RU90864U1

RU90864U1 - PISTON RING

Info

Publication number: RU90864U1
Application number: RU2009134136/22U
Authority: RU
Inventors: Александр Михайлович Боровских; Евгений Владимирович Кокшаров; Владимир Викторович Крудышев
Priority date: 2009-09-11
Filing date: 2009-09-11
Publication date: 2010-01-20

Abstract

Поршневое кольцо, состоящее из верхнего и нижнего конусообразных колец, имеющих возможность скольжения друг по другу, и пружинный элемент, отличающееся тем, что верхнее кольцо имеет фаску, а нижнее кольцо имеет возможность взаимодействия с пружинным элементом, выполненным в виде кольцевой волновой пружины.A piston ring, consisting of upper and lower cone-shaped rings that can slide along each other, and a spring element, characterized in that the upper ring has a chamfer and the lower ring has the ability to interact with a spring element made in the form of an annular wave spring.

Description

Полезная модель относится к двигателям внутреннего сгорания и может быть использована при изготовлении двигателей для уплотнения зазора между поршнем и гильзой.The utility model relates to internal combustion engines and can be used in the manufacture of engines to seal the gap between the piston and the sleeve.

Известна конструкция поршневого кольца (Авторское свидетельство СССР №88225), состоящего из верхнего и нижнего колец, скользящих относительно друг друга по наклонным поверхностям. В поршне выполнены дросселирующие отверстия, соединяющие камеру сгорания с придонной областью канавки поршня. Давление газов во время рабочего хода разжимает кольца, тем самым создавая уплотнение. Основными недостатками описанной конструкции являются закоксовываемость дросселирующих отверстий, а также утечка газов сквозь них и неплотности кольца.A known design of a piston ring (USSR Author's Certificate No. 88225), consisting of upper and lower rings, sliding relative to each other on inclined surfaces. Throttle holes are made in the piston connecting the combustion chamber to the bottom region of the piston groove. The gas pressure during the stroke unclenches the rings, thereby creating a seal. The main disadvantages of the described design are the coking of the throttling holes, as well as the leakage of gases through them and leaks of the ring.

В патенте США №1528814 предлагается конструкция поршневого кольца, состоящего из двух конусных колец, скользящих друг по другу. Однако, конструкция на практике оказалась не достаточно надежной, поскольку воздействующая на верхнее кольцо газодинамическая сила намного превышает силы собственной упругости нижнего кольца и сжимает его, смещая относительно верхнего. При этом верхнее кольцо смещается вниз и образует зазор. В итоге, недостатком подобной конструкции является недостаточная плотность зазора и прорыв газов сквозь уплотнения.US Pat. No. 1,528,814 proposes a design of a piston ring consisting of two conical rings sliding against each other. However, the design in practice turned out to be not sufficiently reliable, since the gas-dynamic force acting on the upper ring far exceeds the intrinsic elasticity of the lower ring and compresses it, displacing it relative to the upper. In this case, the upper ring is shifted down and forms a gap. In the end, the disadvantage of this design is the lack of clearance and the breakthrough of gases through the seal.

Заявителем в качестве прототипа выбрано поршневое кольцо (патент РФ на полезную модель №72290), состоящее из трех элементов: двух колец и пружинного конусообразного расширителя. Расширитель установлен между двух колец, которые образуют конусное пространство между собой. Но это поршневое кольцо имеет существенный недостаток - кольца по отдельности малого поперечного сечения и, соответственно, малой прочности.The applicant selected as a prototype a piston ring (RF patent for utility model No. 72290), consisting of three elements: two rings and a spring conical expander. The expander is installed between two rings that form a conical space between each other. But this piston ring has a significant drawback - the individually individually small cross-sectional rings and, accordingly, low strength.

В связи с вышеизложенным, техническая задача заявляемой полезной модели - улучшение прочностных характеристик поршневого кольца и уплотнение стыка между поршнем и цилиндром с целью уменьшения прорыва газов и расхода масла.In connection with the foregoing, the technical task of the claimed utility model is to improve the strength characteristics of the piston ring and seal the joint between the piston and cylinder in order to reduce gas breakthrough and oil consumption.

