CN103032627B - 阀杆密封装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于密封沿轴向(2)移动的阀杆(4)的阀杆密封装置，其具有能够与阀门导向装置(6)相连的基体(8)和两个密封唇(10、12)。相对基体(8)通过弹性连接部(16)被弹性支承的第一密封唇(10)设计用于，使所述阀杆(4)相对润滑油体积密封，与所述第一密封唇(10)沿所述轴向(2)间隔的第二密封唇(12)设计用于，使所述阀杆(4)相对气体体积密封，其中，所述第二密封唇(12)相对所述基体(8)也通过所述弹性连接部(16)被弹性支承。

Description

阀杆密封装置

技术领域

本发明一种阀杆密封装置，所述阀杆密封装置尤其考虑了在油密封性和气密封性方面的要求越来越高的新近发展趋势。

背景技术

气门杆密封装置或阀杆密封装置用于多种内燃机中，例如用于轿车、货车或摩托车的内燃机中，用于使在气门盖或阀盖中循环的、为润滑凸轮轴或类似结构所需的机油远离燃烧室和进气管，以及阻止高压的废气或混合气体在阀门或气门打开时进入阀盖。

由于涡轮增压机和压缩机越来越多地应用在轿车中，在气门或阀杆密封装置面向气缸的一端的气体压力明显大于在阀盖中的环境压力。由此，所谓“串漏”的危险，也即气体流过阀门导向装置进入阀盖并且影响阀门润滑的危险会越来越多地存在。这例如能够这样引起，即，在具有用于将阀门座或吸气或排气区域相对阀盖的润滑油体积密封的唯一一个密封唇的传统阀杆密封装置中，密封唇由于较大的压差被从阀杆上掀开，因此导致了“串漏”。

为了避免“串漏”的尝试是通过借助较大的弹性力将密封唇压在阀杆上，用以相对润滑油体积密封和阻止密封唇的掀起和“串漏”，然而这种尝试具有的缺点在于，增大的压力增大了摩擦，并由此随之产生了不期望的功率损失和较大的磨损。

还已知的尝试是，通过增加用于使阀杆相对吸气管或排气管的气体填充空间密封的第二密封唇来阻止“串漏”的出现。在至今已推荐的解决方案中，用于相对气体体积密封的密封唇支承在非柔性的支承元件上，该支承元件同心地围绕阀杆密封装置并且阀杆密封装置与密封座相连，用于经受气体压力。由此密封唇仅能补偿较小的径向间隙，因此这在阀杆和阀门导向装置之间已经存在较小的径向间隙时或错移时仍然会导致“串漏”

发明内容

本发明的一些实施例通过使用一种用于密封沿轴向移动的阀杆的阀杆密封装置避免“串漏”，在该阀杆密封装置中，阀杆密封装置的能够与阀门导向装置相连的基体既与用于使阀杆相对润滑油密封的第一密封唇弹性相连，也与使阀杆相对气体密封的第二密封唇弹性相连，所述第二密封唇与第一密封唇沿轴向相间隔。这使得两个密封唇相对与阀杆的密封座相连的密封装置的基体的弹性连接能够实现，跟随在工作中出现的径向偏移、亦即阀杆和阀门导向装置之间的间隙，因此能够避免阀杆的密封唇的掀起进而避免“串漏”。相对于传统的解决方案，这还能使得设计用于将阀杆相对润滑油体积密封的那个密封唇的压力减小。这又能减小摩擦以及明显降低摩擦损耗。

密封唇的概念在此和下面应理解成适用于密封的柔性或非柔性材料的这样一种几何形状，其适用于实现相对于另一构件与该密封唇的相邻的面的密封。因此，密封装置的尤其那些与相邻构件接触或按照设计结构应与相邻构件接触的区域也可称为密封唇。

