CN102144116B - 密封装置及其安装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种密封装置及其安装方法，在该密封装置(10)中，通过PTFE制的密封唇(13)密封用于车辆的EGR系统中的蝶形阀的阀轴外周，具有压入固定于阀轴插入孔(102)的安装环(11、12)、保持于该安装环(11、12)并且可滑动地密接于阀轴的外周面的密封唇(13)，该密封唇(13)由氟树脂成形成圆盘状，其内径部(13b)通过所述阀轴被强制变形成向所述流路(101)侧的状态。

Description

密封装置及其安装方法
技术领域
本发明涉及一种密封阀轴外周的密封装置，特别是涉及一种通过密封唇，对车辆的废气再循环系统(以下称为EGR系统)中的蝶形阀的阀轴外周进行密封的密封装置及其安装方法。
背景技术
用于车辆的EGR系统中的蝶形阀，由于驱动阀体的阀轴贯通于形成流路的外壳而设置，因此，为了不使流体通过开设于该外壳的阀轴插入孔与插入于该阀轴插入孔的阀轴之间的间隙而从所述流路不漏出，有必要在两者间设置密封装置。
图10是将现有的密封装置和EGR系统的阀组件一起表示的说明图。该阀组件具备：外壳100，具有连通未图示的排气歧管和进气歧管的流路101；蝶形阀200，调整所述流路101的流路截面积。蝶形阀200具备：阀轴201，在与流路101的中心线垂直的方向开设于外壳100上的同时，其插入于一端闭塞的阀轴插入孔102；轴承203、204，在所述流路101的两侧支撑该阀轴201上两端附近的小直径部201b、201c，使该小直径部201b、201c在所述阀轴插入孔102内旋转自由；圆盘状阀体202，配置于所述流路101内的同时，安装于所述阀轴201上。并且，安装于从阀轴插入孔102的开放端102a向外壳100的外部突出的阀轴201的外端201d上的连杆205通过接受来自未图示的发动机的驱动力，阀轴201在其轴心的周围以适当的角度范围进行旋转，由此，圆盘状阀体202动作而使流路101的流路截面积发生变化。
在阀轴插入孔102与其内周的阀轴201之间设置有密封装置300。该密封装置300具备：金属环301，压入固定于所述阀轴插入孔102；密封唇302，保持于该金属环301上，面向流路101侧的内径部可滑动地密接于阀轴201的外周面。并且，由于流路101内变成废气所引起的200℃的高温并且产生强酸性的冷凝水的环境，因此密封装置300设置于轴承203的外侧，即距离流路101足够远的位置，同时，密封唇302使用PTFE(聚四氟乙烯)(参照例如专利文献1)。
(现有技术文献)
(专利文献)
专利文献1：日本特开2007-32301号公报
但是，由于现有技术中的密封装置300配置于轴承203的外侧，因此，担心会有流动于流路101内的废气中所包含的黑烟子、冷凝水、未燃烧物等侵入轴承203。因此，虽然在轴承203与流路101之间放入金属丝过滤器206和迷宫式密封圈207，但是也难以通过金属丝过滤器
206和迷宫式密封圈207完全隔绝所述黑烟子、冷凝水、未燃烧物等的侵入。
发明内容
(发明要解决的问题)
本发明是鉴于以上方面而作出的，其技术课题在于在通过PTFE制的密封唇对用于车辆的EGR系统中的蝶形阀的阀轴外周进行密封的密封装置中，维持相对于阀轴所需的过盈量，并且提高密封性能。
(解决技术问题的技术方案)
作为有效地解决上述技术课题的方法，本发明第1方面的密封装置为密封阀轴与阀轴插入孔之间的密封装置，其中，该阀轴使配置于外壳内周的流路内的圆盘状阀体进行开闭动作，该阀轴插入孔在与所述流路的中心线垂直的方向开设于与所述外壳上，并且插入有所述阀轴，其特征在于，具备密封唇，该密封唇保持于压入固定在所述阀轴插入孔的安装环上，并且可滑动地密接于所述阀轴的外周面，该密封唇由氟树脂成形成圆盘状，其内径部通过所述阀轴强制变形成面向所述流路侧的状态。
