CN104747314B - 一种十字头二冲程柴油机活塞杆填料函 - Google Patents

Abstract

一种十字头二冲程柴油机活塞杆填料函，所述填料函包括由下端部带有法兰的两只相连接的半圆环组成的壳体；法兰采用螺栓固定在气缸横隔板上；在壳体内表面从上到下，沿轴向依次开有四道环槽，环槽内设有通向壳体体外的排气口和回油孔；其中上二道环槽中安装有气环，下二道环槽中安装有油环；气环和油环均由多段接触端口为上下搭接的正反台阶式结构的环弧组成，气环和油环的圆周面上均设有至少一条环形的圆弧槽，通过安装在圆弧槽中的弹簧将其绑缚在活塞杆外圆上，并嵌入式安装在环槽内；其中气环的环弧的外圆周上还设有环形凸台，在凸台的外圆周面上还设有嵌入在环槽底部设置的密封槽中的密封圈。本发明结构简单，气环密封和油环刮油效果改善显著。

Description

一种十字头二冲程柴油机活塞杆填料函

技术领域

本发明涉及一种十字头二冲程柴油机活塞杆填料函，尤其涉及一种船用柴油机上的活塞杆填料函，属于柴油机技术领域。

背景技术：

一种十字头两冲程大型船用柴油机主机，通常具有多个气缸，每个气缸内设置一个往复移动的活塞。该活塞通过活塞杆与可移动地支承在柴油机壳体内的滑动轨道上的十字头相连接，该十字头的另一端通过连杆与柴油机曲轴相连接，柴油机机体内在气缸的下部，滑动轨道的上部还设有一气缸横隔板，将机体内扫气室与曲轴箱隔开，为了使活塞杆能够密封穿越气缸横隔板，在气缸横隔板的穿越孔上设有填料函；填料函的作用是为了防止扫气室的气体进入曲轴箱，曲轴箱的机油进入扫气室。

目前柴油机使用的填料函的壳体是两半式，两者用螺栓固紧；壳体底部用螺栓与法兰紧固，法兰用螺栓从曲轴箱固定到气缸横隔板上；在壳体内表面沿轴线方向开有多道环槽，分别安装气环和油环；每只气环(或油环)都是由多段彼此独立的环弧组合而成，利用弹簧将其绑缚在活塞杆上，再嵌入到壳体的环槽里。因此，在同一圆环内，环弧与环弧之间需要留有一定的间隙，以免热膨胀和径向磨损使环弧之间出现卡死现象，但是，由于环弧之间间隙的存在，造成环弧之间间隙处漏气窜油。特别是各上下环弧的开口分别重叠在同一方向时，称为环弧走“对口”。环弧走“对口”发动机将突然出现排气增大，机油外泄激增等故障，导致压缩无力、功率下降，机油损耗超标。

为最大限度减少柴油机扫气室向曲轴箱漏气，以及曲轴箱向外窜油现象发生，减少环弧走“对口”发生的概率，通常是采用增加密封环的数量，但是效果并不好，且增加了制造成本，加长了柴油机活塞杆的长度。

名称为：填密函环，申请号为：00106466.5的发明专利，其技术方案是通过在填密函环沿活塞杆滑动的工作面上施加一层坚硬而耐磨的涂层，其技术方案对其改善密封性能并没有实质性帮助。

名称为：活塞杆填料盒密封件，申请号为：91101775.5的发明专利，其技术方案是“其下方的密封环和导环则由塑料制成，并且下密封区的所有密封环和挡油环也是用塑料制成。”仍然不能解决其端口密封问题。

发明内容：

本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的问题和缺陷，改善现有填料函的密封性能，提供一种十字头二冲程柴油机活塞杆填料函。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是对现有填料函的气环、油环结构分别进行改进，具体是在气环的外圈增加一道与壳体的密封圈，同时将相邻环弧之间的端口上下搭接，且搭接面设在环的内外圈密封段，阻断其接口处与外壳的间隙串通，从而大大减少其漏气；油环是将环弧与环弧的端口上下搭接，避免环弧端口间隙窜油；从而也有效地避免气环和油环走“对口”现象的产生。具体技术方案是：

一种十字头二冲程柴油机活塞杆填料函，包括柴油机机体内气缸横隔板9，活塞杆1和填料函；其特征在于，所述填料函包括壳体5，所述壳体5由下端部带有法兰的两只相连接的半圆环组成；所述法兰采用螺栓6固定在气缸横隔板9上；在所述壳体5内表面从上到下，沿轴线方向依次开设有四道环槽51，环槽51内开设有通向壳体5体外的排气口10和回油孔11；其中上二道环槽51中安装有气环2，下二道环槽51中安装有油环7；所述气环2和油环7均由多段接触端口为上下搭接的正反台阶式结构的环弧21组合而成，气环2和油环7的圆周面上均设有至少一条环形的圆弧槽214，通过安装在圆弧槽214中的弹簧3将其绑缚在所述活塞杆1外圆上，并嵌入式安装在环槽51内；其中所述气环2的环弧21的外圆周上还设有环形凸台213，在凸台213的外圆周面上还设置有嵌入在环槽51底部设置的密封槽511中的密封圈4。所述气环2，其环弧21与环弧21的接触端口，是利用正反台阶式结构在凸台213的中部上下搭接；所述油环7，其环弧21与环弧21的接触端口为正反台阶式结构上下搭接，且搭接面保持水平。

