CN101636607A

CN101636607A - 多层垫片

Info

Publication number: CN101636607A
Application number: CN200780051332A
Authority: CN
Inventors: 阿维德·卡斯勒; 格雷格·巴克利
Original assignee: Federal Mogul LLC
Current assignee: Federal Mogul LLC
Priority date: 2006-12-15
Filing date: 2007-12-14
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2027-12-14
Also published as: WO2008076863A1; JP5152731B2; CN101636607B; JP2010513775A; BRPI0720339A2; EP2097661A1; US20080143060A1; EP2097661B1; EP2097661A4

Abstract

本发明涉及一种多层密封垫片，包括：具有第一片状面的衬垫片，和贯通所述片状面的孔，且在所述的片状面上沿着环绕所述孔的路径上开有一定深度和宽度的槽；以及放置在所述槽里的密封环，该密封环的厚度即为背向所述槽的密封面与朝向所述槽的相对面的间距，其中，所述厚度和深度中的一个在所述孔周围变化，以使所述密封面和所述第一片状面之间的距离在所述孔周围变化。

Description

多层垫片

技术领域

本发明涉及一种可用于内燃机内的相对刚性的多层垫片。

背景技术

带有可弹性变形凸起的多层垫片，用于在极端的压力和/或温度的环境相关的密封应用中提供期望的流体密封，例如在内燃机中的多种密封应用(如，汽缸盖衬床盖衬片，排气歧管垫片，涡轮增压器垫片等)。多层垫片可由薄片状金属制成，如钢。凸起本身上是均一的且弹性的。

发明内容

本发明提供了一种多层密封垫片。所述密封垫片包括一个带有第一片状面的薄片。穿过第一面的孔，在第一面里设有沿着环绕所述孔的第一路径的第一导槽，第一导槽的深度和/或宽度可以改变，密封垫片也可以具有在第一导槽里放置的密封环，密封环的厚度为背向导槽的密封面与相对于导槽的面之间的距离，宽度或深度之一会沿孔径变化，这样密封面和第一片状面的距离就会随着孔变化。

