ПОРШНЕВОЕ УПЛОТНЕНИЕ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
PISTON SEAL FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES

Поршневое уплотнение для двигателей внутреннего сгорания относится к области машиностроения, и может быть использован во всех областях техники, в которых используются двигатели внутреннего сгорания, в частности, в автомобильной промышленности. [F01C19/00, F01L7/00, F02F3/00].
Из уровня техники известен ПОРШЕНЬ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
[JPH10169506 (A) - 1998-06-23], в котором для повышения жаростойкости и долговечности кольца, снимающего масло, путем последовательной установки в соответствующую кольцевую канавку на периферии поршня первого и второго газонепроницаемых колец, третьего снимающего кольца, маслоотделяющее и четвертое кольцо, уплотняющее масло, и отделяющее третье кольцо от этих колец на множество чисел. РЕШЕНИЕ: Кольцевые канавки 2-5 расположены по периферии поршня 1, а кольца 6, 7, уплотняющие газ, установлены соответственно в кольцевые канавки 2 и 3. Маслосъемное кольцо 8 установлено в кольцевой канавке 4, а маслоуплотняющее кольцо 9 установлено в кольцевой канавке 5. В это время кольцо 8 разделено на несколько частей, число которых превышает два, периферии колец 8а, 8b имеют форму конуса, и оба кольца 8а, 8b перекрываются в осевом направлении поршня 1. Таким образом, вес кольца 8, снимающие масло, могут быть уменьшены, а хорошие характеристики прилегания к гильзе цилиндра могут быть улучшены за счет уменьшения силы инерции, а также может быть равномерно сформирована масляная пленка, и может быть снижен расход масла. Недостатком аналога является то, что жаростойкость и долговечность кольца, снимающего масло, достигается за счет необходимости значительной доработки поршня.
Также из уровня техники известен ПОРШНЕВОЙ НАСОС, В ЧАСТНОСТИ ТОПЛИВНЫЙ НАСОС ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ [US2020224646 (A1) - 2020-07-16] для обеспечения высокого давления двигателя внутреннего сгорания, который содержит корпус насоса, поршень насоса и камеру подачи, образованную, по меньшей мере, поршнем насоса и корпусом насоса. Между поршнем насоса и корпусом насоса может быть расположено уплотнение для герметизации транспортной камеры и отдельный направляющий элемент для направления поршня насоса. Уплотнение выполнено в виде металлической втулки и может иметь радиально выступающую наружу перемычку. Недостатком аналога является то, что предложенное поршневое уплотнение не может быть применено использовано в большинстве двигателе внутреннего сгорания, поскольку потребует значительной технической доработки как поршня, так и блока цилиндров.
Наиболее близким по технической сущности является ПОРШНЕВОЕ КОЛЬЦО ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В КОЛЬЦЕВОМ ПАКЕТЕ В ПОРШНЕ БОЛЬШОГО ДВУХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ С ТУРБОНАДДУВОМ И ПРОДУВКОЙ С ПРЯМЫМ ПОТОКОМ С ТРАВЕРСАМИ [DK202070391 (A1) - 2021-09-30], предложенное поршневое кольцо для использования в пакете поршневых колец в канавке кольца в боковой стенке поршня большого двухтактного двигателя внутреннего сгорания с прямоточной продувкой и турбонаддувом с крейцкопфами для уплотнения. давление в камере сгорания. Поршневое кольцо содержит корпус кольца с первой и второй боковыми поверхностями, отстоящими в осевом направлении на высоту кольца (Hr), наружную окружную поверхность, проходящую в осевом направлении по высоте кольца (Hr), внутренней периферийной поверхности и первой и второй концевых частей на кольцевой перегородке, которая обеспечивает расширение и сжатие поршневого кольца. Первый переход между внешней периферийной поверхностью и первой боковой поверхностью закруглен, второй переход между внешней периферийной поверхностью и второй боковой поверхностью закруглен. Средняя часть осевой протяженности внешней периферийной поверхности имеет первую твердость. Первая периферийная часть осевой протяженности внешней периферийной поверхности, которая проходит от средней части до первого перехода, имеет вторую твердость. Вторая периферийная часть протяженности внешней периферийной поверхности, которая проходит от средней части до второго перехода, имеет вторую твердость, и первая твердость больше, чем вторая твердость.
Технической проблемой прототипа является то, что предложенная конструкция поршневого кольца не обеспечивает необходимый уровень изоляции подпоршневого пространства от прорыва газов из камеры сгорания при переходе двигателя из одного режима работы в другой, поскольку переходные процессы при нагреве материалов, из которых изготовлено кольцо, не являются стабильными, а изменение физических характеристик материалов под влиянием температуры происходит нелинейно.
