Поршень для сжатия газообразного вещества

 

Изобретение относится к поршням поршневых машин для сжатия газообразного вещества, например двигатели внутреннего или внешнего сгорания или компрессоры. Изобретение позволяет уменьшить количество масла на угар путем повышения герметичности и возможности перемещения поршня в цилиндре без заедания. На поршне установлено сплошное неразрезное кольцо 3, внутренний диаметр которого D I превышает наружный диаметр D E корпуса 4 поршня 1 независимо от условий работы и наружный диаметр которого вне цилиндра 2 равен или несколько превышает внутренний диаметр цилиндра 2. Определяются различные параметры кольца 3 во избежании какой-либо опасности заедания в цилиндре. 9 з.п. ф-лы, 10 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„80„„1588288 (S1)S Р 02 Р 3/00

p ðñ ó

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4203106/25-06 (22) 17.08.87 (31) 8611801 (32) 18.08.86 (33) FR (46) 23.08.90. Бюл. к" 3 1 (75) Жан Фредерик Мельшиор (FR) (53) 621.43-241.12 (088.8) (54) ПОРШЕНЬ ДЛЯ СЖАТИЯ ГАЗООБРАЗНОГО ВЕЩЕСТВА В ЦИЛИНДРАХ ПОРШНЕВЫХ

МАНИН (57) Изобретение относится к поршням поршневых машин для сжатия газообразного вещества, например двигателям внутреннего или внешнего сгорания или компрессорам. Изобретение позволяет уменьшить количество масла на угар путем повышения герметичности и воэможности перемещения поршня в цилиндре беэ заедания. На поршне установлено сплошное нераэреэное кольцо 3, .внутренний диаметр которого.D . .превы1 шает наружный диаметр D корпуса е поршня независимо от условий работы и наружный диаметр которого вне цилиндра равен или несколько превышает

1. нутренний диаметр цилиндра. Определяются различные параметры кольца 3 во избежание какой-либо опасности заедания в цилиндре. 9 з.п. ф-лы, 10 ил.

1588288

Изобретение относится к поршням поршневых машин для сжатия газообраз-, ! ного вещества, например двигателям внутреннего или внешнего сгорания или компрессорам.

Цель изобретения — уменьшение количества масла на угар путем повышения герметичности и возможности перемещения поршня в цилиндре беэ заедания.

На фиг.1 показано кольцо, вид с, торца (где f — сила воздействия полу кольцаа на гильзу цилиндра, F — сила реакции связи гильзы на полукольце); на фиг.2 — диаграмма зависимости на1 пряжения при сжатии кольца от диффе ренциального нагрева Д Т и от опорного давления P кольца на цилиндр; на фиг.3 — поршень, продольный разрез; 20 на фиг.4 — уплотнение, первый вариант выполнения на фиг.5 — то же второй

Ъ У вариант выполнения; на фиг,б — то же, третий вариант выполнения; на фиг.7— то же, четвертый вариант с измененным по отношению к фиг.4 положением верхней кромки цилиндрической поверхности кольца; на фиг.8 — фаска на нижней кромке-кольца; на фиг.9 средство связи кольца с корпусом поршня; на фиг.10 — то > е, второй вариант выполнения.

Поршень 1 предназначен для скольжения в цилиндре 2 и имеет по меньшей мере одно сплошное твердое металлическое кольцо 3. Наружная поверхность каждого кольца или колец 3 является цилиндрической по меньшей мере на части Н его высоты с образующей, параллельной оси ХХ поршня 1. Внут- 40 ренний диаметр D; этого кольца 3 боль6 с ше внешнего диаметра Р корпуса 4 поршня по меньшей мере на высоте Н.

Этот поршень 1 имеет шатун 5 и средства подвода смазочного масла из мас- 45 ляного картера. Эти средства содержат, например, канал 6, пересекающий в продольном направлении шатун 5 и канал 7, пересекающий ось шатуна 5.

Согласно фиг.3 поршень 1 имеет два . 50 кольца З,,между которыми канал 7 выходит на наружную поверхность этого поршня.

Кольцо 3 не установленное в цилиндре 2, при той же температуре, что и цилиндр, имеет наружный диа35 метр, равный или чуть превышающий (в соотношении порядка 1,001) внутренний диаметр цилиндра 2 или, когда цилиндр имеет гильзу, внутренний диаметр гильзы цилиндра 2. .Относительная толщина 1/D кольца 3 не более предела К.

