RU2581749C1 - Packing assembly of piston internal combustion engine - Google Patents

Packing assembly of piston internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
RU2581749C1
RU2581749C1 RU2014142099/06A RU2014142099A RU2581749C1 RU 2581749 C1 RU2581749 C1 RU 2581749C1 RU 2014142099/06 A RU2014142099/06 A RU 2014142099/06A RU 2014142099 A RU2014142099 A RU 2014142099A RU 2581749 C1 RU2581749 C1 RU 2581749C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sealing
piston
shielding
ring
annular
Prior art date
Application number
RU2014142099/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Николаевич Захаров
Юрий Вячеславович Богачев
Original Assignee
Евгений Николаевич Захаров
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Евгений Николаевич Захаров filed Critical Евгений Николаевич Захаров
Priority to RU2014142099/06A priority Critical patent/RU2581749C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2581749C1 publication Critical patent/RU2581749C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

FIELD: engines and pumps.
SUBSTANCE: sealing assembly of piston engine is intended for internal combustion engine with sealed working chamber (3) of variable volume. Assembly contains open sealing ring shaped in the form of annular flange (8) with sealing surface (9), and connected with it bushing (10) with outer cylindrical surface which is in contact with the sealing surface of engine cylinder (1), and device limiting displacement of the sealing assembly relative to piston (2) in direction of its longitudinal axis (7). Assembly is provided with closed continuous shielding element (5) with screening annular flange (6) located on the side surface of annular flange (8) of sealing ring, closest to sealed working chamber (3) of the engine. Screening annular flange (6) has external diameter exceeding internal diameter of sealing ring bushing (10).
EFFECT: technical result consists in improvement of engine capacity gas density upon increased reliability of sealing operation and reduced thermal tension of the piston.
7 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к области двигателестроения, а именно к уплотнениям цилиндропоршневых групп, преимущественно двигателей с щелевой продувкой.The invention relates to the field of engine building, namely to seals of cylinder-piston groups, mainly engines with slotted blowing.

Известен уплотнительный узел двухтактного двигателя, содержащий незамкнутое поршневое кольцо, установленное в канавке головки поршня.A known two-stroke engine seal assembly comprising an open piston ring mounted in a piston head groove.

Известно, что начало и конец процессов газораспределения управляется положением колец относительно окон, поэтому при открытии, например, выпускных окон кольцами продукты сгорания начинают перетекать из цилиндра через зазор между головкой поршня и стенкой цилиндра еще до подхода верхней кромки поршня к окнам. В результате высокоскоростной поток горячих газов перегревает кромки как поршня, так и выпускных окон, что в свою очередь приводит к значительному снижению ресурса и надежности двигателя. Для снижения неблагоприятных последствий кольцо подводят как можно ближе к кромке поршня (JPS 5148012 А, опубл. 24.04.1976, фиг. 1 и 2).It is known that the beginning and end of gas distribution processes is controlled by the position of the rings relative to the windows, therefore, when opening, for example, the outlet windows with rings, the combustion products begin to flow from the cylinder through the gap between the piston head and the cylinder wall before the top edge of the piston approaches the windows. As a result, a high-speed flow of hot gases overheats the edges of both the piston and exhaust windows, which in turn leads to a significant reduction in the resource and reliability of the engine. To reduce the adverse effects, the ring is brought as close as possible to the piston edge (JPS 5148012 A, published on 04.24.1976, Figs. 1 and 2).

Из того же источника информации (фиг. 5) известен уплотнительный узел, состоящий из L-образного кольца, управляющая кромка которого доведена до уровня верхней кромки поршня. Такое выполнение уплотнительного узла значительно снижает нагрев кромок поршня и выпускных окон. Однако вследствие легкого проникновения газов в заколечное пространство и увеличенная вследствие такой конструкции высота кольца приводит к увеличению силы, действующей со стороны кольца на стенки цилиндра, от давления газов в цилиндре.From the same source of information (Fig. 5), a sealing assembly consisting of an L-shaped ring is known, the control edge of which is brought to the level of the upper edge of the piston. This embodiment of the sealing unit significantly reduces the heating of the piston edges and exhaust windows. However, due to the easy penetration of gases into the annulus and the height of the ring increased due to this design, the force acting from the side of the ring on the cylinder walls increases due to the gas pressure in the cylinder.