Технический результат использования изобретения заключается в повышении эксплуатационных характеристик поршневых колец (полуколец) при обеспечении глухого уплотнения камеры сгорания двигателей внутреннего сгорания.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что поршневое уплотнение для двигателей внутреннего сгорания, состоящее из поршневых колец, установленных в одну поршневую канавку, отличающееся тем, что поршневые кольца состоят из двух полуколец, на обоих торцах каждого полукольца выполнены ответные пазы с возможностью их фиксации посредством шипов, при этом каждый шип устанавливается в оба ответных паза торцов полуколец.
Краткое описание чертежей.
На фиг.1 показан вид сверху на кольцо для поршневого уплотнения.
На фиг. 2 показан вид сверху на полукольца для поршневого уплотнения.
На фиг. 3 показан вид на прямоугольный шип и ответный паз в торце кольца(полукольца) поршневого уплотнения.
На фиг. 4 показан вид на крестообразный шип и ответный паз в торце кольца(полукольца) поршневого уплотнения.
На фиг. 5 показаны места нанесения фасок.
На фиг. 6 приведена фотография практической реализации участка поршневого кольца с шипом, установленным в одном из пазов.
На фиг. 7 приведена фотография практической реализации поршневого уплотнения с использованием шипа.
На фигурах обозначено:
1 - кольцо, 2 - полукольцо, 3 - паз, 4 - шип.
Осуществление изобретения
Поршневое уплотнение для двигателей внутреннего сгорания содержит кольцо 1 (фиг. 1) или два полукольца 2 (фиг. 2), выполненных из жаростойкого и износоустойчивого материала. В торцах кольца с разрывом 1 или полуколец 2 выполнены пазы 3 для монтажа шипа 4 (фиг. 3), имеющих прямоугольную форму. Как вариант, пазы 3 и шипы 4, могут иметь крестообразную форму (фиг. 4). Шипы 4 выполнены из более мягкого материала, чем кольца и гильзы цилиндра для более эффективной приработки. На ребрах пазов 3 и шипов 4 выполнены фаски (фиг. 5) для облегчения монтажа шипов 4 в пазах 3. Шип 4, размещаемый в один из пазов 3, смонтирован на клей, для облегчения сборочных работ и защиты от потери шипа.
Изобретение используют следующим образом
Поршневое уплотнение для двигателей внутреннего сгорания выполняется следующим образом. В соответствующей канавке цилиндра, предназначенной для размещения поршневого уплотнения, размещают кольцо 1 или полукольца 2. Затем в один из пазов 3 на торце кольца 1 или в пазах 3 одного из полукольца 2 монтируется шип 4. Затем на шип 4 устанавливается паз 3 с другого конца кольца 1 или на шипы 4, установленные в пазы 3 одного полукольца 2, устанавливается другое полукольцо 2 на шипы 3, находящиеся на торцах его концов. Для облегчения монтажа поршневого уплотнения целесообразно шип 4 приклеить в один из пазов 3. При необходимости обеспечения глухого уплотнения, можно два сложенных вместе кольца устанавливаются в одну поршневую канавку, при этом замки колец (полуколец) должны быть разнесены.
Технический результат - повышении эксплуатационных характеристик поршневых колец при обеспечении глухого уплотнения камеры сгорания двигателей внутреннего сгорания достигается за счет того, что в торцах полуколец выполнены ответные пазы по форме повторяющие шипы, вставляемые в пазы, что позволяет:
- обеспечить простоту изготовления и возможность доработки стандартных поршневых колец;
- предотвратить прорыв газа как внутрь кольца, так и вдоль зеркала цилиндра, что обеспечивает глухое уплотнение;
- повысить срок службы колец, поскольку сохраняются запорные свойства при износе кольца благодаря шипу;
- обеспечить ускоренную приработку новых колец, имеющих в некоторых местах неплотное прилегание к стенкам цилиндра.
Пример достижения технического результата
Заявленное решение получило практическую апробацию (фиг. 6-7). В ходе апробации было установлено, что:
- прямоугольный шип целесообразно применять в поршневых кольцах с парной установкой в одной канавке на цилиндре, при этом требуется доработка старых поршней с расширением поршневой канавки;
- крестообразный шип не требует доработки старого поршня, поршневые кольца устанавливаются по одному в свои канавки, при этом уплотнительные свойства, в этом случае, несколько хуже, чем в случае с парными кольцами;
- изготовление крестообразных пазов затруднительно для малых поршневых колец.
Проведенные пробные пуски двигателей внутреннего сгорания, оснащенных предлагаемыми поршневыми уплотнениями, показали, что прорыв продуктов сгорания из камеры сгорания практически отсутствует, т.е. обеспечивается заявленный технический результат.