Уплотнение газового стыка между втулкой и крышкой цилиндра двигателя внутреннего сгорания

Авторы патента:

Зимин Евгений Николаевич (RU)

Рыжов Валерий Александрович (RU)

Печенин Виталий Васильевич (RU)

Здоренко Владимир Алексеевич (RU)

F16J15/08 - металлической

F02F11/00 - Устройство уплотнений в двигателях внутреннего сгорания (поршневые кольца F02F 5/00, уплотнения как таковые F16J)

Владельцы патента RU 2624782:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (МИНПРОМТОРГ РОССИИ) (RU)

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Уплотнение газового стыка двигателя внутреннего сгорания содержит кольцевую уплотнительную прокладку (3) прямоугольного поперечного сечения, выполненную из стали с твердостью ниже твердости материала втулки и крышки цилиндра и установленную между уплотняемыми поверхностями втулки (2) и крышки (4) цилиндра. На уплотняемых поверхностях втулки (2) и крышки (4) цилиндра выполнены выступающие зубчики треугольного поперечного сечения, которые при скреплении шпильками втулки (2) цилиндра и крышки (4) цилиндра с блоком цилиндров вдавливаются в тело прокладки газового стыка. На рабочих поверхностях прокладки, в местах контакта с зубчиками, выполнены кольцевые проточки прямоугольного поперечного сечения с шириной В_к, равной 1,2 ширины В_з основания зубчика, и глубиной Н_к, равной 0,25…0,35 высоты Н_з зубчика. Технический результат заключается в обеспечении гарантированного замыкания газового стыка по всей площади прокладки. 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности двигателестроения, и может быть применено для уплотнения газового стыка между втулкой и крышкой цилиндра со стороны камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания.

Известны конструкции уплотнения газового стыка между втулкой и крышкой цилиндра двигателя внутреннего сгорания с применением листовых металлических прокладок различного профиля из мягкой стали.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению (прототипом) является уплотнение камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания по (патенту РФ №2513048, опубл. 20.04 2014, Бюл. №11), содержащее стальную прокладку газового стыка между чугунной втулкой и чугунной крышкой цилиндра. Все элементы газового стыка скрепляются между собой и крепятся к блоку цилиндров при помощи шпилек. Для повышения эффективности уплотнения газового стыка и предотвращения возникающих при работе двигателя взаимных радиальных и угловых микроперемещений втулки цилиндра и крышки цилиндра на сопрягаемых поверхностях втулки цилиндра и крышки цилиндра выполнены выступающие зубчики треугольного поперечного сечения, ширина основания и высота которых составляет 2-5% от ширины прокладки газового стыка и которые при скреплении втулки цилиндра и крышки цилиндра шпильками вдавливаются в тело прокладки.

Недостатком таких уплотнений является то, что при вдавливании зубчиков в прокладку на ее поверхностях, в местах контакта с зубчиками, происходит выдавливание металла прокладки из-за его пластического течения с образованием неровностей в виде кольцевых выступов, которые препятствуют замыканию газового стыка по всей площади прокладки и приводят к потере эффективности уплотнения.

Задачей изобретения является повышение эффективности уплотнения газового стыка между втулкой и крышкой цилиндра со стороны камеры сгорания двигателя.

Для решения этой задачи в изобретении используется уплотнение газового стыка двигателя внутреннего сгорания, содержащее кольцевую уплотнительную прокладку прямоугольного поперечного сечения, выполненную из стали с твердостью ниже твердости материала втулки и крышки цилиндра и установленную между уплотняемыми поверхностями втулки и крышки цилиндра, на которых выполнены выступающие зубчики треугольного поперечного сечения. Отличительной особенностью предлагаемой конструкции является то, что на рабочих поверхностях прокладки, сопрягаемых с поверхностями втулки и крышки цилиндра, выполнены кольцевые проточки прямоугольного поперечного сечения в местах контакта с зубчиками сопрягаемых поверхностей втулки и крышки цилиндра.

Предлагаемая конструкция прокладки газового стыка позволяет за счет выполнения кольцевых проточек прямоугольного поперечного сечения на рабочих поверхностях прокладки переместить образовывающиеся неровности в виде кольцевых выступов с рабочих поверхностей прокладки внутрь проточек и сохранить плоскостность поверхностей прокладки, обеспечить за счет этого гарантированное замыкание газового стыка по всей площади прокладки и повышение эффективности уплотнения.

Таким образом, эффективность уплотнения газового стыка повышается не только за счет вдавливания зубчиков в прокладку, но и за счет обеспечения полного прилегания сопрягаемых поверхностей элементов газового стыка (втулки цилиндра, крышки цилиндра и прокладки).

