滚动活塞环及活塞和气缸制造技术

本发明专利技术公开了一种滚动活塞环及活塞和气缸，所述滚动活塞环安装于活塞和气缸之间，包括若干球，球依次首尾相切形成滚动活塞环，球的个数大于或等于3；或，包括若干柱，柱依次首尾相切形成滚动活塞环，柱的个数大于或等于3；或，包括球和柱，球和柱依次首尾相切形成滚动活塞环，球和柱的总数大于或等于3；所述球和柱均可伸缩，和/或活塞上用于安装滚动活塞环的凹槽为可伸缩和气缸上用于安装滚动活塞环的滑道为可伸缩。本发明专利技术还提供了与滚动活塞环相配套的活塞和气缸；发明专利技术将原来活塞环的滑动摩擦变成滚动摩擦，摩擦力大大降低，效率大大提高了，降低磨损，延长了内燃机寿命。

Rolling piston rings and pistons and cylinders

The invention discloses a rolling piston ring and a piston and a cylinder. The rolling piston ring is installed between the piston and the cylinder, including a number of balls, which are tangentially formed from the head and the tail to form a rolling piston ring, and the number of balls is greater than or equal to 3; or, including a number of columns, which are tangentially formed from the head and the tail to form a rolling piston ring, the number of columns is greater than or Equivalent to 3; or, including balls and columns, the balls and columns are in turn tangential to form a rolling piston ring, the total number of balls and columns is greater than or equal to 3; the balls and columns are retractable, and/or the grooves on the piston for installing the rolling piston ring are retractable and the slideways on the cylinder for installing the rolling piston ring are retractable. The invention also provides a piston and a cylinder matching the rolling piston ring. The invention transforms the sliding friction of the original piston ring into rolling friction, greatly reduces the friction force, greatly improves the efficiency, reduces the wear and prolongs the life of the internal combustion engine.

