一種燃油泵用密封裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種燃油泵用密封裝置，設(shè)置在燃油泵的柱塞與殼體形成的環(huán)形空間內(nèi)，包括密封元件、兩個(gè)O形圈和金屬環(huán)；密封元件過(guò)盈套裝在柱塞外周，密封元件的內(nèi)環(huán)面上從上至下依次設(shè)有第一密封段、第三密封段和第二密封段；第一密封段和第二密封段均包括若干個(gè)呈梯形的牙。第三密封段為與柱塞相平行的光滑表面。兩個(gè)O形圈依次套裝在密封元件的外環(huán)面上，用于第一密封段和第二密封段的預(yù)緊密封；金屬環(huán)過(guò)盈套裝在兩個(gè)O形圈的外周。采用上述結(jié)構(gòu)后，能對(duì)高壓燃油和發(fā)動(dòng)機(jī)油進(jìn)行有效密封；梯形牙，能大大減輕密封元件的摩擦磨損，O形圈通過(guò)變形向柱塞接觸面連續(xù)預(yù)緊，能補(bǔ)償?shù)谝幻芊舛魏偷诙芊舛螌?duì)柱塞接觸面的徑向力，實(shí)現(xiàn)可靠密封。
【專利說(shuō)明】
一種燃油泵用密封裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)中的密封裝置，特別是一種燃油栗用密封裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]汽油機(jī)缸內(nèi)直噴燃油系統(tǒng)高壓栗通過(guò)柱塞的高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將低壓汽油壓縮加壓成高壓汽油，并定量地傳遞給燃油軌。高壓栗的柱塞由凸輪軸驅(qū)動(dòng)并通過(guò)彈簧元件復(fù)位。相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)油填充的凸輪軸側(cè)必須對(duì)燃油側(cè)進(jìn)行密封。若過(guò)多的燃油進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)油內(nèi)，可能導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)故障；另一方面若過(guò)多的發(fā)動(dòng)機(jī)油進(jìn)入燃料內(nèi)，可能導(dǎo)致過(guò)濾器堵塞并因此同樣導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)故障。一般地，常常在高壓栗柱塞上安裝對(duì)柱塞軸具有一定徑向緊力的密封件。密封件一般由橡膠材料制成，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間運(yùn)行后，該壓力會(huì)迅速減小乃至消失，因而，必須加上張緊裝置隨時(shí)補(bǔ)償密封件的自緊力，確保密封件的密封性能，對(duì)汽油和機(jī)油進(jìn)行密封。
[0003]公知的現(xiàn)有技術(shù)中，在高壓栗中使用的柱塞密封件的張緊裝置采用彈簧元件。例如，由CNl 01529140A公開(kāi)了一種密封裝置。
[0004]上述現(xiàn)有技術(shù)中，密封裝置包括密封元件，所述密封元件包括第一密封區(qū)域和第二密封區(qū)域，所述的兩個(gè)密封區(qū)域各包括若干個(gè)密封唇和對(duì)密封唇具有一定預(yù)緊力的彈簧元件。彈簧元件選擇為具有U形、V形或C形截面的金屬環(huán)形彈簧構(gòu)成，且密封唇直徑不一樣，最靠近介質(zhì)室的密封唇直徑最小。
[0005]上述現(xiàn)有技術(shù)，具有如下不足:
1.U形、V形或C形截面的彈簧，在工作時(shí)像一組“懸臂梁”，從位于彈簧底部的弧形展開(kāi)。彈簧負(fù)載力由彈簧底部向外逐漸增大，最大負(fù)載集中在最靠近介質(zhì)室即汽油腔或機(jī)油腔的密封唇，使得靠近介質(zhì)室的密封唇摩擦生熱大，將加速密封唇的唇口老化。
[0006]2.同時(shí)，由于密封唇直徑不一樣，最靠近介質(zhì)室的密封唇直徑最小，進(jìn)一步地加大了密封唇的摩擦磨損，難以確保設(shè)定的密封性能。另外，也會(huì)促使高壓栗柱塞發(fā)生磨損，影響了高壓栗的可靠性。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種燃油栗用密封裝置，該燃油栗用密封裝置，能實(shí)現(xiàn)高壓燃油區(qū)和發(fā)動(dòng)機(jī)油區(qū)之間的有效密封，能隨時(shí)補(bǔ)償密封元件的自緊力，且能減輕密封元件的摩擦磨損，保證密封裝置的密封可靠性。另外，密封裝置整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工難度低，易于推廣。
