CN1193689A - 具有不规则尺寸密封环的叠层金属密封垫 - Google Patents

Abstract

本发明的叠层金属密封垫用于内燃机。该密封垫由彼此叠合的第一和第二金属板以及金属环组成。第一金属板包括基本部分、从基本部分延伸出来并限定第一孔的弯曲部分、在基本部分下面从弯曲部分延伸出来的法兰部分,以及与发动机的螺栓孔对应的第二组孔。第二金属板在基本部分的下面,该金属板包括比第一孔大的第三孔和在第二组孔下面的第四组孔。金属环在法兰和基本部分之间,它包括彼此交替排列的窄区和宽区。

Description

具有不规则尺寸密封环的叠层金属密封垫

本发明涉及具有不规则尺寸密封环的叠层金属密封垫，具体而言，涉及为了保证内燃机中的(汽缸)孔周围的密封而设有宽区和窄区的密封环。

金属密封垫或叠层金属密封垫安装在两个内燃机部件之间，以保证密封孔和待密封孔周围的密封。由于在内燃机中的密封孔中形成的高温高压或者该密封孔要承受的高温高压，已经提出许多种密封设计。

在这些密封设计中，通常是在密封孔的周围形成高表面压力，以保证孔周围的密封。特别是由于在汽缸孔中形成的高温高压，在汽缸孔的周围安排一些螺栓，以便对汽缸孔周围的表面施加高压力。

在这种情况下，如果高压直接施加在汽缸孔的外侧，螺栓施加的高压可能引起汽缸孔变形，所以不应当简单地在汽缸孔周围施加高压。

在一种常规的密封垫设计中，第一金属板围绕待密封孔翻转，形成叠合在第一金属板基本部分上的法兰，而第二金属板配置在基本部分上，不与法兰重叠。为了增大孔周围的表面压力，金属环可以位于法兰和基本部分之间。

在这种密封垫中，当密封垫被压紧时，密封环上接近螺栓的部分接受来自螺栓的高拧紧压力，以致相当大的密封压力施加在密封孔周围的螺栓孔附近。因此，在其它部分的拧紧压力相对降低。在全面考虑密封孔周围的拧紧压力时，表面压力分布不适当可能引起密封孔泄漏。

本发明旨在克服上述缺点，本发明的目的之一是提供一种叠层金属密封垫，该密封垫能够保证待密封孔周围的密封。

本发明的另一个目的是提供上述的叠层金属密封垫，其中的螺栓的局部拧紧压力产生的影响最小。

本发明的进一步目的是提供上述的叠层金属密封垫，其中易于控制表面压力分布。

本发明的其它目的和优点通过下面的叙述更为清楚。

本发明的叠层金属密封垫用于具有待密封孔并在该孔周围有螺栓孔的内燃机。该密封垫基本上由第一金属板、叠合在第一金属板下面的第二金属板、以及金属环组成。

第一金属板包括基本上延伸到密封垫全部范围的基本部分、从基本部分延伸出来并限定第一孔的弯曲部分(该孔对应于内燃机的汽缸孔)、从弯曲部分延伸出来位于基本部分下面的法兰、以及与内燃机的螺栓孔对应的第二组孔。第二金属板位于基本部分的下面，该金属板包括比第一孔大的第三孔和在第二组孔下面的第四组孔，由于第三孔大于第一孔，所以第二金属板不与法兰重叠。

金属环位于法兰和基本部分之间，该金属环包括彼此交替排列的窄区和宽区，各宽区的位置在与螺栓孔对应的第二和第四组孔附近。所以，当配置在螺栓孔中的螺栓拧紧时，拧紧压力将作用在宽区上。这就是说，螺栓施加的高拧紧压力不集中在窄区上，而汽缸孔周围的区域可以借助符合需要的密封压力分布实现密封。

