CN204921183U - 用于发动机的汽缸缸套 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于发动机的汽缸缸套，包括：具有径向内表面和与径向内表面相对的径向外表面的圆柱形壁，圆柱形壁限定贯穿其中的纵向轴线，径向外表面包括密封表面和邻近密封表面的底切密封件槽，密封表面至少部分地背向纵向轴线。底切密封件槽包括第一表面和第二表面，第一表面至少部分地面向纵向轴线，并且第二表面至少部分地背向纵向轴线。采用本实用新型的汽缸缸套，在将汽缸缸套插入到缸体中时，通过底切密封件槽可以将密封件朝远离缸体的内表面与汽缸缸套之间的间隙引导，从而延长了密封件的使用寿命，保证了密封件的完整性。

Description

用于发动机的汽缸缸套

技术领域

本实用新型总体涉及用于往复式发动机或往复式压缩机的汽缸缸套，并且更具体地涉及包括底切密封件槽的汽缸缸套。

背景技术

往复活塞式发动机已知用于将例如来自蒸汽源的流体能或例如来自可燃性燃料源的化学能转换成机械轴动力。往复活塞式压缩机已知用于通过压缩其内的流体将轴动力转换成流体能。往复式发动机或压缩机的可变容积腔可以至少部分地由包围活塞的圆柱形壁限定。圆柱形壁可以与发动机或压缩机的缸体整合为一体，或者可替换地，可将圆柱形壁包括作为可移动的汽缸缸套的一部分。

可移动的汽缸缸套可以包括密封元件，以促进工作流体在可变容积腔内的密封，促进冷却剂在与汽缸缸套流体连通的冷却剂通道内的密封，或它们的组合。密封元件可以被设置在汽缸缸套与其他发动机结构（例如发动机的缸体或缸盖）之间，以实现一个或多个所需要的密封功能。

发明名称为“用于汽缸缸套的密封装置”的美国第6,532,915号（“'915专利”）专利解决了在将汽缸缸套按压入发动机缸体的孔口中的同时发动机缸体的孔口上的锐利边缘或毛刺对汽缸缸套密封件有潜在损坏的问题。'915专利描述了一种具有用于容纳密封件的环形槽的汽缸缸套。'915专利的环形槽包括在环形槽的上部的第一底切和在环形槽的下部的第二底切。

然而，在'915专利中描述的密封装置对于将汽缸缸套并入发动机中的所有配置、所有的密封配置，或其组合来说可能不是最佳的。因此，需要一种改进的汽缸缸套来解决如上所述一个或多个问题和/或本领域中的其他问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种用于发动机的汽缸缸套，以延长密封件的使用寿命。

本实用新型的一方面，提供了一种用于发动机的汽缸缸套，包括圆柱形壁，所述圆柱形壁具有径向内表面和与径向内表面相对的径向外表面，所述圆柱形壁限定贯穿其中的纵向轴线，径向外表面包括密封表面和邻近密封表面的底切密封件槽，密封表面至少部分地背向纵向轴线；所述底切密封件槽包括第一表面和第二表面，第一表面至少部分地面向纵向轴线，并且第二表面至少部分地背向纵向轴线。

其中，所述第一表面至少部分地面向第一纵向方向，所述第一纵向方向在从所述底切密封件槽朝着所述密封表面的方向上沿着所述纵向轴线延伸；所述第二表面至少部分地面向第二纵向方向，所述第二纵向方向与所述第一纵向方向相反。

进一步的，所述第一表面的一部分面向所述第二表面；所述第二表面的第一部分面向所述第一表面；并且所述第二表面的第二部分不面向所述第一表面。

优选的，第一截头圆锥表面构成所述第一表面的至少一部分；并且第二截头圆锥表面构成所述第二表面的至少一部分。

进一步的，所述径向外表面还包括邻近所述密封表面设置的径向突起，所述径向突起沿着与所述纵向轴线平行的方向相对于所述密封表面设置成与所述底切密封件槽相对，以及从所述径向突起到所述纵向轴线的径向距离大于从所述密封表面到所述纵向轴线的径向距离。

