專(zhuān)利名稱(chēng)：定位組合式氣環(huán)及使用這種氣環(huán)的活塞總成的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)部件，尤其涉及一種用于各種往復(fù)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的定位組合式氣環(huán)，以及使用這種氣環(huán)的活塞總成。
背景技術(shù)：
活塞的主要作用是承受氣缸中的氣體壓力，并將此力通過(guò)活塞銷(xiāo)傳遞給連桿，以推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)?；钊捻敳颗c氣缸蓋、氣缸壁共同組成燃燒室?；钊习惭b有活塞環(huán)，活塞環(huán)包括氣環(huán)和油環(huán)。氣環(huán)的主要作用是保證活塞與氣缸壁間的密封，防止高溫、高壓燃?xì)獯罅柯┤肭S箱，同時(shí)還將活塞頂部的大部分熱量傳導(dǎo)到缸壁，再由冷卻水或空氣帶走；密封是導(dǎo)熱的前提，如果氣環(huán)密封不好，將直接從氣環(huán)外圓表面漏入曲軸箱，這樣不但由氣環(huán)和氣缸壁貼合不嚴(yán)而不能很好地散熱，相反地氣環(huán)外圓表面還接收附加的熱量，最后必將導(dǎo)致活塞和氣環(huán)燒壞。油環(huán)用來(lái)刮除氣缸壁上多余的機(jī)油，既可以防止機(jī)油竄入氣缸燃燒，又可以減小活塞、活塞環(huán)與氣缸的磨損和摩擦阻力，還可以起到封氣的輔助作用。氣缸內(nèi)的燃?xì)饴┤肭S箱的主要通路是活塞環(huán)的切口，因此，切口的形狀和裝入氣缸后的間隙大小對(duì)于漏入曲軸箱的燃?xì)饬坑幸欢ǖ挠绊?。切口間隙過(guò)大，則漏氣嚴(yán)重，使發(fā)動(dòng)機(jī)功率減??；間隙過(guò)小，活塞環(huán)受熱膨脹后就有可能卡死或折斷。普通的氣環(huán)為開(kāi)有直切口的單片環(huán)，裝在活塞上與缸體配合后，切口兩端雖然接觸，但仍存在間隙。為了加強(qiáng)對(duì)缸體的密封，通常在活塞上裝有2-3道這種單片氣環(huán)，并使各環(huán)的切口相互錯(cuò)開(kāi)，形成“迷宮”式的密封結(jié)構(gòu)。但仍存在環(huán)間竄氣的缺陷。特別是在使用過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)各氣環(huán)切口相互靠近甚至對(duì)齊，造成短路漏氣的現(xiàn)象發(fā)生，密封效果顯著變差。為了克服這一缺陷，已提出了多種改進(jìn)氣環(huán)切口形狀和結(jié)構(gòu)的技術(shù)方案如將對(duì)接切口改為階梯切口或斜切口，在氣環(huán)切口處增設(shè)封口片，等等。這些技術(shù)方案雖然有加強(qiáng)密封的效果，但有的結(jié)構(gòu)不合理，有的工藝復(fù)雜，可靠性差，都沒(méi)有很好解決現(xiàn)有氣環(huán)存在的漏氣問(wèn)題。經(jīng)研究分析，活塞在氣缸中高速運(yùn)動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生很大的慣性力?；钊惺艿臍鈮毫蛻T性力是周期性變化的，因此，活塞的不同部分會(huì)受到交變的拉伸、壓縮和彎曲載荷。并且活塞各部分的溫度極不均勻，內(nèi)部將產(chǎn)生一定的熱應(yīng)力。由于結(jié)構(gòu)位置關(guān)系，各個(gè)氣環(huán)的負(fù)荷差異較大。氣環(huán)隨活塞一起裝入氣缸后，便產(chǎn)生彈力而緊貼在氣缸壁上，第一道氣環(huán)在燃?xì)鈮毫ψ饔孟?，壓緊在環(huán)槽的下端面上，于是燃?xì)獗憷@流到環(huán)的背面，并發(fā)生膨脹，其壓力下降；同時(shí)，燃?xì)鈮毫?duì)環(huán)背的作用力使環(huán)更緊地貼在缸壁上。