RU2451852C1

RU2451852C1 - Piston ring with auxiliary radial flexibility

Info

Publication number: RU2451852C1
Application number: RU2011120017/06A
Authority: RU
Inventors: Валерий Николаевич Горшков (RU); Валерий Николаевич Горшков; Александр Владимирович Хохлов (RU); Александр Владимирович Хохлов
Priority date: 2011-05-18
Filing date: 2011-05-18
Publication date: 2012-05-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: piston ring 1 receives additional radial pressure from separate pre-compressed pairs of coil springs 6 mounted in matched pairs of parallel holes 7 formed in a piston 3 from its internal peripheral surface 8. End faces 9 of the coil springs 6 are supported by a closing ring 10, and opposite end faces 12 radially rest through movable washers 13 and ends 15 of U-wires 16 against the piston ring 1. A flexible part of a radial expander, namely coil springs 6 in the parallel holes 7 formed in the piston 3 from its internal peripheral surface 8 are placed so that to enable eliminating completely action of incandescent gas and high temperature of the piston 3 on flexible part of a radial expander.

EFFECT: higher reliability of an internal-combustion engine.

3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области машиностроения и может найти применение в качестве уплотнительных или маслосъемных колец с вспомогательной упругостью, устанавливаемых на поршнях двигателей внутреннего сгорания или компрессоров.The present invention relates to the field of mechanical engineering and may find application as sealing or oil scraper rings with auxiliary resilience mounted on the pistons of internal combustion engines or compressors.

Аналогом предлагаемого поршневого кольца с вспомогательной радиальной упругостью может служить поршневое кольцо с радиальным расширителем, выполненным в виде спиральной пружины, разделенной на группы витков, оси которых расположены по радиусам к оси поршня, при этом по меньшей мере одна из пружинных групп отличается от другой количеством витков, а также по меньшей мере одна из пружинных групп имеет отличный от других угловой шаг /Рывкин В.Л. и др. Радиальный расширитель. А.с. СССР №574566, М. кл. F16J 9/06. Опубл. 30.09.77. Бюл. №36/.An analogue of the proposed piston ring with auxiliary radial elasticity can serve as a piston ring with a radial expander, made in the form of a spiral spring, divided into groups of turns, the axes of which are located radially to the axis of the piston, while at least one of the spring groups differs from the other in the number of turns , and also at least one of the spring groups has an angular pitch different from the others / V. Ryvkin and other radial expander. A.S. USSR No. 574566, M. cl. F16J 9/06. Publ. 09/30/77. Bull. No. 36 /.

Назначение такого спирального расширителя - увеличение радиального давления самопружинящего поршневого кольца на стенку цилиндра двигателя.The purpose of such a spiral expander is to increase the radial pressure of the self-springing piston ring on the wall of the engine cylinder.

Аналог имеет ряд положительных свойств благодаря своей конструкции. Расположение за поршневым кольцом в заколечном пространстве спиральной пружины, разделенной на группы витков, оси которых расположены по радиусам к оси поршня, позволяет виткам спиральной пружины работать на сжатие, упираясь одновременно своими торцами как в заднюю стенку поршневой канавки, так и во внутреннюю поверхность поршневого кольца. Такой способ расположения группы витков спиральной пружины по отношению к поршневому кольцу и к поршню позволяет рационально передавать радиальные усилия сжатых витков спиральной пружины поршневому кольцу вдоль своих продольных осей в радиальном направлении.The analogue has a number of positive properties due to its design. The location behind the piston ring in the annular space of the spiral spring, divided into groups of turns, the axes of which are located radially to the axis of the piston, allows the turns of the spiral spring to work on compression, abutting simultaneously with their ends both in the rear wall of the piston groove and in the inner surface of the piston ring . This method of arranging a group of coils of a spiral spring in relation to the piston ring and to the piston allows rational transmission of the radial forces of the compressed coils of the coil spring to the piston ring along their longitudinal axes in the radial direction.

Известно, что для увеличения срока службы поршневые кольца изготавливают с неравномерным радиальным давлением по всей окружности. У замка - повышенные давления, а на других участках - пониженные (Гинцбург Б.Я. Теория поршневого кольца / Б.Я.Гинцбург. - М.: Машиностроение, 1979. - 133 с.). Поэтому еще одним положительным свойством аналога является возможность корректировки радиального давления пружинных групп спирального расширителя на поршневое кольцо изменением количества витков в отдельных пружинных группах и путем изменения углового шага расположения пружинных групп по отношению друг к другу. Это позволит согласовать реальное радиальное давление поршневого кольца на стенку цилиндра двигателя с теоретически рассчитанной оптимальной эпюрой радиального давления.It is known that to increase the service life of the piston rings are made with uneven radial pressure around the entire circumference. The castle has increased pressure, and in other areas - lower (Gunzburg B.Ya. Piston Ring Theory / B.Ya. Ginzburg. - M.: Mechanical Engineering, 1979. - 133 p.). Therefore, another positive feature of the analogue is the ability to adjust the radial pressure of the spring groups of the spiral expander on the piston ring by changing the number of turns in the individual spring groups and by changing the angular pitch of the arrangement of the spring groups relative to each other. This will allow matching the real radial pressure of the piston ring on the wall of the engine cylinder with the theoretically calculated optimal radial pressure diagram.

