冷却剂密封件及歧管垫片组件制造技术

本发明专利技术涉及一种歧管垫片组件。一种用于密封具有冷却剂流体通道的两物体之间的接合部位的垫片组件包括具有冷却剂流过的至少一个开口的垫片元件。垫片组件还包括设置在开口中的至少一个冷却剂密封件。冷却剂密封件包括环形件及减少与冷却剂直接接触的环形件表面积的保护罩。

【技术实现步骤摘要】
冷却剂密封件及歧管垫片组件
本申请中公开的主题涉及垫片和垫片组件。更具体地讲，但不通过限制的方式，本申请涉及用于与内燃机中的排气歧管一起使用的垫片组件。
技术介绍
内燃机典型地包括在气缸体的顶部上设置在气缸之上的气缸盖。气缸盖通过封闭气缸形成燃烧室。气缸盖可包括用于燃料/空气、排气和冷却剂的端口。气缸盖和气缸之间的连接部典型地由垫片(盖垫片)密封。垫片填充在连接部处两配合表面之间的空间以防止泄漏。在一些发动机中，垫片用来密封气缸盖和排气歧管之间的接合部位，且在排气歧管用水冷却的应用中，同样的垫片被用于密封冷却剂通道和排气端口。密封冷却剂通道和排气端口的垫片在恶劣的环境中工作。在排气端口和冷却剂通道之间可能存在急剧的温度梯度。例如，排气端口可具有大约1300℉(704℃)的温度，而冷却剂通道可具有大约180℉(82℃)的温度。另外，存在冷却剂与垫片构件中所使用的材料进行化学反应的问题。这种恶劣的环境可造成垫片构件的失效。如果垫片失效，则可能发生对发动机的重大损伤。损伤可由于排气被注入冷却系统，或者冷却剂泄漏到气缸或者排气装置(exhaust)中而引起。另外，当在发动机上更换垫片时，可存在显著的空间约束。典型地，当移除垫片凸缘安装螺栓的时候，气缸盖和排气歧管保持刚性地固定到发动机上，所以有非常小的空间可用于移除和更换垫片。为了改善垫片的性能，存在许多已知的垫片构造。例如，铜制O型环可提供在冷却剂通道周围以防止泄漏。但是，铜制O型环不随着温度变化而充分地膨胀和收缩。而且，由于前面提到的空间约束，现场技术人员偶尔地用锤子敲击O型环，以便将垫片装进应用场合中。这两种情况都可造成垫片失效，导致冷却剂泄漏。另一种已知的垫片构造包括胶粘到铜制O型环的内径的EPDM材料(乙烯丙烯二烯单体)垫环。垫环可暴露在高达大约313℉(156℃)的温度下。在许多情况下，EPDM材料不能承受其所暴露于的高的应用温度。而且，因为垫环的ID(内径)比冷却剂通道更小，垫环可被冷却剂通道中的冷却剂流损坏。这种已知的设计可充分地密封排气端口，但不会有效地密封冷却剂通道。
技术实现思路
因此，存在对这样的垫片组件的需要：该垫片组件有效地密封排气端口和冷却剂通道，且其不易受由于极端的温度梯度和暴露于冷却剂引起的失效的影响。在一些实施例中，提供了一种垫片组件，其包括具有冷却剂流过的至少一个开口的垫片元件及设置在开口中的至少一个冷却剂密封件。冷却剂密封件包括环形件和减少与冷却剂直接接触的环形件表面积的保护罩。在一些实施例中，冷却剂密封件中的环形件可为弹性体材料制成的垫环。在一些实施例中，冷却剂密封件中的保护罩可为沿着垫环内表面设置的金属套圈。在其它实施例中，垫片组件中的垫片元件包括内部芯体(innercore)和包裹内部芯体的具有均匀厚度的板。附图说明在参考附图阅读随后的详细描述时，本专利技术的这些和其它特征、方面和优点会变得更好理解，其中，贯穿所有附图，相似特征代表相似部件，其中：图1表示垫片组件的正视图。图2是通过图1中的垫片组件得到的截面AA。图3是通过图1中的垫片组件得到的截面BB。图4表示冷却剂密封件的一个特定实施例的侧视图。图5是冷却剂密封件的一个特定实施例的正视图。图6是通过图5中的冷却剂密封件得到的截面CC。图7表示冷却剂密封件的另一实施例的侧视图。图8是冷却剂密封件的另一实施例的正视图。图9是通过图8中的冷却剂密封件得到的截面DD。部件列表垫片组件11垫片元件13冷却剂开口15冷却剂密封件17螺栓孔19排气开口21轴线2222芯体23上板25下板27内燃烧环29气穴30外燃烧环31重叠部32环形件(垫环)33保护罩(套圈)35内周边36环形板(垫圈)37外周边38台阶39。具体实施方式现在参考附图，其中各种标号贯穿若干视图代表相似的部件，图1是垫片组件11的示范性实施例的正视图。垫片组件11包括设有冷却剂开口或者通道15的垫片元件13、冷却剂密封件17、一个或者多个螺栓孔19和排气开口21。垫片组件11的一种用途是密封内燃机上的气缸盖和排气歧管之间的表面，其中，排气歧管用流体冷却剂冷却。当发动机运转时，排气流过排气开口21，且冷却剂沿着轴线22流过冷却剂开口15。如图2和3中所示，垫片元件13包括由上板25和下板27包围的芯体23。芯体23可由许多种适合于垫片应用的材料制成，诸如，膨胀石墨、膨胀聚四氟乙烯(PTFE)、蛭石等等。在一个实施例中，垫片元件13是三层元件，具有夹在金属上板25和金属下板27之间的芯体23，芯体23由利用腈橡胶粘合剂(NBR)结合在一起的蛭石和陶瓷纤维制成。金属上板25和金属下板27可具有相似的厚度，大体为大约0.010英寸(0.254毫米)。金属板的一个实施例包括低碳钢金属板。在另一个实施例中，芯体23可为无机矿物纤维基的芯体，诸如那些和以机械方式覆盖的复合材料(MCC)垫片一起使用的芯体。垫片元件13在极热环境中(达到1800℉，982℃)运行良好，且在现场安装过程中提供了强度、耐久性和对撕裂与变形的保护。垫片元件13中还包括内燃烧环(firering)29和外燃烧环31。内燃烧环29和外燃烧环31的目的是提供热排气的额外的机械密封，以及使垫片组件11针对安装损伤更健壮。在一个实施例中，内燃烧环29和外燃烧环31可通过下板27和上板25的重叠部32形成。可在内燃烧环29的内表面和芯体23之间提供气隙30。对本领域技术人员来说将显而易见的是，可使用几种类型的燃烧环构造，包括但不限于结合到芯体23的燃烧环、为与垫片元件13分离的部件的燃烧环以及由金属O型环构成的燃烧环。在一个实施例中，内燃烧环29的宽度(在图2中以y1来引用，且沿着轴线22的方向从下板27的外表面测量到上板25的外表面)比外燃烧环31的宽度(在图2中以y2来引用)更大。例如，在一个实施例中，下板27和上板25的厚度大约是0.010英寸(0.254毫米)，芯体23的厚度大约是0.063英寸(1.6毫米)，且内燃烧环29的厚度形成为超过了外燃烧环31的厚度大约0.015英寸(0.381毫米)(安装之前)。稍微更厚一些的内燃烧环29使垫片组件11能够吸收用于最大的排气密封的全部螺栓负载(fullboltload)。参考图4到图9最佳地示出了冷却剂密封件17的实施例。在一个实施例中，冷却剂密封件17包括环形件33，例如垫环；保护罩35，诸如，例如套圈或者套筒；及环形板37，诸如垫圈。环形件33包括由靠近轴线22的环形件33的表面组成的内周边36和由远离轴线22的环形件33的表面组成的外周边38。保护罩35设置在环形件33的内周边36上。环形板37沿着环形件33的外周边38设置，环形件33被模制到环形板37上。环形板37可位于环形件33中的槽中。环形板37用来将冷却剂密封件17保持在垫片组件11中以及板25、27之间。保护罩35基本上沿着环形件33的内周边36设置。保护罩35用于显著降低与冷却剂接触的环形件33的表面积，以及分配来自冷却剂的热量以沿着环形件33的内表面提供更均匀的温度分布。另外，通过冷却剂流施加到环形件33上的任何力会更均匀地分配，从而保护环形件不受磨擦磨损、磨耗及其它损伤。保护罩35提高了冷却剂密封件17的耐久性。在一些实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种垫片组件，用于密封具有用于冷却剂流体的通道的两个物体之间的接合部位，包括：具有所述冷却剂流过的至少一个开口的垫片元件；和设置在所述开口中的至少一个冷却剂密封件，包括：环形件，和减少所述环形件的与所述冷却剂直接接触的表面积的保护罩。

