CN104214002A - 用于活塞的热障 - Google Patents

Abstract

本发明公开用于活塞的热障。具体地，将内燃发动机的活塞的环密封区域中的温度维持在大约270℃以下以维持适当的环功能和润滑是重要的。公开一种具有在活塞顶部和环密封之间的热障槽的活塞和一种构建这种活塞的方法。热障槽朝着活塞的中心向内延伸的距离比压缩环槽大。在一种实施方式中，低导热性材料布置在热障槽的内部中并且开口环布置在外部中。在另一实施方式中，气体被提供到内部中，并且开口环焊接到活塞，使得热障槽的内部密封，即，在上边缘和下边缘处和在间隙处焊接。

Description

用于活塞的热障

技术领域

本发明涉及降低活塞的环密封中的温度。

背景技术

维持活塞的压缩环的功能性会受到温度过高的阻碍。期望一种保护环密封区域不受高温影响的活塞设计。

发明内容

为了克服现有技术中的至少一个问题，公开一种活塞组件，其具有活塞，该活塞具有活塞顶部、大致柱形裙部、以及在柱形主体中的环密封区域，该环密封区域具有第一压缩环槽、第二压缩环槽、以及比所述压缩环槽向内延伸更远的热障槽。活塞组件还具有设置在第一压缩环槽中的第一压缩环、设置在第二压缩环槽中的第二压缩环、以及设置在热障槽的外部中的开口环。开口环焊接到热障槽的角部。一些实施方式包括具有低导热性的陶瓷环设置在热障槽的内部中。陶瓷环可以是通过开口环保持就位的两段弧。替代地，低导热性材料设置在热障槽的内部中。低导热性材料是热喷陶瓷粉末和泡沫之一。在一些实施方式中，热障槽的外部比热障槽的内部厚。热障槽的内部的厚度小于预定厚度。预定厚度是在活塞中预期的操作状态下缺少对流气流时的厚度。

附图说明

图1是根据本发明的实施方式的活塞的剖视图；

图2是图1中所示的活塞的一部分；

图3和4是根据本发明的实施方式的活塞的部分；

图5和6是开口环的视图；以及

图7是能够布置在热障槽中的低导热性材料的弧的视图。

具体实施方式

如本领域普通技术人员将理解的，参照任意一个附图示出并描述的实施方式的各种特征可以与一个或多个其它附图中示出的特征相结合，以产生未明确示出或描述的替代实施方式。示出的特征的结合提供针对典型应用的代表性实施方式。但是，针对特定应用或执行，与本发明的教导相一致的特征的各种结合和变型可能是期望的。本领域普通技术人员可以认识到无论是否明确地描述或示出的类似应用或执行。

现有技术中的至少一个问题是通过如图1中剖视图所示的用于内燃发动机的活塞10克服的。活塞10的顶部12通过燃烧室中的火焰加热。能够采取措施来防止活塞顶部12熔化，这是其它发明的主题。将环密封区域14的温度保持在大约270℃以下以防止由于润滑剂分解导致的环粘着并且继续润滑骑在气缸套上的活塞环的外侧边缘是关键的。活塞10的裙部16是基本柱形的。

图2中示出活塞10的一部分。活塞10具有槽18和20，压缩环28和30分别设置在槽18和20中。压缩环28和30是梯形环。这些是借助于例子示出的并且不意于进行限制。压缩环的数量可以多于或少于图1-4中示出的，并且环可以是矩形、阶梯形、梯形或任何适当的横截面。在槽20上方提供附加槽(热障槽)。热障槽向内延伸的距离比槽18和20向内延伸的距离大，以提供更坚固的热障，尤其从活塞顶部12的中心的传热，活塞顶部12的中心是活塞的最热部分。在图1和2的例子中，槽的内部填充有低导热性材料。可以使用任何适当的材料，包括但不限于：由陶瓷或金属制成的热喷、烧结、粉末或泡沫材料。

热障槽使活塞10弱化。活塞10能够被设计成承受槽的设置。也为了克服这种槽的影响，开口环34可以被布置在槽的外部中。在图1和2的实施方式中，环34在下边缘处被焊接以使其保持就位，显示为焊缝36。环34在外边缘处对活塞10提供支撑，以及为热障槽的内部中的低导热性材料提供稳定性。