附图说明

下面结合附图及具体实施方式，予以详细描述，更好地理解本发明的功能、特点。其中相似的指示标记标示相相似的零件。其中

图1是按本发明第一个实施例的密封垫片的俯视图；

图1A是图1所示的第一个实施例的密封垫片沿1A-1A线的局部剖视图；

图1B是图1所示的第一个实施例的密封垫片沿1B-1B线的局部剖视图；

图2是第一个实施例的密封垫片的立体图；

图3是按本发明第二个实施例的密封垫片的俯视图；

图3A是图3所示的第二个实施例的密封垫片沿3A-3A线的局部剖视图；

图3B是图3所示的第二个实施例的密封垫片沿3B-3B线的局部剖视图；

图4是第二个实施例的密封垫片的立体图；

图5是按本发明第三个实施例的密封垫片的俯视图；

图5A是图5所示的第三个实施例的密封垫片沿5A-5A线的局部剖视图；

图5B是图5所示的第三个实施例的密封垫片沿5B-5B线的局部剖视图；

图6是第三个实施例的密封垫片的立体图；

图7是按本发明第四个实施例的密封垫片的俯视图；

图7A是图7所示的第四个实施例的密封垫片沿7A-7A线的局部剖视图；

图7B是图7所示的第四个实施例的密封垫片沿7B-7B线的局部剖视图；

图8是第四个实施例的密封垫片的立体图；

图9是按本发明第五个实施例的密封垫片的俯视图；

图9A是图9所示的第五个实施例的密封垫片沿9A-9A线的局部剖视图；

图9B是图9所示的第五个实施例的密封垫片沿9B-9B线的局部剖视图；

图10是第五个实施例的密封垫片的立体图；

图11是按本发明第六个实施例的密封垫片的俯视图；

图11A是图11所示的第六个实施例的密封垫片沿11A-11A线的局部剖视图；

图11B是图11所示的第六个实施例的密封垫片沿11B-11B线的局部剖视图；

图12是第六个实施例的密封垫片的立体图；

图13是按本发明第七个实施例的密封垫片的俯视图；

图13A是图13所示的第七个实施例的密封垫片沿13A-13A线的局部剖视图；

图13B是图13所示的第七个实施例的密封垫片沿13B-13B线的局部剖视图；

图14是第七个实施例的密封垫片的立体图；

图15是按本发明第八个实施例的密封垫片的俯视图；

图15A是图15所示的第八个实施例的密封垫片沿15A-15A线的局部剖视图；

图15B是图15所示的第八个实施例的密封垫片沿15B-15B线的局部剖视图；

图16是第八个实施例的密封垫片的立体图；

图17是刚性密封的厚度/宽度沿刚性密封的长度方向变化的函数关系曲线图；

图18是制造本发明的密封垫片的流程图；

图19是本发明的密封接头的局部视图。

具体实施方式

如说明书附图所示，本发明具有多个不同的实施方式。本发明的不同实施例显示了相似的技术特征。所述相似的特征用共同的参考数字标记指示。除非附图或说明书中另有说明，相似的技术特征是指结构相近似，作用相近似，和/或具有相同的功能。而且，除非附图或说明书中另有说明，一个实施方式的特定的技术特征可以由另一个实施例中的相应的技术特征替换。

本发明提供了一种密封垫片，其可应用于多种不同的密封场合。本发明所示的实施例的工作环境是汽车应用中，例如用于密封气缸盖和内燃机缸体的密封接头的气缸盖密封垫片。

图1，1A，1B和图2示出了本发明第一个实施例的密封垫片10。所述垫片10包括一个刚性衬垫垫片12，其具有第一片状面或密封面14以及反向面或第二片状面16。所述反向面16在本发明的其他不同的实施方式中也可以是密封面。刚性衬垫垫片12还包括一个贯通所衬垫垫片12的密封孔18。刚性衬垫垫片12还包括成型于密封面14的密封导槽20，该导槽的深度为d_c，且其宽度为w_c。比较图1A和1B可以看出，导槽20的深度d_c是可变的。密封导槽20沿环绕孔18的路径设置。导槽20内设有一个具有密封面23的刚性密封22，并且该刚性密封22的厚度为t_s且其宽度为w_s。刚性密封22的厚度大于或等于所述导槽的最大深度d_C，因此密封22至少与密封面14相齐平的。密封导槽20的宽度w_C与刚性密封11的宽度相对应，因此刚性密封22可以设置于密封导槽20内。然而，在本发明其他可替换的实施例中，w_s和w_C可选择为在刚性密封22和密封导槽20内形成轻微的干涉配合。

刚性衬垫垫片12可由任何适合的刚性材料制成，包括刚性聚合物，增强的聚合物和聚合物复合材料，金属及类似物。所要求的刚度取决于很多因素，包括与通常密封垫片10所应用的密封接头相关的凸缘的设计和材料。在很多应用场合中，包括汽车的应用中，刚性衬垫垫片12优选的由金属制成，例如钢或铝合金。根据使用要求和该密封垫片10所应用密封接头的设计，刚性衬垫垫片12可以具有任何期望的厚度。

密封面14是刚性衬垫垫片12的上表面和下表面，根据密封垫片10所应用的密封接头相关的设计考虑。如本发明的第一个实施例中，在此，反向面16仅仅是与衬垫垫片12的密封面相反的表面。

示例性的孔18可以在密封接头相关的凸缘构件处与一个通道相连接，特别是流体通道。当密封垫片10与密封接头成为一体时，孔18可以包括流体流体通道的一部分，在所述接头处沿孔周围形成密封。按照本发明的第一个实施例，衬垫垫片12包括至少一个孔18，但是根据应用场合的要求以及密封垫片所连接的接头的形状结构，该衬垫垫片12可包括多个孔18。

导槽20的深度d_c和宽度w_C可沿其长度方向是相等的，该长度由导槽20绕孔18延伸的路径21限定。当密封垫片10安装在密封接头10上时，为了可变的控制刚性密封22沿密封导槽20的密封压力，导槽20的宽度w_C和深度d_c中的至少一个可沿导槽的长度方向变化，下面将进一步描述。在图1，1A，1B，2所示的实施例中，密封导槽20的深度d_c沿其长度变化，而导槽的宽度w_C保持不变。在本发明的可替换的实施例中，刚性密封22的厚度可变，以便当密封垫片10安装在密封接头上时，可变的控制刚性密封22沿密封导槽20的密封压力。

