CN1026514C - 活塞杆填料盒密封件 - Google Patents

Abstract

一种具有一个上活塞端密封区和一个下十字头或曲轴箱端密封区的两冲程柴油机的活塞杆填料盒密封件，其上密封区在活塞端由一个金属的、用作隔火环且无弹簧加载、围绕活塞杆的组合粗挡油器来限定，而位于其下方的密封环和导环则由塑料制成，并且下密封区的所有密封环和挡油环也是用塑料制成。上述塑料最好是采用聚四氟乙烯。为活塞杆所设的导环滑动面设有多个沿活塞杆纵向分布的伸缩缝。

Description

本发明涉及一种具有一个上活塞端密封区和一个曲轴箱端第二密封区的内燃机活塞杆填料盒密封件。这种填料盒密封件特别适用于船舶柴油机。与其相关的密封件结构在奥格斯堡·纽伦堡股份公司机械厂的德国专利DE-B-21，14，152中有特别说明，欧洲专利EP-A-0，138，443则描述一种改型结构。

每一个填料盒密封件的任务都应包括一些主要条件，例如曲轴油与汽缸油要有尽可能好的分离，就是说从下方有效地刮去清洁的曲轴油，而从上方则是有效地刮去不清洁的汽缸油，由十字头有效地密封压力冲击以阻止溢油，上部吹洗空气压力的良好密封，长久的使用时间，甚至在极端情况下例如吹洗空气室燃烧时也有良好的性能，降低油耗以及活塞杆磨损尽可能小。

为达到高密封性能和挡油效果必须使密封环和挡油环紧密贴紧活塞杆。这可以通过采用较柔韧的材料来制造密封环，使其即便在活塞杆公差尺寸为下限时也能精确地紧贴活塞杆而达到密封，而且要使密封部位不会有油直接经环流出。

现有的挡油环均由金属制成，是组合的还具有直的密封部位，这些密封环与活塞杆匹配差并且只有施以较大弹力才能正好适应活塞杆的形状，因而在密封环和活塞杆处，特别是在起动时，首先在上、下死点产生剧烈的磨损。此外，这种金属磨屑还导致产生一定的划痕，从而进一步降低密封性。

这种密封件的使用时间特别依赖于润滑，而润滑在这里则通过沿活塞杆相当缓慢的泄漏得以完成，这种对润滑非常重要的泄漏则造成油量的大量额外消耗，通常金属密封环有三个或更多的分离缝，这也导致密封性的降低。

在德国专利DE-A-23，51，850（G，Espey）中首次提出可以将挡油环设置成整体的，并用弹性材料制成。根据欧洲专利EP-A-0，139，965有一些特制的密封环和挡油环被引用在活塞杆填料盒密封件中。这类密封环和挡油环在填料盒密封件中只是极小数量并且只在下曲轴箱端密封区使用，尽管其密封性能在此有所改善，但这种技术方案仍不能被接受，因为上方金属密封件的使用时间仍不能让人满意，而且活塞杆的磨损增大。

本发明的任务在于，改进本文开始所述类型的填料盒密封件，使活塞杆即使在公差尺寸下限时也能保持或显著改善密封性，同时提高使用时间，降 低油耗，减少环，杆磨损，简化装配和保养以及配件保存等工作。

解决这一高难度任务的改进方案是，上密封区在活塞端由一个金属的、用作隔火环且无弹簧加载、围绕活塞杆的组合粗挡油器来限定，而位于其下方的密封环和导环则由塑料制成，并且下密封区的所有密封环和挡油环也是用塑料制成。

基于强度和温度的考虑人们至今认为，只有紧靠曲轴箱的密封件才能用塑料制作，而现在试验表明，这种填料盒密封件的理论寿命却短得难以解释，其反向运动面也承受大的磨损。申请人通过花费颇巨的测试确定，由塑料制成的整体密封环和挡油环密封性之高，使得其上方的金属密封环和挡油环润滑显得不充分。

