专利名称：气动发动机用活塞对汽缸密封的利记博彩app
对相关申请的引用本申请是1999年10月26日提出的题为“气动发动机”的流水号09/178,595申请的部分继续申请。
气动发动机的机构非常简单。当活塞从进气阀运动时，它处于压缩行程。当活塞离进气阀最远时它排出从压缩循环残留的任何压力。当运动指向进气阀时，它处于返回循环。在活塞的运动返回到点火位置处此一返回循环是关键的；不应出现建立压力。在所有设计中唯有旋转部件的惯性在此一循环期间迫使活塞下行。
在现有技术中，存在着在活塞上没有密封的气动发动机。这种设计不造成背压，但是在压缩行程期间由于在活塞与汽缸壁之间的空气损失所以效率低。如果在活塞直径与汽缸直径之间使用O形圈式密封或任何双向密封的密封，则由于任何压缩空气将在行程的顶部排出所以压缩行程变得效率很低。然而，当活塞返回到其点火位置时在点火顺序再次开始之前可能造成高达5大气压的背压。此一效应减慢旋转部件的旋转速度。于是需要飞轮之类更大的惯性和更重的零件以便补偿。这种效应在造成背压的其他发动机中需要一个排气阀来排放此一压力。如果不用排气阀，则该密封明显降低发动机的性能，并且在某些情况下使发动机无法工作。
因而本发明针对一种发动机密封，该密封适于仅在压缩行程期间而不在返回行程期间靠紧活塞壁密封，借此避免对排气阀或较大质量发动机部件的需要。
更确切地说该活塞密封包括一个空心的圆柱形部分，该部分具有与将要对发动机汽缸的压缩区密封的活塞的外径互补的内径。空心圆柱部分的上基部部分地确定一个与所述活塞的从汽缸内径径向向内的下环形表面互补的表面。本发明包括，从所述圆柱部分的上基部径向向外，一个具有径向尺寸的整体下垂的弹性环形伞状裙部，当从系统轴线测量时，该径向尺寸通常小于从所述轴线到活塞外径的半径。其中，环形裙部通常朝向系统轴线向内偏置并且径向离开所交界的汽缸壁。因而，在气动发动机的工作循环的高压阶段期间，仅在裙部下方存在着升高的流体压力时才会出现所述裙部对汽缸壁的密封性，该压力引起所述裙部的轴向提升，借此引起径向膨胀，把裙部的外周带到与所述汽缸的所述壁不透流体的变形接触。
因此本发明的一个目的在于提供一种用于气动发动机的汽缸的改进的压缩密封。
另一个目的在于提供一种改进的活塞-汽缸系统，其中包括一种气动活塞密封，该密封在发动机的压缩行程期间将会在活塞-汽缸交界处保证改进的流体完整性。
本发明的又一个目的在于提供一种在发动机的返回行程期间解除气动发动机的活塞的密封性的方法。
本发明的再一个目的在于提供一种用于特别适于与玩具车合用的类型的气动发动机的活塞密封。
还有一个目的在于提供一种以上类型的活塞密封，该类型不需要其制造与该发动机活塞的制造的完整性，并且不需要使用回程阀或大质量发动机部件。
根据以下给出的附图的简要说明、发明的详细描述、以及所附权利要求书，本发明的以上和其他目的以及优点将变得显而易见。
图2是其俯视图。
图3是表示在气动发动机工作循环的低压阶段(返回行程)开始时的活塞密封的工作图。
图4是表示在气动发动机工作循环的高压阶段(压缩行程)开始时的活塞密封的工作图。
图5是类似于图4的图，但是表示整个活塞、活塞密封、汽缸和空气进口组件。
图6是类似于图5的图，但是表示处于其压缩行程，但是在发动机循环中从图5的位置提前20度的活塞。
图7是类似于图5和图6的系统图，但是表示处于相当于图3的发动机循环的低压阶段的活塞和配套的密封。
图8是类似于图5至图7的系统图，但是表示其中尚未达到高压阶段的系统的接近完成的下行或返回行程。
发明的详细描述参照
图1的透视图，可以看到发明的活塞密封10包括一个大体上圆柱形的套部12，该套部包括从径向基部14整体下垂的环形裙部16。可以注意到，所述圆柱形套部12和环形裙部16是相对于其纵长轴线18轴对称的，该纵长轴线这里也称为系统轴线。裙部16的横向宽度约为套部12的宽度或厚度的一半。
密封的俯视图示于图2。
参照图3的放大图，还可以看到构成本发明的用于气动发动机的活塞压缩/描述系统的其他元件。更确切地说，图3包括气动发动机的活塞汽缸20和为了与其互补移动而平衡的活塞22的剖视图。可以注意到，该系统还包括构成实现活塞22在活塞汽缸20中轴向往复运动的机构的活塞杆24。应该指出，图示的活塞仅构成可以对其运用本发明的众多几何形状之一。
图3还示出所述活塞22的径向压缩表面26。所述活塞密封10互补地，或者另外靠粘接手段，固定于除了外环形区28以外几乎所有此一表面。借此，密封10的圆柱形套部12的内径连同径向基部14将被固定，仅留出弹性环形裙部16未直接固定于活塞22的压缩表面26。应该指出，密封10的裙部16通常朝向系统轴线18向内偏置，致使在气动发动机工作循环的低压阶段或返回行程期间(这示于图3)，裙部16将会呈现出其中所示的几何形状。也就是说，裙部16将不接触活塞汽缸20的内壁30。在图3的视图中，此一几何形状画成允许空气32经由汽缸小孔34逃逸。
