ПОРШЕНЬ С УПЛОТНИТЕЛЬНЫМИ КОЛЬЦАМИ

Поршень с уплотнительными кольцами.
Полезная модель относится к области машиностроения, а именно, к поршням двигателя внутреннего сгорания. Она предназначена для использования в цилиндрических поршневых двигателях внутреннего сгорания любого типа, размера и мош;ности, и так же может быть использована в поршневых компрессорах высокого давления.
Самым близким аналогом полезной модели является поршень с прямоугольными уплотнительными кольцами наиболее широко применяемыми в две.
Необходимость поиска узла уплотнения цилиндрического поршня ДВС вызвана тем, что верхнее прямоугольное уплотнительное кольцо при сгорании топлива оказывает большое давление на зеркало цилиндра, что и вызывает повышенный износ зеркала цилиндра под верхним уплотнительным кольцом, когда поршень находится в верхней мертвой точке.
Указанный недостаток поясняется приложением к заявке взятым из учебника «Судовые двигатели внутреннего сгорания Ленинград «Судостроение 1989 г., стр. 59, рис. 211. Задачей полезной модели является снижение давления в закольцевом пространстве на верхнее уплотнительное кольцо и тем самым снижение давления верхнего уплотнительного кольца на зеркало цилиндра при сгорании топлива, когда поршень находится в верхней мертвой точке, а давление в камере сгорания может достигать 15 -г 18 МПа.
Указанную задачу автор предлагает решить следуюпдим образом: верхнее уплотнительное кольцо изготавливается с гребнем на верхней плоскости кольца, в поршне имеется канавка для уплотнительного кольца, и в этой канавке имеется дополнительная полость для размещения в этой полости гребня уплотнительного кольца. После установки в канавку уплотнительного
кольца с гребнем, в эту же канавку устанавливается прямоугольное уплотнительное кольцо без гребня, чем достигается запирание верхнего уплотнительного кольца в канавке.
Таким образом, поставленная задача решается тем, что верхнее уплотнительное кольцо имеет гребень на верхней плоскости, в теле поршня имеется канавка для уплотнительного кольца, а в канавке дополнительная полость, в которой помещен гребень уплотнительного кольца, ниже верхнего уплотнительного кольца с гребнем, в этой же канавке, размещено второе уплотнительное кольцо прямоугольной формы, которое замыкает верхнее кольцо в поршневой канавке.
На фиг. 1. показан поршень с уплотнением по предлагаемой полезной модели. Верхнее уплотнительное кольцо 1 имеет гребень на верхней плоскости, и оно лежит на прямоугольном уплотнительном кольце 2, оба уплотнительных кольца лежат в кольцевой канавке РЗ, выточенной в теле поршня 3. Гребень кольца 1 размещается в полости Р1 Р2. Кольца 1 и 2 под действием сил упругости прижимаются к цилиндру 4.
Уплотнение работает следующим образом: при сгорании топлива в камере сгорания давление газов достигает величины Рц, через зазор al между кольцом 1 и поршнем 3 газы проникают в камеру Р1 с давлением Р1, из камеры Р1 газы по зазору а2 проникают в камеру Р2 с давлением Р2, из камеры Р2 газы через зазор аЗ проникают в закольцевое пространство РЗ с давление РЗ, которое прижимает кольца 1 и 2 к зеркалу цилиндра и препятствует перетеканию газа из камеры сгорания в подпоршневое пространство. Зазоры al, а2 и аЗ одинаковы по высоте. Кольцо 1 с гребнем образует три дроссельных щели al, а2, аЗ и три полости Р1, Р2, РЗ. В результате действия 3-х дроссельных щелей мы имеем в закольцевом пространстве низкое давление РЗ, которое воздействуя на уплотнительные кольца 1 и 2, не создает очень большого давления на зеркало цилиндра. На фиг. 2 имеется график изменения давления по камерам Р1, Р2 и РЗ. Уплотнительное кольцо с гребнем и полости Р1 и Р2 фактически являются дросселем для газов, проникаюпщх в закольцевое пространство РЗ, в момент.
когда в камере сгорания быстро повышается давление Рц, сила от давления Р1, воздействуя на гребень кольца 1 будут больше, чем сила от Р2, РЗ и силы упругости самого кольца, и тогда кольцо 1 оторвется от зеркала цилиндра, и уплотнителем на короткое время станет кольцо 2. По мере износа труш;ихся поверхностей зеркала цилиндра и колец 1 и 2 гребень кольца 1 будет смеш;аться к цилиндру, при этом полость Р1 будет уменьшаться, а полости Р2 и РЗ увеличиваться. При эксплуатации ДВС при максимальном износе поршневых колец нельзя допускать, чтобы гребень кольца 1 полностью занял полость Р1 и сел на стенку поршня.