专利名称：活塞环开口间隙密封装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种活塞环的密封装置。
活塞环开口间隙是活塞环漏气的主要因素。众所周知，由活塞环上下侧面开口间隙和活塞(头部)与气缸的配合间隙相互构成的四边形通道面积，即为所谓的自由漏气通道，并由自由漏气通道进行直接漏气和节流漏气。活塞(头部)与气缸的配合间隙一旦确定后，活塞环环端开口间隙就成为决定自由通道面积的关键，此时，无论环端开口形状如何改变，开口位置向何处转移，只要环端上下侧面间隙相同，自由漏气通道面积就相同，对于这点，由吉林大学杨连生主编的《内燃机设计》一书(由中国农业机械出版社出版，1981年)的P325－326作了详细的论述。中国专利申请89210639.5公开了一种由内环、梯形开口环和环形封口垫组成的复合式活塞环，中国专利申请89214243.X又公开了一种由重叠活塞环加接头挡片构成的密封结构，这两项技术均未涉及如何减小自由漏气能道面积的问题，只是解决了直接漏气，而环背漏气通道(节流漏气)仍未改变。中国专利申请89213640.5公开的技术，是采用挡片及托片参予密封，虽然挡片遮挡了环端上、下漏气通道口，但挡片两端的间隙仍是漏气通道，而且随磨损，间隙增大，该项技术实际上等于将自由漏气通道口作一分为二的转移，环背漏气的面积未变，对防止节流漏气不起作用，难以提高环背压力，密封作用不大，此外，挡片、托片在高温高压下会发生形变失去效用。
针对上述情况，本实用新型的目的是提供一种结构简单的、能有效防止由于活塞环开口间隙存在所产生的直流漏气和节流漏气，从而大为提高活塞环密封性能的活塞环开口间隙密封装置。
本实用新型活塞环开口间隙密封装置，具有遮挡活塞环环端上、下漏气通道口的圆柱形密封唇，和对密封唇起托承作用的弹性支持体，所述密封唇上具有能与气缸壁相贴配的弧形工作面，在密封唇与缸壁贴合的工作面上开有可套卡活塞环开口两端部的环槽，活塞在位于活塞环槽圆柱面上开有可供柱形密封唇滑配的孔套。本实用新型安装使用后，圆柱形密封唇在支持体的弹性力和密封唇的背压力作用下，从孔套内伸出，密封唇环槽上、下唇边的弧形工作面与气缸壁贴紧，密封唇环槽的上、下唇对套卡于密封唇环槽内的活塞环环端上、下侧面间隙直接起遮挡作用，从而密封了自由漏气通道中的直接漏气途径，另外，密封唇在活塞环的轴向压力下，其圆柱面与孔套壁贴合紧密，堵住了由密封唇与孔套间进行的节流漏气。
在上述封唇环槽的中部设有定位凸块，活塞环开口两端开有可供定位凸块卡入的定位缺口。密封唇上的定位凸块卡入定位缺口内，能有效阻止活塞环回转运动，从而防止活塞环开口位移离开密封唇，失去密封作用。
上述密封唇环槽两侧的上、下唇能与活塞环槽的上、下岸匹配，密封唇的上、下唇在位于密封唇环槽的两端呈夹角状结构，使密封唇的上、下唇两端分别与活塞的活塞环槽的上、下岸过渡平缓，工作状态时，密封唇在活塞环的轴向压力下，密封唇的圆柱圆弧面与孔套壁结合紧密，密封唇两端与孔套的间隙相当小，且密封唇、活塞环、环槽岸三者的磨损同步，间隙不会增大，实际上通过一定的磨损，反而使密封性更好，钻进环与环槽空间的气体更不可能进行节流漏气。
在上述密封唇环槽两端侧还纵向开有通气槽，使密封唇在孔套中伸缩时受到的气体阻力小。
本实用新型的对密封唇起托承作用的弹性支持体为塔形压力弹簧，弹簧置于密封唇柱体底面。
本实用新型具有如下优点1、提高了活塞环的密封性能。本实用新型可完全密封活塞环开口间隙，有效克服由环开口间隙带来的直接漏气和节流漏气，提高了环背压力，弥补了活塞环与气缸的贴合力，整个活塞环的密封性能有很大改善。
2、活塞上只需装一道气环。活塞环道数可由每支活塞三道气环减少到一道气环。活塞环道数的减少，使活塞环的磨损功率大幅度降低，从而减少机械损失，提高发动机输出功率。
3、克服气环的泵油现象。活塞向下运动时，密封唇的上唇边密封了自由漏气通道的上口通道，刮入环背的润滑油不能由此吸入；活塞反向运动时，环背内的滑润油在本身惯性力和上面的气压力作用下，又向下被推出环背，防止了润滑油的吸泵爬升现象。
4、活塞头部不会因气环道数减少而温度升高。由于密封唇的密封作用，爆发行程的高温高压气体不能穿越第一气环的密封区域对下面的环带、裙部加热，这种高温高压气体也不能较多地挤入先期由较低温度的气体所占据的环与环槽空间(这空间的气体还始终受到周围部件的散热冷却)，可见本密封装置能减小活塞的受热面积和吸热量；活塞环道数的减少能降低摩擦热；本装置能增大环背压力，使环与气缸工作表面贴合紧密，有利于活塞的传导散热。
5、可延长活塞环的使用寿命。密封唇有较大的遮挡尺寸，这本身就能延长环的寿命，此外，环道数的减少，还可改善第一气环的润滑条件，进而增加环的使用期限。
