KR102563112B1

KR102563112B1 - 대형 2행정 터보차지식 유니플로-소기식 크로스헤드 내연 엔진용 피스톤 링

Info

Publication number: KR102563112B1
Application number: KR1020230012298A
Authority: KR
Inventors: 에어익 사무엘손 페어; 안데르손 헨릭; 웨이스 포그 예스페어
Original assignee: 만 에너지 솔루션즈, 필리알 아프 만 에너지 솔루션즈 에스이, 티스크란드
Priority date: 2022-03-02
Filing date: 2023-01-31
Publication date: 2023-08-03
Also published as: JP2023129256A; JP2023129437A; EP4239227A1; CN116696586A; JP7467699B2; DK181183B1; CN116696586B; DK202101044A1

Abstract

대형 2행정 터보차지식 유니플로-소기식 크로스헤드 내연 엔진의 피스톤(1)의 측벽에 있는 환형 링 홈(3) 내의 피스톤 링 팩에 사용되어 피스톤(1) 위의 연소실(2) 내의 압력에 대항하여 밀봉하는 피스톤 링(4, 6)으로서, 상기 피스톤 링(4, 6)은 링 몸체(11), 직경(32), 높이(21), 상부 링 표면(22), 하부 링 표면(23), 외부 링 표면(12) 및 내부 링 표면(24)을 갖고, 외부 링 표면(12)은 엔진의 작동 중에 실린더 라이너(7)의 내측에 대항하여 슬라이딩하고, 링 섹션(10)에서의 제1 및 제2 맞물림 단부(8, 9)는 피스톤 링(4, 6)의 팽창 및 수축을 허용하며, 제1 맞물림 단부(8)는 원주방향으로 연장되는 핑거(13)를 포함하고 제2 맞물림 단부(9)는 핑거(13)를 변위 가능하게 수용하기 위한 형상 및 크기의 원주방향으로 연장되는 오목부(14)를 포함하며, 핑거의 단부에는 갭 영역(15)이 제공되고, 갭 영역(15)에서는 오목부(14)를 갖춘 제2 맞물림 단부(9)만이 실린더 라이너(7)에 대항하여 슬라이딩하는 외부 링 표면(12)의 일부를 구성한다. 피스톤 링(4, 6)은, 적어도 상기 링 섹션(10)에서 피스톤 링(4, 6)의 외부 링 표면(12)이 단면에서 볼 때 볼록하고 피스톤 링(4, 6)의 직경의 적어도 0.8배, 바람직하게는 적어도 1배의 곡률 반경(25)과 중심(20)을 갖는 가상 원의 일부라는 점에서 특이하다.
따라서 갭 영역(15)에서의 효과적인 밀봉을 얻을 수 있어, 피스톤(1) 위의 연소실(2)로부터의 연소가스의 블로 바이 및 코팅 손상과 관련된 문제가 회피될 것이다. 위에서 정의된 바와 같은 외부 표면(12)을 링 섹션(10)에 제공함으로써, 밀봉 효과를 제공하는 피스톤 링(4, 6)의 슬라이딩 표면(12)은 또한 갭 영역(15)에서도 적절한 밀봉 효과를 보장하기 위해 갭 영역(15)에 오목부(14)가 있는 단부(9)의 충분한 부분을 포함하는 것을 보장한다.

Description

대형 2행정 터보차지식 유니플로-소기식 크로스헤드 내연 엔진용 피스톤 링 {PISTON RING FOR A LARGE TWO-STROKE TURBO-CHARGED UNIFLOW-SCAVENGED CROSSHEAD INTERNAL COMBUSTION ENGINE}

