專利名稱：刮片、刮環(huán)、軸封和內(nèi)燃機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于刮擦相對(duì)于刮片可軸向移動(dòng)的桿的外表面的刮片，并且涉及具有這樣的刮片的刮環(huán)。本發(fā)明還涉及配備有這樣的刮環(huán)的內(nèi)燃機(jī)軸封和內(nèi)燃機(jī)。
背景技術(shù)：
用于刮擦相對(duì)于刮環(huán)軸向運(yùn)動(dòng)的桿的外表面的刮環(huán)是眾所周知的。這樣的刮環(huán)用于刮除在各自應(yīng)用場(chǎng)合中存在于桿外周面上的液膜例如潤(rùn)滑油。尤其是將刮環(huán)用于將兩個(gè)空間相互分開，從而在一個(gè)空間內(nèi)的潤(rùn)滑油沒有通過相對(duì)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)空間。這種用途的刮環(huán)因?yàn)楣苇h(huán)和相應(yīng)桿之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而遇到一定磨損。為維持刮環(huán)功能，一方面提出優(yōu)化的材料組合，另一方面，存在可通過特殊形狀結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)整刮環(huán)工作方式的可能性。用于刮擦相對(duì)于刮環(huán)軸向運(yùn)動(dòng)的桿的外表面且由多個(gè)被壓迫到桿外周面上的環(huán)段構(gòu)成的刮環(huán)是已知的。通過EP0318349A1公開了配備有多個(gè)刮片的刮環(huán)，刮環(huán)可以由兩個(gè)部分構(gòu)成。該刮環(huán)的兩個(gè)部分的接觸面此時(shí)是相應(yīng)斜切構(gòu)成的。這些刮片以筆直的端部徑向朝內(nèi)突出，以便接觸到一個(gè)可移動(dòng)的桿的要從上刮除液體的外表面。文獻(xiàn)US2，692，152示出一種容納多個(gè)刮環(huán)的軸封。在具體實(shí)施例中，設(shè)置四個(gè)上下重疊且由多個(gè)部分構(gòu)成的刮環(huán)。這些刮環(huán)像在文獻(xiàn)EP0318349A1中所示的那樣具有多個(gè)徑向朝內(nèi)指且具有筆直的端部的片，借此要獲得期望的刮擦作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種刮片，其在考慮到磨損的情況下顯示出得以改善的刮擦功能。根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)將通過具有權(quán)利要求1的特征組合的刮片來(lái)完成。本發(fā)明提出一種用于刮擦相對(duì)刮片可軸向運(yùn)動(dòng)的桿的外表面的刮片，其中，至少兩個(gè)刮片沿支撐環(huán)的軸向彼此間隔布置，并且每個(gè)刮片在支撐環(huán)的每個(gè)斷口的周向區(qū)域內(nèi)具有刮片斷口。通過在支撐環(huán)內(nèi)具有斷口地特殊構(gòu)成該刮環(huán)，可以通過設(shè)置兩個(gè)軸向間隔的刮片來(lái)特別有利地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明刮環(huán)的功能，這是因?yàn)樵O(shè)于刮環(huán)內(nèi)的多個(gè)刮片滿足刮擦功能，并且刮片斷口如此設(shè)置在該支撐環(huán)斷口的周向區(qū)域中，即，阻止要刮除的液體經(jīng)過斷口流走，同時(shí)保證磨損補(bǔ)償。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，這些刮片斷口如此構(gòu)成，對(duì)應(yīng)于支撐環(huán)內(nèi)的一個(gè)斷口的多個(gè)刮片斷口在支撐環(huán)軸向投影中沒有彼此相交。由此，支撐環(huán)斷口的特殊布置形式和設(shè)在內(nèi)周上的具有刮片斷口的刮片可以如此配置，即，在刮環(huán)和相應(yīng)桿之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)阻止了液膜通過支撐環(huán)內(nèi)的斷口流出。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，該刮環(huán)在安裝于桿上的狀態(tài)中通過作用于刮環(huán)的預(yù)緊機(jī)構(gòu)被預(yù)緊，從而刮片的內(nèi)周面保持接觸桿的外表面。由此一來(lái)，保證刮片可靠接觸要刮擦的桿外表面，并且當(dāng)刮片在使用過程中磨損時(shí)，可以在考慮支撐環(huán)內(nèi)的斷口的情況下同時(shí)自動(dòng)造成磨損補(bǔ)償。