CN104662342B - 密封装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种密封装置，其树脂制的密封圈即使在由于蠕变变形导致随着时间推移压缩量减少时，也能够发挥密封功能。该密封装置包括：树脂制的密封圈(110)，其在环状槽(210)内设置于燃烧室侧(E)；以及橡胶状弹性体制的弹性圈(120)，其设置于大气侧(A)。密封圈(110)在其内周面侧具有在燃烧室侧(E)与环状槽(210)的槽底紧贴的圆柱面部分(112a)、以及在大气侧(A)随着趋向于大气侧(A)直径扩大的倾斜面部分(112b)，弹性圈(120)配置为，其至少一部分夹持在倾斜面部分(112b)和环状槽的槽底之间，由此向外周面侧推压密封圈(110)的大气侧(A)的部位。

Description

密封装置
技术领域
本发明涉及一种防止高压气体泄漏的密封装置。
背景技术
在引擎的气缸盖上安装有喷油器的部位上，为了防止高压燃烧气体从气缸盖上形成的安装孔和喷油器之间的环状间隙泄漏，设置密封装置。另外，在气缸盖上安装有其他各种传感器的部位上也同样设置密封装置。在这种密封装置中，已知采用与使用金属制的垫片状的密封件的情况相比、部件数量较少且能够抑制由振动产生的噪音的树脂制密封圈的技术。
然而，在树脂制的密封圈的情况下，存在由于蠕变变形导致随着时间推移外周面侧的压缩量减少、密封功能降低这样的问题。为了解决上述问题，已知一种采用利用燃烧气体的压力发挥自密封功能的结构、或部分上提高表面压力的结构的技术(参照专利文献1、2、3)。然而，在上述技术的情况下，虽然可延长一定程度的寿命，但不能充分抑制随着时间推移由压缩量减少引起的密封功能下降。尤其是，压缩量消失且低温低压状态下密封功能降低的对策不充分。
另外，还已知一种通过在树脂制的密封圈的内周面侧设置向外周面侧推压该密封圈的弹性部件来抑制密封功能下降的技术(参照专利文献4)。然而，在使用该技术的情况下，弹性部件可能直接暴露于燃烧气体。因此，作为弹性部件的材料，必须使用具有较高耐热性的材料，另外，还存在弹性部件功能下降的问题。因此，还存在改善的余地。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本发明专利第3830896号公报
专利文献2：日本发明专利第4311218号公报
专利文献3：日本发明专利第4193498号公报
专利文献4：日本特开2009-264129号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种密封装置，其树脂制的密封圈即使由于蠕变变形导致随着时间推移压缩量减少时也能够发挥密封功能。
用于解决问题的手段
本发明为了解决上述问题，采用以下的手段。
即，本发明的密封装置对形成于暴露在高压气体中的部件的安装孔和安装于该安装孔的安装部件之间的环状间隙进行密封，所述密封装置安装在形成于所述安装部件外周面侧的环状槽，所述密封装置包括：树脂制的密封圈，其在所述环状槽内设置于承受高压气体的压力的一侧；以及橡胶状弹性体制的弹性圈，其在所述环状槽内相对于所述密封圈设置于承受高压气体的压力的一侧的相反侧，所述密封圈，在其外周面侧具有与所述安装孔的内周面紧贴的圆柱面部分，并且在其内周面侧具有在承受高压气体的压力的一侧与所述环状槽的槽底紧贴的圆柱面部分、以及在所述相反侧随着趋向于该相反侧直径扩大的倾斜面部分，所述弹性圈配置为，其至少一部分夹持在所述倾斜面部分和所述环状槽的槽底之间，由此向外周面侧推压所述密封圈的位于所述相反侧的部位。
根据本发明，密封圈的与承受高压气体压力的一侧的相反侧的部位被弹性圈向外周面侧推压。因此，树脂制的密封圈在由于蠕变变形导致随着时间推移压缩量减少时以及压缩量消失时，也能够保持密封圈的至少所述相反侧的部位与安装孔的内周面紧贴的状态。
另外，密封圈的外周面侧的圆柱面部分紧贴安装孔的内周面，并且密封圈的内周面侧且承受高压气体压力的一侧的圆柱面部分紧贴安装部件的环状槽的槽底。因此，相对于密封圈配置在承受高压气体压力一侧的相反侧的弹性圈不会直接暴露于高压气体。
发明效果
按照以上的说明，根据本发明，树脂制的密封圈即使在由于蠕变变形导致随着时间推移压缩量减少时，也能够发挥密封功能。
附图说明
图1是表示本发明的实施例的喷油器的安装结构的示意性剖视图。
图2是表示本发明的实施例1的密封装置的安装状态的示意性剖视图。
图3是表示本发明的实施例2的密封装置的安装状态的示意性剖视图。
符号说明
100：密封装置
110：密封圈
111：圆柱面
112a：圆柱面部分