본 발명은 대형 2행정 터보차지식 유니플로-소기식 크로스헤드 내연 엔진의 피스톤의 측벽에 있는 환형 링 홈 내의 피스톤 링 팩에 사용되어 피스톤 위의 연소실 내의 압력에 대항하여 밀봉하는 피스톤 링에 관한 것으로서, 여기서 피스톤 링은 링 몸체, 직경, 높이, 상부 링 표면, 하부 링 표면, 외부 링 표면 및 내부 링 표면을 갖고, 외부 링 표면은 엔진의 작동 중에 실린더 라이너의 내측에 대항하여 슬라이딩하고, 링 섹션에서의 제1 및 제2 맞물림 단부는 피스톤 링의 팽창 및 수축을 허용하며, 제1 맞물림 단부는 원주방향으로 연장되는 핑거를 포함하고 제2 맞물림 단부는 핑거를 변위 가능하게 수용하기 위한 형상 및 크기의 원주방향으로 연장되는 오목부를 포함하며, 핑거의 단부에는 갭 영역이 제공되고, 갭 영역에서는 오목부를 갖춘 제2 맞물림 단부만이 실린더 라이너에 대항하여 슬라이딩하는 외부 링 표면의 일부를 구성하며, 적어도 상기 링 섹션에서 피스톤 링의 외부 링 표면은 단면에서 볼 때 볼록하고 피스톤 링의 직경의 적어도 0.8배, 바람직하게는 적어도 1배의 곡률 반경과 중심을 갖는 가상 원의 일부이다.

대형 2행정 터보차지식 유니플로-소기식 크로스헤드 엔진은 전형적으로 해양 선박의 추진 시스템이나 발전소의 원동기로 사용된다. 전형적으로, 이들 엔진은 중유 선박용 디젤, 또는 천연가스나 석유가스와 같은 기체 연료로 작동된다.

엔진 피스톤은 소기 공간에 연소가스가 침투하는 것을 방지하기 위해서 연소 압력에 대항하여 밀봉하는 링 팩(ring pack)을 구비한다. 또한 피스톤 링의 프로파일은 실린더 오일이 실린더 라이너의 내측에 윤활 막을 형성하는 것을 보장한다. 링 팩의 피스톤 링은 약 250bar의 압력과 약 400℃의 온도에서 압축공기 및 연소가스에 대해 약 10m/sec의 속도로 왕복운동하는 피스톤을 윤활유로서 엔진 회전당 단지 몇 방울의 실린더 오일만을 사용하여 밀봉하며, 모두 수천 시간의 예상 서비스 수명을 갖는다. 그러므로 피스톤 링의 주된 요구사항은 마모, 흠집 및 부식에 대한 높은 저항성과 고온에서의 낮은 탄성 저하이다.

중유로 작동할 때 생성되는 연소가스의 공격적인 특성(aggressive nature)으로 인해, 실린더 라이너의 내벽은 연소가스의 공격적인 성분으로부터 실린더 라이너의 내벽을 보호하는 특수한 고 버퍼 실린더 윤활유로 윤활된다. 직경이 25cm 내지 108cm 사이인 피스톤과 같은, 관련 부품의 크기와 실린더 윤활의 제공은 대형 2행정 터보차지식 유니플로-소기식 크로스헤드 엔진의 링 팩이 보다 작은 4행정 디젤 엔진의 링 팩과 상이한 이유이다.

대형 2행정 터보차지식 유니플로-소기식 크로스헤드 엔진의 링 팩은 전형적으로 4개의 피스톤 링을 포함하며, 적어도 상부 피스톤 링은 CPR 링, 즉 상부 피스톤 링은 연소실로부터 상부 피스톤 링의 아래쪽으로의 고온 가스의 흐름을 잘 규정하고 제어할 수 있도록 하는 압력 완화 홈을 구비하며 그에 따라 상부 링의 압력 강하를 제어하고 링 팩의 여러 링에 부하를 분산시킨다. 그러나 2개 또는 3개의 피스톤 링을 포함하는 링 팩도 일반적인 대안이다.