此外，根據(jù)本發(fā)明，一個(gè)刮片設(shè)置用于安裝在由至少兩個(gè)環(huán)段構(gòu)成的刮環(huán)的內(nèi)周上，其中該刮片由相應(yīng)數(shù)量的、通過在周向上的刮片斷口形成的片段組成，其中界定刮片斷口的刮片端面相對(duì)于刮片的徑向被斜切，用于至少部分補(bǔ)償刮片的刮擦面的由磨損造成的變化。用于安裝在刮環(huán)內(nèi)周上的刮片在使用過程中遇到磨損。通過設(shè)置由至少兩個(gè)環(huán)段構(gòu)成的刮環(huán)可以補(bǔ)償由刮片磨損所帶來(lái)的周向變化。在上述的刮環(huán)內(nèi)使用刮片的目的是刮擦該桿的盡量大的外周。原則上，可以在刮片片段的周向上在對(duì)置兩端規(guī)定對(duì)此足夠大的間距。但由此出現(xiàn)以下情況，即，當(dāng)未使用的刮片被投入使用時(shí)，將會(huì)在周向上存在特別大的間距，結(jié)果無(wú)法最佳滿足刮環(huán)的功能。但是，該間距的縮小導(dǎo)致其它問題，尤其在進(jìn)一步磨損的情況下。通過本發(fā)明的、界定刮片斷口的其端面相對(duì)于刮片徑向被斜切刮片，可以在使用過程中盡量保持要刮擦的周面。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，對(duì)于刮片，在端面和切線之間設(shè)有一個(gè)介于小于90°的范圍內(nèi)的斜切角度，所述切線的切點(diǎn)位于刮片內(nèi)周且位于片段端部上。此時(shí)，如果構(gòu)成刮片的片段數(shù)量為2，則斜切角度為0° ;如果構(gòu)成刮片的片段數(shù)量更多，則設(shè)定逐漸增大的斜切角度。通過設(shè)定其角度小于90°的斜切角度已經(jīng)展現(xiàn)了以下優(yōu)點(diǎn)，既不會(huì)在使用過程中出現(xiàn)在刮片片段之間的過大的間距，也不會(huì)在進(jìn)一步磨損時(shí)出現(xiàn)問題。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，斜切角度被確定為不等于在同心磨損時(shí)得到的最佳理論斜切角度。理論同心磨損造成了，接觸桿外周面的所有刮片內(nèi)周面區(qū)以彼此相同的程度磨損。由此一來(lái)，基于幾何形狀考慮而得到理論斜切角度。但根據(jù)本發(fā)明，該斜切角度被確定為不同于在同心磨損時(shí)出現(xiàn)的可獲得的理論斜切角度。由此一來(lái)，將考慮實(shí)際磨損狀況，因此對(duì)于實(shí)際所用的刮片得到了盡量得以改善的功能性。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，斜切角度通過在假定刮片內(nèi)周存在同心磨損的情況下計(jì)算出的理論角度乘以一個(gè)修正系數(shù)來(lái)確定，其中該修正系數(shù)考慮了刮片內(nèi)周處的偏心磨損。通過這樣的修正系數(shù)，可以不同于可理論得出和算出的角度提供這樣的刮片，其最佳地匹配于實(shí)際磨損狀況。尤其是，設(shè)于刮片上的斜切角度優(yōu)選大于或等于修正后的斜切角度，并且小于或等于理論斜切角度。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，該修正系數(shù)是在考慮了構(gòu)成刮片的多個(gè)片段在刮片周向上的間距的情況下確定的。在不同的應(yīng)用場(chǎng)合中，可能允許或甚至需要刮片片段之間有不同的間距。當(dāng)間距特別大時(shí)，必須考慮以下事實(shí)情況，即，修正系數(shù)匹配于幾何理論規(guī)定條件和偏心磨損的實(shí)際假定條件。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，在構(gòu)成刮片的片段數(shù)量為2時(shí)，修正系數(shù)為O ;在構(gòu)成刮片的片段數(shù)量更多時(shí)，修正系數(shù)接近I。事實(shí)表明，同心磨損和偏心磨損之間的差異在構(gòu)成刮片的片段數(shù)量較多時(shí)小于例如在有兩個(gè)片段時(shí)的同心磨損和偏心磨損之間的差異。根據(jù)本發(fā)明，提出一種上述類型的刮環(huán)，該刮環(huán)具有至少兩個(gè)如上所述的刮片。此時(shí)，每個(gè)刮片的刮片斷口的數(shù)量和尤其在周向上的位置匹配于該支撐環(huán)斷口的數(shù)量和位置。就是說(shuō)，該刮環(huán)具有至少兩個(gè)刮片，其中每個(gè)刮片由相應(yīng)數(shù)量的通過在周向上的片段斷口形成的片段組成。界定刮片斷口的刮片端面相對(duì)于刮片的徑向是被斜切，以便至少部分補(bǔ)償刮片刮擦面的由磨損造成的變化。此時(shí)，這些刮片斷口就周向位置而言設(shè)置在該刮環(huán)的支撐環(huán)的斷口區(qū)域內(nèi)。