RU2399819C1 - Piston ring with additional radial flexibility - Google Patents
Piston ring with additional radial flexibility Download PDFInfo
- Publication number
- RU2399819C1 RU2399819C1 RU2009126018/06A RU2009126018A RU2399819C1 RU 2399819 C1 RU2399819 C1 RU 2399819C1 RU 2009126018/06 A RU2009126018/06 A RU 2009126018/06A RU 2009126018 A RU2009126018 A RU 2009126018A RU 2399819 C1 RU2399819 C1 RU 2399819C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piston
- spiral spring
- piston ring
- radial
- expander
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения и может найти применение в качестве уплотнительных или маслосъемных колец с вспомогательной упругостью, устанавливаемых на поршнях двигателей внутреннего сгорания или компрессоров.The present invention relates to the field of mechanical engineering and may find application as sealing or oil scraper rings with auxiliary resilience mounted on the pistons of internal combustion engines or compressors.
Аналогом предлагаемого поршневого кольца с вспомогательной радиальной упругостью является разрезное самопружинящее наружу поршневое кольцо и плоский многоугольный расширитель, установленные в канавке поршня. Плоский многоугольный расширитель располагается между поршневым кольцом и стенкой канавки поршня и попеременно упирается во внутреннюю поверхность кольца и в дно канавки поршня (Гинцбург Б.Я. Теория поршневого кольца. / Б.Я.Гинцбург. - М.: Машиностроение, 1979. - 74 с., рис.45, а).An analogue of the proposed piston ring with auxiliary radial elasticity is a split self-springing outward piston ring and a flat polygonal expander installed in the piston groove. A flat polygonal expander is located between the piston ring and the wall of the piston groove and alternately abuts against the inner surface of the ring and into the bottom of the piston groove (B.Ya. Gunzburg, Theory of the piston ring. / B.Ya. Ginzburg. - M.: Mechanical Engineering, 1979. - 74 S., Fig. 45, a).
Назначение поршневого кольца - уплотнение и создание совместно с поршнем и цилиндром двигателя изолированных пространств, находящихся по обе стороны поршня. Помимо задачи уплотнения на долю поршневых колец выпадает задача - распределение смазочного масла по рабочей поверхности цилиндра и регулирование его расхода. Назначение плоского многоугольного расширителя - усиление радиального давления поршневого кольца на стенку цилиндра двигателя. Для маслосъемных колец каждая сторона плоского многоугольного расширителя имеет сверления для прохода масла в заколечное пространство поршневой канавки и далее через дренажные отверстия поршня в картер двигателя (Энглиш К. Поршневые кольца. Т. 1/К. Энглиш - М.: Машиностроение, 1962, с.492, фиг.407).The purpose of the piston ring is to seal and create, together with the piston and the engine cylinder, isolated spaces located on both sides of the piston. In addition to the sealing task, the piston ring also has the task of distributing lubricating oil along the working surface of the cylinder and controlling its flow rate. The purpose of a flat polygonal expander is to increase the radial pressure of the piston ring on the wall of the engine cylinder. For oil scraper rings, each side of a flat polygonal expander has holes for oil to pass into the annular space of the piston groove and then through the drainage holes of the piston into the crankcase (English K. Piston rings. T. 1 / K. English - M .: Mechanical Engineering, 1962, p. .492, Fig. 470).
К недостаткам указанных поршневых колец с вспомогательной радиальной упругостью можно отнести следующие:The disadvantages of these piston rings with auxiliary radial elasticity include the following:
- склонность к поломке расширителей вследствие большой кривизны в углах многоугольного расширителя и из-за натиров в точках его опирания;- the tendency to breakdown of expanders due to the large curvature in the corners of the polygonal expander and due to natir at the points of support;
- большая потеря упругости как расширителей, так и поршневых колец под действием нагрева от прорывающихся в заколечное пространство раскаленных газов из камеры сгорания. Прорыву раскаленных газов способствует увеличенный объем заколечного пространства по причине наличия за кольцом расширителя. По этой же причине верхние компрессионные кольца применяются без расширителей;- a large loss of elasticity of both expanders and piston rings under the action of heating from hot gases bursting into the annular space from the combustion chamber. An increase in annular space contributes to the breakthrough of hot gases due to the presence of an expander behind the ring. For the same reason, the upper compression rings are used without expanders;
- невозможность получить по окружности поршневого кольца желаемой эпюры радиального давления по причине симметричного выполнения радиального плоского многоугольного расширителя относительно своих осей.- the inability to obtain the desired diagram of the radial pressure around the circumference of the piston ring due to the symmetrical design of the radial planar polygonal expander relative to its axes.