Известен уплотнительный узел двухтактного двигателя, содержащий L-образное замкнутое (неразрезное) кольцо, установленное в цилиндре с гарантированным зазором (SU 41981 А, опубл. 28.02.1933). Отсутствие контакта кольца со стенками цилиндра при значительной высоте кольца гарантирует отсутствие механических потерь в узле уплотнения, а минимальный зазор между кольцом и цилиндром уменьшает перетекание через него продуктов сгорания, снижая теплонапряженность поршня и выпускных органов. Недостатками известного узла являются сложность изготовления для получения идеально круглой формы кольца, соответствующей такой же идеальной форме цилиндра для получения минимально возможного зазора, а также сложность поддержания заданного теплового режима цилиндропоршневой группы на всех режимах работы двигателя. Малейшее отклонение от формы и размера кольца от идеального приводит к появлению бесконечных нагрузок в паре и резкому снижению ресурса цилиндропоршневой группы.A known two-stroke engine seal assembly containing an L-shaped closed (continuous) ring mounted in a cylinder with a guaranteed clearance (SU 41981 A, publ. 02.28.1933). The absence of contact of the ring with the walls of the cylinder at a considerable height of the ring guarantees the absence of mechanical losses in the seal assembly, and the minimum clearance between the ring and the cylinder reduces the flow of combustion products through it, reducing the heat stress of the piston and exhaust bodies. The disadvantages of the known site are the difficulty of manufacturing to obtain a perfectly round shape of the ring corresponding to the same ideal shape of the cylinder to obtain the smallest possible clearance, as well as the difficulty of maintaining a given thermal regime of the cylinder-piston group in all engine operating modes. The slightest deviation from the shape and size of the ring from the ideal leads to the appearance of endless loads in the pair and a sharp decrease in the resource of the cylinder-piston group.

Известен уплотнительный узел, содержащий фасонное кольцо в форме соединенных между собой кольцевой полки с уплотняющей поверхностью и втулки с наружной цилиндрической поверхностью, контактирующей с уплотняемой поверхностью цилиндра двигателя (US 6347575 В1, опубл. 19.02.2002). Уплотняющая поверхность кольца лежит на днище поршня, тем самым в значительной степени снижая поступление газов в заколечное пространство, давящих на втулочную часть кольца изнутри. Однако газовое давление действует непосредственно на торцевые плоскости разъема кольца как в кольцевой его части, так и во втулочной, раздвигая его концы в разные стороны и передавая усилие на стенки цилиндра. Кроме того, по разрезу втулочной части кольца газы попадают внутрь втулочной части кольца, оказывая давление по всей высоте втулочной части и значительно увеличивая механические потери. И чем больше толщина втулочной части кольца, тем больше проходное сечение для газов. При этом надо отметить, что газы по указанному разъему проходят дальше, снижая надежность уплотнения.A known sealing assembly containing a shaped ring in the form of interconnected annular shelves with a sealing surface and bushings with an outer cylindrical surface in contact with the sealing surface of the cylinder of the engine (US 6347575 B1, publ. 19.02.2002). The sealing surface of the ring lies on the piston bottom, thereby significantly reducing the flow of gases into the annular space, pressing on the sleeve part of the ring from the inside. However, gas pressure acts directly on the end planes of the ring connector both in its annular part and in the sleeve, pushing its ends in different directions and transferring force to the cylinder walls. In addition, through the section of the sleeve part of the ring, gases enter the sleeve part of the ring, exerting pressure along the entire height of the sleeve part and significantly increasing mechanical losses. And the greater the thickness of the sleeve part of the ring, the greater the cross-section for gases. It should be noted that the gases through the specified connector go further, reducing the reliability of the seal.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение газовой плотности рабочего объема двигателя при высокой надежности работы уплотнения и снижение термической напряженности поршня.The technical result of the claimed invention is to increase the gas density of the engine displacement with high reliability of the seal and reduce the thermal stress of the piston.

Поставленная задача достигается тем, что уплотнительный узел поршневого двигателя внутреннего сгорания, имеющего уплотняемую рабочую камеру переменного объема, содержит незамкнутое уплотнительное кольцо, выполненное фасонным в форме кольцевой полки, имеющей уплотняющую поверхность, и соединенной с ней втулки, имеющей наружную цилиндрическую поверхность, контактирующую с уплотняемой поверхностью цилиндра двигателя, и средство ограничения перемещения уплотнительного узла относительно поршня в направлении его продольной оси. Согласно изобретению он снабжен замкнутым (неразрезным) экранирующим элементом с экранирующей кольцевой полкой, расположенной со стороны поверхности кольцевой полки уплотнительного кольца, ближайшей к уплотняемой рабочей камере двигателя, при этом экранирующая кольцевая полка выполнена с наружным диаметром, большим внутреннего диаметра втулки уплотнительного кольца.This object is achieved in that the sealing assembly of a reciprocating internal combustion engine having a variable-volume sealed working chamber contains an open sealing ring shaped in the form of an annular shelf having a sealing surface and a sleeve connected thereto having an outer cylindrical surface in contact with the sealing the surface of the engine cylinder, and means for restricting the movement of the sealing assembly relative to the piston in the direction of its longitudinal axis. According to the invention, it is equipped with a closed (continuous) shielding element with a shielding annular shelf located on the side of the surface of the annular shelf of the sealing ring closest to the sealed working chamber of the engine, while the shielding annular shelf is made with an outer diameter larger than the inner diameter of the sleeve of the sealing ring.

