CN109253252A - 带刮油、回油功能的活塞气环及活塞组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带刮油、回油功能的活塞气环及活塞组件，在活塞上设有活塞槽沟，活塞气环安装在活塞槽沟内，活塞气环包括带开口的圆环主体，圆环主体的外圆周面具有与缸壁接触密封配合的密封边，所述的圆环形主体轴向上与密封边方向相适应的一端端面设有沿径向延伸的回油槽，所述回油槽轴向上朝向圆环主体内径侧的端口与圆环主体内径孔联通，回油槽轴向上朝向圆环主体外径侧的端口止于密封边的内径向侧并与密封边间隔进而构成密封边沿圆环主体的外圆周面周向连续，在回油槽和密封边之间可设置台阶槽或鼻形槽用于衔接回油槽和密封边。本发明的活塞气环带回油结构，使得气环兼具回油、刮油和密封性能，具有结构简单，功能多样的优点。

Description

带刮油、回油功能的活塞气环及活塞组件

技术领域

本发明涉及活塞气环以及活塞组件。

背景技术

活塞环(Piston Ring) 是一种具有较大向外扩张变形的金属弹性环，嵌入活塞槽沟内部；活塞环分为两种：压缩环（气环）和机油环（油环）。往复和旋转运动的活塞气环，依靠气体或液体的压力差，在环外圆面和气缸以及环和环槽的一个侧面之间形成密封。

现有活塞上采用油环和气环组合使用，气环安装在活塞上部位置，油环设置在活塞的下部位置。活塞油环所承担主要的作用是控制润滑油的消耗，在活塞上行时，油环能在气缸壁上布上一层均匀的油膜，保证足够的润滑，当活塞下行时，油环能刮下气缸壁多余的润滑油；而气环主要起密封作用。由于油环和气环功能要求不同，因此对于气环与油环工艺和结构等要求均不同，如气环较油环更薄，气环外圆周侧的密封边于缸壁接触宽度较油环的刮油刃与缸壁接触宽度较宽，油环安装在活塞的下部位置使用，气环安装于活塞中上部位置。目前在考虑活塞组件回油、刮油功能时，其研究方向多集中于活塞油环上的结构改进，而对于活塞上使用的气环上不具有回油结构。

发明内容

本发明发明目的：为克服现有技术存在的缺陷，本发明提供一种设置有回油结构，具有刮油、回油功能的活塞气环，使得气环兼具回油、刮油和密封性能，具有结构简单的优点。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种带刮油、回油功能的活塞气环，包括带开口的圆环主体，圆环主体的外圆周面具有与缸壁接触密封配合的密封边，其特征在于：所述的圆环形主体轴向上与密封边方向相适应的一端端面设有沿径向延伸的回油槽，所述回油槽轴向上朝向圆环主体内径侧的端口与圆环主体内径孔联通，回油槽轴向上朝向圆环主体外径侧的端口止于密封边的内径向侧并与密封边间隔进而构成密封边沿圆环主体的外圆周面周向连续。

本发明打破传统气环只用于密封作用的结构设计，在气环端面上开设回油槽，密封边与回油槽相互配合，密封边对缸壁上的油刮落后经回油槽回流，回油槽能更好的适应气环薄形结构特点，回油槽的外径侧的端口与密封边间隔，从而避免回油槽的加工破坏密封边，保证密封边的连续，保证气环密封的可靠性。

优选的，所述回油槽与密封边之间的间隔位置处设有环形的衔接凹槽，该衔接凹槽径向内侧与回油槽联通，衔接槽的外径向侧具有沿圆环主体周向连续的、与密封边平滑过渡连接构成密封边沿圆环主体外圆周面周向连续的衔接端面。该结构设计下，使得密封边刮落的润滑油能更容易的进入回油槽内，提高回油效果，同时衔接凹槽的设计，便于回油槽和密封边的加工形成。

