CN103982322B - 一种发动机及其碗型塞、该碗型塞的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机及其碗型塞、以及该碗型塞的加工方法，该碗型塞包括碗型塞基体，碗型塞基体的头部具有第一环形槽、其中部具有第二环形槽，还包括弹性体，该弹性体设于所述第二环形槽内，并且弹性体具有凸起于碗型塞基体外周壁的环形突起部。与现有技术相比，上述结构的碗型塞与塞孔装配过程中，一方面通过第一环形槽边缘切削祛除塞孔孔壁的毛刺，可保证碗型塞头部以上部分密封面的完整性，另一方面在碗型塞沿轴向继续移动的过程中，弹性体发生弹性变形使塞孔和碗型塞两者密封面间的接触压力增大，增强了碗型塞的弹性补偿能力，从而提高了碗型塞的密封效果，降低了发动机漏水、油问题发生的几率。

Description

一种发动机及其碗型塞、该碗型塞的加工方法

技术领域

本发明涉及发动机密封技术领域，特别涉及一种发动机及其碗型塞、该碗型塞的加工方法。

背景技术

碗型塞是广泛使用于发动机的一种密封部件，该碗型塞与缸体和缸盖的塞孔过盈配合，起到封水、油的作用。

发动机运行过程中经常发生碗型塞密封性能失效，造成碗型塞与塞孔密封面漏水、油问题。显然，这样极易导致发动机机体受损而对其使用寿命及性能造成不利影响。

经分析得知，发动机碗型塞密封性能失效主要归结于以下两个原因：

第一、发动机缸体、缸盖的塞孔孔壁存在毛刺，两者装配过程中毛刺划伤碗型塞而使其密封面受损；

第二、由于发动机自身运行特性，其内水、油冷热交替，极大的温差极易使碗型塞发生塑性变形，而使其与塞孔件过盈配合量不符合工艺要求；

有鉴于此，本领域技术人员亟待改进现有碗型塞的结构，以提高其密封性能，从而延长发动机机体的使用寿命、优化其性能。

发明内容

针对上述缺陷，本发明改进了现有碗型塞的结构，以解决其与塞孔装配后密封性能低的问题。在此基础上，本发明还提供了一种上述碗型塞的加工方法及包括该碗型塞的发动机。

为了解决上述问题，本发明所提供的碗型塞，包括碗型塞基体，碗型塞基体的头部具有第一环形槽、其中部具有第二环形槽，还包括弹性体，该弹性体设于所述第二环形槽内，并且弹性体具有凸起于碗型塞基体外周壁的环形突起部。

与现有技术相比，上述结构的碗型塞与塞孔装配过程中，一方面通过第一环形槽边缘切削祛除塞孔孔壁的毛刺，可保证碗型塞头部以上部分密封面的完整性，另一方面碗型塞沿轴向继续移动过程中，弹性体发生弹性变形可增大塞孔和碗型塞两者密封面间的接触压力，使碗型塞的弹性补偿能力增强，从而提高了碗型塞的密封效果，降低了发动机漏水、油问题发生的几率。

本发明的一优选方案中，沿轴向弹性体端部至突起部的截面面积渐变，弹性体端部的截面面积等于碗型塞基体的截面面积。

本方案通过进一步限定弹性体局部的截面形状以及其与碗型塞基体的关系，使碗型塞基体和弹性体连接部平缓过渡，在碗型塞与塞孔装配过程中该局部起到导向作用，从而可尽可能的降低塞孔边缘划伤弹性体的风险，进而进一步地提高碗型塞的密封效果。