在本发明的一些实施例中，所述基体和密封唇以及所述弹性连接部分由一种密封材料一体地构成，其中，所述弹性连接部位的弹性作用通过所述密封材料在弹性元件区域内的几何形状来实现。例如所述两个密封唇通过一共同的连皮或接片部段与所述基体相连，其中，所述连皮的材料厚度设计成适合于实现所述两个密封唇沿径向的弹性或运动。

在本发明的一些实施例中，所述用于相对于气体体积或气体腔室密封的第二密封唇设置在沿轴向亦即朝向所述气体填充腔室延伸的臂上。这使得气体体积或气体腔室中的过压本身有助于可能增大密封唇在阀杆上的压紧力。与此同时，将所述密封唇以及所述臂均设置在所述弹性元件上也导致，所述密封装置可跟随或补偿所述阀杆相对于阀门导向装置的径向运动或径向错移。

在本发明的另一实施例中，所述阀杆密封装置还具有另一弹性元件，该另一弹性元件逆径向，亦即朝向所述阀杆地将弹簧力施加在所述第一密封唇和/或所述第二密封唇上，以提高密封效果。与传统的实施例相比，这样一种弹簧力比平常要小，因而可减少磨损。

在一些其它的实施例中，阀杆密封装置的基体被支承元件环绕，例如被一个圆柱对称性的非弹性材料制成的元件环绕，借助该支承元件，所述基体与密封座相连或固定在密封座上。所述密封座可由阀门导向装置自身构成或与之分离地另行构成。为了也保证相对密封座的密封，本发明的一些实施例中在基体面向阀门导向装置一侧也具有一个或多个密封唇。

在一些实施例中，所述弹性连接部段逆轴向延伸，亦即朝阀盖的润滑油体积的方向延伸并至少部分地沿该方向高出所述支承元件的最上沿，用于提高阀杆密封装置的柔性并且提高气密性或油密性。

附图说明

以下结合优选的附图进一步阐述本发明优选的实施例。在附图中：

图1显示了按照本发明的阀杆密封装置的实施例的局部图。

具体实施方式

图1显示了处于已安装状态的阀杆密封装置。所述阀杆密封装置用于密封沿轴向2运动的阀杆4。所述阀门或气门通常被逆向于轴向2设置的并且在此出于视图清晰起见未显示的装置，例如凸轮操作。沿轴向2的运动打开一个在轴向2延伸线上与阀杆4相连的气门顶或阀盘，用以打开汽车发动机的燃烧室的进口或出口。对于气门顶或阀盘以及其余机构，在此出于视图清晰起见不再详细示出和介绍，因为本领域技术人员对此已足够了解。

阀杆4被阀门导向装置6引导，该阀门导向装置的内径或通孔与阀杆4的外径相配合，并且用于实现或确定阀杆4的直线运动。由于不可避免的制造公差，在阀门导向装置6的通孔和其密封座之间存在径向的轴向错位或轴偏距。此外，由于热膨胀或由于在阀杆4和阀门导向装置6之间必需的缝隙或由于阀杆4的磨损，也具有沿垂直于轴向2的径向14的运动分量，也即具有径向间隙。

在图1的局部视图中所示的阀杆密封装置由多个功能不同的部件构成，其中，图1中的个别部件部分设计为一体式的，尤其由相同的密封材料构成。不言而喻地，以下进一步阐述的不同功能的零件也可以是多构件式，用于实现按照本发明的阀杆密封装置的其它实施例。

阀杆密封装置首先具有基体8，该基体8用于将阀杆密封装置与阀门导向装置6相连。通过基体8也可以建立阀杆密封装置与阀门导向装置6的刚性连接。为此，在图1中所示的实施例中，阀杆密封装置的由基体8构成的部分具有多个其它的在密封座中的密封唇18。它们例如对于保证在阀门导向装置6和阀杆4之间流过的气体不流过密封座是必需的。这种气体的路径可以是上述“串漏”的一种可选形式并且出于相同原因不期望出现。密封唇18也可以完成的任务是，将阀杆密封装置可靠地或在确定的位置中保持在阀门导向装置6上。为此，各个密封唇18也可与侧凹咬合，这些侧凹出于图示清晰起见没有被示出。