由此得到這樣的刮環(huán)，其中將如此盡量考慮刮片的磨損，即，相應(yīng)的桿的要刮擦的表面被優(yōu)化，并且同時(shí)阻止待刮除的液體在刮環(huán)和相應(yīng)的桿之間有相對(duì)的運(yùn)動(dòng)時(shí)經(jīng)由因支撐環(huán)環(huán)段之間的斷口而出現(xiàn)的縫隙流出。同時(shí)，通過可選地考慮刮片偏心磨損來(lái)優(yōu)化刮環(huán)的功能性。根據(jù)至少兩個(gè)刮片的軸向間隔的位置，如此布置和配置這些刮片斷口，即，它們?cè)谠摴苇h(huán)的軸向投影中在任何位置上都不相交。根據(jù)本發(fā)明還規(guī)定了設(shè)有具有至少一個(gè)缸的內(nèi)燃機(jī)且尤其是雙沖程大功率柴油機(jī)的軸封，在內(nèi)燃機(jī)的情況下，活塞可往復(fù)移動(dòng)地設(shè)置，該活塞機(jī)借助呈活塞桿形式的桿例如與十字頭聯(lián)接。本發(fā)明的軸封用于使該桿從一個(gè)空間穿至另一個(gè)空間，尤其是從進(jìn)氣箱穿入曲柄箱。本發(fā)明的軸封具有至少一個(gè)上述類型的刮環(huán)，該刮環(huán)尤其具有上述類型的刮片。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式，在軸封中在該支撐環(huán)的外周上設(shè)有預(yù)緊機(jī)構(gòu)，它將設(shè)于支撐環(huán)內(nèi)周上的多個(gè)刮片壓緊到桿外表面上，從而在刮片逐漸磨損時(shí)，其內(nèi)表面通過預(yù)緊機(jī)構(gòu)保持接觸桿的外表面。這樣一來(lái)，造成具有刮環(huán)的軸封能正確發(fā)揮功能，同時(shí)在考慮刮片同心磨損的情況下造成對(duì)變化的幾何形狀狀況的自動(dòng)補(bǔ)償。本發(fā)明還規(guī)定了內(nèi)燃機(jī)且尤其是雙沖程大功率柴油機(jī)，其具有呈活塞桿形式的桿，在該桿上設(shè)有上述類型的軸封，用于使活塞桿在兩個(gè)空間之間、尤其在進(jìn)氣箱和曲柄箱之間穿過?？傊景l(fā)明將其效果應(yīng)用到在使用壽命方面存在特殊要求的內(nèi)燃機(jī)，同時(shí)可以盡量減少維護(hù)工作要求。但本發(fā)明不局限于應(yīng)用到內(nèi)燃機(jī)，而是該刮環(huán)和該刮片也可被用到任何技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)合，此時(shí)需要刮擦一個(gè)可相對(duì)于刮環(huán)或相對(duì)于刮片軸向移動(dòng)的桿的外表面，尤其為了將兩個(gè)空間分隔開，并且避免附著于桿的液體且尤其是潤(rùn)滑油從一個(gè)空間進(jìn)入另一個(gè)空間。其例子可以是線性液壓驅(qū)動(dòng)裝置、活塞壓縮機(jī)、泵和其它執(zhí)行機(jī)構(gòu)。


圖1以立體視圖示出根據(jù)第一實(shí)施例的具有兩個(gè)刮片的刮環(huán)；圖2以立體視圖示出根據(jù)第一實(shí)施例的一個(gè)變型的具有兩個(gè)刮片的刮環(huán)；圖3a示出根據(jù)第二實(shí)施例的安裝在刮環(huán)內(nèi)的刮片；圖3b示出在支撐環(huán)的斷口區(qū)域內(nèi)的圖3a的局部；圖4以簡(jiǎn)圖表示在一個(gè)特定例子中的本發(fā)明刮片的幾何形狀情況；圖5以簡(jiǎn)圖表示當(dāng)刮片偏心磨損時(shí)的刮片幾何形狀情況；圖6示出內(nèi)燃機(jī)的在包括本發(fā)明軸封的十字頭區(qū)域內(nèi)的橫截面視圖。
具體實(shí)施例方式以下將參見附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例。
第一實(shí)施例以下參見圖1來(lái)描述本發(fā)明的第一實(shí)施例。圖1以立體圖示出刮環(huán)I。刮環(huán)I具有支撐環(huán)2，支撐環(huán)在本實(shí)施例中由三個(gè)環(huán)段2a、2b和2c組成。支撐環(huán)2的相鄰環(huán)段通過一個(gè)在圖1中用標(biāo)記A表示的斷口相互分開。由這些環(huán)段組成的支撐環(huán)2具有圓形橫截面。這些斷口 A在支撐環(huán)2的這些環(huán)段之間形成縫隙。在圖1和其它圖中，用箭頭X表示該刮環(huán)的軸向。此外，刮環(huán)的周向在這些圖中由相應(yīng)的箭頭U來(lái)表示。尤其是該軸向的延伸方向平行于支撐環(huán)2的對(duì)稱軸線。該周向沿著圓形刮環(huán)的外周延伸。在圖1中單獨(dú)示出了刮環(huán)，即處于未安裝在對(duì)應(yīng)的桿上的狀態(tài)下，以便看清楚。