密封导槽20可由任何适合的成型方法制成，可取决于衬垫垫片12的材料。该方法包括从衬垫垫片12的密封面14去除材料，以及在衬垫垫片12的密封面直接或间接的形成密封导槽。对于金属，该方法包括运用多种不同的材料去除或成型技术，例如多种形式的机加工，金属成形(如模压)等等。对于特定的聚合物，该方法成型或模塑密封导槽。电气化学加工也可用于成形导槽20。

刚性密封22可由任何适合的刚性材料制成，包括刚性聚合物，增强的聚合物和聚合物复合材料，金属及类似物。与衬垫垫片12一样，所需要的刚度等级取决于很多因素，例如与通常密封垫片10所应用的密封接头相关的凸缘的设计和材料。在很多应用场合中，包括汽车的应用中，刚性密封12可由金属制成，例如钢或铝合金。对于高温和/或高强度的应用场合，例如内燃机气缸密封，适于采用具有良好的高温强度以及耐腐蚀性的材料，例如多种不锈钢。密封22的厚度t_s和宽度w_s应使该密封能置于密封导槽20内。在本发明的第一个实施例中，密封面23至少与密封面14相齐平的，但沿导槽20的长度上稍突出于密封面14之上。本发明的第一个实施例的刚性密封22的厚度t_s沿导槽长度上保持不变。在本发明的第一个实施例中，刚性密封22的宽度w_s与密封导槽20的宽度w_c沿导槽20长度上保持不变。然而，刚性密封22的宽度w_s和厚度t_s的中任一个或两者均可沿导槽20长度变化。通常，对于刚性密封22和密封导槽20的宽度w_s和w_c的变化，优选的，刚性密封22的宽度w_s的变化与密封导槽20的宽度w_c的变化相一致，如附图1，1A，1B，和图2所示，但这并不是本发明的实质要点。

刚性密封22可以通过任何已知的连接方法连接于衬垫垫片12，例如焊接，系紧，粘接等等。另外，衬垫垫片12还可包括其他特征，例如用于接收螺栓(图未示)的螺栓孔24，以形成一个密封接头。密封垫片10也还可包括其他的孔26，这些孔可以是密封孔或非密封孔，例如本实施例中，密封垫片10作为气缺盖垫片应用的情况下，该孔26是冷却液测量孔。

密封导槽20的深度d_c的变化的范围进行了示意，所述导槽20的深度d_c在邻近该螺栓孔的位置大体上较小，而在远离螺栓孔24的导槽20内的位置通常较大，此时密封垫片10包括用于接收密封所该密封接头的螺栓的螺栓孔24。这种类型的深度范围如图17所示。

通过如下所述的刚性密封22以及密封导槽20的多种变换，可获得密封垫片10的多个可行的实施例。在下面的描述中，“长度”是指刚性密封22和导槽20两个的长度。

图3，3A，3B和图4示出了本发明第二个实施例的密封垫片。在此实施例中，密封导槽的20的深度d_c沿着长度方向都是一致的，而其宽度w_c沿着长度方向是变化的。密封导槽20的宽度w_c和刚性密封22的宽度w_s沿着长度的方向基本上相同。刚性密封22的厚度t_s沿着长度方向不变。

当密封垫片10包括用于接收密封所该密封接头的螺栓的螺栓孔24时，优选的，密封导槽20的宽度w_c的变化的范围，具有导槽20的宽度w_c在邻近该螺栓孔的位置一般较小，而在远离螺栓孔24的导槽20内的位置一般较大。这种类型的宽度范围如图17所示。

图5，5A，5B和图6示出了本发明第三个实施例。在此实施例中，密封导槽20的厚度dc及宽度wc在其长度方向都是变化的。刚性密封22的厚度t_s在其长度方向是不变的而其宽度w_s在其长度方向是变化的。刚性密封22宽度w_s的变化通常与密封导槽20宽度w_c的变化一致。当密封垫片10包括用于接收密封所该密封接头的螺栓的螺栓孔24时，优选的密封导槽20的宽度w_c的变化的范围，具有导槽20的宽度w_c在邻近该螺栓孔的位置大体上较小而导槽20的深度d_c较大，而在远离螺栓孔24的导槽20内的位置宽度w_c通常较大深度d_c较小。这种类型的宽度范围如图17所示。