进一步的，所述汽缸缸套还包括设置在所述密封表面上的密封件。

优选的，所述底切密封件槽的深度小于或等于所述密封件沿着正交于所述纵向轴线的径向方向的未压缩厚度的90%。

进一步的，所述底切密封件槽的深度在从所述第一表面上的径向最外点到所述底切密封件槽上的径向最内点的径向方向上延伸，所述径向方向正交于所述纵向轴线。

本实用新型的另一方面，提供了一种汽缸缸套组件，包括圆柱形壁和密封件，所述圆柱形壁具有径向内表面和与径向内表面相对的径向外表面，所述圆柱形壁限定贯穿其中的纵向轴线，径向外表面包括密封表面和邻近密封表面的底切密封件槽，密封表面至少部分地背向纵向轴线，所述密封件设置在密封表面上；所述底切密封件槽包括第一表面和第二表面，第一表面至少部分地面向纵向轴线，并且第二表面至少部分地背向纵向轴线。

本实用新型的另一方面，提供了一种发动机，包括缸体、汽缸缸套、活塞和密封件；所述汽缸缸套设置在缸体内；所述汽缸缸套的径向外表面至少部分地面向缸体，所述汽缸缸套限定贯穿其中的纵向轴线；所述活塞设置在汽缸缸套内并且配置成用于沿着纵向轴线与汽缸缸套的径向内表面往复滑动接合，径向内表面与径向外表面相对，汽缸缸套的径向外表面包括密封表面和邻近密封表面的底切密封件槽，密封表面至少部分地背向纵向轴线；所述密封件设置成与密封表面和缸体密封接合；所述底切密封件槽包括第一表面和第二表面，第一表面至少部分地面向纵向轴线，并且第二表面至少部分地背向纵向轴线。

采用上述技术方案，在将汽缸缸套插入到缸体中时，通过底切密封件槽可以将密封件朝远离缸体的内表面与汽缸缸套之间的间隙引导，从而延长了密封件的使用寿命，保证了密封件的完整性。

附图说明

图1示出根据本实用新型的一方面的发动机的示意性横截面图；

图2示出根据本实用新型的一方面的汽缸缸套的俯视图；

图3示出根据本实用新型的一方面的沿着截面3-3所取的图2的汽缸缸套的侧视横截面图；

图4示出根据本实用新型的一方面的图3中细节4所标注的汽缸缸套的一部分的横截面图；

图5示出根据本实用新型的另一方面的图3中细节4所标注的汽缸缸套的一部分的横截面图；

图6示出根据本实用新型的一方面的装配有上密封件的、图3中细节4所标注的汽缸缸套的一部分的横截面图。

具体实施方式

现在将参考几个附图来讨论本实用新型的各个方面，其中除非另有说明，所有附图中相似附图标记指代相似元件。图1示出根据本实用新型的一方面的发动机100的示意性横截面图。发动机100包括汽缸缸套102、缸体104、活塞106和缸盖108。活塞106设置在汽缸缸套102的径向内表面110内，并且配置成在汽缸缸套102内沿汽缸缸套102所限定的纵向轴线112做往复运动。活塞106可以通过围绕活塞106的外周设置的一个或多个活塞环114来接合汽缸缸套102的径向内表面110。虽然图1中仅示出一个活塞106和汽缸缸套102组件，但应当理解，发动机100可以包括任何数量的活塞106和汽缸缸套102，以便在特定应用中产生期望的结果。

缸盖108可以支承在汽缸缸套102的上端，并且密封件116可以设置在这两者之间。相应地，活塞106、活塞环114、汽缸缸套102的径向内表面110以及缸盖108可构成可变容积腔室118。在蒸汽发动机及类似物中，可变容积腔室118可以是蒸汽膨胀室。在往复式压缩机及类似物中，可变容积腔室118可以是流体压缩室。在内燃机及类似物中，可变容积腔室118可以是燃料-氧化剂混合物在其中燃烧的燃烧室。可以经由连杆120或本领域已知的将活塞连接到曲轴的其他方法，将活塞106往复地连接到曲轴（未示出）。虽然在图1中未示出，但应当理解，缸盖108可包含一个或多个进气通道和排气通道以及一个或多个进气阀和排气阀，用于使流体进入可变容积腔室118以及将流体从可变容积腔室118排出。