Поставленная задача достигается также тем, что экранирующий кольцевой элемент может быть дополнительно снабжен замкнутой кольцевой уплотняющей полкой, жестко связанной с экранирующей полкой с образованием между кольцевыми полками кольцевой проточки (пространства), при этом полка уплотнительного кольца установлена в кольцевой проточке экранирующего кольцевого элемента, уплотняющая полка последнего расположена на поверхности поршня, а средство ограничения перемещения уплотнительного узла выполнено в виде, по меньшей мере, одного выступа на внутренней поверхности втулки уплотнительного кольца, расположенного в ответной выемке поршня.The task is also achieved by the fact that the shielding ring element can be additionally equipped with a closed annular sealing shelf rigidly connected to the shielding shelf with the formation of an annular groove (space) between the ring shelves, while the sealing ring shelf is installed in the annular groove of the shielding ring element, the sealing shelf the latter is located on the piston surface, and the means for restricting the movement of the sealing assembly is made in the form of at least one blunt on the inner surface of the sealing ring sleeve arranged in the return of the piston recess.

Поставленная задача достигается также тем, что средство ограничения перемещения уплотнительного узла может быть выполнено в виде крепежного соединения экранирующего кольцевого элемента к поршню.The task is also achieved by the fact that the means of restricting the movement of the sealing assembly can be made in the form of a fastening connection of the shielding ring element to the piston.

Поставленная задача достигается также тем, что экранирующий элемент может быть выполнен в виде жаровой накладки, закрепленной на поверхности поршня.The task is also achieved by the fact that the shielding element can be made in the form of a fire pad mounted on the surface of the piston.

Поставленная задача достигается также тем, что крепежное соединение экранирующего элемента может быть выполнено в виде байонетного соединения.The task is also achieved by the fact that the fastening connection of the shielding element can be made in the form of a bayonet connection.

Поставленная задача достигается также тем, что на внутренней поверхности втулки уплотнительного кольца может быть выполнен кольцевой радиальный выступ бесконтактного уплотнителя, расположенный в ответной кольцевой проточке поршня.The task is also achieved by the fact that on the inner surface of the sleeve of the sealing ring can be made annular radial protrusion of a non-contact seal located in the reciprocal annular groove of the piston.

Поставленная задача достигается также тем, что средство ограничения перемещения уплотнительного узла может быть выполнено в виде отдельного фасонного кольца С-образного поперечного сечения в виде цилиндрической втулки с крепежными полками, направленными к центру сечения цилиндра, при этом первая крепежная полка установлена в дополнительной проточке экранирующего замкнутого элемента, а вторая - в ответном углублении поршня.The task is also achieved by the fact that the means of restricting the movement of the sealing assembly can be made in the form of a separate shaped ring of a C-shaped cross section in the form of a cylindrical sleeve with mounting shelves directed to the center of the cylinder section, while the first mounting shelf is installed in an additional groove of the shielding closed element, and the second - in the reciprocal recess of the piston.

Изобретение поясняется при помощи чертежей.The invention is illustrated using the drawings.

На фиг. 1 показан описываемый уплотнительный узел;In FIG. 1 shows the described sealing assembly;

На фиг. 2 - вариант выполнения средства ограничения перемещения уплотнительного узла в виде крепления экранирующего элемента;In FIG. 2 is an embodiment of a means for restricting the movement of the sealing assembly in the form of a shielding element mount;

На фиг. 3 - то же, вариант с дополнительным бесконтактным уплотнением;In FIG. 3 - the same version with an additional non-contact seal;

На фиг. 4 показан вид на уплотнительное кольцо;In FIG. 4 shows a view of the o-ring;

На фиг. 5 показан вид на экранирующий элемент, вариант с экранирующей и уплотняющей полками;In FIG. 5 shows a view of a shielding element, a variant with shielding and sealing shelves;

На фиг. 6 показаны силы, действующие на уплотнительное кольцо наиболее близкого аналога, вид сверху, а также не перекрытая щель кольца;In FIG. 6 shows the forces acting on the sealing ring of the closest analogue, a top view, as well as an uncovered slot of the ring;

На фиг. 7 - то же, вид сбоку;In FIG. 7 is the same side view;

На фиг. 8 показана не перекрытая щель заявленного уплотнительного узла;In FIG. 8 shows an uncovered slot of the claimed sealing assembly;

На фиг. 9 и 10 показаны варианты выполнения средства ограничения перемещения уплотнительного узла.In FIG. 9 and 10 show embodiments of means for restricting movement of the sealing assembly.