这样有可能在密封孔周围提供基本相等的表面压力或者根据需要提供表面压力分布。

如果密封环没有宽区，靠近螺栓的部分将承受高拧紧压力，而远离螺栓的部分将承受较低的拧紧压力。因此，在密封孔的周围拧紧压力是不相等的，或其分布不符合需要。在拧紧压力较低的区域可能发生泄漏。

在本发明中，窄区宽度是均匀的，并且保持不变；而宽区是弯曲的，它从金属环的中心朝螺栓孔沿径向向外扩展。在同一金属环上宽区尺寸可以是相等的，或者按照承受的压力变化。例如，可以针对位于密封垫纵向末端的螺栓孔形成宽区。

第二金属板上的第三孔的尺寸大于金属环上窄区的外径。因此，金属环的窄区至少配置在第二金属板的第三孔之内。

在这方面，第二金属板可以有从第三孔中心向外径向扩展的凹陷区，其形状与金属环的宽区对应。因此，金属环可以全部位于第三孔之内。

另一方面，第三孔的尺寸可以小于金属环宽区的外径。在这种条件下，第二金属板部分地与宽区重叠。在采用薄环形板并且使重叠区远离汽缸孔的情况下，或者在重叠区域上下的内燃机部分形成凹陷的情况下，重叠区不会给内燃机带来重大的密封问题。

图1是说明本发明的叠层金属密封垫第一实施方案的局部剖面图。

图2是沿图1中2-2线截取的放大剖面图。

图3是沿图1中3-3线截取的放大剖面图。

图4是说明本发明的叠层金属密封垫第二实施方案的局部剖面图。

图5是沿图4中5-5线截取的放大剖面图。

现在参照图1至图3说明本发明的叠层金属密封垫的第一实施方案A。

密封垫A是汽缸盖的密封垫，它象常规密封垫那样包括汽缸孔Hc、螺栓孔Hb、和水孔、油孔等。但是在图1中省略了水孔和油孔。

密封垫A由上板A10和下板A11组成。上板A10包括基本上延伸到密封垫全部范围的基本部分A10a、从基本部分A10a延伸出来的弯曲部分A10b和从弯曲部分A10b延伸出来并位于基本部分A10a下面的法兰A10c。其中，弯曲部分A10b限定了汽缸孔Hc。

下板A11位于基本部分A10a的下面，并且有比法兰A10c大的孔A11a和在孔A11a附近的凸缘A11b。凸缘A11b按远离上板A10的方向延伸。当上板A10和下板A11重叠时，下板A11不与法兰A10c重叠。

下板A11进一步包括四个从孔A11a的中心向螺栓孔Hb延伸的弯曲的凹陷A11c。沿着孔A11a的周边延伸的弯曲的凹陷A11c的尺寸大于螺栓孔Hb的直径。

密封垫A进一步包括一个位于法兰A10c和基本部分A10a之间的环形板A12。环形板A12通常是圆形的，并且由彼此交替排列的窄区A12a和宽区A12b组成。窄区A12a在法兰A10c上，而宽区A12b延伸到法兰A10c的外面。

在装配密封垫A时，环形板A12夹在法兰A10c和基本部分A10a之间。下板A11放在上板的基本部分的下面，使宽区A12b放在弯曲的凹陷A11c中。因此，宽区A12b定位在接近螺栓孔Hb的位置上，不与下板A11重叠。环形板A12相对上板A10和下板A11不转动。

当密封垫A位于汽缸盖和汽缸体(两者均未示出)之间并被夹紧时，密封垫A受压缩。由法兰A10c、基本部分A10a、和环形板A12组成的主要的密封部分围绕着汽缸孔Hc形成密封，而凸缘A11b对主要的密封部分的外侧实现弹性密封。

在这种情况下，由于环形板A12有接近螺栓孔Hb的宽区A12b，螺栓对环形板A12施加的拧紧压力被分散在宽区A12b上，而不是分布在象窄区A12a那样的小范围。因此，拧紧压力大范围地施加在环形板上，而不是集中在几个小区域。所以，螺栓施加的拧紧压力作为一个整体分散或分布在环形板A12上。