[0008]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種燃油栗用密封裝置，
每個(gè)所述牙均包括梯形上底、梯形下底和兩個(gè)梯形腰，其中，梯形上底與柱塞過(guò)盈配合，梯形下底直徑大于柱塞直徑。
[0009]位于所述第一密封段上的每個(gè)牙的梯形下底與梯形腰所形成的兩個(gè)夾角不等，其中，鄰近高壓燃油區(qū)的夾角大于遠(yuǎn)離高壓燃油區(qū)的夾角。
[0010]位于所述第二密封段上的每個(gè)牙的梯形下底與梯形腰所形成的兩個(gè)夾角不等，其中，鄰近發(fā)動(dòng)機(jī)油區(qū)的夾角大于遠(yuǎn)離發(fā)動(dòng)機(jī)油區(qū)的夾角。
[0011 ]所述金屬環(huán)的內(nèi)徑大于密封元件的外徑。
[0012]所述密封元件外環(huán)面的底部設(shè)置有一圈臺(tái)肩，所述金屬環(huán)的底部與臺(tái)肩的上沿面相接觸。
[0013]所述金屬環(huán)的外徑與臺(tái)肩的外徑相等。
[0014]所述密封元件的外環(huán)面上設(shè)置有兩個(gè)溝槽，兩個(gè)溝槽分別與第一密封段和第二密封段的軸向位置相對(duì)應(yīng)，兩個(gè)所述O形圈分別放置在兩個(gè)溝槽內(nèi)。
[0015]所述密封元件的材料為聚四氟乙烯。
[0016]本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)后，具有如下有益效果:
1.密封裝置安裝在燃油栗中往復(fù)運(yùn)動(dòng)的柱塞和殼體之間的環(huán)狀空間內(nèi)，能有效地對(duì)高壓燃油進(jìn)行密封和對(duì)相反側(cè)的發(fā)動(dòng)機(jī)油進(jìn)行密封。
[0017]2.第一密封段和第二密封段中若干個(gè)牙均呈梯形設(shè)置的方式，能大大減輕密封元件的摩擦磨損，保證密封裝置的工作可靠性。
[0018]3.上述密封元件依靠O形圈的變形向柱塞接觸面連續(xù)地預(yù)緊，使得工作期間的密封元件的兩個(gè)密封段，即使發(fā)生磨損，仍然能夠補(bǔ)償密封段對(duì)柱塞接觸面的徑向力，從而實(shí)現(xiàn)密封元件的密封段與柱塞表面的可靠密封。
[0019]4.另外，上述密封元件由橫截面為圓形的聚四氟乙烯棒料進(jìn)行機(jī)加工實(shí)現(xiàn)，O形圈可直接選擇標(biāo)準(zhǔn)件，金屬環(huán)優(yōu)選為不銹鋼材料。明顯地，該密封裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工難度低，可實(shí)現(xiàn)低成本化，易推廣使用。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1顯示了本發(fā)明涉及的一種燃油栗用密封裝置安裝在燃油栗內(nèi)的整體結(jié)構(gòu)剖視圖；
圖2顯示了本發(fā)明涉及的一種燃油栗用密封裝置的剖視圖；
圖3顯示了第一密封段或第二密封段中牙的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]其中有:1.密封元件；2.第一 O形圈；3.第二 O形圈；4.金屬環(huán)；5.柱塞；51.柱塞表面;52.柱塞軸線;6.殼體;7.環(huán)狀空間；8.高壓燃油區(qū)；9.發(fā)動(dòng)機(jī)油區(qū)；10.第一溝槽；11.第二溝槽；12.臺(tái)肩；13.第一密封段；14.第二密封段；15.第三密封段；16.牙；161.梯形上底；162.梯形下底；163.梯形中位線；164.梯形上腰；165.梯形下腰；17.軸線中心線；18.內(nèi)環(huán)面;19.金屬環(huán)外環(huán)面;20.上夾角；21.下夾角。
[0022]另外，圖1中d代表柱塞直徑；
圖2中d4代表第三密封段直徑；
圖3中dl代表梯形上底直徑;d2代表梯形下底直徑;d3代表梯形中位線直徑。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和具體較佳實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0024]如圖1所示，一種燃油栗，包括柱塞5和殼體6，柱塞5能夠軸向移動(dòng)和沿自身的中心軸線17進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。柱塞5和殼體6兩者之間形成一個(gè)環(huán)狀空間7，環(huán)狀空間7的頂部空間為高壓燃油區(qū)8，環(huán)狀空間7的底部空間為發(fā)動(dòng)機(jī)油區(qū)9。
