低背壓組合活塞環(huán)的制作方法
【專利摘要】一種低背壓組合活塞環(huán)，其特征是，活塞環(huán)分為內(nèi)環(huán)和外環(huán)（1）結(jié)構(gòu)，內(nèi)環(huán)從上至下又分為上內(nèi)環(huán)（201）、（202），彈簧環(huán)（301）、（302）、（303）、（304）、（305）、（306），下內(nèi)環(huán)（401）、（402）；上、下內(nèi)環(huán)為槽形結(jié)構(gòu)，上、下內(nèi)環(huán)的槽相對安裝，彈簧環(huán)安裝在上、下內(nèi)環(huán)之間的環(huán)槽內(nèi)，上內(nèi)環(huán)和下內(nèi)環(huán)在彈簧的作用下，分別貼在活塞環(huán)槽的上、下表面上，內(nèi)環(huán)的外表面與外環(huán)的內(nèi)表面密封接觸。
【專利說明】低背壓組合活塞環(huán)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于活塞式發(fā)動機(jī)零配件領(lǐng)域，尤其是涉及一種通過降低活塞環(huán)背壓來降低摩擦損失的組合活塞環(huán)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前公知的技術(shù)知道，活塞式發(fā)動機(jī)機(jī)械損失中一半左右為活塞及活塞環(huán)造成，其中重要原因之一為，活塞環(huán)的上表面和內(nèi)表面受高壓氣體壓力作用(活塞環(huán)內(nèi)表面受力一般稱為活塞環(huán)背壓，使活塞環(huán)緊密壓在氣缸套表面和活塞槽下表面上，一方面增加了密封效果，另一方面使活塞環(huán)與氣缸套表面之間的壓力超過了潤滑油的承受能力，使活塞環(huán)與氣缸套表面的摩擦損失急劇升高。
[0003]低背壓L型活塞環(huán)外表面的中上部設(shè)壓力平衡面，壓力平衡面與氣缸套之間留間隙，允許高壓氣體進(jìn)入，平衡部份活塞環(huán)內(nèi)表面的壓力，同時在活塞環(huán)外部的下表面設(shè)向下凸起的臺階，不影響活塞環(huán)的密封高度和傳熱速度，為了調(diào)節(jié)活塞環(huán)的扭曲力，可在活塞環(huán)外部的上表面設(shè)向上凸起臺階，根據(jù)是否在活塞環(huán)上表面設(shè)臺階，活塞環(huán)的形狀分為近似L型或T型，為了減少加工面數(shù)量，推薦活塞環(huán)形狀為L型。
[0004]低背壓L型活塞環(huán)的活塞環(huán)外部的下表面設(shè)向下凸起的臺階，此臺階的下面無支撐，容易造成活塞環(huán)不穩(wěn)定，改進(jìn)的精密配合型低背壓L型活塞環(huán)表，通過精密加工，使活塞環(huán)向上的臺階高度與配合的活塞環(huán)槽下切臺階高度相同的方法解決穩(wěn)定性的問題，但加工難度加大，由于活塞在運(yùn)動過程中會擺動，L型活塞環(huán)向下凸起的臺階與塞環(huán)槽下切臺階接觸面積較小，可能存在部份區(qū)過度磨損的問題；低背壓L型活塞環(huán)并沒有真實降低活塞環(huán)內(nèi)部間隙的壓力，對活塞環(huán)漏氣量沒好作用。
[0005]申請?zhí)枮?013208125519的低背壓組合活塞環(huán)提出了將活塞環(huán)分為內(nèi)環(huán)和外環(huán)結(jié)構(gòu)，內(nèi)環(huán)從上至下又分為上內(nèi)環(huán)、彈簧環(huán)、下內(nèi)環(huán)；各環(huán)的開口錯開一定角度；上內(nèi)環(huán)外表面與外環(huán)內(nèi)表面上部份密封，下內(nèi)環(huán)外表面與外環(huán)內(nèi)表面下部份密封；上內(nèi)環(huán)和下內(nèi)環(huán)在彈簧的作用下，分別貼在活塞環(huán)槽的上、下表面；這樣氣缸內(nèi)的氣體只能通過外環(huán)開口的中部進(jìn)入活塞環(huán)內(nèi)部間隙中，直接降低了活塞環(huán)內(nèi)部間隙的氣體壓力，在降低摩擦力的同時，可降低漏氣量。