在替代实施方式(在这里未示出)中，热障槽可以朝着肘销孔(图1中元件17)向内倾斜。在这种实施方式中，布置在热障槽的外部中的开口环具有平行四边形横截面。

现在参照图3，在热障槽38中提供气体。气体能够是在环境压力或减小的压力下的空气或其它气体。在图3和4的实施方式中，开口环34在环34的上表面和下表面处焊接到活塞10。为了防止油进入槽38并由此影响活塞10的热特征，环34使槽40与外侧活塞10密封。

现在参照图5和6，开口环34被示出具有间隙52。间隙52有利于环34插入到槽40中(图3)。间隙52可以被焊接封闭以密封槽40的内部。参照图6，环34在上边缘54处焊接到活塞(未示出)，在下边缘56处焊接到活塞，并且通过焊缝58封闭间隙52(图5)。

图4中示出替代实施方式，一种活塞11，其中，槽50的内部窄并且具有预定厚度T。该厚度被确定使得在预期的操作状况范围上防止或几乎防止自然对流。即，该厚度是使得从槽50的上部至槽50的下部的传热受具有一些辐射传热但基本没有对流的热传导支配。由于密封在槽50中的空气(或其它气体)具有比活塞的母体金属低很多的导热性，槽50的存在用作对传热的热障。

如上面有关与图1和2相关联的实施方式描述的，材料布置在槽的内部中并且固化或以其它方式硬化就位。在另一实施方式中，布置在槽的内部中的材料形成在槽的外侧并且接着布置在槽中。这种材料以两件或多件形成，诸如图7中所示。两个180°弧能够被布置在热障槽的内部中并且接着通过任何适当的方法固定在槽中，所述方法包括但不限于：烧焊、钎焊、销接、胶粘和用环氧树脂胶合。

参照图1，活塞10能够在气缸壁内往复运动，气缸壁的一部分示出为元件15。气缸壁15和活塞10之间存有间隙。压缩环28和30向外弹并且骑在气缸壁15上。期望的是，避免任何部分从活塞10向外延伸超过裙部16的柱形包封件。因此，焊缝被研磨到裙部16的高度。

虽然已经关于具体实施方式详细描述了最佳模式，熟悉本领域的人员将认识到在权利要求的范围内的各种替代设计和实施方式。虽然各种实施方式可以被描述为提供优点或者关于一个或多个期望的特征相较于其它实施方式是优选的，如本领域技术人员意识到的，一个或多个特征可以折衷以实现期望的系统属性，这取决于具体应用和执行。这些属性包括但不限于：成本、强度、耐久性、寿命周期成本、适销性、外观、包装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、组装便利性等。这里描述的被特征化为关于一个或多个特征比其它实施方式或现有技术执行更不期望的实施方式不在本发明范围之外并且对于特定应用可能是期望的。

Claims (10)

1.一种活塞组件，包括：

活塞，其具有活塞顶部、大致柱形裙部、以及在柱形主体中的环密封区域，环密封区域具有第一压缩环槽、第二压缩环槽、以及热障槽，其中，热障槽比压缩环槽向内延伸到活塞内远；

设置在第一压缩环槽中的第一压缩环；

设置在第二压缩环槽中的第二压缩环；以及

设置在热障槽的外部中的开口环。

2.根据权利要求1所述的活塞组件，其中，开口环焊接到热障槽的角部。

3.根据权利要求1所述的活塞组件，还包括：设置在热障槽的内部中的具有低导热性的陶瓷环。

4.根据权利要求3所述的活塞组件，其中，陶瓷环由通过开口环保持就位的至少两段弧组成。

5.根据权利要求1所述的活塞组件，还包括：设置在热障槽的内部中的低导热性材料。

6.根据权利要求5所述的活塞组件，其中，低导热性材料是热喷陶瓷粉末和泡沫之一。

7.根据权利要求1所述的活塞组件，其中，热障槽的外部比热障槽的内部厚。

8.根据权利要求7所述的活塞组件，其中，热障槽的内部的厚度小于预定厚度。

9.根据权利要求8所述的活塞组件，其中，预定厚度是在活塞中预期的操作状态下基本缺少对流气流时的厚度。

10.根据权利要求1所述的活塞组件，其中，开口环固定到热障槽以形成密封，使得基本防止流体进入热障槽的内部。