CN211116304U - 气缸盖水路密封结构及发动机气缸 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种气缸盖水路密封结构及发动机气缸，所述气缸盖水路密封结构用于密封气缸盖和气缸体件的连接缝隙，包括：设置在气缸盖和气缸体的连接缝隙内的环形垫片，所述环形垫片的内孔用于容纳水腔；所述环形垫片包括由内向外依次连接的填充圈、密封圈和金属骨架，所述填充圈填充在所述连接缝隙内以形成所述环形垫片的内孔，所述密封圈和所述连接缝隙过盈配合以使所述密封圈密封所述连接缝隙，所述金属骨架设置在所述密封圈的外侧与所述环形缝隙间隙配合。本实用新型提供一种气缸盖水路密封结构及发动机气缸，解决了密封圈老化破坏密封结构，增加机体缸盖腐蚀风险的问题。

Description

气缸盖水路密封结构及发动机气缸

技术领域

本实用新型涉及发动机技术领域，尤其涉及一种气缸盖水路密封结构及发动机气缸。

背景技术

气缸盖密封性能的好坏，对发动机的技术状况有很大的影响。当气缸盖密封不严时，将使气缸漏气，造成气缸压缩压力不足，温度降低及空气质量减少。气缸漏气严重时，将使发动机功率明显下降，甚至无法工作。

图1为现有技术提供的气缸盖水路密封结构剖面示意图，参考图 1所示，气缸盖100和气缸体200是通过金属骨架330结合密封圈320 结构进行密封，密封圈330宽度用于实际密封带，密封带位置离水孔实际位置预留安全空隙。

目前，发动机的热负荷不断提升，应用工况要求苛刻导致防冻液气化倾向增加，结合温度和振动工况，带来穴蚀和间隙腐蚀风险增加。现有结构中，由于考虑到水流对密封圈320的冲击，密封位置的刚度以及制造公差等，密封带位置离水孔实际位置安全预留较大，存在一定区域的水路死区，如图1黑色实心部分所示。由于沿流体方向管路直径的扩张，会引起预留安全区域形成涡流，形成垂直于流动方向的势能，以及涡流形成局部低压区域，水流中气体会在此区域聚集。气泡和冷却液长期接触密封圈320，容易造成密封圈老化，破坏密封结构，进而增加机体缸盖腐蚀的风险。

实用新型内容

本实用新型提供一种气缸盖水路密封结构及发动机气缸，解决了密封圈老化破坏密封结构，增加机体缸盖腐蚀风险的问题。

一方面，本实用新型提供一种气缸盖水路密封结构，用于密封气缸盖和气缸体间的连接缝隙，包括：

设置在气缸盖和气缸体的连接缝隙内的环形垫片，所述环形垫片的内孔用于容纳所述水腔；

所述环形垫片包括由内向外依次连接的填充圈、密封圈和金属骨架，所述填充圈填充在所述连接缝隙内以形成所述环形垫片的内孔，所述密封圈和所述连接缝隙过盈配合以使所述密封圈密封所述连接缝隙，所述金属骨架设置在所述密封圈的外侧并与所述连接缝隙间隙配合。