또한, 링 팩의 개별 피스톤 링의 최적 성능을 얻기 위해서, 피스톤 링의 외부 링 표면을 상이한 프로파일로 제공하는 것이 잘 알려져 있다. 따라서 피스톤 링의 전체 둘레에 걸쳐 동일한 곡률 반경을 갖는 배럴-형(barrel-shaped) 프로파일을 갖는 외부 링 접촉 표면을 갖춘 피스톤 링을 갖는 것으로 알려져 있으며, 그 크기 및 위치는 피스톤 링의 슬라이딩 외부 표면의 대부분을 상기 외부 표면의 높이의 약 1/3의 밀봉 영역에 부여한다. 그러한 설계의 단점은 갭 영역에 제한된 밀봉 표면을 제공하여 피스톤 링의 비교적 짧은 작동 시간 후에 종종 밀봉이 누출되기 시작한다는 것이다. 갭 영역에서의 그러한 누출 및 가능한 과열은 종종 코팅이 벗겨지고 피스톤 링이 붕괴되는 결과를 초래한다. 따라서 갭 영역에서의 기존 설계의 문제는 온도 상승을 야기하는 단순히 불충분한 밀봉이며, 이는 궁극적으로 심각한 코팅 손상과 아래의 링에 영향을 주는 블로 바이(blow by)로 이어진다. 상기 단점을 극복하기 위해 WO 2015/165634 A1은 2개의 원주방향으로 중첩되는 링 단부 및 외부 표면을 갖춘 맞대기 조인트 구역(butt joint region)을 포함하는 소위 이중 배럴 설계를 갖춘 피스톤 링을 설명하고, 여기서 맞대기 구역의 각각의 링 단부의 외부 표면은 각각의 볼록한 또는 배럴 형상의 표면 구역을 구비한다. 이러한 방식으로 보다 효과적인 밀봉이 갭 영역에서 얻어져야 하지만, 이러한 공지된 설계는 복잡하고 제조에 비용이 많이 든다.

서두에서 언급된 종류의 피스톤 링은 EP 3933232 A1에 알려져 있다.

갭 영역 주변의 기존 피스톤 링 설계의 또 다른 문제는 슬라이딩 표면의 일부만 능동적으로 밀봉된다는 것이며, 이는 갭을 통한 누출이 빠르게 야기시킬 수 있어 온도를 상승시키고 결국 갭 영역의 과열을 초래하며, 이 경우 갭 영역에서 서멧 코팅(cermet coating)의 심한 박리가 종종 관찰되며, 이는 순차적으로 갭 영역에서의 연소가스의 완전한 통과를 야기시킨다. 마지막으로 이러한 누출은 가속화되어 높은 가스 흐름과 밀봉 부족으로 인해 갭에서 블로 바이 및 매우 높은 온도를 초래한다. 이를 해결하기 위해, 다양한 피스톤 링 크기에 대해 링 갭으로부터 예를 들어 +/- 10 내지 20도 정도 평평한 프로파일을 사용하여, 전체 잠금 영역을 덮도록 밀봉 영역/라인을 증가시키고 평평한 슬라이딩 표면에 레이저 클래딩(laser cladding)을 사용하여 갭 영역에서의 재료 특성을 향상시키기는 것이 제안된다. 이로써 누출은 제거되고 내마모성이 향상되어, 평평한 밀봉 프로필을 일관되게 유지한다. 향상된 내마모성과 재료 강도는 갭 영역에서 아마도 일관된 평평한 프로파일을 제공한다. 이러한 조치의 목적은 밀봉 성능을 높이고 가스 기밀 잠금에서 코팅이 박리될 위험이 없도록 하는 것이다.

본 발명의 목적은 갭 영역을 제공하는 제1 및 제2 맞물림 단부를 갖는 서두에서 언급한 종류의 피스톤 링을 제공하는 것이며, 여기서 갭 영역에서의 효과적인 밀봉을 얻는 것과 관련된 상기 언급된 과제는 적어도 상당히 감소된다.

전술한 목적 및 기타 목적은 독립항의 특징에 의해 달성된다. 추가 구현 형태는 종속항, 설명 및 도면으로부터 명백하다.

