Результат интеллектуальной деятельности: СОСТАВНОЕ ПОРШНЕВОЕ КОЛЬЦО ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ИЛИ КОМПРЕССОРА

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве компрессионного поршневого кольца для двигателей внутреннего сгорания и компрессоров.

Известно поршневое кольцо (Патент СССР №1786327 А1. Опубл. 07.01.1993), в котором вместо поршневых колец используется проволока, уложенная в винтовые канавки, выполненные на рабочей поверхности поршня. Поршень с рабочей поверхностью в виде слоя антифрикционного материала, армированного витками проволоки, уложенными с обеспечением их контакта между собой, имеет на рабочей поверхности винтовые канавки, в которых расположена проволока, а в поршне выполнены глухие отверстия, в которых зафиксированы концы проволоки.

Известное техническое решение имеет ряд существенных недостатков: сложность изготовления корпуса поршня, сложность изготовления поршневого кольца и низкая ремонтопригодность.

Известно поршневое кольцо (Патент РФ №2416750. Опубл. 20.04.2011). Устройство включает два концентрично расположенных в канавке поршня, кольца и расширитель в виде набора спиральных пружин. Рабочее поршневое кольцо имеет на внутренней цилиндрической поверхности периодически выполненные клинообразные выступы, которые свободно входят в пазы дополнительного кольца. Между поверхностями пазов и клинообразных выступов помещены цилиндрические пружины. Под воздействием пружин поршневое кольцо по наклонным поверхностям выступов и пазов отодвигается от дополнительного кольца и прижимается к зеркалу цилиндра, создавая уплотнительный эффект устройства. Пазы выполнены на внешней цилиндрической поверхности дополнительного кольца, а клинообразные выступы - на внутренней цилиндрической поверхности поршневого кольца. Изобретение повышает надежность работы уплотнительного устройства поршня.

Недостатком устройства является сложность изготовления и эксплуатации уплотняющего устройства из-за необходимости выполнения пазов в поршневом кольце и выступов в канавке поршня, которые создают вынужденную конструктивную взаимозависимость между поршневым кольцом и поршнем.

Известно поршневое кольцо (Патент РФ №2399819 C1. Опубл. 20.09.2010) с вспомогательной радиальной упругостью, содержащее уплотнительное поршневое кольцо и радиальный расширитель в виде спиральной пружины, установленные в канавке поршня, причем спиральная пружина разделена на группы витков, оси которых расположены по радиусам к оси поршня

Недостатком устройства является сложность изготовления расширителей, большая потеря упругости как расширителей, так и поршневых колец под действием нагрева от прорывающихся раскаленных газов в заколечное пространство из камеры сгорания.

Наиболее близким, по конструкции к заявляемому решению является составное поршневое кольцо с тангенциальным расширителем (Патент РФ №2177569. Опубл. 27.12.2001). Составное поршневое кольцо содержит пластинчатые кольца и пружинный тангенциальный расширитель, выполненные цельноизогнутыми из металлических лент прямоугольного сечения со скругленными кромками. Пластинчатые кольца и тангенциальный расширитель выполнены из металлических лент, ширина которых B и b соответствуют соотношению b/B=0,450,15, а толщина Η и h - соотношению h/H=0,850,15.

Известное техническое решение имеет следующие недостатки. Низкая ремонтопригодность. Отношение радиальной и осевой нагрузок на кольца, образующееся от тангенциальной силы расширителя, при сжатии его витков, практически не управляемо, несмотря на имеющуюся компенсацию осевого усилия зазором между радиальными полками, которые имеют возможность отгибаться на величину этого зазора между радиальными полками.

Задачей настоящего изобретения является улучшение ремонтопригодности и повышение ресурса цилиндропоршневой группы двигателей внутреннего сгорания и компрессоров.

Поставленная задача решается тем, что в составном поршневом кольце для двигателя внутреннего сгорания и компрессоров, содержащем пластинчатые кольца, между которыми расположен пружинный расширитель, выполненный цельноизогнутым прямоугольного сечения, новым является то, что на наружной поверхности пружинного расширителя дополнительно устанавливается пружинный вкладыш в виде винтовой цилиндрической пружины квадратного сечения со скругленными кромками, а пружинный расширитель выполнен в виде гофрированной стальной ленты, ширина которой равна расстоянию между пластинчатыми кольцами.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами:

на фигуре 1 - общий вид составного поршневого кольца;

на фигуре 2 - общий вид пружинного расширителя;

на фигуре 3 - пружинный вкладыш, установленный на поршне в канавке между пластинчатыми кольцами;

на фигуре 4 - разрез в сечении В-В, поверх пластинчатого кольца;

на фигуре 5 - местный вид Б на замок пластинчатого кольца и установленный ниже пружинный расширитель;

где 1 - пружинный расширитель;

2 - пружинный вкладыш;

3, 4 - пластинчатые кольца;

5 - стенка цилиндра.

Составное поршневое кольцо для двигателя внутреннего сгорания и компрессоров состоит из пластинчатых колец 3, 4 толщиной 1 мм. Между пластинчатыми кольцами 3, 4 расположен пружинный расширитель 1, выполненный цельноизогнутым прямоугольного сечения из металлической ленты. Между пластинчатыми кольцами 3, 4 на наружной поверхности пружинного расширителя 1 дополнительно устанавливается пружинный вкладыш 2 в виде винтовой цилиндрической пружины квадратного сечения со скругленными кромками. Цилиндрическая пружина выполнена из проволоки толщиной 1,5 мм. Пружинный расширитель 1 выполнен в виде гофрированной стальной ленты, ширина которой равна расстоянию между пластинчатыми кольцами.

Устройство работает следующим образом.

В двигателе внутреннего сгорания или компрессоре при возвратно-поступательном движении поршня пружинный вкладыш 2 из проволоки квадратного сечения за счет своей упругости разжимает пластинчатые кольца 3 и 4. Кроме того, пружинный вкладыш 2 прижимается к стенкам цилиндра 5 за счет собственной упругости и упругости пружинного расширителя 1, выполненного в виде гофрированной ленты. Пружинный вкладыш 2 установлен относительно пластинчатых колец 3, 4 так, чтобы замок пластинчатых колец был установлен на противоположной стороне от выхода витка пружинного вкладыша 2. За счет этого меньше прорыв газов в картер, выше производительность и объем перекачиваемого воздуха (для компрессоров).

Торцы пружины шлифуют, а витки подгибают - это необходимо для более плотного прилегания к пластинчатым кольцам, что обеспечивает дополнительную преграду для газов в камере сгорания. Увеличение трения компенсируется приработкой сопряжения. Поскольку система динамически инерционна, то при возвратно-поступательных движениях поршня пружинный вкладыш за счет инерционности будет сохранять зазор между витками.

Улучшение ремонтопригодности достигается за счет замены только пластинчатых колец на кольца большей толщины, за счет чего пружинный вкладыш сжимается и увеличивает наружный диаметр. Кроме того, такая операция выполняется в несколько раз реже, чем осуществляется обычная замена колец.

Повышение ресурса достигается за счет возможности компенсации диаметрального износа пружинного вкладыша путем установки под него пружинного расширителя, а также замены пластинчатых колец на кольца большей толщины без замены других элементов.