Двигатель, преимущественно двухтактный, в котором применяют описываемый уплотнительный узел, содержит цилиндр 1 с уплотняемой поверхностью, в котором установлен подвижно поршень 2 с образованием уплотняемой рабочей камеры 3. В цилиндре выполнены выпускные и продувочные окна газораспределения (на чертежах не показаны), управляемые поршнем 2. Уплотнительный узел содержит незамкнутое уплотнительное кольцо 4, экранирующий замкнутый (неразрезной) кольцевой элемент 5 с экранирующей кольцевой полкой 6 и средство ограничения перемещения уплотнительного узла относительно поршня 2 в направлении 7 вдоль его продольной оси. Уплотнительное кольцо 4 выполнено фасонным в форме кольцевой полки 8 с уплотняющей поверхностью 9 и соединенной с ней втулки 10 с наружной цилиндрической поверхностью, контактирующей с уплотняемой поверхностью цилиндра 1 двигателя. Экранирующая полка 6 элемента 5 расположена со стороны поверхности кольцевой полки 8 уплотнительного кольца 4, ближайшей к уплотняемой рабочей камере 3 двигателя, и выполнена с наружным диаметром, большим внутреннего диаметра втулки 10 уплотнительного кольца 4.The engine, mainly a two-stroke one, in which the described sealing assembly is used, comprises a cylinder 1 with a sealing surface, in which the piston 2 is movably mounted to form a sealed working chamber 3. The cylinder has exhaust and blow-out gas distribution windows (not shown in the drawings) controlled by the piston 2 The sealing assembly comprises an open sealing ring 4, a shielding closed (continuous) ring element 5 with a shielding ring shelf 6 and means for restricting movement of the seal tion unit relative to the piston 2 in the direction 7 along its longitudinal axis. The sealing ring 4 is made shaped in the form of an annular shelf 8 with a sealing surface 9 and a sleeve 10 connected to it with an outer cylindrical surface in contact with the sealing surface of the cylinder 1 of the engine. The shielding shelf 6 of the element 5 is located on the surface side of the annular shelf 8 of the sealing ring 4, closest to the sealed working chamber 3 of the engine, and is made with an outer diameter larger than the inner diameter of the sleeve 10 of the sealing ring 4.

Экранирующий кольцевой элемент 5 может быть выполнен с кольцевой проточкой 11 на его наружной цилиндрической поверхности с образованием экранирующей 6 и уплотняющей 12 кольцевых полок. Полка 8 уплотнительного кольца установлена в кольцевой проточке 11 экранирующего кольцевого элемента 5. Его уплотняющая полка 12 расположена на поверхности поршня 1, а средство ограничения перемещения уплотнительного узла выполнено в виде выступа 13 на внутренней поверхности втулки 10 уплотнительного кольца 4, расположенного в ответной выемке 14 поршня 1. Выступ 13 может быть кольцевым, а выемка 14 - в виде кольцевой проточки.The shielding ring element 5 can be made with an annular groove 11 on its outer cylindrical surface with the formation of a shielding 6 and sealing 12 of the annular shelves. The flange 8 of the sealing ring is installed in the annular groove 11 of the shielding ring element 5. Its sealing flange 12 is located on the surface of the piston 1, and the means for restricting the movement of the sealing assembly is made in the form of a protrusion 13 on the inner surface of the sleeve 10 of the sealing ring 4 located in the reciprocal recess 14 of the piston 1. The protrusion 13 may be annular, and the recess 14 - in the form of an annular groove.

Для ограничения перемещения уплотнительного узла в направлении 7 относительно поршня 2 возможно закрепление экранирующего кольцевого элемента 5 к поршню 2, например, в виде байонетного соединения с выступами 15, входящими в ответные пазы 16.To limit the movement of the sealing assembly in the direction 7 relative to the piston 2, it is possible to fasten the shielding ring element 5 to the piston 2, for example, in the form of a bayonet connection with the protrusions 15 included in the response grooves 16.

Экранирующий кольцевой элемент 5 с экранирующей полкой 6 может быть выполнен в виде жаровой накладки 17 поршня 2.The shielding ring element 5 with a shielding shelf 6 can be made in the form of a heat lining 17 of the piston 2.