제1 양태에 따르면, 대형 2행정 터보차지식 유니플로-소기식 크로스헤드 내연 엔진의 피스톤의 측벽에 있는 환형 링 홈 내의 피스톤 링 팩에 사용되어 피스톤 위의 연소실 내의 압력에 대항하여 밀봉하는 피스톤 링으로서, 피스톤 링은 링 몸체, 직경, 높이, 상부 링 표면, 하부 링 표면, 외부 링 표면 및 내부 링 표면을 갖고, 외부 링 표면은 엔진의 작동 중에 실린더 라이너의 내측에 대항하여 슬라이딩하고, 링 섹션에서의 제1 및 제2 맞물림 단부는 피스톤 링의 팽창 및 수축을 허용하며, 여기서 제1 맞물림 단부는 원주방향으로 연장되는 핑거를 포함하고 제2 맞물림 단부는 핑거를 변위 가능하게 수용하기 위한 형상 및 크기의 원주방향으로 연장되는 오목부를 포함하며, 핑거의 단부에는 갭 영역이 제공되고, 여기서 갭 영역에서는 오목부를 갖춘 제2 맞물림 단부만이 실린더 라이너에 대항하여 슬라이딩하는 외부 링 표면의 일부를 구성하며, 여기서 적어도 상기 링 섹션에서 피스톤 링의 외부 링 표면은 단면에서 볼 때 볼록하고 피스톤 링의 직경의 적어도 0.8배, 바람직하게는 적어도 1배의 곡률 반경과 중심을 갖는 가상 원의 일부이며, 가상원의 중심은, 하부 링 표면을 포함하는 수평 평면에서 볼 때, 피스톤 링의 하부 링 표면으로부터의 피스톤 링의 높이의 1/4 내지 3/4, 바람직하게는 적어도 약 2/3에 위치되는 것을 특징으로 하는 피스톤 링이 제공된다.

따라서 갭 영역에서의 효과적인 밀봉을 얻을 수 있어, 피스톤 위의 연소실로부터의 연소가스의 블로 바이 및 코팅 손상과 관련된 문제가 회피될 것이다. 위에서 정의된 바와 같은 외부 표면을 링 섹션에 제공함으로써, 밀봉 효과를 제공하는 피스톤 링의 슬라이딩 표면은 또한 갭 영역에서도 적절한 밀봉 효과를 보장하기 위해 갭 영역에 오목부가 있는 단부의 충분한 부분을 포함하는 것을 보장하며, 또한 맞물림 단부를 갖춘 링 섹션을 가지는 피스톤 링에서도, 여기서 오목부는 갭 영역에서 외부 링 표면의 높이의 1/3 미만을 구성한다.

적어도 상기 링 섹션에서 피스톤 링의 외부 링 표면은 그 높이의 적어도 3/4에 걸쳐(over at least 3/4) 본질적으로 평평한 것이 더 바람직하다.

링 섹션은 갭 영역으로부터 각각의 원주방향으로 적어도 10도, 바람직하게는 15도, 가장 바람직하게는 20도 연장되는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 밀봉 면적은 증가되고 실링 효과가 향상되어, 온도가 낮아지고 그에 따라 링 팩의 하부 링에서 링 붕괴로 이어질 수 있는 코팅 박리 및 블로 바이에 대한 위험이 줄어든다.

피스톤 링은 최적의 밀봉 효과를 제공하는 링 섹션에서의 임의의 적절한 방식으로 설계될 수 있지만, 오목부가 상기 외부 링 표면 및 상기 하부 링 표면으로 개방되고 핑거가 상기 외부 링 표면 및 상기 하부 링 표면과 동일 면인 것이 바람직하다.

링 몸체는, 링 섹션의 갭 영역에서 실린더 라이너와 피스톤 링의 외부 링 표면과의 사이의 압력이 상부 피스톤 링의 나머지 원주부분에서보다 낮도록, 비원형인 것이 더 바람직하다. 이 비원형 형상은 피스톤 링이 원형 실린더 라이너에 삽입될 때 전체 링 원주에 걸쳐 정확히 규정된 압력을 가하기 위해 필요하다. 이러한 압력은 원칙적으로 원주 전체에 걸쳐 균등하게 분포될 수 있지만, 음의 타원형 형상은 일반적으로 대형 2행정 터보 차지식 유니플로-소기식 내연 엔진의 피스톤에 사용하기 위한 피스톤 링을 대상으로 한다. 이것은 링 섹션의 갭 영역에서의 압력이 나머지 원주부분에서보다 낮으며 이는 엔진 작동 중에 링 섹션에 대한 압력 증가를 회피한다는 것을 의미한다.

본 발명의 실시예에서 피스톤 링은 코팅되지 않거나 열 분무 코팅 또는 갈바닉 코팅으로 코팅된다.