在刮環(huán)I的內(nèi)周面且尤其是內(nèi)表面上，確切的說(shuō)在構(gòu)成支撐環(huán)2的多環(huán)段的內(nèi)表面上，在所示實(shí)施例中設(shè)有多個(gè)軸向相互間隔開的刮片3a和3b。這些刮片3a、3b均由多個(gè)片段構(gòu)成，構(gòu)成這些刮片的片段的數(shù)量等于構(gòu)成支撐環(huán)2的環(huán)段的數(shù)量。刮片3a、3b的片段通過刮片斷口 B或C相互分開。這些刮片斷口 B和C相對(duì)于支撐環(huán)的周向設(shè)置在對(duì)應(yīng)于支撐環(huán)2的斷口A的位置上。這些刮片3a、3b在所示的實(shí)施例中被安裝在槽中，所述槽形成在支撐環(huán)的內(nèi)周面上。這些刮片3a、3b此時(shí)如此安裝在所述槽內(nèi)，以使刮片在刮環(huán)使用過程中無(wú)法沿周向移動(dòng)?；蛘撸@些刮片3a、3b可以直接安裝在支撐環(huán)2的內(nèi)周面上，像例如通過焊接或其它方法。還可能的是，這些刮片3a、3b通過切削加工方法形成在支撐環(huán)2的內(nèi)周面上。圖1示出包括三個(gè)斷口 A的支撐環(huán)2。在支撐環(huán)2內(nèi)的這些斷口 A是斜切形成的，因此在軸向投影中，構(gòu)成支撐環(huán)2的這些環(huán)段2a、2b、2c彼此相交。如此構(gòu)成刮片3a和3b，SP，刮片3a、3b的片段的端面在刮片斷口 B、C處略微伸入支撐環(huán)2的斷口 A中，如圖1所
/Jn ο開設(shè)在相應(yīng)刮片3a和3b之間的刮片斷口 B、C在考慮支撐環(huán)2的斷口 A構(gòu)造的情況下如此設(shè)置，即，在支撐環(huán)2軸向投影中，對(duì)應(yīng)于支撐環(huán)2斷口 A的刮片斷口 B和C是彼此不相交的。如圖1所示的刮環(huán)I通過預(yù)緊機(jī)構(gòu)例如設(shè)置在支撐環(huán)2外周的彈簧4在徑向上朝內(nèi)預(yù)緊。在安裝狀態(tài)中，支撐環(huán)2的這些環(huán)段2a、2b、2c以預(yù)設(shè)的刮片3a、3b貼靠著對(duì)應(yīng)的桿的外周，并且通過彈簧4施加預(yù)緊力于該環(huán)段，從而這些刮片3a、3b以預(yù)定的力被壓迫到桿的外表面上。在安裝狀態(tài)中，可以實(shí)現(xiàn)在刮環(huán)I和相應(yīng)的桿之間的軸向相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因而設(shè)于支撐環(huán)2內(nèi)周的刮片3a、3b在相應(yīng)的桿的外周上滑動(dòng)。此時(shí)，刮環(huán)I可以保持固定不動(dòng)，而使桿相對(duì)于刮環(huán)I運(yùn)動(dòng)，但也可以使桿保持固定不動(dòng)而使刮環(huán)I可相對(duì)于桿軸向運(yùn)動(dòng)。兩種上述情況的組合方式也是可行的，只要允許在刮環(huán)I和相應(yīng)的桿之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。可以設(shè)置不同于彈簧4的預(yù)緊機(jī)構(gòu)，只要滿足了能將支撐環(huán)2的環(huán)段朝內(nèi)預(yù)緊的作用就行。所示的刮環(huán)I被用于完成兩個(gè)空間的分隔，而相應(yīng)的桿通過上述方式以可相對(duì)于刮環(huán)運(yùn)動(dòng)的方式設(shè)置在刮環(huán)I內(nèi)。此時(shí)，是刮環(huán)1、還是桿是固定不動(dòng)的是不重要的，因?yàn)橹恍枰ＷC刮環(huán)I和桿之間可以相對(duì)運(yùn)動(dòng)。這些空間不一定是封閉空間，而是也能與周圍環(huán)境連通。
刮環(huán)I尤其被用于將在其中一個(gè)空間內(nèi)施加于桿外表面的且附著于桿的液體通過刮環(huán)I和桿之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)刮除并阻止存在于桿上的液膜進(jìn)入另一個(gè)空間。這樣的應(yīng)用包括液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)、液壓應(yīng)用、壓縮機(jī)和尤其應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)，在該內(nèi)燃機(jī)中在一個(gè)空間即例如曲柄箱內(nèi)，給呈活塞桿形式的桿配設(shè)潤(rùn)滑油膜，而應(yīng)該阻止?jié)櫥湍みM(jìn)入另一個(gè)空間即例如內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣箱。根據(jù)本發(fā)明，刮環(huán)I具有特殊構(gòu)造的且有以下功能的斷口 A 在刮環(huán)I的使用過程中，由于刮環(huán)I和相應(yīng)的桿之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以及由于刮片3a、3b和桿外表面之間的接觸，而造成磨損。這種磨損磨除掉刮片3a、3b的材料，結(jié)果刮片3a、3b的幾何形狀尺寸在工作過程中改變。通過設(shè)于支 撐環(huán)2外周上的預(yù)緊機(jī)構(gòu)4來(lái)如此補(bǔ)償刮片3a、3b的磨損，即，通過預(yù)緊機(jī)構(gòu)4的徑向朝內(nèi)作用的力使刮片3a、3b在有一定磨損后也保持與相應(yīng)的桿的外表面接觸。因此，在構(gòu)成支撐環(huán)2的環(huán)段2a、2b、2c之間的斷口以及在構(gòu)成刮片3a、3b的片段之間的刮片斷口 B、C用于實(shí)現(xiàn)在刮片3a、3b磨損時(shí)的徑向朝內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，因?yàn)樵谶@樣的運(yùn)動(dòng)中，支撐環(huán)2的外周在總體上變小。支撐環(huán)2外周的縮小可以一直持續(xù)到支撐環(huán)2環(huán)段2a、2b、2c之間的斷口 A被閉合為止。由于斷口 A的特殊構(gòu)造(B卩，呈斜切形狀且從而構(gòu)成支撐環(huán)2的這些環(huán)段2a、2b、2c在軸向投影中相交)，通過與兩個(gè)刮片3a、3b協(xié)作造成了附著于相應(yīng)桿上的液膜沒有流過斷口 A。結(jié)果，總體改善了刮環(huán)I的作用，刮環(huán)的作用原則上是阻止附著于相應(yīng)的桿的液膜從一個(gè)空間流過到另一個(gè)空間，這兩個(gè)空間通過刮環(huán)I被分隔開。通過將刮片3a、3b的斷口 B、C位置設(shè)置在對(duì)應(yīng)于支撐環(huán)2的斷口 A位置的特殊布置，盡量支持了這種作用。以下將參見圖2來(lái)描述第一實(shí)施例的變型。圖2的刮環(huán)Ia結(jié)構(gòu)基本上與圖1的刮環(huán)結(jié)構(gòu)相似。但支撐環(huán)2的斷口 A的構(gòu)造是不同的。如圖2所示，支撐環(huán)2的斷口 A呈臺(tái)階狀，從而在構(gòu)成支撐環(huán)2的環(huán)段2a、2b、2c之間在周向上有縫隙，而這些環(huán)段的端部在周向上呈階梯狀。尤其在斷口 A處，每個(gè)環(huán)段被切為兩級(jí)臺(tái)階，從而在支撐環(huán)2的每個(gè)斷口 A處在支撐環(huán)2軸向的投影中相鄰環(huán)段彼此相交。如圖2所示，兩個(gè)刮片3a、3b軸向間隔布置，以使每個(gè)刮片3a、3b對(duì)應(yīng)斷口 A處的一個(gè)臺(tái)階。確切說(shuō)，刮片3a、3b的片段以不同的周向延伸尺寸延伸，這是因?yàn)橹苇h(huán)2內(nèi)的斷口A呈臺(tái)階狀構(gòu)成。在此變型中，構(gòu)成刮片3a、3b的片段的端面也略微突入支撐環(huán)2的斷口 A中。利用圖2的布置結(jié)構(gòu)，將基本上獲得與利用圖1的布置結(jié)構(gòu)所獲得的一樣的效果。在圖2中示出在斷口 A處的環(huán)段的階梯狀端面，從而支撐環(huán)2的相鄰環(huán)段也在軸向上彼此間隔。通過這樣的間隔，可以順利地根據(jù)刮片3a、3b磨損進(jìn)行直徑補(bǔ)償。但在進(jìn)一步的變型中，在斷口 A處的相鄰環(huán)段的階梯狀端面可以在軸向上抵靠，從而當(dāng)在斷口 A處的周向間距變化時(shí)，相互抵靠的面滑動(dòng)。通過這樣的布置結(jié)構(gòu)，可以造成整個(gè)刮環(huán)的取向穩(wěn)定性的改善。第二實(shí)施例將依據(jù)圖3a、圖3b和圖4來(lái)描述本發(fā)明的第二實(shí)施例。第二實(shí)施例涉及一個(gè)刮片3c。第二實(shí)施例的刮片3c適于安裝在由至少兩個(gè)環(huán)段組成的刮環(huán)Ib中。此外，第二實(shí)施例的刮片3適于安裝在如第一實(shí)施例所述的刮環(huán)1、Ia中。為了說(shuō)明第二實(shí)施例，將解釋所示的刮片3c應(yīng)用到刮環(huán)Ib上，該刮環(huán)由四個(gè)環(huán)段2a、2b、2c和2d組成。為此，在圖3a中示出一個(gè)刮片3c，它安裝在由四個(gè)環(huán)段組成的刮環(huán)Ib中。第二實(shí)施例的刮環(huán)Ib的功能基本上與第一實(shí)施例的刮環(huán)1、Ia的功能相同。 在圖3a中示出了刮環(huán)lb，它具有支撐環(huán)2，支撐環(huán)通過斷口 A被分為四個(gè)環(huán)段2a、2b、2c、2d。