专利名称：全面全封闭式不泵油活塞组的制作方法
技术领域：
本实用新型属于活塞式内燃机、蒸汽机和压缩机等部件，是对“一种全封闭式活塞环组”(专利号862042577，以下简称A专利)与“新型活塞组”(专利号882108468，以下简称B专利)两项专利关于气环、油环和活塞及其综合作用所作的新改进。
实践证明A专利的密封功能，特别是密封功能的稳定性以及其使用寿命，是相当理想的，但背压偏高与泵机油现象较重是其缺点。B专利就是在把活塞环中的气环(密封环)与活塞统一考虑的基础上对A专利的改进。但B专利仍有气环与环槽边磨擦阻力较大及活塞结构较复杂的缺点。同时，油环的刮油和涂油功能的稳定性与气环的密封能力的高稳定性及长寿命的匹配问题，还没有考虑和统一起来。
本实用新型的目的是一方面把A专利的只封断燃气下漏的单向全封闭结构改成既能封断燃气下漏的通道，又能封断机油上窜的通道的双向全封闭结构，从气环组本身就比较彻底的解决了泵机油问题；另一方面把油环也作成全封闭结构，使其刮油和涂油功能的稳定性与双向全封闭式气环组相匹配，较全面的把密封与润滑在高密封、低内耗、长寿命和不泵油的前提下统一起来。同时使与之配套的活塞，简化到近于普通活塞的程度，并为进一步提高气环槽边的耐磨能力和简易的处理断环事故备下结构上的方便条件。
以下结合附图对本实用新型作详细的说明。
附
图1，全面全封闭式不泵油活塞组图。
附图2，双向全封闭式气环组图。
附图3，消除泵机油现象说明图。
附图4，全封闭式油环立体图。
附图5，全封闭式油环组断面图。
附图6，有顶盖活塞图。
(一)，全面全封闭式不泵油活塞组。
把图2所示的双向全封闭式气环组及图4和图5所示的全封闭式油环组按
图1装入图6所示的有顶盖活塞的气环槽和油环槽中，由于1，双向全封闭式气环组的上环不再是仅由一个普通环形成的盖环，而是由和下环原理与结构相同、但宽窄与下环相反的两个环组成。所以，不仅高压燃气通过开口下漏的通道被下环所封断，自下边隙窜入背隙的机油，继续上窜的通道(如A专利的盖环的开口)也被封断，气环本身就完成了消除泵机油现象的工作(详见(二))。
2，全封闭式油环组能在活塞下行的刮油过程中封断被刮下的机油的反窜通道，又能在活塞上行的涂油过程中封断含在油环里的机油的漏回通道，其双向封闭作用是由动环完成的(详见(三))。
3，有顶盖活塞既可使上环的定位销孔钻孔方便，又特别便于处理断环事故。而且又可为提高气环槽槽边的耐磨能力的处理工艺提供结构上的方便(详见(四))。
在这种一槽多环的结构中，各环相互封闭开口的结果，使开口大小对密封能力的影响变得很微弱，因此由于磨损而使开口变大，以至造成漏气量大增，泵机油现象加重的问题以及造成机油被稀释，发动机磨损加剧，因而不得不在两次大修之间专门大拆大卸的更换一次气环等问题，都将得到较好的解决。不仅可大量节约了燃料油，也将大量节约机油、延长发动机寿命、降低污染和维修费用。
A专利中的盖环和本实用新型中上下两层环的内外环的宽窄相反，都能使内外环之间的环间余隙(这里是没有跑合作用的)也相互封闭，因而使密封能更趋完善。
全封闭式油环组是同一概念在油环上的具体运用。
把这些性能与有顶盖活塞结合在一起，就构成了性能比较完善的全面全封闭式不泵油活塞组。下面来分别作进一步更详细的说明。
(二)，双向全封闭式气环组。
双向全封闭结构的基本概念与A、B两项专利是一样的，所以对于它能够较好的密封高压气体的作用就不再重复了。这里只着重说清它能很好的消除泵机油现象的原因。
在A专利中，只有下环是内外两个环，能够相互封断开口所形成的径向漏气通道，而上环(即盖环)仅能与下外环相互封断开口所形成的轴向漏气通道，对径向漏气通道不能封断。因此，盖环的开口所形成的径向漏气通道使燃烧室与背隙连通着。由于A专利的一槽三环结构已全部封断了从燃烧室向下(向曲轴箱方向)的漏气通道，所以在边隙大于零的前提下，在吸入行程中机油必定窜入背隙，而且是一经窜入就不能排回。结果是机油不断上窜，形成严重的泵机油现象。
双向全封闭式气环组，是用和A专利中下环同样结构的内外两个环，即上内环(1)与上外环(2)来取代A专利中由一个普通环形成的盖环。在吸入行程中，气环因与气缸壁的磨擦阻力及燃烧室负压的联合作用而紧贴到上槽边上的时候，出现了下边隙(5)，被下外环刮下来的机油便从此处进入背隙(6)。但因这时上层环的上端面也已贴在上槽边(7)上，同时上内环(1)与上外环(2)也是相互封断了开口所形成的径向通道，所以机油不可能再窜入燃烧室。于是泵机油问题就基本被消除了！实际上，机油上窜的气压条件，最大负压只约0.3个大气压，与之相反，排回机油的气压条件，最高可达60～100个大气压，而且排回机油的时间比上窜长三倍，由于全封闭只是对开口而言，各接触间隙并非为零，窜入背隙的机油总是要被排回一些的。这正好起到了循环供油但又不致于泵机油的微妙作用。
