RU2312263C2

RU2312263C2 - Piston seal

Info

Publication number: RU2312263C2
Application number: RU2003128452/06A
Authority: RU
Inventors: Сергей Николаевич Калинин (RU); Сергей Николаевич Калинин
Original assignee: Сергей Николаевич Калинин
Priority date: 2003-09-22
Filing date: 2003-09-22
Publication date: 2007-12-10
Also published as: RU2003128452A

Abstract

FIELD: mechanical engineering; engines, pumps and compressors.

SUBSTANCE: invention relates to seals for piston used in engines, pumps and compressors. Proposed piston seal has piston with groove made on its side surface and sealing ring fitted in groove. Piston is provided with at least two grooves and additional cylindrical groove adjoining end face surface of piston. Sealing ring is made solid, surface of ring in contact with cylinder surface is made cylindrical, and surface of ring in contact with groove surface follows form of said grooves. Guaranteed clearance is provided between inner surface of ring and surface of said cylindrical grooves. Sealing ring is made by welding-on or pouring.

EFFECT: provision pf reliable and effective sealing of cylinder-piston pair, increased service life of seal, reduced noise and vibration.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области уплотнительной техники и может быть использовано для создания надежного уплотнения кинематических пар поршень-цилиндр, где имеется перепад давлений, в частности в двигателях и насосах.The invention relates to the field of sealing technology and can be used to create reliable sealing of kinematic pairs of the piston-cylinder, where there is a pressure differential, in particular in engines and pumps.

Задача создания надежного уплотнения между поршнем и цилиндром в современном машиностроении решается различными путями. Известно, например, уплотнение поршневой машины, содержащее цилиндр, поршень с двумя кольцевыми компрессионными элементами, размещенными один под другим в одной канавке поршня, на дне которой выполнена выточка, причем в последней установлен по меньшей мере один пластинчатый промежуточный элемент, в котором пластинчатый промежуточный элемент выполнен с наружной рабочей поверхностью, контактирующей со стенкой цилиндра (патент RU №2031232, кл. F02F 5/00, F16J 9/00, опубл. 20.03.95 г., бюл. №8).The task of creating a reliable seal between the piston and the cylinder in modern engineering is solved in various ways. It is known, for example, to seal a piston machine comprising a cylinder, a piston with two annular compression elements placed one below the other in one piston groove at the bottom of which a recess is made, at least one plate intermediate element is installed in the latter, in which the plate intermediate element made with an external working surface in contact with the cylinder wall (patent RU No. 2031232, class F02F 5/00, F16J 9/00, publ. March 20, 1995, bull. No. 8).

Недостатком данного уплотнения является то, что использование относительно тонкого пластинчатого промежуточного элемента, контактирующего со стенкой цилиндра, позволяет повысить эффективность уплотнения по замкам компрессионных кольцевых элементов и по закольцевому пространству, но не решает задачу повышения эффективности уплотнения между цилиндром и поршнем вследствие быстрого износа тонкого пластинчатого элемента.The disadvantage of this seal is that the use of a relatively thin lamellar intermediate element in contact with the cylinder wall allows to increase the efficiency of the seal on the locks of the compression ring elements and the annulus, but does not solve the problem of increasing the efficiency of the seal between the cylinder and the piston due to the rapid wear of the thin plate element .

Известно также уплотнение цилиндропоршневой группы двигателя внутреннего сгорания, содержащее уплотнительный элемент, выполненный в виде многовитковой пружины прямоугольного сечения из антифрикционного материала, размещенный в канавке поршня с предварительным натягом, причем канавка поршня в поперечном сечении выполнена по форме ласточкина хвоста, наружные поверхности крайних, свободных витков пружины выполнены коническими и сопряжены с соответствующими боковыми поверхностями канавки поршня, при этом сопрягаемые конические поверхности уплотнительного элемента и канавки поршня выполнены эквидистантными (патент RU №2076227, кл. F02F 5/00, F16J 9/04, опубл. 27.03.97, бюл.№9).It is also known to seal a cylinder-piston group of an internal combustion engine, comprising a sealing element made in the form of a multi-coil spring of rectangular cross section made of antifriction material, placed in the piston groove with a preload, the piston groove in cross section made in the shape of a dovetail, the outer surfaces of the extreme, free turns the springs are conical and mated with the corresponding lateral surfaces of the piston groove, while the mating conical surfaces the surface of the sealing element and the piston grooves are made equidistant (patent RU No. 2076227, class F02F 5/00, F16J 9/04, publ. 03/27/97, bull. No. 9).