Средство ограничения перемещения уплотнительного узла может быть выполнено в виде отдельного фасонного кольца С-образного поперечного сечения в виде цилиндрической втулки 18 с крепежными полками, направленными к центру сечения цилиндра, при этом первая крепежная полка 19 установлена в дополнительной проточке 20 экранирующего замкнутого элемента 5, а вторая крепежная полка 21 - в ответном углублении 22 поршня 2.The means for restricting the movement of the sealing assembly can be made in the form of a separate shaped ring of a C-shaped cross section in the form of a cylindrical sleeve 18 with mounting shelves directed to the center of the cylinder section, while the first mounting shelf 19 is installed in an additional groove 20 of the shielding closed element 5, and the second mounting shelf 21 in the reciprocal recess 22 of the piston 2.

Выступ 13 уплотнительного кольца 4 может быть установлен в дополнительной проточке 20 вместе с крепежной полкой 19 (см. фиг. 9). Между выступом 13 и полкой 19 может быть установлено дополнительное компрессионное кольцо 23. Либо выступ 13 и полка 19 установлены в разных проточках (см. фиг. 10).The protrusion 13 of the sealing ring 4 can be installed in an additional groove 20 together with the mounting shelf 19 (see Fig. 9). Between the protrusion 13 and the shelf 19 can be installed an additional compression ring 23. Or the protrusion 13 and the shelf 19 are installed in different grooves (see Fig. 10).

На внутренней поверхности втулки 10 уплотнительного кольца 4 выполнен кольцевой радиальный выступ 24 (см. фиг. 3), расположенный в ответной кольцевой проточке 25 поршня 2. Выступ 24 установлен в проточке 25 с зазором с образованием бесконтактного уплотнения, ограничивающего перетекание газов между внутренней поверхностью втулки 10 и поршнем 2 и уменьшающего тем самым силу прижатия втулки 10 к уплотняемой поверхности цилиндра 1.On the inner surface of the sleeve 10 of the sealing ring 4, an annular radial protrusion 24 is made (see FIG. 3) located in the reciprocal annular groove 25 of the piston 2. The protrusion 24 is installed in the groove 25 with a gap to form a non-contact seal restricting the flow of gases between the inner surface of the sleeve 10 and the piston 2 and thereby reducing the pressing force of the sleeve 10 to the sealing surface of the cylinder 1.

Двигатель с описываемым уплотнительным узлом работает следующим образом. После сгорания в уплотняемой рабочей камере 3 давление газов действует на днище поршня 2, вызывая его перемещение с совершением работы. Давление действует также на наружную поверхность экранирующей полки 8 экранирующего кольцевого элемента 5. Силы собственной упругости уплотнительного кольца 4, а также сила от давления газов в полости за экранирующей полкой 6, например в кольцевой проточке 11, прижимают кольцо 4 к стенкам цилиндра 1, уплотняя рабочую камеру 3 по цилиндрической поверхности. Давление газов прижимает также уплотнительное кольцо 4 уплотнительной поверхностью 9 непосредственно к поверхности поршня 2 (см. фиг. 2) или к уплотняющей полке 12 кольцевого элемента 5, лежащей на поверхности поршня 2 (см. фиг. 1). Таким образом происходит уплотнение по поверхности поршня 2.The engine with the described sealing unit operates as follows. After combustion in the sealed working chamber 3, the gas pressure acts on the piston bottom 2, causing it to move with the completion of work. The pressure also acts on the outer surface of the shielding flange 8 of the shielding ring element 5. The self-elastic forces of the sealing ring 4, as well as the force from the gas pressure in the cavity behind the shielding flange 6, for example in the annular groove 11, press the ring 4 against the walls of the cylinder 1, sealing the working chamber 3 on a cylindrical surface. The gas pressure also presses the sealing ring 4 with the sealing surface 9 directly to the surface of the piston 2 (see Fig. 2) or to the sealing flange 12 of the annular element 5 lying on the surface of the piston 2 (see Fig. 1). Thus, compaction occurs on the surface of the piston 2.

