RU2059854C1

RU2059854C1 - Piston seal for internal combustion engine

Info

Publication number: RU2059854C1
Application number: RU93053334A
Authority: RU
Inventors: Николай Степанович Зеленин
Original assignee: Николай Степанович Зеленин
Priority date: 1993-11-29
Filing date: 1993-11-29
Publication date: 1996-05-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: piston seal has major sealing member set in one groove of the piston and made up as segment rollers 6, movable races 4, split wave-like spring 20, and additional sealing member made up as oil- removing split ring 1 with expander 3 and set in the piston groove in the zone of its bottom face. Expander 3 is made up as a split ring. Being set in the groove, the split of ring 1 and expander 3 is not coincident. EFFECT: decreased oil flow rate. 8 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к конструкциям деталей двигателей внутреннего сгорания, а также может применяться для компрессоров. The invention relates to mechanical engineering, in particular to the structures of parts of internal combustion engines, and can also be used for compressors.

Известно устройство уплотнения поршня двигателя внутреннего сгорания, содержащее уплотнительные элементы в виде сегментных роликов, обойм и пружины. A known device for sealing a piston of an internal combustion engine, containing sealing elements in the form of segmented rollers, cages and springs.

Недостатками указанного уплотнения являются малоэффективность съема масла, осаждающегося на зеркале цилиндра из масляного тумана, что приводит к расходу масла на угар, непортативность и некомпактность деталей компрессионного уплотнения при монтаже и демонтаже. The disadvantages of this seal are the inefficiency of the removal of oil deposited on the cylinder mirror from oil mist, which leads to oil consumption for waste, non-portability and non-compactness of the parts of the compression seal during installation and dismantling.

Сущность изобретения достигается тем, что поршневое уплотнение двигателя внутреннего сгорания, содержащее уплотнительные элементы в виде сегментных роликов, подвижные обоймы и замкнутую волнообразного профиля пружину, размещенное в канавке поршня, имеет разрезное маслосъемное кольцо и между ним и поршнем расширитель, размещенных в зоне нижнего торца поршня, а также подвижные обоймы в виде дуг и расположенную между поршнем и обоймами разрезную пружину. The invention is achieved in that the piston seal of the internal combustion engine, containing sealing elements in the form of segmented rollers, movable clips and a closed wave-like profile spring located in the piston groove, has a split oil scraper ring and between it and the piston an extender located in the area of the lower end of the piston as well as movable clips in the form of arcs and a split spring located between the piston and the clips.

Технический результат достигается тем, что исключается расход масла на угар, повышается компактность и портативность при монтаже и демонтаже деталей компрессионного уплотнения за счет уменьшения их количества, исключает прорыв газов из камеры сгорания за счет ликвидации промежуточных температурных зазоров между деталями компрессионного уплотнения и снижает количество рядов компрессионных уплотнений. The technical result is achieved by eliminating oil consumption for waste, increasing compactness and portability during installation and dismantling of compression seal parts by reducing their number, eliminates gas breakthrough from the combustion chamber by eliminating intermediate temperature gaps between compression seal parts and reduces the number of compression rows seals.

На фиг.1 показан продольный разрез поршня и цилиндра в сборе с уплотнениями; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 маслосъемное кольцо и его разрез Б-Б; на фиг. 4 расширитель маслосъемного кольца и его разрез В-В; на фиг. 5 подвижная обойма с видами по стрелкам Г, Д и Е и с сечением С-С; на фиг. 6 ролик сегментный; на фиг.7 разрезная пружина; на фиг.8 подвижная обойма в альтернативном решении. Figure 1 shows a longitudinal section of the piston and cylinder assembly with seals; figure 2 section aa in figure 1; figure 3 oil scraper ring and its section BB; in FIG. 4 extender oil scraper ring and its section BB; in FIG. 5 movable clip with views along the arrows G, D and E and with the cross section CC; in FIG. 6 roller segment; 7, a split spring; on Fig movable clip in an alternative solution.

Маслосъемное кольцо 1 (см. фиг.1 и 3) выполнено, например, в виде разрезного кольца с одним разрезом торца под углом 45 или 60^о, имеет, например, прямоугольное сечение, установлено в канавку у нижнего торца поршня 2.Scraper ring 1 (see FIG. 1 and 3) is satisfied, e.g., in the form of a split ring with one end cut at an angle of 45 or ⁶⁰ has, for example, a rectangular section, installed in a groove at the lower end of the piston 2.

