CN103388501A - 一种耐高温、高压、高耐磨的涡轮增压气门油封 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种耐高温、高压、高耐磨的涡轮增压气门油封，包括金属骨架、位于金属骨架内上端且与气门杆和气门导管紧密密封接触的氟橡胶密封胶体，在氟橡胶密封胶体上外套有油封弹簧，在氟橡胶密封胶体的上部内侧、中部内侧和下部内侧，分别设有主唇口、背气唇和直面密封体，在主唇口和背气唇之间，设有环形分布的四个凸台，凸台与气门杆的间隙为0.1～0.2mm。本发明，通过选用合适的橡胶成分，使本油封可用于250℃工作温度，同时具有更好的耐磨性能；金属骨架进行碳氮共渗处理，使得金属骨架更加坚硬，具有更好的抗拉强度和屈服应力，适应高温、高压的工作条件，不仅为提高了整个产品的质量性能，而且可以满足更加苛刻的工作条件，使得应用范围更广。

Description

一种耐高温、高压、高耐磨的涡轮增压气门油封

技术领域

本发明涉及一种涡轮增压气门油封，尤其是一种耐高温、高压、高耐磨的涡轮增压气门油封。

背景技术

目前汽车发动机主要分为：自然吸气发动、涡轮增压发动机、机械增压发动机三大类，近年来，中国汽车业迅速的发展，带涡轮增压的发动机的汽车也越来越多，涡轮增压发动机具有以下优势：1.排量小，动力强；2.压缩比大，能源损耗小，省油；随着涡轮增压发动机的普及应用，发动机的密封零件要求越来越高，由于各种苛刻条件的原因，自然吸气发动机的气门油封已不能满足涡轮增压发动机的使用，而气门油封零件在发动机中起着至关重要的核心作用，涡轮增压发动机是一门综合性非常强的技术，不仅要解决增压器、高压燃油泵等核心技术问题，同时直接影响发动机工作状态的气门油封如何满足高温、高压、高摩擦和耐混合介质（润滑油+燃油）的密封工作环境也是一个非常苛刻的技术课题，目前气门油封仍然未能突破该项瓶颈。

发明内容

为了解决以上的技术问题，本发明的目的在于提供一种耐高温、高耐磨的涡轮增压气门油封，对气门油封结构进行独特优化，以及开发涡轮增压专用气门油封材料，满足保证涡轮增压发动机正、负压的苛刻工况，即涡轮增压发动机在产生负压（增压器不工作）的同时还会产生400KPa—600KPa的正压，当正压持续的对唇口进行冲击时，保证涡轮增压气门油封主唇口、背气唇口与气门杆的抱紧力和随动性，从而满足涡轮增压发动机的高温、高压工作条件。

本发明，包括金属骨架、位于金属骨架内上端且与气门杆和气门导管紧密密封接触的氟橡胶密封胶体，在氟橡胶密封胶体上外套有油封弹簧，在氟橡胶密封胶体的上部内侧，设有主唇口，主唇口与气门杆过盈配合，在氟橡胶密封胶体的中部内侧，设有背气唇，背气唇与气门杆过盈配合，在氟橡胶密封胶体的下部内侧，设有直面密封体，直面密封体与气门导管过盈配合，在主唇口和背气唇之间，设有环形分布的四个凸台，凸台与气门杆的间隙为0.1～0.2mm，在背气唇和直面密封体之间，设有R形凹槽。

