ПОРШНЕВОЕ КОЛЬЦО (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель - «Поршневое кольцо (варианты)» относится к уплотнительной технике и может быть использовано в качестве поршневого уплотнения поршней и плунжеров в компрессорах, насосах и турбодетандерах.
В качестве прототипа по всем вариантам принято описание изобретения «Составное поршневое кольцо» (патент №2065107, F16J 9/00, опубликованный 10.08.1996 г.), которое относится к уплотнительной технике и может быть использовано для уплотнения различных поршневых машин двигателей внутреннего сгорания, компрессоров, пневмо- и гидросистем, глубинных штанговых насосов и др. Составное поршневое кольцо состоит из двух одинаковых колец, установленных таким образом, что замок одного кольца перекрывается выступом другого кольца. При этом выступы колец выполнены на половине окружности каждого кольца по всей его ширине, а высота их не более половины высоты кольца, а поверхности сопряжения выступов и торцевых поверхностей колец выполнены под углом 90° к последним. При работе поршневой машины, снабженной этими составными кольцами, за счет перекрытия замка одного кольца выступом другого достигается максимально возможное уплотнение, причем за счет выполнения выступов длиной, равной половине окружности кольца, и высотой не более половины высоты кольца предотвращается проворот одного кольца относительно другого.
Недостатками вышеуказанной конструкции являются: большие механические потери в парах трения «кольцо - поршень», «кольцо - гильза цилиндра»; неустойчивость конструкции кольца во время работы поршневой машины; неравномерный износ поршневого уплотнения по всему диаметру кольца; ненадежная конструкция и соединение между собой составных половинок кольца. Эти недостатки снижают долговечность уплотнительного элемента, а также приводят к увеличению энергозатрат агрегата в целом.
Признаки по всем вариантам полезной модели, являющиеся общими с прототипом, заключаются в наличии составного по окружности кольцевого сегмента и замка.
Изложенные недостатки устранены в конструкции полезной модели «Поршневое кольцо (варианты)». Конструкция полезной модели выполнена в виде поршневого кольца из самосмазывающегося материала с низким коэффициентом трения, с одним разрезом для теплового зазора и имеет прямоугольное, треугольное или трапециевидное сечение. Конкретно конструкция поршневого кольца (вариант 1) имеет в центре внутренней стороны по окружности канавку под браслетную пружину и пропущенный через нее экспандер. Экспандер выполнен в виде разрезного стального кольца из марганцовистой стали круглого сечения Он расположен по всей внутренней окружности канавки поршневого кольца. Конструкция поршневого кольца (вариант 2) имеет в центре внутренней стороны канавку непосредственно на участке замка внахлест под браслетную пружину и пропущенный через нее сегмент экспандера. Размеры экспандера рассчитываются исходя из размеров поршневого кольца. Поршневое кольцо устанавливается в канавке цельного или составного поршня и контактирует по всей высоте с линзой цилиндра. Количество поршневых колец не может быть больше одного устанавливаемых в каждой канавке цельного или составного поршня и не менее двух в целом на поршне.
Предлагаемая полезная модель решает задачу повышения ресурса работы колец в условиях эксплуатации со знакопеременными нагрузками; устойчивости к химическому воздействию сжимаемых агрессивных газов; в абсолютном отсутствии необходимости смазки цилиндров; в отсутствии необходимости длительной обкатки поршневых агрегатов, в герметичности поршневого уплотнения системы поршень - цилиндр и, как следствие, в увеличении пробега поршневой машины.
Выполнение поставленной задачи по первому варианту достигается тем, что поршневое кольцо (ПК) состоит из разрезного кольца с не менее чем
одним замком внахлест, отличающееся тем, что оно может быть выполнено из самосмазывающегося материала, имеющее в центре внутренней стороны по окружности канавку под браслетную пружину и пропущенный через нее экспандер, стянутый между собой концами браслетной пружины:
Выполнение поставленной задачи по второму варианту достигается тем, что поршневое кольцо (ПК) состоит из разрезного кольца с одним замком внахлест, отличающееся тем, что оно в зависимости от диаметра поршня может быть выполнено составным по окружности кольцевым сегментом, из самосмазывающегося материала, имеющее в центре внутренней стороны канавку непосредственно на участке замка внахлест под браслетную пружину и пропущенный через нес сегмент экспандера.
Выполнение поставленной задачи по третьему варианту достигается тем, что поршневое кольцо (ПК) состоит из разрезного кольца с не менее чем одним замком внахлест, отличающееся тем, что оно может быть выполнено из самосмазывающегося материала с низким коэффициентом трения
Выполнение поставленной задачи по четвертому варианту достигается тем, что поршневое кольцо (ПК) состоит из разрезного кольца с не менее чем одним замком внахлест, отличающееся тем, что оно может быть выполнено из самосмазывающегося материала, имеющее в центре внутренней стороны по окружности канавку с экспандером.
