WO2011000073A2 - Цилиндро-поршневая группа - Google Patents
Цилиндро-поршневая группа Download PDFInfo
- Publication number
- WO2011000073A2 WO2011000073A2 PCT/BY2010/000005 BY2010000005W WO2011000073A2 WO 2011000073 A2 WO2011000073 A2 WO 2011000073A2 BY 2010000005 W BY2010000005 W BY 2010000005W WO 2011000073 A2 WO2011000073 A2 WO 2011000073A2
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- cylinder
- bodies
- revolution
- piston
- gears
- Prior art date
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/56—Other sealings for reciprocating rods
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J9/00—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
- F16J9/12—Details
- F16J9/20—Rings with special cross-section; Oil-scraping rings
Definitions
- the device relates to general engineering, in particular to seals and cylinders, and can be used to seal pistons in the cylinders of reciprocating machines, mainly in internal combustion engines.
- the applicant is not aware of the existence of analogues of the invention.
- the objective of the present invention is to increase the technical characteristics of reciprocating machines (engines, pumps, compressors, etc.).
- the technical result of the invention can be expressed in reducing friction losses in the cylinder-piston group; reduction or complete absence of oil consumption for waste in piston internal combustion engines; increase mechanical
- the essential elements of the proposed cylinder-piston group are the piston seal, expansion device, cylinder and piston.
- the piston seal is made in the form of several (at least seven) barrel-shaped bodies of revolution with unequal radii of the ends, having a blind or through central hole on the larger radius of the end, the axes of which are located in one plane around an axis perpendicular to this plane, with an equal distance from given axis.
- the radius of curvature of the forming bodies of revolution is 95-105 percent of the radius of the cylinder.
- the rotation bodies are complemented by an expansion device consisting of one or more expansion springs (expander).
- the expansion device also includes bearings with a movable outer ring or planetary gears with a movable ring gear or movable gears with gears made on the outer cylindrical surface of the outer rings of bearings or ring gears of planetary gears.
- Bearings or planetary gears or gears perceive the expansion pressure of the expander (s), with their gear rims, mesh with the gear rims of the bodies of revolution, while exerting expansion pressure on them, and pressing them to the cylinder mirror.
- the cylinder in the proposed device is characterized by the presence on its inner surface along its axis of straight or oblique rows of recesses having in their cross section a gear rack profile.
- the recesses mesh with the gear rims of the bodies of revolution.
- the piston in the proposed device is characterized by the presence on its lateral surface of an annular recess for placement of rotation bodies and an expansion element therein.
- the bodies of revolution at their smaller radii ends can have chamfers, sections in the form of a cone or rounding with or without a ledge, which are in contact with the surface of the adjacent body of revolution at the pressure of the working fluid to maintain their relative position.
- gear rims on the bodies of revolution or outer cylindrical surfaces of the outer rings of bearings or ring gears of planetary gears or gear gears from solid lubricant or to cover them.
- rotations can be made of two or more connected parts.
- Figure l shows a General view of the proposed piston seal with an external expansion device and rotation bodies having central holes.
- Figure 2 shows two bodies of rotation of the piston seal with chamfers without a ledge on the smaller end face.
- Fig. 3 two bodies of rotation of the piston seal are shown with cuts in the form of a cone without a ledge on the smaller radial end.
- Figure 4 shows two bodies of rotation of the piston seal with roundings without a ledge at a smaller radius face.
- FIG. 5 shows a cylinder for the proposed device.
- FIG. 6 shows the piston for the proposed device.
- FIG. 7 shows a rotation body for the proposed device.
- the device is installed in an annular recess 8 in the piston skirt 7 and contains at least seven bodies of revolution 1 having a central opening 2 at a larger radius end, and also an expansion device 3 pressing them against the cylinder mirror 9 with bearings mounted in it with a movable outer ring or planetary gears with a movable ring gear or gears with gears made on the outer cylindrical surface of the outer rings of bearings or ring gears of planetary gears. Toothed crowns 11 are made on the outer surface of the bodies of revolution 11.