阀杆密封装置朝向润滑油体积24的方向具有密封唇10，其设计用于将阀杆4相对润滑油体积24密封。阀杆密封装置在轴向2上与第一密封唇10相间隔地具有第二密封唇12，其设计用于将密封杆4相对气体体积密封，所述气体体积位于第一密封唇10的与润滑油体积24沿轴向相对置的一侧。作为第二密封唇12要相对于它实现阀杆4气体密封的气体体积通常理解为位于第二密封唇12的远离第一密封唇10的一侧的气体。进入该体积中也就意味着有待密封的气体可能流经阀杆4和阀门导向装置6。

为了使第一密封唇10以及第二密封唇12能够补偿阀门导向装置6的制造公差，以及能够跟随阀杆4沿径向14的运动(亦即阀杆4的径向间隙)，第一密封唇10以及第二密封唇12通过作为弹性连接部段的弹性膜片16与基体8相连，基体8然后再与阀门导向装置6刚性连接。

在图1所示的实施例中，弹性连接部段16通过密封材料本身构成，尤其通过密封材料的几何形状。所述连接部段16尤其由密封材料构成的连皮构成，该连皮将第一密封唇10和第二密封唇12与基体8相连。

在此，弹性由所述连皮的几何形状形成，尤其通过构成连皮的密封材料的材料横截面的合适的尺寸实现。不言而喻地，在其它实施例也可以设置备选的弹性连接元件。例如使用多构件式弹性元件，其采用螺旋板片、双金属弹簧或类似弹性元件。

在一体式阀杆密封装置或者其中的弹性连接部段16由密封材料构成的阀杆密封装置的其它实施例中，显然也可以使用不同的可发挥弹性作用的几何形状。例如弹性元件可以设计为曲折形、C形或具有任意其它的材料横截面缩窄状的结构。

通过将两个密封唇10和12借助弹性连接16连接在基体8上，阀杆4的径向缝隙被补偿了，而没有影响第一或第二密封唇的密封作用。为了将基体8固定在阀门导向装置6上，在图1所示的实施例中使用一个圆柱对称性地包围基体8的支承元件22，借助该支承元件22，基体8连同其另外的密封唇18挤压在圆柱对称性的连接区域上或阀门导向装置6的密封座上，以实现阀杆密封装置气密地连接。

在其它的实施例中，基体8与阀门导向装置6连接显然也可以通过其它方式方法实现。为了进一步提高图1所示的实施例的气密性，第二密封唇12还安置在从所述弹性元件或用作弹性元件的所述连皮16沿轴向突伸的臂上，因此在所述臂和基体8或连皮16之间存在侧面凹缺。由此，位于气体体积中的气体能够附加地将第二密封唇12压在阀杆4上，以改善密封效果。其中，弹性元件16逆轴向2延伸并优选地至少部分地超出支承元件22，以构成密封唇柔性弹性的支承或连接。

在图1所示的实施例中，设置完整环绕的另一弹性元件20，用于实现第一密封唇10和/或第二密封唇12在使用寿命中近似与密封材料的制造公差无关的、确定的按压压力。不言而喻，在其它实施形式中也可以使用其它的弹性元件20或者取消采用其它的弹性元件20。在其它实施形式中，另一弹性元件20的几何位置、尤其是相对第一密封唇10和第二密封唇12的相对位置按照需要这样选择，使得例如通过另一弹性元件20作用在第二密封唇12上的力大于作用在第一密封唇10上的力，或者反之。