Еще одним аналогом предлагаемого поршневого кольца с вспомогательной радиальной упругостью служит поршневое кольцо с так называемым тангенциальным расширителем, представляющим собой витую цилиндрическую пружину, предварительно сжатую в окружном направлении и установленную в соответствующую выточку на внутренней стороне кольца. При этом вытянутый конец проволоки при монтаже вставляется в витки другого конца так, что витая цилиндрическая пружина получается замкнутой (Энглиш К. Поршневые кольца. Т. 1/К. Энглиш. - М.: Машиностроение, 1962, с.493, фиг.410). Назначение тангенциального расширителя - усиление радиального давления поршневого кольца на стенку цилиндра двигателя. Сжатая в осевом направлении и изогнутая по окружности поршневого кольца витая цилиндрическая пружина действует в радиальном направлении на поршневое кольцо двояким образом: во-первых, от того, что пружина стремиться выпрямиться и, во-вторых, от того, что в местах контакта витой цилиндрической пружины с внутренней поверхностью поршневого кольца возникают касательные или тангенциальные силы, у которых одна из составляющих направлена по радиусу к поршневому кольцу.Another analogue of the proposed piston ring with auxiliary radial elasticity is a piston ring with the so-called tangential expander, which is a twisted cylindrical spring, pre-compressed in the circumferential direction and installed in the corresponding recess on the inner side of the ring. In this case, the elongated end of the wire during installation is inserted into the coils of the other end so that the coiled cylindrical spring is closed (English K. Piston rings. T. 1 / K. English. - M .: Mechanical Engineering, 1962, p.493, Fig. 210 ) The purpose of the tangential expander is to increase the radial pressure of the piston ring on the wall of the engine cylinder. The coiled coil spring compressed in the axial direction and bent around the circumference of the piston ring acts radially on the piston ring in two ways: firstly, from the fact that the spring tends to straighten and, secondly, from the fact that at the points of contact of the coiled coil spring tangential or tangential forces arise with the inner surface of the piston ring, in which one of the components is directed along the radius to the piston ring.
В противоположность действию плоского многоугольного расширителя радиальные давления тангенциального расширителя концентрируются не в отдельных точках подпертого поршневого кольца, а распределяются практически равномерно по всей его окружности. Поршневые кольца с тангенциальными расширителями нашли широкое применение в двигателестроении в качестве маслосъемных и все больше используют их как компрессионные, начиная со второго кольца. Однако и такие поршневые кольца с тангенциальными расширителями имеют недостатки:In contrast to the action of a planar polygonal expander, the radial pressures of the tangential expander are not concentrated at individual points of the supported piston ring, but are distributed almost uniformly over its entire circumference. Piston rings with tangential expanders are widely used in engine building as oil scraper and more and more they are used as compression rings starting from the second ring. However, such piston rings with tangential expanders have disadvantages:
- наличие выточки на внутренней стороне поршневого кольца для расположения пружины расширителя ослабляет сечение кольца;- the presence of a groove on the inner side of the piston ring for the location of the expander spring weakens the cross section of the ring;
- износ выточки поршневого кольца и самой пружины расширителя как следствие действия контактных тангенциальных усилий пружины на поршневое кольцо;- wear of the undercut of the piston ring and the expander spring itself as a result of the action of the contact tangential forces of the spring on the piston ring;
- потеря упругости пружины расширителя под действием высокой температуры от прорывающихся горячих газов в заколечное пространство и высокой температуры трения, контактирующих с пружиной расширителя уплотняющих поршневых колец;- loss of elasticity of the expander spring under the action of high temperature from bursting hot gases into the annulus and the high friction temperature in contact with the expander spring of the sealing piston rings;
- ограничение по высоте поршневого кольца из-за наличия выточки под витую цилиндрическую пружину расширителя. Монтаж таких витых пружин расширителей предполагает высоту поршневых колец не менее 6 мм (Энглиш К. Поршневые кольца. Т. 1/К. Энглиш. - М.: Машиностроение, 1962, - с.582 с.);- restriction on the height of the piston ring due to the presence of a recess under the twisted cylindrical spring of the expander. The installation of such coil springs of expanders assumes a height of piston rings of at least 6 mm (English K. Piston rings. T. 1 / K. English. - M.: Mechanical Engineering, 1962, - p. 582 p.);
- невозможность получить по окружности поршневого кольца желаемой эпюры радиального давления по причине равномерного распределения радиальных давлений на поршневое кольцо от сжатой пружины расширителя;- the inability to obtain the desired radial pressure diagram around the circumference of the piston ring because of the uniform distribution of radial pressures on the piston ring from the compressed expander spring;
- невозможность использования уплотнительных поршневых колец с тангенциальными расширителями в первой поршневой канавке по причине прорыва раскаленных газов из камеры сгорания двигателя в увеличенный объем заколечного пространства из-за наличия за кольцом расширителя. По этой причине будет наблюдаться быстрая потеря упругости и расширителя, и уплотнительного кольца.- the inability to use the sealing piston rings with tangential expanders in the first piston groove due to the breakthrough of hot gases from the combustion chamber of the engine in the increased annular space due to the presence of the expander behind the ring. For this reason, a rapid loss of elasticity of both the expander and the o-ring will be observed.
