RU39171U1

RU39171U1 - PISTON

Info

Publication number: RU39171U1
Application number: RU2004110844/22U
Authority: RU
Inventors: С.Н. Калинин
Original assignee: Калинин Сергей Николаевич
Priority date: 2004-04-12
Filing date: 2004-04-12
Publication date: 2004-07-20

Abstract

Поршень, содержащий на боковой поверхности не менее двух кольцевых канавок с размещенным в них уплотнительным кольцом, при этом канавки выполнены, например, прямоугольного сечения, а уплотнительное кольцо выполнено сплошным и герметично соединено с поршнем таким образом, что уплотнительное кольцо и поршень образуют неразъемное соединение, причем поверхность кольца, контактирующая с поверхностью канавок, повторяет форму последних, отличающийся тем, что поверхность кольца, контактирующая с поверхностью цилиндра, выполнена криволинейной, например, в виде части дуги окружности, с максимальным утолщением в средней части.A piston containing at least two annular grooves on the side surface with an o-ring placed in them, while the grooves are, for example, of rectangular cross-section, and the o-ring is solid and hermetically connected to the piston so that the o-ring and piston form an integral connection, moreover, the surface of the ring in contact with the surface of the grooves follows the shape of the latter, characterized in that the surface of the ring in contact with the surface of the cylinder is made curved d, for example, in the form of a part of an arc of a circle, with a maximum thickening in the middle part.

Description

Полезная модель относится к области уплотнительной техники и может быть использована 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 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 №203123, кл. F 02 F 5/00, F 16 J 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-like intermediate element is installed in the latter, in which the plate-like intermediate element made with an outer working surface in contact with the cylinder wall (patent RU No. 203123, class F 02 F 5/00, F 16 J 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 It is also known to seal a cylinder-piston group of an internal combustion engine, containing 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

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. F 02 F 5/00, F 16 J 9/04, опубл. 27.03.97, бюл. №9).the springs are conical and mated with the corresponding lateral surfaces of the piston groove, while the mating conical surfaces of the sealing element and the piston groove are made equidistant (patent RU No. 2076227, class F 02 F 5/00, F 16 J 9/04, publ. 27.03. 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 заявляемой полезной модели является поршневое уплотнение, содержащее размещенный в цилиндре поршень с кольцевой проточкой на боковой поверхности, в которой установлено не менее двух поршневых колец, при этом поршневое уплотнение снабжено дополнительными кольцами и гибкими прокладками, дополнительные кольца выполнены меньшего наружного диаметра, чем поршневые кольца, и установлены между последними с образованием кольцевой канавки, в которой без зазора относительно цилиндра и с зазором относительно дополнительного кольца установлена гибкая прокладка, причем поршневые кольца и дополнительные кольца установлены в проточке поршня герметично, а на торцевых поверхностях поршневых колец, обращенных к гибкой прокладке, выполнены лабиринтные канавки (патент РФ №2052696, кл. F 16 J 9/00, опубл. 20.01.96 г., бюл. №2).Closest to the claimed utility model is a piston seal containing a piston located in the cylinder with an annular groove on the side surface, in which at least two piston rings are installed, while the piston seal is provided with additional rings and flexible gaskets, additional rings are made of a smaller outer diameter than piston rings, and are installed between the latter with the formation of an annular groove in which without a gap relative to the cylinder and with a gap relative to the additional a flexible gasket is installed on the rings, and the piston rings and additional rings are installed tightly in the piston groove, and labyrinth grooves are made on the end surfaces of the piston rings facing the flexible gasket (RF patent No. 2052696, class F 16 J 9/00, published on 20.01 .96, bull. No. 2).

Недостатком данного поршневого уплотнения является его сложность. Кроме того, наличие двух гибких прокладок снижает надежность и долговечность уплотнения вследствие возможности износа торцевых поверхностей указанных прокладок в процессе работы, что приведет к появлению шума.The disadvantage of this piston seal is its complexity. In addition, the presence of two flexible gaskets reduces the reliability and durability of the seal due to the possibility of wear on the end surfaces of these gaskets during operation, which will lead to noise.

Задачей полезной модели является устранение указанных недостатков и повышение надежности и долговечности поршневого уплотнения.The objective of the utility model is to eliminate these drawbacks and increase the reliability and durability of the piston seal.

Поставленная задача решается в предлагаемой полезной модели за счет того, что поршень, содержащий на боковой поверхности не менее The problem is solved in the proposed utility model due to the fact that the piston containing on the side surface of at least

двух кольцевых канавок с размещенным в них уплотнительным кольцом, при этом канавки выполнены, например, прямоугольного сечения, а уплот-нительное кольцо выполнено сплошным и герметично соединено с поршнем таким образом, что уплотнительное кольцо и поршень образуют неразъемное соединение, причем поверхность кольца, контактирующая с поверхностью канавок, повторяет форму последних, при этом поверхность кольца, контактирующая с поверхностью цилиндра, выполнена криволинейной, например, в виде части дуги окружности, с максимальным утолщением в средней части.two annular grooves with a sealing ring disposed in them, while the grooves are, for example, of rectangular cross-section, and the sealing ring is solid and hermetically connected to the piston so that the sealing ring and piston form an integral connection, and the surface of the ring in contact with the surface of the grooves, repeats the shape of the latter, while the surface of the ring in contact with the surface of the cylinder is made curved, for example, as part of a circular arc, with a maximum thickened I eat in the middle.

Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежом, где на фиг.1 изображен поршень в разрезе.The proposed utility model is illustrated in the drawing, where in Fig.1 shows a piston in section.

Поршень 1 снабжен двумя или несколькими кольцевыми канавками 2, которые могут иметь различный профиль, например, прямоугольный. В канавках 2 на боковой поверхности поршня закреплено уплотнительное кольцо 3, форма внутренней стороны которого повторяет форму канавок. Наружная поверхность уплотнительного кольца 3 выполнена криволинейной и взаимодействует своей средней частью, где толщина кольца 3 максимальная, с внутренней поверхностью цилиндра (на чертеже не показан). Такое решение позволяет увеличить поверхность контакта и прочность соединения между поршнем и уплотнительным кольцом, а выполнение соединения кольца 3 с поршнем 1 герметичным и неразъемным позволяет увеличить механическую прочность конструкции, ее долговечность и устранить возможность образования люфта в соединении кольца с поршнем и появления шума. Уплотнительное кольцо выполняется, например, заливкой или наваркой.The piston 1 is provided with two or more annular grooves 2, which may have a different profile, for example, rectangular. In the grooves 2 on the side surface of the piston is fixed a sealing ring 3, the shape of the inner side of which follows the shape of the grooves. The outer surface of the sealing ring 3 is made curved and interacts with its middle part, where the thickness of the ring 3 is maximum, with the inner surface of the cylinder (not shown in the drawing). This solution allows you to increase the contact surface and the strength of the connection between the piston and the sealing ring, and the connection of the ring 3 with the piston 1 sealed and integral allows you to increase the mechanical strength of the structure, its durability and eliminate the possibility of formation of play in the connection of the ring with the piston and noise. The sealing ring is, for example, filled or welded.

Уплотнительное кольцо выполнено сплошным из материала с низким коэффициентом трения и установлено на поршне с использованием наварки или заливки таким образом, что поршень и кольцо образуют неразъемное The sealing ring is made of solid material with a low coefficient of friction and is mounted on the piston using welding or pouring so that the piston and ring form an integral

соединение. В случае износа уплотнительного кольца производится замена поршня с установленным на нем кольцом.compound. In case of wear of the sealing ring, the piston is replaced with the ring mounted on it.

Поршень работает следующим образом. В начале работы благодаря тому, что кольцо 3 контактирует с поверхностью цилиндра только своей средней, утолщенной частью, усилие страгивания оказывается значительно меньшим, чем у поршня с цилиндрической наружной поверхностью кольца. При возвратно-поступательном движении поршня в цилиндре рабочая среда оказывает давление на скошенные края кольца, при этом возникает усилие, вектор которого направлен перпендикулярно поверхности кольца, т.е. возникает усилие прижима, которое дополнительно уплотняет соединение поршня с кольцом, препятствуя проникновению рабочей среды в пространство между кольцом и поршнем. Поскольку уплотнительное кольцо 3 выполнено из материала, обладающего определенной эластичностью, это усилие прижима, деформируя кольцо 3, создает дополнительное усилие, вектор которого в средней части кольца направлен перпендикулярно поверхности цилиндра, т.е. создается дополнительное усилие, прижимающее среднюю часть кольца 3 к поверхности цилиндра, что улучшает герметичность всей конструкции.The piston works as follows. At the beginning of work, due to the fact that the ring 3 is in contact with the cylinder surface only with its middle, thickened part, the pulling force is much less than that of a piston with a cylindrical outer surface of the ring. During the reciprocating movement of the piston in the cylinder, the working medium exerts pressure on the beveled edges of the ring, and a force arises, the vector of which is directed perpendicular to the surface of the ring, i.e. there is a pressing force, which additionally seals the connection of the piston with the ring, preventing the penetration of the working medium into the space between the ring and the piston. Since the sealing ring 3 is made of a material with a certain elasticity, this pressing force, deforming the ring 3, creates an additional force whose vector in the middle part of the ring is directed perpendicular to the cylinder surface, i.e. additional force is created, pressing the middle part of the ring 3 to the surface of the cylinder, which improves the tightness of the entire structure.

Предлагаемое поршневое уплотнение обеспечивает снижение шума от работы цилиндро-поршневой группы, повышает надежность и долговечность уплотнения, облегчает ремонт.The proposed piston seal reduces noise from the operation of the cylinder-piston group, increases the reliability and durability of the seal, facilitates repair.

Claims

A piston containing at least two annular grooves on the side surface with an o-ring placed in them, while the grooves are, for example, of rectangular cross section, and the o-ring is solid and hermetically connected to the piston so that the o-ring and piston form an integral connection, moreover, the surface of the ring in contact with the surface of the grooves, repeats the shape of the latter, characterized in that the surface of the ring in contact with the surface of the cylinder is made curved d, for example, in the form of a part of a circular arc, with a maximum thickening in the middle part.