Поршневая машина (варианты)



Поршневая машина (варианты)
Поршневая машина (варианты)
Поршневая машина (варианты)
Поршневая машина (варианты)
Поршневая машина (варианты)
Поршневая машина (варианты)
Поршневая машина (варианты)
Поршневая машина (варианты)
Поршневая машина (варианты)
Поршневая машина (варианты)
Поршневая машина (варианты)
Поршневая машина (варианты)

 


Владельцы патента RU 2431755:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" (RU)

Изобретение относится к машиностроению и может применяться в двигателях внутреннего сгорания, а также в поршневых компрессорах, насосах и системах гидравлики. Поршневая машина, содержащая цилиндропоршневую группу, включающую поршень с размещенными в его канавках компрессионными кольцами с замком и динамический усилитель компрессии (ДУК). ДУК по первому варианту выполнен в виде глухого иксообразного профиля, устанавливается в стыке замка компрессионного кольца и образует герметично замкнутый контур. ДУК по второму варианту выполнен в виде клина, параллельные и тыльная плоскости клина выполнены с возможностью совпадения с верхними и нижними радиальными и внутренними осевой плоскостями компрессионного кольца, образуя герметично замкнутый контур. Изобретение обеспечивает возможность применения одного компрессионного кольца, снижение вибрации и шума, компенсирует отрицательное воздействие эксплуатационного износа цилиндропоршневой группы, повышая тем самым надежность и моторесурс поршневой машины. 2 н.п. ф-лы, 12 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению и может применяться, главным образом, в двигателях внутреннего сгорания, а также в поршневых компрессорах, насосах и системах гидравлики.

Известна поршневая машина, включающая цилиндропоршневую группу, на каждом поршне которой установлен динамический усилитель компрессии (ДУК), состоящий из стопорного элемента, двух вкладышей, размещенных в выемках на боковой поверхности поршня под верхним компрессионным кольцом симметрично относительно оси замка компрессионного кольца [RU 2120050, МПК F02F 5/00, опубл. 1998.10.10. Поршневая машина. Аналогичное решение представлено в патенте RU 2195563, МПК F02F 5/00, опубл. 2002.12.27. Поршневая машина].

Из уровня техники известны также технические решения:

SU 1252527, F02F 5/00, опубл. 1986.08.23. Цилиндропоршневая группа;

SU 1652636, F02F 3/00, F16J 1/02, опубл. 1996.12.30. Цилиндропоршневая группа;

SU 2043529, F02F 1/00, F02F 5/00, опубл. 1995.09.10. Цилиндропоршневая группа ДВС;

RU 2050456, МПК F02F 3/00, 5/00, опубл. 1995.12.20. Поршень;

RU 2059854, МПК F02F 5/00, F02F 3/00, F16J 9/20, опубл. 1996.05.10. Поршневое уплотнение ДВС;

GB (Великобритания) 441224, МПК F16J 9/24, опубл. 1936.01.15. Поршневая машина.

Основными недостатками известных технических решений являются сложность и ненадежность конструкции, а следовательно, недолговечность и малый моторесурс поршневой машины.

Наиболее близким аналогом к предлагаемому техническому решению является двухтактная поршневая машина по патенту GB №441224, содержащая, по меньшей мере, одну цилиндропоршневую группу, включающую поршень с размещенными в его канавках компрессионными кольцами и динамический усилитель компрессии, выполненный за одно целое с кольцами в виде выступов, а на соответствующих поверхностях поршня выполнены углубления для размещения выступов, которые одновременно выполняют функцию стопорного элемента для фиксированного размещения колец (прототип).

Данное изобретение также является сложным, ненадежным и недолговечным. Это подтверждается тем, что:

а) изготовление динамического усилителя компрессии, выполненного за одно целое с кольцами в виде выступов, технологично сложно;

б) на поверхностях поршня выполнены углубления для размещения выступов;

в) неравномерность износа пар трения кольцо - цилиндровая втулка и непредохраненность кольца от загрязнения, так как размещение кольца не свободное, а фиксированное [Ваншейдт В.А. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Л., Судостроение, 1977. (с. 22, последний абзац)].

Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении надежности и увеличении моторесурса поршневой машины.

Предложено два варианта поршневой машины.

Указанный технический результат по первому варианту достигается тем, что динамический усилитель компрессии (ДУК) выполнен в виде глухого иксообразного профиля и установлен в стыке замка компрессионного кольца. Для этого торцевые его части выполнены в виде клина. Глухая плоскость, по меньшей мере, совпадает с внутренней цилиндрической плоскостью кольца, а открытая торцевая часть - с наружной цилиндрической плоскостью кольца, плоскости справа и слева ДУК выполнены в виде углублений - карманов в виде ласточкина хвоста. В этих карманах в виде ласточкина хвоста размещаются торцы компрессионного кольца. ДУК в виде глухого иксообразного профиля образует с замком компрессионного кольца кинематическую пару и герметично замкнутый контур. То есть компрессионное кольцо с ДУК в замке становится составным и герметично замкнутым, что способствует увеличению уплотняющего эффекта компрессионного кольца.

Учитывая, что наиболее быстрое изнашивание поршневых колец происходит в зоне замка [Двигатели внутреннего сгорания: конструирование и расчет на прочность поршневых и комбинированных двигателей. Д.Н.Вырубов, С.И.Ефимов, Н.А.Ивашенко и др.; под ред. А.С.Орлина, М.Г.Круглова. - М.: Машиностроение, 1984. - 384 (с.160, второй абзац) [10]], ДУК - клин заявленного изобретения обеспечивает снижение изнашивания в зоне замка благодаря образованию герметично замкнутого контура.

Изобретение по первому варианту иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображена цилиндропоршневая группа поршневой машины, на фиг.2, 3 - вид модернизированного компрессионного кольца, точнее зоны замка соответственно с внешней - рабочей и внутренней поверхностей кольца; на фиг.4 - вид компрессионного кольца с ДУК - глухим квазииксообразным профилем, установленного в цилиндровую втулку, совместно создающие замкнутый контур.

Поршневая машина содержит, по меньшей мере, один цилиндр 1, поршень 2 с поршневыми канавками 3, 4, 5, размещенные в поршневых канавках компрессионные кольца 6 и 7, динамический усилитель компрессии 8.

На фиг.1-5 обозначены: 9 - маслосъемное кольцо; 10 - палец поршня; 11 - шатун (фиг.1); А, В - наружная и внутренняя поверхности кольца (фиг.2); С, D - верхняя и нижняя радиальные плоскости кольца (фиг.2); Е, F - торцевые клинья (фиг.2) замка компрессионного кольца 6 (фиг.1, 5); G, H - глухая (фиг.3) и верхняя плоскости ДУК (фиг.3, 4); I, J - углубления (фиг.4) - карманы в виде ласточкина хвоста); К - наружная поверхность ДУК (фиг.4, 5); L - замок кольца.

Поршневая машина работает по известному принципу [9, с. 22]. При возвратно-поступательном движении поршня 2 (фиг. 1) прижатие колец 6, 7 происходит вследствие собственной их упругости и давления газов, проникающих в заколечные полости канавок. Лабиринтное действие колец обеспечивается путем перетекания газов через зазоры над кольцами 6, 7 и в заколечные полости поршневых колец. Предотвращение прорыва газов в картер двигателя обеспечивается динамическим усилителем компрессии, т.е. глухим иксообразным профилем (фиг.1, 3, 4 и 5). Наличие ДУК предложенной конструкции обеспечивает плотное прилегание поверхностей углубления I, J (фиг.4) карманов клина (фиг.4, 5) к поверхностям Е, F (фиг.2) замка компрессионного кольца 6 (фиг.1, 5), которое, в свою очередь, плотно прилегает к зеркалу цилиндра 1 (фиг.1, 5), тем самым блокируя прорыв газов через зазор компрессионного кольца 6 (фиг.1, 5) в пространство между поршнем 2 и цилиндром 1 (фиг.1).