上述所述气环2和油环7的环弧21的上下搭接面之间还设有下搭接体厚度方向的热膨胀间隙c，所述热膨胀间隙c优选为0.02毫米。

上述所述气环2和油环7的环弧21上下搭接的圆周方向的搭接长度为e＝6～10毫米，搭接端面并设有热膨胀间隙a和磨损间隙b。其中所述的热膨胀间隙a优选为1.5毫米，磨损间隙b优选为1.5毫米。

上述所述密封圈4为半圆环气囊式结构，其断截面为空心方形，材质为非金属弹性材料。

上述所述气环2和油环7的环弧21优选为3段。其中所述气环2的圆周面上设有的圆弧槽214为2条，分别设置在所述凸台213的两边。

上述所述气环2和油环7的环弧21接触端口的搭接另一方式为榫卯连接，即一个环弧21的端口为“凹”口，另一个环弧21的端口为“凸”口。

上述所述气环2和油环7的环弧21的材质为金属材料。

本发明的一种十字头二冲程柴油机活塞杆填料函的优点和有益效果在于：

1、本发明结构简单，对十字头二冲程柴油机活塞杆填料函的气环密封和油环刮油效果改善显著。众所周知，目前填料函的气环泄漏主要是由密封环的环弧端口间隙产生。本发明通过增加气环的外圈密封，以及将环弧端口采用搭接方式连接，切断了环弧的上下端口通过环槽底部串通通道，使环弧端口在搭接面处产生节流和迷宫密封的作用，因此有效地阻断了气环在环弧端口处漏气问题，此外将油环的环弧端口也采用搭接方式连接，使其对活塞杆圆周方向的刮油无遗漏，提高油环的刮油效果，从而消除了环弧因走“对口”情况的产生，避免了因环弧走“对口”而使柴油机漏气漏油加剧、压缩无力、功率下降等问题；降低了柴油机的能耗，减轻了柴油机的排放，提高了柴油机使用的安全性。

2、本发明由于增加了气囊式密封环的外圈密封，使得气环在运动中增加了阻尼，降低了气环的运动噪音；气囊式密封圈能够有效地提高密封圈的弹性，当环弧外径变化时，密封圈能够很好地适应其变化，且不影响其密封效果；其长方形截面，可以有效地扩大密封面积，当活塞杆上下运动时，环弧将在壳体的环槽内被带动上下移动，密封圈能够保证其搭接面始终处于被密封圈密封状态，从而有效地阻断了环弧上下端口通过环槽底部串通。另外，环弧与环弧之间还可以采用榫卯连接，其原理与搭接方式相同，因此其使用效果不再赘述。

本发明的优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例，是参照附图仅作为例子给出的。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的气环2和油环7的环弧21的典型实施例的的结构平面图；

图3为图2中的A-A剖视图；

图4为图3中环弧搭接口Ⅰ的局部视图；

图5为与图3相当的环弧21搭接口Ⅰ的局部视图，是表示本发明的不同实施例；

图6为图3中气环2断截面Ⅱ的局部视图；

图7为图3中油环7断截面Ⅱ的局部视图；

图中：1、活塞杆，2、气环，21环弧，211、上搭接体，212、下搭接体，213、凸台，214、圆弧槽，3、弹簧，4、密封圈，5、壳体，51、环槽，511、密封槽，6、螺栓，7、油环，8、O型圈，9、气缸横隔板，10、排气口，11、回油口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一典型实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、图2、图6、图7所示，一种十字头二冲程柴油机活塞杆填料函，包含柴油机机体内气缸横隔板9，活塞杆1和填料函。其中所述填料函的壳体5是由下端部带有法兰的两只相连接的半圆环组成，所述法兰采用螺栓6固定在气缸横隔板9上；在壳体5内表面从上到下，沿轴线方向依次开设有四道环槽51，环槽51内开设有通向壳体5体外的排气口10和回油孔11；其中上二道环槽51安装有气环2，下二道环槽51安装有油环7。所述气环2和油环7均由3段采用金属材料制造的接触端口为上下搭接的正反台阶式结构的环弧21组合而成，其中气环2的圆周面上均设有两条环形的圆弧槽214，油环7的圆周面上设有一条环形的圆弧槽214，通过安装在圆弧槽214中的弹簧3将其绑缚在活塞杆1外圆上后，嵌入式安装在环槽51内。所述气环2的环弧21的外圆周上还设有环形凸台213，在凸台213的两边分别设有圆弧槽214，在凸台213的外圆周面上还设置有密封圈4，密封圈4为半圆环气囊式结构，其断截面为空心方形，材质为非金属弹性材料，嵌入在环槽51底部设置的密封槽511内；环弧21与环弧21之间的接触端口为正反台阶式结构，在凸台213的中部上下搭接；所述油环7，其环弧21之间端口上下搭接，且搭接面保持水平。气环2泄漏的气体通过排气口10排出壳体5外，油环7刮下的机油通过回油口11回到曲轴箱循环使用。

