поршневое уплотнение двигателя внутреннего сгорания

Формула изобретения

ПОРШНЕВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащее уплотнительные элементы в виде сегментных роликов, подвижные обоймы и волнообразную пружину, размещенные в одной канавке поршня, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным уплотнительным элементом, выполненным в виде маслосъемного кольца, и размещенным между поршнем и маслосъемным кольцом расширителем, расположенными в поршневой канавке в зоне нижнего торца поршня, при этом поверхность подвижной обоймы основного уплотнительного элемента выполнена по дуге окружности, а волнообразная пружина выполнена разрезной.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, в частности к конструкциям деталей двигателей внутреннего сгорания, а также может применяться для компрессоров.

Известно устройство уплотнения поршня двигателя внутреннего сгорания, содержащее уплотнительные элементы в виде сегментных роликов, обойм и пружины.

Недостатками указанного уплотнения являются малоэффективность съема масла, осаждающегося на зеркале цилиндра из масляного тумана, что приводит к расходу масла на угар, непортативность и некомпактность деталей компрессионного уплотнения при монтаже и демонтаже.

Сущность изобретения достигается тем, что поршневое уплотнение двигателя внутреннего сгорания, содержащее уплотнительные элементы в виде сегментных роликов, подвижные обоймы и замкнутую волнообразного профиля пружину, размещенное в канавке поршня, имеет разрезное маслосъемное кольцо и между ним и поршнем расширитель, размещенных в зоне нижнего торца поршня, а также подвижные обоймы в виде дуг и расположенную между поршнем и обоймами разрезную пружину.

Технический результат достигается тем, что исключается расход масла на угар, повышается компактность и портативность при монтаже и демонтаже деталей компрессионного уплотнения за счет уменьшения их количества, исключает прорыв газов из камеры сгорания за счет ликвидации промежуточных температурных зазоров между деталями компрессионного уплотнения и снижает количество рядов компрессионных уплотнений.

На фиг.1 показан продольный разрез поршня и цилиндра в сборе с уплотнениями; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 маслосъемное кольцо и его разрез Б-Б; на фиг. 4 расширитель маслосъемного кольца и его разрез В-В; на фиг. 5 подвижная обойма с видами по стрелкам Г, Д и Е и с сечением С-С; на фиг. 6 ролик сегментный; на фиг.7 разрезная пружина; на фиг.8 подвижная обойма в альтернативном решении.

Маслосъемное кольцо 1 (см. фиг.1 и 3) выполнено, например, в виде разрезного кольца с одним разрезом торца под углом 45 или 60^о, имеет, например, прямоугольное сечение, установлено в канавку у нижнего торца поршня 2.

Расширитель 3 (см. фиг.1 и 4) маслосъемного кольца 1 выполнен, например, в виде разрезного кольца с одним разрезом торца под прямым углом к касательной его окружности, имеет, например, прямоугольное сечение, установлен в канавку между поршнем 2 и маслосъемным кольцом 1. Разрез торца расширителя 3 при монтаже в канавку поршня 2 не должен совпадать с разрезом маслосъемного кольца 1.

Подвижная обойма 4 (см. фиг.2 и 5) выполнена в виде дуги полуокружности и две обоймы 4 установлены в канавку поршня 2. Передние поверхности 5 обоймы 4 с установленными сегментными роликами (см. фиг.1, 2 и 6) охватывают и повторяют поверхности сегментных роликов 6 в зоне контакта, а передние поверхности 7 выполнены по радиусу, равному радиусу внутренней поверхности цилиндра 8. Задняя поверхность 9 обоймы 4 выполнена по радиусу. Торцевая поверхность 10 обоймы 4 (см. фиг. 5, вид по стрелке Г) симметрично высоте обоймы 4 имеет выступ 11, а торцевая поверхность 12 (см. фиг.5, вид по стрелке Д) соответственно расположена в уступе 13. Между смежными торцевыми поверхностями 10 и 15 и поверхностями 12 и 14 обойм 4 предусмотрены температурные зазоры 16 (см. фиг.2). Вдоль образующих передних поверхностей 5 симметрично осям 17 обоймы 4 предусмотрены, например, маслоудерживающие канавки 18 (см. фиг.5, виды по стрелкам Г и Д и сечение С-С). Для снижения массы обоймы 4 предусмотрены, например, выемки 19 со стороны задней радиальной поверхности 9 (см. фиг.5, вид по стрелке Е). Торцы 10 и 12 обоймы 4 расположены под углом 90^о к плоскости движения шатуна.

Обоймы 4 могут быть выполнены альтернативно (см. фиг.8) в виде дуг четверти окружности, а торцы 10 и 12 расположены под углом 45^о к плоскости движения шатуна.

Обоймы 4 представляют компактность конструкции, сокращая их количество, обладают портативностью при монтаже и демонтаже, ликвидируют промежуточные температурные зазоры, а через температурные зазоры 16 исключают пропуск газов из камеры сгорания.

Пружина 20 (см. фиг.2 и 7) выполнена пластинчатого сечения волнообразного профиля и разрезана для удобства монтажа и демонтажа. Концы 21 разреза пружины 20 загнуты и при монтаже контактируют без зазора. Расположение концов 21 пружины 20 не совпадает с расположением торцев 10 и 12 обоймы 4.

Маслосъемное кольцо 1 изготовлено, например, из полиамида фенилона. Расширитель 3 изготовлен, например, из пружинной стали. Расширитель 3 может быть исключен из конструкции масляного уплотнения при создании материала для маслосъемного кольца 1 из подобного материала с более высокими термофизическими свойствами.

Пружина 20 изготовлена из пружинной стали.

Обоймы 4 для поршней из легких сплавов изготавливаются, например, методом порошковой металлургии, например, из алюминиевого порошка (пудры) с добавлением корунда 18-22% и пористостью обойм 10-14% с введением в поры твердой смазки. При данной технологии изготовления обойм исключается наличие маслоудерживающих канавок в обоймах. Обоймы для поршней с чугунными или стальными головками изготавливаются методом порошковой металлургии, например, на основе железного порошка.

Работа уплотнения осуществляется следующим образом.

Маслосъемное кольцо 1 при ходе поршня 2 вниз снимает масло, образующееся из масляного тумана на зеркале цилиндра 8 при ходе поршня 2 вверх. Расширитель 3 дополнительно усиливает съем масла маслосъемным кольцом 1 с зеркала цилиндра 8. Целевая смазка зеркала цилиндра 8 для данной конструкции компрессионных уплотнений исключена и съем масла, образующегося из масляного тумана, маслосъемным кольцом 12 исключает расход масла на угар. При возвратно-поступательном движении поршня 2 сегментные ролики 6 обкатывают внутреннюю поверхность цилиндра 8 и создают с ней замкнутый контур герметизации. Обоймы 4 передними кромками поверхностей 5 сверху и снизу образуют замкнутый контур герметизации и дополнительно герметизируют радикальными поверхностями 7 вершины смежных сегментных роликов 6. При покое и движении поршня 2 обоймы 4 центрируют сегментные ролики 6. Разрезная пружина 19 через подвижные обоймы 4 прижимает сегментные ролики 6 к внутренней поверхности цилиндра 8, обеспечивая герметизацию, и противодействует контактированию поверхности поршня 2 с внутренней поверхностью цилиндра 8.