Прототипом предлагаемого поршневого кольца с вспомогательной радиальной упругостью может служить поршневое кольцо с радиальным расширителем, выполненным в виде спиральной пружины, разделенной на группы витков, оси которых расположены по радиусам к оси поршня, при этом по меньшей мере одна из пружинных групп отличается от другой количеством витков, а также по меньшей мере одна из пружинных групп имеет отличный от других угловой шаг (Рывкин В.Л. и др. Радиальный расширитель. А.с. СССР №574566, М. кл. F16j 9/06/. Опубл. 30.09.77. Бюл. №36).The prototype of the proposed piston ring with auxiliary radial elasticity can be a piston ring with a radial expander, made in the form of a spiral spring, divided into groups of turns, the axes of which are located radially to the axis of the piston, while at least one of the spring groups differs from the other number of turns , as well as at least one of the spring groups has an angular pitch different from the others (V. Ryvkin and others. Radial expander. AS USSR No. 574566, M. class F16j 9/06 /. Publ. 30.09. 77. Bull. No. 36).
Назначение такого спирального расширителя - увеличение радиального давления самопружинящего поршневого кольца на стенку цилиндра двигателя.The purpose of such a spiral expander is to increase the radial pressure of the self-springing piston ring on the wall of the engine cylinder.
Прототип имеет ряд положительных свойств по сравнению с аналогом благодаря своей конструкции. Расположение за поршневым кольцом в заколечном пространстве спиральной пружины, разделенной на группы витков, оси которых расположены по радиусам к оси поршня, позволяет виткам спиральной пружины работать на сжатие, упираясь одновременно своими торцами как в заднюю стенку поршневой канавки, так и во внутреннюю поверхность поршневого кольца. Такой способ расположения группы витков спиральной пружины по отношению к поршневому кольцу и к поршню позволяет рационально передавать радиальные усилия сжатых витков спиральной пружины поршневому кольцу вдоль своих продольных осей в радиальном направлении.The prototype has a number of positive properties compared to its counterpart due to its design. The location behind the piston ring in the annular space of the spiral spring, divided into groups of turns, the axes of which are located radially to the axis of the piston, allows the turns of the spiral spring to work on compression, abutting simultaneously with their ends both in the rear wall of the piston groove and in the inner surface of the piston ring . This method of arranging a group of coils of a spiral spring in relation to the piston ring and to the piston makes it possible to rationally transmit the radial forces of the compressed coils of the coil spring to the piston ring along their longitudinal axes in the radial direction.
Известно, что для увеличения срока службы поршневые кольца изготавливают с неравномерным радиальным давлением по всей окружности. У замка - повышенные давления, а на других участках - пониженные (Гинцбург Б.Я. Теория поршневого кольца. / Б.Я.Гинцбург. - М.: Машиностроение, 1979. - 133 с.). Поэтому еще одним положительным свойством прототипа является возможность корректировки радиального давления пружинных групп спирального расширителя на поршневое кольцо изменением количества витков в отдельных пружинных группах и путем изменения углового шага расположения пружинных групп по отношению друг к другу. Это позволит согласовать реальное радиальное давление поршневого кольца на стенку цилиндра двигателя с теоретически рассчитанной оптимальной эпюрой радиального давления.It is known that to increase the service life of the piston rings are made with uneven radial pressure around the entire circumference. The castle has high pressures, and in other areas - lower (Gunzburg B.Ya. Piston Ring Theory. / B.Ya. Ginzburg. - M.: Mechanical Engineering, 1979. - 133 p.). Therefore, another positive feature of the prototype is the ability to adjust the radial pressure of the spring groups of the spiral expander on the piston ring by changing the number of turns in the individual spring groups and by changing the angular pitch of the location of the spring groups relative to each other. This will allow matching the real radial pressure of the piston ring on the wall of the engine cylinder with the theoretically calculated optimal radial pressure diagram.