Расширитель 3 (см. фиг.1 и 4) маслосъемного кольца 1 выполнен, например, в виде разрезного кольца с одним разрезом торца под прямым углом к касательной его окружности, имеет, например, прямоугольное сечение, установлен в канавку между поршнем 2 и маслосъемным кольцом 1. Разрез торца расширителя 3 при монтаже в канавку поршня 2 не должен совпадать с разрезом маслосъемного кольца 1. The expander 3 (see figures 1 and 4) of the oil scraper ring 1 is made, for example, in the form of a split ring with one cut of the end face at right angles to its tangent circumference, has, for example, a rectangular cross section, is installed in the groove between the piston 2 and the oil scraper ring 1. The section of the end face of the expander 3 when mounted in the groove of the piston 2 must not coincide with the section of the oil scraper ring 1.

Подвижная обойма 4 (см. фиг.2 и 5) выполнена в виде дуги полуокружности и две обоймы 4 установлены в канавку поршня 2. Передние поверхности 5 обоймы 4 с установленными сегментными роликами (см. фиг.1, 2 и 6) охватывают и повторяют поверхности сегментных роликов 6 в зоне контакта, а передние поверхности 7 выполнены по радиусу, равному радиусу внутренней поверхности цилиндра 8. Задняя поверхность 9 обоймы 4 выполнена по радиусу. Торцевая поверхность 10 обоймы 4 (см. фиг. 5, вид по стрелке Г) симметрично высоте обоймы 4 имеет выступ 11, а торцевая поверхность 12 (см. фиг.5, вид по стрелке Д) соответственно расположена в уступе 13. Между смежными торцевыми поверхностями 10 и 15 и поверхностями 12 и 14 обойм 4 предусмотрены температурные зазоры 16 (см. фиг.2). Вдоль образующих передних поверхностей 5 симметрично осям 17 обоймы 4 предусмотрены, например, маслоудерживающие канавки 18 (см. фиг.5, виды по стрелкам Г и Д и сечение С-С). Для снижения массы обоймы 4 предусмотрены, например, выемки 19 со стороны задней радиальной поверхности 9 (см. фиг.5, вид по стрелке Е). Торцы 10 и 12 обоймы 4 расположены под углом 90^о к плоскости движения шатуна.The movable cage 4 (see FIGS. 2 and 5) is made in the form of an arc of a semicircle and two cages 4 are installed in the groove of the piston 2. The front surfaces 5 of the cage 4 with mounted segmented rollers (see FIGS. 1, 2 and 6) are covered and repeated the surface of the segmented rollers 6 in the contact zone, and the front surfaces 7 are made in radius equal to the radius of the inner surface of the cylinder 8. The rear surface 9 of the cage 4 is made in radius. The end surface 10 of the cage 4 (see Fig. 5, view along arrow D) is symmetrical to the height of the cage 4 has a protrusion 11, and the end surface 12 (see Fig. 5, view along arrow D) is respectively located in the step 13. Between adjacent end surfaces 10 and 15 and surfaces 12 and 14 of the cage 4 are provided with temperature gaps 16 (see figure 2). Along the generatrices of the front surfaces 5 symmetrically to the axes 17 of the cage 4, for example, oil-retaining grooves 18 are provided (see FIG. 5, views along arrows D and D and section CC). To reduce the mass of the cage 4, for example, recesses 19 are provided from the side of the rear radial surface 9 (see Fig. 5, view along arrow E). The ends 10 and 12 of the holder 4 are located at an angle of 90 ^about the plane of movement of the connecting rod.

Обоймы 4 могут быть выполнены альтернативно (см. фиг.8) в виде дуг четверти окружности, а торцы 10 и 12 расположены под углом 45^о к плоскости движения шатуна.Cage 4 may alternatively be made (see. 8) in the form of arcs of a quarter circle, and the ends 10 and 12 are disposed at an angle of ⁴⁵ ° to the plane of the connecting rod movement.

Обоймы 4 представляют компактность конструкции, сокращая их количество, обладают портативностью при монтаже и демонтаже, ликвидируют промежуточные температурные зазоры, а через температурные зазоры 16 исключают пропуск газов из камеры сгорания. The clips 4 represent a compact design, reducing their number, are portable during installation and dismantling, eliminate intermediate temperature gaps, and through the temperature gaps 16 exclude the passage of gases from the combustion chamber.

