составное герметичное уплотнение

Формула изобретения

Составное герметичное уплотнение, содержащее поршень, кольцо, пружинящее внутрь, накладку, кольцо, пружинящее наружу, накладку, отличающееся тем, что участок дна канавки поршня, расположенный у верхней боковой стенки канавки, имеет коническую поверхность, на эту коническую поверхность установлено кольцо, пружинящее внутрь, имеющее на внутреннем диаметре сопрягаемую коническую поверхность, на концах кольца со стороны нижней торцевой поверхности имеются обнижения ступенчатой конфигурации, выполненные так, что линия пересечения стенки любого обнижения, которая обращена к внутреннему диаметру кольца, плоскостью, параллельной нижней торцевой поверхности кольца, параллельна линии пересечения этой плоскостью образующей конической поверхности внутреннего диаметра кольца, в обнижения установлена накладка ступенчатой конфигурации, поверхность одной стороны накладки совпадает с образующей конической поверхности внутреннего диаметра кольца, при этом поверхности противоположных сторон, расположенные на ступенчатых выступах накладки, сопрягаются со стенками обнижений, обращенными к внутреннему диаметру кольца, внизу установлено кольцо, пружинящее наружу, на верхней торцевой поверхности кольца имеется выступающий буртик, наружная стенка буртика является продолжением наружного диаметра кольца, на концах кольца, пружинящего наружу, со стороны верхней торцевой поверхности имеются обнижения ступенчатой конфигурации, выполненные так, что линия пересечения стенки любого обнижения, обращенной к наружному диаметру кольца, плоскостью, параллельной верхней торцевой поверхности кольца, параллельна линии пересечения этой плоскостью образующей наружного диаметра кольца, в обнижения установлена накладка ступенчатой конфигурации, поверхность одной стороны накладки совпадает с образующей наружного диаметра кольца, при этом поверхности противоположных сторон, расположенные на ступенчатых выступах накладки, сопрягаются со стенками обнижений, обращенными к наружному диаметру кольца.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, в частности к двигателестроению, компрессоростроению и касается конструкции компрессионных поршневых колец.

Известно составное поршневое уплотнение, содержащее поршень, в канавке которого установлены пружинящие кольца, которые снабжены накладками различных форм (Энглиш К. Поршневые кольца. - М.: Машгиз, 1962, с. 472 - 474).

Недостатком известной конструкции является утечка газов через боковой зазор, увеличивающийся по мере износа торцевых поверхностей колец и боковых стенок канавки поршня, а также необходимость крепления накладок винтами.

Задача изобретения - повышение эффективности уплотнения.

Поставленная задача решается тем, что в составном герметичном уплотнении, содержащем поршень, кольцо, пружинящее внутрь, накладку, кольцо, пружинящее наружу, накладку, участок дна канавки поршня, расположенный у верхней боковой стенки канавки, имеет коническую поверхность, на эту коническую поверхность установлено кольцо, пружинящее внутрь, имеющее на внутреннем диаметре сопрягаемую коническую поверхность, на концах кольца со стороны нижней торцевой поверхности имеются обнижения ступенчатой конфигурации, выполненные так, что линия пересечения стенки любого обнижения, которая обращена к внутреннему диаметру кольца, плоскостью, параллельной нижней торцевой поверхности кольца, параллельна линии пересечения этой плоскостью образующей конической поверхности внутреннего диаметра кольца, в обнижения установлена накладка ступенчатой конфигурации, поверхность одной стороны накладки совпадает с образующей конической поверхности внутреннего диаметра кольца, при этом поверхности противоположных сторон, расположенные на ступенчатых выступах накладки, сопрягаются со стенками обнижений, обращенными к внутреннему диаметру кольца, внизу установлено кольцо, пружинящее наружу, на верхней торцевой поверхности кольца имеется выступающий буртик, наружная стенка буртика является продолжением наружного диаметра кольца, на концах кольца, пружинящего наружу, со стороны верхней торцевой поверхности имеются обнижения ступенчатой конфигурации, выполненные так, что линия пересечения стенки любого обнижения, обращенной к наружному диаметру кольца, плоскостью, параллельной верхней торцевой поверхности кольца, параллельна линии пересечения этой плоскостью образующей наружного диаметра кольца, в обнижения установлена накладка ступенчатой конфигурации, поверхность одной стороны накладки совпадает с образующей наружного диаметра кольца, при этом поверхности противоположных сторон, расположенные на ступенчатых выступах накладки, сопрягаются со стенками обнижений, обращенными к наружному диаметру кольца.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображено в разрезе составное герметичное уплотнение; на фиг. 2 показаны обнижения ступенчатой конфигурации, имеющиеся на концах кольца, пружинящего внутрь; на фиг. 3 изображена накладка ступенчатой конфигурации, установленная в обнижения ступенчатой конфигурации, имеющиеся на концах кольца, пружинящего внутрь; на фиг. 4 показаны обнижения ступенчатой конфигурации, имеющиеся на концах кольца, пружинящего наружу; на фиг. 5 изображена накладка ступенчатой конфигурации, установленная в обнижения ступенчатой конфигурации, имеющиеся на концах кольца, пружинящего наружу.

