专利名称：活塞环的制作方法
技术领域：
本实用新型是关于一种内燃机或空压机的活塞环，尤其涉及一种气密性好、高效 节能的活塞环。
背景技术：
节能减排是当今世界的主题，随着社会的进步与发展，使用内燃发动机(柴油机、 汽油机)的场合和数量越来越多(如汽车、火车、轮船等)，带来的是燃油消耗和有害气体 排放急剧增加。因此，全世界有众多的技术人员都在致力于提高内燃机的燃烧效率、降低燃 油消耗、减少有害物质排放等方面的研究，其中活塞环的设计对于提高内燃机的燃烧效率、 降低燃油消耗、减少有害气体排放具有重大作用。目前内燃机所使用的活塞环，为了避免因金属材料热膨胀系数的存在而造成活塞 环在汽缸内胀死，都是将活塞环9制造成为开口状态，例如直切口(如图6、图7所示，图7 为活塞环9的接头部分的示意图)，然后将活塞环9放置在活塞6的活塞环槽61中(如图 8所示)，并使活塞环9的底面91与活塞环槽61上远离燃烧室的侧面(槽底)611接触；工 作时依靠活塞环自身的弹力使活塞环9的外圆面92与气缸套5的内表面51密贴形成密封， 活塞环开口闭合起到密封作用；为了安全起见，在开口处总会留有间隙，以保证即使发动机 温度超高也不会发生抱死现象。这种直切口的活塞环9虽然结构简单制造方便(只需切开 即可)，但是，该间隙总会带来不可避免的泄露现象，而且，随着工作时间的增加，活塞6在 气缸套5内往复运动，使活塞环9的外圆面92与气缸套5的内表面51会不断磨损，使得开 口间隙不断增大，当活塞环9开口增大到一定距离时，高温燃气通过该间隙大量泄漏，造成 发动机耗油量增大、曲轴箱温度增高导致润滑油加速老化、发动机启动困难、冒黑烟污染环 境，使该活塞环9的密封性能随着磨损不断变差直至失效，这是内燃机失效的最主要原因。 虽然现有技术中气缸通常采用多道活塞环9且使各活塞环的开口错开180度角设置，以阻 止或减少高温气体的泄漏，但是，这种直切口活塞环9的防泄漏效果并不明显。为了解决这一问题，人们采取了多种办法，如将直切口改为斜切口(如图9所示) 或阶梯式切口(如图10所示)等。在斜切口结构的活塞环8中，是将开口的两端制造成相 应的马蹄形，两端之间仍留有足够的间隙，以保证发动机的工作安全。这种结构可在保证留 有足够间隙的条件下有效地缩小泄露通道截面，并延长泄露通道，其密封性能优于直切口 活塞环9，但由于间隙依然存在，泄露也就不可避免，只是加长了泄漏的通道，磨损仍然会使 得活塞环8密封失效。如图10所示，在阶梯式切口结构的活塞环7中，是将活塞环7开口处制造成上、下 两个相对应的台阶，处于工作状态时，上、下两部分搭接在一起形成一个完整的矩形，并留 有足够的安全间隙。阶梯式切口结构的活塞环7的密封效果优于直切口活塞环9和斜切口 活塞环8，它在搭接处及上半部分开口间隙处均能达到有效密封(如图11所示)；但在开口 间隙处于下半部分处则仍然存在泄漏通道(如图12中箭头所示)，只是泄露通道缩小了一 半，随着磨损的增大，依然会使得活塞环7密封失效。因此，上述三种活塞环都没有完全解决泄漏问题。由此，本发明人凭借多年的相关设计和制造经验，仔细分析了现有结构中遇到的 各种问题，提出一种气密性好、高效节能的活塞环，以克服现有结构的缺陷。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种活塞环，可以提高燃烧室的密封效率，保证在活 塞环的全圆上形成绝对密封，并不受磨损量大小的影响，延长发动机的工作寿命。本实用新型的目的是这样实现的，一种活塞环，所述活塞环具有与活塞环槽上远 离燃烧室的侧面接触的底面和与气缸内壁面接触的外圆面，该活塞环的接头处两端形成对 应的搭接部，接头处两端的搭接部分别设有相互接触的搭接面，所述搭接面是由活塞环外 圆面向活塞环底面倾斜设置的斜面，该斜面的顶端与活塞环的顶面具有一第一距离，该斜 面的底端与活塞环的内圆面具有一第二距离。在本实用新型的一较佳实施方式中，该活塞环的横截面为矩形，所述搭接面将所 述接头处的矩形横截面分割成上为五边形、下为直角三角形。