汽缸缸套102设置在缸体104的内表面124所限定的孔口122内。汽缸缸套102的凸缘126可支承在缸体104的上盖板表面128上。此外，汽缸缸套102可通过上密封件130、下密封件132或其组合接合缸体104的内表面124。虽然图1中示出的上密封件130包括一个密封元件并且下密封件132包括三个密封元件，但应当理解，无论上密封件130或是下密封件132均可按照特定应用的需要而包括一个或多个密封元件。

缸体104的内表面124、汽缸缸套102的径向外表面134、上密封件130以及下密封件132可以至少部分地限定腔体136。根据本实用新型的一方面，腔体136实现冷却剂源和汽缸缸套102的径向外表面134之间的流体连通，从而提供用于从汽缸缸套102、缸体104或其组合中去除热量的装置。根据本实用新型的另一方面，腔体136实现润滑油源和汽缸缸套102的径向外表面134之间的流体连通。虽然图1中仅示出一个腔体136，但应当理解，汽缸缸套102的径向外表面134可以至少部分地限定与汽缸缸套102流体连通的一个以上的腔体136。

现在参考图2和图3，将明白，图2示出根据本实用新型的一方面的汽缸缸套102的俯视图；并且图3示出根据本实用新型的一方面的沿着截面3-3所取的图2所示汽缸缸套102的侧视横截面图。径向内表面110可以沿平行于纵向轴线112的纵向方向144从汽缸缸套102的近端140延伸到汽缸缸套的远端142。径向外表面134可以沿纵向方向144从汽缸缸套102的近端140延伸到汽缸缸套的远端142。径向外表面134和径向内表面110在它们之间限定出圆柱形壁135。根据本实用新型的一方面，圆柱形壁135具有大致圆柱形状。径向方向146正交于或垂直于纵向方向144。

汽缸缸套102的径向外表面134包括配置为接收上密封件130和/或支承在上密封件130上的上密封表面150，并可以包括配置为接收下密封件132和/或支承在下密封件132上的一个或多个齿槽152。上密封表面150可沿着纵向方向144设置在凸缘126和一个或多个齿槽152之间。此外，上密封表面150可沿着纵向方向144设置成比一个或多个齿槽152更靠近汽缸缸套102的近端140。上密封表面150沿着纵向方向144设置成靠近凸缘126。

上密封表面150沿着径向方向146至少部分地背离纵向轴线112。至少由于垂直于上密封表面150延伸的向量148没有指向纵向轴线112的径向分量，所以上密封表面150可以在径向方向146上至少部分地背向纵向轴线112。根据本实用新型的一方面，垂直于上密封表面150延伸的向量148仅在径向方向146上背向纵向轴线112。虽然在图4中所示的上密封表面150在由纵向方向144和径向方向146限定的平面中具有平坦轮廓或线性轮廓，但将明白，上密封表面150可以可替换地或附加地在由纵向方向144和径向方向146限定的平面中呈现其他轮廓，其他轮廓包括但不限于凸起轮廓、凹入轮廓、其组合或本领域技术人员已知的任何其他密封表面轮廓。

图4示出根据本实用新型的一方面的图3中细节4所标注的汽缸缸套102的一部分的横截面图。汽缸缸套102的径向外表面134包括设置在汽缸缸套102的上密封表面150和近端140（见图3）之间的底切密封件槽160。底切密封件槽160可以设置成邻近上密封表面150。根据本实用新型的一方面，底切密封件槽160和上密封表面150的邻近布置意味着底切密封件槽160邻接上密封表面150。根据本实用新型的另一方面，底切密封件槽160和上密封表面150的邻近布置还可以形成中间表面，例如倒角、圆角、斜切角等，其中底切密封件槽160保持邻近上密封表面150。根据本实用新型的另一方面，如图6所示，底切密封件槽160从底切密封件槽160的径向最外点254延伸到上密封表面150的近端262。