相应地形成更大的磨损，更多的泄漏，因而导致填料盒密封件寿命较短。与专业界的估计相反，事实证明，具有上述改进方案特征的填料盒密封件有着特别高的效率和使用时间，同时油耗很低，这一方面可由这种填料盒密封件的密封性能来解释，另一方面则归因于密封环的润滑要求降低。

附图示有发明的两个实施例及几个部件的详图并借助下面的说明加以解释。其中：

图1表示一个带有导环和分离的上、下密封件的柴油机填料盒密封件的垂直剖面图;

图2表示另一没有导环的船舶柴油机填料盒其改型的部分纵向剖面图;

图3表示一个三段构成的隔火环平面图;

图4表示一个放大的横断面;

图5表示一个挡油环的径向剖面;

图6表示又一个接口的放大横断面;

图7表示密封环的又一个径向剖面;

图8表示一个接口的放大横断面。

图1示有一个船舶柴油机填料盒密封件实施例的垂直剖面图。其结构相当于温特图尔的苏尔策兄弟公司（Firma    Gebrüder    Sulzer    AG    in    Winterthur）的一种船舶发动机。中央可见垂直走向的活塞杆1，它由曲轴箱3通入活塞端的吹洗空气室2。从结构上可以明显分清两个密封区，即第一个，也就是活塞端密封区10和第二个也就是曲轴箱端密封区20。苏尔策公司其他型号产品的原理相同，所改变的只是例如密封环的数目。

在上活塞端密封区10可见最上端为一个粗挡油器12，它用作隔火环并由金属制成。图3和图4还将对该环作进一步说明。隔火环平放在槽形环13的边缘上。在粗挡油器12的下方放有一个所谓“浮动的”上档油密封垫17。在上档油密封垫17的下方有一个设于槽形环13槽中的导环14。定位圈15将该上密封填料固定在一起，组合的、这里由三段组成的粗挡油器由一个整体或组合的拉紧弹簧径向固定，与所述的拉紧弹簧11相同的弹簧围绕导环13设置并穿过定位圈15。

通常苏尔策系列中，槽形环13的内侧用巴氏合金浇注、加工而作为导环，虽然仅该区域承受磨损，但总要将整个环换下发往维修处，用机械方法除去巴氏合金层，然后再重新浇注。这种情况造成很大浪费，为避免这一浪费，大多将这些环扔掉换以新的，但这又是非常昂贵的。

本发明所基于的构思在于，将一种整体的，可以用简单方法和方式，就地更换的由自动润滑材料制成的导环置入相应的槽中，这样钢制槽形环13可以一直使用。

在第一组密封件的下方还设有一个挡油密封垫19。一个相同的挡油密封垫19位于下曲轴箱端或十字头端密封区20的最上部。在该挡油密封垫19的下方装有多个挡油环21，它们也被拉紧弹簧22压紧在一起。图7和图8示有的一个挡油密封件例相当于件号17和19的详图。挡油环21的详图见图5和6。

按图2中第二种结构形式原理相当于一个使用方案，例如它适用于Burmeister    &    Wain，Kobe，MAN等公司的船舶发动机。活塞杆1滑过将曲轴箱3从活塞端的吹洗空气室2分开的隔板7，即使其分隔情况不及前例清楚，但也能分清第一个密封区10和第二个曲轴箱端密封区20。整个填料盒密封件装在一个分成两部分的用螺栓固定在隔板7上的填料盒中。在该盒的上方，平置其上的又是一个组合的金属挡油器12连同其下面的挡油密封垫17。粗挡油器12还是由金属制成，它与下固定环15′一起保护位于其下方的塑料制成的挡油密封件17和19免受吹洗空气室2中的高温和可能存在的火焰损害。这里采用的作为隔火环的粗挡油器其横断面形状相对于图3和图4所示结构已有变化。密封环17和19，以及第二个密封区20中的挡油环21在形状上完全与按图1结构改型所用的 相同。