本发明的又一优选方案中，弹性体的突起部的数量为多个，多个突起部沿轴向间隔设置。

本方案通过限定弹性体上突起部的数量及其布置方式，碗型塞和塞孔装配后可在两者间形成多个环形密封带，从而可进一步的提高碗型塞的密封性能。

本发明的又一优选方案中，上述碗型塞的弹性体具体为通过热硫化粘结工艺制成粘接于第二环形槽内的硫化橡胶层。

本方案通过进一步限定弹性体与碗型塞基体的制造工艺，不仅提高了橡胶制品的弹性性能，而且可在模具内将弹性体一次加工成型，从而简化了碗型塞的整体加工工艺。

本发明还提供一种发动机，包括缸体和缸盖，缸体和缸盖具有多个塞孔，还包括与塞孔过盈配合的碗型塞，所述碗型塞具体为如上所述的结构。

由于上述碗型塞具有上述技术效果，因此包括该碗型塞的发动机应当具有相同的技术效果，故在此不再赘述。

优选地，所述弹性体的材质具体为氟橡胶或者丁晴橡胶

除上述发动机及其碗型塞外，本发明还提供一种加工方法，用于加工上述碗型塞，该加工方法包括如下步骤：

S00)制备所述碗型塞基体；

S10)将所述碗型塞基体固定于弹性体模具内，并使所述第二环形槽和所述弹性体模具的内壁形成与所述弹性体形状相适配的密封腔体；

S20)将生胶剂和硫化剂填充至所述密封腔体内，并在预定温度和预定压力下使两者发生化学反应制成硫化橡胶层；

S30)待冷却后脱模形成所述弹性体。

优选地，步骤S00中通过碗型塞基体模具和压力机对不锈钢或铜板材施加外力，制成所述碗型塞基体。

优选地，步骤S20中所述生胶剂具体为AH110型氟橡胶生胶，所述硫化剂具体为双酚AF硫化剂，所述预定温度为170～180℃，所述预定压力为6～8MPa。

附图说明

图1示出了本发明所提供碗型塞的具体实施方式的三维结构示意图；

图2示出了图1中所示碗型塞的剖视结构示意图；

图3示出了图2的A处局部放大示意图；

图4示出了本发明所提供的碗形塞加工方法的工艺流程图。

图1至图4中附图标记与各个部件名称之间的对应关系：

1碗型塞基体、11第一环形槽、12第二环形槽、2弹性体、21突起部。

具体实施方式

本发明的核心在于，提供一种碗型塞，通过改进现有碗型塞的结构，以提高其密封性能。在此基础上，本发明还提供一种包括上述碗型塞的发动机。

现结合说明书附图来说明本发明所提供的碗型塞的具体结构示意图。

请参见图1和图2，其中，图1示出了本发明所提供碗型塞的具体实施方式的三维结构示意图，图2示出了图1中所示碗型塞的剖视结构示意图。

如图2所示，本方案所提供的碗型塞包括碗型塞基体1和弹性体22，其中碗型塞基体1的头部具有第一环形槽11、其中部具有第二环形槽12，弹性体2设置于第二环形槽12内，并具有凸起于碗型塞基体1的环形突起部21。为了便于更好地理解碗型塞的具体结构，请一并参见图2。

上述碗型塞和塞孔装配过程中，一方面通过第一环形槽11边缘切削祛除并容纳塞孔孔壁的毛刺，可保证碗型塞头部以上部分密封面的完整性，另一方面弹性体2发生弹性变形可增大塞孔和碗型塞两者密封面间的接触压力，这样可增强碗型塞的弹性补偿能力，从而提高了碗型塞的密封效果。

进一步，如图3所示，该图示出了图2的A处局部放大示意图，沿轴向上弹性体2的端面至突起部21最高点的面积渐变，且弹性体2端面面积等于碗型塞基体1的截面面积。

本方案通过进一步限定弹性体2端面至突起部21的截面面积，以及端部与碗型塞基体1间截面面积关系。

本方案通过进一步限定弹性体2局部的截面形状以及其与碗型塞基体1的关系，使碗型塞基体1和弹性体2连接部平缓过渡，在碗型塞与塞孔装配过程中该局部起到导向作用，从而尽可能的降低塞孔边缘划伤弹性体2的风险，进而进一步地提高碗型塞的密封效果。

需要说明的是，在满足碗型塞基体1和弹性体2配合部平滑过渡功能及加工工艺要求的基础上，该弹性体2的端部进行圆角处理等机械设计领域常用的其他方式。

请继续参见图1，本方案中弹性体2具有多个突起部21，且多个突起部21沿轴向间隔设置。

可以理解，本方案通过进一步限定弹性体2突起部21的数量及其布置方式，可在碗型塞和塞孔密封面间形成多个环形密封带，多个密封带可形成多重密封作用，从而可进一步的提高碗型塞的密封效果。当然，在满足碗型塞和塞孔密封面密封功能、加工及装配工艺要求的基础上，该突起部21的数量亦可为1个。

更进一步，需要说明的是，上述碗型塞的弹性体2具体为通过热硫化粘结工艺形成，粘接于第二环形槽12内的硫化橡胶层。具体地，现结合图4(该图示出了本发明所提供的碗形塞加工方法的工艺流程图)来说明上述碗型塞的加工方法，其加工方法包括如下步骤：

S00)制备碗型塞基体1；

S10)将碗型塞基体1固定于弹性体模具内，并使第二环形槽和弹性体模具的内壁形成与弹性体2形状相适配的密封腔体；

S20)将生胶剂和硫化剂填充至密封腔体内，并在预定温度和预定压力下使两者发生化学反应生成硫化橡胶层；

S30)待冷却后脱模形成弹性体2。

本方案通过进一步限定弹性体2与碗型塞基体1的装配工艺，在预定温度条件下，生胶剂与硫化剂发生化学反应生产硫化橡胶，使其由线形结构的大分子交联成为立体网状结构的大分子，从而使弹性体2具备高强度、高弹性、高耐磨、抗腐蚀等优良特性，并能达到与碗型塞基体1强力结合的效果。