Однако прототип имеет недостатки, которые могут влиять на надежность и долговечность работы поршневого кольца с вспомогательной упругостью.However, the prototype has disadvantages that can affect the reliability and durability of the piston ring with auxiliary elasticity.
Одним из серьезных недостатков прототипа является то, что спиральная пружина расширителя располагается непосредственно за поршневым кольцом в поршневой канавке, что приводит к необходимости увеличения объема заколечного пространства. В этот увеличенный объем заколечного пространства с меньшим сопротивлением и в большем количестве могут проникать раскаленные газы из камеры сгорания, которые будут заметно понижать упругость витков спиральной пружины и упругость самого поршневого кольца. В результате между поршневым кольцом и стенкой цилиндра в образовавшиеся зазоры будут прорываться газы с большей скоростью. Температура кольца и поршня в этих местах значительно возрастет. Кольцо начнет обрастать коксом и будет терять упругость еще больше. Возрастут износы кольца, поршня и гильзы. Упадет мощность двигателя, увеличится удельный расход топлива и расход масла.One of the serious disadvantages of the prototype is that the coil spring of the expander is located directly behind the piston ring in the piston groove, which leads to the need to increase the annular space. Incandescent gases from the combustion chamber can penetrate into this increased volume of annular space with less resistance and in larger quantities, which will noticeably reduce the elasticity of the coils of the spiral spring and the elasticity of the piston ring itself. As a result, gases will break through the gaps between the piston ring and the cylinder wall into the formed gaps at a higher speed. The temperature of the ring and piston in these places will increase significantly. The ring will begin to grow with coke and will lose its elasticity even more. Wear on the ring, piston and liner will increase. Engine power will drop, specific fuel consumption and oil consumption will increase.
Следующим недостатком прототипа является то, что в заколечном пространстве поршневой канавки практически невозможно разместить требуемое количество витков спиральной пружины из-за ограниченных размеров заколечного пространства. Так, при конструктивном оформлении поршня при наличии за кольцом расширителя, максимальное расстояние между внутренней поверхностью поршневого кольца и дном канавки поршня принимают равным 1,8 мм (Болтинский В.Н. Теория, конструкция и расчет тракторных и автомобильных двигателей. / В.Н.Болтинский. - М.: Издательство сельскохозяйственной литературы, 1962, - 155 с.).Another disadvantage of the prototype is that in the annular space of the piston groove it is almost impossible to place the required number of turns of the spiral spring due to the limited size of the annular space. So, with the design of the piston if there is an expander behind the ring, the maximum distance between the inner surface of the piston ring and the bottom of the piston groove is taken to be 1.8 mm (Boltinsky V.N. Theory, design and calculation of tractor and automobile engines. / V.N. Boltinsky. - M.: Publishing House of Agricultural Literature, 1962, - 155 p.).
В случае увеличения размеров заколечного пространства для размещения спиральной пружины с большим количеством витков, количество прорвавшихся раскаленных газов также увеличится. Упругость витков спиральной пружины и самого поршневого кольца резко понизятся. Сократится срок службы таких поршневых колец с радиальной вспомогательной упругостью. Следует добавить, что по этим же всем причинам нельзя устанавливать подобную конструкцию поршневого кольца с вспомогательной радиальной упругостью в первой (верхней) поршневой канавке головки поршня.In the case of increasing the size of the annulus to accommodate a coil spring with a large number of turns, the number of bursting hot gases will also increase. The elasticity of the coils of the spiral spring and the piston ring itself will drop sharply. The service life of such piston rings with radial auxiliary elasticity will be reduced. It should be added that for all these reasons it is impossible to install a similar design of the piston ring with auxiliary radial elasticity in the first (upper) piston groove of the piston head.