图1-5B所示密封垫片10大体上是刚性垫片密封，作用在密封接头，且通过在一个或多个与密封接头相关连的密封凸缘法兰上施加变形，密封垫片10也可以为多种可替换的实施例的设计，可在衬垫垫片12的相对面16另外增加两个支撑件。支撑件可以包括外部支撑件28和内部支撑件30，如图7A，7B所示。外部支撑件28沿密封导槽20的径向向外设置，而内部支撑件30沿在密封导槽20的径向向内设置。外部支撑件28和内部支撑件30被放置在衬垫垫片12的部分32的相对的两边。该部分32可以在密封垫片10的范围内弯曲，以增加密封垫片10和密封接头元件(例如密封法兰)之间的密封。

通过改变外部支撑件28和内部支撑件30的侧面间距34和/或内部及外部支撑件30，28相对于刚性密封22的间距36，38，可以调整密封垫片10弯曲或柔性变形的程度。弯曲程度也可以通过改变支撑件28，30和刚性密封22垂直间距40而变化。垂直间距40可以通过控制密封导槽20和/或凹槽(如图9A和9B所示)的深度而变化。一个或多个凹槽的深度也可以沿着他们的长度方向变化。下面进一步描述带有内部支撑件30和外部支撑件28的刚性密封10的实施例。

图7，7A，7B和图8示出了本发明第四个实施例。在此实施例中，密封导槽20的宽度w_c在其长度方向是一致的，而其深度d_c在其长度方向都是变化的。刚性密封22的厚度t_s和宽度w_s在其长度方向都是不变的。刚性密封22宽度w_s大体上与密封导槽20宽度w_c的一致。密封垫片10还包括外部支撑件28和内部支撑件30。外部支撑件28在密封导槽20的长度方向上沿刚性密封22的径向向外设置。内部支撑件30则在密封导槽20的长度方向沿刚性密封22径向向内设置。外部支撑件28位于沿着孔径18周围的通道31延伸的外部支撑槽42内。此实施例中外部支撑槽42沿着长度方向的厚度和宽度都是不变的。内部支撑件30位于沿着孔径18周围的通道33延伸的内部支撑槽44内。通道23，31，33互相之间是平行延伸的，在此实施例中是同心的。示例性的内部支撑槽44的深度和宽度沿着长度方向都是不变的。当密封垫片10包括用于接收密封所该密封接头的螺栓的螺栓孔24时，优选的密封导槽20的深度d_c的变化的范围，具有导槽20的深度d_c在邻近该螺栓孔的位置大体上较小，而在远离螺栓孔24的导槽20内的位置深度d_c通常较大。这种类型的深度范围如图17所示。横向间距34，46和38及垂直间距40可以根据密封应用的要求来决定。

图9，9A，9B和图10示出了本发明第五个实施例。在此实施例中，密封导槽20的深度d_c在其长度方向是一致的而其宽度w_c在其长度方向都是变化的。刚性密封22的厚度t_s随着宽度w_s的变化沿着其长度方向在t_s1和t_s2范围内变化。刚性密封22宽度w_s通常与密封导槽20宽度w_c的一致。密封垫片10还包括外部支撑件28和内部支撑件30。外部支撑件28在密封导槽20的长度方向上沿刚性密封22径向向外设置。内部支撑件30则在密封导槽20的长度方向上沿刚性密封22径向向内设置。外部支撑件28位于外部支撑槽42内。值得效仿的是外部支撑槽42沿着长度方向的厚度和宽度都是不变的。内部支撑件30位于内部支撑槽44内。示意性的实施例是外部支撑槽44沿着长度方向的厚度和宽度都是不变的。任何所示的可替换的实施例以及未显出的可替换的实施例中，内部支撑槽42和外部支撑槽44都可以尝试不同的深度或宽度。当密封垫片10包括用于接收密封所该密封接头的螺栓的螺栓孔24时，对于密封导槽20的深度d_c的变化优选的范围，具有导槽20的深度d_c在邻近该螺栓孔的位置大体上较小导槽20的深度d_c较大，而在远离螺栓孔24的导槽20内的位置深度wc通常较大深度d_c通常较小。这种类型的深度范围如图17所示。横向间距34，46和38及垂直间距40可以根据密封应用的要求来决定

