專利名稱：全面全封閉式不泵油活塞組的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于活塞式內燃機、蒸汽機和壓縮機等部件，是對“一種全封閉式活塞環組”(專利號862042577，以下簡稱A專利)與“新型活塞組”(專利號882108468，以下簡稱B專利)兩項專利關于氣環、油環和活塞及其綜合作用所作的新改進。
實踐證明A專利的密封功能，特別是密封功能的穩定性以及其使用壽命，是相當理想的，但背壓偏高與泵機油現象較重是其缺點。B專利就是在把活塞環中的氣環(密封環)與活塞統一考慮的基礎上對A專利的改進。但B專利仍有氣環與環槽邊磨擦阻力較大及活塞結構較復雜的缺點。同時，油環的刮油和涂油功能的穩定性與氣環的密封能力的高穩定性及長壽命的匹配問題，還沒有考慮和統一起來。
本實用新型的目的是一方面把A專利的只封斷燃氣下漏的單向全封閉結構改成既能封斷燃氣下漏的通道，又能封斷機油上竄的通道的雙向全封閉結構，從氣環組本身就比較徹底的解決了泵機油問題；另一方面把油環也作成全封閉結構，使其刮油和涂油功能的穩定性與雙向全封閉式氣環組相匹配，較全面的把密封與潤滑在高密封、低內耗、長壽命和不泵油的前提下統一起來。同時使與之配套的活塞，簡化到近于普通活塞的程度，并為進一步提高氣環槽邊的耐磨能力和簡易的處理斷環事故備下結構上的方便條件。
以下結合附圖對本實用新型作詳細的說明。
附
圖1，全面全封閉式不泵油活塞組圖。
附圖2，雙向全封閉式氣環組圖。
附圖3，消除泵機油現象說明圖。
附圖4，全封閉式油環立體圖。
附圖5，全封閉式油環組斷面圖。
附圖6，有頂蓋活塞圖。
(一)，全面全封閉式不泵油活塞組。
把圖2所示的雙向全封閉式氣環組及圖4和圖5所示的全封閉式油環組按
圖1裝入圖6所示的有頂蓋活塞的氣環槽和油環槽中，由于1，雙向全封閉式氣環組的上環不再是僅由一個普通環形成的蓋環，而是由和下環原理與結構相同、但寬窄與下環相反的兩個環組成。所以，不僅高壓燃氣通過開口下漏的通道被下環所封斷，自下邊隙竄入背隙的機油，繼續上竄的通道(如A專利的蓋環的開口)也被封斷，氣環本身就完成了消除泵機油現象的工作(詳見(二))。
2，全封閉式油環組能在活塞下行的刮油過程中封斷被刮下的機油的反竄通道，又能在活塞上行的涂油過程中封斷含在油環里的機油的漏回通道，其雙向封閉作用是由動環完成的(詳見(三))。
3，有頂蓋活塞既可使上環的定位銷孔鉆孔方便，又特別便于處理斷環事故。而且又可為提高氣環槽槽邊的耐磨能力的處理工藝提供結構上的方便(詳見(四))。
在這種一槽多環的結構中，各環相互封閉開口的結果，使開口大小對密封能力的影響變得很微弱，因此由于磨損而使開口變大，以至造成漏氣量大增，泵機油現象加重的問題以及造成機油被稀釋，發動機磨損加劇，因而不得不在兩次大修之間專門大拆大卸的更換一次氣環等問題，都將得到較好的解決。不僅可大量節約了燃料油，也將大量節約機油、延長發動機壽命、降低污染和維修費用。
A專利中的蓋環和本實用新型中上下兩層環的內外環的寬窄相反，都能使內外環之間的環間余隙(這里是沒有跑合作用的)也相互封閉，因而使密封能更趨完善。
全封閉式油環組是同一概念在油環上的具體運用。