申請?zhí)枮?013208125519中的彈簧環(huán)僅提供了一種實施例，即波紋彈簧，此彈簧為現(xiàn)有油環(huán)彈簧結(jié)構(gòu)，技術(shù)成熟，經(jīng)實驗，該波紋彈簧結(jié)構(gòu)彈簧勁度系數(shù)高，要實現(xiàn)適當(dāng)?shù)娜鯊椈闪﹄y度很大；實施例中彈簧安裝方式對彈簧限制不足，彈簧可能不穩(wěn)定；實施例中提供的內(nèi)環(huán)有兩種形式，平面型和L型，平面型不利于減小兩環(huán)之間的間隙，L型內(nèi)環(huán)容易出現(xiàn)強(qiáng)烈的扭曲，實施例提出了上內(nèi)環(huán)上表面在加工時外沿上傾，外表面(2b)在加工時上沿內(nèi)傾的扭曲補(bǔ)償方法，但由于L型內(nèi)環(huán)的扭曲量不是均勻的，實施例中的補(bǔ)償方法不能很好地補(bǔ)償。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]解決的技術(shù)問題:本發(fā)明為了在解決申請?zhí)枮?013208125519的低背壓組合活塞環(huán)的彈簧結(jié)構(gòu)優(yōu)化和內(nèi)環(huán)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，使加工更容易，性能更穩(wěn)定。[0008]發(fā)明的具體方案為:保留原方案的基本結(jié)構(gòu):將活塞環(huán)分為內(nèi)環(huán)和外環(huán)結(jié)構(gòu)，內(nèi)環(huán)從上至下又分為上內(nèi)環(huán)、彈簧環(huán)、下內(nèi)環(huán)；各環(huán)的開口錯開一定角度；上內(nèi)環(huán)外表面與外環(huán)內(nèi)表面上部份密封，下內(nèi)環(huán)外表面與外環(huán)內(nèi)表面下部份密封；上內(nèi)環(huán)和下內(nèi)環(huán)在彈簧的作用下，分別貼在活塞環(huán)槽的上、下表面；內(nèi)環(huán)的外表面與外環(huán)的內(nèi)表面密封接觸，氣缸內(nèi)的氣體只能通過外環(huán)開口的中部進(jìn)入活塞環(huán)內(nèi)部間隙中，直接降低了活塞環(huán)內(nèi)部間隙的氣體壓力，在降低摩擦力的同時，可降低漏氣量。
[0009]新增上、下內(nèi)環(huán)的結(jié)構(gòu)為槽形結(jié)構(gòu)，上、下內(nèi)環(huán)的槽相對安裝，組成環(huán)形的彈簧安裝空間，調(diào)整槽形結(jié)構(gòu)內(nèi)環(huán)的外沿凸起寬度來調(diào)整內(nèi)環(huán)的扭曲量。
[0010]可選的的內(nèi)環(huán)為圓弧槽內(nèi)環(huán)，適應(yīng)螺旋彈簧和變徑螺旋彈簧。
[0011]可選的的內(nèi)環(huán)為平底槽內(nèi)環(huán)，適應(yīng)鏈?zhǔn)綇椈?、折疊彈簧、齒式碟形彈簧、波紋碟形彈黃。
[0012]新增了 6類彈簧結(jié)構(gòu)，供不同偏好的實施者選擇:普通螺旋彈簧，制造直徑略大于內(nèi)環(huán)圓弧形安裝空間的高度的連續(xù)螺旋彈簧，螺旋彈簧直徑根據(jù)所需的彈力確定，螺旋彈簧長度與內(nèi)環(huán)圓弧形安裝空間中部周長相同。螺旋彈簧不能定形，可在彈簧內(nèi)部安裝用于定型的圓截面定型環(huán)，扁截面定型環(huán)。
[0013]變徑螺旋彈簧，螺旋彈簧主體直徑為小于內(nèi)環(huán)圓弧形安裝高度的小直徑彈簧段，均勻分布了大直徑的彈簧弧段，大直徑彈簧弧段的直徑大于內(nèi)環(huán)圓弧形安裝高度，大直徑的彈簧弧段的長度小于半個周長，組成類似多個扭轉(zhuǎn)彈簧組合的彈簧。變徑螺旋彈簧不能定形，可在彈簧內(nèi)部安裝用于定型的圓截面定型環(huán)，扁截面定型環(huán)。