[0025]如圖1所示，一種燃油栗用密封裝置，設(shè)置在燃油栗的上述環(huán)狀空間7中，用于高壓燃油區(qū)8和發(fā)動(dòng)機(jī)油區(qū)9之間的密封。
[0026]—種燃油栗用密封裝置，包括密封元件1、兩個(gè)O形圈和金屬環(huán)4。
[0027]密封元件I過(guò)盈套裝在柱塞5的外周，密封元件I的材料優(yōu)選為聚四氟乙烯。
[0028]密封元件I與柱塞5相配合的內(nèi)環(huán)面18上從上至下依次設(shè)置有第一密封段13、第三密封段15和第二密封段14。
[0029]第一密封段13用于高壓燃油區(qū)8中高壓燃油的密封，第一密封段13包括若干個(gè)沿軸向依次排列的牙16，每個(gè)牙16的形狀均為梯形。
[0030]第二密封段14用于發(fā)動(dòng)機(jī)油區(qū)9的密封，第二密封段14也包括若干個(gè)沿軸向依次排列的牙16，每個(gè)牙16的形狀也均為梯形。
[0031]第一密封段13和第二密封段14中牙16的數(shù)量均優(yōu)選為兩個(gè)或兩個(gè)以上。增加牙16的數(shù)量可以增強(qiáng)密封，同時(shí)減少牙16的磨損，從而延長(zhǎng)密封裝置的使用壽命。
[0032]如圖3所示，第一密封段13和第二密封段14中的每個(gè)牙16均包括梯形上底161、梯形下底162、梯形中位線163和兩個(gè)梯形腰，兩個(gè)梯形腰分別為梯形上腰164和梯形下腰165。
[0033]每個(gè)上述牙16中的梯形下底162與密封元件I的內(nèi)環(huán)面18相重合，為一體設(shè)置。梯形下底162與梯形上腰164所形成的夾角為上夾角20，梯形下底162與梯形下腰165所形成的夾角為下夾角21。
[0034]上述上夾角20與下夾角21優(yōu)選不相等，在第一密封段13中，上夾角20也即鄰近高壓燃油區(qū)8的夾角，下夾角21也即為遠(yuǎn)離高壓燃油區(qū)8的夾角;上夾角20優(yōu)選大于下夾角21。
[0035]在第二密封段14中，上夾角20也即為遠(yuǎn)離發(fā)動(dòng)機(jī)油區(qū)9的夾角，下夾角21也即為鄰近發(fā)動(dòng)機(jī)油區(qū)9的夾角;上夾角20優(yōu)選小于下夾角21。
[0036]上述上夾角20與下夾角21的設(shè)置方式，使得密封元件I相對(duì)柱塞5作軸向移動(dòng)時(shí)，第一密封段13的牙16的承載力則向著高壓燃油區(qū)8，第二密封段14的牙16的承載力則向著發(fā)動(dòng)機(jī)油區(qū)9。如此有利的是，當(dāng)牙的梯形上底161與柱塞5發(fā)生摩擦，牙的梯形下底162與柱塞5之間形成油腔，第一密封段13的牙16會(huì)將高壓燃油區(qū)8的高壓燃油刮入并儲(chǔ)存在第一密封段13的油腔內(nèi)，第二密封段14的牙16會(huì)將發(fā)動(dòng)機(jī)油刮入并儲(chǔ)存在第二密封段14的油腔內(nèi)，這些油腔22對(duì)柱塞5具有流體潤(rùn)滑作用，防止密封裝置和柱塞5產(chǎn)生干摩擦，引起的密封不良和柱塞5的磨損。
[0037]密封裝置裝配時(shí)，梯形上底161與柱塞5過(guò)盈配合，也即每個(gè)牙16的梯形上底直徑dl小于柱塞直徑d。
[0038]梯形中位線直徑d3隨柱塞直徑dl的調(diào)整而隨之變化。
[0039]梯形下底直徑d2大于柱塞直徑dl。
[0040]上述第三密封段15將第一密封段13和第二密封段14相連接，第三密封段15為與中心軸線17相平行的光滑表面。
[0041 ] 進(jìn)一步，第三密封段直徑d4小于柱塞直徑d，也即第三密封段15與柱塞表面51過(guò)盈配合，從而保證密封裝置裝配時(shí)，密封元件I相對(duì)柱塞5具有足夠的過(guò)盈量，第三密封段15的內(nèi)環(huán)面對(duì)柱塞表面51產(chǎn)生一定的徑向力F1，該徑向力使得密封裝置的軸向中心線17與柱塞軸線52重合，防止密封裝置在工作時(shí)產(chǎn)生相對(duì)柱塞5的偏斜。
[0042]兩個(gè)上述O形圈，也即第一O形圈2和第二O形圈3，依次套裝在密封元件I的外環(huán)面上，分別用于第一密封段13和第二密封段14的預(yù)緊密封。
[0043]兩個(gè)O形圈，O形圈優(yōu)選為液壓用O形橡膠密封圈標(biāo)準(zhǔn)件，也可優(yōu)選為由其他形狀截面的彈性元件構(gòu)成。