总之，机油一定会窜入背隙，但也一定窜不到上层环的上端面以上去。窜入背隙的机油却能以“油池密封”的形式提高各气环之间、气环与活塞之间的各接触间隙的密封能力、润滑能力和散热冷却的能力。这一点要比B专利消灭边隙的办法优越得多！另外，内外两个环组成一层环这种结构，在边隙及背隙均大于零的前提下，对于吸入行程并未能全封闭，只有双向全封闭结构才真正实现开口的全封闭。
可见，双向全封闭式气环组是由上下两层环，每层各由内外两个环，即上内环(1)、上外环(2)、下内环(3)和下外环(4)组成的“一槽四环结构”，其中，两个内环和两个外环都是不等宽的，用以相互封闭环间余隙，使这部没有跑合作用，其本身密封能力很低的间隙也能被严格密封。
实践证明这种“一槽四环结构”只以普通油环配合使用，就能立杆见影的消除了泵机油现象。
为了保证正常环压，每层环的内外环宽之和将大于普通气环，这有利于密封，尤其有利于小缸径气环的密封、耐磨寿命和防止断环。
本实用新型仍以B专利中的外环外圆上加作两端封口的油封槽(油封减压结构)或“减薄环的厚度”的方法来降低背压。各环之间以及环与活塞之间，也均以销钉定位。
考虑到钢的光滑表面与铸铁之间的对磨性能很好，如用矩形断面的钢丝来盘绕加工外环，则对于铸铁汽缸来说，不仅耐磨寿命长，而且可把加工铸铁环的九道工序减至五～六道，特别是盘绕速度高得多，生产效率大增，会使成本大幅度下降。
(三)，全封闭式油环组。
如图3及图5，是由定环(8)、动环(9)和内环(10)三者组成的。开口都相互错开。定环(8)的断面是槽形的，槽底有多个油孔(11)。由于各环的开口都相互错开，所以相接触的环都相互封闭了对方的开口。即内环(10)与定环(8)相互封闭了对方的开口，使径向漏油通道被封断；动环(9)与定环(8)相互封闭了对方的开口，使轴向漏油通道被封断。也就是说当活塞下行时，动环(9)就因其与汽缸壁的磨擦阻力而贴到定环(8)的上唇(12)上，相互封闭了对方的开口所形成的轴向漏油通道，与内环(10)共同形成上唇的全封闭。同理，当活塞上行时，动环(9)就贴到定环(8)的下唇(13)上，与内环(10)共同形成下唇的全封闭。
油环实现这种全封闭，使刮油和涂油基本上不再因开口逐渐变大而变坏，因而使性能高度稳定。它将和双向全封闭式气环组一样，愈是到使用后期，效果就愈加明显。
这种全封闭式油环组全部用窄钢带压、绕成形，生产效率将极高，由于是封油，精度要求略低，生产工序可以从十一道减至四～五道，并可冲出凸凹以相互定位，无须加工和安装定位销，所以成本将大幅度下降，原材料消耗也将大为减少。
由于刮油彻底和稳定，所以环压可以降低。因此可以减小环宽，适当加大自由开口，使环压也更趋于稳定。既有利于刮油和涂油功能的稳定，又有利于降低内耗，节约能源。
(四)，有顶盖活塞。
像普通活塞那样在活塞上车成整体的气环槽，固然不失为一种简易可行的好方案之一，但是一旦发生断环，就只能大拆大卸！而且，由于对发动机性能稳定的要求日益提高，但环槽的耐磨性能由于铝合金硬度太低而愈显其不合要求。在铸入的铸铁圈上加工环槽的办法虽有所改善，但还远非理想。镶一个表层硬度极高的环，将是易行方案之一。所以有顶盖(14)的可拆式活塞要好些。这对处理断环和钻定位销孔都最方便。
权利要求1.一种全面全封闭式不泵油活塞组，它是由双向全封闭式气环组、全封闭式油环组与有顶盖活塞三部分组成，其特征在于双向全封闭式气环组是由上内环(1)，上外环(2)、下内环(3)和下外环(4)共同装在一个气环槽内，各环开口相互错开，各环之间以及环与活塞之间均以销钉定位，上内环(1)与下内环(3)及上外环(2)与下外环(4)必须不等宽，但每层内外环环宽之和相等的一槽四环结构；全封闭式油环组是由定环(8)、动环(9)和内环(10)共同装在一个油环槽内，各环开口相互错开，并相互以在其自身上冲出的凸凹定位的一槽三环结构；有顶盖活塞的顶盖(14)与活塞体之间是以螺钉固定的可拆式结构。
2.根据权利要求1所述的全封闭式油环组，其特征在于动环(9)在定环(8)的槽中是能够作轴向往复窜动的。
专利摘要全面全封闭式不泵油活塞组是由具有上下两层环，每层由上内环(1)上外环(2)下内环(3)和下外环(4)构成的一槽四环结构的双向全封闭式气环组与由定环(8)动环(9)和内环(10)构成的一槽三环的全封闭式油环组装在有可拆式顶盖(14)有顶盖活塞上共同组成的。主要是用来解决全封闭式活塞环组泵机油及新型活塞组气环与环槽边摩擦阻力偏大的问题，以期充分发挥这种一槽多环结构密封能力高而且稳和寿命长的优点，节约能源，降低污染。
文档编号F02F3/02GK2076609SQ89205958
公开日1991年5月8日 申请日期1989年8月31日 优先权日1989年8月31日
发明者陈铁铮 申请人:陈铁铮