把這些性能與有頂蓋活塞結合在一起，就構成了性能比較完善的全面全封閉式不泵油活塞組。下面來分別作進一步更詳細的說明。
(二)，雙向全封閉式氣環組。
雙向全封閉結構的基本概念與A、B兩項專利是一樣的，所以對于它能夠較好的密封高壓氣體的作用就不再重復了。這里只著重說清它能很好的消除泵機油現象的原因。
在A專利中，只有下環是內外兩個環，能夠相互封斷開口所形成的徑向漏氣通道，而上環(即蓋環)僅能與下外環相互封斷開口所形成的軸向漏氣通道，對徑向漏氣通道不能封斷。因此，蓋環的開口所形成的徑向漏氣通道使燃燒室與背隙連通著。由于A專利的一槽三環結構已全部封斷了從燃燒室向下(向曲軸箱方向)的漏氣通道，所以在邊隙大于零的前提下，在吸入行程中機油必定竄入背隙，而且是一經竄入就不能排回。結果是機油不斷上竄，形成嚴重的泵機油現象。
雙向全封閉式氣環組，是用和A專利中下環同樣結構的內外兩個環，即上內環(1)與上外環(2)來取代A專利中由一個普通環形成的蓋環。在吸入行程中，氣環因與氣缸壁的磨擦阻力及燃燒室負壓的聯合作用而緊貼到上槽邊上的時候，出現了下邊隙(5)，被下外環刮下來的機油便從此處進入背隙(6)。但因這時上層環的上端面也已貼在上槽邊(7)上，同時上內環(1)與上外環(2)也是相互封斷了開口所形成的徑向通道，所以機油不可能再竄入燃燒室。于是泵機油問題就基本被消除了！實際上，機油上竄的氣壓條件，最大負壓只約0.3個大氣壓，與之相反，排回機油的氣壓條件，最高可達60～100個大氣壓，而且排回機油的時間比上竄長三倍，由于全封閉只是對開口而言，各接觸間隙并非為零，竄入背隙的機油總是要被排回一些的。這正好起到了循環供油但又不致于泵機油的微妙作用。
總之，機油一定會竄入背隙，但也一定竄不到上層環的上端面以上去。竄入背隙的機油卻能以“油池密封”的形式提高各氣環之間、氣環與活塞之間的各接觸間隙的密封能力、潤滑能力和散熱冷卻的能力。這一點要比B專利消滅邊隙的辦法優越得多！另外，內外兩個環組成一層環這種結構，在邊隙及背隙均大于零的前提下，對于吸入行程并未能全封閉，只有雙向全封閉結構才真正實現開口的全封閉。
可見，雙向全封閉式氣環組是由上下兩層環，每層各由內外兩個環，即上內環(1)、上外環(2)、下內環(3)和下外環(4)組成的“一槽四環結構”，其中，兩個內環和兩個外環都是不等寬的，用以相互封閉環間余隙，使這部沒有跑合作用，其本身密封能力很低的間隙也能被嚴格密封。
實踐證明這種“一槽四環結構”只以普通油環配合使用，就能立桿見影的消除了泵機油現象。
為了保證正常環壓，每層環的內外環寬之和將大于普通氣環，這有利于密封，尤其有利于小缸徑氣環的密封、耐磨壽命和防止斷環。
本實用新型仍以B專利中的外環外圓上加作兩端封口的油封槽(油封減壓結構)或“減薄環的厚度”的方法來降低背壓。各環之間以及環與活塞之間，也均以銷釘定位。
考慮到鋼的光滑表面與鑄鐵之間的對磨性能很好，如用矩形斷面的鋼絲來盤繞加工外環，則對于鑄鐵汽缸來說，不僅耐磨壽命長，而且可把加工鑄鐵環的九道工序減至五～六道，特別是盤繞速度高得多，生產效率大增，會使成本大幅度下降。
(三)，全封閉式油環組。