본 발명의 실시예에서 피스톤 링은 상기 피스톤 링의 위에서 아래로의 가스의 제어된 흐름을 허용하기 위하여 외부 링 표면에 제어 누출 홈을 구비한다.

본 발명의 실시예에서 피스톤 링은 상부 및/또는 제2 피스톤 링이다.

본 발명은 도면에 도시된 예시적인 실시예를 참조하여 더 상세하게 설명될 것이다:
도 1은 4개의 피스톤 링을 갖춘 링 팩을 나타내는, 실린더 라이너에 끼워맞춰진 피스톤의 세그먼트를 통한 단면도이다.
도 2는, 보다 큰 축척으로, 5개의 피스톤 링을 갖춘 링 팩을 나타내는, 실린더 라이너에 끼워맞춰진 피스톤의 세그먼트를 통한 단면도이다.
도 3은 설치 조건에 있는 피스톤 링의 일부의 평면도이다.
도 4는 링 섹션 주위의 영역에서의 도 3의 피스톤 링의 일부의 정면도이다.
도 5는 링 섹션에서?? 피스톤 링의 실시예의 단면도이다.
도 6은 링 섹션 주위의 영역에서의 도 3의 피스톤 링의 일부의 정면 사시도이다.

도 1 및 도 2에는 측면에 여러 개의 링 홈(3)들이 구비된 피스톤(1)이 도시되어 있으며, 상부 홈(3)은 상부 피스톤 링(4)을 수용하고 하부 피스톤 링(6)은 하부 홈(3)에 삽입되어 있다. 상부 피스톤 링(4) 및 하부 피스톤 링(6)은 상호작용하는 피스톤 링(4, 6)의 소위 링 팩을 형성한다. 피스톤(1)은 대형 2행정 터보차지식 유니플로-소기식 크로스헤드 엔진 설계이고 피스톤(1)은 연소실(2)의 실린더 커버(5) 및 실린더 라이너(7)와 함께 규정된다.

피스톤 링(4, 6)은 연소실(2) 내의 가스 압력이 피스톤(1) 아래 공간으로 침투하는 것을 방지한다.

도 3 내지 도 6은 본 발명에 따른 피스톤 링(4)의 예시적인 실시예를 도시한다. 피스톤 링(4, 6)은 링 몸체(11), 직경(32), 높이(21), 상부 링 표면(22), 하부 링 표면(23), 외부 링 표면(12) 및 내부 링 표면(24)을 갖는다. 엔진의 작동 중에 외부 링 표면(12)은 실린더 라이너(7)의 내측에 대항하여 슬라이딩한다. 피스톤 링(4)은 제1 및 제2 맞물림 단부(8, 9)를 포함하는 링 섹션(10)을 가지며, 이는 연소실(2)로부터 연소가스가 링 섹션(10)을 통해 유동하는 것을 실질적으로 방지한다. 링 섹션(10)은, 부분적으로는 링 홈(3)에 장착시 링 직경을 확장하는 것을 가능하게 하고, 부분적으로는 피스톤 링(4)이 사용 중에 마모됨에 따라 피스톤 링(4)의 2개의 맞물림 단부(8, 9)들이 서로 후퇴되는 것을 허용한다.

도 4에서 더 자세히 볼 수 있는 바와 같이, 제1 맞물림 단부(8)는 원주방향으로 연장되는 핑거(13)를 포함하고 제2 맞물림 단부(9)는 원주방향으로 연장되는 오목부(14)를 포함한다. 핑거(13)는 오목부(14) 내에 수용되어 슬라이딩할 수 있다. 핑거(13)의 단부(13a)와 오목부(14)의 단부(14a)와의 사이에는 갭 영역(15)이 있고, 이 갭 영역에서는 오목부(14)를 갖춘 단부(9)만이 외부 링 표면(12)의 일부를 구성하여, 이는 엔진 작동 중에 실린더 라이너(7)에 대항하여 슬라이딩하고 피스톤(1) 위의 연소실(2)의 압력에 대항하여 밀봉한다.