Однако аналог имеет недостатки, которые могут влиять на надежность и долговечность работы поршневого кольца с вспомогательной упругостью.However, the analogue has drawbacks that can affect the reliability and durability of the piston ring with auxiliary elasticity.

Одним из серьезных недостатков аналога является то, что спиральная пружина расширителя располагается непосредственно за поршневым кольцом в поршневой канавке, что приводит к необходимости увеличения объема заколечного пространства. В этот увеличенный объем заколечного пространства с меньшим сопротивлением и в большем количестве могут проникать раскаленные газы из камеры сгорания, которые будут заметно понижать упругость витков спиральной пружины и упругость самого поршневого кольца. В результате между поршневым кольцом и стенкой цилиндра в образовавшиеся зазоры будут прорываться газы с большей скоростью. Температура кольца и поршня в этих местах значительно возрастет. Кольцо начнет обрастать коксом и будет терять упругость еще больше. Возрастут износы кольца, поршня и гильзы. Упадет мощность двигателя, увеличится удельный расход топлива и расход масла.One of the serious drawbacks of the analogue is that the coil spring of the expander is located directly behind the piston ring in the piston groove, which leads to the need to increase the volume of the annulus. Incandescent gases from the combustion chamber can penetrate into this increased volume of annular space with less resistance and in a larger quantity, which will noticeably reduce the elasticity of the coils of the spiral spring and the elasticity of the piston ring itself. As a result, gases will break through the gaps between the piston ring and the cylinder wall into the formed gaps at a higher speed. The temperature of the ring and piston in these places will increase significantly. The ring will begin to grow with coke and will lose its elasticity even more. Wear on the ring, piston and liner will increase. Engine power will drop, specific fuel consumption and oil consumption will increase.

Следующим недостатком аналога является то, что в заколечном пространстве поршневой канавки практически невозможно разместить требуемое количество витков спиральной пружины из-за ограниченных размеров заколечного пространства. Так, при конструктивном оформлении поршня при наличии за кольцом расширителя максимальное расстояние между внутренней поверхностью поршневого кольца и дном канавки поршня принимают равным 1,8 мм (Болтинский В.Н. Теория, конструкция и расчет тракторных и автомобильных двигателей / В.Н.Болтинский. - М.: Издательство сельскохозяйственной литературы, 1962. - 155 с.).A further disadvantage of the analogue is that in the annular space of the piston groove it is practically impossible to place the required number of turns of the spiral spring due to the limited size of the annular space. So, with the design of the piston in the presence of an extender ring, the maximum distance between the inner surface of the piston ring and the bottom of the piston groove is 1.8 mm (Boltinsky V.N. Theory, design and calculation of tractor and automobile engines / V.N.Boltinsky. - M.: Publishing house of agricultural literature, 1962. - 155 p.).

В случае увеличения размеров заколечного пространства для размещения спиральной пружины с большим количеством витков количество прорвавшихся раскаленных газов также увеличится. Упругость витков спиральной пружины и самого поршневого кольца резко понизится. Сократится срок службы таких поршневых колец с радиальной вспомогательной упругостью. Следует добавить, что по этим же всем причинам нельзя устанавливать подобную конструкцию поршневого кольца с вспомогательной радиальной упругостью в первой (верхней) поршневой канавке головки поршня.In the case of increasing the size of the annular space to accommodate a coil spring with a large number of turns, the number of bursting hot gases will also increase. The elasticity of the coils of the spiral spring and the piston ring itself will drop sharply. The service life of such piston rings with radial auxiliary elasticity will be reduced. It should be added that for all these reasons it is impossible to install a similar design of the piston ring with auxiliary radial elasticity in the first (upper) piston groove of the piston head.