【技术实现步骤摘要】
滚动活塞环及活塞和气缸
本专利技术涉及机械领域，尤其是适用于内燃机机、渣浆泵、空压机、往复冲击装置或液压缸或气缸，具体涉及的是一种滚动活塞环及相配套的活塞和气缸。
技术介绍
目前安装在活塞上的活塞环与气缸之间的摩擦，都是滑动摩擦。人们都知道滚动摩擦力远远小于滑动摩擦力，可是人类至今未能想出真正的滚动式活塞环。专利申请公布号CN103291450A,CN103291602A公布了一种活塞滚动摩擦，目的是将活塞与气缸之间滑动摩擦变为滚动摩擦。活塞环磨损不严重的情况下活塞裙与气缸内壁之间润滑好且压力小，滑动摩擦力弱，滑动摩擦力大的是活塞环与气缸壁之间摩擦，其润滑条件差且压力大。这两个专利中有气缸、活塞、摩擦体(滚动体)、封闭件等，封闭件与气缸内壁之间仍是滑动摩擦，封闭件要封闭住活塞与气缸，必然有很大压力，有很大压力必有很大摩擦力，所以这两个专利将原来的弱滑动摩擦改为滚动摩擦，而滑动摩擦力大的地方并未改为滚动摩擦，未起到大幅度降低摩擦力的作用，其中封闭作用的滚动体如何在热胀时不卡死，冷缩时不漏油，这两个专利对该问题未给出解决方案。申请公布号CN1374447A公布一种活塞环有滚动功能，只说靠特殊材料，没有给出可实施方案也没给图。猜想是靠特殊材料的弹性，活塞环外侧大直径转向内侧小直径时，靠挤压变形，挤压变形时要费力，且挤力大变形滚动中才有封闭作用。推缺气的车比推足气的车要多费好多力，因为缺气车车胎挤压变形要耗力做功。滚动比滑动省力，挤压变形又费很大的力，总体是省力还是费力，没有详尽说明。我们的目的是省力，该申请没有能够达到想要的目的。人们需要一种依靠特殊结构和材料来实现滚动的省力活塞环。内燃机因摩擦要损失总能量的10％到25％，活塞环与气缸之间的摩擦占内燃机总摩擦的55％——65％，如果把活塞环的滑动摩擦变成滚动摩擦，摩擦力降到原来的十分之一，内燃机的效率和功率就会分别提高5％以上，或者说损耗至少降低5.4％，即10％－[10×40％+10×60％×(1/10)]％＝5.4％。
技术实现思路
针对上述不足，本专利技术的目的是提供一种滚动活塞环及活塞和气缸，依靠活塞环的特殊结构，达到既能滚动又能封闭活塞与气缸，且在温度升高时，活塞环不卡死在气缸中，温度降低时不漏气漏油,从而将活塞环与气缸之间的滑动摩擦变成滚动摩擦，减少无用功消耗，提高热机等的效率，延长保修期，增加使用寿命。材料方面提高活塞环强度、耐磨、导热等已有成熟技术，本专利技术中不作叙述，滚动活塞环、活塞、气缸的形状可以是圆形，可以是方形，可以与燃烧室形状相似等其它形状，装在一起的三者形状相似。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：一种滚动活塞环，所述滚动活塞环安装于活塞和气缸之间，包括若干球，球依次首尾相切形成滚动活塞环，球的个数大于或等于3；或，包括若干柱，柱依次首尾相切形成滚动活塞环，柱的个数大于或等于3；或，包括球和柱，球和柱依次首尾相切形成滚动活塞环，球和柱的总数大于或等于3；所述球和柱均可伸缩，和/或活塞上用于安装滚动活塞环的凹槽为可伸缩和气缸上用于安装滚动活塞环的滑道为可伸缩。进一步的，所述球或柱上至少含有N个与伸缩方向垂直的弹性层，或有伸缩方向分量的弹性层；任一弹性层与其它弹性层相交部分的表面为活动面，不相交部分的表面与球或柱为一体；球或柱除去弹性层外，剩余部分为构件，构件个数大于或等于N，N≥4；每个构件两端在任意一伸缩方向上的最远距离，要小于球或柱在此方向上的最大长度。进一步的，所述弹性层在某个或几个部分具有折叠性外凸和内凹，使折叠处一侧的构件有向一个方向或多个方向的第一凸块和第一凹槽，另一侧有一个或多个构件在相对位置上有与第一凸块相穿插齿合的第二凹槽和与第一凹槽相穿插齿合的第二凸块，经凸块与凹槽穿插齿合后还有构件向某方向离散的，将离散件连同与之接触有相对运动的已固定构件上设置粗细不均的共同孔道，让锁定件穿过孔道，使离散件与已固定构件之间失去相对运动，从而不离散，锁定件与孔道之间也有弹性层；起锁定作用的构件上没有凸块和凹槽，而有折面和弹性卡；弹性卡卡入相对位置构件上的卡槽中，折面和弹性卡固定锁定件自身，使锁定件不与球或柱离散，凸块向任一方向凸出的长度大于弹性层的厚度。进一步的，在活塞和气缸上设置壁凹槽，气缸上的滑道和活塞上的凹槽设置在壁凹槽中，气缸上的滑道和活塞上的凹槽分别分割成许多厚度均匀的条形板和弧形板，条形板和弧形板内外表面与壁凹槽相对的表面平行，每个条形板、弧形板两端或四周有厚度小于条形板、弧形板的向外凸出的第三凸块，第三凸块凸出的高度大于弹性层的厚度，与第三凸块对应处的活塞和气缸内壁上有侧凹槽，与第三凸块对应处的相邻条形板、弧形板处也有侧凹槽，侧凹槽将第三凸块外表包围，条形板或弧形板之间、条形板或弧形板与壁凹槽之间以及条形板或弧形板与侧凹槽之间均有弹性层。进一步的，活塞上的凹槽半径和气缸上的滑道半径，比相对位置环上球或柱半径小0.0001-0.5mm。进一步的，在活塞凹槽内壁厚处再挖一层珠凹槽，珠凹槽内放一层小滚珠，所述滚动活塞环与气缸内壁滑道之间及滚动活塞环与珠凹槽中小滚珠之间都成点或线相接触。进一步的，当超过一半的球或柱体被包含在活塞凹槽或气缸滑道中时，活塞凹槽或滑道一侧的部分侧壁为可装卸，当气缸平底滑道长度等于气缸长度时，滑道部分侧壁不用制成可装卸。本专利技术还提供一种活塞，所述活塞的活塞头部装配有上述的滚动活塞环。进一步的，所述活塞凹槽底部设置有润滑油供、回油孔，供、回油孔与压力润滑油道连通。本专利技术还提供一种气缸，所述气缸的缸体内装配有上述的滚动活塞环。本专利技术的有益效果如下：1.将原来活塞环的滑动摩擦变成滚动摩擦，摩擦力大大降低，效率大大提高了。2.热机等机器在工作中损坏，摩损是最主要因素，活塞和汽缸最先磨坏，摩擦力大大减小后，保修期大大延长，寿命就大大增加了。3.改进容易。只改变活塞、活塞环和气缸，其它众多部件基本不用变，就能大大减小阻力，改进部分小而效果大。附图说明图1为球环的示意图；图2为球环上相邻球的切点的示意图；图3为球环及切点面示意图；图4为活塞、滚动环及气缸的装配示意图；图5为外径是圆形气缸的滑道示意图；图6为图5的半剖示意图；图7为活塞上球形凹槽截面示意图；图8.1为方形等长柱滚动活塞环截面示意图；图8.2为方形等长柱滚动活塞环与活塞的装配截面示意图；图8.3为方形等长柱滚动活塞环、活塞以及气缸的装配截面示意图；图9.1为球环切点面示意图；图9.2为轻外凸切点面示意图；图9.3为重外凸切点面示意图；图9.4为内凹切点面示意图；图10为外侧小球间隔大球将切点外移的示意图；图11为内侧小球间隔大球将切点内移的示意图图12.1为珠凹槽示意图；图12.2为小珠轴与小滚珠不为一体的示意图；图12.3为小珠轴与小滚珠一体示意图；图13为滑道和凹槽分割为条形板的截面示意图；图14为图13的A-A向剖视图；图15为滑道和凹槽分隔为弧形板的截面示意图；图16.1-图16.3为长、中、短三种柱及三种组合示意图，a为长柱，b为中柱，c为短柱；图中：球环1、切点2、切点面3、活塞4、气缸5、滑道6、凹槽7、珠凹槽8、小滚珠9、珠轴凹槽10、珠轴11、分界面12、珠凹槽外盖部分13、珠凹槽内部分14、壁凹槽15、条形板16、弧形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种滚动活塞环，所述滚动活塞环安装于活塞和气缸之间，其特征在于，包括若干球，球依次首尾相切形成滚动活塞环，球的个数大于或等于3；或，包括若干柱，柱依次首尾相切形成滚动活塞环，柱的个数大于或等于3；或，包括球和柱，球和柱依次首尾相切形成滚动活塞环，球和柱的总数大于或等于3；所述球和柱均可伸缩，和/或活塞上用于安装滚动活塞环的凹槽为可伸缩和气缸上用于安装滚动活塞环的滑道为可伸缩。