Фасонная конструкция уплотнительного кольца 4 в форме кольцевой полки 8 с втулкой 10 позволяет вынести верхнюю кромку кольца 4 выше днища поршня 2. При таком расположении кольца газораспределением рабочей камеры 3 управляет только верхняя кромка кольца 4, без какого-либо влияния на газораспределение кромки поршня 2, как в большинстве двухтактных двигателей. Расположение уплотняющей поверхности 9 кольца 4 на поверхности поршня препятствует проникновению большого количества газов в пространство за кольцом 4 (между кольцом и поршнем), и даже при значительной высоте его втулки 10 сила прижатия к поверхности цилиндра 1, действующая на втулку 10, невелика. Однако на внутреннюю цилиндрическую поверхность полки 8 в известном устройстве (см. фиг. 6) действует давление газов рг в рабочей камере 3, прижимающее кольцевую полку 8 в сторону стенки цилиндра 1, что приводит к значительным механическим потерям. Для недопущения прямого воздействия давления газов рг изнутри полки 8 над кольцевой полкой 8 кольца 4 устанавливают экранирующую полку 6 замкнутого элемента 5 (см. фиг. 1-3). Указанные силы тем больше, чем больше высота кольцевой полки 8. Действие давления газов на торцевые поверхности стыка кольца 4 как в области полки 8 (см. фиг. 6), так и в области втулки 10 (см. фиг. 7) приводит к появлению сил Ft, разжимающих кольцо 4 и увеличивающих силу прижатия кольца 4 к уплотняемой поверхности цилиндра 1. При этом чем больше высота полки 8 и толщина втулки 10, тем больше площадь поперечного сечения кольца 4. Соответственно, увеличивается сила Ft. При экранировании полкой 6 закрывается также прямой доступ газов к зазору в месте стыка концов кольца 4, что снижает силу Ft. На чертежах показана разница в не перекрытой уплотнением площади Δ известного (фиг. 6) и заявленного (фиг. 8) узлов. При экранировании значительно уменьшается также и перетекание газов в пространство за полку 8 к внутренней поверхности втулки 10. Известно, что давление газов в заколечном пространстве первого компрессионного кольца в известном уровне техники соответствует 2/3 от давления сгорания. Ограничение перетекания газов в двигателе с заявленном уплотнением существенно снижает механические потери в двигателе с разрезным (незамкнутым) жаровым кольцом, так как площадь поперечного сечения жарового фасонного кольца на порядок превосходит соответствующую площадь в классическом компрессионном кольце. Причем наружный диаметр экранирующей полки 6 выбирается максимально возможным с точки зрения сохранения минимального теплового зазора, что снижает до минимума площадь Δ (фиг. 8).The shaped design of the sealing ring 4 in the form of an annular shelf 8 with a sleeve 10 allows you to move the upper edge of the ring 4 above the bottom of the piston 2. With this arrangement of the ring, the gas distribution of the working chamber 3 is controlled only by the upper edge of the ring 4, without any effect on the gas distribution of the piston edge 2, as in most two-stroke engines. The location of the sealing surface 9 of the ring 4 on the surface of the piston prevents the penetration of a large amount of gas into the space behind the ring 4 (between the ring and the piston), and even with a significant height of its sleeve 10, the pressure against the surface of the cylinder 1 acting on the sleeve 10 is small. However, on the inner cylindrical surface of the shelf 8 in the known device (see Fig. 6) the gas pressure p r acts in the working chamber 3, pressing the annular shelf 8 towards the side of the cylinder wall 1, which leads to significant mechanical losses. To prevent the direct influence of gas pressure p r from the inside of the shelf 8 above the annular shelf 8 of the ring 4, a shielding shelf 6 of the closed element 5 is installed (see Fig. 1-3). The indicated forces are the greater, the greater the height of the annular shelf 8. The action of gas pressure on the end surfaces of the junction of the ring 4 both in the region of the shelf 8 (see Fig. 6) and in the region of the sleeve 10 (see Fig. 7) leads to forces F t expanding the ring 4 and increasing the pressing force of the ring 4 to the sealing surface of the cylinder 1. Moreover, the greater the height of the shelf 8 and the thickness of the sleeve 10, the larger the cross-sectional area of the ring 4. Accordingly, the force F t increases. When shielding the shelf 6 also closes the direct access of gases to the gap at the junction of the ends of the ring 4, which reduces the force F t . The drawings show the difference in the area Δ of the known (Fig. 6) and claimed (Fig. 8) nodes not covered by the seal. When shielding, the flow of gases into the space behind the shelf 8 to the inner surface of the sleeve 10 is also significantly reduced. It is known that the gas pressure in the annular space of the first compression ring in the prior art corresponds to 2/3 of the combustion pressure. The restriction of gas overflow in an engine with the claimed seal significantly reduces mechanical losses in an engine with a split (open) heat ring, since the cross-sectional area of the heat shaped ring is an order of magnitude greater than the corresponding area in a classic compression ring. Moreover, the outer diameter of the shielding flange 6 is selected as possible from the point of view of maintaining a minimum thermal gap, which minimizes the area Δ (Fig. 8).

То есть экранирование кольца 4 значительно снижает силу его прижатия к уплотняемой поверхности цилиндра 1 по сравнению с прототипом и, соответственно, механические потери двигателя.That is, the shielding of the ring 4 significantly reduces the force of its pressing against the sealing surface of the cylinder 1 in comparison with the prototype and, accordingly, the mechanical loss of the engine.