[0044]密封元件I的外環(huán)面上優(yōu)選設(shè)置有兩個(gè)溝槽，兩個(gè)溝槽的設(shè)計(jì)型式和尺寸應(yīng)以選擇的O形圈為準(zhǔn)則，保證徑向密封。
[0045]兩個(gè)溝槽分別為第一溝槽10和第二溝槽11。其中，第一溝槽10與第一密封段13的軸向位置相對(duì)應(yīng)，第一O形圈2放置在第一溝槽10內(nèi)，用于第一密封段13的預(yù)緊密封。
[0046]第二溝槽11與第二密封段14的軸向位置相對(duì)應(yīng)，第二O形圈3放置在第二溝槽11內(nèi)，用于第二密封段14的預(yù)緊密封。
[0047]第一O形圈2對(duì)第一密封段13、第二 O形圈3對(duì)第二密封段14的負(fù)載力都是均勻分布的，不存在負(fù)載過(guò)于集成在某一密封段的一側(cè)，因此牙16與柱塞表面51之間的摩擦磨損，從上至下都是均衡的，從而能夠確保密封裝置的密封性能，并延長(zhǎng)使用壽命。
[0048]進(jìn)一步，密封元件I外環(huán)面的底部，也即第二溝槽11的下方，設(shè)置有一圈臺(tái)肩12。
[0049]上述金屬環(huán)4過(guò)盈套裝在兩個(gè)O形圈的外周，將第一 O形圈2和第二 O形圈3全部包裹，金屬環(huán)4的底部與臺(tái)肩12的上沿面相接觸。
[0050]進(jìn)一步，金屬環(huán)4的內(nèi)徑優(yōu)選大于密封元件I的外徑，金屬環(huán)4的外徑與臺(tái)肩12的外徑相等，也即金屬環(huán)外環(huán)面19與臺(tái)肩12外表面相平齊。
[0051]上述臺(tái)肩12能夠形成密封裝置的靜態(tài)密封，臺(tái)肩12的上沿面能夠防止高壓燃油區(qū)8中的高壓燃油從金屬環(huán)4與密封元件I構(gòu)成的縫隙處流進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)油區(qū)9，能夠防止混入發(fā)動(dòng)機(jī)油內(nèi)。臺(tái)肩12的下沿面能夠防止發(fā)動(dòng)機(jī)油區(qū)9的發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油進(jìn)入金屬環(huán)4與密封元件I構(gòu)成的縫隙處流入高壓燃油區(qū)8，也即能夠防止混入高壓燃油內(nèi)。
[0052]當(dāng)將上述密封裝置裝配在燃油栗內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的柱塞5和殼體6所形成的環(huán)狀空間7內(nèi)時(shí)，密封裝置的外環(huán)面19與殼體6通過(guò)過(guò)盈裝配固定連接。密封裝置的內(nèi)環(huán)面18與柱塞表面51過(guò)盈裝配，密封裝置相對(duì)柱塞5可作軸向移動(dòng)和周向轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0053]當(dāng)柱塞5作高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其最大線速度可達(dá)2.57 m/s。密封元件I的牙16的梯形上底161受柱塞表面51擠壓，對(duì)柱塞5產(chǎn)生較小的徑向力F2。安裝在第一溝槽10的第一 O形圈2對(duì)密封元件I的第一密封段13產(chǎn)生一定的徑向力F3,使得第一密封段13的牙16緊貼柱塞5確保第一密封段13的密封作用。第二 O形圈3對(duì)密封元件I的第二密封段14也產(chǎn)生一定的徑向力F3，使得第二密封段14的牙16緊貼柱塞5確保第二密封段14的密封作用。
[0054]上述金屬環(huán)4由于安裝在密封元件I的臺(tái)肩12上，將第一O形圈2和第二O形圈3全部包裹并徑向壓縮，促使O形圈的變形。密封裝置依靠O形圈的變形向柱塞表面51連續(xù)地預(yù)緊，使得工作期間的密封元件I的第一密封段13和第二密封段14，即使發(fā)生磨損仍然可以補(bǔ)償密封段對(duì)柱塞5接觸面的徑向力，從而實(shí)現(xiàn)密封裝置的第一密封段13和第二密封段14與柱塞表面51的可靠密封。
[0055]上述牙16的形狀均為梯形，與三角形牙的線接觸不同，牙16的梯形上底161與柱塞5接觸時(shí)是面接觸，能夠增加受力面積，減小了單位面積的應(yīng)力。當(dāng)O形圈對(duì)密封元件I的第一密封段13和第二密封段14施力時(shí)，牙16變形進(jìn)一步擴(kuò)大了與柱塞5的接觸面積，既保證了第一密封段13和第二密封段14與柱塞表面51的可靠密封，又減小了密封元件I以及柱塞5的應(yīng)力，從而減輕了密封元件I的摩擦磨損。