Прототипом предлагаемого поршневого кольца с вспомогательной радиальной упругостью может служить поршневое кольцо с вспомогательной радиальной упругостью, содержащее поршневое кольцо и радиальный расширитель, выполненный в виде спиральной пружины, которая разделена на отдельные упругие пары параллельных между собой, равных по длине спиральных пружинных витков, которые образованы двумя концами согнутых под углом к дугообразной средней части проволоки таким образом, что ось симметрии каждой упругой пары спиральных пружинных витков направлена по радиальной оси поршня, а сами спиральные пружинные витки каждой упругой пары свободно и полностью входят в соответствующие пары цилиндрических параллельных друг другу глухих отверстий, которые выполнены на одинаковую глубину в поршне, в задней стенке поршневой канавки по ее окружности, а ось симметрии каждой пары цилиндрических глухих отверстий направлена по радиусу поршня и совпадает с осью симметрии каждой упругой пары спиральных пружинных витков, при этом каждая упругая пара спиральных пружинных витков одновременно упирается своей дугообразной средней частью проволоки во внутреннею поверхность поршневого кольца, а торцами спиральных пружинных витков в дно цилиндрических глухих отверстий, причем средняя дугообразная часть проволоки каждой упругой пары спиральных пружинных витков выполнена по радиусу поршневого кольца (Горшков В.Н. и др. Поршневое кольцо с вспомогательной упругостью. Патент России №2399819 С1, кл. F16J 9/06. Опубл. 20.09.2010. Бюл. №26).The prototype of the proposed piston ring with auxiliary radial elasticity can be a piston ring with auxiliary radial elasticity, containing a piston ring and a radial expander, made in the form of a spiral spring, which is divided into separate elastic pairs parallel to each other, equal in length to the spiral spring coils, which are formed by two ends bent at an angle to the arcuate middle part of the wire so that the axis of symmetry of each elastic pair of spiral spring coils is directed along the radial axis of the piston, and the spiral spring coils of each elastic pair themselves freely and completely enter the corresponding pairs of cylindrical parallel to each other blind holes that are made to the same depth in the piston in the rear wall of the piston groove around its circumference, and the axis of symmetry of each pair cylindrical blind holes directed along the radius of the piston and coincides with the axis of symmetry of each elastic pair of spiral spring turns, with each elastic pair of spiral spring turns at the same time iraetsya its arcuate middle portion of the wire in the inner surface of the piston ring and the ends of the helical spring coils in the bottom of the cylindrical blind holes, wherein the average arcuate portion of each wire pair of elastic helical spring coils formed along the radius of the piston ring (VN Pots and others. Piston ring with auxiliary elasticity. Patent of Russia No. 2399819 C1, cl. F16J 9/06. Publ. 09/20/2010. Bull. No. 26).

Прототип обладает многими положительными качествами. Так, например, располагая упругие пары спиральных пружинных витков расширителя внутри цилиндрических глухих отверстий в поршне, можно существенно уменьшить объем заколечного пространства в поршневой канавке поршня и тем самым создать дополнительное сопротивление прорывающимся раскаленным газам. Устраняется прямое воздействие прорывающихся раскаленных газов на упругие элементы расширителя и, таким образом, понижается и стабилизируется температура расширителя. Появляется реальная возможность устанавливать в каждой упругой паре расчетное количество спиральных пружинных витков и тем самым конкретно влиять на радиальное давление поршневого кольца. Перечисленные преимущества позволяют устанавливать предлагаемое поршневое кольцо с вспомогательной радиальной упругостью на головке поршня в первой (верхней) поршневой канавке, что существенно повысит уплотняющую возможность поршня.The prototype has many positive qualities. So, for example, by placing elastic pairs of spiral spring coils of the expander inside the cylindrical blind holes in the piston, it is possible to significantly reduce the annular space in the piston groove of the piston and thereby create additional resistance to bursting hot gases. The direct effect of bursting hot gases on the elastic elements of the expander is eliminated and, thus, the temperature of the expander is reduced and stabilized. There is a real opportunity to establish in each elastic pair the estimated number of spiral spring turns and thereby specifically affect the radial pressure of the piston ring. These advantages allow you to install the proposed piston ring with auxiliary radial elasticity on the piston head in the first (upper) piston groove, which will significantly increase the sealing ability of the piston.