Недостатком известного уплотнения является сложность его изготовления.A disadvantage of the known seal is the complexity of its manufacture.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является поршневое уплотнение, содержащее установленные в канавке поршня и контактирующие по всей высоте с цилиндром два разрезных уплотняющих кольца и промежуточное кольцо, выполненное в виде неразрезного пластинчатого кольца, поршень выполнен составным, а в дне канавки выполнена дополнительная кольцевая канавка, одна из стенок которой образована торцевой поверхностью части поршня и в которую установлено промежуточное кольцо (патент RU №2037703, кл. F16J 9/00, опубл. 19.06.95 г., бюл. №3).Closest to the claimed invention is a piston seal containing two split sealing rings and an intermediate ring made in the form of a continuous plate ring installed in the piston groove and in contact with the cylinder along the entire height, the piston is made integral, and an additional annular groove is made in the bottom of the groove, one from the walls of which the end surface of the piston part is formed and into which the intermediate ring is installed (patent RU No. 2037703, class F16J 9/00, publ. 06/19/95, bull. No. 3).

Недостатком данного поршневого уплотнения является выполнение поршня составным, что снижает его механическую прочность и усложняет изготовление. Кроме того, выполнение двух уплотняющих колец разрезными снижает надежность и долговечность уплотнения.The disadvantage of this piston seal is the implementation of the composite piston, which reduces its mechanical strength and complicates the manufacture. In addition, the implementation of two sealing rings split reduces the reliability and durability of the seal.

Задачей изобретения является устранение указанных недостатков и повышение надежности, долговечности и герметичности уплотнения.The objective of the invention is to remedy these disadvantages and increase the reliability, durability and tightness of the seal.

Поставленная задача решается в предлагаемом поршневом уплотнении, содержащем поршень с выполненной на его боковой поверхности канавкой и размещенным в ней уплотнительным кольцом, в котором поршень снабжен не менее чем двумя канавками и дополнительно цилиндрической проточкой, выполненной на боковой поверхности поршня, примыкающей к его торцу, а уплотнительное кольцо выполнено сплошным, поверхность кольца, контактирующая с поверхностью цилиндра, выполнена цилиндрической, а поверхность кольца, контактирующая с поверхностью канавок, повторяет форму последних, при этом между внутренней поверхностью кольца и поверхностью упомянутой цилиндрической проточки выполнен гарантированный зазор, причем уплотнительное кольцо выполнено наваркой или заливкой.The problem is solved in the proposed piston seal containing a piston with a groove made on its side surface and a sealing ring placed in it, in which the piston is provided with at least two grooves and an additional cylindrical groove made on the side surface of the piston adjacent to its end, and the sealing ring is solid, the surface of the ring in contact with the surface of the cylinder is cylindrical, and the surface of the ring in contact with the surface of the grooves is toryaet shape of the latter, while the ring between the inner surface and the surface of said cylindrical bore formed guaranteed clearance, and the sealing ring is made welding or casting.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежом, где изображено поршневое уплотнение, в разрезе.The invention is illustrated in the drawing, which shows a piston seal, in section.

