專利名稱：活塞環(huán)開口間隙密封裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種活塞環(huán)的密封裝置。
活塞環(huán)開口間隙是活塞環(huán)漏氣的主要因素。眾所周知，由活塞環(huán)上下側(cè)面開口間隙和活塞(頭部)與氣缸的配合間隙相互構(gòu)成的四邊形通道面積，即為所謂的自由漏氣通道，并由自由漏氣通道進(jìn)行直接漏氣和節(jié)流漏氣?；钊?頭部)與氣缸的配合間隙一旦確定后，活塞環(huán)環(huán)端開口間隙就成為決定自由通道面積的關(guān)鍵，此時(shí)，無論環(huán)端開口形狀如何改變，開口位置向何處轉(zhuǎn)移，只要環(huán)端上下側(cè)面間隙相同，自由漏氣通道面積就相同，對(duì)于這點(diǎn)，由吉林大學(xué)楊連生主編的《內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)》一書(由中國農(nóng)業(yè)機(jī)械出版社出版，1981年)的P325－326作了詳細(xì)的論述。中國專利申請(qǐng)89210639.5公開了一種由內(nèi)環(huán)、梯形開口環(huán)和環(huán)形封口墊組成的復(fù)合式活塞環(huán)，中國專利申請(qǐng)89214243.X又公開了一種由重疊活塞環(huán)加接頭擋片構(gòu)成的密封結(jié)構(gòu)，這兩項(xiàng)技術(shù)均未涉及如何減小自由漏氣能道面積的問題，只是解決了直接漏氣，而環(huán)背漏氣通道(節(jié)流漏氣)仍未改變。中國專利申請(qǐng)89213640.5公開的技術(shù)，是采用擋片及托片參予密封，雖然擋片遮擋了環(huán)端上、下漏氣通道口，但擋片兩端的間隙仍是漏氣通道，而且隨磨損，間隙增大，該項(xiàng)技術(shù)實(shí)際上等于將自由漏氣通道口作一分為二的轉(zhuǎn)移，環(huán)背漏氣的面積未變，對(duì)防止節(jié)流漏氣不起作用，難以提高環(huán)背壓力，密封作用不大，此外，擋片、托片在高溫高壓下會(huì)發(fā)生形變失去效用。
針對(duì)上述情況，本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單的、能有效防止由于活塞環(huán)開口間隙存在所產(chǎn)生的直流漏氣和節(jié)流漏氣，從而大為提高活塞環(huán)密封性能的活塞環(huán)開口間隙密封裝置。
本實(shí)用新型活塞環(huán)開口間隙密封裝置，具有遮擋活塞環(huán)環(huán)端上、下漏氣通道口的圓柱形密封唇，和對(duì)密封唇起托承作用的彈性支持體，所述密封唇上具有能與氣缸壁相貼配的弧形工作面，在密封唇與缸壁貼合的工作面上開有可套卡活塞環(huán)開口兩端部的環(huán)槽，活塞在位于活塞環(huán)槽圓柱面上開有可供柱形密封唇滑配的孔套。本實(shí)用新型安裝使用后，圓柱形密封唇在支持體的彈性力和密封唇的背壓力作用下，從孔套內(nèi)伸出，密封唇環(huán)槽上、下唇邊的弧形工作面與氣缸壁貼緊，密封唇環(huán)槽的上、下唇對(duì)套卡于密封唇環(huán)槽內(nèi)的活塞環(huán)環(huán)端上、下側(cè)面間隙直接起遮擋作用，從而密封了自由漏氣通道中的直接漏氣途徑，另外，密封唇在活塞環(huán)的軸向壓力下，其圓柱面與孔套壁貼合緊密，堵住了由密封唇與孔套間進(jìn)行的節(jié)流漏氣。
在上述封唇環(huán)槽的中部設(shè)有定位凸塊，活塞環(huán)開口兩端開有可供定位凸塊卡入的定位缺口。密封唇上的定位凸塊卡入定位缺口內(nèi)，能有效阻止活塞環(huán)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而防止活塞環(huán)開口位移離開密封唇，失去密封作用。
上述密封唇環(huán)槽兩側(cè)的上、下唇能與活塞環(huán)槽的上、下岸匹配，密封唇的上、下唇在位于密封唇環(huán)槽的兩端呈夾角狀結(jié)構(gòu)，使密封唇的上、下唇兩端分別與活塞的活塞環(huán)槽的上、下岸過渡平緩，工作狀態(tài)時(shí)，密封唇在活塞環(huán)的軸向壓力下，密封唇的圓柱圓弧面與孔套壁結(jié)合緊密，密封唇兩端與孔套的間隙相當(dāng)小，且密封唇、活塞環(huán)、環(huán)槽岸三者的磨損同步，間隙不會(huì)增大，實(shí)際上通過一定的磨損，反而使密封性更好，鉆進(jìn)環(huán)與環(huán)槽空間的氣體更不可能進(jìn)行節(jié)流漏氣。