Технической задачей изобретения является увеличение надежности работы и срока службы поршневого кольца с вспомогательной упругостью, а следовательно, повышение мощностных и экономических показателей двигателя внутреннего сгорания.An object of the invention is to increase the reliability and service life of the piston ring with auxiliary elasticity, and therefore, increase the power and economic indicators of an internal combustion engine.
Задача достигается в поршневом кольце с вспомогательной радиальной упругостью, содержащем уплотнительное поршневое кольцо и радиальный расширитель в виде спиральной пружины, установленные в канавке поршня, причем, спиральная пружина разделена на группы витков, оси которых расположены по радиусам к оси поршня и при этом, по меньшей мере, одна из пружинных групп отличается от других количеством витков, и по меньшей мере, хотя бы одна из пружинных групп имеет отличный от других угловой шаг, где согласно изобретению спиральная пружина разделена на отдельные упругие пары параллельных между собой, равных по длине спиральных пружинных витков, которые образованы двумя концами согнутых под углом к дугообразной средней части проволоки таким образом, что ось симметрии каждой упругой пары спиральных пружинных витков направлена по радиальной оси поршня, а сами спиральные пружинные витки каждой упругой пары свободно и полностью входят в соответствующие пары цилиндрических параллельных друг другу глухих отверстий, которые выполнены на одинаковую глубину в поршне, в задней стенке поршневой канавки по ее окружности, а ось симметрии каждой пары цилиндрических глухих отверстий направлена по радиусу поршня и совпадает с осью симметрии каждой упругой пары спиральных пружинных витков, при этом каждая упругая пара спиральных пружинных витков одновременно упирается своей дугообразной средней частью проволоки во внутреннею поверхность поршневого кольца, а торцами спиральных пружинных витков в дно цилиндрических глухих отверстий, причем, средняя дугообразная часть проволоки каждой упругой пары спиральных пружинных витков выполнена по радиусу поршневого кольца.The problem is achieved in a piston ring with auxiliary radial elasticity, containing a sealing piston ring and a radial expander in the form of a spiral spring installed in the piston groove, moreover, the spiral spring is divided into groups of turns, the axes of which are located along the radii to the axis of the piston and, at least at least one of the spring groups differs from the others in the number of turns, and at least one of the spring groups has an angular pitch different from the others, where according to the invention the spiral spring it is applied to separate elastic pairs of spiral spring coils parallel to each other, equal in length, which are formed by two ends bent at an angle to the arcuate middle part of the wire so that the axis of symmetry of each elastic pair of spiral spring coils is directed along the radial axis of the piston, and the spiral spring ones the turns of each elastic pair freely and completely enter the corresponding pairs of cylindrical parallel to each other blind holes, which are made to the same depth in the piston, in the rear wall a piston groove along its circumference, and the axis of symmetry of each pair of cylindrical blind holes is directed along the radius of the piston and coincides with the axis of symmetry of each elastic pair of spiral spring coils, while each elastic pair of spiral spring coils abuts against the inner surface of the piston ring with its arcuate middle part of the wire and the ends of the spiral spring coils into the bottom of the cylindrical blind holes, and the middle arcuate part of the wire of each elastic pair of spiral spring holes Cove formed radially of the piston ring.
Посредством предлагаемого поршневого кольца с вспомогательной радиальной упругостью можно путем расположения упругих пар спиральных пружинных витков расширителя внутри цилиндрических глухих отверстий в поршне существенно уменьшить объем заколечного пространства в поршневой канавке поршня и, тем самым, создать дополнительное сопротивление прорывающимся раскаленным газам. Устраняется прямое воздействие прорывающихся раскаленных газов на упругие элементы расширителя и, таким образом, понижается и стабилизируется температура расширителя. Появляется реальная возможность устанавливать в каждой упругой паре расчетное количество спиральных пружинных витков и, тем самым, конкретно влиять на радиальное давление поршневого кольца. Перечисленные выше преимущества позволяют устанавливать предлагаемое поршневое кольцо с вспомогательной радиальной упругостью на головке поршня в первой (верхней) поршневой канавке, что существенно повысит уплотняющую возможность поршня.By means of the proposed piston ring with auxiliary radial elasticity, it is possible, by arranging the elastic pairs of spiral spring coils of the expander inside the cylindrical blind holes in the piston, to significantly reduce the annular space in the piston groove of the piston and thereby create additional resistance to bursting hot gases. The direct effect of bursting hot gases on the elastic elements of the expander is eliminated and, thus, the temperature of the expander is reduced and stabilized. There is a real opportunity to establish in each elastic pair the estimated number of spiral spring turns and, thus, specifically affect the radial pressure of the piston ring. The above advantages allow you to install the proposed piston ring with auxiliary radial elasticity on the piston head in the first (upper) piston groove, which will significantly increase the sealing ability of the piston.