图1所示的气门或阀门装置尤其还可以实现，即便当供阀杆密封装置连接用的阀门导向装置6的连接区域的外径相对于阀杆4的外径的比值相对较小时，也能采用既是油密的也是气密的并且还仅仅具有较小的磨损和摩擦损失的阀杆密封装置。换句话说，上述形式的阀杆密封装置可有利地用于这样一些气门或阀门装置中，其中，阀门导向装置或其连接区域或其密封座的外径与阀杆的外径的比值较小，例如在1.05至1.2、1.05至1.5或1.05至2.0之间。

虽然上述实施例的描述主要是参照或结合轿车发动机进行，但很显然这种阀杆密封装置的其它实施例也可以用于任意其它的发动机中，例如飞机引擎、船舶引擎、模型制造发动机或类似装置。此外，这种阀杆密封装置也不局限于密封气门杆。此外还能够以有利的方式方法相对于润滑油体积和气体体积密封冲杆、顶杆、活塞或在循环运行中沿轴向往复运动的类似构件。

附图标记清单

2 轴向

4 阀杆

6 阀门导向装置

8 基体

10 第一密封唇

12 第二密封唇

14 径向

16 弹性连接部或弹性元件

18 其它密封唇

20 其它弹性元件

22 支承元件

24 润滑油体积

Claims (9)

1.一种用于密封沿轴向(2)移动的阀杆(4)的阀杆密封装置，具有：

能够与阀门导向装置(6)相连的基体(8)；

通过弹性连接部(16)相对基体(8)弹性支承的第一密封唇(10)，设计用于使所述阀杆(4)相对润滑油体积密封，

与所述第一密封唇(10)沿所述轴向(2)间隔的、并且通过所述弹性连接部(16)相对所述基体(8)被弹性支承的第二密封唇(12)，设计用于使所述阀杆(4)相对气体体积密封，

所述基体(8)和密封唇(10、12)设计为一体式的并且由密封材料构成，其中，所述弹性连接部(16)由将所述第二密封唇(12)和所述第一密封唇(10)与所述基体(8)相连的由密封材料构成的连皮(16)构成。

2.按照权利要求1所述的阀杆密封装置，其特征在于，所述第二密封唇(12)和所述第一密封唇(10)的弹性连接部(16)使得所述密封唇(10、12)能够沿着或逆着与所述轴向(2)垂直的径向(14)运动。

3.按照权利要求1所述的阀杆密封装置，其特征在于，所述第二密封唇(12)设置在从所述弹性连接部(16)沿所述轴向(2)突伸出的臂上。

4.按照权利要求1所述的阀杆密封装置，其特征在于，所述基体(8)具有至少一个其它密封唇(18)，所述其它密封唇(18)设计用于将所述阀门导向装置(6)相对外界环境密封。

5.按照权利要求1所述的阀杆密封装置，还具有其它弹性元件(20)，所述其它弹性元件(20)在所述第一密封唇(10)和/或所述第二密封唇(12)上作用有逆径向(14)朝向所述阀杆(4)的力。

6.按照权利要求1所述的阀杆密封装置，还具有围绕所述基体(8)的、由不同于所述密封唇(10、12)材料的非弹性材料构成的支承元件(22)，该支承元件(22)设计用于将所述基体(8)固定在阀门导向装置(6)上。

7.按照权利要求6所述的阀杆密封装置，其特征在于，所述弹性元件(16)逆所述轴向(2)至少部分地延伸高出所述支承元件(22)的最上沿。

8.一种阀门装置，具有：

能够沿轴向运动的阀门，其包括具有第一外径的阀杆(4)，

具有与所述第一外径相配合的内径的阀门导向装置(6)，该阀门导向装置(6)包括具有第二外径的连接区域，用于借助按照权利要求1至7之一所述的阀杆密封装置密封所述阀门导向装置；和

设置在所述阀门导向装置(6)和所述阀杆(4)之间的按照权利要求1至7之一所述的阀杆密封装置。

9.按照权利要求8所述的阀门装置，其特征在于，所述第二外径与所述第一外径的比值在1.05至1.2之间。