- the bodies of revolution at the smaller radial end can have bevels 4, or sections in the shape of a cone 5, or roundings 6 with or without a ledge.
- bodies of revolution on the surface of their holes can have stiffeners (not shown).
- the device operates as follows. With the movement of the piston 7 of the body of revolution 1, engaging its gear rims with recesses 10 on the mirror of the cylinder according to the principle of rack and pinion, they roll along it, rotating around its axis.
- Bearings or planetary mechanisms or gears (not shown in the drawing) of the expansion device 3 are engaged with the gear rims of the rotation bodies with their gear rims, while pressing them against the cylinder mirror, overlapping the gap between the piston and the cylinder, preventing breakthrough of the working fluid and axis of rotation of the bodies movement of the piston during operation of the piston machine.
- Chamfers 4, sections 5 or rounding 6 help to maintain the relative position of the bodies of revolution at the pressure of the working fluid.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Hydraulic Motors (AREA)
Abstract
Изобретение относится к общему машиностроению и может быть использовано для уплотнения поршней в цилиндрах поршневых машин. Задача решается за счет применения в поршне уплотнения на основе нескольких тел вращения бочкообразной формы, радиус кривизны образующих которых составляет 95-105 процентов от радиуса цилиндра, оси которых располагаются в одной плоскости вокруг оси, перпендикулярной данной плоскости, с равным удалением от данной оси. Тела вращения прижимаются к зеркалу цилиндра расширительным устройством. При движении поршня в цилиндре тела вращения перемещаются по зеркалу цилиндра посредством трения качения с минимальными потерями рабочего давления и без применения смазочного масла, одновременно обеспечивая практически полное перекрытие зазора между поршнем и цилиндром для предотвращения прорыва рабочего тела. Изобретение позволяет повысить механический КПД поршневой машины, снижая расход энергии на его работу за счет повышения эффективного рабочего давления.
Description
Цилиндро-поршневая группа
F16J 15/16, F16J 10/02
Устройство относится к общему машиностроению, в частности к уплотнениям и цилиндрам, и может быть использовано для уплотнения поршней в цилиндрах поршневых машин, преимущественно - в двигателях внутреннего сгорания.
Заявителю не известно о существовании аналогов предлагаемого изобретения. Задачей настоящего изобретения является повышение технических характеристик поршневых машин (двигателей, насосов, компрессоров и т.п.).
Технический результат изобретения может выражаться в снижении потерь на трение в цилиндро-поршневой группе; снижении или полном отсутствии расхода масла на угар в поршневых двигателях внутреннего сгорания; повышении механического
КПД поршневых машин; повышении термического КПД поршневых двигателей внутреннего сгорания; повышении ресурса поршневых машин за счет снижения темпов износа деталей, например, гильз цилиндров; улучшении экономичности поршневых двигателей внутреннего сгорания и приводов иных поршневых машин за счет увеличения эффективного КПД; снижении уровня токсичности выхлопных газов поршневых двигателей внутреннего сгорания.
Поставленная задача решается следующим образом.
Существенными элементами предлагаемой цилиндро-поршневой группы являются поршневое уплотнение, расширительное устройство, цилиндр и поршень.
Поршневое уплотнение выполнено в виде нескольких (не менее чем семи) тел вращения бочкообразной формы с неравными радиусами торцов, имеющих на большем по радиусу торце глухое или сквозное центральное отверстие, оси которых располагаются в одной плоскости вокруг оси, перпендикулярной данной плоскости, с равным удалением от данной оси. Для минимизации зазоров между поверхностью цилиндра и телами вращения вследствие теплового расширения или сжатия в ходе работы поршневой машины радиус кривизны образующих тел вращения составляет 95- 105 процентов от радиуса цилиндра.