Таким образом, все указанные положительные качества предлагаемого поршневого кольца с вспомогательной радиальной упругостью увеличат надежность работы и срок службы как самого поршневого кольца, так и радиального расширителя, а следовательно, повысятся экономические показатели двигателя внутреннего сгорания, такие как удельный расход топлива и масла.Thus, all these positive qualities of the proposed piston ring with auxiliary radial elasticity will increase the reliability and service life of both the piston ring itself and the radial expander, and therefore, the economic performance of the internal combustion engine, such as specific fuel and oil consumption, will increase.
Наличие изобретения в предлагаемом поршневом кольце с вспомогательной радиальной упругостью доказывается тем, что спиральная пружина разделена на отдельные упругие пары параллельных между собой, равных по длине, спиральных пружинных витков, которые образованы двумя концами, согнутых под углом к дугообразной средней части проволоки таким образом, что ось симметрии каждой упругой пары спиральных пружинных витков направлена по радиальной оси поршня, а сами спиральные пружинные витки каждой упругой пары свободно и полностью входят в соответствующие пары цилиндрических параллельных друг другу глухих отверстий, которые выполнены на одинаковую глубину в поршне, в задней стенке поршневой канавки по ее окружности, а ось симметрии каждой пары цилиндрических глухих отверстий направлена по радиусу поршня и совпадает с осью симметрии каждой упругой пары спиральных пружинных витков, при этом каждая упругая пара спиральных пружинных витков одновременно упирается своей дугообразной средней частью проволоки во внутреннюю поверхность поршневого кольца, а торцами спиральных пружинных витков в дно цилиндрических глухих отверстий, причем, средняя дугообразная часть проволоки каждой упругой пары спиральных пружинных витков выполнена по радиусу поршневого кольца.The presence of the invention in the proposed piston ring with auxiliary radial elasticity is proved by the fact that the spiral spring is divided into separate elastic pairs of parallel parallel, equal in length, spiral spring coils, which are formed by two ends bent at an angle to the arcuate middle part of the wire so that the axis of symmetry of each elastic pair of spiral spring coils is directed along the radial axis of the piston, and the spiral spring coils of each elastic pair freely and completely enter into the corresponding pairs of cylindrical blind holes parallel to each other, which are made to the same depth in the piston, in the rear wall of the piston groove along its circumference, and the axis of symmetry of each pair of cylindrical blind holes is directed along the radius of the piston and coincides with the axis of symmetry of each elastic pair of spiral spring turns, in this case, each elastic pair of spiral spring turns simultaneously abuts with its arcuate middle part of the wire against the inner surface of the piston ring, and with the ends of the spiral bars innyh turns in the bottom of the cylindrical blind holes, wherein the average arcuate portion of each wire pair of elastic helical spring coils formed along the radius of the piston ring.
Оригинальность предлагаемого технического решения заключается в том, что упругая часть радиального расширителя, а именно упругие пары спиральных пружинных витков предлагаемого радиального расширителя располагаются вне поршневой канавки, а конкретнее скрыты в цилиндрических глухих отверстиях поршня. Такое положение спиральных пружинных витков существенно уменьшает объем заколечного пространства поршневой канавки и устраняет прямой контакт упругой части расширителя с нагретым поршневым кольцом и с прорвавшимися раскаленными газами. Уменьшенный объем заколечного пространства поршневой канавки создает большое сопротивление прорывающимся раскаленным газам. Уплотняющая возможность поршня увеличивается, а температура упругих пар спиральных пружинных витков расширителя, находящихся в цилиндрических глухих отверстиях поршня, снижается и стабилизируется. В результате увеличивается долговечность расширителя и поршневого кольца. Экономические показатели двигателя внутреннего сгорания, такие как удельные расходы топлива и масла, улучшатся.The originality of the proposed technical solution lies in the fact that the elastic part of the radial expander, namely the elastic pairs of spiral spring coils of the proposed radial expander, are located outside the piston groove, and more particularly hidden in the cylindrical blind holes of the piston. This position of the spiral spring coils significantly reduces the annular space of the piston groove and eliminates the direct contact of the elastic part of the expander with a heated piston ring and with bursting hot gases. The reduced annular volume of the piston groove creates great resistance to bursting hot gases. The sealing ability of the piston increases, and the temperature of the elastic pairs of spiral spring turns of the expander located in the cylindrical blind holes of the piston decreases and stabilizes. As a result, the durability of the expander and piston ring increases. The economic performance of an internal combustion engine, such as specific fuel and oil consumption, will improve.