图3中以俯视图示出的粗挡油器12，由三个弓形件121组成。粗挡油器12的内径略大于活塞杆1的直径。如果将粗挡油器12装入填料盒密封件，则它并非紧贴在活塞杆1上，而是以微小的缝隙围绕着活塞杆。用作隔火环的粗挡油器12有一个L形横断面。与活塞杆平行的突缘122设有两个平行的互相分开的挡油边123。在两个挡油边123之间设有多个以一定间距分布的朝外的排出孔124。这些排出孔124用来导出所刮下的油和污物。突缘122外部设有一个横断面为半圆形的槽125，在此槽中置入一个整体的或组合的拉紧弹簧，由此将各个弓形件121固定并互相压紧。在图1和图2中可见这些弹簧的截面。为提高密封性还可以在挡油边123上设置同心分布的槽，以产生与曲径式密封相同的效果。

图5中以径向剖面示出的挡油环21完全由塑料制成，最好是使用聚四氟乙烯（PTFE）材料。图中环为整体的，并只在一侧由一个接口221分开。现有的整体制造挡油环特别有利，因为它装配便利从而使装配时间缩短。分离接口221由两个互相搭接的部分222闭合。在两部分222之间因此有一个分离面222′，该分离面222′内侧通到两个边缘的，环状挡油边226之间的区域，外侧通向一个环绕的拉紧弹簧22的环形槽225中。重要的是，接口分离面222′不在两个密封唇边226的中间因而也就不在环绕槽225的中心。这就避免了拉紧弹簧22将两个部分222压开以致损坏环的密封性，因而需在槽中使用一个夹紧器。

在图7中示出的挡油密封环17除其接口为气密的以外，而结构上则与挡油环21相同。该环也是用聚四氟乙烯制成。图中可见分离缝或接口171，它由两个互相搭接的部分172密封，分离面172分布在中间的挡油边176上。较宽的密封环17上具有三个并行的挡油边176。在外侧有两个环形槽175，并且其中置入相应弹簧18。又在每两个相邻的挡油边176间设有排油孔177。密封环17实际上为一个密封环和挡油环的组合体。图中右侧为挡油部分并设有排油孔，而左侧为密封部分，其中没有设孔。在外侧面上设有后斜的凹槽178，因而在一个有多个挡油环的密封填料中所刮下的油也可以流出。

Claims (10)

1、一种用于两冲程柴油机的活塞杆填料盒密封件，该密封件具有一个设有档油环和密封环的上活塞端密封区(10)和一个其密封环与挡油环(19、21)是由塑料制成的、在下方的、十字头或曲轴箱端密封区(20)，其特征在于，上密封区(10)由一个用作隔火环并无弹簧加载地围绕着活塞杆的、并相对于活塞杆(1)具有一个小间隙的金属制的粗挡油器(12)来限定，配置在粗挡油器(12)下方的、上密封区(10)的密封环(17、19)和导环(14)则用塑料制成。

2、按权利要求1所述的填料盒密封件，其特征是，为活塞杆（1）所设的导环（14）滑动面设有多个沿活塞杆纵向分布的伸缩缝。

3、按权利要求1所述的填料盒密封件，其特征是，密封环（17，19）是制成整体的。

4、按权利要求1所述的填料盒密封件，其特征是，密封环（17，19）设有一个简单的或双作用的气密接口（172）。

5、按权利要求1所述的填料盒密封件，其特征是，挡油环（21）设有两个挡油边（226）。

6、按权利要求1所述的填料盒密封件，其特征是，挡油环（21，22）在分离缝区域设有一个搭接的接口。

7、按权利要求4所述的填料盒密封件，其特征是，搭接区的接口分离面（172）位于中间的密封唇边（176）上。

8、按权利要求5和6所述的填料盒密封件，其特征是，搭接区的接口分离面（222′）不是分布在两个挡油边（226）之间的中心上。

9、按权利要求1所述的填料盒密封件，其特征是，粗挡油器（12）有两个平行的挡油边（123），它们都设有凹槽，形成曲径式密封，在挡油边（123）之间配置有排出孔（124）。

10、按权利要求1所述的填料盒密封件，其特征是，密封环和挡油环（17，19，21）在其挡油边（176，226）之间有排油孔（177，223），在其外侧分布有后斜的凹槽（178）以导出所刮下的油。

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