112b：倾斜面部分
120：弹性圈
121：倾斜面
130：弹性圈
200：喷油器
210：环状槽
300：气缸盖
310：喷油器安装孔
具体实施方式
以下参照附图，基于实施例对用于实施本发明的实施方式进行详细举例说明。但除非特别的特定记载，否则本发明的范围并不限于该实施例中所记载的构成部件的尺寸、材质、形状、及其相对配置等。
本发明的密封装置用于防止燃烧气体等高压气体的泄漏。更具体地，本发明的密封装置针对暴露于高压气体的部件，对形成在安装孔和安装于该安装孔的安装部件之间的环状间隙进行密封。在以下的说明中，以对形成于作为暴露于高压气体部件的气缸盖上的安装孔和作为安装于该安装孔中的安装部件的喷油器之间的环状间隙进行密封的密封装置为例进行说明。此外，本发明也可用于对形成于气缸盖的安装孔和安装于该安装孔的各种传感器(例如，燃烧压力传感器)之间的环状间隙进行密封的密封装置。另外，本发明不限于用于气缸盖，也可用于对形成于暴露于高压气体部件上的安装孔和安装于该安装孔的各种安装部件之间的环状间隙进行密封的密封装置。
(喷油器的安装结构)
在对本实施例的密封装置进行说明之前，参照图1对应用本实施例的密封装置的喷油器的安装结构进行说明。为了便于说明，在图1中省略密封装置。
引擎的气缸盖300上形成有喷油器安装孔310。喷油器200以其前端部分插入到该喷油器安装孔310的方式安装。图中，隔着气缸盖，下侧为燃烧室侧(E)，上侧为大气侧(A)。在燃烧室侧(E)由于产生高压燃烧气体，因此需要防止燃烧气体从喷油器安装孔310和喷油器200之间的环状间隙向大气侧(A)泄漏。因此，通过在喷油器200的前端部分设置环状槽210，并且在该环状槽210上安装密封装置(前端密封件)，防止燃烧气体从上述环状间隙向大气侧(A)泄漏。
(实施例1)
下面参照图2，对本发明的实施例1的密封装置100进行说明。图2是表示本发明的实施例1的密封装置的安装状态的示意性剖视图，表示由穿过密封装置的中心轴线的面切断的截面的一部分。本实施例的密封装置100为旋转对称形状，穿过中心轴线的任意的面都成为相同的截面形状。
本实施例的密封装置100包括树脂制的密封圈110和橡胶状弹性体制的弹性圈120。在环状槽内，在燃烧室侧(E)设置密封圈110，在大气侧(A)设置弹性圈120。燃烧室侧(E)为承受燃烧气体(高压气体)的压力的一侧，大气侧(A)为承受燃烧气体的压力的一侧的相反侧。
密封圈110由具有至少200℃耐热性的树脂材料(由PTFE或PTFE和填充材料形成的树脂组合物等)构成。另外，该密封圈110的外周面侧形成为紧贴喷油器安装孔310内周面的圆柱面111。另外，该密封圈110的内周面侧包括，在燃烧室侧(E)与环状槽210槽底紧贴的圆柱面部分112a、以及在大气侧(A)随着靠向大气侧(A)直径扩大的倾斜面部分112b。本实施例中示出了倾斜面部分112b由锥面构成的情况，但也可是由从截面观察时呈弯曲的倾斜面构成。此外，密封圈110至少在初始状态下具有压缩量。因此，外周面侧的圆柱面111及内周面侧的圆柱面部分112a分别在具有充分的面压力的状态下与喷油器安装孔310的内周面及环状槽210的槽底紧贴。
作为弹性圈120的材料，例如可采用氟橡胶、丙烯酸橡胶、HNBR(氢化丁腈橡胶)等的耐热橡胶材料。本实施例的弹性圈120由大致圆筒形状的部件构成。更具体地，弹性圈120形成为，相对于圆筒状的部件在其外周面侧且燃烧室侧(E)具有倾斜面121。因此，弹性圈120的外周面的未设置倾斜面121的部分和弹性圈120的内周面由圆筒面构成。
另外，弹性圈120的倾斜面121被构成为推压密封圈110的倾斜面部分112b。更具体地，该倾斜面121与倾斜面部分112b同样，由随着靠向大气侧(A)直径扩大的倾斜面构成，且被构成为相对于倾斜面部分112b具有压缩量。优选设置为倾斜面部分112b的倾斜角度和倾斜面121的倾斜角度相同。在密封圈110的倾斜面部分112b由锥面以外的倾斜面构成的情况下，优选弹性圈120的倾斜面121与倾斜面部分112b也为相同的形状。
另外，该弹性圈120配置成燃烧室侧(E)的设置倾斜面121的部分夹持在密封圈110的倾斜面部分112b和环状槽210的槽底之间。由此，弹性圈120向外周面侧推压密封圈110的大气侧(A)的部位(图中，参照箭头F)。优选使配置弹性圈120的位置位于环状槽210内轴线方向上比中心更靠大气侧(A)的区域内。另外，密封圈110的内周面侧的与环状槽210的槽底面进行接触的部位的轴向长度优选设定为环状槽210轴向长度的1/3以上。
(本实施例的密封装置的优点)