本发明，所述氟橡胶密封胶体由下述质量份的原料所制备：

氟橡胶（FC-2146X）     100；

硅藻土（Celite350）     11.5～15；

碳酸钙（600EST）       11～14；

N990（热裂解法炭黑）   1.5～2.5；

氧化铁红（S-130）      3.5～5.5；

氢氧化钙（NICC5000）   2.5～3.5；

氧化镁                 1～2；

促进剂BPP             4～5；

棕榈蜡                 0.8～1.5。

本发明，所述金属骨架（3）经过2次表面磷化防锈处理，其处理条件为：

（1）碳氮共渗条件：

     深度       0.05mm；

     硬度       HV/0.2（410～550）；

     温度       560℃；

     时间       1h；

（2）碳氮共渗条件：

     深度       0.27mm；

     硬度       HV /0.2（270max）；

     温度       820℃；

     时间       2h。

本发明，其有益效果为：

①提高涡轮增压发动机气门油封的抗高温性和耐高摩擦性；

②提高涡轮增压发动机气门油封的耐混合介质（润滑油+燃油）；

③提高涡轮增压发动机气门油封抗压、耐压不变形的稳定性；

④提高涡轮增压发动机气门油封背气唇的随动灵活性；

⑤提高涡轮增压发动机气门油封装配密封面的紧密贴合，增强密封拔脱力。

本发明可以通过橡胶成分的配比，橡胶能持久使用于250℃工作温度，同时具有更好的耐磨性能；金属骨架进行碳氮共渗，表面处理磷化防锈处理，使得金属骨架更加坚硬，具有更好的抗拉强度和屈服应力，适应高温、高压的工作条件，不仅为提高了整个产品的质量性能，而且可以满足更加苛刻的工作条件，使得应用范围更广；产品结构改进，使得安全性能更好，密封性能更优越。

附图说明

图1为本实施例的结构示意图，图2为图1之A-A剖视图，图3使用状态装配参考图。

图中，1、氟橡胶密封胶体   2、油封弹簧   3、金属骨架   4、主唇口   5、凸台   6、背气唇   7、R形凹槽   8、L形直面   9、气门导管   10、气门杆   11、支座弹簧。

具体实施方式

参照图1-图3，一种耐高温、高压、高耐磨的涡轮增压气门油封，包括金属骨架3、位于金属骨架内上端且与气门杆10和气门导管9紧密密封接触的氟橡胶密封胶体1，在氟橡胶密封胶体1上外套有油封弹簧2，在氟橡胶密封胶体1的上部内侧，设有主唇口4，主唇口4与气门杆10过盈配合，在氟橡胶密封胶体1的中部内侧，设有背气唇6，背气唇6与气门杆10过盈配合，在氟橡胶密封胶体1的下部内侧，设有L形直面8的密封胶体，L形直面8与气门导管9过盈配合，在主唇口4和背气唇6之间，设有环形分布的四个凸台5，凸台5与气门杆10的间隙为0.1～0.2mm，在背气唇6和L形直面8密封胶体之间，设有R形凹槽7。

其中，所述氟橡胶密封胶体1由下述质量份的原料制备：

配方中，采用氟橡胶（FC-2146X）与硅藻土（Celite350）配比混合，降低成本,改善力学性能及加工工艺性能等，在高温的条件下，有良好的回弹性，可在250℃下可长期使用，300℃下短期使用。碳酸钙（600EST）熔点高，难溶于水，不溶于乙醇汽油，保证耐混合介质（润滑油+燃油）；N990（热裂解法炭黑）是具有粒径大、结构性低，高填充性特点，可使产品具有耐热、耐油、低压缩变形率、高回弹性及低滞后，氧化铁红（S-130）具有熔点高，带粘合磁性特点，能保证其它成分的结合稳定性，同时也是一种颜料，配比后橡胶呈棕色。氢氧化钙（NICC5000）作为一种填充剂，具有混炼方便，不影响橡胶的硫化体系，调节硬度特点，同时能节约其它橡胶原料配比，达到降低成本的目的。添加氧化镁，可起到流动性和抗氧能力，增加橡胶的拉伸强度和抗冲击力。加入促进剂BPP，可降低硫化的时间，提高生产效率。棕榈蜡有助于混炼，控制体积变化率，提高氟胶流动性和脱模性，保证产品外观不受损。