【技术特征摘要】
1.一种滚动活塞环，所述滚动活塞环安装于活塞和气缸之间，其特征在于，包括若干球，球依次首尾相切形成滚动活塞环，球的个数大于或等于3；或，包括若干柱，柱依次首尾相切形成滚动活塞环，柱的个数大于或等于3；或，包括球和柱，球和柱依次首尾相切形成滚动活塞环，球和柱的总数大于或等于3；所述球和柱均可伸缩，和/或活塞上用于安装滚动活塞环的凹槽为可伸缩和气缸上用于安装滚动活塞环的滑道为可伸缩。2.根据权利要求1所述的一种滚动活塞环，其特征在于，所述球或柱上至少含有N个与伸缩方向垂直的弹性层，或有伸缩方向分量的弹性层；任一弹性层与其它弹性层相交部分的表面为活动面，不相交部分的表面与球或柱为一体；球或柱除去弹性层外，剩余部分为构件，构件个数大于或等于N，N≥4；每个构件两端在任意一伸缩方向上的最远距离，要小于球或柱在此方向上的最大长度。3.根据权利要求2所述的一种滚动活塞环，其特征在于，所述弹性层在某个或几个部分具有折叠性外凸和内凹，使折叠处一侧的构件有向一个方向或多个方向的第一凸块和第一凹槽，另一侧有一个或多个构件在相对位置上有与第一凸块相穿插齿合的第二凹槽和与第一凹槽相穿插齿合的第二凸块，经凸块与凹槽穿插齿合后还有构件向某方向离散的，将离散件连同与之接触有相对运动的已固定构件上设置粗细不均的共同孔道，让锁定件穿过孔道，使离散件与已固定构件之间失去相对运动，从而不离散，锁定件与孔道之间也有弹性层；起锁定作用的构件上没有凸块和凹槽，而有折面和弹性卡；弹性卡卡入相对位置构件上的卡槽中，折面和弹性卡固定锁定件自身，使锁定件不与球或柱离散，凸块向任一方向凸出的长度大于弹性层的厚...

【专利技术属性】
技术研发人员：李忠福，
申请(专利权)人：李忠福，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15