根据本实施例的密封装置100，密封圈110的大气侧(A)的部位被弹性圈120向外周面侧推压。因此，树脂制的密封圈110在由于蠕变变形导致随着时间推移压缩量减少时以及压缩量消失时，也能够保持密封圈110的至少大气侧(A)的部位与喷油器安装孔310的内周面紧贴的状态。因此，即使压缩量消失且低温低压状态下，也能够发挥密封功能。
另外，在本实施例的密封装置100的情况下，利用燃烧气体的压力，通过密封圈110向大气侧(A)推压弹性圈120。因此，弹性圈120被密封圈110和环状槽210的槽底面及大气侧(A)的侧面压缩。由此，通过弹性圈120的弹性反作用力，进一步提高了推压密封圈110的倾斜面部分112b的力(参照图2中箭头F)。另外，密封圈110受到燃烧气体的压力，使得倾斜面部分112b相对于弹性圈120的倾斜面121滑动的同时向大气侧(A)压紧。因此，能够进一步提高密封圈110的大气侧(A)的部位与喷油器安装孔310的内周面的紧贴力。通过上述的部件之间的相互作用，燃烧气体的压力越高，密封圈110的大气侧(A)的部位相对于喷油器安装孔310的内周面的紧贴力越高。
另外，使密封圈110的外周面侧的圆柱面111紧贴喷油器安装孔310的内周面，并且密封圈110的内周面侧且燃烧室侧(E)的圆柱面部分112a紧贴喷油器200的环状槽210的槽底。由此，相对于密封圈110配置于大气侧(A)的弹性圈120不会直接暴露于燃烧气体。因此，能够抑制由于燃烧气体导致弹性圈120劣化。另外，虽然燃烧气体为高温，但在弹性圈120的情况下，如密封圈110的情况那样，也不需要具有200℃以上的耐热性。这里，在本实施例中，配置弹性圈120的位置位于环状槽210内在轴线方向上比中心更靠大气侧(A)的区域内。另外，密封圈110的内周面侧与环状槽210的槽底面进行接触的部位在轴向的长度设定为环状槽210的轴向长度的1/3以上。因此，能够更切实地防止弹性圈120直接暴露于燃烧气体。
(实施例2)
图3表示本发明的实施例2。本实施例中，作为弹性圈，示出了采用○型圈时的结构。由于其他的结构及作用与实施例1相同，因此对相同的构成部分采用相同的附图标记，在此省略对其的说明。
图3是表示本发明的实施例2的密封装置的安装状态的示意性剖视图，表示用穿过密封装置的中心轴线的面切断的截面的一部分。本实施例的密封装置100为旋转对称形状，穿过中心轴线的任意的面都成为相同的截面形状。
本实施例的密封装置100也与上述实施例1的情况相同，由树脂制的密封圈110和橡胶状弹性体制的弹性圈130构成。由于密封圈110的结构与上述实施例1的情况相同，在此省略对其的说明。另外，密封圈110和弹性圈130之间的配置关系也与上述实施例1的情况相同。
本实施例的弹性圈130采用截面形状为圆形的○型圈。另外，该弹性圈130被构成为推压密封圈110的倾斜面部分112b。更具体地，弹性圈130配置成其一部分夹持在密封圈110的倾斜面部分112b和环状槽210的槽底之间。这样，弹性圈130向外周面侧推压密封圈110的大气侧(A)的部位(图中参照箭头F)。优选使配置弹性圈130的位置位于环状槽210内轴线方向上比中心更靠近大气侧(A)的区域内。另外，密封圈110的内周面侧的与环状槽210的槽底面进行接触的部位的轴向长度优选设定为环状槽210轴向长度的1/3以上。
通过上述的结构，本实施例的密封装置100也能够得到与上述实施例1同样的效果。本实施例与上述实施例1相比较，密封圈110受到燃烧气体的压力使得倾斜面部分112b相对于弹性圈130滑动的同时向大气侧(A)压紧的效果较差。但具有可对弹性圈130采用结构简单且为通用部件的○型圈。

Claims (1)

1.一种密封装置，其对形成于暴露在高压气体中的部件的安装孔和安装于该安装孔的安装部件之间的环状间隙进行密封，所述密封装置安装在形成于所述安装部件外周面侧的环状槽，所述密封装置的特征在于，包括：
树脂制的密封圈，其在所述环状槽内设置于承受高压气体的压力的一侧；以及
橡胶状弹性体制的弹性圈，其在所述环状槽内相对于所述密封圈设置于承受高压气体的压力的一侧的相反侧，
所述密封圈，在其外周面侧具有与所述安装孔的内周面紧贴的圆柱面部分，并且在其内周面侧具有在承受高压气体的压力的一侧与所述环状槽的槽底紧贴的圆柱面部分、以及在所述相反侧随着趋向于该相反侧直径扩大的倾斜面部分，
所述弹性圈配置为，其至少一部分夹持在所述倾斜面部分和所述环状槽的槽底之间，由此向外周面侧推压所述密封圈的位于所述相反侧的部位。
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