在本实用新型的一较佳实施方式中，所述第一距离为0. 1 1. Omm ；所述第二距离 为 0. 1 1. Omm0在本实用新型的一较佳实施方式中，所述斜面为一段由活塞环外圆面向活塞环底 面倾斜的圆锥面。由上所述，本实用新型的活塞环的接头处采用对应倾斜设置的搭接部，接头处两 端的搭接部分别设有相互接触的搭接面，其中，搭接面是由靠近顶面的外圆面处向靠近内 圆面的底面处沿周向切开，由此形成一个断面形状为上半部呈五边形、下半部呈直角三角 形的形状，这样一来，既可保证接头两端留有足够的安全间隙，又可保证活塞环在整个圆周 上形成绝对密封，且密封效果不受间隙和磨损大小的影响。所以，本实用新型的活塞环可以 提高燃烧室的密封效率，延长发动机的工作寿命。
以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范 围。其中，图1 为本实用新型的活塞环的外形示意图。图2 为本实用新型的活塞环接头部的结构示意图。图3 为本实用新型的活塞环接头部的分解结构示意图。图4 为图2中在A-A位置剖切后的活塞环设置在缸套内的结构示意图。图5 为图2中在B-B位置剖切后的活塞环设置在缸套内的结构示意图。图6 为现有技术中一种活塞环结构外形示意图。图7 为图6中活塞环的接头部的结构示意图。图8 图6中的活塞环设置在缸套内的结构示意图。图9 为现有技术中另一种活塞环接头结构示意图。图10 为现有技术中又一种活塞环接头结构示意图。图11 为图10中在C-C位置剖切后的活塞环设置在缸套内的结构示意图。图12 为图10中在D-D位置剖切后的活塞环设置在缸套内的结构示意图。[0027]具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明 本实用新型的具体实施方式
。其中，相同的部件采用相同的标号。如图1、图2、图3、图4所示，本实用新型提供一种活塞环1，该活塞环1具有与活 塞环槽61上远离燃烧室的侧面(槽底)611接触的底面11和与气缸内壁面51接触的外圆 面12，该活塞环1的接头处两端形成对应的上搭接部15和下搭接部16，接头处两端的搭接 部分别设有相互贴合接触的搭接面151和161，所述搭接面151和161是由活塞环外圆面 12向活塞环底面11倾斜设置的斜面，该斜面的顶端与活塞环的顶面13具有一第一距离 Li，该斜面的底端与活塞环的内圆面14具有一第二距离L2。在本实施方式中，所述第一距 离为0. 1 1. 0mm，所述第二距离也为0. 1 1. Omm ；两者的具体数值可根据活塞环1的大 小而定，尺寸大的活塞环其第一距离和第二距离取较大数值，尺寸小的活塞环其第一距离 和第二距离取较小数值。图2所示为本实施方式中活塞环1接头部的结构示意图，图3所示为接头部的分 解结构示意图；其中，在图2和图3中，是以近似平直的形状作出表示，以便于图绘及说明， 但在实际结构中，该接头部仍为圆弧形状，特此说明。如图4、图5所示，在本实施方式中，该活塞环1的横截面为矩形，所述搭接面151 和161将所述接头处的矩形横截面分割成上为五边形、下为直角三角形的形状。由此可知， 上搭接部15的截面形状为五边形，其中，第一距离Ll在搭接部15的圆周长度上形成一圆 弧侧面a，第二距离L2在搭接部15的圆周长度上形成一圆弧形平底面b，在工作时，如图5 所示，圆弧侧面a与气缸内壁面51接触，圆弧形平底面b与活塞环槽槽底611接触；下搭接 部16的截面形状为直角三角形，在工作时，如图4所示，所述两个直角边所对应形成的侧面 分别与活塞环槽槽底611和气缸内壁面51接触。由上所述，本实用新型的活塞环的接头处采用对应倾斜设置的搭接部，接头处两 端的搭接部分别设有相互接触的搭接面，其中，搭接面是由靠近顶面的外圆面处向靠近内 圆面的底面处沿周向切开，由此形成一个断面形状为上半部呈五边形、下半部呈直角三角 形的形状，这样一来，既可保证接头两端留有足够的安全间隙，又可保证活塞环在整个圆周 上形成绝对密封，且密封效果不受间隙(磨损)大小的影响。