Уплотнительное устройство поршня

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве уплотнения пары поршень-цилиндр двигателей внутреннего сгорания. Устройство включает в себя поршень, в канавке которого соосно расположены два плоских разрезных компрессионных кольца, верхнее и нижнее, замки которых находятся диаметрально противоположно. В поршневой канавке в заколечном пространстве установлен разрeзной круглый фиксатор с радиальной упругостью, воздействующий на оба кольца одновременно. Фиксатор имеет в диаметральной плоскости верхнюю и нижнюю лапки, полученные путем сквозной просечки одновременно в осевом и окружном направлениях верхнего и нижнего краев полосы фиксатора и последующего отгиба их по радиусу к цилиндру. Верхняя и нижняя лапки входят в прорези прямых замков верхнего и нижнего колец соответственно. Это позволяет предотвратить смещение компрессионных колец относительно друг друга в поршневой канавке по ее окружности и в радиальной плоскости. Изобретение позволяет упростить конструкцию устройства, повысить надежность его в работe и увеличить срок службы. 4 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве уплотнения пары поршень-цилиндр двигателей внутреннего сгорания.

Наиболее близким к заявляемому является уплотнительное устройство поршня, содержащее в канавке поршня два соосно расположенных и контактирующих между собой плоских компрессионных кольца, замки которых расположены диаметрально противоположно друг другу, в заколечном пространстве установлен фиксатор, выполненный из полосы пружинной ленточной стали шириной, равной осевой высоте обоих колец, при этом фиксатор имеет в диаметральных плоскостях две лапки: верхнюю и нижнюю, отогнутые по радиусу к зеркалу цилиндра так, что каждая из них входит в прорезь прямого замка соответствующего компрессионного кольца, причем осевая высота каждой лапки не превышает осевой высоты соответствующего кольца (патент США 1485439, кл. F 16 J 9/06, опубл. 1994).

Однако известное устройство имеет сложную конструкцию, низкую надежность.

Задача изобретения - повысить надежность устройства, увеличить срок его службы и упростить его конструкцию.

Поставленная задача достигается тем, что в уплотнительном устройстве поршня, содержащем в канавке поршня два соосно расположенных и контактирующих между собой плоских компрессионных кольца, замки которых расположены диаметрально противоположно друг другу, в заколечном пространстве установлен фиксатор, выполненный из полосы пружинной ленточной стали шириной, равной осевой высоте обоих колец, при этом фиксатор имеет в диаметральной плоскости две лапки: верхнюю и нижнюю, отогнутые по радиусу к зеркалу цилиндра так, что каждая из них входит в прорезь прямого замка соответствующего компрессионного кольца, причем осевая высота каждой лапки не превышает осевую высоту соответствующего кольца, а длина не превышает радиальную толщину кольца, фиксатор выполнен разрезным круглым и контактирует всей наружной поверхностью с поверхностями тыльной стороны колец, создавая равномерное радиальное давление на оба кольца одновременно, при этом лапки получены путем сквозной просечки одновременно в осевом и окружном направлениях верхнего и нижнего краев полосы фиксатора.

Уплотнительное устройство поршня поясняется чертежом, где на фиг.1 изображен общий вид устройства: разрез части поршня в сборе с уплотнительным устройством; на фиг. 2 изображен вид А-А фиг.1; на фиг.3 изображено уплотнительное устройство в аксонометрии; на фиг. 4 изображены детали уплотнительного устройства поршня в аксонометрии.

Устройство состоит из поршня 1, в канавке 2 которого соосно располагаются два плоских разрезных компрессионных кольца: верхнее 3 и нижнее 4 (фиг. 1). Кольца 3 и 4 контактируют между собой по всей окружности и выполнены в виде криволинейных брусьев, имеющих прямоугольное сечение. Концы 5 верхнего кольца 3 так же, как и концы 6 нижнего кольца 4, образуют прямые замки с прорезями 7 и 8 соответственно (фиг.3, фиг.4). С целью взаимного перекрытия прорезей замков 7 и 8 кольца 3 и 4 расположены таким образом, что их замки находятся диаметрально противоположно.