在這些環(huán)段中，設(shè)有至少一個(gè)刮片3c，該刮片的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與支撐環(huán)2環(huán)段的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)相同。尤其是提供了這樣的刮片3c，其通過刮片斷口 B被分開的片段的數(shù)量等于設(shè)置用于刮環(huán)Ib的支撐環(huán)的環(huán)段數(shù)量。在圖3a中，片(環(huán))段數(shù)量分別為4。在這里，也在支撐環(huán)2的外周設(shè)有預(yù)緊機(jī)構(gòu)4，其同樣例如可以構(gòu)成為彈簧。圖3b示出了在支撐環(huán)的斷口 A區(qū)域中的圖3a的 局部。在這里，可清楚看到在刮片斷口 B區(qū)域內(nèi)彼此對(duì)置或相鄰的刮片3c片段的端面斜切情況。在圖4所示的例子中示出了本發(fā)明的刮片3c，它在周向U上具有α=90°的延伸尺寸。第二實(shí)施例涉及組成刮片3c的片段的端面特殊構(gòu)造。雖然在如圖4所示的本例子中只示出了刮片3c的一個(gè)片段，但顯然，適于安裝在如圖3a所示的由四個(gè)環(huán)段組成的刮環(huán)Ib中的刮片3c由如圖4所示類型的四個(gè)片段組成。圖4示出以下將描述的本發(fā)明刮片3c的角度情況。圖4所示的刮片3c片段的端面偏離徑向地被切削。尤其是如圖4所示的片段的端面以角度η被切削，該角度形成在切線T和切削面S之間，所述切線位于該片段的內(nèi)周、且位于其端點(diǎn)處。由此造成，在角度α=90°時(shí)，該片段外表面的延伸角度β〈α。以下將說(shuō)明確定角度Π以獲得本發(fā)明刮片3c的基本構(gòu)想。當(dāng)使用由四個(gè)如圖4所示的片段組成的刮片3c時(shí)，在投入使用過程中具有該片段的弧長(zhǎng)b的內(nèi)周接觸相應(yīng)的桿的外表面。該弧長(zhǎng)具有半徑r。當(dāng)進(jìn)一步磨損時(shí)，材料從刮片3c的每個(gè)片段上被磨削掉。因而，內(nèi)表面“移向”設(shè)定具有弧長(zhǎng)B的片段外表面。假如片段端面S是沿徑向被切削的，就像在這種應(yīng)用場(chǎng)合中迄今常見的那樣，那么在刮片3c的片段內(nèi)周磨損時(shí)，會(huì)出現(xiàn)在刮片3c和相應(yīng)的桿的外表面之間的接觸面的改變。尤其是當(dāng)磨損時(shí)，每個(gè)片段的接觸面的周向延伸尺寸或者說(shuō)弧長(zhǎng)就會(huì)增大，結(jié)果迄今為止必然針對(duì)這種變化考慮在刮片片段之間安排足夠大的縫隙。但是，這樣的縫隙造成附著于桿上的液體如潤(rùn)滑油通過刮片3c和相應(yīng)的桿之間的軸向相對(duì)運(yùn)動(dòng)而滑過。由于根據(jù)本發(fā)明的利用刮片3c片段的斜切端面的布置，使得構(gòu)成刮片3c的片段之間的間隔可盡量縮小。而且，可以通過本發(fā)明的布置結(jié)構(gòu)來(lái)阻止縫隙尺寸的顯著改變。以下將詳細(xì)介紹該角度ε的確定。圖4示出了要在兩側(cè)從角度α中減去的角度Y，從而基于圖4所示的幾何形狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)周弧長(zhǎng)b的值等于外周弧長(zhǎng)B的值。片段的外周延伸尺寸和內(nèi)周延伸尺寸的弧長(zhǎng)由以下得到b=Ji X2rX α/360。(I)B=Ji X 2R X β/360。(2)對(duì)于四個(gè)片段的情況，α值為90°，此時(shí)假定刮片3c的相鄰片段的端面彼此相鄰。在舉例假定半徑r=132mm且R=142mm的情況下,得到
β =132X90° /142=83.66。(3)角度情況的關(guān)系可以如下所示α -2 Y = β(4)據(jù)此得到圖4所標(biāo)出的角度ε ε =arctan ( Δ b/(R_r)) =arctan [ ( π X 2RX Y ) / (360。(R-r))] (5)對(duì)于角度Y，得到3. 17°的值，此時(shí)考慮了 b和B必須具有相同值的例子。因此，在本例子中，對(duì)于ε從(5)中得到38. 17°的值?；谝韵录俣l件，即η=90° - ε(6)針對(duì)由四個(gè)片段組成的刮片3c，得到了 51.9°的值，此時(shí)片段的端面在工作使用中相互貼靠并且弧長(zhǎng)b和B的值在內(nèi)周磨損時(shí)應(yīng)保持一致，在這里，該角度被稱為nk·，因?yàn)樵摻嵌仁窃诩俣ü纹?c同心磨損時(shí)獲得的。在本例子中，得到角度n = nkmz=51.9°，該角度是在切線T和斜切端面S之間測(cè)量的，該切線出現(xiàn)在片段的內(nèi)周以及該片段的端部。裝有由四個(gè)片段組成的、且以角度η =51. 9°在片段端面處被斜切的刮片的刮環(huán)在工作中且尤其在刮片3b片段的內(nèi)周面磨損時(shí)導(dǎo)致刮片內(nèi)周面的周向延伸尺寸保持不變。