图11，11A，11B和图12示出了本发明第六个实施例。在此实施例中，密封导槽20的宽度w_c和深度d_c在其长度方向都是变化的。刚性密封22的厚度t_s沿着其长度方向是不变的，而宽度w_s是变化的。刚性密封22宽度w_s通常与密封导槽20宽度w_c的一致。密封垫片10还包括外部支撑件28和内部支撑件30。外部支撑件28在密封导槽20的长度方向上沿刚性密封22径向向外设置。内部支撑件30则在密封导槽20的长度方向上沿刚性密封22径向向内设置。外部支撑件28位于外部支撑槽42内。如图所示，外部支撑槽42沿着长度方向的厚度和宽度都是不变的。内部支撑件30位于内部支撑槽44。如图所示，外部支撑槽44沿着长度方向的厚度和宽度都是不变的。当密封垫片10包括用于接收密封所该密封接头的螺栓的螺栓孔24时，对于密封导槽20的宽度w_c的变化优选的范围，具有导槽20的宽度w_c在邻近该螺栓孔的位置大体上较小导槽20的深度d_c较大，而在远离螺栓孔24的导槽20内的位置宽度w_c通常较大深度d_c通常较小。这种类型的宽度范围如图17所示。横向间距34，46和38及垂直间距40可以根据密封应用的要求来决定

图13，13A，13B和图14示出了本发明第七个实施例。在此实施例中，密封导槽20的宽度w_c和深度d_c在其长度方向都是不变的。刚性密封22的厚度t_s和宽度w_s沿着密封导槽20的长度方向都是不变的。刚性密封22宽度w_s通常与密封导槽20宽度w_c的一致。密封垫片10也包括外部支撑件28和内部支撑件30。外部支撑件28在密封导槽20的长度方向上沿刚性密封22径向向外设置。内部支撑件30则在密封导槽20的长度方向上沿刚性密封22径向向内设置。外部支撑件28沿着长度方向厚度不变而宽度是变化的。内部支撑件30沿其长度方向的厚度不变而宽度是变化的。外部支撑件28位于外部支撑槽42内。如图所示，外部支撑槽42沿着长度方向的深度不变而宽度是变化的。内部支撑件30位于内部支撑槽44。如图所示，外部支撑槽44沿着长度方向的深度不变而宽度是变化的。当密封垫片10包括用于接收密封所该密封接头的螺栓的螺栓孔24时，对于外部支撑槽42和内部支撑槽44的宽度的变化的范围，优选的，支撑件28，30在邻近该螺栓孔的位置大体上宽度较小而深度较大，而在远离螺栓孔24的导槽内的点的宽度通常较大深度通常较小。这种类型的宽度范围如图17所示。横向间距34，46和38及垂直间距40可以根据密封应用的要求来决定

图15，15A，15B和图16示出了本发明第八个实施例。在此实施例中，密封导槽20的宽度w_c和深度d_c在其长度方向都是不变的。刚性密封22的厚度t_s和宽度w_s沿着密封导槽20的长度方向都是不变的。刚性密封22宽度w_s通常与密封导槽20宽度w_c的一致。密封垫片10也包括外部支撑件28和内部支撑件30。外部支撑件28在密封导槽20的长度方向上沿刚性密封22径向向外的设置。内部支撑件30则在密封导槽20的长度方向上沿刚性密封22径向向内的设置。外部支撑件28沿着长度方向厚度不变而宽度是变化的。内部支撑件30沿其长度方向的厚度不变而宽度是变化的。外部支撑件28位于外部支撑槽42内。如图所示，外部支撑槽42沿着长度方向的深度和宽度都是变化的。内部支撑件30位于内部支撑槽44。如图所示，内部支撑槽44沿着长度方向的深度和宽度都是变化的。当密封垫片10包括用于接收密封所该密封接头的螺栓的螺栓孔24时，支撑槽42，44的深度的变化范围，优选的，在邻近该螺栓孔的位置大体上深度较大，而在远离螺栓孔24的深度通常较小。这种类型的宽度范围如图17所示。横向间距34，46和38及垂直间距40可以根据密封应用的要求来决定。