在气动发动机的工作循环的高压阶段或压缩行程期间，活塞和活塞密封在活塞汽缸20中居于下部并相对于活塞汽缸的底面36向上运动。见图4。其中高压空气爆发38和38a在汽缸20中造成高压区40，借此对裙部16的下侧施加足够的轴向和径向压力去克服所述向内偏置。当发生此一情况时，裙部16的上表面将变形地靠紧汽缸30的壁，借此在区42内，在汽缸20的所述表面30、密封10的所述裙部16和活塞22的环形交界区44之间造成高压力、高完整性环形密封。应该指出，其中虽然裙部16相对系统轴线18的半径通常小于从系统轴线到汽缸壁的半径，但是在发动机工作循环的高压阶段期间，如图4中所示，裙部16的半径将靠空气爆发38a的作用被迫加大到一个大于壁30半径的半径，借此与所述密封10的可变形性相结合，在系统的环形区42内造成上述高压高强度密封。
参照图3和图4相对于本发明可以运用的类型的气动发动机整个工作循环的关系，图5中示出用于可以对其运用本发明的气动发动机的整个活塞、汽缸和配套的空气进口45组件。其中，图5(相当于图4)示出发动机工作循环的高压缩阶段，也就是工作循环的部分，其间活塞22向上运动但是尚未达到空气经其逃逸的汽缸小孔34。在图6中，进气球阀46相对于汽缸进口48关闭。此外装在顶杆52上的弹簧50被画成处于推离球阀46以便把动能传给活塞22的过程中。
图7的视图相当于图3。工作循环的此一阶段相当于汽缸20内的最低内部压缩点，也就是返回行程。
在图8中示出活塞22的向下运动，然而，在区40内已经达到克服活塞密封裙部16朝向系统的轴线18的向内偏置的足够压力之前。因此，在图7和图8中所示的工作循环的阶段期间，裙部16保持其通常封闭的向内偏置(也示于图1)，借此允许区40内的空气逃逸以便释放否则将会在其中建立的背压。借此，得到最高的发动机效率。
虽然已经示出并描述了本发明的最佳实施例，但是将会明白，本发明可以以不同于这里具体示出和描述的方式来实施，而且在所述实施例中，在零件的形状和布置上可以进行某些改动而不脱离如在所附权利要求书中提出的本发明的基本构思和原则。
权利要求
我要求作为新的、有用的和非显而易见的以及，因此，由我的美国专利的专利证书确认的已经这样描述的我的发明是1.在一个气动发动机的活塞汽缸内，该系统包括(a)一个为了在所述活塞汽缸内互补移动而平衡的活塞，所述活塞有它的一个径向压缩表面；(b)用来实现所述活塞在所述活塞壳体内轴向往复移动的机构；以及(c)一个活塞密封，包括(i)用来固定于所述活塞的所述压缩表面的机构；和(ii)一个通常朝向一个系统纵轴线向内偏置的整体下垂的弹性环形裙部，所述裙部与所述固定机构相结合，在该气动发动机的工作循环的低压阶段期间确定一个小于从所述系统轴线到所述汽缸内壁的半径的半径，而在其高压阶段期间朝向所述活塞压缩表面径向和轴向变形，借此确定一个大于从所述系统轴线到所述汽缸的所述内壁的半径的半径，其中所述裙部的所述通常向内偏置被它的所述径向和轴向提升所克服靠紧所述汽缸的所述内壁并跨越与所述活塞的所述压缩表面的环形交界区，于是在发动机工作循环的所述高压阶段期间实现高完整性的活塞密封，并在其低压阶段期间实现无密封。
2.权利要求1中所述的系统，其中所述活塞密封的所述固定机构包括一个圆柱形部分，具有与所述活塞的所述压缩表面的对峙面互补的表面。
3.权利要求2中所述的系统，其中所述圆柱形部分包括一个为了在所述活塞的所述压缩表面的互补表面周围可滑动配合的固定而平衡的圆柱形套部。
4.权利要求3中所述的系统，其中所述裙部的横向宽度包括所述圆柱形套部的横向宽度的大约一半的尺寸。
5.一种用于气动发动机的活塞的压缩密封，该密封包括(a)一个具有与所述活塞的压缩表面的外径一致的内径的圆柱形套部，具有其径向基部的所述圆柱形套部还互补于所述活塞的所述压缩表面；以及(b)一个从所述套部整体下垂并通常朝向其纵长轴线向内偏置的弹性环形裙部，借此，响应于在所述圆柱形套部与所述裙部之间的升高的流体压力，所述裙部的所述向内偏置被克服，借此使该裙部径向和轴向提升靠紧所述压缩表面与所述发动机的汽缸内壁之间的环形交界面。
全文摘要
一种气动发动机,包括一个为了在汽缸(20)中移动而平衡的活塞。该活塞(22)有一个径向压缩表面(26)和一个活塞密封(10),该活塞密封包括一个用来把该密封固定于活塞的压缩表面的元件(12)和一个通常朝向一个纵轴线(18)向内偏置的整体下垂的弹性环形裙部(16)。该裙部在工作循环的低压(返回行程)阶段期间确定一个小于汽缸直径的直径;而在高压阶段期间确定一个等于汽缸直径的直径。在工作循环的高压阶段期间该裙部的向内偏置被克服而引起该裙部的轴向和径向提升靠紧汽缸的内壁,以便实现活塞密封。在低压阶段期间不存在密封。
文档编号F01B17/02GK1371448SQ00812313
公开日2002年9月25日 申请日期2000年7月27日 优先权日1999年7月29日
发明者查尔斯·D·科耐克尔 申请人:旋转王玩具公司