Кольцо 3 соединено с корпусом 4 средствами 8 связи, которые установлены таким образом, что они при работе не могут создать между кольцами 3 и цилиндром 2 контактное давление, превышающее P., и)

Высота Н является достаточно большой для того, чтобы при работе могло устанавливаться гидродинамическое давление, позволяющее образовывать достаточно толстую масляную пленку во взаимодействии с вышеуказанными средствами подвода смазочного масла.

Сконструированный таким образом поршень не,подвержен явлениям заедания.

Цилиндрическая часть высотой Н кольца 3 продолжена или имеет перед собой в направлении, параллельном оси

ХХ, лобовые части 9 и 10 в форме заметно усеченного конуса, которые сужаются, удаляясь от этой цилиндрической части.

Высота Н составляет порядка 10 мм независимо от размеров поршня и диаметра D кольца.

Для выполнения поршня 1 герметичным создают средства 8 связи между кольцом 3 и корпусом 4 поршня 1 таким образом, что. они содержат устройство герметичности, установленное для практического препятствования любому прохождению газообразного вещества между внутренней поверхностью кольца 3 и наружной поверхностью корпуса 4 поршня.

Согласно фиг.4 кольцо 3 размещается в канавке 11, выполненной в корпусе 4 поршня с некоторым зазором, одновременно радиальным и осевым. Средства 8 связи устанавливаются для обеспечения герметичности в плоскости Р, поперечной оси ХХ поршня, причем эта плоскость проходит по существу через верхнюю кромку цилиндрической поверхности высотой Н, т.е. через окружность пересечения между этой цилиндрической поверхностью и лобовой частью 10. Эти средства связи содержат воэможность упругого упирания кольца

3 в осевом направлении в упор, выполненный заодно с корпусом 4 поршня.

В качестве примера средства 8 связи могут быть выполнены в виде шайбы

1588288

1О

50

На фиг.8 иллюстрируется механизм ограничения расхода масла.

Согласно варианту по фиг.9 и 10 указанная уплотняющая манжета выполнена в виде кольца 17 иэ деформируе- мого и несжимаемого материала, установленного между кольцом 3 и корпусом поршня 4. Предпочтительно этот мате55 или уплотнительной манжеты 12, опирающейся, с одной стороны, на верхнюю поперечную сторону 13 канавки 11 составляющую указанный упор и, с другой стороны, на заплечик 14, выполненный в верхней части и внутри кольца 3. Оно может быть снабжено по меньшей мере одним поперечным отверстием 15, уравновешивающим давления между внутренней и наружной цилиндрическими поверхностями кольца 3.

„Как показано на фиг.6, средства связи выполнены в виде кольцевой оболочки 16, предпочтительно сплошной и с толщиной а, меньшей толщины 1 кольца 3, и соединяющей с корпусом 4 поршня одну из верхней или нижней кромок кольца 3, в данном случае нижнюю кромку. Оболочка 16, даже тонкая, образует жесткую кольцевую связь в поперечном направлении между кольцом

3 и корпусом 4 поршня, к которым она может крепиться, например, посредством сварки.

На фиг.5 иллюстрируется совокупность технических решений, показанных на фиг.4 и 6,совмещающих герметичностьи направление поршня. Согласно фиг.5 кольцо 3 соединено с корпусом 4 поршня посредством оболочки 16, аналогичной оболочке по фиг.6, а уплотнительная манжета 12, аналогичная уплотнительной манжете по фиг.4, но без необходимости приложения осевого давления на кольцо 3, устанавливается между заплечиком 14, аналогичным заплечику по фиг.4, и поперечной стороной

13. канавки 11, аналогично поперечной стороне по фиг.4, но не являющейся частью канавки 11.

В вариантах выполнения по фиг.5 и 6 преимущественно предусматривается по меньшей мере- одно отверстие 15, аналогичное отверстию по фиг.4.

На фиг.7 показан положительный эффект расположения верхней кромки цилиндрической поверхности с высотой Н относительно поперечной плоскости Р, где соблюдается герметичность. риал является материалом на основе политетрафторэтилена (Тефлон") .