可选地，所述填充圈和所述水腔的内壁在水平方向上的最小距离，小于所述连接缝隙的宽度。

可选地，所述填充圈的厚度为所述连接缝隙的宽度的1-1.05倍。

可选地，所述密封圈的厚度为所述连接缝隙的宽度的1.25-1.30倍。

可选地，所述密封圈和所述填充圈均为橡胶。

可选地，所述密封圈和所述填充圈一体成型。

可选地，所述金属骨架包括：骨架主体和嵌设部，所述嵌设部嵌设在所述密封圈内，或者，所述嵌设部嵌设在所述密封圈和所述填充圈内。

可选地，所述环形垫片通过金属骨架边缘橡胶模压成型。

可选地，所述环形垫片通过金属骨架表面橡胶模压成型。

本实用新型提供的水路密封结构，通过在气缸盖和气缸体的连接缝隙内设置环形垫片，环形垫片包括由内向外的填充圈密封圈和金属骨架，填充圈填充在连接缝隙内预留出一定直径的圆形内孔，使圆形内孔可容纳下水腔。密封圈和连接缝隙过盈配合，即密封圈的厚度大于连接缝隙的厚度，保证密封圈的密封效果。填充圈填充于水路死区，将密封圈橡胶与水路隔离，阻止了气体与冷却液接触密封圈橡胶，密封圈橡胶得到保护，阻止了密封圈橡胶老化破坏密封结构，进而阻止了气体与冷却液对机体缸盖的腐蚀。金属骨架设置在密封圈的外侧与连接缝隙间隙配合，一方面起到支撑气缸盖重量的作用，另一方面，金属骨架能承受高温并起到传导热量帮助散热的效果。

另一方面，本实用新型提供一种发动机气缸，包括：

气缸盖、气缸体以及如上实施例提供的气缸盖水路密封结构。

本实用新型提供的发动机气缸，通过在发动机气缸的气缸盖和气缸体间设置有气缸盖水路密封结构，用于密封气缸盖和气缸体间的连接缝隙，包括：在气缸盖和气缸体的连接缝隙内设置环形垫片，环形垫片包括由内向外的填充圈密封圈和金属骨架，填充圈填充在连接缝隙内预留出一定直径的圆形内孔，使圆形内孔可容纳下水腔。密封圈和连接缝隙过盈配合，即密封圈的厚度大于连接缝隙的厚度，保证密封圈的密封效果。填充圈填充于水路死区，将密封圈橡胶与水路隔离，阻止了气体与冷却液接触密封圈橡胶，密封圈橡胶得到保护，阻止了密封圈橡胶老化破坏密封结构，进而阻止了气体与冷却液对机体缸盖的腐蚀。金属骨架设置在密封圈的外侧与连接缝隙间隙配合，一方面起到支撑气缸盖重量的作用，另一方面，金属骨架能承受高温并起到传导热量帮助散热的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术提供的气缸盖水路密封结构剖面示意图；

图2为本实用新型实施例提供的气缸盖水路密封结构剖面示意图；

图3为图2实用新型实施例提供的环形垫片局部剖面示意图；

图4为本实用新型实施例提供的又一种气缸盖水路密封结构剖面示意图；

图5为图4实用新型实施例提供的环形垫片局部剖面示意图；

图6为图3提供的环形垫片局部又一剖面示意图；

图7为图5提供的环形垫片局部又一剖面示意图。

附图标记：

100-气缸盖；

200-气缸体；

300-环形垫片；

310-填充圈；

320-密封圈；

330-金属骨架；

331-骨架主体；

332-嵌设部；

400-水腔。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面参考附图并结合具体的实施例描述本实用新型。

实施例一

图2为本实用新型实施例提供的气缸盖水路密封结构剖面示意图，图3为图2实用新型实施例提供的环形垫片局部剖面示意图，图4为本实用新型实施例提供的又一种气缸盖水路密封结构剖面示意图，图5为图4实用新型实施例提供的环形垫片局部剖面示意图。参考图2至图5 所示，本实用新型提供一种气缸盖水路密封结构，用于密封气缸盖100 和气缸体200间的连接缝隙，包括：

设置在气缸盖100和气缸体200的连接缝隙内的环形垫片300，环形垫片300的内孔用于容纳水腔400；

环形垫片300包括由内向外依次连接的填充圈310、密封圈320和金属骨架330，填充圈310填充在连接缝隙内以形成环形垫片300的内孔，密封圈320和连接缝隙过盈配合以使密封圈320密封连接缝隙，金属骨架330设置在密封圈320的外侧与连接缝隙间隙配合。

