CN101230812B - 具有泄流管道的密封垫 - Google Patents

Abstract

一种具有泄流管道的密封垫(200)，包括金属基底(202)，该金属基底上形成有第一孔(204)和第二孔(216)。第一密封圈(208)基本围绕着第一孔(204)。第二密封圈(220)基本围绕着第二孔(216)。在金属基底(202)上第一密封圈(208)和第二密封圈(220)之间的区域(228)形成有泄流管道(230)，使得来自第二孔(216)并流经第二密封圈(220)的第一流体的泄流(316)被引导离开第一密封圈(208)。

Description

具有泄流管道的密封垫

技术领域

本发明涉及内燃机，其包括但不限于用于内燃机的密封装置，该内燃机具有用于不同流体的互相靠近的通道。

背景技术

内燃机在运行中需要各种具有不同作用的流体。这些流体包括，例如润滑油、水或冷却液、燃料等。当组装内燃机时，用于不同流体的流体通道通常互相邻近。这些流体通道通常从一个发动机部件穿过部件的接触面而到达另一个发动机部件。这些部件接触面通常被密封以防止流体泄漏和流经接触面的各种流体混合在一起。

通常来说，发动机上的密封性能可能会随时间劣化，从而导致在流体通道中产生或小或大的泄漏问题。发动机上所泄漏的流体，如果导致两种或多种流体混合在一起就会产生问题，否则相对来说可能不成问题。这种泄漏通常被称为内泄漏，其不容易被检测出来，因此会导致发动机性能损失。这种泄漏的一个例子是，发动机冷却液可能会泄漏到发动机的润滑油系统中。

以往解决发动机上流体内混合问题的首要措施包括，将流体通道设计成互相远离的状态。把这些通道设计为互相远离能部分地解决流体混合的问题，但是只有当切实可行时才能采用这种方案。有时，当无法进行其它的通道设计或者没有可利用的空间时，发动机结构需要被设计成不同流体通道要相互靠近。

因此，需要这样一种密封构型，其能确保内燃机上合适的流体隔离，尤其是在密封件的密封性能损失不易察觉、各种流体通道设计成互相靠近的情况下。

发明内容

本发明涉及一种密封垫，其包括金属基底，该金属基底上形成有第一孔和第二孔。第一密封圈基本围绕着第一孔。第二密封圈基本围绕着第二孔。在金属基底上第一密封圈和第二密封圈之间的区域形成有泄流管道，使得来自第二孔并流经第二密封圈的流体的泄流被引导离开第一密封圈。

附图说明

图1是具有可密封流体开孔的已知的密封垫的正视图。

图2是根据本发明的密封垫的正视图，该密封垫具有可密封的流体开孔，该可密封的流体开孔具有设置在它们之间的泄流管道。

图3是根据本发明的泄流管道的详细截面图。

图4是根据本发明部分组装好的内燃机的示意图，该内燃机具有组装在其上的密封垫。

图5是根据本发明组装在发动机上的泄流管道的详细示意图。

具体实施方式

下面描述了一种用于避免流过相邻流体通道的流体之间相互混合的装置，这些流体通道形成在内燃机中，并由单个密封装置或密封垫所密封。

图1中示出了被设计和构造成用于密封内燃机中多个流体通道的密封垫100。该密封垫100包括金属基底102，该金属基底上形成有孔。第一孔104和第三孔106相对来说比其它孔大，并且属于第一流体系统的一部分，例如，低压油系统。第一孔104和第三孔106分别被第一密封圈108和第三密封圈110基本围绕。第一密封圈108和第三密封圈110可以由弹体材料制成，例如聚四氟乙烯(PTFE)、三元乙丙橡胶(EPDM)或者其它合适的材料，该材料通过公知的过模制(over-molding)方式已被淀积或涂敷在金属基底102上。当密封垫100被安装在发动机(未示出)上时，密封圈108和110被挤压在两个相邻的发动机部件(未示出)之间，并可密封地接合形成在发动机部件上的各表面。密封圈108和110的密封接合起作用，使在第一通道104和第二通道106每一个中的低压油密封而免于泄漏。