Поршневое кольцо с вспомогательной радиальной упругостью поясняется чертежами.A piston ring with auxiliary radial elasticity is illustrated by drawings.
На фиг 1 изображен продольный разрез верхней части поршня с поршневым кольцом и радиальным расширителем.Figure 1 shows a longitudinal section of the upper part of the piston with a piston ring and a radial expander.
На фиг.2 изображен разрез А-А фиг.1.Figure 2 shows a section aa of figure 1.
На фиг.3 изображен разрез Б-Б фиг.2.Figure 3 shows a section bB of figure 2.
Предлагаемое поршневое кольцо с вспомогательной радиальной упругостью содержит поршневое кольцо 1, установленное в поршневой канавке 2 поршня 3 (фиг.1). Поршневое кольцо 1 имеет разрез 4, так называемый замок, и, обладая собственной радиальной упругостью наружу, плотно прижимается к поверхности цилиндра двигателя 5 (фиг.2). Для усиления радиального давления поршневого кольца 1 на поверхность цилиндра двигателя 5 за поршневым кольцом 1 по его окружности в радиальной плоскости, проходящей через окружную ось поршневого кольца 1, установлены упругие пары спиральных пружинных витков 6 и 7, которые образованы концами 8 и 9, согнутых под углом к дугообразной средней части проволоки 10. Спиральные пружинные витки 6 и 7 каждой упругой пары параллельны и симметричны между собой, равны по длине и полностью располагаются в цилиндрических глухих отверстиях 11 и 12 (фиг.2 и фиг.3). Цилиндрические глухие отверстия 11 и 12 каждой пары выполнены в поршне 3 симметрично и параллельно друг другу на одинаковую глубину в задней стенке 13 поршневой канавки 2 по ее окружности. Оси симметрии 14 упругих пар спиральных пружинных витков 6 и 7 и цилиндрических глухих отверстий 11 и 12 совпадают и направлены по радиусу поршня 3. Каждая цилиндрическая пара спиральных пружинных витков 6 и 7 одновременно упирается своей дугообразной частью 10 во внутреннюю поверхность 15 поршневого кольца 1, а торцами 16 и 17 в дно 18 и 19 цилиндрических глухих отверстий 11 и 12. Средняя дугообразная часть проволоки 10 каждой упругой пары спиральных пружинных витков 6 и 7, находящаяся в заколечном пространстве 20, выполнена по радиусу поршневого кольца 1.The proposed piston ring with auxiliary radial elasticity comprises a piston ring 1 mounted in the
Предлагаемое поршневое кольцо с вспомогательной радиальной упругостью работает следующим образом.The proposed piston ring with auxiliary radial elasticity works as follows.
При возвратно-поступательном движении поршня 3 высокая скорость скольжения поршневого кольца 1, значительные нагрузки давления раскаленных газов, отсутствие жидкостной смазки повышают температуру поршневого кольца 1 так, что механические качества металла последнего снижаются и радиальное давление поршневого кольца 1 на поверхность цилиндра двигателя 5 со временем уменьшается. Компенсирует падение радиального давления поршневого кольца 1 на поверхность цилиндра двигателя 5 радиальный расширитель, состоящий из отдельных упругих пар спиральных пружинных витков 6 и 7, расположенных за поршневым кольцом 1 в соответствующих парах цилиндрических глухих отверстий 11 и 12, которые выполнены в задней стенке 13 поршневой канавки 2 по ее окружности. Каждая упругая пара спиральных пружинных витков 6 и 7 одновременно упирается своей дугообразной частью проволоки 10 во внутреннюю поверхность 15 поршневого кольца 1, а торцами 16 и 17 упругих пар спиральных пружинных витков 6 и 7 в дно 18 и 19 цилиндрических глухих отверстий 11 и 12. Именно таким образом передается радиальное давление поршневому кольцу 1 от радиального расширителя.During reciprocating movement of the
Таким образом, расположение упругих пар спиральных пружинных витков 6 и 7 радиального расширителя вне поршневой канавки 2, а именно в цилиндрических глухих отверстиях 11 и 12, устраняет их прямой контакт как с нагретым до высокой температуры поршневым кольцом 1, так и с прорывающимися в заколечное пространство 20 раскаленными газами. Это снизит и стабилизирует температуру нагрева упругой части радиального расширителя. Кроме этого, такое расположение спиральных пружинных витков 6 и 7 позволяет существенно уменьшить объем заколечного пространства 20 и тем самым создать повышенное сопротивление прорывающимся газам.Thus, the location of the elastic pairs of spiral spring coils 6 and 7 of the radial expander outside the