图18按照本发明成型一个密封垫片10的方法的实施方式的简化的流程图。该方法包括步骤110制造带有导槽20的刚性密封衬垫垫片12，还包括步骤120加工刚性密封22。在步骤130时，将刚性密封22放置在导槽20里。刚性密封22的宽度w_s和导槽20的宽度w_c是根据刚性密封垫片22是否适合设置在导槽20内来选取。该方法也包括步骤140，调整密封垫片22的密封面23和在衬垫垫片12上的其邻接面14的偏差值，刚性密封22的厚度t_s和导槽20的深度d_c根据彼此相互选择，因此密封垫片22的密封面23和在衬垫垫片12上的其邻接面14的之间的偏差值是可变的。所述偏差值在沿着由密封22和导槽20(参考导槽20的长度和/或密封22的长度)形成的路径21上某些位置可能是0。所述偏差值在沿着由密封22和导槽20(参考导槽20的长度和/或密封22的长度)形成的路径21上某些位置也可能大于0。

用于制作刚性密封衬垫片12的步骤110可以根据制作材料采用任何合适的制作方法。比如金属的密封衬垫片12，它可以是由金属薄板冲压制成，孔也可以通过下料模冲压来完成。密封导槽20可以通过我们熟知的各种金属成型方法来实现，其中包括铣削，压印，电气化加工(ECM)和其它类似的方法。当密封导槽20的深度和/或宽度随着其长度的变化而变化时，优选的导槽的加工方法是ECM。当密封衬垫片12是聚合物或合成物时，任何适合聚合物或合成物的制作方法都可以加工密封衬垫片12和密封导槽20，包括注射成型或其它一些聚合物或合成物成型方法。当内部支撑件30和外部支撑件28被用作在刚性密封衬垫片12的反面16时，它们可以直接被应用于反面16上或分别放置于内部支撑导槽44和外部支撑导槽42内，如上所述。当刚性密封衬垫片12包含了外部支撑导槽42和内部支撑导槽44时，这些导槽可以采用与制成刚性密封衬垫片12同样的方法，也可以采用这里描述的其他方法来制作，例如，这取决于导槽的深度是不变的，或者导槽具有大概如前所述的其参数变化的深度。

制造刚性密封22的步骤120可以选择不同的加工方法。当刚性密封22由金属组成时，可以由薄板冲压而成，可以用粉末的压制，烧结，锻造及与其类似的方法。当刚性密封22是聚合物或合成物时，任何适合聚合物或合成物的制作方法都可以用来制成刚性密封22，这可能包括注射成型或其它一些聚合物或合成物成型方法。

刚性密封22可以通过任何方法附接于刚性密封衬垫片12。如果刚性密封垫片22和刚性密封衬垫片12由金属制成，可以用金属连接方法中的任何一种，例如焊接法，铜焊，锡焊，桩焊，粘合等。如果刚性密封22由聚合物或合成物制成，可以用粘合或其它适合连接的手段和方法使聚合物连接至密封衬垫片12。

当支撑件，例如支撑件28，30，安装在刚性密封垫片10时，方法100还包括其相应的步骤，例如制作具有一定厚度，宽度，且形状与刚性密封22形状相当的支撑件，同时在刚性密封衬垫片12的反面14上，支撑件沿着导槽20的长度分别在刚性密封22的径向向外的和径向向内部的间隔布置。支撑件可以通过任何公众熟知的制作方法来制作。如果外部刚性支撑件28是金属的，可以通过冲压，煅铸，烧结粉末金属颗粒等方法来实现。如果外部刚性支撑件28是聚合物或合成物的，任何适合聚合物或合成物的制作方法都可用来加工刚性密封22，包括注射成型或其它一些聚合物/合成物成型方法。

图19表明了在示例性的工作环境中的密封接头210的元件。密封接头210可用在多种应用中，例如在内燃机中，可应用于密封气缸盖和内燃机缸体间的密封，气缸盖和排气管间的密封，在涡轮增压的发动机里，可用于排气管和涡轮增压器之间的密封，密封接头210也可用于其他密封接头的应用，例如它也可以承受极端的温度和压力。