密封垫100还包括形成在金属基底102上的多个紧固件孔112，该紧固件孔用于使紧固件(未示出)从中穿过，从而把发动机部件互相连接起来。紧固件孔112中通常不容纳任何流体，因此不需要密封。密封垫100还包括在组装期间被使用的多个销钉孔114，该销钉孔把密封垫支承在一个发动机部件上，直到第二个发动机部件组装好为止。

密封垫100包括第二孔116和第四孔118。第二孔116和第四孔118属于第二流体系统的一部分，例如，高压冷却系统。第二孔116和第四孔118分别被第二密封圈120和第四密封圈122基本围绕。最后，第五孔124形成在密封垫100的金属基底102上。第五孔124被第五密封圈126围绕，并且属于另一个流体系统的一部分，例如低压冷却系统。其它开孔也可以形成在密封垫100上，用于容纳各种流体。

密封垫100上有一些与相互邻近的流体通道毗连的区域，这些相互邻近的流体通道可发生不期望有的流体相互混合，密封圈108，110，120，122和/或126中的一个或多个会失去其密封能力，即使只是暂时性的。所不期望发生的情况例如是，高压冷却液系统中的流体泄漏进低压油系统，或者，第二孔116的流体流经第二密封圈120并通过密封垫100的第一边界区域128而泄漏进第一孔104。第一边界区域128是金属基底102的一部分，并位于第一密封圈108和第二密封圈120之间。类似地，流体的相互混合可能发生在密封垫100的第二边界区域130，第二边界区域132，和/或其他类似的边界区域，这些边界区域位于互相邻近的孔之间，这些孔容纳着不同压力的不同流体。通过如下描述的内容能有利地避免这些问题以及其他问题。

图2示出了改进的密封垫200的一个实施例的示意图。密封垫200包括金属基底202，该金属基底上形成有孔。第一孔204和第三孔206较大，并且属于第一流体系统的一部分，例如，低压油系统。第一孔204和第三孔206分别被第一密封圈208和第三密封圈210基本围绕。第一密封圈208和第三密封圈210可以由弹体材料或者任何其它合适的材料制成，所述材料通过过模制(over-molding)方式已被淀积或涂敷在金属基底202上。当密封垫200被安装在发动机(未示出)上时，密封圈208和210被挤压在两个相邻的发动机部件(未示出)之间，并如上所述可密封地接合在发动机部件上的各表面。密封垫200还包括形成在金属基底202上的多个紧固件孔212，该紧固件孔用于使紧固件(未示出)从中穿过，从而把发动机部件互相连接起来。紧固件孔212中通常不容纳任何流体，因此不需要密封，但是当需要密封时，可以围绕紧固件孔212中的至少一些加上附加的密封圈(未示出)。密封垫100还可以包括多个可选择的销钉孔214，在组装期间将用到所述销钉孔。

在图示的实施例中，密封垫200包括第二孔216和第四孔218。第二孔216和第四孔218属于第二流体系统的一部分，例如，高压冷却系统。第二孔216和第四孔218分别被第二密封圈220和第四密封圈222基本围绕。最后，第五孔224形成在密封垫200的金属基底202上。第五孔224被第五密封圈226围绕，并且属于另一个流体系统的一部分，例如低压冷却系统。其它开孔也可以形成在密封垫200上，用于容纳各种流体。

密封垫200上有一些与相互邻近的流体通道毗连的区域。例如，金属基底202的第一区域228至少部分地毗连第一密封圈208和第二密封圈220，其中第一密封圈用于密封第一孔204中的低压油，第二密封圈用于密封第二孔216中的高压冷却液。图2中用点划线画成的圈表示第一区域228，图3是其截面图。

有利的是，第一区域228包括第一泄流管道230，该第一泄流管道在金属基底202上形成为细长的开口、或通道。第一泄流管道230基本上沿着第一孔204和第二孔216之间的整个第一区域228延伸。第一泄流管道230延伸进凸出块232中，该凸出块形成在金属基底202上。有利的是，当密封垫200设置在相邻的部件之间时，凸出块232从相邻部件之间的密封接触面向外伸出，并提供限定在相邻部件和泄流管道230之间的排出孔234。