Тела вращения дополняются расширительным устройством, состоящим из одной или более расширительной пружины (экспандера). В состав расширительного устройства также входят подшипники с подвижным внешним кольцом или планетарные механизмы с подвижной кольцевой шестерней или подвижные зубчатые шестерни с выполненными на внешней цилиндрической поверхности внешних колец подшипников или кольцевых шестерен планетарных механизмов зубчатыми венцами. Подшипники или планетарные механизмы или шестерни воспринимают
расширительное давление экспандера (экспандеров), входят своими зубчатыми венцами в зацепление с зубчатыми венцами тел вращения, одновременно оказывая на них расширительное давление, и прижимая их к зеркалу цилиндра.
Цилиндр в предлагаемом устройстве отличается наличием на своей внутренней поверхности вдоль его оси прямых или косых рядов выемок, имеющих в своем поперечном сечении профиль зубчатой рейки. Выемки входят в зацепление с зубчатыми венцами тел вращения.
Поршень в предлагаемом устройстве отличается наличием на его боковой поверхности кольцевой выемки для размещения в ней тел вращения и расширительного элемента.
При движении поршня в цилиндре тела вращения перемещаются по зеркалу цилиндра посредством качения с минимальными потерями рабочего давления и минимальным расходом смазочного масла (или без такового), одновременно обеспечивая практически полное перекрытие зазора между поршнем и цилиндром для предотвращения прорыва рабочего тела. Перекатываясь, тела вращения не скребут по зеркалу цилиндра, повышая его долговечность. Повышение рабочего давления позволяет повысить механический КПД поршневой машины, снижая расход энергии на его работу. Неприменение в цилиндрах поршневых двигателей внутреннего сгорания смазочных масел позволяет повысить его рабочую температуру, повышая таким образом его термический КПД, а также снижая уровень токсичности выхлопных газов. Зубчатые соединения предотвращают проскальзывание тел вращения относительно зеркала цилиндра при движении поршня.
Кроме того, тела вращения на своих меньших по радиусу торцах могут иметь фаски, срезы в виде конуса или скругления с уступом или без него, которые соприкасаются с поверхностью соседнего тела вращения при давлении рабочего тела для сохранения их взаимного расположения.
Кроме того, для снижения трения и повышения долговечности зубчатых соединений целесообразным является изготовление зубчатых венцов на телах вращения или внешних цилиндрических поверхностях внешних колец подшипников или кольцевых шестерен планетарных механизмов или зубчатых шестерен из твердого смазочного материала или их покрытие таким материалом.
Кроме того, в целях снижения массы тела вращения могут изготовляться из двух или более соединенных деталей.
Кроме того, тела вращения в целях повышения их прочности на поверхности своих отверстиях могут иметь ребра жесткости.
На фиг.l изображен общий вид предлагаемого поршневого уплотнения с внешним расширительным устройством и телами вращения, имеющими центральные отверстия.
На фиг.2 изображены два тела вращения поршневого уплотнения с фасками без уступа на меньшем по радиусу торце.
На фиг.З изображены два тела вращения поршневого уплотнения со срезами в виде конуса без уступа на меньшем по радиусу торце.
На фиг.4 изображены два тела вращения поршневого уплотнения со скруглениями без уступа на меньшем по радиусу торце.
На фиг. 5 изображен цилиндр для предлагаемого устройства.
На фиг. 6 изображен поршень для предлагаемого устройства.
На фиг. 7 изображено тело вращения для предлагаемого устройства.