在上述密封唇環(huán)槽兩端側(cè)還縱向開有通氣槽，使密封唇在孔套中伸縮時(shí)受到的氣體阻力小。
本實(shí)用新型的對(duì)密封唇起托承作用的彈性支持體為塔形壓力彈簧，彈簧置于密封唇柱體底面。
本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1、提高了活塞環(huán)的密封性能。本實(shí)用新型可完全密封活塞環(huán)開口間隙，有效克服由環(huán)開口間隙帶來的直接漏氣和節(jié)流漏氣，提高了環(huán)背壓力，彌補(bǔ)了活塞環(huán)與氣缸的貼合力，整個(gè)活塞環(huán)的密封性能有很大改善。
2、活塞上只需裝一道氣環(huán)?；钊h(huán)道數(shù)可由每支活塞三道氣環(huán)減少到一道氣環(huán)?；钊h(huán)道數(shù)的減少，使活塞環(huán)的磨損功率大幅度降低，從而減少機(jī)械損失，提高發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率。
3、克服氣環(huán)的泵油現(xiàn)象?；钊蛳逻\(yùn)動(dòng)時(shí)，密封唇的上唇邊密封了自由漏氣通道的上口通道，刮入環(huán)背的潤滑油不能由此吸入；活塞反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，環(huán)背內(nèi)的滑潤油在本身慣性力和上面的氣壓力作用下，又向下被推出環(huán)背，防止了潤滑油的吸泵爬升現(xiàn)象。
4、活塞頭部不會(huì)因氣環(huán)道數(shù)減少而溫度升高。由于密封唇的密封作用，爆發(fā)行程的高溫高壓氣體不能穿越第一氣環(huán)的密封區(qū)域?qū)ο旅娴沫h(huán)帶、裙部加熱，這種高溫高壓氣體也不能較多地?cái)D入先期由較低溫度的氣體所占據(jù)的環(huán)與環(huán)槽空間(這空間的氣體還始終受到周圍部件的散熱冷卻)，可見本密封裝置能減小活塞的受熱面積和吸熱量；活塞環(huán)道數(shù)的減少能降低摩擦熱；本裝置能增大環(huán)背壓力，使環(huán)與氣缸工作表面貼合緊密，有利于活塞的傳導(dǎo)散熱。
5、可延長活塞環(huán)的使用壽命。密封唇有較大的遮擋尺寸，這本身就能延長環(huán)的壽命，此外，環(huán)道數(shù)的減少，還可改善第一氣環(huán)的潤滑條件，進(jìn)而增加環(huán)的使用期限。
6、安裝在油環(huán)上，可防止竄油，減少燃燒室積炭。
7、使用壽命長。本實(shí)用新型的密封唇體積小，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，高溫高壓下變形很小。塔形彈簧彈力也不會(huì)失效，因?yàn)閺椈裳b在孔套底部，并不與高溫氣體直接接觸，其二是彈簧回火溫度為490℃，而資料表明“活塞最高中心溫度200℃以下”，明顯低于彈簧回火溫度。
8、加工工藝簡單，制造成本低。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、易加工，若用冶金粉末壓制成本更低；在活塞上加工圓形孔套也容易，用一般機(jī)具均可完成。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說明本實(shí)用新型。


圖1為本實(shí)用新型的密封唇、壓力彈簧結(jié)構(gòu)示意圖圖2為本實(shí)用新型使用狀態(tài)圖圖3為圖2的A－A剖視圖本實(shí)用新型具有圓柱形密封唇1和塔形壓力彈簧2(見
圖1)，密封唇1上面為弧形，能與氣缸壁貼合相配，密封唇1上面開有環(huán)槽3，環(huán)槽3中部設(shè)有定位凸塊4，環(huán)槽3的兩端側(cè)分別開有通氣槽7、8，上唇5、下唇6在位于環(huán)槽3的兩端呈尖角形狀；密封唇1和彈簧2可安裝在活塞的第一環(huán)槽上實(shí)施對(duì)氣環(huán)9的密封(見圖2)，安裝時(shí)應(yīng)先在活塞10的第一環(huán)槽的圓柱面上徑向銑一個(gè)能與密封唇1圓柱面相配的圓形孔套11(見圖2、3)，其滑動(dòng)配合間隙不宜過大，使環(huán)槽上、下岸12、13與密封唇1的凹合區(qū)域形成圓弧密封區(qū)域，孔套11的直徑以活塞環(huán)槽寬度的2.5－3倍為宜；另外，若活塞環(huán)環(huán)端不具有對(duì)稱性梯形面，則需在活塞環(huán)端口14的兩側(cè)、靠環(huán)背方向銑出定位缺口15、16，使活塞環(huán)9的兩個(gè)環(huán)端呈對(duì)稱梯形。