В поршневой канавке 2 в заколечном пространстве 9 также установлен круглый фиксатор 10 с прорезью 11, выполненный из полосы пружинной ленточной стали шириной, равной осевой высоте обоих колец 3 и 4 (фиг.1, фиг.2 и фиг. 3). Фиксатор 10 контактирует по окружности своей наружной поверхностью 12 с поверхностями тыльной стороны 13 и 14 соответственно верхнего 3 и нижнего 4 колец, создавая радиальное давление на оба кольца одновременно (фиг.4). Это необходимо для того, чтобы кольца 3 и 4 не могли перемещаться относительно друг друга в радиальной плоскости и для перекрытия окружного зазора между кольцами 3 и 4, который может появиться в процессе работы двигателя. Фиксатор 10 имеет в диаметральной плоскости две лапки: верхнюю 15 и нижнюю 16, полученные путем сквозной просечки одновременно в осевом и окружном направлениях верхнего 17 и нижнего 18 краев полосы фиксатора 10 и отгиба их по радиусу к зеркалу цилиндра (фиг.1, фиг.3 и фиг.4; цилиндр на фигурах не показан). Верхняя лапка 15 и нижняя лапка 16 входят в прорези 7 и 8 прямых замков верхнего 3 и нижнего 4 колец соответственно (фиг.1 и фиг.3). Осевая высота каждой лапки 15 и 16 фиксатора 10 не должна превышать осевую высоту соответствующего кольца 3 и 4, а длина каждой лапки 15 и 16 не должна превышать радиальную толщину кольца. Лапки 15 и 16 фиксатора 10 предотвращают смещение компрессионных колец 3 и 4 относительно друг друга по окружности поршневой канавки 2.

Взаимное диаметрально противоположное расположение верхней 15 и нижней 16 лапок по окружности фиксатора 10 относительно его прорези 11 может быть произвольным, а при выполнении замков колец 3 и 4 следует учитывать, что величина зазоров прорезей 7 и 8 зависит также и от толщины лапок 15 и 16 фиксатора 10.

Устройство работает следующим образом. При возвратно-поступательном движении поршня 1 верхнее 3 и нижнее 4 разрезные кольца, которые соосно располагаются в одной канавке 2, испытывают переменное давление газов как со стороны камеры сгорания, так и со стороны картера двигателя. Поэтому существует угроза прорыва газов в картер двигателя и масла в камеру сгорания. Однако прорези замков 7 и 8 колец 3 и 4 располагаются диаметрально противоположно друг другу и поэтому прорези замков 7 и 8 взаимно перекрываются в осевом направлении кольцами 4 и 3 соответственно. Чтобы не было смещения колец 3 и 4 относительно друг друга по окружности канавки поршня 2 и, следовательно, сближения прорезей замков 7 и 8, в поршневой канавке 2 в его заколечном пространстве 9 установлен круглый разрезной фиксатор 10, который имеет в диаметральной плоскости верхнюю лапку 15 и нижнюю лапку 16, каждая из которых входит в соответствующие прорези замков 7 и 8 верхнего и нижнего колец. Фиксатор 10 создает равномерное радиальное давление на оба кольца 3 и 4 по всей окружности и тем самым предотвращает смещение их относительно друг друга в радиальной плоскости и одновременно перекрывает окружной зазор между кольцами 3 и 4, который может образовываться в окружном направлении в результате воздействия на кольца переменных сил давления газов, сил инерции и сил трения.

Уплотнительное устройство поршня более простое в конструктивном и технологическом исполнении.

Формула изобретения

Уплотнительное устройство поршня, содержащее в канавке поршня два соосно расположенных и контактирующих между собой плоских компрессионных кольца, замки которых расположены диаметрально противоположно друг другу, в заколечном пространстве установлен фиксатор, выполненный из полосы пружинной ленточной стали шириной, равной осевой высоте обоих колец, при этом фиксатор имеет в диаметральной плоскости две лапки, верхнюю и нижнюю, отогнутые по радиусу к зеркалу цилиндра так, что каждая из них входит в прорезь прямого замка соответствующего компрессионного кольца, причем осевая высота каждой лапки не превышает осевую высоту соответствующего кольца, а длина не превышает радиальную толщину кольца, отличающееся тем, что фиксатор выполнен разрезным круглым и контактирует всей наружной поверхностью с поверхностями тыльной стороны колец, создавая равномерное радиальное давление на оба кольца одновременно, при этом лапки получены путем сквозной просечки одновременно в осевом и окружном направлениях верхнего и нижнего краев полосы фиксатора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4