Устройство устанавливается в кольцевую выемку 8 в юбке поршня 7 и содержит не менее семи тел вращения 1, имеющих на большем по радиусу торце центральное отверстие 2, а также прижимающее их к зеркалу цилиндра 9 расширительное устройство 3 с установленными в нем подшипниками с подвижным внешним кольцом или планетарными механизмами с подвижной кольцевой шестерней или зубчатыми шестернями с выполненными на внешней цилиндрической поверхности внешних колец подшипников или кольцевых шестерен планетарных механизмов зубчатыми венцами. На внешней поверхности тел вращения выполнены зубчатые венцы 11. Кроме того, тела вращения на меньшем по радиусу торце могут иметь фаски 4, или срезы в форме конуса 5, или скругления 6 с уступом или без него. Кроме того, тела вращения на поверхности своих отверстий могут иметь ребра жесткости (на чертеже не показаны).
Устройство работает следующим образом. При движении поршня 7 тела вращения 1 , сцепляясь своими зубчатыми венцами с выемками 10 на зеркале цилиндра по принципу реечной передачи, перекатываются по нему, вращаясь вокруг своей оси.
Подшипники или планетарные механизмы или шестерни (на чертеже не показаны) расширительного устройства 3 своими зубчатыми венцами сцепляются с зубчатыми венцами тел вращения, одновременно прижимая их к зеркалу цилиндра, обеспечивая перекрытие зазора между поршнем и цилиндром, предотвращая прорыв рабочего тела и смещение тел вращения по оси движения поршня во время работы поршневой машины. Фаски 4, срезы 5 или скругления 6 способствуют сохранению взаимного расположения тел вращения при давлении рабочего тела.
Claims
1. Цилиндро-поршневая группа, состоящая из поршневого уплотнения, состоящего из не менее чем семи тел вращения бочкообразной формы с неравными радиусами оснований и образующими, радиус кривизны которых составляет 95-105 процентов от радиуса цилиндра, имеющих на большем по радиусу основании глухое или сквозное центральное отверстие, расположенных в одной плоскости вокруг оси, перпендикулярной данной плоскости с равным удалением от данной оси, с выполненными на внешней поверхности тел вращения зубчатыми венцами; расширительного устройства, состоящего из одного или более эспандеров и подшипников с подвижным внешним кольцом или планетарных механизмов с подвижной кольцевой шестерней или подвижных зубчатых шестерен с выполненными на внешней цилиндрической поверхности внешних колец подшипников или кольцевых шестерен планетарных механизмов зубчатыми венцами, оказывающими расширительное давление на тела вращения; цилиндра с выполненными на его внутренней поверхности вдоль его оси прямыми или косыми рядами выемок, имеющими в своем поперечном сечении профиль зубчатой рейки; поршня с кольцевой выемкой на боковой стороне для размещения поршневого уплотнения и расширительного устройства.
2. Цилиндро-поршневая группа по п. 1, отличающаяся тем, что тела вращения на своих меньших по радиусу торцах имеют фаски с уступом или без него.
3. Цилиндро-поршневая группа по п. 1, отличающаяся тем, что тела вращения на своих меньших по радиусу торцах имеют срезы в виде конуса с уступом или без него.
4. Цилиндро-поршневая группа по п. 1, отличающаяся тем, что тела вращения на своих меньших по радиусу торцах имеют скругления с уступом или без него.
5. Цилиндро-поршневая группа по п. 1, отличающаяся тем, что тела вращения выполнены из двух или более соединенных между собой деталей.
6. Цилиндро-поршневая группа по п. 1, отличающаяся тем, что на поверхности отверстий тел вращения выполнены ребра жесткости.