安裝時(shí)，孔套11內(nèi)先裝入塔形彈簧2，再裝入密封唇1，并使密封唇1的環(huán)槽3與活塞10的環(huán)槽對(duì)齊即密封唇1的上、下唇5、6分別與活塞環(huán)槽上、下岸12、13對(duì)齊，外面裝活塞環(huán)9，將活塞環(huán)9的定位缺口15、16(即梯形面)套卡在密封唇定位凸塊4的頂側(cè)上(見圖3狀態(tài))，使活塞10、活塞環(huán)9、密封唇1相互定位。工作時(shí)，活塞環(huán)9在本身彈力和環(huán)背壓力作用下，與氣缸壁貼緊，密封唇1在彈簧2彈力和密封唇背壓力作用上，從孔套11內(nèi)伸出，密封唇環(huán)槽兩側(cè)的上、下唇5、6邊的弧形工作面也與氣缸壁貼緊。壓縮行程中，活塞環(huán)9在摩擦力和氣壓力的作用下，活塞環(huán)的下側(cè)面與活塞環(huán)槽的下側(cè)面貼緊，套卡在密封唇環(huán)槽3中的那兩段環(huán)端的下側(cè)面也與密封唇環(huán)槽3的下側(cè)面貼緊，同時(shí)壓迫密封唇1，使密封唇1的下圓弧面與活塞上孔套11的下圓弧面貼緊，鉆進(jìn)氣環(huán)9與活塞環(huán)槽空間的氣體，被密封唇1的下唇6遮擋，氣體不能從環(huán)口處漏出，即不能進(jìn)行直接漏氣，也不能從密封唇1與孔套11之間漏出，即可防止節(jié)流漏氣，這樣就完全堵住了漏氣途徑，環(huán)背壓力升高，使活塞環(huán)9和密封唇1更加緊貼缸壁，整個(gè)活塞環(huán)的密封性能因此得到提高。吸氣行程中，密封唇1上的上唇5起同樣作用，工作原理與壓縮行程時(shí)相同，僅作用面相反。本實(shí)用新型可安裝在油環(huán)上，加強(qiáng)油環(huán)的密封，其安裝方法與氣環(huán)的相同，油環(huán)密封的工作原理也與氣環(huán)密封的工作原理相同，不再贅述。
權(quán)利要求1.活塞環(huán)開口間隙密封裝置，具有遮擋活塞環(huán)環(huán)端上、下漏氣通道口的密封塊，和對(duì)密封塊起托承作用的彈性支持體，其特征在于所述密封塊為圓柱形密封唇，密封唇上具有能與氣缸壁相貼配的弧形工作面，在密封唇的能與缸壁相貼的工作面上開有可套卡活塞環(huán)開口兩端部的環(huán)槽，本實(shí)用新型在所述密封唇安裝對(duì)應(yīng)的活塞的活塞環(huán)槽圓柱面上開有可供密封唇滑配的孔套。
2.如權(quán)利要求1所述的密封裝置，其特征在于在所述密封唇環(huán)槽的中部設(shè)有可防止活塞環(huán)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的定位凸塊，在本實(shí)用新型所密封的活塞環(huán)的開口兩側(cè)開有可供定位凸塊卡入的定位缺口。
3.如權(quán)利要求1或2所述密封裝置，其特征在于所述密封唇環(huán)槽兩側(cè)的上、下唇能與活塞環(huán)槽的上、下岸相匹配，密封唇的上、下唇在位于密封唇環(huán)槽的兩端呈尖角狀結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1或2所述密封裝置，其特征在于在所述密封唇環(huán)槽的兩端側(cè)縱向開有通氣槽。
5.如權(quán)利要求3所述密封裝置，其特征在于在所述密封唇環(huán)槽的兩端側(cè)縱向開有通氣槽。
6.如權(quán)利要求1所述密封裝置，其特征在于所述的對(duì)密封唇起托承作用的彈性支持體為塔形壓力彈簧，彈簧位于密封唇柱體底面。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種活塞環(huán)開口間隙密封裝置，它由柱形密封唇和對(duì)密封唇起托承作用的彈性支持體及開于活塞環(huán)槽圓柱面上的可供密封唇滑配的孔套構(gòu)成。它采用密封唇遮擋環(huán)開口端上、下直線漏氣通道，同時(shí)密封唇的圓柱面與孔套壁貼合嚴(yán)實(shí)，堵住了由密封唇與孔套間進(jìn)行的節(jié)流漏氣，從而使環(huán)背壓力明顯升高，增加了附加密封力，提高了整個(gè)活塞環(huán)的密封性。本實(shí)用新型可減少活塞環(huán)道數(shù)，提高機(jī)械效率，提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，并可延長活塞環(huán)的使用壽命。
文檔編號(hào)F16J9/16GK2098596SQ9121453
公開日1992年3月11日 申請(qǐng)日期1991年5月24日 優(yōu)先權(quán)日1991年5月24日
發(fā)明者董世聰 申請(qǐng)人:董世聰