类似地，金属基底202上的第一孔204和第四孔218之间形成有第二泄流管道236，第一孔204和第五孔224之间形成有第三泄流管道238。有利的是，在密封垫200的任意两个或多个密封孔之间形成多个或其它的泄流管道(未示出)，所述密封孔用于容纳和密封具有不同压力的不同流体，或者具有不同压力和/或温度的相同流体。

有利的是，泄流管道230，236和238中的每一个都为泄流经过密封圈的流体提供泄流通道。该泄流通道通向外部环境，因此其能把任何泄漏的流体从相邻的密封圈处引导出去，使其排向外部环境，因此避免了在工作期间密封垫200上相邻的密封孔之间可能发生的流体混合。

图3示出的是第一部件302和第二部件304之间的第一区域228的一种假设装配好(as-assembled)的状态的截面图。金属基底202与第一密封圈208和第二密封圈220连接，其中第一密封圈用于密封第一孔204(在图中是朝向密封圈208右侧的区域)，其中第二密封圈用于密封第二孔216(在图中是朝向密封圈220左侧的区域)。第一密封圈208和第二密封圈220中的每一个都被挤压在第一部件302和第二部件304之间。第一密封圈208和第二密封圈220可密封地与第一接触面306和第二接触面308接合，其中第一接触面306形成在第一部件302上，第二接触面308形成在第二部件304上。

沿着一个或多个负荷区310，第一密封垫208可密封地与接触面306和308中的每一个接合。负荷区310的数量取决于形成在第一密封圈208内并构成第一密封圈的肋的数量。在图示的实施例中，有两个(2个)肋构成第一密封圈208，因此有两个负荷区域310与第一和第二接触面306和308相接触。第二密封圈220所密封的压力比第一密封圈208高，该第二密封圈由三个(3个)肋构成，但是也可以采用其它可密封的接合构型。第二密封圈220沿着三个负荷区域312与第一和第二接触面306和308接触。

在图3所示的假设装配好的状态，可以在金属基底202和第一和/或第二接触面306及308之间形成空腔314。空腔314可以与密封垫200的任何密封圈毗连，并具有可变高度，即金属基底202和第一或第二部件302和304之间的距离d。距离d是可变的，也可以等于零，因为其是偏差的结果，在图示的情况下，所述偏差是第一接触面306与平面的偏差以及第一和第二部件302、304之间的第一密封圈208和第二密封圈220中的每一个被压缩的程度的偏差。随着工作时间的增多，空腔314可能部分或全部地被杂物充满或阻塞，这些杂物例如是污垢、盐水沉淀物、锈的颗粒物等。在这种情况下，可能在空腔314中形成气囊，这些气囊互相隔绝并与外部环境隔绝。

同样，随着工作时间的增多，在图示的负荷区310和/或314中，在不同的负荷区中可能会有材料的磨损，这是由于密封圈208和220与第一和/或第二接触面(306，308)之间的振动和摩擦产生的。这些负荷区域的磨损，例如，负荷区域312的磨损可能产生如虚线箭头所示的流体泄流316，该泄流从第二孔216开始，流过负荷区域312而进入空腔314。在一个典型的密封垫中，例如前面所述的密封垫100，泄流316可能进入空腔314的气囊中，使空腔中的压力升高到接近于第二孔216中流体的压力，使得空腔314中累积的流体通过密封负荷区域310被排入第一孔204，有效地使该流体与第一孔内的任何流体相互混合。有利的是，由于金属基底202上泄流管道230的存在，可以避免这种情况的发生。

当泄流316进入空腔314之后，泄流管道230作为泄流的排出管道。流经负荷区域312并进入空腔314的泄流316，通过泄流管道230安全地从空腔314中排出。因此，可以避免空腔314中的气囊被压缩，而且可以从外部容易地发现泄流316，进而提醒人们需要维修或更换密封垫200。