壓力已有所降低的燃?xì)?，從第一道氣環(huán)的切口漏到第二道氣環(huán)的上平面時(shí)，又把這道氣環(huán)壓貼在第二環(huán)槽的下端面上，于是燃?xì)庥掷@流到第二道氣環(huán)的背面，再發(fā)生膨脹，其壓力又進(jìn)一步降低。如此繼續(xù)下去，從最后一道氣環(huán)漏出來(lái)的燃?xì)獾膲毫土魉僖呀?jīng)大大減小。由此可見(jiàn)，第一道氣環(huán)不僅承受的溫度高，而且壓力也高，第二道氣環(huán)次之，所以，采用單一結(jié)構(gòu)的氣環(huán)，很難通過(guò)充分發(fā)揮各道氣環(huán)的工作性能來(lái)提高發(fā)動(dòng)機(jī)的整機(jī)性能。因此，存在一種對(duì)氣環(huán)結(jié)構(gòu)及活塞總成加以改進(jìn)的要求。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的之一是提供一種定位組合式氣環(huán)，該氣環(huán)裝在活塞上能提高活塞與氣缸配合的密封性能，改善導(dǎo)熱性。
本發(fā)明所述的定位組合式氣環(huán)，它包括上環(huán)、疊合在上環(huán)下面的下環(huán)，其特征在于，上環(huán)切口的一端設(shè)有上定位裝置，而下環(huán)切口的一端或兩端設(shè)有下定位裝置，下環(huán)的下定位裝置與上環(huán)的上定位裝置配合，使下環(huán)的切口與上環(huán)的切口相互錯(cuò)開(kāi)，下環(huán)的切口被上環(huán)覆蓋，上環(huán)的切口被下環(huán)遮擋。
優(yōu)選的方案是，所述的上環(huán)切口的左端或右端設(shè)置有一槽口，而所述的上定位裝置是一個(gè)定位片，該定位片的上部焊接在上環(huán)切口的槽口內(nèi)；所述的下環(huán)切口的一端或兩端各設(shè)置有一定位槽口，該定位槽口作為下環(huán)定位裝置與上環(huán)的上定位裝置——定位片的下部配合，使下環(huán)切口與上環(huán)切口相互錯(cuò)開(kāi)，下環(huán)的切口被上環(huán)覆蓋，上環(huán)的切口被下環(huán)遮擋。雖然上環(huán)和下環(huán)的定位裝置可以對(duì)調(diào)，即定位片也可以設(shè)在下環(huán)上，但實(shí)踐證明定位片設(shè)在上環(huán)上能使密封更加可靠，效果更好。
所述的上定位裝置——定位片呈倒“L”形，其上部水平部分采用激光焊接方法固定連接在上環(huán)切口一端的槽口內(nèi)，其下部豎直部分凸出在上環(huán)的下面，下環(huán)切口一端或兩端的定位槽口與定位片的豎直部分的一邊或兩邊對(duì)應(yīng)配合，使下環(huán)切口與上環(huán)切口相互錯(cuò)開(kāi)。
所述的定位組合式氣環(huán)，其上環(huán)和下環(huán)的厚度相等。這樣便于加工制造。
這種定位組合式氣環(huán)，由于定位片的限制作用，始終使下環(huán)切口與上環(huán)切口保持在相互錯(cuò)開(kāi)的狀態(tài)，所以，在使用過(guò)程中，下環(huán)切口與上環(huán)切口不會(huì)對(duì)齊，從而防止了現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的環(huán)間竄氣現(xiàn)象發(fā)生，使密封更加可靠，導(dǎo)熱性好，而且制造和安裝都方便。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種使用這種定位組合式氣環(huán)的活塞總成，它與氣缸配合良好，密封可靠，能夠全面改善和提高發(fā)動(dòng)機(jī)的整機(jī)性能，使能耗降低，排除廢氣中的有害物含量減少。
