Поршневой узел

 

Изобретение относцтся к двигателестроению, в частности к двухфункциональным поршневым кольцам. Целью изобретения является повышение уплотнительных и маслосьемных свойств поршневого узла с двухфункциональными кольцами. Поршневой узел содержит верхний кольцевой элемент 2 с конической рабочей поверхностью и увеличенной радиальной толщины, а также нижний кольцевой .элемент 2 скребкового типа меньше радиальной толщины с тангенциальным расширителем 3. установленные в канавке 4 поршня 5, в дне которой выполнена выточка 8. В верхнем кольцевом элементе на стыке верхней торцовой и внутренней поверхностей выполнена торсионная проточка 6, а внутренней частью 9 этот элемент размещен в выточке 8 дна канавки поршня. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ С.ССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4739688/06 (22) 21.09.89 (46) 15.03.92. Бюл, М 10 (71) Одесский конструкторско-технологический институт I10 поршневым кольцам (72) А.И.Флаксин и С.В,Кобяков (53) 621.43-762.444(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1451313, кл. F 02 F 5/00, 1989. (54) ПОРШНЕВОЙ УЗЕЛ (57) Изобретение относится к двигателестроению, в частности к двухфункциональным поршневым кольцам, Целью изобретения является повышение уплотнительных и мас-

Изобретение относится к дви.ателестроению, к конструкциям поршневых узлов, в частности к двухфункциональным поршневым кольцам.

Известно составное маслосъемное поршневое кольцо, состоящее нз двух скребковых элементов и расширителя, на смежном торце верхнего скребкового элемента выполнены дренажные пазы для отвода снятого со стенки цилиндра масла.

Известно также маслосьемное поршневое кольцо, состоящее из двух скребковых элементов различной радиальной толщины и тангенциэльного расширителя для нижнего элемента с меньшей радиальной толщиН0А.

Недостатком известных конструкций поршневых колец является отсутствие уплотнения закольцевого зазора, вследствие чего они не могут быть применены в качест. Ы 1719689 А1 лосьемных свойств поршневого узла с двухфункциональными кольцами. Поршневой узел содержит верхний кольцевой элемент

2 с конической рабочей поверхностью и увеличенной радиальной толщины, а также нижний кольцевой элемент 2 скребкового типа меньше радиальной толщины с тангенциальным расширителем 3, установленные в канавке 4 поршня 5, в дне которой выполнена выточка 8. В верхнем кольцевом элементе на стыке верхней торцовой и внутренней поверхностей выполнена торсионная проточка 6, а внутренней частью 9 этот элемент размещен в выточке 8 дна канавки поршня. 1 з.п.ф-лы. 3 ил. ве двухфункциональных (компрессионномаслосъемных).

Скребковые элементы, имеющие дренажные пазы, подвержены поломкам ввиду напряжений, связанных с различными моментами сопротивления изгибу по перимет- ъ ру, особенно при перекладке поршня.

Известен поршневой узел,.включающий двухфункциональное поршневое кольцо, состоящее из двух кольцевых элементов разной радиальной толщины с расширителем для меньшего элемента и кольцевого сепаратора с гребенчатым периметром, перекрывающего сплошным внутренним участком закольцевой зазор верхнего, большего, элемента. Гребенчатый периметр сепаратора обеспечивает дренажные проходы для масла между кольцевыми элементами. Такая конструкция обеспечивает уплотняющую и маслосьемную способность поршневого узла, 1719689

Однако такому поршневому узлу присущи следующие недостатки: многоэлементность двухфункционального поршневого кольца, состоящего из четырех самостоятельных .деталей; необходима предельно высокая точность изготовления основных деталей — двух кольцевых элементов и сепаратора, особенно rio осевой высоте, так как от величины суммарного осевого зазора за-. висят уплотняющие функции поршневого узла, сложность сборки двухфункционального кольца, особенно установки плоского сепаратора в выточку на дне канавки поршня.