此外，本发明第2方面的密封装置的安装方法，其特征在于，在将使圆盘状阀体进行开闭动作的阀轴插入具备由氟树脂成形的圆盘状的密封唇的密封装置的所述密封唇的内周时，通过将外径为与所述阀轴的外径大致相同并且具有比所述密封唇的内径尺寸适当大直径的圆筒状或者圆柱状的装配套具(治具)，从为密封装置的密封侧的反方向插入至所述密封唇的内周，将所述密封唇的内径部向所述装配套具的插入方向强制变形之后，在面向所述阀轴的端部或者端部侧的台阶部与所述装配套具的端部同心接触的状态下，将所述阀轴向与所述装配套具的插入方向的相反侧而插入所述密封唇的内周。
(发明的效果)
根据本发明第1方面涉及的密封装置，成形成圆盘状的密封唇，由于其内径部通过阀轴强制变形成面向所述流路侧的状态，因此，尽管为由氟树脂构成的，还可确保较大的初期过盈量，并且即使由于高温条件所引起蠕变，残留过盈量也为较大。因此，即使安装于阀轴插入孔上靠近流路的位置，也能够长时间地保持优异的密封性能。
根据本发明第2方面的密封装置的安装方法，在通过插入装配套具使成形成圆盘状的密封唇的内径部在向作为密封侧的方向强制变形的状态下，能够可靠地插入阀轴。因此，能够切实地实现本发明第1方面的效果。
附图说明
图1是将本发明所涉及的密封装置与EGR系统的阀组件一起表示的说明图。
图2是将本发明所涉及的密封装置用通过其轴心的平面截取所示的单侧的剖面图。
图3是表示在本发明所涉及的密封装置的安装方法中，装配套具插入前状态的说明图。
图4是表示在本发明所涉及的密封装置的安装方法中，装配套具插入状态的说明图。
图5是表示在本发明所涉及的密封装置的安装方法中，使阀轴抵接到装配套具端部的状态的说明图。
图6是表示在本发明所涉及的密封装置的安装方法中，密封唇从装配套具的外周向阀轴的外周相对移动的过程的说明图。
图7是表示在本发明所涉及的密封装置的安装方法中，插入阀轴后的状态的说明图。
图8是表示密封唇的过盈量的随时间变化确认实验结果的说明图。
图9是将作为用于试验的比较例的密封装置用通过其轴心的平面截取所示的单侧的剖面图。
图10是将现有技术的密封装置与EGR系统的阀组件一起表示的说明图。
符号说明
10密封装置
11外环(安装环)
12内环(安装环)
13密封唇
20装配套具
20a倒角部
100外壳
101流路
200蝶形阀
201阀轴
201e台阶部
201f倒角部
202圆盘状阀体
具体实施方式
以下参照附图的同时对本发明的优选实施方式进行说明。图1是将本发明所涉及的密封装置与EGR系统的阀组件一起表示的说明图。图2是将本发明所涉及的密封装置用通过轴心的平面截取所示的单侧的剖面图。
图1所示的阀组件具备：外壳100，具有连通未图示的排气歧管和进气歧管的流路101；蝶形阀200，调整所述流路101的流路截面积。
蝶形阀200具备：阀轴201，在与流路101的中心线垂直的方向开设于与外壳100上的同时，其插入于一端闭塞的阀轴插入孔102；轴承203、204，在所述流路101的两侧支撑该阀轴201，使该阀轴201在所述阀轴插入孔102内旋转自由；圆盘状阀体202，配置于所述流路101内的同时，安装于所述阀轴201。阀轴201具有安装有圆盘状阀体202的轴方向中间的大直径部201a，以及其两侧的小直径部201b、201c，轴承203、204通过与大直径部201a与小直径部201b之间以及大直径部201a与小直径部201c之间的台阶部抵接，在限制阀轴201的轴方向位移的状态下，支撑小直径部201b、201c的外周。
而且，该蝶形阀200在从阀轴插入孔102的开放端102a向外壳100的外部突出的阀轴201的外端201d上安装有连杆205，经由连杆205接受来自未图示的发动机的驱动力，从而阀轴201以适当的角度范围在其轴心周围旋转，由此，圆盘状阀体202动作，而使流路101的流路截面积发生改变。
