Поршень для двигателей внутреннего сгорания и поршневых компрессоров с устройством, исключающим зазоры в стыках компрессионных колец

«Поршень для двигателей внутреннего сгорания и поршневых компрессоров с устройством исключающим зазоры в стыках компрессионных колец».

В поршне на каждой канавке для компрессионных колец имеется гнездо - глухое отверстие удлиненной овальной формы. В гнездо установлена вставка-замыкатель подпружиненная изнутри.

При установке поршня собранного с кольцами 6, 7, 8, вставкой 3 и лепестковой пружиной 4 фиг.10, 11 в цилиндр двигателя, вставка-замыкатель под действием пружины плотно прилегает к стенке цилиндра и перекрывая зазор 9 в стыке кольца, образует вместе с кольцом неразрывное по окружности цилиндра уплотнение. Уплотнение остается неразрывным независимо от температуры двигателя и степени износа цилиндра, поршня и колец.

При этом компрессия в цилиндре и мощность двигателя остаются постоянными, увеличивается срок службы двигателя, снижается расход топлива. Почти полностью исключается прорыв горячих газов в картер, масло меньше окисляется и дольше служит. Облегчается пуск холодного и изношенного двигателя, сокращается время прогрева.

Все это позволяет снизить эксплуатационные расходы. Наиболее ощутимый эффект, от применения поршней с прилагаемым устройством, возможно получить для дизельных, крупных и относительно малооборотистых двигателей.

При установке подобных поршней в компрессор, возможно получить увеличенные производительность и давление газа на выходе, а также продлить срок службы компрессора.

Область техники к которой относится полезная модель - машиностроение, конкретно - производство двигателей внутреннего сгорания и поршневых компрессоров.

Уровень техники:

Из опубликованных общедоступных сведений, а также из практического опыта, аналогов подобного устройства для исключения зазоров в стыках поршневых колец, мне не известно.

Раскрытие заявляемой полезной модели:

На поршне с устройством для исключения зазоров в стыках компрессионных колец, в каждой канавке для колец, кроме маслосъемного, имеется гнездо - глухое отверстие удлиненной овальной формы 1, 2 фиг.1, 2, 3, 4 (см. черт, лист 1) расположенное симметрично относительно канавки по высоте. (Для удобства условимся называть ширину канавки и соответственно гнезда, высотой).

Высота гнезда равна трем высотам канавки на которой оно расположено. Длина гнезда ориентировочно равна 1/14÷1/15 длины окружности поршня. Глубина гнезда, также ориентировочно, равна 1/6÷1/7 диаметра поршня. Для конкретного поршня размеры и расположение гнезд определяются исходя из особенностей его конструкции.

В гнездо каждой канавки установлена вставка-замыкатель 3 фиг.5, 6, 7 (см. черт, лист 2), повторяющая форму гнезда и имеющая возможность перемещения в радиальном направлении, поджимаемая изнутри лепестковой пружиной 4 фиг.8, 9 (см. черт, лист 2).

Взаимное расположение деталей устройства изображено на чертеже фиг.10 (см. черт, лист 2).

Наружная поверхность вставки-замыкателя выполнена по радиусу, равному радиусу цилиндра, для которого предназначен поршень, на ней имеется канавка соответствующая по размерам поршневой канавке и служащая ее продолжением, когда вставка установлена в гнездо поршня.

В отверстие в центре вставки запрессован штифт 5 фиг.5 (см. черт, лист 2), для устранения возможности проворота кольца. С внутренней стороны кольца на стыке имеются выемки (такие же как на кольцах двухтактных двигателей) в которые входит штифт при сборке. При установке поршня в сборе с пружиной, вставкой-замыкателем и кольцами в цилиндр двигателя, вставка под действием пружины, плотно прилегает своей наружной поверхностью к стенке цилиндра и перекрывая зазор 9 фиг.10 (см. черт, лист 2) в стыке кольца, образует совместно с кольцом цельное, неразрывное уплотнение по окружности цилиндра.

При такой конструкции поршня, со вставкой-замыкателем, уплотнение остается неразрывным независимо от температуры двигателя и степени износа цилиндра, поршня и колец. Износ вставки компенсируется пружиной.

Вставка-замыкатель изготавливается из того же материала что и поршень. Для поршня из алюминиевого сплава и вставка из алюминиевого сплава. Для чугунного поршня вставка чугунная.

Лепестковая пружина из пружинной стали типа 65Г. Штифт стальной.

Цель осуществления заявляемой полезной модели - получение стабильной мощностной характеристики двигателя в течении всего времени эксплуатации, увеличение срока службы двигателя, как и компрессора, и снижение эксплуатационных расходов. Что реально достижимо, т.к. при установке в двигатель поршней с заявляемым устройством:

1. Компрессия в цилиндрах, а следовательно и мощность двигателя остаются неизменными (при условии исправности остальных систем), за все время его эксплуатации. В результате увеличивается срок службы двигателя, экономится топливо.

2. 3начительно уменьшается прорыв горячих газов в картер двигателя; почти полностью после приработки компрессионных колец. Меньше окисляется моторное масло, увеличивается срок его службы и снижается выброс вредных веществ.

3. Облегчается пуск холодного и изношенного двигателя. Не требуется или значительно сокращается время на прогрев.

При комплектации компрессоров поршнями с устройством исключающим зазоры в стыках компрессионных колец, возможно получение более высоких производительности и давления на выходе, а также увеличение срока службы компрессора.

Практическое осуществление заявляемой полезной модели не представляет технической сложности, т.к. изготовление всех деталей устройства возможно на существующем оборудовании для обработки металлов. Двигатель, также как и компрессор, укомплектованные поршнями с заявляемыми устройством, не требуют какой-либо доработки.

На чертежах лист 1 фиг.1, 2, 3, 4 изображен, как пример, поршень для автомобильного двигателя, диаметром 82 мм в масштабе 1:1, с гнездами 1, 2 на канавках компрессионных колец.

Гнезда 1, 2 на чертеже фиг.3 изображены условно на одном уровне по высоте поршня.

На чертежах лист 2 изображены; вставка-замыкатель 3 фиг.5, 6, 7 и лепестковая пружина 4 фиг.8, 9 в масштабе 2:1 по отношению к поршню (лист 1).

На чертежах лист 2 фиг.10, 11 поршень в сборе с компрессионными кольцами 6, 7, маслосъемным кольцом 8, вставкой-замыкателем 3 и лепестковой пружиной 4, изображены в рабочем положении, т.е. в том, в котором они находятся в цилиндре двигателя.

Поршень для двигателей внутреннего сгорания и поршневых компрессоров, содержащий устройство, исключающее зазоры в стыках компрессионных колец, отличающийся тем, что в каждой канавке для компрессионных колец выполнено гнездо в виде глухого отверстия удлиненной овальной формы, в которое установлена вставка-замыкатель, повторяющая форму гнезда, наружная поверхность вставки выполнена по радиусу, равному радиусу цилиндра, вставка подпружинена изнутри и установлена с возможностью перемещения в радиальном направлении в поршне, установленном в сборе с кольцами, со вставкой-замыкателем и пружиной в цилиндр двигателя или компрессора, при этом вставка-замыкатель каждого компрессионного кольца под действием пружины плотно прилегает своей наружной поверхностью к стенке цилиндра, перекрывает зазор в стыке кольца и образует совместно с кольцом неразрывное цельное уплотнение по всей окружности цилиндра.