В результате уплотняющие свойства поршня увеличиваются и появляется возможность установки уплотнительного кольца 1 с радиальным расширителем в первой поршневой канавке 2. Увеличивается работоспособность и долговечность как радиального расширителя, так и поршневого кольца 1. Экономические показатели двигателя внутреннего сгорания, такие как удельные расходы топлива и масла, улучшатся.As a result, the sealing properties of the piston increase and it becomes possible to install a sealing ring 1 with a radial expander in the
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009126018/06A RU2399819C1 (en) | 2009-07-06 | 2009-07-06 | Piston ring with additional radial flexibility |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009126018/06A RU2399819C1 (en) | 2009-07-06 | 2009-07-06 | Piston ring with additional radial flexibility |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2399819C1 true RU2399819C1 (en) | 2010-09-20 |
Family
ID=42939250
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009126018/06A RU2399819C1 (en) | 2009-07-06 | 2009-07-06 | Piston ring with additional radial flexibility |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2399819C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2451852C1 (en) * | 2011-05-18 | 2012-05-27 | Федеральное Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Аграрный Университет Имени Н.И. Вавилова" | Piston ring with auxiliary radial flexibility |
| RU2516764C1 (en) * | 2012-12-26 | 2014-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова" | Piston ring with auxiliary radial spring power |
| RU2560637C1 (en) * | 2014-08-08 | 2015-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Composite piston ring for internal combustion engines or compressor |
-
2009
- 2009-07-06 RU RU2009126018/06A patent/RU2399819C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2451852C1 (en) * | 2011-05-18 | 2012-05-27 | Федеральное Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Саратовский Государственный Аграрный Университет Имени Н.И. Вавилова" | Piston ring with auxiliary radial flexibility |
| RU2516764C1 (en) * | 2012-12-26 | 2014-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова" | Piston ring with auxiliary radial spring power |
| RU2560637C1 (en) * | 2014-08-08 | 2015-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Composite piston ring for internal combustion engines or compressor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3270012B1 (en) | Side rail | |
| RU2399819C1 (en) | Piston ring with additional radial flexibility | |
| EP3412940B1 (en) | Piston ring for an internal combustion engine | |
| US10309535B2 (en) | Piston ring for an internal combustion engine | |
| EP2815156B1 (en) | Piston ring for an internal combustion engine | |
| US20140000549A1 (en) | Compression ring for an engine | |
| RU2528227C1 (en) | Ice design | |
| KR101889706B1 (en) | A top piston ring for a large two-stroke turbo-charged compression ignited internal combustion engine with crossheads | |
| CN110892141A (en) | Piston for a reciprocating internal combustion engine and reciprocating internal combustion engine | |
| EP3043054A1 (en) | Cuff-ring for a cylinder liner | |
| US4384554A (en) | Piston ring with expander for internal combustion engine | |
| RU2451852C1 (en) | Piston ring with auxiliary radial flexibility | |
| EP3232094A1 (en) | Oil ring | |
| CN110506173B (en) | Piston and piston ring for internal combustion engine | |
| RU106665U1 (en) | CYLINDER HOUSING FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE | |
| RU2516764C1 (en) | Piston ring with auxiliary radial spring power | |
| RU2177569C2 (en) | Multipiece piston ring | |
| RU2535598C1 (en) | Ice piston seal | |
| RU2750742C1 (en) | Gas sealing of cylinder-and piston group of internal combustion engine | |
| US4468040A (en) | Spacer-expander for pistons | |
| US20130213221A1 (en) | Piston ring for an internal combustion engine | |
| RU2560637C1 (en) | Composite piston ring for internal combustion engines or compressor | |
| RU2272949C2 (en) | Sectional piston ring | |
| RU34673U1 (en) | PISTON SEAL | |
| RU1828964C (en) | Piston oil control ring |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110707 |