Технический результат по второму варианту достигается тем, что поршневая машина, содержащая, по меньшей мере, одну цилиндропоршневую группу, включающую поршень с размещенными в его канавках компрессионными кольцами с замком и динамический усилитель компрессии (ДУК), отличающаяся тем, что ДУК выполнен в виде клина, параллельные и тыльная плоскости клина выполнены с возможностью совпадения с верхними и нижними радиальными и внутренними осевой плоскостями компрессионного кольца, образуя герметично замкнутый контур.

На фиг.6 изображена цилиндропоршневая группа поршневой машины (второй вариант), на фиг.7 - вид одного из известных конструкций компрессионного кольца; фиг.8, 9 - вид модернизированного кольца фиг.7, точнее зоны замка соответственно с внешней - рабочей и внутренней поверхностями кольца; на фиг.10 - вид ДУК-клина с тыльной стороны; на 11 - вид ДУК-клина со стороны наклонных плоскостей, т.е. острия, или с передней стороны; на фиг.12 - вид кольца с ДУК-клином, установленного в цилиндровую втулку, совместно создающие замкнутый контур,

Поршневая машина по второму варианту также содержит (фиг.6), по меньшей мере, один цилиндр 1, поршень 2 с поршневыми канавками 3, 4, 5, размещенными в поршневых канавках компрессионные кольца 6 и 7, динамический усилитель компрессии 8.

На фиг.6-12 обозначены: 9 - маслосъемное кольцо; 10 - палец поршня; 11 - шатун (фиг.6); А, В - наружная и внутренняя поверхности кольца; С, D - верхняя и нижняя радиальные плоскости кольца; L - замок кольца (фиг.7-9); М, N - стыки или торцы кольца; О - высота кольца; Р - ширина кольца (фиг. 7); Q, R - торцевые части в районе замка (фиг. 8, 9); S,T - наклонные плоскости - пазы клина (фиг.10, 11); U, V - параллельные плоскости клина; W - «верхняя» плоскость клина (фиг.10, 11); X - торец - «острие» клина (фиг.11, 12); Y, Z - стыки или торцевые части кольца - замка (фиг.11, 12).

Поршневая машина по второму варианту (фиг.6-12) работает аналогичным образом. ДУК по первому и второму вариантам отличаются по конструкции.

Наличие ДУК предложенной конструкции (фиг.10, 11, 12) обеспечивает плотное прилегание поверхностей S, Т (фиг.10, 11) клина к поверхностям Q, R (фиг.7) замка компрессионного кольца 6 (фиг.6), которое в свою очередь плотно прилегает к зеркалу цилиндра 1 (фиг.6, 12), тем самым блокируя прорыв газов через зазор компрессионного кольца в пространство между поршнем 2 и цилиндром 1 (фиг.6, 12).

Важные преимущества заявленного изобретения заключаются в том, что конструкция динамического усилителя компрессии как по первому, так и по второму варианту никаких технологических изменений конструкции двигателя и изготовления специального компрессионного кольца не требует.

Предложенные конструкции ДУК (фиг.1-12) компенсирует отрицательное воздействие эксплуатационного износа цилиндропоршневой группы.

Хорошая компрессия компрессионного кольца благодаря составной конструкции, т.е. кольца с ДУК (фиг.1-12) вполне обеспечивает применение одного компрессионного кольца.

Кроме того, хорошая компрессия компрессионного кольца способствует снижению нормальной боковой силы, действующей на втулку цилиндра 1 при перекладках поршня 2 (фиг.1, 6), а также его виброактивности и кавитации.

Вышеизложенные особенности подтверждают достаточную надежность предложенной конструкции ДУК, уплотняющую эффективность компрессионного кольца, малошумность и высокий моторесурс поршневой машины. При этом благодаря простоте конструкции динамического усилителя компрессии, состоящего из одного элемента, т.е. глухого иксообразного профиля (фиг.1-5) или клина (фиг.6-12), их выполнение и установка не требуют значительных капитальных затрат.

Динамические усилители компрессий (фиг.1-12) могут применяться также в поршневых компрессорах и насосах, в регуляторах частот вращения, в гидравлических и других системах машин.