這樣一來(lái)，可以避免將片段之間的縫隙設(shè)計(jì)得過大，結(jié)果可以盡量減小待刮除的液體在要分隔的空間之間流過。已經(jīng)結(jié)合一個(gè)例子說(shuō)明了本實(shí)施例，其中，一個(gè)刮片3c由四個(gè)片段組成并且假定有一定的內(nèi)徑和外徑。該例子只用于說(shuō)明刮片3c的工作方式，在此，片段的端面是斜切構(gòu)成的。尤其是，r值和R值對(duì)于理解本發(fā)明是不重要的，它們只用于使說(shuō)明完整。以下將說(shuō)明第二實(shí)施例的多個(gè)變型，它們是本發(fā)明的、尤其是盡可能改善本發(fā)明效果的有利改進(jìn)方案。此實(shí)施例所述的刮片3c由四個(gè)片段組成。但是，刮片3c也可以設(shè)計(jì)成具有兩個(gè)片段、三個(gè)片段或多于四個(gè)片段。另外，由多個(gè)片段組成的刮片的內(nèi)徑和外徑可以適應(yīng)于應(yīng)用場(chǎng)合。根據(jù)本發(fā)明的基本設(shè)想，刮片3c由多個(gè)片段組成，這些片段在周向上通過刮片斷口形成，其中，刮片3c片段的界定刮片斷口的端面S相對(duì)于刮片3c的徑向被斜切，以便至少部分補(bǔ)償刮片3c的刮擦面由磨損造成的變化。根據(jù)本發(fā)明的基本設(shè)想，在刮片3c片段的端面S和切線T (該切線的切點(diǎn)位于刮片3c的內(nèi)周并且位于該片段的端部上)之間的角度Π根據(jù)上述的幾何形狀考慮被定為
1I = Π konz。該計(jì)算方式同樣可用于由比四個(gè)更少或更多的片段例如20個(gè)或甚至多于20個(gè)的片段組成的刮片。以下將參見圖5來(lái)說(shuō)明第二實(shí)施例的一個(gè)特別有利的變型。圖5示意示出在刮片3c偏心磨損時(shí)出現(xiàn)的幾何形狀情況。對(duì)此在圖5中標(biāo)出了從刮片中心算起的最大偏心磨損量。即，角度Jltonz的確定如上所述基于同心磨損。但在實(shí)踐中，與理論假定的同心磨損不同，在刮片3c的內(nèi)周出現(xiàn)偏心磨損。將參見圖5來(lái)描述以下的特別有利的第二實(shí)施例變型，此時(shí)考慮了以上給出的偏心磨損事實(shí)情況并且參照?qǐng)D3a、圖3b和圖4加以描述。
在圖3a、圖3b和圖4所示的例子中還說(shuō)明，對(duì)于由四個(gè)片段組成的刮片3c，角度n = nkonz=51.9°是最佳的，以便考慮刮片3c片段的同心磨損或者說(shuō)均勻磨損。這樣，通過假定的同心磨損，保持該片段的內(nèi)周面的周向延伸尺寸或者說(shuō)弧長(zhǎng)b、B的不變。第二實(shí)施例的這個(gè)改進(jìn)方案基于以下假定條件，在現(xiàn)實(shí)中必須要考慮的偏心磨損必須根據(jù)其它角度來(lái)優(yōu)化刮片3c的功能，因?yàn)樵诠纹?c的內(nèi)周上的曲率半徑在偏心磨損時(shí)不與在外周上的曲率半徑相同，如圖5所示。此時(shí)在現(xiàn)實(shí)中，所出現(xiàn)的幾何形狀可以在同心磨損時(shí)所出現(xiàn)的幾何形狀和由圖5所示的最大偏心磨損所造成的幾何形狀之間。在此情況下，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在刮片3c上形成的角度η在考慮偏心磨損時(shí)必須加以修正。對(duì)于由四個(gè)片段組成的刮片例子，得到角度n=nkmz=51.9°，而發(fā)明人已經(jīng)證實(shí)，可以對(duì)η=45°的刮片的偏心磨損提供最佳作用。由此得到，由同心磨損產(chǎn)生的理論計(jì)算角度Hkmz可被修正，以改善刮片的功能。根據(jù)第二實(shí)施例的本改進(jìn)方案，從以上考慮中提供一個(gè)修正系數(shù)k，它必須乘以角度nkmz，從而獲得修正后的角度ηΜ，該修正后的角度考慮了刮片的最大可能偏心磨損。
針對(duì)由四個(gè)片段組成的刮片時(shí)的修正系數(shù)為k=0. 868，此處根據(jù)是刮片3c的極度偏心磨損。刮片優(yōu)化的其它考慮表明修正系數(shù)k總是小于I。以下示出了表1，該表示出修正系數(shù)k根據(jù)片段數(shù)量的認(rèn)識(shí)結(jié)果。在此，對(duì)照了片段數(shù)量、由此得到的角度α和β、在刮片同心磨損時(shí)出現(xiàn)的Htonz值。而且得到了刮片上的磨損。此外，記錄下修正系數(shù)k和所得到的修正后的值nex。表I
權(quán)利要求