具体地，气缸盖100和气缸体200在盖合时存在一定连接缝隙，环形垫片300用于密封气缸盖100和气缸体200之间的连接缝隙。环形垫片300具有一圆形内孔，圆形内孔用于容纳水腔400。水腔400内通有冷却液，冷却液可带走机器运转产生的热量并起到一定的润滑作用。

图1为现有技术提供的气缸盖水路密封结构剖面示意图。参考图1，现有技术中，密封圈宽度仅用于实际密封带，由于考虑到水流对密封圈的冲击，密封位置的刚度以及制造公差等，密封带位置离水孔实际位置安全预留较大，存在一定区域水路死区，如图1黑色实心部分所示。由于沿流体方向管路直径的扩张，会引起预留安全区域形成涡流，形成垂直于流动方向的势能，以及涡流形成局部低压区域，水流中气体会在此区域聚集。气泡和冷却液长期接触密封圈，容易造成密封圈老化，破坏密封结构，进而增加机体缸盖腐蚀的风险。

为了解决上述问题，本实用新型实施例提供的气缸盖水路密封结构，环形垫片300包括由内向外的填充圈310、密封圈320和金属骨架330，填充圈310填充在连接缝隙内预留出一定直径的圆形内孔，使圆形内孔可容纳下水腔400。密封圈320和连接缝隙过盈配合，即密封圈320的厚度大于连接缝隙的厚度，保证密封圈320的密封效果。金属骨架330 设置在密封圈320的外侧与连接缝隙间隙配合，一方面起到支撑气缸盖重量的作用，另一方面，金属骨架330能承受高温并起到传导热量帮助散热的效果。

容易理解的是，填充圈310填充于水路死区，将密封圈320与水路隔离，阻止了气体与冷却液接触密封圈320，密封圈320得到保护，阻止了密封圈320老化破坏密封结构，进而阻止了气缸盖100和气缸体200 的腐蚀。

进一步地，填充圈310和水腔400的内壁在水平方向上的最小距离，小于连接缝隙的宽度。

具体地，如图3和图5所示，填充圈310和水腔400的内壁在水平方向上的最小距离为a，连接缝隙的高度为h。当h小于a时，由于沿水腔流体方向管路直径的扩张，会引起水路死区形成涡流，形成垂直于流动方向的势能，以及涡流形成局部低压区域，水流中气体在此水路死区内聚集。为了避免上述情况，连接缝隙的高度h需满足大于填充圈310 和水腔400的内壁在水平方向上的最小距离a，如此可避免气体在剩余的工艺间隙中聚集。

可选地，填充圈310的厚度为连接缝隙的1-1.05倍。

具体地，如图3和图5所示，填充圈310的轴向高度为t，连接缝隙轴向高度为h，将填充圈310的轴向高度设置为1-1.05倍连接缝隙轴向高度，即t＝(1-1.05)h，在此情况下，填充圈310装配后的压缩率为0％-5％。将填充圈310的轴向高度t设置成略大于连接缝隙轴向高度 h的目的在于，填充圈310的延展性能填充其本身与气缸盖100和气缸体200的狭小缝隙，能更好的阻止水路死区内冷却液渗透通过填充圈 310接触密封圈320。密封圈320得到保护，阻止了密封圈320老化破坏密封结构，进而阻止了气体与冷却液对机体缸盖的腐蚀。

可选地，密封圈320的厚度为所述连接缝隙的宽度的1.25-1.30倍。

在选取密封圈压缩率时，应考虑三个方面：足够的密封接触面、摩擦力尽量小和避免永久变形。容易看出，这三个因素互相之间存在矛盾压缩率大就可获得大的接触压力，但是过大的压缩率无疑就会增大滑动摩擦力和永久变形；而压缩率过小则可能由于密封沟槽的同轴度误差和密封圈误差不符合要求，消失部分压缩量而引起泄漏。因此在选择密封圈压缩率时，要权衡各方面的因素。可选地，密封圈320装配后的压缩率为25％-30％，即密封圈的厚度为连接缝隙宽度的1.25-1.30倍。具体地，如图2所示，密封圈320的轴向高度为t1，连接缝隙轴向高度为h，将密封圈320的轴向高度设置为1.25-1.30倍连接缝隙轴向高度，即t1＝ (1.25-1.30)h。