7. Цилиндро-поршневая группа по п. 1, отличающаяся тем, что зубчатые венцы на телах вращения или внешних цилиндрических поверхностях внешних колец подшипников или кольцевых шестерен планетарных механизмов или зубчатых шестернях изготовлены из твердого смазочного материала или покрыты твердым смазочным материалом.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BYA200090959 | 2009-06-29 | ||
| BY20090959 | 2009-06-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2011000073A2 true WO2011000073A2 (ru) | 2011-01-06 |
| WO2011000073A3 WO2011000073A3 (ru) | 2011-03-03 |
Family
ID=43411497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/BY2010/000005 WO2011000073A2 (ru) | 2009-06-29 | 2010-06-29 | Цилиндро-поршневая группа |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2011000073A2 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU316889A1 (ru) * | Институт механики металлополимерных систем Белорусской ССР | Уплотнение парб1 поршень-цилиндр | ||
| WO1995014184A1 (de) * | 1993-11-19 | 1995-05-26 | Kkm Kreis-Kolben-Motoren Gmbh | Hubkolbenmaschine |
| EP1441156A1 (de) * | 2001-09-27 | 2004-07-28 | German Ivanovich Zakhvatov | Kolbendichtung |
| RU2005131156A (ru) * | 2005-10-07 | 2007-04-20 | В чеслав Борисович Прилуцкий (RU) | Перекатывающееся уплотнение для возвратно-поступательно подвижных элементов |
-
2010
- 2010-06-29 WO PCT/BY2010/000005 patent/WO2011000073A2/ru active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU316889A1 (ru) * | Институт механики металлополимерных систем Белорусской ССР | Уплотнение парб1 поршень-цилиндр | ||
| WO1995014184A1 (de) * | 1993-11-19 | 1995-05-26 | Kkm Kreis-Kolben-Motoren Gmbh | Hubkolbenmaschine |
| EP1441156A1 (de) * | 2001-09-27 | 2004-07-28 | German Ivanovich Zakhvatov | Kolbendichtung |
| RU2005131156A (ru) * | 2005-10-07 | 2007-04-20 | В чеслав Борисович Прилуцкий (RU) | Перекатывающееся уплотнение для возвратно-поступательно подвижных элементов |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2011000073A3 (ru) | 2011-03-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2982887A1 (en) | Piston assembly for a reciprocating engine | |
| EP2987990B1 (en) | System for controlling deposits on cylinder liner and piston of reciprocating engine | |
| RU2447307C1 (ru) | Маслосъемное поршневое кольцо двигателя внутреннего сгорания | |
| EP3115653A1 (en) | Machine with reduced cylinder friction | |
| WO2010115010A3 (en) | Positive displacement machine piston with wavy surface form | |
| EP2815156B1 (en) | Piston ring for an internal combustion engine | |
| EP2815117A1 (en) | Piston ring for an internal combustion engine | |
| US4210338A (en) | Piston ring assembly | |
| EP2815155A1 (en) | Piston ring for an internal combustion engine | |
| CA2782794C (en) | Apex seal for rotary internal combustion engine | |
| KR101889706B1 (ko) | 크로스헤드를 포함하는 대형 2 행정 터보 차징 압축 점화 내연 기관용 상부 피스톤 링 | |
| GB2540210A (en) | Piston ring configured to reduce friction | |
| WO2011000073A2 (ru) | Цилиндро-поршневая группа | |
| EP3669093B1 (en) | A bearing assembly | |
| WO2009065205A2 (fr) | Garniture pour piston | |
| US20130028773A1 (en) | Apex seal for rotary internal combustion engine | |
| RU2750742C1 (ru) | Газоуплотнение цилиндропоршневой группы двигателя внутреннего сгорания | |
| RU2308626C2 (ru) | Кольцо уплотнительное для подвижных и неподвижных соединений | |
| EA035291B1 (ru) | Ротационное цилиндропоршневое устройство | |
| KR20140123583A (ko) | 내연 엔진용 피스톤 링 | |
| RU162384U1 (ru) | Уплотнение пары цилиндр-поршень компрессора | |
| RU162386U1 (ru) | Уплотнение пары цилиндр-поршень компрессора | |
| CA2782735C (en) | Apex and face seals with rotary internal combustion engine | |
| GB2540208A (en) | Bearing interface with recesses to reduce friction | |
| RU100142U1 (ru) | Цилиндропоршневая группа двигателя внутреннего сгорания |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 10793452 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A2 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase in: |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 10793452 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A2 |