所以，本实用新型的活塞环可 以提高燃烧室的密封效率，延长发动机的工作寿命。在本实施方式中，当活塞环1开口间隙位于上半部分时，如图4所示，高温高压燃 气可以由下半部呈直角三角形的下搭接部16的两个直角边所对应形成的侧面进行密封。 当活塞环开口间隙位于下半部分时，如图5所示，高温高压燃气可以由上半部五边形的上 搭接部15的圆弧侧面a和圆弧形平底面b进行密封。由此，所述活塞环1可以保证无论开 口间隙位于上半部分还是下半部分的情况下均有与活塞环槽槽底及缸套内壁接触的部分， 形成有效的密封。并且，无论磨损有多大，只要上搭接部15和下搭接部16能够搭上，就可 以保证密封。因此，本实用新型的活塞环提高了密封性能，减少了用以作功的高温高压燃气 向曲轴箱泄露，改善了燃油在燃烧室内的燃烧状态，同时还延长了发动机的工作寿命，并能 保证在发动机全部的工作寿命中都具有良好的密封性能，对节约燃油、减少排放的意义是 不言而喻的。进一步，如图1所示，本实用新型的活塞环1的搭接面是由靠近活塞环顶面13的
5外圆面12处向靠近其内圆面14的底面11处沿周向切开的，因此，所述斜面应为一段由活 塞环外圆面12向活塞环底面11倾斜的圆锥面。在试验中，将本实用新型的活塞环1装在空压机上，与装有普通活塞环的同一型 号空压机进行比较，结果表明，在对同一储气罐0-900KPac充风时，时间分别为304S和 320S，时间缩短了 16S，为总时间的5%。经多次试验(多台空压机)，数据均在此范围内。 因此，可以得出结论本实用新型的活塞环可有效提高密封性能，用于空压机可有效提高泵 风效率，用于内燃机既可以改善燃烧条件使燃烧更为充分，又可以使燃气作功更为彻底；其 节油效果应高于5%，如果广泛推广其效益不可估量。以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式
，并非用以限定本实用新型的范 围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变 化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。
权利要求一种活塞环，所述活塞环具有与活塞环槽上远离燃烧室的侧面接触的底面和与气缸内壁面接触的外圆面，该活塞环的接头处两端形成对应的搭接部，其特征在于接头处两端的搭接部分别设有相互接触的搭接面，所述搭接面是由活塞环外圆面向活塞环底面倾斜设置的斜面，该斜面的顶端与活塞环的顶面具有一第一距离，该斜面的底端与活塞环的内圆面具有一第二距离。
2.如权利要求1所述的活塞环，其特征在于该活塞环的横截面为矩形，所述搭接面将 所述接头处的矩形横截面分割成上为五边形、下为直角三角形。
3.如权利要求1所述的活塞环，其特征在于所述第一距离为0.1 1. Omm ；所述第二 距离为0. 1 1. 0_。
4.如权利要求1所述的活塞环，其特征在于所述斜面为一段由活塞环外圆面向活塞 环底面倾斜的圆锥面。
专利摘要本实用新型为一种活塞环，所述活塞环具有与活塞环槽上远离燃烧室的侧面接触的底面和与气缸内壁面接触的外圆面，该活塞环的接头处两端形成对应的搭接部，接头处两端的搭接部分别设有相互接触的搭接面，所述搭接面是由活塞环外圆面向活塞环底面倾斜设置的斜面，该斜面的顶端与活塞环的顶面具有一第一距离，该斜面的底端与活塞环的内圆面具有一第二距离。本实用新型的活塞环既可保证接头两端留有足够的安全间隙，又可保证活塞环在整个圆周上形成绝对密封，且密封效果不受磨损大小的影响。所以，本实用新型的活塞环可以提高燃烧室的密封效率，延长发动机的工作寿命。
文档编号F16J9/14GK201651284SQ20102011612
公开日2010年11月24日 申请日期2010年2月2日 优先权日2010年2月2日
发明者谢彬, 谢解春 申请人:谢解春