参照图19，密封接头210包括第一元件212，其带有第一密封面214和第一孔216，还包括第二元件218，其带有第二密封面220和第二孔222。例如，第一元件212可以是气缸盖，第二元件218可以是发动机缸体，第一孔216和第二孔222是与任意流体通道相关的孔。再如，第一元件212可以是排气管，第二元件218可以是气缸盖，第一孔216可以看作是废气位于排气管中的一个连接通道，第二孔222可以是气缸盖的一个排气口。经过验证，密封接头210在内燃机中能大范围的适用。

参照图19，密封接头210还包括本发明的一个金属密封垫片224。密封垫片22可需或不需支撑件的支持，例如图示的密封衬垫片12由支撑件28，30支持。金属密封垫片224置于第一密封面214和第二密封面220间，它由上表面226，下表面228和孔230组成，如图19所示，孔216，222，230是对齐的。孔230有一边缘232，边缘232可以是任何需要的形状，在金属密封垫片224用作气缸盖垫片的情况下，边缘232就是圆柱状；在金属密封垫片224用作涡轮增压器垫片的情况下，边缘232一般是矩形或正方形，典型的其带有圆角，如图2所示。边缘232会随着孔216，222的形状变化而变化。

金属密封垫片224也包括突出的位于孔230周围的刚性密封垫片234。如图18所示，刚性密封垫片234的密封面223与邻接面226的顶点236有个偏差，与顶点236的偏差值会随着孔230长度的变化而变化。

螺栓242可压缩或施加密封压力到密封垫片234和224，从而引起刚性密封234周围的元件212的弹性形变。发生在面214上的弹性形变与用多层金属垫片密封有很大差异，无论有无间隙或止挡层。多层金属垫片通过基于垫片材料的密封特征(比如密封珠)的变形来实现密封。对于，相比之下，本发明的是通过使至少一个被密封的零件的弹性变形来实现密封的。第一元件212的截面厚度和与第一密封面相关联的第二元件218及第二密封面220通常都比一个传统的多层金属垫片的厚度大很多。这样，压力及拉力标准和在第一元件212和第二元件218分配可以建立，以使他们不是那么巨大或者过于集中而导致这些元件中在与密封接头210相关的装置工作过程中产生疲劳裂纹。进一步说，第一元件212，金属垫片224，刚性密封234及第二元件218的组合与采用多层金属垫片的密封接头相比具有更显著牢固的密封接头210。密封接头210比采用包含多层金属垫片的接头更易屈服的事实，也可期提高密封接头210相关问题的性能，例如接头损坏，正如上述所描述过的，与密封接头相关的密封接头用来密封气缸盖的应用在发动机里，可替换的，如果刚性密封234包含了一个刚性密外部支撑件和一个内部支撑件这里描述的，刚性密封234相对于元件之间的金属垫片的一部分是悬臂式的，因此，允许在金属垫片和第一元件212和第二元件218之间的密封的范围内弯曲。在可替换的实施例中，密封最初是由垫片产生，而不是第一元件212和第二元件218的弹性变形。

金属密封垫片224可以根据特殊的应用环境选择与之适应的金属材料。例如在内燃机应用中，金属密封垫片224可以由不锈钢制成，如不锈钢型-301。金属密封垫片224也可以是与之相适用的应用的任何形状，它可以组装在单个或多个孔230中，孔可以是同样的形状和尺寸，也可以是不同的形状和尺寸。金属密封垫片224也可以与之相适用的应用的任何厚度，在内燃机应用中，金属密封垫片224的厚度范围通常是0.008-0.10英寸。

刚性密封234可由任何合适的刚性材料制成，包括金属，合成材料，有机或无机聚合物。对于刚性，是指选择的材料在厚度，宽度和材质上少些一致性，比如刚性密封垫片234，就利用它的垫片和第一密封面214的不一致性使大多数的弹性形变都发生在密封面214上，而不是在刚性密封垫片234里。因此，刚性密封垫片234的材质选择和设计就被组合成第一元件212和第一密封面214，第二元件218和第二密封面220。如果刚性密封234是金属性的，刚性密封234可以是和金属密封垫片224一样的金属或不同的。例如，在内燃机应用中，刚性密封234可以选择不锈钢，如不锈钢型-301。

