RU2206806C1

RU2206806C1 - Sealing device of piston

Info

Publication number: RU2206806C1
Application number: RU2002107708/06A
Authority: RU
Inventors: К.А. Акопов
Original assignee: Акопов Карлен Амазанович
Priority date: 2002-03-28
Filing date: 2002-03-28
Publication date: 2003-06-20

Abstract

FIELD: machine engineering, possibly sealing of piston-cylinder pairs of internal combustion engines. SUBSTANCE: device includes cylinder-piston pair, upper compression slit ring having two layers fixed by means of cylindrical pins mounted in end of piston; lower compression slit ring arranged in groove of piston; oil slit ring. Lower layer of upper compression slit ring consists of two rings, one inside another. Upper layer of upper compression slit ring is in the form of single ring. Lower compression slit ring is fixed to piston by means of shaped dowel. Oil slit ring is fixed to piston by means of brace. EFFECT: enhanced operational reliability, increased useful life period of sealing device. 6 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве уплотнения пар поршень - цилиндр двигателей внутреннего сгорания. The invention relates to mechanical engineering and can be used as a seal for piston-cylinder pairs of internal combustion engines.

Известно уплотнительное устройство поршня (патент РФ 32133856, 27.07.1999, МПК F 16 J 9/00), содержащее в канавке поршня два соосно расположенных и контактирующих между собой плоских компрессионных кольца, фиксатор, выполненный разрезным круглым, и контактирует всей наружной поверхностью с поверхностью тыльной стороны колец. К недостаткам данного решения относится утечка рабочего газа через зазор в замке кольца, что приводит к увеличению расхода топлива, к снижению мощности, к повышению расхода масла. A piston sealing device is known (RF patent 32133856, 07.27.1999, IPC F 16 J 9/00) containing two flat compression rings coaxially arranged and in contact with each other in the piston groove, a retainer made of a split round one and contacting the entire outer surface with the surface the back of the rings. The disadvantages of this solution include the leakage of working gas through the gap in the ring lock, which leads to an increase in fuel consumption, to a decrease in power, to an increase in oil consumption.

Известно уплотнительное кольцо поршня, взятое за прототип, включающее поршень, в канавке которого соосно располагаются два плоских разрезных компрессионных кольца - верхнее и нижнее. Кольца сдвинуты относительно друг друга. В поршневой канавке установлен круглый фиксатор (патент РФ 2168082, 27.05.2001, МПК F 16 J 9/00). К недостаткам данного решения относится утечка рабочего газа через зазор в замке кольца, что приводит к увеличению расхода топлива, к снижению мощности, к повышению расхода масла. It is known that the piston sealing ring is taken as a prototype, including a piston, in the groove of which two flat split compression rings are located coaxially - the upper and lower. The rings are shifted relative to each other. A round retainer is installed in the piston groove (RF patent 2168082, 05.27.2001, IPC F 16 J 9/00). The disadvantages of this solution include the leakage of working gas through the gap in the ring lock, which leads to an increase in fuel consumption, to a decrease in power, to an increase in oil consumption.

Изобретение направлено на повышение надежности работы и мощности двигателей, снижение расхода масла и топлива за счет того, что устройство включает цилиндро-поршневую пару, верхнее компрессионное разрезное кольцо, состоящее из двух слоев, зафиксированные цилиндрическим штифтом, установленным в торце поршня, нижнее компрессионное разрезное кольцо, установленное в канавке на поршне, и маслосъемное разрезное кольцо, причем нижний слой верхнего компрессионного кольца выполнен из двух колец одно в другом соосно, а верхний слой в виде одного кольца, нижнее компрессионное разрезное кольцо зафиксировано на поршне фигурной шпонкой, а маслосъемное разрезное кольцо зафиксировано на поршне скобой. The invention is aimed at improving the reliability and power of engines, reducing oil and fuel consumption due to the fact that the device includes a cylinder-piston pair, an upper compression split ring, consisting of two layers, fixed by a cylindrical pin installed in the piston end face, a lower compression split ring installed in the groove on the piston and an oil scraper split ring, the lower layer of the upper compression ring made of two rings in one another coaxially, and the upper layer in the form of one ring, lower compression split ring shaped piston fixed to the spigot, and the split ring scraper is fixed to the piston bracket.

На фиг.1 представлен узел стопорения верхнего разрезного кольца;
на фиг. 2 представлен верхний слой верхнего компрессионного разрезного кольца;
на фиг. 3 представлен нижний слой верхнего компрессионного разрезного кольца;
на фиг. 4 представлена схема сборки и стопорение всех компрессионных разрезных колец;
на фиг.5 представлен узел стопорения нижнего компрессионного разрезного кольца;
на фиг.6 - узел стопорения.Figure 1 shows the locking unit of the upper split ring;
in FIG. 2 shows the top layer of the upper compression split ring;
in FIG. 3 shows the lower layer of the upper compression split ring;
in FIG. 4 shows the assembly diagram and locking of all compression split rings;
figure 5 presents the locking unit of the lower compression split ring;
figure 6 - node locking.