[0056]以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種等同變換，這些等同變換均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種燃油栗用密封裝置，用于高壓燃油區(qū)和發(fā)動(dòng)機(jī)油區(qū)之間的密封，設(shè)置在燃油栗的柱塞與殼體之間，其中，柱塞能夠軸向移動(dòng)和沿中心軸線進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，其特征在于:所述密封裝置包括密封元件、兩個(gè)O形圈和金屬環(huán);密封元件過(guò)盈套裝在所述柱塞的外周，密封元件與柱塞相配合的內(nèi)環(huán)面上設(shè)置有用于高壓燃油區(qū)密封的第一密封段和用于發(fā)動(dòng)機(jī)油區(qū)密封的第二密封段;兩個(gè)所述O形圈依次套裝在密封元件的外環(huán)面上，分別用于第一密封段和第二密封段的預(yù)緊密封;所述金屬環(huán)過(guò)盈套裝在兩個(gè)O形圈的外周;所述第一密封段和第二密封段均包括若干個(gè)沿軸向依次排列的牙，每個(gè)牙的形狀均為梯形。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃油栗用密封裝置，其特征在于:所述密封元件與柱塞相配合的內(nèi)環(huán)面上設(shè)置有第三密封段，該第三密封段將第一密封段和第二密封段相連接，第三密封段為與中心軸線相平行的光滑表面，且第三密封段直徑小于柱塞直徑。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃油栗用密封裝置，其特征在于:每個(gè)所述牙均包括梯形上底、梯形下底和兩個(gè)梯形腰，其中，梯形上底與柱塞過(guò)盈配合，梯形下底直徑大于柱塞直徑。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃油栗用密封裝置，其特征在于:位于所述第一密封段上的每個(gè)牙的梯形下底與梯形腰所形成的兩個(gè)夾角不等，其中，鄰近高壓燃油區(qū)的夾角大于遠(yuǎn)離高壓燃油區(qū)的夾角。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃油栗用密封裝置，其特征在于:位于所述第二密封段上的每個(gè)牙的梯形下底與梯形腰所形成的兩個(gè)夾角不等，其中，鄰近發(fā)動(dòng)機(jī)油區(qū)的夾角大于遠(yuǎn)離發(fā)動(dòng)機(jī)油區(qū)的夾角。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃油栗用密封裝置，其特征在于:所述金屬環(huán)的內(nèi)徑大于密封元件的外徑。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃油栗用密封裝置，其特征在于:所述密封元件外環(huán)面的底部設(shè)置有一圈臺(tái)肩，所述金屬環(huán)的底部與臺(tái)肩的上沿面相接觸。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃油栗用密封裝置，其特征在于:所述金屬環(huán)的外徑與臺(tái)肩的外徑相等。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃油栗用密封裝置，其特征在于:所述密封元件的外環(huán)面上設(shè)置有兩個(gè)溝槽，兩個(gè)溝槽分別與第一密封段和第二密封段的軸向位置相對(duì)應(yīng)，兩個(gè)所述O形圈分別放置在兩個(gè)溝槽內(nèi)。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃油栗用密封裝置，其特征在于:所述密封元件的材料為聚四氟乙烯。
【文檔編號(hào)】F02M59/44GK105927739SQ201610350818
【公開(kāi)日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年5月25日
【發(fā)明人】宋睿智, 袁亞飛, 李麗, 耿文娟, 房志紅, 管磊
【申請(qǐng)人】中國(guó)第汽車股份有限公司無(wú)錫油泵油嘴研究所, 中國(guó)第一汽車股份有限公司無(wú)錫油泵油嘴研究所, 中國(guó)第汽車股份有限公司, 中國(guó)第一汽車股份有限公司