[0014]鏈?zhǔn)綇椈?，與變徑螺旋彈簧相似，分為小直徑部份和大直徑部份，略小于一圈的小直徑的螺旋彈簧與一段大直徑螺旋彈簧交替排列，形成鏈?zhǔn)綇椈?，調(diào)整小直徑螺旋彈簧的圈數(shù)和大直徑螺旋彈簧的長度，可使整個彈簧的輪廓與內(nèi)環(huán)的環(huán)槽相配合。
[0015]折疊彈簧，利用彈簧鋼帶折疊成連續(xù)分布向上和向下的回轉(zhuǎn)分枝力臂，調(diào)整分枝力臂折疊處過渡圓弧大小，使折疊后的彈簧的輪廓為與內(nèi)環(huán)的環(huán)槽相配合，分枝力臂與彈簧的輪廓平面角度盡可能小，有利于減小彈簧高度，分枝力臂與彈簧的輪廓平面角度以滿足鋼帶不斷裂，并且保證分枝力臂的與相鄰的鋼帶之間在工作時不接觸為原則。
[0016]齒式碟形彈簧，彈簧的截面為錐形的碟形彈簧，彈簧的外沿或內(nèi)沿為齒狀。
[0017]波紋碟形彈簧，彈簧用鋼絲繞成，彈簧的截面投影為錐形，彈簧為環(huán)狀分布的的波紋狀。
[0018]本以發(fā)明的有益效果為:帶彈簧的內(nèi)環(huán)將外環(huán)上部間隙封閉，降低了活塞環(huán)內(nèi)部氣體壓力，在降低摩擦損失的同時，降低漏氣量；槽形的上、下內(nèi)環(huán)，有利于限制彈簧的位置，提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；上、下內(nèi)環(huán)的內(nèi)、外沿的凸起，形狀對稱，可更好地調(diào)整活塞環(huán)的扭曲量；新提供的彈簧結(jié)構(gòu)為發(fā)明的實施提供更多的選擇，尤其是變徑螺旋彈簧、鏈?zhǔn)綇椈?、折疊彈簧和波紋碟形彈簧，有利于降低彈簧的勁度系數(shù)，降低加工精度的要求。
[0019]【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是低背壓組合活塞環(huán)原方案剖面圖，圖2是波紋彈簧，圖3是圓弧槽內(nèi)環(huán)低背壓組合活塞環(huán)剖面圖，圖4是平底槽內(nèi)環(huán)低背壓組合活塞環(huán)剖面圖，圖5是螺旋彈簧局部圖，圖6圓截面定型環(huán)立體圖，圖7扁截面定型環(huán)立體圖，圖8是變徑螺旋彈簧局部圖，圖9是鏈?zhǔn)綇椈删植繄D，圖10是折疊彈簧立體圖，圖11是齒式碟形彈簧立體圖，圖12是波紋碟形彈簧立體圖。
[0021]【具體實施方式】
[0022]圖1描述了低背壓組合活塞環(huán)原方案結(jié)構(gòu)，圖中是安裝后的狀態(tài)，活塞環(huán)分為內(nèi)環(huán)和外環(huán)(I)結(jié)構(gòu)，內(nèi)環(huán)從上至下又分為上內(nèi)環(huán)(2)、彈簧環(huán)(3)、下內(nèi)環(huán)(4);外環(huán)為內(nèi)切臺階(Ie)截面的環(huán)形，外環(huán)外表面(Ic)的下部切有臺階(Id);上內(nèi)環(huán)為帶外下臺階(2c)截面的環(huán)形；內(nèi)上環(huán)下表面(2d)和內(nèi)下環(huán)(4)的上表面壓在彈簧(3)的上、下方；外環(huán)開口(lh)、上內(nèi)環(huán)開口(2e)、下內(nèi)環(huán)開口(4a)錯開一定角度，上內(nèi)環(huán)(2)外表面(2b)與外環(huán)內(nèi)表面上部份(If)密封，下內(nèi)環(huán)(4)外表面與外環(huán)內(nèi)表面下部份(Ig)密封；上內(nèi)環(huán)(2)上表面(2a)的和下內(nèi)環(huán)(4)下表面在是彈簧(3)的作用下，分別貼在活塞環(huán)槽的上表面(5a)下表面(5b)上；在缸內(nèi)高壓時，外環(huán)下表面(Ib)貼在活塞環(huán)槽的下表面(5b)上，在缸內(nèi)低壓時，外環(huán)上表面(Ia)貼在活塞環(huán)槽的下表面(5a)上。