Уплотнительное устройство поршня состоит из поршня 1, в канавке которого расположены верхнее компрессионное кольцо 2, состоящее из двух слоев: верхний слой, состоящий из одного кольца 3; нижний слой верхнего компрессионного разрезного кольца состоит из двух разрезных колец 4,5, расположенных один в другом соосно. Нижнее компрессионное разрезное кольцо 6, маслосъемное разрезное кольцо 7, включающее в себя распорную пружину 8, которая установлена в кольцевую проточку маслосъемного разрезного кольца 7, установленная со стороны поршня 1. Верхнее 2 и нижнее 6 компрессионные разрезные кольца обеспечивают уплотнение поршня 1 с цилиндром 9. Условием установки всех компрессионных разрезных и маслосъемного колец является диаметральная плоскость поршня, перпендикулярная к оси поршневого пальца 10, должна проходить для верхнего компрессионного разрезного кольца между замками 11, 12 колец и через замок 13 маслосъемного разрезного кольца 7. Причем 11 - замок кольца 3, а 12 - замок кольца 4. Расстояние l между замками 11 и 12 должно быть равным 12% диаметра поршня 1. Верхнее компрессионное разрезное кольцо 2 фиксируется на поршне 1 с помощью цилиндрического штифта 14, установленного с торца поршня 1, обеспечивающее нормальную работу колец 3, 4, 5. Нижнее компрессионное разрезное кольцо 6 фиксируется на поршне 1 фигурной шпонкой 15 с учетом зазоров Δ - регламентируемый зазор между концами разрезных компрессионных колец 3, 4, 5, 6. Маслосъемное разрезное кольцо 7 фиксируется с помощью фиксации ее распорной пружины 8 через отверстие, просверленное в канавке маслосъемного кольца 7 в поршне 1 скобой 16. Непроворачивание маслосъемного разрезного кольца 7 вокруг оси поршня 1 обеспечивается повышенным коэффициентом трения между зафиксированной распорной пружиной 8 и внутренней поверхностью кольца 7, имеющей щелевидные отверстия 17 для стека масла. Кинетическая энергия поршня 1 передается через шатун 18. Нижнее компрессионное разрезное кольцо 6 при окончательной сборке разворачивают замком 19 на 180 градусов относительно оси поршня 1 и замка 13. The piston sealing device consists of a piston 1, in the groove of which is located the upper compression ring 2, consisting of two layers: the upper layer, consisting of one ring 3; the lower layer of the upper compression split ring consists of two split rings 4,5, located one in another coaxially. The lower compression split ring 6, the oil scraper ring 7, including a spacer spring 8, which is installed in the annular groove of the oil scraper ring 7, mounted on the piston side 1. The upper 2 and lower 6 compression split rings provide sealing of the piston 1 with cylinder 9. The condition for the installation of all compression split and oil scraper rings is the diametrical plane of the piston, perpendicular to the axis of the piston pin 10, must pass for the upper compression split ring between the locks 11, 12 of the ring and through the lock 13 of the oil scraper split ring 7. Moreover, 11 - the lock of the ring 3, and 12 - the lock of the ring 4. The distance l between the locks 11 and 12 should be equal to 12% of the diameter of the piston 1. The upper compression split ring 2 is fixed on the piston 1 with the help of a cylindrical pin 14 installed from the end face of the piston 1, which ensures the normal operation of the rings 3, 4, 5. The lower compression split ring 6 is fixed on the piston 1 with a dowel 15, taking into account the clearances Δ - regulated gap between the ends of the split compression rings 3, 4, 5, 6. The oil scraper ring 7 is fixed by fixing its spacer spring 8 through a hole drilled in the groove of the oil scraper ring 7 in the piston 1 by the bracket 16. Non-rotation of the oil scraper ring 7 around the axis of the piston 1 is ensured by an increased friction coefficient between the fixed a spacer spring 8 and an inner surface of the ring 7 having slit-like openings 17 for the oil stack. The kinetic energy of the piston 1 is transmitted through the connecting rod 18. The lower compression split ring 6 at the final assembly is deployed by the lock 19 180 degrees relative to the axis of the piston 1 and the lock 13.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. При работе пары поршень 1 - цилиндр 9, шатун 18 кроме возвратно-поступательного движения совершает колебательные движения вокруг оси поршневого пальца 10 и относительно вертикальной оси поршня 1. При колебательном движении ось поршня составляет с осью шатуна 18 в каждый момент времени определенный угол с определенным направлением, и горизонтальная составляющая силы перпендикулярной оси поршневого пальца 10 и оси поршня 1 (от реакции шатунно-поршневой пары, направленной вдоль оси шатуна 18) также будет иметь знакопеременную величину. The proposed device operates as follows. During the operation of the pair, the piston 1 - cylinder 9, the connecting rod 18, in addition to the reciprocating movement, oscillates around the axis of the piston pin 10 and relative to the vertical axis of the piston 1. During oscillatory motion, the axis of the piston makes a certain angle with the axis of the connecting rod 18 with a certain direction , and the horizontal component of the force perpendicular to the axis of the piston pin 10 and the axis of the piston 1 (from the reaction of the connecting rod-piston pair directed along the axis of the connecting rod 18) will also have an alternating value.