本發(fā)明所述的使用這種定位組合式氣環(huán)的活塞總成，包括活塞、設(shè)在活塞頭部下部的環(huán)槽內(nèi)設(shè)有一道油環(huán)，在活塞頭部的油環(huán)之上的一道環(huán)槽內(nèi)設(shè)有0-2道單片氣環(huán)，另一道環(huán)槽內(nèi)設(shè)有1道定位組合式氣環(huán)。
所述的定位組合式氣環(huán)，它包括上環(huán)、疊合在上環(huán)下面的下環(huán)，其特征在于，上環(huán)切口的一端設(shè)有上定位裝置，而下環(huán)切口的一端或兩端設(shè)有下定位裝置，下環(huán)的下定位裝置與上環(huán)的上定位裝置配合，使下環(huán)的切口與上環(huán)的切口相互錯(cuò)開(kāi)，下環(huán)的切口被上環(huán)覆蓋，上環(huán)的切口被下環(huán)遮擋。
所述的單片氣環(huán)為焊接有封口片的單片氣環(huán)，或者為常用的直切口單片氣環(huán)。
優(yōu)選的方案之一是，設(shè)在活塞的頭部的上部的第一道環(huán)槽內(nèi)安裝這種定位組合式氣環(huán)，第二道氣環(huán)為焊接有封口片的單片氣環(huán)，第三道為油環(huán)。第一道氣環(huán)承受的壓力和溫度較高，所以，采用密封性能和導(dǎo)熱性能好的定位組合式氣環(huán)；第二道氣環(huán)承受的壓力和溫度較第一道氣環(huán)低，所以，采用密封性能和導(dǎo)熱性能較好的焊接有封口片的單片氣環(huán)；采用不同結(jié)構(gòu)的氣環(huán)，適應(yīng)不同的工作條件，就可以充分發(fā)揮各道氣環(huán)的工作性能來(lái)提高發(fā)動(dòng)機(jī)的整機(jī)性能。
優(yōu)選的方案之二是，設(shè)在活塞的頭部的上部的第一道環(huán)槽內(nèi)安裝這種定位組合式活塞環(huán)，第二道為油環(huán)。即該方案不設(shè)單片氣環(huán)。在保證密封的前提下，減少一道環(huán)，可以改善活塞的往復(fù)慣性質(zhì)量，也可降低成本。
本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比，由于定位組合式氣環(huán)阻塞了自由泄漏通道，因而密封好，導(dǎo)熱性能好，消除了因環(huán)間竄氣造成的加熱活塞、破壞油膜等諸多不利因素?；钊涎b有不同結(jié)構(gòu)的定位組合式氣環(huán)和單片氣環(huán)，能夠全面改善和提高發(fā)動(dòng)機(jī)的整機(jī)性能，能耗降低、壽命增長(zhǎng)、排除廢氣中的有害物含量減少。它適用于各種往復(fù)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)。


圖1(a)是定位組合式氣環(huán)使用狀態(tài)示意圖，(b)是(a)的俯視圖。
圖2(a)是定位組合式氣環(huán)的上環(huán)自由狀態(tài)示意圖，(b)是(a)的俯視圖。
圖3(a)是定位組合式氣環(huán)的下環(huán)自由狀態(tài)示意圖，(b)是(a)的俯視圖。
圖4是兩端設(shè)有定位槽口的下環(huán)自由狀態(tài)示意圖。
圖5(a)帶封口片的單片氣環(huán)示意圖，(b)是(a)的俯視圖。
圖6是第一種形式使用定位組合式氣環(huán)的活塞總成示意圖。
圖7是第二種形式使用定位組合式氣環(huán)的活塞總成示意圖。
圖8是第三種形式使用定位組合式氣環(huán)的活塞總成示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一參見(jiàn)圖2(a)和(b)，采用激光焊接方法將定位組合式氣環(huán)的上環(huán)1的定位裝置，即呈倒“L”形的定位片3上部的水平部分焊接在上環(huán)1切口一端的槽口內(nèi)；參見(jiàn)圖3(a)和(b)，在定位組合式氣環(huán)的下環(huán)2的右端加工一個(gè)定位槽口，即定位裝置4；參見(jiàn)圖4，或在定位組合式氣環(huán)的下環(huán)2的左右兩端各加一個(gè)定位槽口，即定位裝置4；參見(jiàn)圖1(a)和(b)，將上環(huán)1疊合在下環(huán)2的上面，下環(huán)2切口一端的定位槽口4與上環(huán)1的定位片3的下部配合，使下環(huán)切口與上環(huán)切口相互錯(cuò)開(kāi)，即構(gòu)成本發(fā)明所述的定位組合式氣環(huán)8。