Пружина 20 (см. фиг.2 и 7) выполнена пластинчатого сечения волнообразного профиля и разрезана для удобства монтажа и демонтажа. Концы 21 разреза пружины 20 загнуты и при монтаже контактируют без зазора. Расположение концов 21 пружины 20 не совпадает с расположением торцев 10 и 12 обоймы 4. The spring 20 (see figure 2 and 7) is made of a plate section of a wave-like profile and cut for ease of installation and dismantling. The ends 21 of the cut spring 20 are bent and during installation are in contact without a gap. The location of the ends 21 of the spring 20 does not coincide with the location of the ends 10 and 12 of the holder 4.

Маслосъемное кольцо 1 изготовлено, например, из полиамида фенилона. Расширитель 3 изготовлен, например, из пружинной стали. Расширитель 3 может быть исключен из конструкции масляного уплотнения при создании материала для маслосъемного кольца 1 из подобного материала с более высокими термофизическими свойствами. The oil scraper ring 1 is made, for example, of phenylone polyamide. The expander 3 is made, for example, of spring steel. Expander 3 can be excluded from the design of the oil seal when creating material for the oil scraper ring 1 from a similar material with higher thermophysical properties.

Пружина 20 изготовлена из пружинной стали. The spring 20 is made of spring steel.

Обоймы 4 для поршней из легких сплавов изготавливаются, например, методом порошковой металлургии, например, из алюминиевого порошка (пудры) с добавлением корунда 18-22% и пористостью обойм 10-14% с введением в поры твердой смазки. При данной технологии изготовления обойм исключается наличие маслоудерживающих канавок в обоймах. Обоймы для поршней с чугунными или стальными головками изготавливаются методом порошковой металлургии, например, на основе железного порошка. Holders 4 for pistons from light alloys are made, for example, by powder metallurgy, for example, from aluminum powder (powder) with the addition of corundum of 18-22% and porosity of the holders 10-14% with the introduction of solid lubricant into the pores. With this technology for making clips, the presence of oil-retaining grooves in the clips is excluded. Holders for pistons with cast iron or steel heads are made by powder metallurgy, for example, based on iron powder.

Работа уплотнения осуществляется следующим образом. The seal is as follows.

Маслосъемное кольцо 1 при ходе поршня 2 вниз снимает масло, образующееся из масляного тумана на зеркале цилиндра 8 при ходе поршня 2 вверх. Расширитель 3 дополнительно усиливает съем масла маслосъемным кольцом 1 с зеркала цилиндра 8. Целевая смазка зеркала цилиндра 8 для данной конструкции компрессионных уплотнений исключена и съем масла, образующегося из масляного тумана, маслосъемным кольцом 12 исключает расход масла на угар. При возвратно-поступательном движении поршня 2 сегментные ролики 6 обкатывают внутреннюю поверхность цилиндра 8 и создают с ней замкнутый контур герметизации. Обоймы 4 передними кромками поверхностей 5 сверху и снизу образуют замкнутый контур герметизации и дополнительно герметизируют радикальными поверхностями 7 вершины смежных сегментных роликов 6. При покое и движении поршня 2 обоймы 4 центрируют сегментные ролики 6. Разрезная пружина 19 через подвижные обоймы 4 прижимает сегментные ролики 6 к внутренней поверхности цилиндра 8, обеспечивая герметизацию, и противодействует контактированию поверхности поршня 2 с внутренней поверхностью цилиндра 8. The oil scraper ring 1 during the stroke of the piston 2 down removes the oil generated from the oil mist on the mirror of the cylinder 8 during the stroke of the piston 2 up. The expander 3 further enhances the oil removal by the oil scraper ring 1 from the cylinder mirror 8. Target lubrication of the cylinder mirror 8 for this design of compression seals is excluded and the removal of oil generated from the oil mist by the oil scraper ring 12 eliminates oil waste. When the reciprocating movement of the piston 2, the segmented rollers 6 run around the inner surface of the cylinder 8 and create a closed sealing loop with it. The clips 4 by the leading edges of the surfaces 5 form a closed sealing contour from the top and bottom and additionally seal the tops of adjacent segmented rollers 7 with radical surfaces 7. When resting and moving the piston 2, the clips 4 center the segmented rollers 6. The split spring 19 presses the segmented rollers 6 through the movable clips 4 the inner surface of the cylinder 8, providing sealing, and prevents contact of the surface of the piston 2 with the inner surface of the cylinder 8.

Claims

PISTON SEAL OF THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE, containing sealing elements in the form of segmented rollers, movable clips and a wave-shaped spring, located in one piston groove, characterized in that it is equipped with an additional sealing element made in the form of a scraper ring and an oil ring placed between located in the piston groove in the area of the lower end of the piston, while the surface of the movable holder of the main sealing element is made along an arc of awn, and the wave-like spring is split.