可选地，密封圈320和填充圈310均为橡胶。

橡胶是指具有可逆形变的高弹性聚合物材料，在室温下富有弹性，在很小的外力作用下能产生较大形变，除去外力后能恢复原状。所以，上述实施例中密封圈和填充圈可采用橡胶密封制品，包括：丁腈橡胶、氯丁橡胶、天然橡胶、氟橡胶、硅橡胶、三元乙丙橡胶的聚氨酯橡胶等。使用橡胶作为密封圈320和填充圈310的材料具有如下优点，包括：富有弹性和回弹性、具有适当的机械强度、性能稳定，在介质中不易膨胀，热收缩效应小、易加工成型并能保持精密的尺寸、不腐蚀接收面，不污染介质等。

在一种可选的实施方式中，密封圈320和填充圈310为独立的两个结构，两者通过粘接等方式连接在一起。

在另一种可选的实施方式中，密封圈320和填充圈310为一体成型。由于填充圈310的不完全密封性，会存在微量水路死区中的气体和冷却液从填充圈310与气缸盖100之间的间隙或者与气缸体200之间的间隙渗入，将密封圈320和填充圈310做成一体成型结构，密封圈320和填充圈310之间不存在间隙，气体和冷却水不会对密封圈320造成腐蚀，密封圈320得到保护，阻止了密封圈320老化破坏密封结构，进而阻止了气体与冷却液对机体缸盖的腐蚀。

如图6和图7所示，上述实施例中的金属骨架330还可包括骨架主体331和嵌设部332。骨架主体331的厚度与气缸体和气缸盖之间的连接缝隙的厚度相匹配，以用于支撑气缸盖重量，并传导热量帮助散热，金属骨架嵌设部332为一金属平板结构，用于嵌设在密封圈320内，实现与密封圈320的固定连接。

可选地，环形垫片300通过金属骨架边缘橡胶模压成型。橡胶模压工艺指的是将混炼胶坯置于模型中，用平板硫化机在规定的时间、压力、温度条件下压制成型的工艺。具体地，边缘橡胶模压指的是，如图6所示，金属骨架嵌设部332嵌设入密封圈320，由密封圈320包裹住金属骨架嵌设部332的端部完成固定连接。

可选地，气缸盖水路密封结构通过金属骨架表面橡胶模压进行密封。

具体地，表面橡胶模压指的是，如图7所示，金属骨架嵌设部332 夹设在密封圈320和填充圈330内，密封圈320包括两块橡胶件，两块橡胶件分别设置在嵌设部332的上下表面，从而完成固定连接。

本实用新型提供的水路密封结构，通过在气缸盖和气缸体的连接缝隙内设置环形垫片，环形垫片包括由内向外的填充圈密封圈和金属骨架，填充圈填充在连接缝隙内预留出一定直径的圆形内孔，使圆形内孔可容纳下水腔。密封圈和连接缝隙过盈配合，即密封圈的厚度大于连接缝隙的厚度，保证密封圈的密封效果。填充圈填充于水路死区，将密封圈橡胶与水路隔离，阻止了气体与冷却液接触密封圈橡胶，密封圈橡胶得到保护，阻止了密封圈橡胶老化破坏密封结构，进而阻止了气体与冷却液对机体缸盖的腐蚀。金属骨架设置在密封圈的外侧与连接缝隙间隙配合，一方面起到支撑气缸盖重量的作用，另一方面，金属骨架能承受高温并起到传导热量帮助散热的效果。

