Поршневое уплотнение
Изобретение относится к уплотнениям поршней в двигателях, насосах и компрессорах. Поршневое уплотнение содержит поршень с выполненной на его боковой поверхности канавкой и размещенным в ней уплотнительным кольцом. Поршень снабжен, по меньшей мере, двумя канавками и дополнительной цилиндрической проточкой, примыкающей к торцевой поверхности поршня. Уплотнительное кольцо выполнено сплошным, поверхность кольца, контактирующая с поверхностью цилиндра, выполнена цилиндрической, а поверхность кольца, контактирующая с поверхностью канавок, повторяет форму последних. Между внутренней поверхностью кольца и поверхностью упомянутой цилиндрической проточки имеется гарантированный зазор, причем уплотнительное кольцо выполнено наваркой или заливкой. Изобретение обеспечивает надежное и эффективное уплотнение пары цилиндр-поршень, повышает долговечность уплотнения и снижает шум и вибрацию. 1 ил.
Изобретение относится к области уплотнительной техники и может быть использовано для создания надежного уплотнения кинематических пар поршень-цилиндр, где имеется перепад давлений, в частности в двигателях и насосах.
Задача создания надежного уплотнения между поршнем и цилиндром в современном машиностроении решается различными путями. Известно, например, уплотнение поршневой машины, содержащее цилиндр, поршень с двумя кольцевыми компрессионными элементами, размещенными один под другим в одной канавке поршня, на дне которой выполнена выточка, причем в последней установлен по меньшей мере один пластинчатый промежуточный элемент, в котором пластинчатый промежуточный элемент выполнен с наружной рабочей поверхностью, контактирующей со стенкой цилиндра (патент RU №2031232, кл. F02F 5/00, F16J 9/00, опубл. 20.03.95 г., бюл. №8).
Недостатком данного уплотнения является то, что использование относительно тонкого пластинчатого промежуточного элемента, контактирующего со стенкой цилиндра, позволяет повысить эффективность уплотнения по замкам компрессионных кольцевых элементов и по закольцевому пространству, но не решает задачу повышения эффективности уплотнения между цилиндром и поршнем вследствие быстрого износа тонкого пластинчатого элемента.
Известно также уплотнение цилиндропоршневой группы двигателя внутреннего сгорания, содержащее уплотнительный элемент, выполненный в виде многовитковой пружины прямоугольного сечения из антифрикционного материала, размещенный в канавке поршня с предварительным натягом, причем канавка поршня в поперечном сечении выполнена по форме ласточкина хвоста, наружные поверхности крайних, свободных витков пружины выполнены коническими и сопряжены с соответствующими боковыми поверхностями канавки поршня, при этом сопрягаемые конические поверхности уплотнительного элемента и канавки поршня выполнены эквидистантными (патент RU №2076227, кл. F02F 5/00, F16J 9/04, опубл. 27.03.97, бюл.№9).
Недостатком известного уплотнения является сложность его изготовления.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является поршневое уплотнение, содержащее установленные в канавке поршня и контактирующие по всей высоте с цилиндром два разрезных уплотняющих кольца и промежуточное кольцо, выполненное 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 (патент RU №2037703, кл. F16J 9/00, опубл. 19.06.95 г., бюл. №3).
Недостатком данного поршневого уплотнения является выполнение поршня составным, что снижает его механическую прочность и усложняет изготовление. Кроме того, выполнение двух уплотняющих колец разрезными снижает надежность и долговечность уплотнения.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и повышение надежности, долговечности и герметичности уплотнения.
Поставленная задача решается в предлагаемом поршневом уплотнении, содержащем поршень с выполненной на его боковой поверхности канавкой и размещенным в ней уплотнительным кольцом, в котором поршень снабжен не менее чем двумя канавками и дополнительно цилиндрической проточкой, выполненной на боковой поверхности поршня, примыкающей к его торцу, а уплотнительное кольцо выполнено сплошным, поверхность кольца, контактирующая с поверхностью цилиндра, выполнена цилиндрической, а поверхность кольца, контактирующая с поверхностью канавок, повторяет форму последних, при этом между внутренней поверхностью кольца и поверхностью упомянутой цилиндрической проточки выполнен гарантированный зазор, причем уплотнительное кольцо выполнено наваркой или заливкой.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежом, где изображено поршневое уплотнение, в разрезе.
Поршневое уплотнение включает в себя поршень 1, на торцевой поверхности которого выполнены две или несколько кольцевых канавок 2, которые могут иметь различный профиль, например прямоугольный. На боковой поверхности поршня, примыкающей к его торцу 3, выполнена дополнительная кольцевая проточка 4. Аналогичная проточка может быть выполнена и с другой стороны поршня. В канавках 2 и выточке 4 на боковой поверхности поршня закреплено уплотнительное кольцо 5, форма внутренней стороны которого повторяет форму канавок и выточки. При этом между поверхностью уплотнительного кольца 5 и поверхностью кольцевой проточки 4 выполнен гарантированный зазор 6. В торце поршня выполнено отверстие 7 для крепления штока поршня (на чертеже не показан). Наружная поверхность уплотнительного кольца 5 выполнена цилиндрической и взаимодействует с внутренней поверхностью цилиндра (на чертеже не показан).
Поршневое уплотнение работает следующим образом. В конце такта сжатия двигателя, насоса или компрессора рабочая среда проникает в зазор 6 и прижимает часть уплотнительного кольца к поверхности цилиндра. При этом рабочая среда, воздействуя на часть уплотнительного кольца, находящуюся между зазором и цилиндром, оказывает дополнительное радиальное давление на указанную часть кольца, увеличивая его уплотняющую способность. При выполнении поршня с двумя проточками аналогичный эффект достигается и с другой стороны поршня. Благодаря такой конструкции уплотнения обеспечивается постоянное высокоэффективное уплотнение, достигаемое за счет использования зазора между частью кольца и цилиндром. Выполнение на торцевой поверхности поршня нескольких канавок позволяет обеспечить более надежное крепление уплотнительного кольца на поршне, снизить шум от вибраций и повысить долговечность всего уплотнения. Уплотнительное кольцо выполнено сплошным из материала с низким коэффициентом трения и установлено на поршне с использованием наварки или заливки. Выполнение уплотнительного кольца сплошным повышает прочность, а установка его на поршень методом наварки или заливки устраняет шум и вибрацию.
Предлагаемое поршневое уплотнение обеспечивает снижение шума от работы цилиндропоршневой группы, повышает надежность и долговечность уплотнения, обеспечивает более высокую степень уплотнения зазора между поршнем и цилиндром, улучшает условия притирания поршня к цилиндру.
1. Поршневое уплотнение, содержащее поршень с выполненной на его боковой поверхности канавкой и размещенным в ней уплотнительным кольцом, отличающееся тем, что поршень снабжен не менее, чем двумя канавками и дополнительно не менее чем одной цилиндрической проточкой, выполненной на боковой поверхности поршня, примыкающей к его торцу, а уплотнительное кольцо выполнено сплошным, поверхность кольца, контактирующая с поверхностью цилиндра, выполнена цилиндрической, а поверхность кольца, контактирующая с поверхностью канавок, повторяет форму последних, при этом между внутренней поверхностью кольца и поверхностью упомянутой проточки выполнен гарантированный зазор, причем уплотнительное кольцо выполнено, например, наваркой или заливкой.
2. Поршневое уплотнение по п.1, отличающееся тем, что уплотнительное кольцо выполнено из материала с низким коэффициентом трения, например фторопласта.