本发明所涉及密封装置10配置于轴承203、204的流路101侧的端部。
具体地说，如图2所示，该密封装置10具备：金属(例如不锈钢板)制的外环11，压入固定于外壳100的阀轴插入孔102；金属(例如不锈钢板)制的内环12，铆接固定于该外环11的内周；密封唇13，形成于这些外环11和内环12上，其外径部13a保持于在轴方向上相互排列的向内的锷部11a、12a之间。此外，外环11和内环12相当于发明第1方面所记载的安装环。
密封唇13是通过切削等将为耐热性以及耐酸性优异的氟树脂的PTFE(聚四氟乙烯)成形成圆盘状，其内径φ1比图1所示的阀轴201的大直径部201a的外径为小，因此，在插入该阀轴201的状态下，内径部13b如图2用点划线所示在面向流路101侧的状态下扩径变形，并且在该变形状态下可滑动地密接于阀轴201的大直径部201a的外周面。
在这里，图1所示的蝶形阀200中，虽然在密封装置10安装时，阀轴201不得不从图2中的右侧(为流路101侧的方向)插入至密封唇13的内周，但是在从该方向插入阀轴201的情况下，如图2所示，不能将密封唇13的内径部13b强制变形为面向流路101侧的状态。因此，在本发明中，为了将密封唇13的内径部13b强制变形为面向流路101侧的状态，通过图3至图7所示的方法安装密封装置10。其中图3是表示装配套具插入前状态的说明图，图4是表示装配套具插入状态的说明图，图5是表示使阀轴抵接到装配套具端部的状态的说明图，图6是表示密封唇从装配套具的外周向阀轴的外周相对移动的过程的说明图，图7是表示插入阀轴后的状态的说明图。
首先，在图3中，附图标记20是在本发明的安装方法中所使用的装配套具。该装配套具20为中空的圆筒状，外径φ2与图5所示的阀轴201的大直径部201a的外径φ3大致相同，因此，比密封唇13的内径φ1为大直径，内径φ4为可将所述阀轴201中的外端201d侧的小直径部201b插入的大小。
另外，密封唇13的内径φ1设定成在阀轴201的大直径部201a插入时的伸长，即(φ3-φ1)/φ1所求出的伸长为小于材料(PTFE)的破断伸长。
在装配套具20的前端外径部形成有倒角部20a。如图5所示，该倒角部20a与形成于阀轴201中的大直径部201a与小直径部201b之间的台阶部201e的外径部上的倒角部201f相同大小或者比其为小而形成。
另外，倒角部20a、201f的角度θ，优选30-45度左右，为了减小通过密封唇13的内周时的阻力，优选对倒角部20a、201f中的大直径侧和小直径侧的角部进行R面加工。
在密封装置10的安装中，在将阀轴201的大直径部201a插入密封唇13的内周的作业中，首先，如图3所示，将装配套具20以倒角部20a所形成的前端部20c为前头，从密封装置10的密封相反侧(图1所示的安装状态中与流路101为相反侧的方向)，即图3中的左侧，如箭头所示，向密封唇13的内周插入。如上所述，由于装配套具20的外径φ2比密封唇13的内径φ1为大直径，因此，如图4所示，密
封唇13的内径部13b在接受以向装配套具20的插入方向的方式强制扩径变形的同时，从装配套具20的倒角部20a相对地上进至外周面20b。
接着，如图5所示，通过将阀轴201的小直径部201b从装配套具20的前端部20c侧向装配套具20的内周孔插入，从而使阀轴201的小直径部201b与大直径部201a之间的台阶部201e与装配套具20的前端部20c同心接触之后，在该状态下以将装配套具20向与装配套具20的插入方向的相反侧(图中左侧)推回的方式使阀轴201和装配套具20移动。由此，密封唇13的内径部13b在维持面向装配套具20的插入方向(图中右侧)的状态的同时，将装配套具20的外周面20b向前端部20c侧滑动。