实施例二

本实用新型实施例另一方面提供一种发动机气缸，包括：

气缸盖、气缸体以及如上实施例一提供的气缸盖水路密封结构。

气缸盖水路密封结构，用于密封气缸盖和气缸体间的连接缝隙，包括：

设置在气缸盖100和气缸体200的连接缝隙内的环形垫片300，环形垫片300的内孔用于容纳水腔400；

环形垫片300包括由内向外依次连接的填充圈310、密封圈320和金属骨架330，填充圈310填充在连接缝隙内以形成环形垫片300的内孔，密封圈320和连接缝隙过盈配合以使密封圈320密封连接缝隙，金属骨架330设置在密封圈320的外侧与连接缝隙间隙配合。

气缸盖水路密封结构的具体技术特征，与实施例一相同，并能达到相同的技术效果，在此不再一一赘述。

本实用新型提供的发动机气缸，通过在发动机气缸的气缸盖和气缸体间设置有气缸盖水路密封结构，用于密封气缸盖和气缸体间的连接缝隙，包括：在气缸盖和气缸体的连接缝隙内设置环形垫片，环形垫片包括由内向外的填充圈密封圈和金属骨架，填充圈填充在连接缝隙内预留出一定直径的圆形内孔，使圆形内孔可容纳下水腔。密封圈和连接缝隙过盈配合，即密封圈的厚度大于连接缝隙的厚度，保证密封圈的密封效果。填充圈填充于水路死区，将密封圈橡胶与水路隔离，阻止了气体与冷却液接触密封圈橡胶，密封圈橡胶得到保护，阻止了密封圈橡胶老化破坏密封结构，进而阻止了气体与冷却液对机体缸盖的腐蚀。金属骨架设置在密封圈的外侧与连接缝隙间隙配合，一方面起到支撑气缸盖重量的作用，另一方面，金属骨架能承受高温并起到传导热量帮助散热的效果。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，所使用的术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“顶端”、“底端”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”“轴向”、“周向”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或原件必须具有特定的方位、以特定的构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成为一体；可以是机械连接，也可以是电连接或者可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以使两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种气缸盖水路密封结构，用于密封气缸盖和气缸体间的连接缝隙，其特征在于，包括：

设置在气缸盖和气缸体的连接缝隙内的环形垫片，所述环形垫片的内孔用于容纳水腔；

所述环形垫片包括由内向外依次连接的填充圈、密封圈和金属骨架，所述填充圈填充在所述连接缝隙内以形成所述环形垫片的内孔，所述密封圈和所述连接缝隙过盈配合以使所述密封圈密封所述连接缝隙，所述金属骨架设置在所述密封圈的外侧并与所述连接缝隙间隙配合。

2.根据权利要求1所述的气缸盖水路密封结构，其特征在于，所述填充圈和所述水腔的内壁在水平方向上的最小距离，小于所述连接缝隙的宽度。

3.根据权利要求1所述的气缸盖水路密封结构，其特征在于，所述填充圈的厚度为所述连接缝隙的宽度的1-1.05倍。

4.根据权利要求3所述的气缸盖水路密封结构，其特征在于，所述密封圈的厚度为所述连接缝隙的宽度的1.25-1.30倍。

5.根据权利要求4所述的气缸盖水路密封结构，其特征在于，所述密封圈和所述填充圈均为橡胶。

6.根据权利要求5所述的气缸盖水路密封结构，其特征在于，所述密封圈和所述填充圈一体成型。

7.根据权利要求1所述的气缸盖水路密封结构，其特征在于，所述金属骨架包括：骨架主体和嵌设部，所述嵌设部嵌设在所述密封圈内，或者，所述嵌设部嵌设在所述密封圈和所述填充圈内。

8.根据权利要求7所述的气缸盖水路密封结构，其特征在于，所述环形垫片通过金属骨架边缘橡胶模压成型。

9.根据权利要求8所述的气缸盖水路密封结构，其特征在于，所述环形垫片通过金属骨架表面橡胶模压成型。

10.一种发动机气缸，其特征在于，包括：气缸盖、气缸体以及如权利要求1-9任一项所述的气缸盖水路密封结构。

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