返回图4，底切密封件槽160可以包括第一表面164和第二表面166。第一表面164、第二表面166或二者可包括围绕纵向轴线112的回转表面或完全由围绕纵向轴线112的回转表面组成。第一表面164至少部分地面向纵向轴线112，使得垂直于第一表面164延伸的向量168在径向方向146上具有指向纵向轴线112的分量。第二表面166至少部分地背离纵向轴线112，使得垂直于第二表面166延伸的向量170沿着径向方向146没有指向纵向轴线112的分量。

第一表面164沿着纵向方向144至少部分地面向汽缸缸套102的远端142（见图3），使得向量168沿着纵向方向144具有指向汽缸缸套102的远端142的分量。换句话说，向量168沿着纵向方向144具有从底切密封件槽160朝向上密封表面150延伸的分量。第二表面166沿着纵向方向144至少部分地面向汽缸缸套102的近端140（见图3），使得向量170沿着纵向方向144具有指向汽缸缸套102的近端140的分量。

根据本实用新型的一方面，第一表面164至少部分地面向第二表面166，使得向量168与第二表面166在点172处交叉。根据本实用新型的另一方面，第二表面166至少部分地面向第一表面164，使得向量170与第一表面164在点174处交叉。根据本实用新型的另一方面，第二表面166包括不面向第一表面164的点176，使得在点176处垂直于第二表面166延伸的向量178与第一表面164不在任何点处交叉。

根据本实用新型的一个方面，第一表面164布置成邻近第二表面166。可替换地或附加地，第一表面164和第二表面166均沿着汽缸缸套的径向外表面134布置在汽缸缸套102的上密封表面150和近端140（见图3）之间。根据本实用新型的一个方面，第一表面164和第二表面166的邻近布置意味着第一表面164邻接第二表面166。根据本实用新型的另一方面，第一表面164和第二表面166的邻近布置还可以形成中间表面，例如底切密封件槽160内的凹面179。

仍然参考图4，汽缸缸套102的径向外表面134还可以包括径向突起180。径向突起180沿着纵向方向144与底切密封件槽160分设在上密封表面150的两侧。径向突起180和纵向轴线112之间的径向距离182大于从上密封表面150到纵向轴线112的径向距离184。汽缸缸套102的径向外表面134还包括凹面186。

根据本实用新型的一方面，整个第二表面166设置在距离纵向轴线112的径向距离188处，径向距离188小于或等于从上密封表面150到纵向轴线112的径向距离184。根据本实用新型的另一方面，整个第二表面166设置在与纵向轴线112相距径向距离188处，径向距离188小于或等于从沿着上密封表面150的任意点出发的径向距离184。

根据本实用新型的一方面，第一表面164的至少一部分设置在距离纵向轴线112的径向距离190处，径向距离190小于或等于从上密封表面150到纵向轴线112的径向距离184。可替换地或附加地，第一表面164的至少一部分设置在距离纵向轴线112的另一径向距离190处，另一径向距离190大于从上密封表面150到纵向轴线112的径向距离184。

仍然参考图4，底切密封件槽160还包括设置在汽缸缸套102的第一表面164和近端140（见图3）之间的第三表面192。第三表面192沿着纵向方向144至少部分地面对汽缸缸套102的远端142（见图3）。根据本实用新型的一方面，第三表面192只在纵向方向144上面朝汽缸缸套102的远端142（见图3）。根据本实用新型的另一方面，第三表面192可以设置成邻近第一表面164。

图5示出根据本实用新型的一方面的图3中细节4所标注的汽缸缸套102的一部分的横截面图。如图5所示，第一截头圆锥表面200可以构成第一表面164的至少一部分。可替换地或附加地，第二截头圆锥表面202可以构成第二表面166的至少一部分。第一截头圆锥表面200、第二截头圆锥表面202或二者可具有与纵向轴线112同轴的回转轴线。凹面179沿着径向外表面134可以设置在第一截头圆锥表面200和第二截头圆锥表面202之间。

根据本实用新型的一方面，第一截头圆锥表面200与径向方向146在由纵向方向144和径向方向146限定的平面中形成角度204，角度204的范围从大约12度到大约23度。根据本实用新型的另一方面，角度204的范围从大约16度到大约19度。根据本实用新型的又一方面，角度204为大约17.5度。