图4示出了部分组装好的发动机400，其具有组装在其上的密封垫200，图5是围绕密封垫200的第二孔216的区域的详细放大图。图示的发动机400包括上曲轴箱402，其沿着接触面406与下曲轴箱404连接。上曲轴箱402的部分和下曲轴箱404的部分之间形成有孔408，用于容纳曲轴(未示出)，该曲轴穿过密封垫200上的第三孔206。

在发动机400运转期间，曲轴被低压油所围绕。上曲轴箱402具有能穿过第一孔204与油泵(未示出)连接的部件。在发动机400运转期间，油泵也被低压油所围绕。发动机400还具有集成在上曲轴箱402内的高压冷却液供应通道，其沿着上曲轴箱402的前面410被围绕第二孔216的第二密封圈220和围绕第四孔218的第四密封圈222所密封。来自水泵(未示出)的冷却液流体被推动而穿过第二和第四孔216、218并进入上曲轴箱402，其中水泵被集成在通过密封垫200与发动机相连的前端模块(未示出)上。

泄流管道230与排出孔234流体连通，该排出孔234被限定在金属基底202的两个表面之间，金属基底的两个表面限定着管道230、上曲轴箱402的前表面410和前端模块(未示出)的相应表面。密封垫200上形成的其它泄流管道，例如管道236和237(如图2所示)，可能具有或不具有相应的凸出块来形成相应的开孔，这是由于可能具有其它的开孔，例如，前表面410上的与泄流管道相交的凹下部分。

在不背离本发明的精神和实质特点的情况下，本发明可以以其他的形式得以实施。从各方面来讲，前面描述的实施例只是示意性的，而非限制性的。因此，本发明的范围由所附的权利要求书而非前面的说明书来限定。在权利要求等同物的含义和范围内所做的各种变化都将落在权利要求的范围内。

Claims (15)

1.一种密封垫，包括：

金属基底，该金属基底上形成有第一孔和第二孔；

第一密封圈，其基本围绕着第一孔；

第二密封圈，其基本围绕着第二孔；

泄流管道，其形成在金属基底上的第一密封圈和第二密封圈之间的区域，使得来自第二孔并流经第二密封圈的流体的泄流被引导离开第一密封圈，其中该泄流管道是金属基底上的细长贯穿开口，使得密封垫的两侧在该泄流管道的整个长度上相互连通，

其中金属基底包括凸出块，泄流管道延伸到该凸出块中，该凸出块被设置为当密封垫位于相邻部件之间时从相邻部件之间的密封接触面向外伸出。

2.如权利要求1所述的密封垫，其中第一密封圈被设置和构造为密封第一流体，并且其中第二密封圈被设置和构造为密封第二流体。

3.如权利要求1所述的密封垫，其中金属基底还包括多个其上形成的紧固件孔。

4.如权利要求1所述的密封垫，还包括附加的泄流管道，其形成在金属基底上。

5.如权利要求1所述的密封垫，其中当密封垫被设置在至少两个部件之间时，该泄流管道为流经第一密封圈和第二密封圈中的至少一个的流体的泄流提供通向外部环境的泄流通道。

6.一种内燃机，包括：

第一发动机部件，其至少具有形成在其上的第一流体通道和第二流体通道，其中在发动机运转期间，第一流体通道容纳着具有第一压力的第一流体，第二流体通道容纳着具有第二压力的第二流体；

第二发动机部件，其具有形成在其上的相应的第一流体通道和相应的第二流体通道；

密封垫，其设置在第一发动机部件和第二发动机部件之间，其中该密封垫包括：

金属基底，

形成在金属基底上的第一孔，其将第一流体通道和相应的第一流体通道流体连接，其中第一孔被连接于金属基底的第一密封圈所界定，

形成在金属基底上的第二孔，其将第二流体通道和相应的第二流体通道流体连接，其中第二孔被连接于金属基底的第二密封圈所界定，

其中第一密封圈和第二密封圈可密封地与第一发动机部件和第二发动机部件接合；

泄流管道，其形成在密封垫的金属基底上的第一密封圈和第二密封圈之间的区域，该泄流管道是金属基底上的细长贯穿开口，其使得密封垫的两侧在该泄流管道的整个长度上相互连通，并将形成在密封垫和第一发动机部件与第二发动机部件中的至少一个之间的空腔与排出孔流体连接，