1.一種安裝在由至少兩個(gè)環(huán)段組成的刮環(huán)(l;la;lb)的內(nèi)周上的刮片，其中該刮片(3c)由相應(yīng)數(shù)量的多個(gè)片段組成，這些片段是通過在周向上的刮片斷口(B;C)形成的，其中，該刮片(3c)的界定該刮片斷口(B;C)的端面(S)相對(duì)于該刮片(3c)的徑向被斜切，以便至少部分地補(bǔ)償該刮片(3c)的刮擦面的由磨損造成的變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的刮片，其中，在該端面(S)和一切線(T)之間設(shè)有介于小于90°范圍內(nèi)的斜切角度(η)，所述切線(T)的切點(diǎn)位于該刮片(3c)的內(nèi)周且位于片段端部上，其中，尤其在構(gòu)成該刮片(3c)的片段數(shù)量為2時(shí)，所述斜切角度(η)等于0°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的刮片，其中，該斜切角度(η)被確定為不等于在同心磨損時(shí)出現(xiàn)的理論斜切角度(HkraJ，尤其是小于該理論斜切角度(HkraJ。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的刮片(3c)，其中，修正后的斜切角度(Ilrai)通過使在假定該刮片(3c)的內(nèi)周存在同心磨損的情況下算出的理論斜切角度(Jltonz)乘以一個(gè)修正系數(shù)(k)來(lái)確定，其中，該修正系數(shù)(k)考慮了該刮片(3c)的內(nèi)周的偏心磨損，并且設(shè)于該刮片(3c)上的該斜切角度(Π)等于修正后的斜切角度(riex)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的刮片(3c)，其中，設(shè)置于該刮片(3c)上的該斜切角度(η)大于或等于修正后的斜切角度(nJ并且小于或等于理論斜切角度(nkMJ。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的刮片，其中，該修正系數(shù)(k)在考慮構(gòu)成該刮片(3c)的多個(gè)片段的沿該刮片(3c)周向的間距的情況下來(lái)確定。
7.一種刮環(huán)，其具有至少兩個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的刮片(3c)，其中，每個(gè)刮片(3c)的刮片斷口(B，C)的數(shù)量和位置匹配于支撐環(huán)(2)的斷口(A)的數(shù)量和位置。
8.一種內(nèi)燃機(jī)且尤其是雙沖程大功率柴油機(jī)的軸封(10)，該內(nèi)燃機(jī)包括至少一個(gè)缸，活塞被設(shè)置為能夠在該缸內(nèi)來(lái)回運(yùn)動(dòng)，該活塞借助呈活塞桿形式的桿(20)與十字頭聯(lián)接，其中該軸封(10)用于引導(dǎo)該桿(20)從進(jìn)氣箱(40)穿入曲柄箱(30)，該軸封(10)具有至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求7所述的刮環(huán)(I; Ia)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的軸封(10)，其中，在該支撐環(huán)(2)的外周上設(shè)有預(yù)緊機(jī)構(gòu)(4)，該預(yù)緊機(jī)構(gòu)將設(shè)置在該支撐環(huán)(2)的內(nèi)周上的刮片(3a，3b; 3c; 3d，3e)緊壓到該桿(20)的外表面上，從而在該刮片逐漸磨損時(shí)，該刮片的內(nèi)表面通過該預(yù)緊機(jī)構(gòu)(4)保持與該桿(20)的外表面相互接觸。
10.一種內(nèi)燃機(jī)，尤其是雙沖程大功率柴油機(jī)，其包括活塞桿(20)，在該活塞桿上設(shè)有根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的軸封(10)，用以引導(dǎo)該活塞桿(20)從進(jìn)氣箱(40)穿入曲柄箱(30)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種刮片、具有所述刮片的刮環(huán)、配備有所述刮環(huán)的內(nèi)燃機(jī)軸封和內(nèi)燃機(jī)。所述刮環(huán)(1)用于刮擦相對(duì)于刮環(huán)可軸向移動(dòng)的桿的外表面，該刮環(huán)(1)具有支撐環(huán)(2)和至少兩個(gè)設(shè)置在支撐環(huán)(2)內(nèi)周上的刮片(3a,3b)，該支撐環(huán)由至少兩個(gè)片段組成，這些片段是通過該支撐環(huán)(2)中的斷口(A)來(lái)斷開的。在該支撐環(huán)(2)的每個(gè)斷口(A)處，相鄰片段在支撐環(huán)(2)軸向投影中彼此相交。
文檔編號(hào)F02F11/00GK102996797SQ20121029732
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月19日
發(fā)明者S·阿夫特爾, H·R·魯斯提 申請(qǐng)人:瓦錫蘭瑞士有限公司