Однако прототип имеет весьма серьезный недостаток, который заключается в том, что температура упругой части расширителя, состоящего из отдельных пар спиральных пружинных витков, остается очень высокой. Это связано с тем, что цилиндрические глухие отверстия, в которых располагаются спиральные пружинные витки радиального расширителя, выполнены в задней стенке поршневой канавки по ее окружности так, что являются открытыми для проникновения прорвавшихся раскаленных газов. Кроме этого температура поршня в районе цилиндрических отверстий очень высокая по той причине, что тепловой поток поступает от днища поршня к уплотнительным кольцам. То есть теплоотдача осуществляется в направлении поршень - поршневое кольцо (Дьяченко Н.Х. и др. Теплообмен в двигателях и теплонапряженность их деталей. Л., "Машиностроение", 1969. 247 с.). Таким образом, потеря упругости спиральных пружинных витков радиального расширителя возможна и от прорывающихся через заколечное пространство в цилиндрические глухие отверстия раскаленных газов, так и от контакта спиральных пружинных витков с нагретой до высокой температуры поверхностью цилиндрических отверстий. По этим причинам срок службы таких поршневых колец с радиальной вспомогательной упругостью сократится.However, the prototype has a very serious drawback, which consists in the fact that the temperature of the elastic part of the expander, consisting of individual pairs of spiral spring coils, remains very high. This is due to the fact that cylindrical blind holes in which the spiral spring coils of the radial expander are located are made in the rear wall of the piston groove around its circumference so that they are open for penetration of bursting hot gases. In addition, the temperature of the piston in the region of the cylindrical openings is very high for the reason that the heat flux comes from the piston bottom to the sealing rings. That is, heat transfer is carried out in the direction of the piston - piston ring (Dyachenko N.Kh. et al. Heat transfer in engines and heat stress of their parts. L., "Mechanical Engineering", 1969. 247 pp.). Thus, the loss of elasticity of the spiral spring coils of the radial expander is possible both from the incandescent gases breaking through the annulus into the cylindrical blind holes, or from the contact of the coil spring coils with the surface of the cylindrical holes heated to a high temperature. For these reasons, the service life of such piston rings with radial auxiliary elasticity will be reduced.

Технической задачей изобретения является увеличение надежности работы и повышение срока службы поршневого кольца с вспомогательной упругостью, а следовательно, повышение мощностных и экономических показателей двигателя внутреннего сгорания.An object of the invention is to increase the reliability and increase the service life of the piston ring with auxiliary elasticity, and therefore, increase the power and economic indicators of the internal combustion engine.

Задача достигается в поршневом кольце с вспомогательной радиальной упругостью, содержащем уплотнительное поршневое кольцо и радиальный расширитель в виде спиральной пружины, которая разделена на отдельные упругие пары параллельных между собой, равных по длине спиральных пружинных витков и дугообразные в средней части проволоки, концы которых согнуты под углом к дугообразной ее средней части, при этом средняя дугообразная часть каждой проволоки упирается во внутреннюю поверхность поршневого кольца и выполнена по радиусу поршневого кольца, а ось симметрии каждой упругой пары спиральных пружинных витков направлена по радиальной оси поршня, а сами спиральные пружинные витки каждой упругой пары свободно и полностью входят в соответствующие пары цилиндрических параллельных друг другу отверстий, которые выполнены на одинаковую глубину в поршне по его окружности, и ось симметрии каждой пары цилиндрических отверстий направлена по радиальной оси поршня и совпадает с осью симметрии каждой упругой пары спиральных пружинных витков, где согласно изобретению каждая упругая пара спиральных пружинных витков представляет собой самостоятельные, не связанные между собой цилиндрические пружины, которые располагаются в сжатом состоянии в соответствующих парах цилиндрических отверстий, выполненных в поршне со стороны его внутренней окружной поверхности, и торцы цилиндрических пружин с внутренней поверхности поршня подпираются самопружинящим в радиальном направлении от продольной оси поршня плоским разрезным съемным запорным кольцом, установленным в окружной канавке поршня, выполненной на его внутренней поверхности, а противоположные торцы каждой пары сжатых цилиндрических пружин упираются в подвижные шайбы и через них воздействуют вдоль оси цилиндрических отверстий на концы дугообразной проволоки, которые свободно проходят из поршневой канавки через сквозные каналы в соответствующую пару цилиндрических отверстий и упираются в подвижные шайбы со стороны поршневого кольца, при этом концы проволок согнуты к ее средней дугообразной части параллельно друг другу, равны по длине и их продольные оси совпадают с продольными осями цилиндрических отверстий и продольными осями сквозных каналов, соединяющих заднюю стенку поршневой канавки с цилиндрическими отверстиями.The problem is achieved in a piston ring with auxiliary radial elasticity, containing a sealing piston ring and a radial expander in the form of a spiral spring, which is divided into separate elastic pairs parallel to each other, equal in length to the spiral spring coils and arcuate in the middle of the wire, the ends of which are bent at an angle to its arcuate middle part, while the middle arcuate part of each wire abuts against the inner surface of the piston ring and is made along the radius of the piston to rings, and the axis of symmetry of each elastic pair of spiral spring coils is directed along the radial axis of the piston, and the spiral spring coils of each elastic pair freely and completely enter the corresponding pairs of cylindrical parallel to each other holes that are made to the same depth in the piston around its circumference, and the axis of symmetry of each pair of cylindrical holes is directed along the radial axis of the piston and coincides with the axis of symmetry of each elastic pair of spiral spring coils, where according to the invention each elastic Ara of spiral spring coils is an independent, unconnected coil spring, which are compressed in the corresponding pairs of cylindrical holes made in the piston from the side of its inner circumferential surface, and the ends of the coil springs from the inner surface of the piston are self-springing in the radial direction from the longitudinal axis of the piston with a flat split removable locking ring installed in the circumferential groove of the piston, made on its inner surface surface, and the opposite ends of each pair of compressed coil springs abut against movable washers and through them act along the axis of the cylindrical holes on the ends of the arcuate wire, which freely pass from the piston groove through the through channels into the corresponding pair of cylindrical holes and abut against the movable washers from the side of the piston ring while the ends of the wires are bent to its middle arcuate part parallel to each other, are equal in length and their longitudinal axes coincide with the longitudinal axes of the cylindrical x bores and the longitudinal axes of the through channels connecting the rear wall the piston groove with cylindrical holes.

