Антикавитационное кольцо для поршневого двигателя внутреннего сгорания

Изобретение относится к поршневым ДВС, использующим антикавитационные кольца, устанавливаемые в канавках на наружной поверхности гильз цилиндров, омываемых охлаждающей жидкостью снаружи для предотвращения кавитационных разрушений, происходящих преимущественно на блоке цилиндров. Антикавитационное кольцо имеет внутреннюю (2) и наружную поверхности (3). Профиль наружной поверхности кольца в поперечном сечении представляет собой последовательность чередующихся выступов (4, 5, 6) и впадин (7, 8). Позволяет уменьшить деформации гильзы, возникающие при ее установке в расточку блока цилиндров. 5 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к поршневым двигателям внутреннего сгорания, использующим антикавитационные кольца, устанавливаемые в канавках на наружной поверхности гильз цилиндров, омываемых охлаждающей жидкостью снаружи для предотвращения кавитационных разрушений, происходящих преимущественно на блоке цилиндров.

Уровень техники.

В поршневых двигателях внутреннего сгорания с гильзами, у которых охлаждающей жидкостью омывается наружная поверхность (так называемыми «мокрыми» гильзами) кавитационные процессы происходят наиболее интенсивно в зазоре между гильзой и блоком цили ндров на д верхним резиновым (уплотнительным) кольцом. Поэтому этот, зазор заполняют дополнительным антикавитационным резиновым кольцом. При установке гильзы цилиндров в блок антикавитационное кольцо частично заходит в плотный контакт между гильзой и блоком и частично выступает над кромкой блока. Собственно антикавитационное кольцо от кавитации как таковой не избавляет, но защищает от кавитационного разрушения прежде всего блок цилиндров.

В то же время при установке гильзы в расточку блока требуется не вызвать существенной деформации гильзы. Деформация гильзы приводит к задиру поршня при работе двигателя, повышенному расходу масла, прорыву картерных газов через поршневые кольца, поскольку нарушается уплотнение. С другой стороны установка всяких дополнительных резиновых колец способствует деформации гильзы при установке ее в блок. Поэтому актуальной является проблема уменьшения таких деформаций гильзы.

Из уровня техники известно антикавитационное резиновое кольцо, выполненное плоским (т.е. профиль наружной поверхности кольца в поперечном сечении представляет собой прямой отрезок), которое предназначено для заполнения зазора между «мокрой» гильзой и блок-картером над верхним резиновым кольцом (Тракторы. Конструкция: Учебник для студентов вузов / И.П.Ксеневич, В.М.Шарипов, Л.Х.Арустамов и др., под общ. Ред. И.П.Ксеневича, В.М.Шарипова. - М.: Машиностроение, 2000. 821 стр.,стр.65, рис.2.8.)

В процессе установки в блок гильзы при использовании на ней известного (плоского прямоугольного в сечении) антикавитационного кольца оно может по разному заходить между блоком и гильзой. Например, если оно зайдет между блоком и гильзой достаточно мало, то в этом случае существенных деформаций гильзы удастся избежать.

Если же кольцо при установке гильзы в блок зайдет между блоком и гильзой на достаточную глубину (например, наполовину), то в этом случае не удастся избежать неравномерности его захода (с одной стороны оно зайдет в зазор глубже, с другой меньше). В результате кольцо гильзу выдавливает и гильза деформируется, что в дальнейшем при работе двигателя в процессе его эксплуатации приведет к задирам поршня и другим негативным последствиям.

Раскрытие изобретения.

Задача, на решение которой направлено изобретение заключается в уменьшении деформаций гильзы, возникающих при ее установке в расточку блока.

Поставленная задача решается путем создания антикавитационного кольца, имеющего внутреннюю и наружную поверхности, которое согласно изобретению отличается тем, что профиль наружной поверхности кольца в поперечном сечении представляет собой последовательность чередующихся выступов и впадин.

Такое выполнение внешней поверхности антикавитационного кольца создает возможность материалу кольца, деформируемому при установке гильзы в блок убираться в пустое пространство, образованного впадинами.

В процессе надевания антикавитационного кольца на гильзу оно деформируется, поэтому важно обеспечить его достаточную жесткость, чтобы после установки в соответствующую кольцевую канавку на гильзе кольцо восстанавливало свою форму.

Для этого выступы и впадины профиля наружной поверхности антикавитационного кольца могут быть выполнены волнообразными, а с точки зрения упрощения технологии изготовления предпочтительно в форме трапеции.

При этом для придания кольцу большей жесткости предпочтительно, чтобы угол наклона трапеции составлял 60°-90°.

Также для придания кольцу дополнительной жесткости предпочтительно, чтобы ширина рабочей кромки выступа составляла 0.5-1 от высоты выступа.

Наиболее оптимальным конструктивно и технологически будет профиль кольца, имеющий три трапециидальных выступа, два из которых расположены с торцов кольца, а один между ними.

Более детально сущность изобретения раскрывается на конкретном примере реализации изобретения, проиллюстрированном чертежами.

Краткое описание чертежей.

На Фиг.1 показан общий вид антикавитационного кольца согласно изобретению.

На Фиг.2 показано поперечное сечение антикавитационного кольца, имеющего профиль наружной поверхности в виде трапециидальных выступов и впадин (выноска Б на фиг.1).