【技术特征摘要】
2011.08.09 US 13/206,1041.一种垫片组件，用于密封具有用于冷却剂流体的通道的两个物体之间的接合部位，包括：具有所述冷却剂流过的至少一个开口的垫片元件；和设置在所述开口中的至少一个冷却剂密封件，包括：环形件，包括弹性体材料的垫环，所述垫环包括内周边和外周边；减少所述环形件的与所述冷却剂直接接触的表面积的保护罩；和环形板，设置在所述环形件的外周边中的槽中，适于将所述环形件保持在所述垫片元件中。2.根据权利要求1所述的垫片组件，其特征在于，所述保护罩包括沿着所述垫环的所述内周边设置的套圈。3.根据权利要求1所述的垫片组件，其特征在于，所述环形板包括这样的环状物：所述环状物沿着该环状物的外周边具有减少的宽度。4.根据权利要求2所述的垫片组件，其特征在于，所述套圈由铜制成。5.根据权利要求1所述的垫片组件，其特征在于，所述垫片元件设有用于排气端口的开口。6.根据权利要求1所述的垫片组件，其特征在于，所述垫片元件包括：内部芯体；和具有基本均匀厚度的包裹所述内部芯体的至少一个板。7.根据权利要求5所述的垫片组件，其特征在于，还包括：设置在所述垫片元件的外周边周围的外燃烧环；和设置在用于所述排气端口的开口周围的内燃烧环，其中，所述内燃烧环比所述外燃烧环更厚。8.根据权利要求7所述的垫片组件，其特征在于，还包括：设置在所述内燃烧环和所述垫片元件的内部芯体之间的气隙。9.一种冷却剂密封件，在用于密封由流体冷却剂冷却的排气歧管的表面及内燃机气缸盖...

【专利技术属性】
技术研发人员：MP费尔德纳，NC霍布斯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：