如图3、图4、图6所示，对于气环2和油环7的环弧21端口之间的搭接，上搭接体211搭接在下搭接体212上，在其轴向留有间隙c，该间隙是为搭接体的热膨胀间隙，因此该间隙非常小，本实施例为0.02毫米，由于该间隙在环弧21的凸台213外圆周面上被橡胶密封圈4密封，环弧21的内圆周上被活塞杆1密封，因此，阻断了气体从环弧21端口间隙直接泄漏，气体通过间隙c将被节流；由于有间隙c的节流的保护，对间隙a、间隙b的尺寸要求将不再严格，为保持经济，间隙a等于间隙b，本实施例为1.5毫米，此外，间隙a、间隙b不在同一轴线上，因此该方案还可以起到迷宫密封的效果。

在密封环(即气环2和油环7)工作时，同一个密封环有多个环弧21端口的搭接点，因此，每一个搭接点上的间隙a在不同时段可能都不相同，极限状况是所有间隙都集中到一个搭接点，其它所有搭接点的间隙a都等于零，此时仍保持足够的节流长度e，本实施例的节流长度e为5毫米。

如图5所示，表示本发明的填料函的环弧21接触端口的另一种典型实施例，密封环的环弧21端口之间采用榫卯连接，，即一个环弧21的端口为“凹”口，另一个环弧21的端口为“凸”口。其工作原理和实施效果与图4的搭接相类似。

以上仅为本发明的一典型实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种十字头二冲程柴油机活塞杆填料函，包括柴油机机体内气缸横隔板(9)，活塞杆(1)和填料函；其特征在于，所述填料函包括壳体(5)，所述壳体(5)由下端部带有法兰的两只相连接的半圆环组成；所述法兰采用螺栓(6)固定在气缸横隔板(9)上；在所述壳体(5)内表面从上到下，沿轴线方向依次开设有四道环槽(51)，环槽(51)内开设有通向壳体(5)体外的排气口(10)和回油孔(11)；其中上二道环槽(51)中安装有气环(2)，下二道环槽(51)中安装有油环(7)；所述气环(2)和油环(7)均由多段接触端口为上下搭接的正反台阶式结构的环弧(21)或为榫卯连接，即一个环弧(21)的端口为“凹”形，另一个环弧(21)的端口为“凸”形组合而成，气环(2)和油环(7)的圆周面上均设有至少一条环形的圆弧槽(214)，通过安装在圆弧槽(214)中的弹簧(3)将其绑缚在所述活塞杆(1)外圆上，并嵌入式安装在环槽(51)内；其中所述气环(2)的环弧(21)的外圆周上还设有环形凸台(213)，在凸台(213)的外圆周面上还设置有嵌入在环槽(51)底部设置的密封槽(511)中的密封圈(4)；其中，所述气环(2)和油环(7)的环弧(21)的上下搭接面之间还设有下搭接体厚度方向的热膨胀间隙c；所述气环(2)和油环(7)的环弧(21)上下搭接的圆周方向的搭接长度为e＝6～10毫米，搭接端面并设有热膨胀间隙a和磨损间隙b；所述密封圈(4)为半圆环气囊式结构，其断截面为空心方形，材质为非金属弹性材料。

2.根据权利要求1所述的十字头二冲程柴油机活塞杆填料函，其特征在于，所述热膨胀间隙c为0.02毫米。

3.根据权利要求1所述的十字头二冲程柴油机活塞杆填料函，其特征在于，所述的热膨胀间隙a为1.5毫米，磨损间隙b为1.5毫米。

4.根据权利要求1所述的十字头二冲程柴油机活塞杆填料函，其特征在于，所述气环(2)和油环(7)的环弧(21)的段数优选为3段。

5.根据权利要求1所述的十字头二冲程柴油机活塞杆填料函，其特征在于，所述气环(2)的圆周面上设有的圆弧槽(214)为2条，分别设置在所述环形凸台(213)的两边。

6.根据权利要求1或4所述的十字头二冲程柴油机活塞杆填料函，其特征在于，所述气环(2)和油环(7)的材质均为金属材料。