본 발명에 따른 피스톤 링에 있어서, 적어도 링 섹션(10)에서 피스톤 링(4, 6)의 외부 링 표면(12)은 단면에서 볼 때 볼록하고 피스톤 링(4, 6)의 직경의 적어도 0.8배, 바람직하게는 적어도 1배의 곡률 반경(25) 및 중심(20)을 갖는 가상 원의 일부이다. 이러한 방식으로, 갭 영역(15)에서도 외부 링 표면(12)의 적어도 충분한 부분이 피스톤(1) 위의 연소실(2)의 압력에 대항하여 효과적인 밀봉을 제공하여, 피스톤(1) 위의 연소실(2)로부터의 연소가스의 블로 바이 및 코팅 손상과 관련된 문제가 방지되는 것을 보장한다. 도 4의 라인(18)은, 실린더 라이너(7)에 대항하여 슬라이딩하고 적절한 밀봉 효과를 제공하는 외부 링 표면(12)의 하부 부분과, 효과적인 밀봉을 제공하지 않는 라인(18) 위의 나머지 외부 링 표면(12)과의 사이의 경계를 나타낸다.

따라서, 직경이 800mm이고 본 발명에 따라 제조된 피스톤 링(4, 6)의 외부 링 표면(12)은 적어도 갭 영역(15)을 포함하는 링 섹션(10)의 일부에서 적어도 800mm의 곡률 반경(25)으로 볼록하다. 이러한 방식으로, 피스톤 링(4, 6)의 외부 링 표면(12)은 이러한 링 섹션(10)에서 대략 편평한 것으로 경험될 것이며, 따라서 최적의 밀봉 효과를 제공한다.

도 3 및 도 4에 도시된 실시예에서, 링 섹션(10)은 갭 영역(15)으로부터 원주방향 양쪽으로 각각 20도 연장된다.

도 5에는 800mm의 반경을 갖는 피스톤 링(4, 6)의 실시예의 링 섹션(10)에서의 단면도가 도시되어 있으며, 여기서 곡률반경(25)은 900mm이므로, 외부 링 표면(12)은 대부분의 높이에서 거의 평평해 보인다. 도시된 실시예에서, 피스톤 링의 높이는 18mm이고 외부 링 표면 곡률의 중심은 중간, 즉 아래로부터 9mm이다. 언급한 바와 같이, 외부 링 표면(12)은 가상 원의 일부이며, 수평 평면에서 볼 때 중심(20)은 하부 링 표면(23)을 포함한다. 맞물림 단부를 갖춘 링 섹션을 가지는 대부분의 피스톤 링에서 오목부(14)를 갖춘 단부(9)는 갭 영역(15)에서 외부 링 표면(12)의 높이의 1/2 미만, 가장 자주 약 또는 1/3 미만을 구성하기 때문에, 충분한 밀봉 효과를 보장하기 위해, 본 발명에 따라, 하부 링 표면(23)을 포함하는 수평 평면에서 볼 때, 가상 원의 중심(20)이 피스톤 링(4, 6)의 하부 표면(23)으로부터의 피스톤 링(4, 6)의 높이의 1/4과 3/4 사이에 위치되도록, 바람직하게는 적어도 약 2/3에 위치되도록 제안된다. 이러한 방식으로, 적어도 상기 링 섹션(10)에서 피스톤 링(4, 6)의 외부 링 표면(12)은 그 높이의 적어도 3/4 위에서 본질적으로 평평하다.

도 6에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 제1 및 제2 맞물림 단부(8, 9)를 갖춘 피스톤 링(4, 6)의 링 섹션(10)은 오목부(14)가 상기 외부 링 표면(12)에 대해 그리고 상기 하부 링 표면(23)에 대해 개방되는 방식으로 설계되고, 핑거(13)는 상기 외부 링 표면(12)과 그리고 상기 하부 링 표면(23)과 동일 면이다.

링 몸체(11)는 유리하게는 비원형으로 설계되어 링 섹션(10)의 영역에서 실린더 라이너(7)와 피스톤 링(4, 6)의 외부 링 표면(12)과의 사이의 압력이 상부 피스톤 링의 나머지 원주부분에서보다 낮다.

또한, 피스톤 링(4, 6)은 열 분무 코팅(thermal spray coating)으로 또는 갈바닉 코팅(galvanic coating)으로 코팅될 수 있다.