优选的，所述衔接槽为环状的台阶槽，台阶槽的轴向延伸圆周面位于内径侧，回油槽长度方向一端口贯通台阶槽的轴向延伸圆周面构成与台阶槽联通，台阶槽的轴向端面构成所述衔接端面。采用台阶槽设计，结构简单，加工方便。

优选的，所述衔接槽的轴向尺寸为圆环主体高度的1/5~1/2，衔接槽的径向尺寸为0.4mm~圆环主体径向厚度的1/2。该结构设计下，保证衔接槽有一定的容积和不影响气环本身的最低设计弹力。

优选的，所述回油槽深度大于0.4mm、且不超过衔接槽底。该结构设计，保证回油效果，便于加工以及避免破坏密封边。

优选的，所述回油槽为圆弧形。该结构设计下，圆弧形的回油槽设计在气环端面上去除材料少，对圆环主体抗折性能和环周压力曲线的保真影响小。

优选的，所述圆环主体的外圆周面为锥形，密封边设于圆环主体外圆周侧的轴向大端位置，相应的所述回油槽设于圆环主体的轴向大端面上，所述圆环主体的锥形外圆周面锥度为0~ 10°，密封边的高度为0.2mm以上。该结构设计下，圆环主体的外圆周面采用锥形，单位面积上对缸壁压强增加，有利刮油，同时不因上方气压将环推离，密封减弱。

优选的，在所述圆环主体上设有若干个回油槽，且回油槽总面积小于、等于回油槽所在圆环主体轴向端面面积的一半。该结构设计下，保证气环的强度。

本发明还提供一种气环具有刮油功能的活塞组件，包括有活塞，活塞的外圆周面上沿轴向分布有至少两道活塞槽沟，活塞槽沟内安装有气环，其特征在于：位于下方位置的所述气环为带回油槽的刮油气环，刮油气环包括带开口的圆环主体，圆环主体的外圆周面具有与缸壁接触密封配合的密封边，所述的圆环形主体轴向上与密封边方向相适应的一端端面设有沿径向延伸的回油槽，所述回油槽轴向上朝向圆环主体内径侧的端口与圆环主体内径孔联通，回油槽轴向上朝向圆环主体外径侧的端口与密封边之间设有环形的台阶槽或者鼻形槽，台阶槽或者鼻形槽的轴向延伸圆周面位于内径侧，回油槽长度方向一端口贯通台阶槽的轴向延伸圆周面构成与台阶槽或者鼻形槽联通，台阶槽或者鼻形槽的轴向端面沿圆环主体周向连续、与密封边平滑过渡连接进而构成密封边沿圆环主体外圆周面周向连续。

下面结合附图对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明具体实施例活塞组件结构示意图；

图2为本发明具体实施例带刮油、回油功能的活塞气环结构示意图；

图3为图2沿A-A剖切线剖切的剖视图；

图4为图2中局部沿C向视图；

图5为本发明具体实施例带刮油、回油功能的活塞气环立体图。

具体实施方式

参见附图1~5，本发明公开的一种活塞组件，包括活塞1，活塞1的外圆周面上设有活塞槽沟11，活塞槽沟11内安装有带刮油、回油功能的活塞气环2（为便于叙述，将该活塞气环称为刮油气环），活塞气环2包括带开口的圆环主体21，圆环主体21的外圆周面具有与缸壁3接触密封配合的密封边211，所述的圆环形主体21轴向上与密封边211方向相适应的一端端面设有沿径向延伸的回油槽212，通常在圆环主体上设有若干个回油槽212，所述回油槽212轴向上朝向圆环主体21内径侧的端口212-1与圆环主体21内径孔210联通，回油槽212轴向上朝向圆环主体21外径侧的端口212-2止于密封边211的内径向侧并与密封边211间隔进而构成密封边211沿圆环主体21的外圆周面周向连续。回油槽径向上不穿过圆环主体的外圆周面，从而避免回油槽的设置破坏密封边的完整性，保证密封的可靠性以及刮油效果。