根据本实用新型的一方面，第二截头圆锥表面202与纵向方向144在由纵向方向144和径向方向146限定的平面中形成角度206，角度206的范围从大约12度到大约23度。根据本实用新型的另一方面，角度206的范围从大约16度到大约19度。按照本实用新型的又一方面，角度206为大约17.5度。

根据本实用新型的一方面，第一截头圆锥表面200与第二截头圆锥表面202在由纵向方向144和径向方向146限定的平面中形成角度208，角度208的范围从大约44度到大约66度。根据本实用新型的另一方面，角度208的范围从大约52度到大约58度。按照本实用新型的又一方面，角度208为大约55度。然而，应当理解，角度204、角度206和角度208在其他配置中可以采取其他值以产生期望的结果。

图6示出根据本实用新型的一方面的装配有上密封件130的、图3中细节4所标注的汽缸缸套102的一部分的横截面图。如图5所示，上密封件130设置在汽缸缸套102的上密封表面150上。上密封件130可形成为带状，并缠绕汽缸缸套102的圆周。上密封件130可由弹性体材料、石墨-箔复合材料、弹性或可压扁金属密封件，或任何其他本领域技术人员已知的密封材料形成。上密封件130在径向方向146上具有未压缩厚度250。

底切密封件槽160的深度252可小于或等于上密封件130的未压缩厚度250的90%。可替换地，底切密封件槽160的深度252可小于或等于上密封件130的未压缩厚度250的85%。然而，应当理解，底切密封件槽160可具有相对于上密封件130的未压缩厚度250的其他深度252，以在其他配置中产生期望结果。

根据本实用新型的一方面，底切密封件槽160的深度252限定为第一表面164上的径向最外点254与底切密封件槽160上的径向最内点256之间的径向距离。根据本实用新型的另一方面，径向最内点256与平行于纵向轴线112的线258相切。然而，应当理解，底切密封件槽160的深度252可在本实用新型的范围之内为不同的配置以不同的方式进行限定。例如，底切密封件槽160的深度252可可替换地限定为底切密封件槽160上的径向最外点257与底切密封件槽160上的径向最内点256之间的径向距离。

底切密封件槽160的高度260可小于或等于上密封件130的未压缩厚度250。根据本实用新型的一方面，底切密封件槽160的高度260被限定为上密封表面150的近端262与第一表面164上的径向最外点254之间的纵向距离。根据本实用新型的另一方面，底切密封件槽160的高度260被限定为上密封表面150的近端262与底切密封件槽160的径向最外点257之间的纵向距离。

工业实用性

本实用新型适用于具有可拆卸汽缸缸套的往复活塞式发动机或往复活塞式压缩机，或具有安装在缸体中的可拆卸汽缸缸套的任何其他机器。根据本实用新型的往复活塞式发动机包括蒸汽发动机、内燃机或本领域已知的其他往复活塞式发动机。本实用新型涉及的往复式内燃机包括压缩点火式发动机、火花点火式发动机或本领域技术人员已知的任何其他往复式内燃机。

发动机100可整合到操作其的机器中。所述机器可为“道路上”车辆（例如用于运输的卡车）或可为任何其他类型机器，其执行与某一行业（例如采矿业、建筑业、农业、运输业或本领域已知的任何其他行业）有关的某些类型的操作。例如，所述机器可为非公路载重车、运土机、轮式装载机、挖掘机、自卸卡车、反铲挖土机、自动平地机、材料输送器等。术语“机器”也可指由来自发动机100的轴动力驱动的静止设备，例如发电机、泵、压缩机、材料搬运系统等。

参照图1和图6，至少部分地通过将密封件130安装到汽缸缸套102的上密封表面150上，并将汽缸缸套102的远端142（参见图2）插入缸体104的孔口122中，直到凸缘126安置于缸体的上缸体表面128上且上密封件130设置为与汽缸缸套102的上密封表面150和缸体104的内表面124密封接触，可将汽缸缸套102安装在缸体104的孔口122中。在密封件130安装在汽缸缸套102的上密封表面150上之后，径向突起180和底切密封件槽160可限制上密封件130相对于汽缸缸套102的纵向平移。