Посредством предлагаемого поршневого кольца с вспомогательной радиальной упругостью можно значительно понизить рабочую температуру цилиндрических пружин расширителя, полностью устранив воздействие на них прерывающихся раскаленных газов в заколечное пространство поршневой канавки путем расположения цилиндрических пружин расширителя в цилиндрических отверстиях, выполненных в поршне со стороны его внутренней окружной поверхности. Кроме этого предлагаемая схема расположения цилиндрических пружин радиального расширителя позволяет применять известные способы охлаждения внутренней поверхности поршня и, следовательно, упругой части радиального расширителя - цилиндрических пружин, например, через форсунку, установленную в верхней головке шатуна (Дизели. Справочник. Изд. 3-е, перераб. и доп. Под общей редакцией В.А.Ваншейдта, Н.Н.Иванченко, Л.К.Коллерова. Л., "Машиностроение", 1977. 480 с.). В результате значительно увеличится долговечность радиального расширителя и поршневого кольца. Экономические показатели двигателя внутреннего сгорания, такие как удельные расходы топлива и масла, улучшатся.By means of the proposed piston ring with auxiliary radial elasticity, it is possible to significantly reduce the working temperature of the cylindrical springs of the expander, completely eliminating the effect of intermittent hot gases on them in the annular space of the piston groove by arranging the cylindrical springs of the expander in cylindrical holes made in the piston from the side of its inner circumferential surface. In addition, the proposed arrangement of the cylindrical springs of the radial expander allows you to apply known methods of cooling the inner surface of the piston and, therefore, the elastic part of the radial expander - cylindrical springs, for example, through the nozzle installed in the upper head of the connecting rod (Diesels. Reference. Edition. 3rd, revised and supplemented by the general editorship of V.A. Vansheydt, N.N. Ivanchenko, L.K. Kollerova. L., "Mechanical Engineering", 1977. 480 p.). As a result, the durability of the radial expander and piston ring will increase significantly. The economic performance of an internal combustion engine, such as specific fuel and oil consumption, will improve.

Наличие изобретения в предлагаемом поршневом кольце с вспомогательной радиальной упругостью доказывается тем, что каждая упругая пара спиральных пружинных витков представляет собой самостоятельные, не связанные между собой цилиндрические пружины, которые располагаются в сжатом состоянии в соответствующих парах цилиндрических отверстий, выполненных в поршне со стороны его внутренней окружной поверхности и торцы цилиндрических пружин с внутренней поверхности поршня подпираются самопружинящим в радиальном направлении от продольной оси поршня плоским разрезным съемным запорным кольцом, установленным в окружной канавке поршня, выполненной на его внутренней поверхности, а противоположные торцы каждой пары сжатых цилиндрических пружин упираются в подвижные шайбы и через них воздействуют вдоль оси цилиндрических отверстий на концы дугообразной проволоки, которые свободно проходят из поршневой канавки через сквозные каналы в соответствующую пару цилиндрических отверстий и упираются в подвижные шайбы со стороны поршневого кольца, при этом концы проволок согнуты к ее средней дугообразной части параллельно друг другу, равны по длине и их продольные оси совпадают с продольными осями цилиндрических отверстий и продольными осями сквозных каналов, соединяющих заднюю стенку поршневой канавки с цилиндрическими отверстиями.The presence of the invention in the proposed piston ring with auxiliary radial elasticity is proved by the fact that each elastic pair of spiral spring turns is an independent, unrelated cylindrical spring, which are compressed in the corresponding pairs of cylindrical holes made in the piston from the side of its inner circumferential the surfaces and ends of the coil springs from the inner surface of the piston are self-springing in the radial direction from the longitudinal the piston axis with a flat split removable locking ring installed in the piston circumferential groove made on its inner surface, and the opposite ends of each pair of compressed coil springs abut against movable washers and through them act along the axis of the cylindrical holes on the ends of the arcuate wire that freely pass from the piston the grooves through the through channels into the corresponding pair of cylindrical holes and abut against the movable washers from the side of the piston ring, while the ends of the wires are bent to e arcuate middle portion parallel to each other, of equal length and with their longitudinal axes coincide with the longitudinal axes of the cylindrical holes and the longitudinal axes of the through channels connecting the rear wall the piston groove with cylindrical holes.