Уплотнение (фиг. 1) содержит поршень 1 с поршневой канавкой, причем участок дна канавки, расположенный у верхней боковой стенки канавки, имеет коническую поверхность 2, на эту коническую поверхность установлено кольцо 3, пружинящее внутрь, имеющее на внутреннем диаметре сопрягаемую коническую поверхность 4. Концы кольца 3 со стороны нижней торцевой поверхности имеют обнижения ступенчатой конфигурации (фиг. 2), в которые установлена накладка 5 ступенчатой конфигурации. Внизу установлено кольцо 6, пружинящее наружу. Верхняя торцевая поверхность кольца 3 имеет выступающий буртик 7, наружная стенка которого является продолжением наружного диаметра кольца. Концы кольца 6 со стороны верхней торцевой поверхности имеют обнижения ступенчатой конфигурации, в которых установлена накладка 8 ступенчатой конфигурации.

Выполненные на концах кольца 3 (фиг. 2) обнижения ступенчатой конфигурации имеют стенки 9, 10. Обнижения выполнены так, что линия пересечения стенки любого обнижения, которая обращена к внутреннему коническому диаметру кольца, плоскостью, параллельной нижней торцевой поверхности кольца, параллельна линии пересечения этой плоскостью образующей конической поверхности внутреннего диаметра кольца.

Накладка 5 (фиг. 3) имеет стороны 11, 12, 13 и выступы 14, 15, причем поверхность одной стороны накладки (сторона 11) совпадает с образующей конической поверхности внутреннего диаметра кольца, при этом поверхности противоположных сторон 12, 13, расположенные на ступенчатых выступах 14, 15 накладки, сопрягаются со стенками 9, 10 обнижений, обращенными к внутреннему диаметру кольца 3. Толщина накладки 5 равна глубине обнижений кольца 3.

Обнижения, выполненные на концах кольца 6 (фиг. 4), имеют стенки 16, 17, обращенные к наружному диаметру кольца. Обнижения выполнены так, что линия пересечения стенки любого обнижения, обращенной к наружному диаметру кольца, плоскостью, параллельной верхней торцевой поверхности кольца, параллельна линии пересечения этой плоскостью образующей наружного диаметра кольца.

Установленная в обнижения кольца 6 накладка 8 (фиг. 5) имеет стороны 18, 19, 20 и ступенчатые выступы 21, 22, причем поверхность одной стороны накладки (сторона 18) совпадает с образующей наружного диаметра кольца, а поверхности противоположных сторон 19, 20, расположенные на ступенчатых выступах 21, 22 накладки, сопрягаются со стенками 16, 17 обнижений, обращенными к наружному диаметру кольца. Толщина накладки 8 равна глубине обнижений кольца 6.

Работа составного герметичного уплотнения, как и работа любого уплотнения, заключается в перекрытии путей утечки газов. В рассматриваемом составном герметичном уплотнении это осуществляется постоянно сомкнутыми сопрягаемыми поверхностями: коническая поверхность 2 сопрягается с конической поверхностью 4, при взаимодействии конических поверхностей 2 и 4 появляется составляющая, зависящая от упругости кольца 3, пружинящего внутрь, и угла конуса поверхностей 2, 4, постоянно действующая сила, прижимающая кольца 3, 6 друг к другу и нижней боковой стенке канавки поршня, при этом торцевые поверхности накладок 5, 8 также прижаты к сопрягаемым поверхностям, кроме того накладка 5 перекрывает замковый зазор кольца 3 сопрягаемыми поверхностями 11, 12, 13, а накладка 8 перекрывает замковый зазор кольца 6 сопрягаемыми поверхностями сторон 18, 19, 20.

Давление газов над поршнем, действуя на кольцо 3, еще больше прижимает его к кольцу 6, которое прижимается к нижней боковой стенке канавки поршня, возникающая при этом сила трения будет препятствовать свободному радиальному перемещению кольца 6. Для компенсации силы трения на верхней торцевой поверхности кольца 6 выполнен выступающий буртик 7, наружная стенка которого является продолжением наружного диаметра кольца 6, действующее на буртик давление газов компенсирует силу трения.

При совершении поршнем возвратно-поступательного движения сомкнутые кольца 3, 6 могут перемещаться на величину предусмотренного бокового зазора "a", но при этом все сопрягаемые поверхности останутся сомкнутыми и будут препятствовать утечке газов.