在某些应用中，当将汽缸缸套102插入到缸体104中时，作用在缸体104的内表面124与密封件130之间的剪切力或摩擦力可能引起上密封件130相对于汽缸缸套102在纵向方向144上朝着汽缸缸套102的近端140（见图3）平移。进而，底切密封件槽160可以将密封件130的近端264径向地朝向纵向轴线112，并且朝远离缸体104的内表面124与汽缸缸套102之间的间隙引导，从而通过避免在组装时将上密封件130夹在缸体104的内表面124之间，以延长密封件130的使用寿命，保证密封件的完整性。

应理解的是，上文的描述提供本实用新型的系统和技术的实例。但是，可以设想本实用新型的其他实施方式可与前述实例在细节上不同。所有对本实用新型或其实例的引用被定为对在该处讨论的特定实例的引用，而并不打算更广义地暗示对本实用新型的范围的任何限制。关于某些特征的差别和贬低的所有语言旨在指示这些特征并不优选，但除非另有说明，否则不将这些特征完全排除在本实用新型的范围之外。

除非本文另有说明，否则本文对数值范围的叙述仅仅意欲用作单独指示落入该范围内的每个单独数值的速记方法，并且每个单独数值包含在本说明书内，如同在本文中个别列举一样。本文所述的所有方法可以任何适当的顺序执行，除非本文另有说明或者上下文清楚地相反指示。

Claims (10)

1.一种用于发动机的汽缸缸套，其特征在于，所述汽缸缸套包括：

圆柱形壁，其具有径向内表面和与所述径向内表面相对的径向外表面，所述圆柱形壁限定穿过其中的纵向轴线；

所述径向外表面包括密封表面和邻近所述密封表面的底切密封件槽，所述密封表面至少部分地背向所述纵向轴线，

所述底切密封件槽包括第一表面和第二表面，所述第一表面至少部分地面向所述纵向轴线，并且所述第二表面至少部分地背向所述纵向轴线。

2.根据权利要求1所述的用于发动机的汽缸缸套，其特征在于，所述第一表面至少部分地面向第一纵向方向，所述第一纵向方向为沿着所述纵向轴线从所述底切密封件槽朝着所述密封表面延伸的方向。

3.根据权利要求2所述的用于发动机的汽缸缸套，其特征在于，所述第二表面至少部分地面向第二纵向方向，所述第二纵向方向与所述第一纵向方向相反。

4.根据权利要求1所述的用于发动机的汽缸缸套，其特征在于，所述第一表面的一部分面向所述第二表面。

5.根据权利要求4所述的用于发动机的汽缸缸套，其特征在于，所述第二表面的第一部分面向所述第一表面；并且所述第二表面的第二部分不面向所述第一表面。

6.根据权利要求1所述的用于发动机的汽缸缸套，其特征在于，第一截头圆锥表面构成所述第一表面的至少一部分；并且第二截头圆锥表面构成所述第二表面的至少一部分。

7.根据权利要求1所述的用于发动机的汽缸缸套，其特征在于，

所述径向外表面还包括邻近所述密封表面设置的径向突起，

所述径向突起沿着与所述纵向轴线平行的方向相对于所述密封表面设置成与所述底切密封件槽相对，以及

从所述径向突起到所述纵向轴线的径向距离大于从所述密封表面到所述纵向轴线的径向距离。

8.根据权利要求1所述的用于发动机的汽缸缸套，其特征在于，其还包括设置在所述密封表面上的密封件。

9.根据权利要求8所述的用于发动机的汽缸缸套，其特征在于，所述底切密封件槽的深度小于或等于所述密封件沿着正交于所述纵向轴线的径向方向的未压缩厚度的90%。

10.根据权利要求9所述的用于发动机的汽缸缸套，其特征在于，所述底切密封件槽的深度在从所述第一表面上的径向最外点到所述底切密封件槽上的径向最内点的径向方向上延伸，所述径向方向正交于所述纵向轴线。