当然，在满足弹性体2弹性性能、加工及装配工艺要求的基础上，本方案中的弹性体2亦可独立加工而成，再通过胶黏剂粘结于或者嵌装于第二环形槽12内。

步骤S00中，具体通过压力机以及碗型塞模具对不锈钢或铜板材施加外力，使板材产生塑性变形，获得预定形状和尺寸的碗型塞基体1。

可以理解，本方案中碗型塞基体1一次冲压成型，具备加工工艺简单、节约材料等特点。当然，在满足加工工艺要求的基础上，该碗型塞基体1亦可采用本领域技术人员常用的其他加工工艺制成，例如；首先冲压碗型塞基体1，再在其外周壁上车削第一环形槽11和第二环形槽12。

需要说明的是，步骤S20中生胶剂具体为AH110型氟橡胶生胶，硫化剂具体为双酚AF硫化剂。具体加工工艺为：首先，使两者在预定温度170～190℃、预定压力6～8MPa条件下保持6-10分钟，进行一段硫化，然后，在3小时之内，从室温升至200℃，然后保持24小时，完成二段硫化生成氟橡胶层(硫化橡胶层)。

当然，在满足发生两者发生化学反应后生成的硫化橡胶层具备的强度、弹性、耐磨及抗腐蚀等特性优于普通橡胶以及加工工艺要求的基础上，本方案中生胶剂和相应地催化剂亦可采用本领域技术人员常用的其他物质，可以理解，根据所选用的生胶剂和催化剂来具体设定预定温度和预定压力。

除上述碗型塞以及该碗型塞的加工方法外，本发明还提供一种发动机，该发动机包括缸体和缸盖，且缸体和缸盖具有多个塞孔，还包括与塞孔过盈配合的碗型塞，该碗型塞具体为如上所述结构的碗型塞。可以理解，构成该发动机的基本功能元件及其工作原理与现有技术基本相同，本领域技术人员基于现有技术完全可实现，故在此不再赘述。

需要说明的是，碗型塞使用于发动机，其主要功能为封堵水口和油口，由于发动机工作机理造成在其内部循环的冷却水、油等介质温度变化剧烈，较大的温差极易导致碗型塞发生变形而影响其密封效果。基于上述特性，本方案中的弹性体2通过热硫化粘结工艺制成的氟橡胶层或晴丁橡胶层，氟橡胶或晴丁橡胶具有耐高温、耐油及耐多种化学药品侵蚀的特性的。

可以理解，在满足耐高温特性功能、加工及装配工艺要求的基础上，上述弹性体亦可采用其他材质或其他加工工艺制成。

本方案通过进一步限定弹性体与碗型塞基体的装配工艺，不仅提高了橡胶制品的弹性性能，而且可在模具内将弹性体依次加工成型，从而简化了碗型塞的整体加工工艺。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种碗型塞，包括碗型塞基体(1)，其特征在于，所述碗型塞基体(1)头部具有第一环形槽(11)、其中部具有第二环形槽(12)，所述第二环形槽(12)内设置有弹性体(2)，所述弹性体(2)具有凸起于所述碗型塞基体(1)外周壁的环形突起部(21)；

沿轴向所述弹性体(2)的端部至所述突起部(21)的截面面积渐变，所述端部的截面面积等于所述碗型塞基体(1)的截面面积。

2.如权利要求1所述的碗型塞，其特征在于，所述突起部(21)的数目为多个，多个所述突起部(21)沿轴向间隔设置。

3.如权利要求1或2所述的碗型塞，其特征在于，所述弹性体(2)具体为通过热硫化粘结技术制成粘接于所述第二环形槽(12)内的硫化橡胶层。

4.一种发动机，所述发动机包括缸体和缸盖，所述缸体和所述缸盖具有至少一个塞孔，所述发动机还包括碗型塞，所述碗型塞和所述塞孔过盈配合装配，其特征在于，所述碗型塞具体为如权利要求1至3中任一项所述的碗型塞。

5.如权利要求4所述的发动机，其特征在于，所述弹性体(2)的材质具体为氟橡胶或者丁晴橡胶。

6.一种碗形塞的加工方法，用于加工权利要求1至3中任一项所述碗型塞，该加工方法包括如下步骤：

S00)制备所述碗型塞基体(1)；

S10)将所述碗型塞基体(1)固定于弹性体模具内，并使所述第二环形槽(12)和所述弹性体模具的内壁形成与所述弹性体(2)形状相适配的密封腔体；

S20)将生胶剂和硫化剂填充至所述密封腔体内，并在预定温度和预定压力下使两者发生化学反应形成粘接于所述第二环形槽(12)内的硫化橡胶层；

S30)待冷却后脱模形成所述弹性体(2)。

7.如权利要求6所述的加工方法，其特征在于，步骤S00中通过碗型塞基体模具和压力机对不锈钢或铜板材施加外力，制成所述碗型塞基体(1)。

8.如权利要求6或7所述的加工方法，其特征在于，步骤S20中所述生胶剂具体为AH110型氟橡胶生胶，所述硫化剂具体为双酚AF硫化剂，所述预定温度为170～180℃，所述预定压力为6～8MPa。