Таким образом, описываемый уплотнительный узел может выполнять функции жарового кольца двухтактного двигателя, управляющего газораспределением. Для этого управляющая кромка кольца 4 выведена на уровень кромки поршня 2, и его цилиндрическая (втулочная) часть выполнена с высотой, необходимой для проведения эффективного процесса газообмена с минимальными перетечками и без перегрева поршня и его колец. При этом не увеличивается сила прижатия кольца 4 к стенке цилиндра 1 и связанные с этим механические потери вследствие ограничения действия газовых сил на уплотнительное кольцо 4.Thus, the described sealing unit can perform the functions of the heat ring of a two-stroke engine controlling the gas distribution. For this, the control edge of the ring 4 is brought out to the level of the piston 2 edge, and its cylindrical (sleeve) part is made with the height necessary to conduct an effective gas exchange process with minimal overflows and without overheating of the piston and its rings. This does not increase the pressing force of the ring 4 to the wall of the cylinder 1 and the associated mechanical losses due to the restriction of the action of gas forces on the sealing ring 4.

Claims (7)

1. Уплотнительный узел поршневого двигателя внутреннего сгорания, имеющего уплотняемую рабочую камеру переменного объема, содержащий незамкнутое уплотнительное кольцо, выполненное фасонным в форме кольцевой полки, имеющей уплотняющую поверхность, и соединенной с ней втулки, имеющей наружную цилиндрическую поверхность, контактирующую с уплотняемой поверхностью цилиндра двигателя, и средство ограничения перемещения уплотнительного узла относительно поршня в направлении его продольной оси, отличающийся тем, что он снабжен замкнутым неразрезным экранирующим элементом с экранирующей кольцевой полкой, расположенной со стороны поверхности кольцевой полки уплотнительного кольца, ближайшей к уплотняемой рабочей камере двигателя, при этом экранирующая кольцевая полка выполнена с наружным диаметром, большим внутреннего диаметра втулки уплотнительного кольца.1. The sealing assembly of a reciprocating internal combustion engine having a variable volume sealable working chamber, comprising an open sealing ring shaped in the form of an annular shelf having a sealing surface and a sleeve connected thereto having an outer cylindrical surface in contact with the sealing surface of the engine cylinder, and means for restricting the movement of the sealing assembly relative to the piston in the direction of its longitudinal axis, characterized in that it is provided with a closed a continuous shielding element with a shielding annular shelf located on the side of the surface of the annular shelf of the sealing ring closest to the sealed working chamber of the engine, while the shielding annular shelf is made with an outer diameter larger than the inner diameter of the sleeve of the sealing ring. 2. Уплотнительный узел по п. 1, отличающийся тем, что экранирующий кольцевой элемент дополнительно снабжен замкнутой кольцевой уплотняющей полкой, жестко связанной с экранирующей полкой с образованием между кольцевыми полками кольцевой проточки пространства, при этом полка уплотнительного кольца установлена в кольцевой проточке экранирующего кольцевого элемента, уплотняющая полка последнего расположена на поверхности поршня, а средство ограничения перемещения уплотнительного узла выполнено в виде по меньшей мере одного выступа на внутренней поверхности втулки уплотнительного кольца, расположенного в ответной выемке поршня.2. The sealing assembly according to claim 1, characterized in that the shielding annular element is further provided with a closed annular sealing flange rigidly connected to the shielding flange to form an annular groove of space between the annular flanges, while the flange of the sealing ring is installed in the annular groove of the shielding annular element, the sealing shelf of the latter is located on the piston surface, and the means for restricting the movement of the sealing assembly is made in the form of at least one protrusion on morning surface of the sealing ring sleeve arranged in the return of the piston recess. 3. Уплотнительный узел по п. 1, отличающийся тем, что средство ограничения перемещения уплотнительного узла выполнено в виде крепежного соединения экранирующего кольцевого элемента к поршню.3. The sealing assembly according to claim 1, characterized in that the means for restricting the movement of the sealing assembly are made in the form of a fastening connection of the shielding ring element to the piston. 4. Уплотнительный узел по п. 3, отличающийся тем, что экранирующий элемент выполнен в виде жаровой накладки, закрепленной на поверхности поршня.4. The sealing assembly according to claim 3, characterized in that the shielding element is made in the form of a fire lining fixed to the piston surface. 5. Уплотнительный узел по п. 3, отличающийся тем, что крепежное соединение экранирующего элемента выполнено в виде байонетного соединения.5. The sealing unit according to claim 3, characterized in that the fastening connection of the shielding element is made in the form of a bayonet connection. 6. Уплотнительный узел по п. 1, отличающийся тем, что на внутренней поверхности втулки уплотнительного кольца выполнен кольцевой радиальный выступ бесконтактного уплотнителя, расположенный в ответной кольцевой проточке поршня.6. The sealing assembly according to claim 1, characterized in that an annular radial protrusion of the non-contact seal is located on the inner surface of the sleeve of the sealing ring located in the reciprocal annular groove of the piston. 7. Уплотнительный узел по п. 2, отличающийся тем, что средство ограничения перемещения уплотнительного узла выполнено в виде отдельного фасонного кольца C-образного поперечного сечения в виде цилиндрической втулки с крепежными полками, направленными к центру сечения цилиндра, при этом первая крепежная полка установлена в дополнительной проточке экранирующего замкнутого элемента, а вторая - в ответном углублении поршня. 7. The sealing assembly according to claim 2, characterized in that the means for restricting the movement of the sealing assembly are made in the form of a separate shaped ring of a C-shaped cross section in the form of a cylindrical sleeve with mounting flanges directed to the center of the cylinder section, the first mounting flange being installed in additional groove of the shielding closed element, and the second in the reciprocal recess of the piston.
RU2014142099/06A 2014-10-20 2014-10-20 Packing assembly of piston internal combustion engine RU2581749C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014142099/06A RU2581749C1 (en) 2014-10-20 2014-10-20 Packing assembly of piston internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014142099/06A RU2581749C1 (en) 2014-10-20 2014-10-20 Packing assembly of piston internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2581749C1 true RU2581749C1 (en) 2016-04-20

