горизонтальные) полки 3 и соединительную перемычку 4. Для компрес- ссгонных .колец перемычка 4 U-образного

кольцевого элемента обращена в сторону периферии кольца и образует его рабочую поверхность 5, а полки 3 обращены внутрь кольца.

В маслосъёмном исполнении кольца по

лки 3 U-образного элемента 1 обращены к периферии кольца, образуя маслосьемные рабочие пояски б, а перемычка 4 обращена внутрь кольца.

Тангенциальный волнистый расширитель 2 изготавливается из стальной ленты толщиной 0,3-0,5 мм.

В компрессионном кольце (фиг. 2) волнис.тый расширитель расположен, горизонтально торцами волн 7 между полками 3 кольцевого элемента 1, а в маслосьемном кольце (фиг. 3) вертикально, опираясь торцом волн 7. в перемычку 4 кольцевого элемента 1, В маслосьемном кольце в перемычке 4 U-образного элемента выпол нены по периферии дренажные отверстия 8. Единые исходные элементы U-образный профиль и волнистый расширитель выполнены при следующих соотношениях

параметров: t(1,5...1,6)b; h(0,25...0,28)b;

c b-;2h-(0,1,..0,15); (0,07...0,1), где b высота кольца; t - радиальная, толщина Uобразного профиля; h - толщина полок Uобразного профиля;, с -: ширина ленты расширителя; А - амплитуда (высота) расширителя.

Так, например, дл.я Компрессионного кольца тракторного двигателя с диаметром

цилиндра 110 мм предлагаемый профиль имеет размеры: , , 8 мм, ,75 мм. Расширитель для такого кольца изготавливается из ленты шириной ,4 мм, с амплитудой (А) волны 2,9 мм, что соответствует

требованиям ГОСТ 621-87 для компрессионных колец.

При вводе поршня 9 в цилиндр 10 кольцевые элементы 1 обжимаются за счет наличия зазора в их замках и сжимают вдоль

окружности волнистые пружинные расширители 2, уменьшая межшаговое расстояние между петлями и следовательно . поджимные усилия его. увеличиваются на заданную величину упругости колец. При

возвратно-поступательном движении поршня 9 компрессионные кольца, поджатые к стенке цилиндра 10 пружиной расширителя 2, выполняют уплотнительные функции. При этом торцовые (горизонтальные) полки благодаря наличию между ними волнистого расширителя 2 не прогибаются и плотно прилегают к стенкам канавки 11 поршня 9, увеличивая по сравнению с прототипом уп- лотнительную эффективность.

Маслосъемное поршневое кольцо, так как оно выполнено из единых исходных заготовок, имея уменьшенную осевую высоту и большую осевую жесткость, обладает повышенной маслосъемной способностью по сравнению с обычными -маслосъемными кольцами..

Снятое рабочими поясками 6 верхней полки 3 маслосъемно.го кольца масло отводится через дренажные отверстия 8 в перемычке 4 в закольцевое пространство и далее через окна 12 в стенке поршня 9 сбрасывается в картер. Снятое со стенки цилиндра f 0 рабочим пояском 6 нижней полки 3 кольце- вого элемента 1 масло отводится непосредственно через окна 12 в стенке поршня,

Таким образом, применение поршневых колец предлагаемой конструкции здает следующие преимущества: предлагаемое соотношение параметров конструкции поршневого кольца обеспечи- вает его осевую устойчивость и высокую прилегаемость к стенкам канавки поршня, равномерную необходимую упругость для колец в обоих исполнениях, что обеспечивает высокие уплотняющие и маслосбрасыва- ющиесвойства:выполнение

компрессионных и маслосьемных колец из унифицированных исходных элементов (U- образного прокатного профиля расширите-- ля волнистого типа) создает технологические преимущества и снижа&е себестоимость поршнекомплекта в целом.

Особенности конструкции поршневых колец, унификация деталей в поршнекомп- лекте. простота и высокая технологичность его элементов позволяет повысить экономичность работы ДВС по топливу на 1-2%

и по маслу на 6-8% и снизить себестоимость поршнекомплекта.

Формула и з о б р е т е н и я

1.Поршневое уплотнение, содержащее кольцевой элемент U-образного профиля с верхней и нижней полками, соединенные перемычкой с расширителем, отличающееся тем, что, с целью улучшения компрессионных и маслосьемных свойств, рас- ширитель выполнен волнообразного профиля, причем t(1,5...1,6)b, h(0,25..,0,28)b, c b-2n-(0,1...0,15). A-b-(0,07,..0,1), где b - осевая высота кольцевого элемента; t- радиальная толщина кольцевого элемента; ,h - толщина полок кольцевого элемента; с - осевая высота.расширителя; А -амплитуда волнообразного профиля расширителя.

2.Уплотнение по гг. 1, о т л и ч а ю ще е- с я тем, что перемычка расположёна на периферии кольцевого элемента, а полками внутрь, причем расширитель установлен между полками кольцевого элемента, контактируя обеими торцовыми поверхностями с внутренними торцовыми поверхностями полок кольцевого элемента.

3.Уплотнение по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что перемычка расположена по внутреннему диаметру кольцевого элемента, а полки выполнены по периферии кольца, причем торцовые поверхности расширителя выполнены по внешнему и внутреннему его диаметру, а торцовая поверхность расширителя, выполненная по его внешнему диаметру, контактирует .с перемычкой кольцевого элемента.

Изобретение относится к двигателест- роению в области конструкций поршневых колец, в частности к универсальным конструкциям исходных составных элементов. Изобретение позволяет улучшить компрессионные и малосъемные свойства. Поршневое кольцо выполнено из унифицированных элементов - кольцевого элемента 1 из стального проката U-образного профиля и волнистого расширителя 2 из стальной ленты при следующем соотношении параметров: t-(1.5...1,6)b. h(0.25...0.28)b. c b-2h(0,1...0,15), (0,07...0,1), где b - высота кольца: t - радиальная толщина U-образного профиля; h - толщина полок U-оБразного профиля; с - ширина ленты расширителя; А - амплитуда (высота) расширителя. Конструкция кольца позволяет из единых исходных элементов - U-образного проката и волнистого расширителя, формировать поршнекомплект в целом. Применение волнистого расширителя в обоих исполнениях колец обеспечивает высокие ком прессионные и малосъемные свойства поршневых колец. 2 з. п. ф-лы. 3 ил.