在该移动过程中，如图6所示，装配套具20和阀轴201的台阶部201e的抵接部通过密封唇13的内周。此时密封唇13的内径部13b在一旦落入装配套具20的前端外径的倒角部20a之后，在维持面向图中右侧的状态的同时，从阀轴201的倒角部201f相对地上进至大直径部201a的外周面。
因此，如图7所示，在密封唇13的内径部13b面向为流路101侧方向的状态下，能够向阀轴201的大直径部201a的外周安装密封装置10。
通过上述的方法，根据安装于图1所示的阀组件的密封装置10，由于密封唇13成形成圆盘状，其内径部13b通过插入阀轴201的大直径部201a从而强制变形为面向流路101侧的状态，因此，尽管为由PTFE的材料构成的，还可确保较大的初期过盈量，并且即使由于暴露于流动于流路101内的废气所引起的200℃左右的高温而产生蠕变，也能够维持较大的残留过盈量。因此，在阀轴插入孔102中，尽管比轴承203位于流路101侧而配置，还能够长期维持优异的密封性能，为此，能够有效地防止流路101内的废气中所含有的黑烟子、冷凝水、未燃烧物等侵入轴承203。
图8是表示密封唇的过盈量的随时间变化确认试验结果的说明图，图9是将作为用于试验的比较例的密封装置用通过轴心的平面截取所示的单侧的剖面图。
在试验中，作为本发明的实施例使用密封唇的壁厚为0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm的4种密封装置，以及作为比较例使用通过切削将密封唇形成图9所示的弯曲形状的密封装置各2个，分别在200℃的温度条件下，计测由PTFE所构成的密封唇的过盈量的随时间变化。
从图8所示的试验结果可以清楚地确认，相对于比较例的密封装置初期过盈量低，并且早期的过盈量下降的情况，本发明的实施例的密封装置初期过盈量高，并且之后在长时期内，仍然维持高于比较例的初期过盈量的过盈量。此外，能够确认与密封唇的壁厚无关，各实施例都显示大致相同的初期过盈量以及随时间变化。

Claims (2)

1.一种密封装置，为密封阀轴与阀轴插入孔之间的密封装置，其中，该阀轴使配置于外壳内周的流路内的圆盘状阀体进行开闭动作，该阀轴插入孔在与所述流路的中心线垂直的方向开设于所述外壳上，并且插入有所述阀轴，其特征在于，该密封装置配置于比轴承靠近所述流路，该轴承支撑所述阀轴，使所述阀轴在所述阀轴插入孔内旋转自由，该密封装置具备密封唇，该密封唇保持于压入固定在所述阀轴插入孔的安装环上，并且可滑动地密接于所述阀轴的外周面，该密封唇由氟树脂成形成圆盘状，其内径部通过所述阀轴强制变形成面向所述流路的状态，
所述密封装置具备：外侧安装环，具有向内的锷部；内侧安装环，具有向内的锷部；密封唇，保持于所述外侧安装环的向内的锷部与所述内侧安装环的向内的锷部之间。
2.一种密封装置的安装方法，为安装权利要求1所述的密封装置的方法，其特征在于具备以下工序：
将密封唇保持于外侧安装环的向内的锷部与内侧安装环的向内的锷部之间；
在将使圆盘状阀体进行开闭动作的阀轴插入具备由氟树脂成形的圆盘状的密封唇的密封装置的所述密封唇的内周时，通过将外径为与所述阀轴的外径大致相同并且具有比所述密封唇的内径尺寸大的直径的圆筒状或者圆柱状的装配套具，从为密封装置的密封侧的反方向插入至所述密封唇的内周，将所述密封唇的内径部向所述装配套具的插入方向强制变形；
在面向所述阀轴的端部或者端部侧的台阶部与所述装配套具的端部同心接触的状态下，通过将所述阀轴向与所述装配套具的插入方向的相反侧而插入所述密封唇的内周，从而维持所述密封唇的内径部面向作为密封侧方向的状态。
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