Преимуществами поршневого кольца (варианты) по отношению к прототипу является то, что поршневое кольцо (ПК) имеет повышенную механическую прочность и упругость за счет конструкции и материала, из которого оно выполнено, что позволяет достигать плотного прилегания кольца к поверхности гильзы цилиндра и увеличения ресурса работы уплотнения.
Предлагаемое поршневое кольцо иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показано поршневое кольцо, вид с боку, вариант 1; на фиг.2 показано поршневое кольцо в поперечном разрезе, вариант 1; на фиг.3 и фиг.4 показано сечение А-А на фиг.2, вариант 1.
На фиг.1-4 по 1 варианту обозначено: поз.1 - поршневое кольцо, поз.2 - браслетная пружина, поз.3 - замок, поз.4 - экспандер, поз.5 - канавка.
Поршневое кольцо 1 состоит из разрезного кольца с не менее чем одним замком 3 внахлест из самосмазывающегося материала, имеющее в центре внутренней стороны по окружности канавку 5 под браслетную пружину 2 и пропущенный через нее экспандер 4, стянутый между собой концами браслетной пружины.
На фиг.5 показано составное поршневое кольцо, вид с боку с продольным разрезом, вариант 2; на фиг 6 показано поршневое кольцо в поперечном разрезе, вариант 2; на фиг.7 и фиг.8 показано сечение Б-Б на фиг.6, вариант 2; на фиг.9 показано сечение А-А на фиг.5, вариант 2.
На фиг.5-9 по 2 варианту обозначено: поз.1 - поршневое кольцо, поз.2 - браслетная пружина, поз.3-замок, поз.4 - заклепка, поз.5 - канавка, поз.6 - сегмент экспандера.
Поршневое кольцо 1 состоит из разрезного кольца с одним замком 3 внахлест, которое выполнено составным на заклепках 4 по окружности кольцевым сегментом, из самосмазывающегося материала, имеющее в центре внутренней стороны канавку 5 непосредственно на участке замка внахлест под браслетную пружину 2 и пропущенный через нее сегмент экспандера 6.
На фиг.10 показано поршневое кольцо, вид с боку, вариант 3; на фиг.11 показано поршневое кольцо в поперечном разрезе, вариант 3; на фиг.12 показано сечение А-А на фиг.11, вариант 3.
На фиг.10-12 по 3 варианту обозначено: поз.1 - поршневое кольцо, поз.2 - замок.
Поршневое кольцо 1 состоит из разрезного кольца с не менее чем одним замком 2 внахлест из самосмазывающегося материала с низким коэффициентом трения.
На фиг.13 показано поршневое кольцо, вид с боку, вариант 4; на фиг.14 показано поршневое кольцо в поперечном разрезе, вариант 4; на фиг 15 и фиг.16 показано сечение А-А на фиг.14, вариант 4.
На фиг.13-16 по 4 варианту обозначено: поз.1 - поршневое кольцо, поз.2 - замок, поз.3 - экспандер, поз.4 - канавка.
Поршневое кольцо 1 состоит из разрезного кольца с не менее чем одним замком 2 внахлест, которое выполнено из самосмазывающегося материала, имеющее в центре внутренней стороны по окружности канавку 4 с экспандером 3.
-0,1
-0,3
-0,4
В качестве примера рассмотрим конструкцию поршневого кольца (ПК) для цилиндра, гильза которого диаметром 500 мм: ширина кольца составляет 11,9 мм, толщина 13,5±0,1 мм, наружный диаметр кольца 500 мм, внутренний диаметр кольца 473 мм, тепловой зазор 12,5 мм.
Поршневое кольцо (ПК) предлагаемой конструкции обеспечивает решение поставленных выше задач и достижение заданных технических результатов.
По сравнению с составным поршневым кольцом (патент №2065107, F16J 9/00, опубликованный 10.08.1996 г.), поршневые кольца (варианты), изготовленные по данной полезной модели, имеют следующие преимущества:
- обладают высокой механической прочностью;
- обладают стойкостью к химическому воздействию агрессивных газов;
- повышен ресурс работы в условиях эксплуатации со знакопеременными нагрузками;
- имеют простую конструкцию, что приводит к минимальным временным затратам на их изготовление и позволяет выпускать ПК для насосов и компрессоров любых диаметров;
- конструкция замка внахлест имеет достаточную механическую прочность для перепадов давлений на поршне за счет закруглений радиусом 2-3 мм в уступах кольца;
- обладают легкостью конструкции;
- полностью отсутствует необходимость в смазке цилиндров;
- применяемый материал колец обладает низким коэффициентом трения;
- конструкция колец позволяет работать уплотнению с равномерным износом по всему диаметру;
- отсутствие необходимости в длительной обкатке поршневых агрегатов;
- конструкция колец дает возможность очень точно предупредить через параметры работы машины, аварийную ситуацию