Достигаемый технический результат - обеспечение эффективного уплотнения газового стыка в течение длительной работы двигателя.

Конструкция уплотнения газового стыка двигателя показана на фиг. 1.

На фиг. 2 показан поперечный разрез уплотняемого стыка.

Уплотнение камеры сгорания двигателя содержит стальную кольцевую уплотнительную прокладку газового стыка прямоугольного поперечного сечения 3, установленную между уплотняемыми поверхностями втулки цилиндра 2 и крышки цилиндра 4, которые скрепляются с блоком цилиндров 1 с помощью шпилек 5.

Стальная прокладка 3 имеет твердость меньше твердости втулки цилиндра 2 и крышки цилиндра 4, изготавливаемых из высокопрочного чугуна. На уплотняемых поверхностях втулки и крышки цилиндра выполнены выступающие зубчики треугольного сечения с размерами Вз (ширина основания зубчика) и Нз (высота зубчика). На прокладке, в местах контакта с зубчиками, выполнены кольцевые проточки прямоугольного поперечного сечения с шириной Вк = 1,2 Вз и глубиной Нк = 0,25…0,35 Нз. Оптимальные соотношения размеров проточки и зубчика установлены экспериментальным путем на ОАО «Коломенский завод». Уплотнение газового стыка осуществляется за счет полного прилегания рабочих поверхностей B прокладки 3 к соответствующим поверхностям втулки и крышки цилиндра, а также за счет вдавливания зубчиков в прокладку при затяжке шпилек 5. При вдавливании зубчиков в прокладку образуются неровности в виде кольцевых выступов Б, которые заполняют свободный объем кольцевых проточек в прокладке и не выступают на поверхности B прокладки.

Выполненные на ОАО «Коломенский завод» расчеты и эксперименты показали, что предложенная конструкция обеспечивает надежную герметизацию и длительную безотказную работу газового стыка двигателя.

Уплотнение газового стыка двигателя внутреннего сгорания, содержащее кольцевую уплотнительную прокладку прямоугольного поперечного сечения, выполненную из стали с твердостью ниже твердости материала втулки и крышки цилиндра и установленную между уплотняемыми поверхностями втулки и крышки цилиндра, на которых выполнены выступающие зубчики треугольного поперечного сечения, которые при скреплении шпильками втулки цилиндра и крышки цилиндра с блоком цилиндров вдавливаются в тело прокладки газового стыка, отличающееся тем, что на рабочих поверхностях прокладки, в местах контакта с зубчиками, выполнены кольцевые проточки прямоугольного поперечного сечения с шириной, равной 1,2 ширины основания зубчика, и глубиной, равной 0,25…0,35 высоты зубчика.

Изобретение относится к уплотнению (1) между неподвижными деталями (2, 3) турбины, причем указанное уплотнение состоит из по меньшей мере одного промежуточного элемента (6), который содержит в своих противоположных концах концевые элементы (7, 8), причем указанные концевые элементы (7, 8) расположены в соответствующих пазах (4, 5) неподвижных деталей (2, 3) и примыкают к внутренним поверхностям пазов (4, 5), причем указанный промежуточный элемент (6) состоит из по меньшей мере двух частей (6', 6ʺ) и указанные части (6', 6ʺ) промежуточного элемента соединены с возможностью вращения друг с другом посредством шарнира (9).

Способ герметизации разборного соединения и герметичное разборное соединение для его реализации // 2615886

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для уплотнения разборных неподвижных соединений. В способе герметизации разборного соединения, включающем установку между частями разборного соединения уплотнительного элемента в виде металлического кольца с последующим приложением к нему усилия до его деформации, металлическое кольцо устанавливают в кольцевую посадочную канавку, которую предварительно выполняют на одной из частей разборного соединения, а другую часть помещают в металлическое кольцо, при этом формируют усилие не менее 100 Н/м, которое прикладывают к его свободному торцу, и одновременно с этим осуществляют поджатие по периметру свободного торца части разборного соединения, размещенного в металлическом кольце.

Устройство герметичной прокладки с коническим контактом в трапецеидальной канавке // 2603216

Изобретение относится к уплотнительной технике. Предлагается расположение кольцевой прокладки (22), имеющей сечение лежащей V-образной формы, в кольцевой канавке (24), имеющей сечение в форме трапеции, в которой малое основание (30) трапеции соответствует цилиндрическому дну канавки (24) и которая радиально раскрыта внутрь на уровне большого основания (32) трапеции, в котором прокладка (22) содержит радиально внешнюю кольцевую пяту (28) и две в целом конические кольцевые ветви (26), радиально вытянутые внутрь от пяты (28).