Оригинальность предлагаемого технического решения заключается в том, что упругая часть радиального расширителя, а именно цилиндрические пружины, полностью изолированы от поршневой канавки, куда прорываются раскаленные газы, так как располагаются в цилиндрических отверстиях, выполненных в поршне со стороны его внутренней окружной поверхности, температура которой ниже температуры наружной поверхности поршня в районе канавок, выполненных под поршневые кольца. Такое расположение цилиндрических пружин позволяет применять известные способы охлаждения не только внутренней поверхности поршня, но и конкретно цилиндрические пружины радиального расширителя. В результате увеличится долговечность радиального расширителя, а следовательно, и поршневого кольца. Улучшаются экономические показатели двигателя внутреннего сгорания, такие как удельный расход топлива и удельный расход масла.The originality of the proposed technical solution lies in the fact that the elastic part of the radial expander, namely the coil springs, are completely isolated from the piston groove, where hot gases burst, as they are located in cylindrical holes made in the piston from the side of its inner circumferential surface, the temperature of which is lower the temperature of the outer surface of the piston in the area of the grooves made under the piston rings. This arrangement of coil springs allows the use of known methods of cooling not only the internal surface of the piston, but also specifically the coil springs of the radial expander. As a result, the durability of the radial expander and, consequently, the piston ring will increase. Improving the economic performance of an internal combustion engine, such as specific fuel consumption and specific oil consumption.

Поршневое кольцо с вспомогательной радиальной упругостью поясняется чертежами.A piston ring with auxiliary radial elasticity is illustrated by drawings.

На фиг.1 изображен продольный разрез верхней части поршня с поршневым кольцом и радиальным расширителем.Figure 1 shows a longitudinal section of the upper part of the piston with a piston ring and a radial expander.

На фиг.2 изображен разрез А-А фиг.1.Figure 2 shows a section aa of figure 1.

На фиг.3 изображен разрез Б-Б фиг.2.Figure 3 shows a section bB of figure 2.

Предлагаемое поршневое кольцо с вспомогательной радиальной упругостью содержит поршневое кольцо 1, установленное в поршневой канавке 2 поршня 3 (фиг.1). Поршневое кольцо 1 имеет разрез 4, так называемый замок, и, обладая собственной радиальной упругостью наружу, плотно прижимается к поверхности цилиндра двигателя 5 (фиг.2). Для усиления радиального давления поршневого кольца 1 на поверхность цилиндра двигателя 5 в радиальной плоскости, проходящей через окружную ось поршневого кольца 1, установлен радиальный расширитель, состоящий из упругих пар, не связанных между собой, цилиндрических пружин 6, которые располагаются в сжатом состоянии в соответствующих парах цилиндрических отверстий 7, выполненных в поршне 3 с его внутренней окружной поверхности 8. Торцы 9 цилиндрических пружин 6 со стороны внутренней поверхности 8 поршня 3 подпираются самопружинящим в радиальном направлении от продольной оси Z поршня 3 плоским, разрезным съемным запорным кольцом 10, которое установлено в окружной канавке 11 поршня 3, выполненной на его внутренней поверхности 8 (фиг.1, 2, 3). Противоположные торцы 12 каждой пары сжатых цилиндрических пружин 6 упираются в подвижные шайбы 13 и через них воздействуют вдоль оси 14 цилиндрических отверстий 7 на концы 15 дугообразной проволоки 16. Концы 15 дугообразной проволоки 16 свободно проходят из поршневой канавки 2 через сквозные каналы 17 в соответствующую пару цилиндрических отверстий 7 и упираются в подвижные шайбы 13 со стороны поршневого кольца 1. Концы 15 дугообразных проволок 16 согнуты к ее средней дугообразной части параллельно друг другу, равны по длине и их продольные оси совпадают с продольными осями 14 цилиндрических отверстий 7 и с продольными осями сквозных каналов 17, которые соединяют заднюю стенку 18 поршневой канавки 2 с цилиндрическими отверстиями 7 (фиг.2, 3).The proposed piston ring with auxiliary radial elasticity comprises a piston ring 1 mounted in the piston groove 2 of the piston 3 (Fig. 1). The piston ring 1 has a cut 4, the so-called lock, and, having its own radial elasticity to the outside, tightly pressed against the surface of the cylinder of the engine 5 (figure 2). To enhance the radial pressure of the piston ring 1 on the surface of the cylinder of the engine 5 in a radial plane passing through the circumferential axis of the piston ring 1, a radial expander is installed, consisting of elastic pairs not connected to each other, coil springs 6, which are located in a compressed state in corresponding pairs cylindrical holes 7, made in the piston 3 with its inner circumferential surface 8. The ends 9 of the coil springs 6 from the side of the inner surface 8 of the piston 3 are self-springing in nom direction of the longitudinal axis Z of the piston 3 flat, removable split lock ring 10 which is mounted in a circumferential groove 11 of the piston 3 provided on its inner surface 8 (Figures 1, 2, 3). The opposite ends 12 of each pair of compressed coil springs 6 abut against the movable washers 13 and through them act along the axis 14 of the cylindrical holes 7 on the ends 15 of the arc-shaped wire 16. The ends 15 of the arc-shaped wire 16 freely pass from the piston groove 2 through the through channels 17 into the corresponding pair of cylindrical holes 7 and abut against the movable washers 13 from the side of the piston ring 1. The ends 15 of the arcuate wires 16 are bent to its middle arcuate part parallel to each other, equal in length and their longitudinal axis coincide give to the longitudinal axis 14 of cylindrical openings 7 and the longitudinal axes of the through channels 17, which connect the rear wall 18 of the groove 2 a piston with cylindrical openings 7 (2, 3).