Согласно фиг.9 кольцо 17 наклады. вается на внутреннюю цилиндрическую поверхность кольца 3 и этот комплект размещается в канавке 18, которая отличается от канавки 11 тем, что содержит уступ 19 для опоры кольца 17, Выполнение по фиг.10 отличается от выполнения по фиг.9 наличием внутреннего заплечика 19 на кольце.3 для удержания кольца 17 между этим заплечиком 19 и уступом 20.

Предлагаемый поршень устанавливается таким образом, что опорное давление кольца 3 на цилиндр 2 достигает величины, не превышающей трети максимальнога давления горючих газов . формул а и з о б р е т е н и я

Поршень для сжатия газообразного вещества в цилиндрах поршневых машин в частности в двигателях внутреннего или внешнего сгорания или компрессоров, содержащих по меньшей мере одно твердое металлическое неразрезное кольца с рабочей цилиндрической поверхностью па меньшей мере на части Н ега высоты, контактирующей со стенкой цилиндра, образующая этой поверхности параллельна аси поршня, а внутренний диаметр D,. кольца превышает наружный диаметр D корпуса порше ня по меньшей мере в любой точке поперечного сечения рабочей цилиндрической поверхности, контактирующей

Ф со стенкой цилиндра, причем поршень содержит средства подвода смазки, поступающей из масляного картера, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения количества масла на угар путем повышения герметичности и возможности перемещения поршня в цнлиндре без заедания, наружный диаметр (De" )о с кольца соотносится с внутренним диаметром D " в соответствии с выражением (D " ) / D " = 1,000-.

1,001, а 1/D в любом сечении рабочей цилиндрической поверхности не более

Р llew — где Р, — допустимое кон2 сР1

1 fll тактное давление кольца на стенку цилиндра, обеспечивающее перемещение

s кольца без заедания; d (— предел упругости материала, из которого вы- полнено кольцо, причем кольцо соединено с поршнем средством связи с воз1588288. можностью создания между кольцом и п илиндром контактного давления, не превышающего Р,, а высота кольца

6ю выбирается из условия обеспечения ежду кольцом и цилиндром масляной

5 геленки.

2. Поршень по п.1, о т л и ч а ющ,и и с я тем, что цилиндрическая абочая поверхность с высотой Н коль- 1О а сопряжена с конической поверхносью, ограничивающей в верхней и нижей частях кольца рабочую цилиндриескую поверхность с высотой Н, причем вершина конуса конической поверх- 15 ости направлена в противоположную торону от оси кольца.

3. Поршень по пп. 1 и 2, о т л иа ю шийся тем, что высота Н илиндрической части кольца составля- 20 т порядка 10 мм.

4. Поршень по пп. 1-3, о. т л и а ю шийся тем, что средство связи между кольцом и поршнем выпол нено в виде уплотнительной манжеты. 25

5. Поршень по п.4, отличающийся тем, что уплотнительная манжета выполнена в виде кольца из деформируемого и несжимаемого материала. 30

6. Поршень по п.5, о т л и ч а юшийся тем, что деформируемая ! манжета выполнена из материала на основе политетрафторэтилена.

7. Поршень по пп. 4-6, о т л и ч а ю шийся тем, что манжета установлена в плоскости, перпендикулярной оси поршня, проходящей через линию сопряжения цилиндрической и конической поверхностей кольца.

8. Поршень по пп. 4-7, о т л и— ч а ю шийся тем, что манжета выполнена с возможностью подпора кольца в осевом направлении в сторону торца проточки, выполненной в корпусе поршня.

9. Поршень по пп. 1-3, о т л и— ч а ю шийся тем, что средство связи выполнено в виде перемычки, соединяющей верхнюю или нижнюю часть кольца с корпусом поршня, причем толщина перемычки меньше толщины кольца.

10. Поршень по п.9, о т л и ч а ю шийся тем, что в перемычке, соединяющей кольцо и корпус поршня, выполнены отверстия для подвода масла в полость, ограниченную уплотнительной манжетой, кольцом и корпусом поршня, причем полость соединена с масляным картером при помощи сообщающихся каналов.

1588288

1588288

Я г. 7

Фиг.8 - 20

Составитель А. Гладких

Редактор Н.Лазаренко Техред Л,Олийнык - Корректор А.Осауленко

Заказ 2429 Тираж 440 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

313035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101