Цель изобретения — повышение уплотнительных и маслосъемных свойств поршневого узла с двухфункциональными кольцами.

Поставленная цель достигается тем, что в поршневом узле, включающем двухфункциональное кольцо, состоящее из двух кольцевых элементов разной радиальной толщины с тангенциальным расширителем для меньшего из них, установленных. один над другим в канавке поршня, имеющей на дне выточку, в кольцевом элементе с большей радиальной толщиной на стыке верхней торцовой и внутренней поверхностей выполнена торсионная проточка, а внутренней частью этот элемент помещен в выточке дна канавки поршня, опираясь при это нижним торцом на полку выточки, Такая конструкция обеспечивает высокие компрессионные свойства поршневого узла за счет лабиринтного уплотнения, образуемого внутренней частью верхнего кольцевого элемента, установленного в выточку на дне канавки поршня, а также за счет двух запорных поясков, образуемых торсионным скручиванием этого элемента.

MBcflocb8MHble функции узла обеспечиваются одновременно верхним и нижним кольцевыми элементами, при этом дополнительную упругость нижнему элементу (скребкового типа) придает тангенциальный расширитель.

Отвод масла, снятого верхним элементом со стенки цилиндра, осуществляется через KflMHoBvlpHtlA межкольцевой зазор, образуемый за счет торсионного скручивания этого элемента.

На фиг.1 и 2 изображен поршневой узел, поперечное сечение; на фиг.3 — схема работы поршневого узла.

Поршневой узел содержит верхний 1 и нижний 2 кольцевые элементы и тангенциальный расширитель 3, установленные в канавке 4 поршня 5. мента 2 осуществляется сжатие спиральной пружины расширителя 3, в результате чего

50 нижний элемент 2 приобретает дополнительную упругость, необходимую для снятия основного слоя масла со стенки цилиндра 12.

В ходе работы двигателя поршневой

55 узел действует следующим образом.

Компрессионные функции осуществляются за счет надежного перекрытия закольцевого пространства 13 нижнего элемента 2 верхним кольцевым элементом 1.

Верхний элемент 1 изготавливается в виде поршневого кольца минутного типа с конической рабочей поверхностью и увеличенной радиальной толщиной. На стыке его внутренней цилиндрической и верхней торцовой поверхностей выполнена торсионная проточка 6 ступенчатого или конического типа, Увеличенная радиальная толщина элемента обеспечивает повышенную его упругость. Верхний элемент может изготовляться меньшей осевой высоты, чем нижний (см, фиг,2).

Нижний элемент 2 изготавливается как поршневое кольцо скребкового типа и может иметь на внутренней поверхности канавку для центровки расширителя 3.

Радиальная толщина этого элемента меньше верхнего.

Тангенциальный расширитель 3 представляет собой замкнутую в кольцо проволочную спиральную пружину

В канавке 4 поршня 5 на дне 7 выполнена выточка 8 для размещения внутренней части 9 верхнего кольцевого элемента 1, Через нижнюю часть дна канавки 4 поршня 5 половиной сечения проходят маслоотводящие окна 10 для сброса масла в картер двигателя, Сборка поршневого узла осуществляется следующим образом.

В канавку 4 поршня 5 устанавливается нижний. кольцевой элемент.3 скребкового типа 2 в сборе с расширителем 3. После этого над нижним элементом 2 устанавливается верхний кольцевой элемент 1 минутноro типа, который внутренней частью 9 помещается в выточку 8 на дне 7 канавки 4 пор-. шня 5, опираясь своим нижним торцом о полку 11 выточки 8.

После сборки узла поршень 5 вводится в цилиндр 12 двигателя. Кольцевые элементы 1 и 2 сжимаются за счет наличия зазора.

При этом верхний кольцевой элемент 1 благодаря торсионному скручиванию на величину осевого сборочного зазора приобретает тарельчатую форму, Под воздействием сжатия нижнего кольцевого эле1719689

Это достигается за счет наличия дополнительного лабиринта от прорыва газов, образованного выточкой 8 в дне 7 канавки 4 и внутренней частью 9 этого элемента за счет двух запорных поясков 14 и 15, образуемых 5 при торсионном скручивании верхнего элемента 1.