如圖3及圖5，是由定環(8)、動環(9)和內環(10)三者組成的。開口都相互錯開。定環(8)的斷面是槽形的，槽底有多個油孔(11)。由于各環的開口都相互錯開，所以相接觸的環都相互封閉了對方的開口。即內環(10)與定環(8)相互封閉了對方的開口，使徑向漏油通道被封斷；動環(9)與定環(8)相互封閉了對方的開口，使軸向漏油通道被封斷。也就是說當活塞下行時，動環(9)就因其與汽缸壁的磨擦阻力而貼到定環(8)的上唇(12)上，相互封閉了對方的開口所形成的軸向漏油通道，與內環(10)共同形成上唇的全封閉。同理，當活塞上行時，動環(9)就貼到定環(8)的下唇(13)上，與內環(10)共同形成下唇的全封閉。
油環實現這種全封閉，使刮油和涂油基本上不再因開口逐漸變大而變壞，因而使性能高度穩定。它將和雙向全封閉式氣環組一樣，愈是到使用后期，效果就愈加明顯。
這種全封閉式油環組全部用窄鋼帶壓、繞成形，生產效率將極高，由于是封油，精度要求略低，生產工序可以從十一道減至四～五道，并可沖出凸凹以相互定位，無須加工和安裝定位銷，所以成本將大幅度下降，原材料消耗也將大為減少。
由于刮油徹底和穩定，所以環壓可以降低。因此可以減小環寬，適當加大自由開口，使環壓也更趨于穩定。既有利于刮油和涂油功能的穩定，又有利于降低內耗，節約能源。
(四)，有頂蓋活塞。
像普通活塞那樣在活塞上車成整體的氣環槽，固然不失為一種簡易可行的好方案之一，但是一旦發生斷環，就只能大拆大卸！而且，由于對發動機性能穩定的要求日益提高，但環槽的耐磨性能由于鋁合金硬度太低而愈顯其不合要求。在鑄入的鑄鐵圈上加工環槽的辦法雖有所改善，但還遠非理想。鑲一個表層硬度極高的環，將是易行方案之一。所以有頂蓋(14)的可拆式活塞要好些。這對處理斷環和鉆定位銷孔都最方便。
權利要求1.一種全面全封閉式不泵油活塞組，它是由雙向全封閉式氣環組、全封閉式油環組與有頂蓋活塞三部分組成，其特征在于雙向全封閉式氣環組是由上內環(1)，上外環(2)、下內環(3)和下外環(4)共同裝在一個氣環槽內，各環開口相互錯開，各環之間以及環與活塞之間均以銷釘定位，上內環(1)與下內環(3)及上外環(2)與下外環(4)必須不等寬，但每層內外環環寬之和相等的一槽四環結構；全封閉式油環組是由定環(8)、動環(9)和內環(10)共同裝在一個油環槽內，各環開口相互錯開，并相互以在其自身上沖出的凸凹定位的一槽三環結構；有頂蓋活塞的頂蓋(14)與活塞體之間是以螺釘固定的可拆式結構。
2.根據權利要求1所述的全封閉式油環組，其特征在于動環(9)在定環(8)的槽中是能夠作軸向往復竄動的。
專利摘要全面全封閉式不泵油活塞組是由具有上下兩層環，每層由上內環(1)上外環(2)下內環(3)和下外環(4)構成的一槽四環結構的雙向全封閉式氣環組與由定環(8)動環(9)和內環(10)構成的一槽三環的全封閉式油環組裝在有可拆式頂蓋(14)有頂蓋活塞上共同組成的。主要是用來解決全封閉式活塞環組泵機油及新型活塞組氣環與環槽邊摩擦阻力偏大的問題，以期充分發揮這種一槽多環結構密封能力高而且穩和壽命長的優點，節約能源，降低污染。
文檔編號F02F3/02GK2076609SQ89205958
公開日1991年5月8日 申請日期1989年8月31日 優先權日1989年8月31日
發明者陳鐵錚 申請人:陳鐵錚