刚性密封234可以根据需要的结构和位置与边缘234进行组装。例如，刚性密封234可以直接邻接边缘230或与从内间距边缘230，如图所示。

如上所述，刚性密封234和导槽225的厚度和宽度轮廓线和导槽225的宽度范围是沿刚性密封234和导槽225的长度以函数形式变化的。尺寸变化的范围是与特定的操作环境相对应的。优选的，表面223和226之间的偏差值在远离紧固件242一端较大，而在靠近紧固件242一端较小。优选的使密封力或压力沿刚性密封234长度方向上是一致的。计算机辅助设计与建模可以用来确定一个轮廓线，提供对刚性密封234的统一密封压力。

显而易见的，根据以上教导，本发明的许多修正和变型都是可能的。因此，应当理解，在所附权利要求的范围内，本发明可以上述具体描述之外的其它方式实施。权利要求范围限定本发明。

Claims

1、一个多层密封垫片包括：具有第一片状面的衬垫片，和贯通所述片状面的孔，且在所述的片状面上沿着环绕所述孔的路径上开有一定深度和宽度的第一槽；以及放置在所述第一槽里的环状刚性密封，该刚性密封的厚度为背向所述槽的密封面与朝向所述槽的相对面的间距，其中，所述厚度和深度中的一个在所述孔周围变化，以使所述密封面和所述第一片状面之间的距离在所述孔周围变化。

2、根据权利要求1种所述的多层垫片，其中所述宽度沿所述路径变化。

3、根据权利要求1种所述的多层垫片，其中所述深度沿所述路径变化。

4、根据权利要求3种所述的多层垫片，其中所述厚度沿所述路径是不变的。

5、根据权利要求1种所述的多层垫片，其中所述厚度沿所述路径变化。

6、根据权利要求5种所述的多层垫片，其中所述深度沿所述路径是不变的。

7、根据权利要求1种所述的多层垫片，其中所述衬垫片是金属的。

8、根据权利要求7种所述的多层垫片，其中所述衬垫片是钢。

9、根据权利要求8种所述的多层垫片，其中所述环状密封是金属。

10、根据权利要求1所述的多层垫片，其中所述衬垫片进一步包括：与所述第一片状面相对的第二片状面；及在第二片状面内沿着与环绕所述孔径的第一路径平行的第二路径开有一定深度和宽度的第二槽，其中所述的第一槽位于第二槽和所述孔之间；一个第一支撑元件进入所述的第二槽内，具有第一厚度；及沿着与环绕所述孔径的第一路径平行的第三路径开有一定深度和宽度的第三槽，其中所述的第三槽，位于所述第一导槽和所述孔之间；以及容置入所述的第三槽内且具有第二厚度的第二支撑元件。

11、根据权利要求10种所述的多层垫片，其中所述的第二槽和第三槽的深度是沿各自相应的所述第二和第三路径变化的。

12、根据权利要求10种所述的多层垫片，其中所述的第一和第二支撑元件的厚度是沿各自相应的所述第二和第三路径变化。

13、根据权利要求10种所述的多层垫片，其中所述的第二槽和第三槽的宽度是沿各自相应的所述第二和第三路径变化的。

14、一种加工多层密封垫片方法，包括如下步骤：贯穿第一片状面的孔，在第一层垫片的第一面上沿着环绕孔的第一路径加工一定深度和宽度的槽，放置一个环状密封在槽里，其厚度为背对所述槽的密封面与相对于面向槽的面的距离；然后环绕孔而改变环状密封的厚度或者槽的深度，这样密封面与第一片状面的距离沿着孔而不同。

15、一个多层密封垫片，包括具有第一片状面的衬垫片，和贯通所述片状面的孔及在所述的片状面上沿着环绕所述孔的路径上开有一定深度和宽度的第一槽，以及放置在所述槽里的环状密封，环状密封的厚度即为背向所述槽的密封面与相对应朝向所述槽的距离.其中，所述深度绕着所述孔变化，以至于所述密封面和所述第一片状面之间的距离会围绕着孔而变化。