以上橡胶成分通过同时配比混炼后，橡胶可具备耐高温、高耐磨的功能，达到涡轮增压发动机的各种环境条件，是一种专门特制的涡轮增压气门油封的材料。

其中，所述金属骨架3的处理条件为：

骨架特殊处理步骤：将成型骨架使用①条件进行第一次深度及硬度碳氮共渗处理，再继续使用②条件进行第二次深度及硬度碳氮共渗处理，两种工序完成后，在骨架表面进行磷化防锈处理。

骨架通过碳氮共渗处理后，提高了硬度、耐磨型、抗疲劳强度，具有高塑韧性(αk≥120 J/cm2)，保证了涡轮增压气门油封在高压、高运动速度下的长期支撑作用，也保证了涡轮增压气门油封长久使用不变形、不开裂，使得涡轮增压发动机的安全性能得到保障。

请参照图3，本油封装配后，由特制氟橡的主唇口4与气门杆10通过过盈配合，在油封弹簧2的回弹抱紧力下，实现密封，氟橡胶密封胶体1采用的特制氟橡胶具有耐高温、高耐磨等优点，使得主唇口4的寿命大大提高。凸台5在装配合后预留0.1～0.2mm间隙，当气门杆10急速运动时轻微晃动时，能够起到矫正导向作用。背气唇6也与气门杆10过盈配合，但配合的过盈量比主唇口4过盈小(0.1～0.3)mm，这样可以保证气门杆10高速、高压运动时，通过微量机油渗漏，达到润滑保护作用。而背气唇6外侧设有R型凹槽7，可使背气唇6随涡轮增压发动的压力变化时，灵活的收缩，起到更好的随动性。L型直面8与气门导管9过盈装配后，处于面与面的接触，实现密封接面更大，受力更稳定效果，避免本发明因苛刻工况引起的震动，而导致装配松动。支座弹簧11直接装配到碳氮共渗金属骨架3上，碳氮共渗金属骨架3具有高硬度，抗拉强度好等特点，既有耐高压的承受力，又有耐高温不开裂的屈服力，更好的确保了本发明的结构安全性，延长了长时间在高温、高压、高转速的使用寿命。

Claims (3)

1.一种耐高温、高压、高耐磨的涡轮增压气门油封，包括金属骨架（3）、位于金属骨架内上端且与气门杆（10）和气门导管（9）紧密密封接触的氟橡胶密封胶体（1），在氟橡胶密封胶体（1）上外套有油封弹簧（2），其特征在于：在氟橡胶密封胶体（1）的上部内侧，设有主唇口（4），主唇口（4）与气门杆（10）过盈配合，在氟橡胶密封胶体（1）的中部内侧，设有背气唇（6），背气唇（6）与气门杆（10）过盈配合，在氟橡胶密封胶体（1）的下部内侧，设有L形直面（8）的密封胶体，L形直面（8）的密封胶体与气门导管（9）过盈配合，在主唇口（4）和背气唇（6）之间，设有环形分布的四个凸台（5），凸台（5）与气门杆（10）的间隙为0.1～0.2mm，在背气唇（6）和L形直面（8）的密封胶体之间，设有R形凹槽（7）。

2.根据权利要求1所述的气门油封，其特征在于：所述氟橡胶密封胶体（1）由下述质量份的原料制备：

氟橡胶（FC-2146X）     100；

硅藻土（Celite350）     11.5～15；

碳酸钙（600EST）       11～14；

N990（热裂解法炭黑）   1.5～2.5；

氧化铁红（S-130）      3.5～5.5；

氢氧化钙（NICC5000）   2.5～3.5；

氧化镁                 1～2；

促进剂BPP             4～5；

棕榈蜡                 0.8～1.5。

3. 根据权利要求1所述的气门油封，其特征在于：所述金属骨架（3）经过2次表面磷化防锈处理，其处理条件为：

（1）碳氮共渗条件：

     深度       0.05mm；

     硬度       HV/0.2（410～550）；

     温度       560℃；

     时间       1h；

（2）碳氮共渗条件：

     深度       0.27mm；

     硬度       HV /0.2（270max）；

     温度       820℃；

     时间       2h。

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