在所述回油槽212与密封边211之间的间隔位置处设有环形的衔接凹槽213，该衔接凹槽213径向内侧与回油槽212联通，衔接槽213的外径向侧具有沿圆环主体21周向连续的、与密封边211平滑过渡连接构成密封边211沿圆环主体21外圆周面周向连续的衔接端面213-1。衔接槽的设计，能够将密封边与圆环主体端面上的多个回油槽同时联通，使得密封边刮落的润滑油能更容易的进入回油槽内，提高回油效果，另外便于多个回油槽的端口的位置控制，便于回油槽加工，便于密封边的加工形成。

进一步的，所述衔接槽213为环状的台阶槽，台阶槽的轴向延伸圆周面213-2位于内径侧，回油槽212长度方向一端口贯通台阶槽213的轴向延伸圆周面213-2构成与台阶槽213联通，台阶槽213的轴向端面构成所述衔接端面213-1。采用台阶槽设计，结构简单，加工方便。当然作为本发明可行的方案，衔接槽还可采用圆弧形或矩形或三角形的环状凹槽，在环状凹槽的外径侧采用环形平直面衔接密封边，以保证密封边在圆环主体上连续；或者衔接槽213为鼻形槽设计，回油槽212长度方向一端口贯通鼻形槽的轴向延伸圆周面构成与鼻形槽联通，鼻形槽的轴向端面构成所述衔接端面213-1（即鼻形槽的轴向端面沿圆环主体周向连续、与密封边平滑过渡连接进而构成密封边沿圆环主体外圆周面周向连续）。

如图4所示，所述回油槽212为圆弧形。圆弧形的回油槽设计在气环端面上去除材料少，对圆环主体抗折性能和环周压力曲线的保真影响小。当然作为本发明可行的方案，回油槽的形状可以是半矩形、三角形等等。

另外，所述回油槽212深度d1大于0.4mm、且不超过衔接槽底。该结构设计，回油槽212太小起不到回油效果，超过衔接槽底容易破坏密封边。

所述衔接槽213的轴向尺寸为圆环主体21高度的1/5~1/2，衔接槽213的径向尺寸为0.4mm~圆环主体21径向厚度的1/2。该结构设计下，保证衔接槽有一定的容积和不影响气环本身的最低设计弹力。

回油槽212总面积小于、等于回油槽21所在圆环主体轴向端面面积的一半。该结构设计下，保证气环的强度。

所述圆环主体21的外圆周面为锥形，形成锥形面214，密封边211设于圆环主体21外圆周侧的轴向大端位置，相应的所述回油槽212设于圆环主体21的轴向大端面上，所述圆环主体21的锥形外圆周面锥度α为0~ 10°，密封边211的高度H为0.2mm以上。圆环主体的外圆周面采用锥形，单位面积上对缸壁压强增加，有利刮油，同时不因上方气压将环推离，密封减弱。

为保证活塞组件的回油效果，在活塞1上安装有带刮油功能的活塞环的活塞槽沟内设有活塞回油孔12，沿活塞1的径向加工形成活塞回油孔12，活塞回油孔12设于活塞槽沟11的轴向延伸圆环面11-1的下部位置上，具有结构简单，加工方便以及便于回油的效果。在活塞上通常具有多道气环安装的活塞槽沟，在位于带刮油功能的活塞环上方位置的活塞槽沟内安装普通气环，普通气环形成初始的密封效果，刮油气环形成再次密封效果，同时实现刮油效果，从而达到活塞良好的密封效果；本发明的带回油功能的刮油气环可采用在活塞上两个或两个以上的活塞槽内层叠使用：a)采用带回油功能的刮油气环与普通气环层叠使用；b)在一个活塞槽沟内使用两片刮油气环（方案1：一片普通气环和一片带回油功能的刮油气环，方案2：两片带回油功能的刮油气环），两片气环开口错开180度安装，更有利于密封和控油。此外还可采用在活塞上位于刮油气环下方位置再设置普通刮油环等等方式。