Поршневое уплотнение включает в себя поршень 1, на торцевой поверхности которого выполнены две или несколько кольцевых канавок 2, которые могут иметь различный профиль, например прямоугольный. На боковой поверхности поршня, примыкающей к его торцу 3, выполнена дополнительная кольцевая проточка 4. Аналогичная проточка может быть выполнена и с другой стороны поршня. В канавках 2 и выточке 4 на боковой поверхности поршня закреплено уплотнительное кольцо 5, форма внутренней стороны которого повторяет форму канавок и выточки. При этом между поверхностью уплотнительного кольца 5 и поверхностью кольцевой проточки 4 выполнен гарантированный зазор 6. В торце поршня выполнено отверстие 7 для крепления штока поршня (на чертеже не показан). Наружная поверхность уплотнительного кольца 5 выполнена цилиндрической и взаимодействует с внутренней поверхностью цилиндра (на чертеже не показан).The piston seal includes a piston 1, on the end surface of which two or more annular grooves 2 are made, which may have a different profile, for example, a rectangular one. An additional annular groove 4 is made on the side surface of the piston adjacent to its end face 3. A similar groove can be made on the other side of the piston. In the grooves 2 and the groove 4 on the side surface of the piston, a sealing ring 5 is fixed, the shape of the inner side of which follows the shape of the grooves and grooves. At the same time, a guaranteed gap 6 is made between the surface of the sealing ring 5 and the surface of the annular groove 4. An opening 7 is made in the piston end for fixing the piston rod (not shown in the drawing). The outer surface of the sealing ring 5 is cylindrical and interacts with the inner surface of the cylinder (not shown).

Поршневое уплотнение работает следующим образом. В конце такта сжатия двигателя, насоса или компрессора рабочая среда проникает в зазор 6 и прижимает часть уплотнительного кольца к поверхности цилиндра. При этом рабочая среда, воздействуя на часть уплотнительного кольца, находящуюся между зазором и цилиндром, оказывает дополнительное радиальное давление на указанную часть кольца, увеличивая его уплотняющую способность. При выполнении поршня с двумя проточками аналогичный эффект достигается и с другой стороны поршня. Благодаря такой конструкции уплотнения обеспечивается постоянное высокоэффективное уплотнение, достигаемое за счет использования зазора между частью кольца и цилиндром. Выполнение на торцевой поверхности поршня нескольких канавок позволяет обеспечить более надежное крепление уплотнительного кольца на поршне, снизить шум от вибраций и повысить долговечность всего уплотнения. Уплотнительное кольцо выполнено сплошным из материала с низким коэффициентом трения и установлено на поршне с использованием наварки или заливки. Выполнение уплотнительного кольца сплошным повышает прочность, а установка его на поршень методом наварки или заливки устраняет шум и вибрацию.The piston seal operates as follows. At the end of the compression stroke of the engine, pump or compressor, the working medium penetrates into the gap 6 and presses part of the sealing ring to the surface of the cylinder. In this case, the working medium, acting on the part of the sealing ring located between the gap and the cylinder, exerts additional radial pressure on the specified part of the ring, increasing its sealing ability. When performing a piston with two grooves, a similar effect is achieved on the other side of the piston. Thanks to this design of the seal, a permanent, high-performance seal is achieved by using the gap between the ring part and the cylinder. The execution of several grooves on the end surface of the piston allows for more reliable fastening of the sealing ring on the piston, to reduce vibration noise and to increase the durability of the entire seal. The sealing ring is made of solid material with a low coefficient of friction and mounted on the piston using welding or pouring. Making the o-ring solid increases the strength, and installing it on the piston by welding or pouring eliminates noise and vibration.

Предлагаемое поршневое уплотнение обеспечивает снижение шума от работы цилиндропоршневой группы, повышает надежность и долговечность уплотнения, обеспечивает более высокую степень уплотнения зазора между поршнем и цилиндром, улучшает условия притирания поршня к цилиндру.The proposed piston seal reduces noise from the operation of the piston-cylinder group, increases the reliability and durability of the seal, provides a higher degree of sealing of the gap between the piston and the cylinder, and improves the conditions for grinding the piston against the cylinder.

Claims

1. A piston seal containing a piston with a groove made on its side surface and a sealing ring disposed therein, characterized in that the piston is provided with at least two grooves and an additional at least one cylindrical groove made on the side surface of the piston adjacent to its end, and the sealing ring is solid, the surface of the ring in contact with the surface of the cylinder is cylindrical, and the surface of the ring in contact with the surface of the grooves repeats the shapes latter, wherein between the inner surface of the ring and the surface of said bore formed guaranteed clearance, and the sealing ring is, e.g., welding or casting.

2. The piston seal according to claim 1, characterized in that the sealing ring is made of a material with a low coefficient of friction, for example fluoroplastic.