實(shí)施例二參見(jiàn)圖5(a)和(b)，在為常用的單片氣環(huán)7切口的兩端各加工一個(gè)的槽口，采用激光焊接方法將封口片9的一部分固定連接在切口一端的槽口內(nèi)，封口片9的另一部分與另一端的槽口配合，即構(gòu)成帶封口片的單片氣環(huán)10。
實(shí)施例三參見(jiàn)圖6，將上述的定位組合式氣環(huán)8裝在活塞5頭部的第一道環(huán)槽內(nèi)，將上述的帶封口片的單片氣環(huán)10裝在活塞5頭部的第二道環(huán)槽內(nèi)，將油環(huán)6裝在活塞5頭部的第三道環(huán)槽內(nèi)，即為使用定位組合式氣環(huán)的活塞總成的第一種形式。
實(shí)施例四參見(jiàn)圖6，將上述的定位組合式氣環(huán)8裝在活塞5頭部的第一道環(huán)槽內(nèi)，將油環(huán)6裝在活塞5頭部的第二道環(huán)槽內(nèi)，即為使用定位組合式氣環(huán)的活塞總成的第二種形式。本實(shí)施例不安裝單片氣環(huán)。
實(shí)施例五參見(jiàn)圖6，將上述的定位組合式氣環(huán)8裝在活塞5頭部的第一道環(huán)槽內(nèi)，將上述的帶封口片的單片氣環(huán)10裝在活塞5頭部的第二道環(huán)槽內(nèi)，將單片氣環(huán)7裝在活塞5頭部的第三道環(huán)槽內(nèi)，將油環(huán)6裝在活塞5頭部的第四道環(huán)槽內(nèi)，即為使用定位組合式氣環(huán)的活塞總成的第三種形式。這種形式特別適用于柴油機(jī)。
定位組合式氣環(huán)、帶封口片的單片氣環(huán)和單片氣環(huán)在活塞上還有其它組合形式，未一一列舉。因?yàn)椋@都是所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動(dòng)就可以導(dǎo)出的。
權(quán)利要求
1.定位組合式氣環(huán)，它包括上環(huán)(1)、疊合在上環(huán)下面的下環(huán)(2)，其特征在于，上環(huán)切口的一端設(shè)有上定位裝置(3)，而下環(huán)切口的一端或兩端設(shè)有下定位裝置(4)，下環(huán)的下定位裝置與上環(huán)的上定位裝置配合，使下環(huán)的切口與上環(huán)的切口相互錯(cuò)開(kāi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定位組合式氣環(huán)，其特征在于，上環(huán)(1)切口的左端或右端設(shè)置有一槽口，而所述的上定位裝置是一個(gè)定位片，該定位片的上部焊接在上環(huán)切口一端的槽口內(nèi)；所述的下環(huán)(2)切口的一端或兩端各設(shè)置有一定位槽口，該定位槽口作為下環(huán)定位裝置(4)，與上環(huán)的上定位裝置——定位片的下部配合，使下環(huán)切口與上環(huán)切口相互錯(cuò)開(kāi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的定位組合式氣環(huán)，其特征在于，所述的上定位裝置——定位片呈倒“L”形，其上部水平部分采用激光焊接方法固定連接在上環(huán)切口一端的槽口內(nèi)，其下部豎直部分凸出在上環(huán)的下面，下環(huán)切口一端或兩端的定位槽口與定位片的豎直部分的一邊或兩邊對(duì)應(yīng)配合，使下環(huán)切口與上環(huán)切口相互錯(cuò)開(kāi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的定位組合式氣環(huán)，其特征在于，其上環(huán)和下環(huán)的厚度相等。