Уплотнение камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания // 2602325

Изобретение может быть использовано для уплотнения газового стыка между втулкой и крышкой цилиндра со стороны камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания. Уплотнение камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания содержит кольцевую уплотнительную прокладку (3), установленную в проточки неподвижных относительно друг друга уплотняемых поверхностей втулки цилиндра (1) и крышки (2) цилиндра.

Канавочно-клиновое уплотнительное соединение // 2573081

Изобретение относится к герметизации разъемных соединений. Деформация уплотнителя сопровождается локальным сдвигом поверхностных слоев уплотнителя и его сжатием на стыке двух наклонных поверхностей в зоне герметизации.

Уплотнение поперечного разъема узла конструкции // 2561817

Изобретение относится к уплотнительным устройствам для фланцевых торцевых соединений и, в частности, к турбинам авиационных двигателей и газотурбинным установкам, работающим как в нормальных условиях, так и в условиях высоких температур, где поверхности узлов конструкции прогреваются до температуры более 1000°С.

Уплотнительное металлическое кольцо и фланцевое уплотнительное устройство с перепуском рабочей среды // 2521526

Группа изобретений относится к уплотнительным устройствам для неподвижных фланцевых торцевых соединений. Уплотнительное металлическое пружинящее кольцо имеет в поперечном сечении U-образный профиль, уплотнение стыка осуществляется по ненаклоненной сплошной стенке профиля.

Двигатель внутреннего сгорания // 2513048

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания содержит блок цилиндров, чугунную втулку (1) цилиндра, чугунную крышку (2) цилиндра, стальную прокладку (3) газового стыка между втулкой (1) и крышкой (2) цилиндра, скрепленные при помощи силовых шпилек крепления цилиндрового комплекта к блоку цилиндров.

Уплотнение разъемного соединения // 2489633

Изобретение относится к уплотнению разъемного соединения. .

Уплотнительный гребень, узел лопаток турбины и газовая турбина, содержащая такой узел лопаток // 2486349

Уплотнение камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания // 2602325

Цилиндропоршневая группа двигателя внутреннего сгорания с щелевой продувкой // 2581752

Изобретение может быть использовано в двигателестроении. Цилиндропоршневая группа двигателя внутреннего сгорания с щелевой продувкой содержит цилиндр (1), в котором выполнены продувочные и выпускные окна (3) и (4), открываемые размещенным в нем поршнем (6), первое уплотнительное кольцо (7), установленное в кольцевой канавке поршня (6) и контактирующее с уплотняемой поверхностью цилиндра (1), второе уплотнительное кольцо (8), взаимодействующее с уплотняемой поверхностью цилиндра (1) и установленное в кольцевой канавке поршня (6) на расстоянии от первого кольца, не меньшем высоты выпускного окна (4), и продольные уплотнители (11) и (12), контактирующие с уплотняемой поверхностью цилиндра (1) в районе расположения перегородок между продувочными и выпускными окнами (3) и (4) и установленные в углублении (10) поршня между первым и вторым кольцами (7) и (8).

Конструкция для двигателя внутреннего сгорания // 2528227

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Конструкция для двигателя внутреннего сгорания содержит по меньшей мере один цилиндр (11), имеющий продольную ось (А).

Закрывающее устройство // 2519306

Изобретение может быть использовано в качестве закрывающего устройства для блока клапанов электрогидравлической системы управления клапанами двигателя внутреннего сгорания.

Двигатель внутреннего сгорания // 2513048

Прокладка под головку блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания // 2456466

Изобретение относится к машиностроению. .

Уплотнение головки цилиндра // 2381376

Уплотнительная прокладка (варианты), двигатель с одним или более клапаном, управляемым штангой толкателя, и способ сборки части узла двигателя (варианты) // 2369763

Уплотнительное устройство со слоистым несущим элементом и смещенным эластомерным уплотнением // 2344325

Изобретение относится к уплотнительной технике. .

Металлическая прокладка // 2326255

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано в качестве уплотнения между головкой блока цилиндров и блоком двигателя. .

Волновая прокладка // 2641987

Изобретение относится к плоским уплотнительным прокладкам для герметизации разъемных фланцевых соединений, например фланцевых соединений трубопроводов, арматуры, сосудов, работающих под давлением. Волновая прокладка содержит металлическое кольцо с волновым поперечным сечением, размещенное между графитовыми слоями. Поверхности, по крайней мере, выступов металлического кольца выполнены зубчатыми. Технический результат - обеспечение герметичности фланцевого соединения даже при его существенном отклонении от плоскостности. 5 ил.