На Фиг.3 показано поперечное сечение антикавитационного кольца, имеющего волнообразный профиль наружной поверхности.

Фиг.4 и 5 иллюстрируют установку в блок "мокрой" гильзы с антикавитационным кольцом согласно изобретению.

Осуществление изобретения.

Антикавитационное кольцо 1 имеет внутреннюю 2 и наружную 3 поверхности. Наружная поверхность 3 является рабочей. Внутренняя поверхность 1 выполнена цилиндрической, хотя в общем случае может иметь и другой профиль в поперечном сечении. Профиль наружной поверхности 3 в поперечном сечении представлен последовательно чередующимися выступами 4, 5, 6 и впадинами 7, 8, образующими на поверхности кольца 1 соответственно три кольцевых пояска и две кольцевые канавки, параллельных друг другу. Выступы 4 и 6 расположены по краям (со стороны верхнего и нижнего торцов) кольца 1. Выступ 5 расположен между выступами 4 и 6, а впадины 7 и 8 расположены соответственно непосредственно снизу и сверху от выступа 5.

Выступы и впадины имеют форму трапеции, имеющей угол А от 60° до 90°. Ширина В выступа со стороны рабочей кромки составляет от 0.5 до 1 от высоты выступа Н.

В качестве материала для изготовления антикавитационного кольца используется резина. Технологически кольцо получают путем спекания в пресс-форме.

Верх гильзы цилиндра 9 снабжен кольцевым пояском 10, выполняющим направляющую функцию при установке гильзы в блок цилиндров 11 и жестко закреплен в расточке блока цилиндров 12.

Нижний пояс гильзы является ее уплотняющей частью, а герметизация рубашки охлаждения достигается с помощью двух уплотнительных резиновых колец 13 (нижнего и верхнего), которые помещены в кольцевые канавки, выполненные в нижней части на наружной поверхности гильзы. Зазор между гильзой 9 и блоком 11, образующийся при установке гильзы в блок над верхним уплотнительным резиновым кольцом, где кавитационные процессы происходят наиболее интенсивно, ликвидируется при помощи установленного в кольцевую канавку на наружной поверхности гильзы 9 упомянутого антикавитационного кольца 1.

Размещение гильзы в блок осуществляют путем ее установки в расточку блока ц илиндров верхним пояском 10. Наружная поверхность гильзы непосредственно омывается охлаждающей жидкостью.

При установке в блок цилиндров 11 гильзы цилиндров 9 с антикавитационным кольцом 1 всегда будет гарантия того, что в зазор между гильзой и блоком зайдет (захватится) по крайней мере один нижний кольцевой поясок 4, который не будет пропускать охлаждающую жидкость в упомянутый зазор и тем самым предотвращать кавитационное разрушение блока. Причем при этом деформируемое антикавитационное кольцо 1 не станет выдавливать низ гильзы в какую-либо сторону, поскольку для материала кольцевого пояска 4 при деформации во время установки гильзы имеется возможность заполнить пустоту, создаваемую впадиной 7, находящейся непосредственно над пояском 4 и, таким образом, существенной деформации гильзы не произойдет. В случае же, если кольцо 1 погрузится в зазор между гильзой и блоком более глубоко, то захваченным может оказаться также и средний поясок 5. Но и в этом случае удастся избежать существенной деформации гильзы цилиндра, поскольку со стороны каждого из зашедших в зазор поясков имеется пустое пространство, образованное впадинами для заполнения деформируемым материалом антикавитационного кольца 1.

Верхний поясок 6 кольца 1 в зазор между гильзой и блоком практически не заходит и таким образом не участвует в предотвращении антикавитационного разрушения блока. Однако его наличие на наружной поверхности 3 придает кольцу жесткость, достаточную для восстановления его формы после надевания на гильзу и создания гарантированного натяга кольца.

Таким образом, применение антикавитационного кольца, выполненного в соответствии с изобретением позволяет существенно уменьшить деформацию гильзы цилиндров при ее установке в расточку блока цилиндров, и как следствие, устранить задиры поршня. Также при изготовлении антикавитационного кольца согласно изобретению снижается его себестоимость по сравнению с известным плоским антикавитационным кольцом за счет уменьшения количества материала (резины), идущего на его изготовление кольца.

1. Антикавитационное кольцо, имеющее внутреннюю и наружную поверхности, отличающееся тем, что профиль наружной поверхности кольца в поперечном сечении представляет собой последовательность чередующихся выступов и впадин.

2. Антикавитационное кольцо по п.1, отличающееся тем, что чередующиеся выступы и впадины имеют форму трапеции.

3. Антикавитационное кольцо по п.2, отличающееся тем, что угол наклона трапеции составляет от 60° до 90°.

4. Антикавитационное кольцо по п.2, отличающееся тем, что высота выступа составляет от 0,5 до 1 от ширины его рабочей кромки.

5. Антикавитационное кольцо по п.2, отличающееся тем, что имеет три выступа, два из которых расположены с торцов кольца, а один между ними.

6. Антикавитационное кольцо по п.1, отличающееся тем, что профиль наружной поверхности кольца в поперечном сечении выполнен волнообразным.