ПОРШЕНЬ

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.
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).
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.
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
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).
Недостатком известного уплотнения является сложность его изготовления.
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).
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.
Задачей полезной модели является устранение указанных недостатков и повышение надежности и долговечности поршневого уплотнения.
Поставленная задача решается в предлагаемой полезной модели за счет того, что поршень, содержащий на боковой поверхности одну или
несколько канавок с размещенным в них уплотнительным кольцом, причем канавки выполнены, например, прямоугольного сечения, а уплотнительное кольцо имеет ответные канавки на внутренней поверхности, смещенные относительно канавок на поршне на ширину канавки на поршне, при этом уплотнительное кольцо выполнено сплошным и соединено с поршнем таким образом, что уплотнительное кольцо и поршень образуют неразъемное соединение, причем поверхность кольца, контактирующая с поверхностью цилиндра, выполнена цилиндрической, при этом глубина канавок на кольце не равна глубине канавок на поршне, а кольцо на поршне установлено с радиальными зазорами.
Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображен поршень в разрезе с двумя радиальными зазорами, на фиг.2 - вариант поршня с одним расположением зазора, на фиг.3 -поршень с другим расположением зазора.
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, на внутренней стороне которого выполнены ответные канавки, которые повторяют форму соответствующих канавок и смещены относительно канавок 2 на ширину последних. Глубина канавок на кольце на равна глубине канавок на поршне, благодаря чему между кольцом и поршнем всегда имеется радиальный зазор. Наружная поверхность уплотнительного кольца 3 выполнена цилиндрической и взаимодействует с внутренней поверхностью цилиндра (на чертеже не показан). Выполнение на торцевой поверхности поршня нескольких канавок прямоугольного сечения 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. Между внутренней поверхностью канавок 2 и выступами на уплотнительном кольце 3 выполнены радиальные зазоры 4, а между наружной поверхностью канавок и внутренней поверхностью канавок на кольце 3 выполнены радиальные зазоры 5. Зазоры 4 и 5 могут быть, например, равными. Поршень может иметь как два радиальных зазора 4 и 5, так и один зазор, например 4 (фиг.2) или 5 (фиг.3).
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 соединение. В случае износа уплотнительного кольца производится замена поршня с установленным на нем кольцом. В процессе работы поршня происходит неравномерный износ внутренней поверхности цилиндра, например, может появиться эллипсность. Благодаря наличию радиальных зазоров 4 и 5 уплотнительное кольцо 3, выполненное из материала, обладающего определенной эластичностью, может смещаться на величину зазора в ту или иную сторону (деформироваться) и за счет указанной деформации кольцо 3 принимает форму внутренней поверхности цилиндра и происходит самоуплотнение между кольцом 3 и внутренней поверхностью цилиндра в тех местах, где износ поверхности цилиндра может привести к нарушению герметичности уплотнения.
Предлагаемое поршневое уплотнение обеспечивает снижение шума от работы цилиндропоршневой группы, повышает надежность и долговечность уплотнения, облегчает ремонт и обеспечивает самоуплотнение пары цилиндр-поршень в местах износа поверхности цилиндра.