顺便说一下，由于环形板A12在宽区A12b与下板A11结合，环形板A12相对上板A10和下板A11不会转动。因此，防止了由于环形板A12转动引起的泄漏。

图4和图5说明本发明的叠层金属密封垫的第二个实施方案。与密封垫A类似，密封垫B由带弯曲部分B10a和法兰B10c的上板B10、带凸缘B11b的下板B11、以及有窄区B12a和宽区B12b的环形板B12组成。在密封垫A中，下板A11包括靠近螺栓孔Hb的弯曲的凹陷，但是在密封垫B中，下板B11上没有弯曲的凹陷。在下板B11上孔B11a呈圆形。所以，在装配密封垫B时，环形板B12的宽区B12b部分地与下板B11重叠。

在密封垫B在汽缸盖和汽缸体之间夹紧时，宽区B12b受压缩。在这种情况下，将环形板做得又薄又宽，或者让重叠部分远离汽缸孔Hc，以便使重叠部分的厚度可以忽略。为了回避密封垫B不均匀的厚度，可以在重叠部分上下的内燃机部件上形成凹陷。

在密封垫B中，由于宽区B12b与下板B11重叠，环形板B12不会相对上版B10和下板B11移动或转动。密封垫B的结构与操作的其余部分与对密封垫A的说明相同。

在本发明中，安装在密封垫中的环形板具有在螺栓孔附近的宽区，在夹紧密封垫时，该宽区承受螺栓的拧紧压力。因此，拧紧压力可以均匀地施加在环形板上，从而保证待密封孔周围的密封。不需要针对所有的接近螺栓孔的区域都形成宽区，而且可以根据施加的表面压力按需要选择宽区的尺寸。

在参照本发明的具体实施方案阐述本发明时，这些解释都是说明性的，本发明只受权利要求书的限制。

Claims (7)

1.一种用于内燃机的叠层金属密封垫，所述内燃机具有需要密封的孔和分布在这个孔周围的螺栓孔，该密封垫包括：

第一金属板，所述第一金属板包括基本上延伸到密封垫全部范围的基本部分、从基本部分延伸出来限定第一孔的弯曲部分、在基本部分下面从弯曲部分延伸出来的法兰、以及与内燃机的螺栓孔对应的第二组孔，其中所述的第一孔对应于内燃机孔；

第二金属板，所述第二金属板位于基本部分的下面，并且在所述第二金属板上有第三孔和在第二组孔下面的第四组孔，其中所述的第三孔大于第一孔，所以第二金属板不与法兰重叠；

金属环，该金属环位于法兰和基本部分之间，在金属环上有交替排列的窄区和宽区，所述宽区的位置接近与螺栓孔对应的第二组孔和第四组孔，所以当配置在螺栓孔中的螺栓拧紧时，拧紧压力作用在宽区上。

2.根据权利要求1所述的叠层金属密封垫，其中所述的每个窄区具有均匀的恒定宽度，所述的每个宽区是弯曲的，从金属环中心沿径向向外扩展。

3.根据权利要求2所述的叠层金属密封垫，其中所述的弯曲区域在毗邻的两个窄区之间的长度大于第二和第四组孔的孔径。

4.据权利要求1所述的叠层金属密封垫，其中所述第三孔的尺寸大于金属环各窄区的外径，以致金属环的各个窄区都至少配置在第二金属板的第三孔之内。

5.根据权利要求4所述的叠层金属密封垫，其中所述第二金属板有从第三孔的中心向外径向延伸的凹陷区，所述凹陷区的形状与金属环的宽区对应，以致金属环完全位于第三孔之内。

6.根据权利要求4所述的叠层金属密封垫，其中所述第三孔的尺寸小于金属环的宽区外径，以致第二金属板与宽区重叠。

7.根据权利要求4所述的叠层金属密封垫，其中所述第二金属板包括环绕着第三孔的凸缘，用于实现法兰外侧密封。

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