5.使用定位組合式氣環(huán)的活塞總成，包括活塞(5)、設(shè)在活塞頭部下部的環(huán)槽內(nèi)設(shè)有一道油環(huán)(6)，其特征在于，在活塞頭部的油環(huán)(6)之上的一道環(huán)槽內(nèi)設(shè)有0-2道單片氣環(huán)(7)，另一道環(huán)槽內(nèi)設(shè)有1道定位組合式氣環(huán)(8)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的使用定位組合式氣環(huán)的活塞總成，其特征在于，設(shè)在活塞(5)的定位組合式氣環(huán)，包括上環(huán)(1)、疊合在上環(huán)下面的下環(huán)(2)；上環(huán)切口的一端設(shè)有上定位裝置(3)，而下環(huán)切口的一端或兩端設(shè)有下定位裝置(4)，下環(huán)的下定位裝置與上環(huán)的上定位裝置配合，使下環(huán)的切口與上環(huán)的切口相互錯(cuò)開(kāi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的使用定位組合式氣環(huán)的活塞總成，其特征在于，所述的單片氣環(huán)為焊接有封口片(9)的單片氣環(huán)(10)，或者為常用的直切口單片氣環(huán)(7)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的使用定位組合式氣環(huán)的活塞總成，其特征在于，設(shè)在活塞的頭部的上部的第一道環(huán)槽內(nèi)設(shè)置定位組合式氣環(huán)(8)，第二道氣環(huán)為焊接有封口片(9)的單片氣環(huán)(10)，第三道為油環(huán)(6)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的使用定位組合式氣環(huán)的活塞總成，其特征在于，設(shè)在活塞的頭部的上部的第一道環(huán)槽內(nèi)設(shè)置定位組合式活塞環(huán)(8)，第二道為油環(huán)(6)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于各種往復(fù)活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的定位組合式氣環(huán)及使用這種氣環(huán)的活塞總成。定位組合式氣環(huán)，它包括上環(huán)、下環(huán)，其特征是，上環(huán)切口的一端設(shè)有上定位裝置，而下環(huán)切口的一端或兩端設(shè)有下定位裝置，下定位裝置與上定位裝置配合，使下環(huán)的切口與上環(huán)的切口相互錯(cuò)開(kāi)。使用定位組合式氣環(huán)的活塞總成，包括活塞、設(shè)在其上的油環(huán)，其特征是，在油環(huán)之上的一道環(huán)槽內(nèi)設(shè)有0－2道單片氣環(huán)，另一道環(huán)槽內(nèi)設(shè)有1道定位組合式氣環(huán)。這種定位組合式氣環(huán)阻塞了漏氣通道，因而密封好。裝有不同結(jié)構(gòu)的氣環(huán)的活塞總成，能夠改善和提高發(fā)動(dòng)機(jī)的整機(jī)性能，能耗降低，排除廢氣中的有害物含量減少。
文檔編號(hào)F02F3/00GK1828034SQ20051002046
公開(kāi)日2006年9月6日 申請(qǐng)日期2005年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月4日
發(fā)明者孔凡魯 申請(qǐng)人:孔凡魯