Предлагаемое поршневое кольцо с вспомогательной радиальной упругостью работает следующим образом.The proposed piston ring with auxiliary radial elasticity works as follows.

При возвратно-поступательном движении поршня 3 высокая скорость скольжения поршневого кольца 1 по поверхности цилиндра двигателя 5, значительные нагрузки на поршневое кольцо 1 от раскаленных газов и сил трения при отсутствии жидкостной смазки повышают температуру поршневого кольца 1 так, что со временем механические качества металла последнего снижаются и радиальное давление его на поверхность цилиндра двигателя 5 уменьшается. Компенсирует падение радиального давления поршневого кольца 1 на поверхность цилиндра двигателя 5 радиальный расширитель, состоящий из упругих пар, не связанных между собой цилиндрических пружин 6, которые располагаются в сжатом состоянии в соответствующих парах цилиндрических отверстий 7, выполненных в поршне 3 с его внутренней окружной поверхности 8. Сжатые пары пружин 6, опираясь своими торцами 9 на самопружинящее в радиальном направлении от продольной оси поршня плоское разрезное запорное кольцо 10, воздействуют в направлении поршневого кольца 1 по радиусу поршня 3 через подвижные шайбы 13 на концы 15 дугообразных в средней части проволок 16. Концы 15 дугообразных проволок 16, свободно располагаясь в каналах 17, которые соединяют цилиндрические отверстия 7 с поршневой канавкой 2, передают через дугообразные части проволок 16 радиальное давление на поршневое кольцо 1 по всей его окружности. Именно так передается дополнительное радиальное давление поршневому кольцу 1 от радиального расширителя.With the reciprocating movement of the piston 3, the high sliding speed of the piston ring 1 on the surface of the cylinder of the engine 5, significant loads on the piston ring 1 from hot gases and friction forces in the absence of liquid lubrication increase the temperature of the piston ring 1 so that over time the mechanical properties of the metal of the latter decrease and its radial pressure on the surface of the cylinder of the engine 5 decreases. Compensates for the drop in the radial pressure of the piston ring 1 on the surface of the cylinder of the engine 5, a radial expander, consisting of elastic pairs, unconnected coil springs 6, which are compressed in the corresponding pairs of cylindrical holes 7 made in the piston 3 with its inner circumferential surface 8 Compressed pairs of springs 6, resting on their ends 9 on a self-springing in the radial direction from the longitudinal axis of the piston flat split locking ring 10, act in the direction of the piston ring 1 along the radius of the piston 3 through the movable washers 13 to the ends 15 of the arcuate in the middle part of the wires 16. The ends 15 of the arcuate wires 16, freely located in the channels 17 that connect the cylindrical holes 7 with the piston groove 2, transmit through the arcuate parts of the wires 16 radial pressure on the piston ring 1 around its entire circumference. This is how the additional radial pressure is transmitted to the piston ring 1 from the radial expander.