Family

ID=56194971

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014142099/06A RU2581749C1 (en) 2014-10-20 2014-10-20 Packing assembly of piston internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2581749C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU41981A1 (en) * 1931-08-04 1935-02-28 Юнкере Г. Piston seal for internal combustion engines
US4774917A (en) * 1986-03-31 1988-10-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Piston and piston ring for an internal combustion engine
US5450783A (en) * 1994-03-10 1995-09-19 Dana Corporation Low emission piston ring
US6347575B1 (en) * 1999-06-30 2002-02-19 Benjamin V. Booher Low emission piston and ring for internal combustion engine
RU2252331C2 (en) * 2002-08-29 2005-05-20 Захаров Евгений Николаевич Cylindrical-piston group sealing device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU41981A1 (en) * 1931-08-04 1935-02-28 Юнкере Г. Piston seal for internal combustion engines
US4774917A (en) * 1986-03-31 1988-10-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Piston and piston ring for an internal combustion engine
US5450783A (en) * 1994-03-10 1995-09-19 Dana Corporation Low emission piston ring
US6347575B1 (en) * 1999-06-30 2002-02-19 Benjamin V. Booher Low emission piston and ring for internal combustion engine
RU2252331C2 (en) * 2002-08-29 2005-05-20 Захаров Евгений Николаевич Cylindrical-piston group sealing device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2593193A (en) Sealing means
US4452042A (en) Piston rod seal
CA2082205C (en) Piston compressor for the oilfree compression of gases
US3608911A (en) Resilient plastic piston ring
US4794848A (en) Anti-seizing design for circumferentially continuous piston ring
US8978620B2 (en) Seatless wet cylinder liner for internal combustion engine
RU2679087C2 (en) Compression piston ring for internal combustion engine, piston assembly of internal combustion engine and method of manufacturing compression piston ring
RU2581749C1 (en) Packing assembly of piston internal combustion engine
KR101968490B1 (en) Piston ring for an internal combustion engine
CA2924575C (en) Dual pre-load cylindrical seal
RU2447306C1 (en) Ice piston seal
US2186020A (en) Piston packing
US4132420A (en) Sealing rings for stirling engines
KR920702478A (en) Cylinder head / cylinder seals for reciprocating gas compression machines
KR102389308B1 (en) Oil seal
RU2252331C2 (en) Cylindrical-piston group sealing device
US20160169152A1 (en) Engine Piston
RU2698583C1 (en) Sealed engine cylinder liner
JP2019052627A (en) Piston of internal combustion engine
GB1203926A (en) Improvements in and relating to pistons particularly for internal combustion engines
JP2617954B2 (en) Cushion packing for pressure cylinder
US2456066A (en) Member sealing means
RU184040U1 (en) PISTON OF THE DIESEL ENGINE OF INTERNAL COMBUSTION
RU2582384C1 (en) Piston seal of internal combustion engine
US1872934A (en) Gas seal for compression apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201021

TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: CORRECTION TO CHAPTER -MM4A- IN JOURNAL 28-2021