При движении поршня вниз за счет сил трения верхний элемент 1 приобретает дополнительное скручивание; а следователь- 10 но, происходит более надежный поджим его в зоне запорнь|х пояСков 14 и 15; т.е. повышается уплотнительная способность кольца.

При движении поршня вниз съем масла 15 со стенки цилиндра 12 осуществляется одновременно двумя кольцевыми элементами

1 и 2.

Нижний кольцевой элемент 2 с расширителем 3 благодаря высокой упругости 20 снимается со стенки цилиндра 12 основной слой масла, которое через маслоотводящие окна 10 в поршне 5 отводится в картер двигателя.

Верхний кольцевой элемент 1, имея 25 повышенную упругость (за счет увеличения радиальной толщины по сравнению с обычным поршневым кольцом) снимает со стенки цилиндра оставшийся слой масла.

Снятое верхним кольцевым элементом 30

1 масло отводится через межкольцевой клиновидный дренажный зазор 16, образованный при торсионном скручивании верхнего элемента 1, и далее через закольцевое пространство 13 нижнего элемента 2 в маслоот- 35 водящие окна 10 поршня 5.

Межкольцевой дренажный масляный клин 16 разжимает кольцевые элементы 1 и

2, плотно прижимает нижний элемент 2 к стенке канавки поршня.. 40

Таким образом, применение поршневого узла предлагаемой конструкции обеспечивает двухфункциональную работу (компрессионную и маслосъемную) поршневого узла, расположенного в одной канавке 45 поршня. Это позволяет одновременно с уменьшением количества колец (канавок) на поршне применить предлагаемый поршневой узел для комплектации современных

ДВС и компрессоров, оснащаемых поршня- 50 ми уменьшенной осевой высоты; создание клиновидного межкольцевого дренажного зазора путем использования торсионного скручивания верхнего кольцевого элемента увеличивает проходное сечение для потока масла не менее чем в. полтора раза, чем повышается маслосъемная эффективность поршневого узла, и повышает долговечность верхнего кольцевого элемента по сравнению с аналогом, где дренажные пазы вызывают частые его поломки. Уменьшение количества элемента в поршневом узле по сравнению с прототипом с четырех до трех, а также снижение жесткости требования по точности осевых зазоров и возможность изготовления всех стандартных элементов на существующем оборудовании, делают предлагаемый поршневой узел высокотехнологичным с одновременным удешевлением всего поршнекомплекта.

Простота сборки и разборки поршневого узла снижают трудовые затраты на моторных и ремонтных предприятиях.

Особенности конструкции поршневого узла комбинированного двухфункционального действия, простота и высокая технологичность всех его элементов позволяет повысить экономичность работы ДВС по . топливу на 1 — 2% и по маслу на 8-10%.

Формула изобретения

1. Поршневой узел,. содержащий двухфункциональное уплотнение. состоящее из двух кольцевых элементов разной радиальной толщины, установленных один над другим в канавке поршня с выточкой на дне, причем между дном канавки поршня и внутренней поверхностью кольцевого элемента с меньшей радиальной толщиной установлен тангенциальный расширитель, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, в кольцевом элементе с большей радиальной толщиной на стыке верхней торцовой и внутренней поверхностей выполнена торсионная проточка.

2. Узел по п.1, отличающийся тем, что торсионная проточка образует выступ на стыке нижней торцовой и внутренней поверхностей кольцевого элемента с большей радиальной толщиной, причем выступ размещен s выточке дна канавки поршня, опираясь своей нижней торцовой поверхностью на нижнюю полку выточки.

1719689

1719689

Составитель А.Гладких

Редактор Л.Веселовская Техред М.Моргентал Корректор С.Черни

Заказ 754 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

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