또한, 피스톤 링(4, 6)은 상기 피스톤 링(4, 6)의 위에서 아래로 가스의 제어된 흐름을 허용하기 위하여 외부 링 표면(12)에 제어 누출 홈(controlled leakage grooves)들을 구비할 수 있다.

피스톤 링(4, 6)은 상부 및/또는 제2 피스톤 링일 수 있다.

Claims

대형 2행정 터보차지식 유니플로-소기식 크로스헤드 내연 엔진의 피스톤(1)의 측벽에 있는 환형 링 홈(3) 내의 피스톤 링 팩에 사용되어 피스톤(1) 위의 연소실(2) 내의 압력에 대항하여 밀봉하는 피스톤 링(4, 6)으로서,
상기 피스톤 링(4, 6)은 링 몸체(11), 직경(32), 높이(21), 상부 링 표면(22), 하부 링 표면(23), 외부 링 표면(12) 및 내부 링 표면(24)을 갖고, 상기 외부 링 표면(12)은 엔진의 작동 중에 실린더 라이너(7)의 내측에 대항하여 슬라이딩하고, 링 섹션(10)에서의 제1 및 제2 맞물림 단부(8, 9)는 피스톤 링(4, 6)의 팽창 및 수축을 허용하며,
상기 제1 맞물림 단부(8)는 원주방향으로 연장되는 핑거(13)를 포함하고 상기 제2 맞물림 단부(9)는 상기 핑거(13)를 변위 가능하게 수용하기 위한 형상 및 크기의 원주방향으로 연장되는 오목부(14)를 포함하며,
상기 핑거의 단부에는 갭 영역(15)이 제공되고, 상기 갭 영역(15)에서는 오목부(14)를 갖춘 제2 맞물림 단부(9)만이 상기 실린더 라이너(7)에 대항하여 슬라이딩하는 외부 링 표면(12)의 일부를 구성하며,
적어도 상기 링 섹션(10)에서 피스톤 링(4, 6)의 외부 링 표면(12)은 단면에서 볼 때 볼록하고 피스톤 링(4, 6)의 직경의 적어도 0.8배의 곡률 반경(25)과 중심(20)을 갖는 가상 원의 일부이며,
상기 가상원의 중심(20)은, 하부 링 표면(23)을 포함하는 수평 평면에서 볼 때, 피스톤 링(4, 6)의 하부 링 표면(23)으로부터의 피스톤 링(4, 6)의 높이의 1/4 내지 3/4에 위치되는 것을 특징으로 하는 피스톤 링(4. 6).
청구항 1에 있어서,
적어도 상기 링 섹션(10)에서 피스톤 링(4, 6)의 외부 링 표면(12)은 그 높이의 적어도 3/4에 걸쳐 본질적으로 평평한 것을 특징으로 하는 피스톤 링(4. 6).
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 링 섹션은 상기 갭 영역(15)으로부터 원주방향 양쪽으로 각각 적어도 10도 연장되는 것을 특징으로 하는 피스톤 링(4, 6).
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 오목부(14)는 상기 외부 링 표면(12)에 대해 그리고 상기 하부 링 표면(23)에 대해 개방되고, 상기 핑거(13)는 상기 외부 링 표면(12)과 그리고 상기 하부 링 표면(23)과 동일 면인 것을 특징으로 하는 피스톤 링(4. 6).
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 링 몸체(11)는, 상기 링 섹션(10)의 영역에서의 상기 실린더 라이너(7)와 상기 피스톤 링(4, 6)의 외부 링 표면(12)과의 사이의 압력이 상부 피스톤 링의 나머지 원주부분에서보다 낮도록, 비원형인 것을 특징으로 하는 피스톤 링(4. 6).
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 피스톤 링(4, 6)은 코팅되지 않거나 열 분무 코팅 또는 갈바닉 코팅으로 코팅되는 것을 특징으로 하는 피스톤 링(4, 6).
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 피스톤 링(4, 6)은 상기 피스톤 링(4, 6)의 위에서 아래로 가스의 제어된 흐름을 허용하기 위하여 상기 외부 링 표면(12)에 제어 누출 홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 피스톤 링(4).
청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 피스톤 링(4, 6)은 상부 또는 제2 피스톤 링인 것을 특징으로 하는 피스톤 링(4).