本发明打破传统气环只用于密封作用的结构设计，活塞环的刮油集中于油环上设计，在气环端面上开设回油槽，密封边与回油槽相互配合，密封边对缸壁上的油刮落后经回油槽回流，回油槽的结构设计具有很好的适应气环薄形结构特点，回油槽的外径侧的端口与密封边间隔，从而避免回油槽的加工破坏密封边，保证密封边的连续，保证气环密封的可靠性。气环带回油槽设计，从而扩大活塞组件的结构形式，如在一些特殊场合可省略油环设计，从而为气环和活塞的应用提供新的思路。

Claims (10)

1.一种带刮油、回油功能的活塞气环，包括带开口的圆环主体，圆环主体的外圆周面具有与缸壁接触密封配合的密封边，其特征在于：所述的圆环形主体轴向上与密封边方向相适应的一端端面设有沿径向延伸的回油槽，所述回油槽轴向上朝向圆环主体内径侧的端口与圆环主体内径孔联通，回油槽轴向上朝向圆环主体外径侧的端口止于密封边的内径向侧并与密封边间隔进而构成密封边沿圆环主体的外圆周面周向连续。

2.根据权利要求1带刮油、回油功能的活塞气环，其特征在于：所述回油槽与密封边之间的间隔位置处设有环形的衔接凹槽，该衔接凹槽径向内侧与回油槽联通，衔接槽的外径向侧具有沿圆环主体周向连续的、与密封边平滑过渡连接构成密封边沿圆环主体外圆周面周向连续的衔接端面。

3.根据权利要求2带刮油、回油功能的活塞气环，其特征在于：所述衔接槽为环状的台阶槽，台阶槽的轴向延伸圆周面位于内径侧，回油槽长度方向一端口贯通台阶槽的轴向延伸圆周面构成与台阶槽联通，台阶槽的轴向端面构成所述衔接端面。

4.根据权利要求2带刮油、回油功能的活塞气环，其特征在于：所述衔接槽的轴向尺寸为圆环主体高度的1/5~1/2，衔接槽的径向尺寸为0.4mm~圆环主体径向厚度的1/2。

5.根据权利要求2带刮油、回油功能的活塞气环，其特征在于：所述回油槽深度大于0.4mm、且不超过衔接槽底。

6.根据权利要求1带刮油、回油功能的活塞气环，其特征在于：所述回油槽为圆弧形。

7.根据权利要求1带刮油、回油功能的活塞气环，其特征在于：所述圆环主体的外圆周面为锥形，密封边设于圆环主体外圆周侧的轴向大端位置，相应的所述回油槽设于圆环主体的轴向大端面上，所述圆环主体的锥形外圆周面锥度为0~ 10°，密封边的高度为0.2mm以上。

8.根据权利要求1带刮油、回油功能的活塞气环，其特征在于：在所述圆环主体上设有若干个回油槽，且回油槽总面积小于、等于回油槽所在圆环主体轴向端面面积的一半。

9.一种活塞组件，包括有活塞，活塞的外圆周面上沿轴向分布有至少两道活塞槽沟，活塞槽沟内安装有气环，其特征在于：位于下方位置的所述气环为带回油槽的刮油气环，刮油气环包括带开口的圆环主体，圆环主体的外圆周面具有与缸壁接触密封配合的密封边，所述的圆环形主体轴向上与密封边方向相适应的一端端面设有沿径向延伸的回油槽，所述回油槽轴向上朝向圆环主体内径侧的端口与圆环主体内径孔联通，回油槽轴向上朝向圆环主体外径侧的端口与密封边之间设有环形的台阶槽或者鼻形槽，台阶槽或者鼻形槽的轴向延伸圆周面位于内径侧，回油槽长度方向一端口贯通台阶槽的轴向延伸圆周面构成与台阶槽或者鼻形槽联通，台阶槽或者鼻形槽的轴向端面沿圆环主体周向连续、与密封边平滑过渡连接进而构成密封边沿圆环主体外圆周面周向连续。

10.根据权利要求9所述活塞组件，其特征在于：所述活塞上对应带回油槽的刮油气环的活塞槽沟内设有活塞回油孔。