活塞環是一具有切口和彈性的開口環,它又可分為兩種:一種是汽環,或稱密封環;另一種是油環,或稱刮油環。汽環的作用是密封蒸汽,減少氣缸里高壓蒸汽穿過活塞與氣缸間間隙的泄漏量。油環的作用是將粘付在汽缸壁上的潤滑油刮下流向曲軸箱,減少上油量。
汽環
汽環的截面均為長方形,為使汽環在汽缸中有足夠的彈力,在自由狀態時,它的直徑要比氣缸直徑大。汽環的切口型式常見有直切口、斜切口、搭切口。汽環在工作時,為防止受熱膨脹而卡主,必須在切口處留有適當的間隙,這樣,通過這個間隙就會產生蒸汽泄漏。雖然搭切口型式的泄漏量較小,但由于加工復雜,得到廣泛應有的還是工藝性好的直切口形式。裝配汽環時,要注意把各環的切口錯開一定角度,以減少通過切口間隙的泄漏量。
汽環隨活塞裝入氣缸內,由于環的彈性,它以它的外圓表面緊壓缸壁上,消除了活塞和氣缸間的徑向間隙,形成第一密封面,此外,高壓蒸汽在活塞環槽中把活塞環壓向環槽的端面(其中也有環的慣性力的作用),消除了環和環槽間的端面間隙,形成了第二密封面,同時也加強了第一密封面的作用。活塞環就是依靠這兩個密封面起到阻礙蒸汽泄入曲軸箱阿作用。由于切口間隙的存在和汽環在環槽中的相對移動,使第二密封面不能經常起到密封作用,所以,往往在一個活塞上需要安裝一只以上的汽環,以形成一條曲折的縫隙,把蒸汽的泄漏減少到容許程度。
汽環和活塞環槽兩端面之間存在著一定的間隙—邊間隙,其作用是讓環在環槽中能自由活動,以防卡死。邊間隙的存在,盡管它的數值不大,卻促使汽環在工作時,除了起密封氣體的作用外,還能起到另一種所謂泵油作用,也就是不斷把氣缸壁上濺有的潤滑油壓送到活塞頂部。現在且分析一下汽環泵油的過程。
當活塞在氣缸內往復運動時,汽環在環槽里,由于受到蒸汽壓力、本身質量的往復運動慣性力和缸壁摩擦力等的聯合作用,時而緊壓向環槽的上端面,時而又緊壓向環槽的下端面,它在環槽的邊間隙范圍內不斷地作相對跳動。當活塞下行而汽環緊靠環槽上端面時,汽環從缸壁上括下的潤滑油擠入汽環的邊間隙和環背間隙的空間內。之后,如汽環在環槽中的位置從上面移向下面時,原來在汽環下部空間內的潤滑油將有部分被趕到汽環的上部空間,汽環匝曹忠如此不斷地上下移動,滑油就會逐步升高而進入氣缸。
汽環的泵油作用固然有利于潤滑環與缸壁之間的摩擦面,但過多的滑油進入氣缸,即所謂上油,它會隨著制冷劑排入管道系統,這樣,既增加了滑油的消耗量,又會由于滑油占去一部分體積而減少了制冷劑的循環量;同時,滑油在冷凝器和蒸發器中停留后,也會影響它們的傳熱效果。由此可見,汽環泵油作用的危害性還是比較大的,如何來對它加以限制呢?這就往往需要在活塞環部加裝一道油環。