Сила давления на площадках а, в, с и а¹, в¹, с¹ состоит из сил упругости колец 2, 6, 7, и горизонтально составляющая сила, параллельная оси поршневого пальца 10, возникающая от погрешностей изготовления деталей - это несовпадение осей цилиндра 9 и поршня 1, неперпендикулярность осей поршня 1 и оси поршневого пальца 10 и т.д. Равнодействующая (горизонтальная составляющая сила, параллельная оси поршневого пальца 10, с суммой сил упругости колец 2, 6, 7) несравнимо мала по сравнению с силами, возникающими от колебательного воздействия шатуна 18. И поэтому:
Износ трущихся поверхностей по площадкам а, в, с и а¹, в¹, с¹ ничтожно мал, что ограничивает разжим в замках всех колец 2, 6, 7, т.е. увеличение зазоров в замках колец.The pressure force on the sites a, b, c and a ¹ , ¹ , c ¹ consists of the elastic forces of the rings 2, 6, 7, and the horizontally component force parallel to the axis of the piston pin 10 arising from manufacturing errors of parts is a mismatch of the cylinder axes 9 and piston 1, the non-perpendicularity of the axes of the piston 1 and the axis of the piston pin 10, etc. The resultant (the horizontal component force parallel to the axis of the piston pin 10, with the sum of the elastic forces of the rings 2, 6, 7) is incomparably small compared to the forces arising from the vibrational action of the connecting rod 18. And therefore:
The wear of rubbing surfaces along the areas a, b, c and a ¹ , ¹ , c ^{1 is} negligible, which limits the expansion in the locks of all rings 2, 6, 7, i.e. increased gaps in the locks of the rings.

Определенная фиксация всех колец на поршне позволяет:
1. Быстрый и качественный притир колец с цилиндром. Притир пары "из четырех колец" 3, 4, 6, 7 цилиндра.A certain fixation of all the rings on the piston allows you to:
1. Fast and high-quality grinding of rings with a cylinder. Lapping a pair of "four rings" 3, 4, 6, 7 cylinder.

2. Уменьшение поверхностного износа колец от вращения вокруг оси поршня, который приводит к увеличению бокового зазора колец с поршнем, а это увеличение амплитуды колебания плоскостей колец, в том числе притираемых с цилиндром, приводящих к точечным натирам, а затем к рискам на цилиндре, а также к ускоренному износу трущихся поверхностей. 2. Reduction of surface wear of the rings from rotation around the axis of the piston, which leads to an increase in the lateral clearance of the rings with the piston, and this is an increase in the amplitude of oscillation of the planes of the rings, including those rubbed with the cylinder, leading to point rubbing, and then to the risks on the cylinder, and also to accelerated wear of rubbing surfaces.

3. Сохранение зазора в замке, хороший притир, обеспечит хорошую работу маслосъемного кольца. 3. The preservation of the gap in the lock, a good lapping, will ensure good operation of the oil scraper ring.

Главное преимущество предлагаемого уплотнительного устройства поршня - это полное устранение зазоров в верхнем компрессионном разрезном кольце, что дает:
а) увеличение компрессии (и ее долгое сохранение);
в) отсутствие контакта горячих газов с маслом - это низкий расход масла;
с) улучшение экологии (отсутствие угара от масла);
d) экономия топлива.The main advantage of the proposed piston sealing device is the complete elimination of gaps in the upper compression split ring, which gives:
a) an increase in compression (and its long preservation);
c) lack of contact of hot gases with oil - this is a low oil consumption;
c) improvement of the environment (lack of oil fumes);
d) fuel economy.

Claims

A piston sealing device comprising a piston-piston pair, an upper compression split ring consisting of two layers fixed by a cylindrical pin mounted at the piston end face, a lower compression split ring installed in the groove on the piston, and an oil scraper ring, characterized in that the lower layer of the upper the compression split ring is made of two rings one in another coaxially, and the upper layer is in the form of one ring, and the lower compression split ring is fixed on Šnē shaped spigot and scraper split ring on the piston fixed caliper.