[0023]圖2描述了原方案波紋彈簧(3)的結(jié)構(gòu)，波紋為垂直方向的波紋。
[0024]圖3描述了圓弧槽內(nèi)環(huán)低背壓組合活塞環(huán)的結(jié)構(gòu)，圖中外環(huán)(I)為外表面下部切有臺階的環(huán)形，圓弧槽上內(nèi)環(huán)(201)和圓弧槽下內(nèi)環(huán)(401)為帶圓弧槽的環(huán)形結(jié)構(gòu)，圓弧槽上內(nèi)環(huán)(201)和圓弧槽下內(nèi)環(huán)(401)的圓弧槽相對形成環(huán)形的彈簧空間內(nèi)，圖5中的鏈?zhǔn)綇椈?301)和圖8的變徑螺旋彈簧(302)安裝在圓弧槽內(nèi)，圖6中的圓截面定型環(huán)(301a)和圖7中扁截面定型環(huán)(30Ib)安裝在螺旋彈簧(301)內(nèi)，圓弧槽上內(nèi)環(huán)(201)的上表面和圓弧槽下內(nèi)環(huán)(401)的下表面在彈簧(301)作用下與活塞環(huán)槽的上、下表面密封接觸，上圓弧槽內(nèi)環(huán)(201)和圓弧槽下內(nèi)環(huán)(401)的外表面與外環(huán)(I)的內(nèi)表面密封接觸。
[0025]圖4描述了平底槽內(nèi)環(huán)低背壓組合活塞環(huán)剖面圖，圖中外環(huán)(I)與圖3中的外環(huán)
(I)相同，平底槽上內(nèi)環(huán)(202)和平底槽下內(nèi)環(huán)(402)為帶平底槽的環(huán)形結(jié)構(gòu)，平底槽上內(nèi)環(huán)(202)和平底槽下內(nèi)環(huán)(402)的圓弧槽相對形成環(huán)形的彈簧空間內(nèi)，圖9中的鏈?zhǔn)綇椈?303)、圖10中的折疊彈簧(304)、圖11中的齒式碟形彈簧(305)、圖12中的波紋碟形彈簧安裝在平底槽內(nèi)，平底槽上內(nèi)環(huán)(202)的上表面和平底槽下內(nèi)環(huán)(402)的下表面在彈簧(301)作用下與活塞環(huán)槽的上、下表面密封接觸，平底槽上內(nèi)環(huán)(202)和平底槽下內(nèi)環(huán)
(402)的外表面與外環(huán)的內(nèi)表面密封接觸。
[0026]圖5是螺旋彈簧的部份圖(301)，其結(jié)構(gòu)為普通螺旋彈簧。
[0027]圖6是圓截面定型環(huán)立體圖(301a)，其結(jié)構(gòu)為圓截面的開口圓環(huán)。
[0028]圖7是扁截面定型環(huán)立體圖(301b)，其結(jié)構(gòu)為扁截面的開口圓環(huán)。
[0029]圖8是變徑螺旋彈簧局部圖(302)，其螺旋彈簧主體直徑為小于內(nèi)環(huán)圓弧形安裝高度的小直徑彈簧段(302b)，均勻分布了大直徑的彈簧段(302a)，大直徑彈簧弧段的直徑大于內(nèi)環(huán)圓弧形安裝高度，大直徑的彈簧弧段(302a)的長度小于半個周長，組成類似多個扭轉(zhuǎn)彈簧組合的彈簧。
[0030]圖9是鏈?zhǔn)綇椈删植繄D(303)，與變徑螺旋彈簧相似，分為小直徑螺旋彈簧(303a)部份和大直徑螺旋彈簧(303b)部份，略小于一圈的小直徑的(303a)與一段大直徑螺旋彈簧(303b)交替排列，形成鏈?zhǔn)綇椈?，調(diào)整小直徑螺旋彈簧的圈數(shù)和大直徑螺旋彈簧的長度，可使整個彈簧的輪廓與與內(nèi)環(huán)的環(huán)槽相配合。
[0031]圖10是折疊彈簧立體圖(304)，利用彈簧鋼帶折疊成連續(xù)分布向上和向下的回轉(zhuǎn)分枝力臂(304a)、(304b)，調(diào)整分枝力臂折疊處過渡圓弧大小，使折疊后的彈簧的輪廓使折疊后的彈簧的輪廓與內(nèi)環(huán)的環(huán)槽相配合，分枝力臂與彈簧的輪廓平面角度盡可能小，有利于減小彈簧高度，分枝力臂與彈簧的輪廓平面角度以滿足鋼帶不斷裂，并且保證分枝力臂的與相鄰的鋼帶之間在工作時不接觸為原則。
[0032]圖11是齒式碟形彈簧立體圖(305)，彈簧的截面為錐形的碟形彈簧，彈簧的外沿或內(nèi)沿為齒狀。
