поршневое уплотнение

Формула изобретения

ПОРШНЕВОЕ УПЛОТНЕНИЕ, содержащее установленные в канавке поршня и контактирующие по всей высоте с цилиндром два разрезных уплотняющих кольца и промежуточное кольцо, отличающееся тем, что промежуточное кольцо выполнено в виде неразрезного пластинчатого кольца, поршень выполнен составным, а в дне канавки выполнена дополнительная кольцевая канавка, одна из стенок которой образована торцевой поверхностью части поршня и в которую установлено промежуточное кольцо.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, а именно к уплотнениям поршней в компрессорах и двигателях внутреннего сгорания.

Известно поршневое уплотнение, содержащее поршневое кольцо, размещенное в канавке поршня, в вертикальной стенке которого выполнена кольцевая проточка с установленным в нем сегментом в виде разрезного пружинящего кольца, контактирующего с поршневым кольцом по его внутренней поверхности [1]

Однако известное уплотнение не решает задачи уплотнения по замкам колец, особенно вдоль зеркала цилиндра, где остается свободная щель для прорыва газов, причем щель будет увеличиваться по мере износа поршневого кольца.

Наиболее близким к заявленному является уплотнение поршня, содержащее установленные в канавке поршня и контактирующие по всей высоте с цилиндром два крайних разрезных уплотняющих кольца и промежуточное кольцо, уплотняющее замки крайних колец [2]

Однако известное устройство, решая вопрос уплотнения по замкам колец, не обеспечивает эффективного уплотнения закольцевого пространства.

Целью изобретения является увеличение эффективности и долговечности уплотнения.

Цель достигается тем, что в поршневом уплотнении, содержащем установленные в канавке поршня и контактирующие по всей высоте с цилиндром два крайних разрезных уплотняющих кольца и промежуточное кольцо, последнее выполнено в виде неразрезного пластинчатого кольца, поршень выполнен составным, а в дне канавки выполнена дополнительная кольцевая канавка, одна из стенок которой образована торцовой поверхностью части поршня и в которую установлено промежуточное кольцо.

Именно использование промежуточного неразрезного пластинчатого кольца, обеспечивающего максимальное перекрытие зазора между поршнем и зеркалом цилиндра, обуславливает достижение положительного эффекта, заключающегося в том, что обеспечивается высокая эффективность уплотнения по замкам колец и закольцевому пространству, которое не ухудшается по мере износа колец и расхождения замков. Это, в свою очередь, позволяет использовать наборные уплотняющие кольца со множеством замков, причем условие разнесения замков перестает быть принципиальным.

На чертеже показана часть поршня с поршневым уплотнением, поперечное сечение.

Поршневое уплотнение состоит из верхнего 1 и нижнего 2 разрезных уплотняющих колец, между которыми размещено промежуточное неразрезное пластинчатое кольцо 3. Уплотняющие кольца 1 и 2 располагаются с зазором 4 в канавке 5 поршня, состоящего из двух частей 6 и 7, и контактируют рабочими поверхностями со стенками цилиндра 8. В дне канавки 5 выполнена дополнительная кольцевая канавка 9, в которую установлено промежуточное кольцо 3, при этом одна из стенок дополнительной канавки 9 образована торцовой поверхностью части поршня 6. Внешние диаметры промежуточного кольца 3 и примыкающих к нему уплотняющих колец 1 и 2 соответствуют диаметру рабочей поверхности цилиндра 8. Сами уплотняющие кольца 1 и 2 могут набираться из двух и более сегментов, прижатых к рабочей поверхности цилиндра 8 эспандером, установленным в канавке 5 поршня (не показано).

Устройство работает следующим образом.

В конце такта сжатия двигателя или компрессора газы прижимают верхнее уплотняющее кольцо 1 к промежуточному кольцу 3 и проникают в кольцевой зазор 4 (за верхним кольцом 1). Часть газов попадает в замок (или замки) этого уплотняющего кольца. Промежуточное кольцо 3, являющееся сплошной перегородкой между двумя уплотняющими кольцами 1 и 2, уплотняет закольцевое пространство 4 и замки колец вплоть до зеркала цилиндра 8, препятствуя прорыву газов. При этом газы оказывают давление на внутреннюю поверхность кольца 1, увеличивая его уплотняющую способность. В случае использования уплотнения в компрессорах или ДВС, имеющих подпоршневую компрессорную камеру, при обратном ходе поршня нижнее уплотняющее кольцо 2 функционирует аналогичным образом. Поверхности колец 1 и 2, смежные с промежуточным кольцом 3, имеют равные ему внешние диаметры, что не только улучшает уплотнение вдоль рабочей поверхности цилиндра 8, но и предохраняет наружный участок промежуточного кольца 3 от осевых вибраций в процессе работы.

Технико-экономические преимущества предлагаемого устройства полностью обусловлены высокоэффективным уплотнением, достигаемым за счет использования пластинчатого промежуточного неразрезного кольца. Перекрытие возможных переточек по замкам плоским широким промежуточным кольцом, контактирующим с зеркалом цилиндра, позволяет существенно снизить влияние замков колец и, как следствие, использовать наборные, например керамические, уплотняющие кольца, т.е. кольца, состоящие из двух и более сегментов с внешним диаметром, равным диаметру рабочей поверхности цилиндра. Простота заявляемой конструкции позволяет легко изготовлять описанный узел уплотнения в серийных двигателях и компрессорах как на стадии производства, так и во время ремонта. Существенно упрощено может быть изготовление уплотняющих колец, так как предложенное уплотнение вполне работоспособно с цилиндрическими кольцами, имеющими два и более разреза. Предложенное техническое решение позволяет только за счет одного пояса уплотнения снизить давление газов за уплотнением в десятки раз. В связи с этим высота и масса поршня могут быть уменьшены, а сам поршень снабжен одним-двумя поясами уплотнения. Таким образом может быть уменьшено трение в цилиндро-поршневой группе.