其中金属基底包括凸出块，泄流管道延伸到该凸出块中，该凸出块被设置为当密封垫位于第一发动机部件与第二发动机部件之间时从这两个部件之间的密封接触面向外伸出。

7.如权利要求6所述的内燃机，其中第一流体通道容纳着具有第一压力的第一流体，第二流体通道容纳着具有第二压力的第二流体，其中第一压力小于第二压力。

8.如权利要求6所述的内燃机，其中金属基底还包括多个其上形成的紧固件孔，多个紧固件把第一发动机部件与第二发动机部件相连接，该多个紧固件中的每一个都穿过金属基底上多个紧固件孔中的至少一个。

9.如权利要求6所述的内燃机，其中该泄流管道提供通向外部环境的所述排出孔，从而使其中存在的任何流体都排出所述内燃机。

10.如权利要求6所述的内燃机，还包括附加的泄流管道，其形成在金属基底上。

11.如权利要求6所述的内燃机，其中当密封垫被设置在第一发动机部件与第二发动机部件之间时，该泄流管道为流经第一密封圈和第二密封圈中的至少一个的流体的泄流提供通向外部环境的泄流通道。

12.一种用于防止第一流体通道和第二流体通道之间发生流体混合的密封结构，所述第一流体通道和第二流体通道形成在内燃机的可相连的部件上，该密封结构包括：

第一发动机部件，其具有形成在其上的第一流体通道部分和第二流体通道部分，其中该第一发动机部件具有第一接触面，该第一接触面具有第一孔和第二孔，该第一孔与第一流体通道部分流体连通，该第二孔与第二流体通道部分流体连通；

第二发动机部件，其具有形成在其上的附加的第一流体通道部分和附加的第二流体通道部分，其中该第二部件具有第二接触面，该第二接触面具有相应的第一孔和相应的第二孔，该相应的第一孔与附加的第一流体通道部分流体连通，该相应的第二孔与附加的第二流体通道部分流体连通，当第一发动机部件与第二发动机部件连接时，第二接触面与第一接触面相配合，使得第一流体通道部分与附加的第一流体通道部分流体连通，第二流体通道部分与附加的第二流体通道部分流体连通；

密封垫，当第一发动机部件与第二发动机部件连接时，该密封垫设置在第一接触面和第二接触面之间，该密封垫具有

第一密封孔，其形成在密封垫的金属基底上，该第一密封孔与第一孔和相应的第一孔对齐，其中第一密封孔被第一密封圈围绕，该第一密封圈可密封地与第一接触面和第二接触面接合，以及

第二密封孔，其形成在密封垫的金属基底上，该第二密封孔与第二孔和相应的第二孔对齐，其中第二密封孔被第二密封圈围绕，该第二密封圈可密封地与第一接触面和第二接触面接合；

其中在密封垫的金属基底上的第一密封圈和第二密封圈之间的区域形成有泄流管道，该泄流管道是金属基底上的细长贯穿开口，使得密封垫的两侧在该泄流管道的整个长度上相互连通，并被设置成使其中的流体排向外部环境，

其中金属基底包括凸出块，泄流管道延伸到该凸出块中，该凸出块被设置成当密封垫位于相邻部件之间时从相邻部件之间的密封接触面向外伸出。

13.如权利要求12所述的密封结构，其中第一密封圈被设置和构造成密封第一流体，第二密封圈被设置和构造成密封第二流体。

14.如权利要求12所述的密封结构，其中金属基底还包括多个其上形成的紧固件孔。

15.如权利要求12所述的密封结构，其中当密封垫被设置在至少两个部件之间时，该泄流管道为流经第一密封圈和第二密封圈中的至少一个的流体的泄流提供通向外部环境的泄流通道。

Images