[发明专利]具集油环的活塞

说明书

技术领域

本发明涉及一种带集油环(oil collecting ring)的活塞，该集油环用于形成大型两冲程内燃机(combustion engine)的活塞的活塞环组。该活塞设置成在安装状态能够沿该大型两冲程狄塞尔机的气缸的气缸壁来回移动，该活塞环组包括位于最靠近该气缸的燃烧室处且带有第一运行表面的第一活塞环和具有收集环运行表面的该集油环，且该第一活塞环设置于该活塞的第一活塞环槽中且该集油环设置于该活塞的收集环槽中，使得在操作状态下该第一活塞环的该第一运行表面和该集油环的该收集环运行表面与该气缸壁的气缸运行表面摩擦接触。

背景技术

从现有技术已知的用于大型狄塞尔机(diesel engine)的活塞，特别是用于纵向扫气大型两冲程狄塞尔机的活塞通常配备活塞环组(ringpack)，该活塞环组包括多个层叠设置的活塞环，每一个活塞环在一个活塞槽中。已知活塞环组通常包括至少两个活塞环，然而，取决于大型狄塞尔机的大小及/或功率及/或取决于要求或操作发动机的特别操作条件，大部分包括三个、四个或甚至五个活塞环。

在这种设置中，这些活塞环履行完全不同的功能，诸如润滑剂在气缸的运行表面上的分配及/或刮掉，燃烧室相对于曲柄外壳的密封，或者在纵向扫气大型两冲程狄塞尔机的情况下，相对于接收器室的密封等等。

对于纵向扫气的大型两冲程狄塞尔机，典型地使用包括四个或五个活塞环的活塞环组来相对于活塞下面密封燃烧空间，活塞下面导向接收器室，在扫气阶段开始时新鲜空气从接收器室流经扫气槽进入到气缸的燃烧室内。取决于环间隙，下部活塞环被或多或少地强大地加载。就此而论，在下部活塞环之间可能发生不同类型的不稳定性，这可导致压力波动，例如而这种压力波动可造成活塞运行的不稳定性，因为存在过多的具有类似功能或相同功能的活塞环。

大型狄塞尔机常常用作船只用的驱动机组或在固定的操作中，例如用于驱动大型发电机来产生电能。就此而论，发动机通常在相当长的时期以连续的运行操作来运行，这对于操作可靠性与可用性提出了较高的要求。为此，较长的维修间隔、较小的磨损和燃料以及操作材料的节约利用为这些发动机操作的中心标准。其中，这种大口径(bore)、缓慢运行狄塞尔机的活塞的运行性能是维修间隔的长度、可用性的决定性因素且经由润滑剂消耗也是操作成本和因此经济效益的直接决定性因素。因此，大型狄塞尔机润滑的复杂问题的重要性也不断增加。

在大型狄塞尔机中，通过在往复式活塞中或气缸壁中的润滑装置发生活塞润滑，润滑油通过润滑装置施加到气缸壁的运行表面上以便减小活塞与运行表面之间的摩擦和因此运行表面与活塞环的磨损。因此，目前，在诸如Sulzer RTA发动机的现代发动机中，对于1000小时的操作时间，运行表面的磨损小于0.05mm。在这些发动机中，所供应的润滑剂的量为大约1.3g/kWh和更少，而且如果可能应当进一步减小，相当重要的是出于成本的原因。同时应减小磨损，或者应至少保持磨损不变。

完全不同的方案被称为用于运行表面润滑的润滑系统，其不同不仅关于润滑装置的实际设计而且还关于润滑方法。因此，也了解了润滑装置，其中通过在气缸壁中外围方向中供应的多个润滑油孔向越过润滑剂孔运行的活塞上施加润滑油，且通过活塞环不仅在周向而且也在轴向分配润滑剂。诸如此类的系统以较高的润滑油供给率进行操作且润滑油不仅通过活塞环分配到气缸套的运行表面上而且也在扫气循环中扫气槽空闲时通过扫气空气将过量的润滑油吹回到气缸套内，使得通过润滑油雾而实现附加的润滑效果。

就此而论，具有增加量的润滑油的这种系统在操作中具有两种基本劣势。由于在相对较高的润滑油供给率进行操作，因此可能会发生活塞环具有太多的润滑油要处理，发生碳化效应，这尤其会导致活塞环槽中的沉积或碳化，而这种沉积或碳化可导致活塞环在活塞环槽中的堵塞，从而损害活塞环的密封效果且在最坏的情况下这导致对气缸、对活塞环和对活塞自身的损害。

在这个方法中，润滑剂并不是施加于气缸壁的运行表面上的较大面积而是或多或少地施加在活塞的侧表面上活塞环之间的选定点，使得润滑油在运行表面上的分配常常仅是不能够充分保证，这导致了由于过度摩擦而形成较多的热，且最终结果可在局部导致活塞与运行表面的接触表面熔融(fusing)以及涌出(break out)因此而产生的物质，换言之，导致活塞卡住(piston seizure)。