1. Поршневая машина, содержащая, по меньшей мере, одну цилиндропоршневую группу, включающую поршень с размещенными в его канавках компрессионными кольцами с замком и динамический усилитель компрессии (ДУК), отличающаяся тем, что ДУК выполнен в виде глухого иксообразного профиля и установлен в стыке замка компрессионного кольца, для этого торцевые части выполнены в виде клина, с возможностью совпадения его глухой плоскости с внутренней цилиндрической плоскостью кольца, а открытой торцевой частью - с наружной цилиндрической плоскостью кольца, плоскости справа и слева ДУК выполнены в виде углублений-«карманов» «ласточкин хвост», при этом компрессионное кольцо с иксообразным ДУК в замке образует кинематическую пару и герметично замкнутый контур.

2. Поршневая машина, содержащая, по меньшей мере, одну цилиндропоршневую группу, включающую поршень с размещенными в его канавках компрессионными кольцами с замком и динамический усилитель компрессии (ДУК), отличающаяся тем, что ДУК выполнен в виде клина, параллельные и тыльная плоскости клина выполнены с возможностью совпадения, с верхними и нижними радиальными и внутренней осевой плоскостями компрессионного кольца, образуя герметично замкнутый контур.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к проектированию, производству и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания, и позволяет повысить мощность и ресурс двигателя внутреннего сгорания, уменьшить расход топлива и масла.

Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к проектированию, производству и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания, и позволяет повысить мощность и ресурс двигателя внутреннего сгорания, уменьшить расход топлива и масла, улучшить экологические характеристики двигателя.

Изобретение относится к машиностроению. .

Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к двигателестроению, и может быть использовано при проектировании, производстве и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания.

Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к двигателестроению, и может быть использовано при проектировании, производстве и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания.

Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к проектированию, производству и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано при проектировании, производстве и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания и позволяет увеличить мощность и ресурс двигателя, уменьшить расход топлива и масла, улучшить экологические показатели двигателя.

Изобретение относится к двигателестроению. .

Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к проектированию, производству, ремонту и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к проектированию, производству и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к деталям машин для пар скольжения, в частности к цилиндрам двигателя, гильзам цилиндра, поршневым кольцам

Изобретение относится к устройствам уплотнения в двигателях внутреннего сгорания или компрессорах, а именно к конструкции компрессионных поршневых колец

Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к области проектирования, производства и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к проектированию, производству и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания

Изобретение относится к машиностроению

Изобретение относится к машиностроению, а конкретно к проектированию, производству и эксплуатации двигателей внутреннего сгорания, и позволяет существенно сократить расход масла на угар и улучшить экологические показатели двигателя

Изобретение относится к области машиностроения

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к устройствам, устанавливаемым на поршнях двигателей или компрессоров в качестве маслосъемных колец

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и касается конструкции составных компрессионных поршневых колец двигателя внутреннего сгорания

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для уплотнения поршней и механизмов. Устройство включает два концентрично расположенных в канавке 2 поршня 1, кольца 3 и 6 и расширитель в виде набора спиральных пружин 17. Поршневое кольцо 3 взаимодействует наклонными плоскостями 13 клинообразных выступов 4 с наклонными плоскостями 15 впадин 7 дополнительного кольца 6 в левой полуокружности 18 уплотнительного устройства так, что равнодействующие силы F направлены по часовой стрелке, а в правой полуокружности 21 равнодействующие силы F направлены против часовой стрелки. В процессе работы двигателя равнодействующие силы F уравновешивают друг друга и уплотнительное устройство поршня не проворачивается в поршневой канавке 2. Радиальные составляющие силы R прижимают кончики 23 поршневого кольца 3 к зеркалу цилиндра 26. Это улучшит приработку колец к зеркалу цилиндра 26 и повысит герметичность цилиндра 24. Новым является то, что наклоны взаимодействующих между собой боковых плоских поверхностей 13 и 15, выполненных в левой полуокружности 18, направлены по часовой стрелке, а наклоны взаимодействующих боковых плоских поверхностей 13 и 15, выполненных в правой полуокружности 21, направлены против часовой стрелки. Одна пара узлов I выполнена в районе замков колец так, что радиальные составляющие силы R проходят через кончики колец 23 под углом 10 градусов к поперечной оси 22. Изобретение обеспечивает повышение надежности работы уплотнительного устройства поршня и увеличение срока службы. 4 ил.
Наверх