Таким образом, расположение цилиндрических пружин 6 в сжатом состоянии в соответствующих парах цилиндрических отверстий 7, которые выполнены в поршне 3 со стороны его внутренней окружной поверхности 8, позволяет полностью устранить воздействие на них раскаленных газов и высокой температуры самого поршня 3. Это снизит температуру нагрева упругой части радиального расширителя. Увеличится долговечность радиального расширителя, а следовательно, и поршневого кольца 1. Улучшатся экономические показатели двигателя внутреннего сгорания, такие как удельный расход топлива и удельный расход масла.Thus, the location of the coil springs 6 in a compressed state in the corresponding pairs of cylindrical holes 7, which are made in the piston 3 from the side of its inner circumferential surface 8, can completely eliminate the effect of hot gases and the high temperature of the piston 3. This will reduce the elastic heating temperature parts of the radial expander. The durability of the radial expander, and therefore the piston ring 1, will increase. The economic indicators of the internal combustion engine, such as specific fuel consumption and specific oil consumption, will improve.

Claims

Поршневое кольцо с вспомогательной радиальной упругостью, содержащее поршневое кольцо и радиальный расширитель в виде спиральной пружины, которая разделена на отдельные упругие пары параллельных между собой, равных по длине спиральных пружинных витков, и дугообразные в средней части проволоки, концы которых согнуты под углом к дугообразной ее средней части, при этом средняя дугообразная часть каждой проволоки упирается во внутреннюю поверхность поршневого кольца и выполнена по радиусу поршневого кольца, а ось симметрии каждой упругой пары спиральных пружинных витков направлена по радиальной оси поршня, а сами спиральные пружинные витки каждой упругой пары свободно и полностью входят в соответствующие пары цилиндрических параллельных друг другу отверстий, которые выполнены на одинаковую глубину в поршне по его окружности, и ось симметрии каждой пары цилиндрических отверстий направлена по радиальной оси поршня и совпадает с осью симметрии каждой упругой пары спиральных пружинных витков, отличающееся тем, что каждая упругая пара спиральных пружинных витков представляет собой самостоятельные, не связанные между собой цилиндрические пружины, которые располагаются в сжатом состоянии в соответствующих парах цилиндрических отверстий, выполненных в поршне со стороны его внутренней окружной поверхности, и торцы цилиндрических пружин с внутренней поверхности поршня подпираются самопружинящим в радиальном направлении от продольной оси поршня плоским разрезным съемным запорным кольцом, установленным в окружной канавке поршня, выполненной на его внутренней поверхности, а противоположные торцы каждой пары сжатых цилиндрических пружин упираются в подвижные шайбы и через них воздействуют вдоль оси цилиндрических отверстий на концы дугообразной проволоки, которые свободно проходят из поршневой канавки через сквозные каналы в соответствующую пару цилиндрических отверстий и упираются в подвижные шайбы со стороны поршневого кольца, при этом концы проволок согнуты к ее средней дугообразной части параллельно друг другу, равны по длине, и их продольные оси совпадают с продольными осями цилиндрических отверстий и продольными осями сквозных каналов, соединяющих заднюю стенку поршневой канавки с цилиндрическими отверстиями. A piston ring with auxiliary radial elasticity, containing a piston ring and a radial expander in the form of a spiral spring, which is divided into separate elastic pairs parallel to each other, equal in length to the spiral spring turns, and arcuate in the middle part of the wire, the ends of which are bent at an angle to its arcuate the middle part, while the middle arcuate part of each wire abuts against the inner surface of the piston ring and is made along the radius of the piston ring, and the axis of symmetry of each elastically pairs of spiral spring coils are directed along the radial axis of the piston, and the spiral spring coils of each elastic pair themselves freely and completely enter the corresponding pairs of cylindrical holes parallel to each other, which are made to the same depth in the piston along its circumference, and the axis of symmetry of each pair of cylindrical holes is directed along the radial axis of the piston and coincides with the axis of symmetry of each elastic pair of spiral spring turns, characterized in that each elastic pair of spiral spring turns It consists of independent, unconnected coil springs that are compressed in the corresponding pairs of cylindrical holes made in the piston from the side of its inner circumferential surface, and the ends of the coil springs from the inner surface of the piston are self-springing in the radial direction from the longitudinal axis of the piston split removable locking ring installed in the circumferential groove of the piston made on its inner surface, and the opposite ends of each pairs of compressed coil springs abut against movable washers and, through them, act along the axis of cylindrical holes on the ends of the arcuate wire, which freely pass from the piston groove through the through channels into the corresponding pair of cylindrical holes and abut against movable washers from the side of the piston ring, while the ends of the wires are bent to its middle arcuate part parallel to each other, are equal in length, and their longitudinal axes coincide with the longitudinal axes of the cylindrical holes and the longitudinal axes through x channels connecting the rear wall of the piston groove with cylindrical holes.