[0033]圖12是波紋碟形彈簧立體圖(306)，彈簧用鋼絲繞成，彈簧的截面投影為錐形，彈簧為環(huán)狀分布的的波紋狀。
【權(quán)利要求】
1.一種低背壓組合活塞環(huán)，其特征是，活塞環(huán)分為內(nèi)環(huán)和外環(huán)(I)結(jié)構(gòu)，內(nèi)環(huán)從上至下又分為上內(nèi)環(huán)(201)、(202)，彈簧環(huán)(301)、(302)、(303)、(304)、(305)、(306)，下內(nèi)環(huán)(401)、(402);上、下內(nèi)環(huán)為槽形結(jié)構(gòu)，上、下內(nèi)環(huán)的槽相對安裝，彈簧環(huán)安裝在上、下內(nèi)環(huán)之間的環(huán)槽內(nèi)，上內(nèi)環(huán)和下內(nèi)環(huán)在彈簧的作用下，分別貼在活塞環(huán)槽的上、下表面上，內(nèi)環(huán)的外表面與外環(huán)的內(nèi)表面密封接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的低背壓組合活塞環(huán)，其特征是，內(nèi)環(huán)為圓弧槽內(nèi)環(huán)，安裝螺旋彈簧和變徑螺旋彈簧。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的低背壓組合活塞環(huán)，其特征是，內(nèi)環(huán)為平底槽內(nèi)環(huán)，安裝鏈?zhǔn)綇椈?、折疊彈簧、齒式碟形彈簧、波紋碟形彈簧。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的低背壓組合活塞環(huán)，其特征是，彈簧采用變徑螺旋彈簧(302)，其螺旋彈簧主體直徑為小于內(nèi)環(huán)圓弧形安裝高度的小直徑彈簧段(302b)，均勻分布了大直徑的彈簧段(302a)，大直徑彈簧弧段的直徑大于內(nèi)環(huán)圓弧形安裝高度，大直徑的彈簧弧段(302a)的長度小于半個周長，組成類似多個扭轉(zhuǎn)彈簧組合的彈簧。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的低背壓組合活塞環(huán)，其特征是，彈簧采用鏈?zhǔn)綇椈?303)，與變徑螺旋彈簧相似，分為小直徑螺旋彈簧(303a)部份和大直徑螺旋彈簧(303b)部份，略小于一圈的小直徑的(303a)與一段大直徑螺旋彈簧(303b)交替排列，形成鏈?zhǔn)綇椈?，調(diào)整小直徑螺旋彈簧的圈數(shù)和大直徑螺旋彈簧的長度，可使整個彈簧的輪廓與內(nèi)環(huán)的環(huán)槽相配合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的低背壓組合活塞環(huán)，其特征是，彈簧采用折疊彈簧(304)，利用彈簧鋼帶折疊成連續(xù)分布向上和向下的回轉(zhuǎn)分枝力臂(304a)、(304b),調(diào)整分枝力臂折疊處過渡圓弧大小，使折疊后的彈簧的輪廓與內(nèi)環(huán)的環(huán)槽相配合，分枝力臂與彈簧的輪廓平面角度盡可能小，有利于減小彈簧高度，分枝力臂與彈簧的輪廓平面角度以滿足鋼帶不斷裂，并且保證分枝力臂的與相鄰的鋼帶之間在工作時不接觸為原則。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的低背壓組合活塞環(huán)，其特征是，彈簧采用波紋碟形彈簧(306)，彈簧用鋼絲繞成，彈簧的截面投影為錐形，彈簧為環(huán)狀分布的的波紋狀。
【文檔編號】F02F5/00GK203730153SQ201420057961
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年2月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月6日
【發(fā)明者】唐明龍 申請人:唐明龍