Поставленная задача достигается тем, что предлагаемое устройство позволяет свести к минимуму зазор между цилиндром и поршнем с сохранением необходимой прочности кольца. Сравнение заявляемого конструктивного решения с прототипом показывает следующие отличительные признаки:This object is achieved in that the proposed device allows to minimize the gap between the cylinder and the piston while maintaining the necessary strength of the ring. A comparison of the proposed constructive solution with the prototype shows the following distinctive features:

1. Для надежного уплотнения зазора между поршнем и цилиндром применена кольцевая волнообразная пружина.1. To reliably seal the gap between the piston and cylinder, an annular wave spring is used.

2. Верхнее кольцо выполняется с фаской для более быстрого прирабатывания поверхностей.2. The upper ring is chamfered for faster running in of surfaces.

Поэтому можно предположить, что заявляемая полезная модель соответствует критерию «новизна».Therefore, we can assume that the claimed utility model meets the criterion of "novelty."

Устройство может быть изготовлено на стандартном оборудовании с применением известных технологических процессов, поэтому оно соответствует критерию «промышленная применимость».The device can be manufactured on standard equipment using well-known processes, so it meets the criterion of "industrial applicability".

На Фиг.1 показана конструкция предлагаемого устройства, на Фиг.2 - вид сверху.Figure 1 shows the design of the proposed device, figure 2 is a top view.

Устройство содержит: 1 - цилиндр; 2 - верхнее конусное кольцо с фаской; 3 - нижнее подпружиненное кольцо; 4 - поршень; 5 - кольцевая волнообразная пружина.The device contains: 1 - cylinder; 2 - upper conical ring with a bevel; 3 - lower spring ring; 4 - the piston; 5 - annular wave-shaped spring.

При движении поршня 4 вниз, во время рабочего хода, часть газов прорывается в зазор между поршнем 4 и цилиндром 1 и упирается в кольцо 2. Это кольцо постоянно поджимается к верхней стенке канавки нижним кольцом 3, которое в силу своей упругости и воздействия волнообразной пружины 5 стремится разжиматься и давит через наклонный скос на верхнее кольцо 2, прижимая его к стенке канавки поршня и гильзе цилиндра. Если в силу многих причин (давление газов, износ кольца в процессе приработки и др.) между кольцом 2 и верхней стенкой канавки поршня образуется маленький зазор, туда проникнут газы и будут давить на кольцо 2, смещая его по наклонной плоскости нижнего кольца 3 к зеркалу цилиндра 1. Тем самым уплотняя зазор. Одновременно, нижнее кольцо 3, за счет своей упругости и действия пружины 5, приподнимет верхнее кольцо и ликвидирует зазор между ним и стенкой канавки, скользя своим скосом по скосу верхнего кольца. При этом, чем меньше угол скоса φ, тем больше вероятность, что усилие пружины 5 и кольца 3 не дадут газам образовать зазор между верхним кольцом 2 и стенкой канавки поршня. Предварительными расчетами установлено, что угол φ может быть в пределах 5-15°.When the piston 4 moves down, during the working stroke, part of the gas breaks into the gap between the piston 4 and the cylinder 1 and abuts against the ring 2. This ring is constantly pressed against the upper wall of the groove by the lower ring 3, which, due to its elasticity and the action of the wave spring 5 tends to expand and presses through the inclined bevel onto the upper ring 2, pressing it against the wall of the piston groove and the cylinder liner. If for many reasons (gas pressure, wear of the ring during running-in, etc.) a small gap forms between the ring 2 and the upper wall of the piston groove, the gases will penetrate there and will press on the ring 2, displacing it along the inclined plane of the lower ring 3 to the mirror cylinder 1. Thus sealing the gap. At the same time, the lower ring 3, due to its elasticity and the action of the spring 5, will lift the upper ring and eliminate the gap between it and the wall of the groove, sliding its bevel along the bevel of the upper ring. Moreover, the smaller the bevel angle φ, the greater the likelihood that the force of the spring 5 and the ring 3 will not allow the gases to form a gap between the upper ring 2 and the wall of the piston groove. Preliminary calculations established that the angle φ can be in the range of 5-15 °.

Таким образом, заявляемая полезная модель позволяет улучшение прочностных характеристик поршневого кольца и уплотнение стыка между поршнем и цилиндром с целью уменьшения прорыва газов и расхода масла.Thus, the claimed utility model allows improving the strength characteristics of the piston ring and sealing the joint between the piston and the cylinder in order to reduce gas breakthrough and oil consumption.

Claims

A piston ring consisting of upper and lower cone-shaped rings that can slide along each other, and a spring element, characterized in that the upper ring has a chamfer and the lower ring has the ability to interact with the spring element, made in the form of an annular wave spring.