6、安装在油环上，可防止窜油，减少燃烧室积炭。
7、使用寿命长。本实用新型的密封唇体积小，结构坚固，高温高压下变形很小。塔形弹簧弹力也不会失效，因为弹簧装在孔套底部，并不与高温气体直接接触，其二是弹簧回火温度为490℃，而资料表明“活塞最高中心温度200℃以下”，明显低于弹簧回火温度。
8、加工工艺简单，制造成本低。本实用新型结构简单、易加工，若用冶金粉末压制成本更低；在活塞上加工圆形孔套也容易，用一般机具均可完成。
以下结合附图和实施例进一步说明本实用新型。
图1为本实用新型的密封唇、压力弹簧结构示意图图2为本实用新型使用状态图图3为图2的A－A剖视图本实用新型具有圆柱形密封唇1和塔形压力弹簧2(见
图1)，密封唇1上面为弧形，能与气缸壁贴合相配，密封唇1上面开有环槽3，环槽3中部设有定位凸块4，环槽3的两端侧分别开有通气槽7、8，上唇5、下唇6在位于环槽3的两端呈尖角形状；密封唇1和弹簧2可安装在活塞的第一环槽上实施对气环9的密封(见图2)，安装时应先在活塞10的第一环槽的圆柱面上径向铣一个能与密封唇1圆柱面相配的圆形孔套11(见图2、3)，其滑动配合间隙不宜过大，使环槽上、下岸12、13与密封唇1的凹合区域形成圆弧密封区域，孔套11的直径以活塞环槽宽度的2.5－3倍为宜；另外，若活塞环环端不具有对称性梯形面，则需在活塞环端口14的两侧、靠环背方向铣出定位缺口15、16，使活塞环9的两个环端呈对称梯形。安装时，孔套11内先装入塔形弹簧2，再装入密封唇1，并使密封唇1的环槽3与活塞10的环槽对齐即密封唇1的上、下唇5、6分别与活塞环槽上、下岸12、13对齐，外面装活塞环9，将活塞环9的定位缺口15、16(即梯形面)套卡在密封唇定位凸块4的顶侧上(见图3状态)，使活塞10、活塞环9、密封唇1相互定位。工作时，活塞环9在本身弹力和环背压力作用下，与气缸壁贴紧，密封唇1在弹簧2弹力和密封唇背压力作用上，从孔套11内伸出，密封唇环槽两侧的上、下唇5、6边的弧形工作面也与气缸壁贴紧。压缩行程中，活塞环9在摩擦力和气压力的作用下，活塞环的下侧面与活塞环槽的下侧面贴紧，套卡在密封唇环槽3中的那两段环端的下侧面也与密封唇环槽3的下侧面贴紧，同时压迫密封唇1，使密封唇1的下圆弧面与活塞上孔套11的下圆弧面贴紧，钻进气环9与活塞环槽空间的气体，被密封唇1的下唇6遮挡，气体不能从环口处漏出，即不能进行直接漏气，也不能从密封唇1与孔套11之间漏出，即可防止节流漏气，这样就完全堵住了漏气途径，环背压力升高，使活塞环9和密封唇1更加紧贴缸壁，整个活塞环的密封性能因此得到提高。吸气行程中，密封唇1上的上唇5起同样作用，工作原理与压缩行程时相同，仅作用面相反。本实用新型可安装在油环上，加强油环的密封，其安装方法与气环的相同，油环密封的工作原理也与气环密封的工作原理相同，不再赘述。
权利要求1.活塞环开口间隙密封装置，具有遮挡活塞环环端上、下漏气通道口的密封块，和对密封块起托承作用的弹性支持体，其特征在于所述密封块为圆柱形密封唇，密封唇上具有能与气缸壁相贴配的弧形工作面，在密封唇的能与缸壁相贴的工作面上开有可套卡活塞环开口两端部的环槽，本实用新型在所述密封唇安装对应的活塞的活塞环槽圆柱面上开有可供密封唇滑配的孔套。
2.如权利要求1所述的密封装置，其特征在于在所述密封唇环槽的中部设有可防止活塞环回转运动的定位凸块，在本实用新型所密封的活塞环的开口两侧开有可供定位凸块卡入的定位缺口。
3.如权利要求1或2所述密封装置，其特征在于所述密封唇环槽两侧的上、下唇能与活塞环槽的上、下岸相匹配，密封唇的上、下唇在位于密封唇环槽的两端呈尖角状结构。
4.如权利要求1或2所述密封装置，其特征在于在所述密封唇环槽的两端侧纵向开有通气槽。
5.如权利要求3所述密封装置，其特征在于在所述密封唇环槽的两端侧纵向开有通气槽。
6.如权利要求1所述密封装置，其特征在于所述的对密封唇起托承作用的弹性支持体为塔形压力弹簧，弹簧位于密封唇柱体底面。
专利摘要本实用新型公开了一种活塞环开口间隙密封装置，它由柱形密封唇和对密封唇起托承作用的弹性支持体及开于活塞环槽圆柱面上的可供密封唇滑配的孔套构成。它采用密封唇遮挡环开口端上、下直线漏气通道，同时密封唇的圆柱面与孔套壁贴合严实，堵住了由密封唇与孔套间进行的节流漏气，从而使环背压力明显升高，增加了附加密封力，提高了整个活塞环的密封性。本实用新型可减少活塞环道数，提高机械效率，提高发动机动力性和经济性，并可延长活塞环的使用寿命。
文档编号F16J9/16GK2098596SQ9121453
公开日1992年3月11日 申请日期1991年5月24日 优先权日1991年5月24日
发明者董世聪 申请人:董世聪