專利名稱：用于回轉(zhuǎn)閥內(nèi)燃機(jī)的改進(jìn)型閥密封件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有球形回轉(zhuǎn)閥組件的活塞-氣缸型內(nèi)燃機(jī)，所述球形回轉(zhuǎn)閥組件用于將燃料/空氣混合物引入到氣缸中并排空廢氣，本發(fā)明特別涉及用于這種回轉(zhuǎn)閥組件的閥密封件。
背景技術(shù)：
申請(qǐng)人擁有美國(guó)專利4,989,558；4,989,576；4,944,261；4,976,232；5,361,739；4,953,527和5,019,814，所述這些專利涉及用于活塞-氣缸型內(nèi)燃機(jī)的球形回轉(zhuǎn)閥組件的設(shè)計(jì)，這些專利在此作為參考被引用。這些專利涉及具有安裝在單軸或雙軸上的回轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥和回轉(zhuǎn)排氣閥的球形回轉(zhuǎn)閥組件，所述球形回轉(zhuǎn)閥組件具有單個(gè)汽門(mén)或雙汽門(mén)，以內(nèi)燃機(jī)每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)的一半或四分之一轉(zhuǎn)速運(yùn)行。所述’232號(hào)專利教導(dǎo)一種密封裝置，其中密封件被置于在球形回轉(zhuǎn)閥組件內(nèi)，與回轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥和回轉(zhuǎn)排氣閥相接觸。這些在先的密封件包括由金屬制成的接觸環(huán)，所述接觸環(huán)在嵌入陶瓷復(fù)合材料的上表面內(nèi)具有環(huán)形槽，所述陶瓷復(fù)合材料表面接觸所述閥的球形表面。申請(qǐng)人的發(fā)明中的這些優(yōu)點(diǎn)及其背景在在先專利中被提出。
本申請(qǐng)涉及一種用于回轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥和回轉(zhuǎn)排氣閥的改進(jìn)型密封件，所述密封件在引入燃料/空氣混合物和廢氣排空過(guò)程中提供改進(jìn)的氣體緊密密封。這種改進(jìn)型密封件的設(shè)計(jì)使得通過(guò)利用燃料/空氣混合物在氣缸內(nèi)的壓縮和膨脹以實(shí)現(xiàn)在壓縮沖程中的與回轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥和回轉(zhuǎn)排氣閥的氣體緊密密封，從而改進(jìn)密封。
所述改進(jìn)型密封件由陶瓷復(fù)合物制成，與所述閥相配合以在內(nèi)燃機(jī)的工作和排氣沖程中實(shí)現(xiàn)密封接合并且防止與所述閥的球形表面發(fā)生金屬-金屬接觸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于內(nèi)燃機(jī)回轉(zhuǎn)閥機(jī)構(gòu)的由陶瓷復(fù)合材料整體制成的經(jīng)改進(jìn)的、新穎的和獨(dú)特的密封件。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種用于內(nèi)燃機(jī)球形回轉(zhuǎn)閥組件的經(jīng)改進(jìn)的、新穎的和獨(dú)特的密封件，所述密封件提高了內(nèi)燃機(jī)效率。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種用于球形回轉(zhuǎn)閥組件的經(jīng)改進(jìn)的、新穎的和獨(dú)特的密封件，所述密封件減小了內(nèi)燃機(jī)摩擦力。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種用于球形回轉(zhuǎn)閥組件的經(jīng)改進(jìn)的、新穎的和獨(dú)特的密封件，所述密封件不要求進(jìn)行外部潤(rùn)滑且更易于進(jìn)行制造。
一種用于內(nèi)燃機(jī)中具有回轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥和回轉(zhuǎn)排氣閥的回轉(zhuǎn)閥組件的閥密封件，所述密封件具有設(shè)置在氣缸的進(jìn)氣口或排氣口附近的容納環(huán)，所述容納環(huán)具有可拆卸地固定于其中的接觸環(huán)，所述接觸環(huán)通過(guò)所述容納環(huán)和所述接觸環(huán)之間的帶有斜面的彈簧偏置地安裝，所述接觸環(huán)具有多個(gè)緊固在其附近的防爆環(huán)，所述容納環(huán)和接觸環(huán)限定有一個(gè)使壓縮氣體作用在所述防爆環(huán)上的通道，所述接觸環(huán)具有彎曲的上表面，用于接觸所述進(jìn)氣閥或排氣閥的外周表面，以保持在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的密封，所述接觸環(huán)由陶瓷復(fù)合材料制成。


特別是通過(guò)以下

，本發(fā)明的這些和其它一些目的將會(huì)更加明顯，其中圖1是球形回轉(zhuǎn)閥組件頭部的端部橫剖面視圖，示出了球形回轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥與氣缸、活塞和閥密封件之間的關(guān)系；圖2是所述閥密封件的頂視圖；圖3是所述閥密封件的側(cè)剖視圖；圖4是安裝在槽口中的所述閥密封件的側(cè)剖視圖；圖5是所述閥密封件的分解視圖；以及圖6是球形回轉(zhuǎn)閥組件頭部的端部橫剖面視圖，示出了球形回轉(zhuǎn)排氣閥與氣缸、活塞和閥密封件之間的關(guān)系。
具體實(shí)施例方式
參見(jiàn)圖1，該圖是球形回轉(zhuǎn)閥組件頭部的端部橫剖面視圖，詳細(xì)示出了被封在開(kāi)口頭部組件的上半部分12和下半部分14內(nèi)的回轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥10與氣缸、活塞和閥密封件之間的關(guān)系。所述開(kāi)口頭部組件被緊固在具有氣缸16的內(nèi)燃機(jī)組上，在活塞18在所述氣缸內(nèi)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
包括有上半部分12和下半部分14的所述開(kāi)口頭部組件限定一個(gè)鼓形(或筒形)容納腔20，在所述鼓形容納腔內(nèi)定位有回轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥10。回轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥10被定位在穿過(guò)回轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥10上的設(shè)置在中心的孔24的軸22上。如在已公知的先前申請(qǐng)中所討論的，回轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥10借助位于回轉(zhuǎn)閥10周部21處的孔30在燃料/空氣進(jìn)氣口26和氣缸16之間形成連通，所述孔與氣缸16的進(jìn)氣口32連續(xù)對(duì)齊。
在鼓形容納腔內(nèi)軸22上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥10與環(huán)狀地定位于氣缸16的進(jìn)氣口32附近的環(huán)形槽38中的閥密封件36相接觸。回轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥10不與鼓形容納腔20的壁部接觸。閥密封件36用來(lái)提供密封，以在進(jìn)氣沖程中使燃料/空氣混合物從回轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥10進(jìn)入氣缸16，且閥密封件36進(jìn)一步在壓縮沖程中為回轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥10提供密封，以確保燃料/空氣混合物在氣缸16內(nèi)點(diǎn)火且不會(huì)進(jìn)入鼓形容納腔20內(nèi)。此外，密封件36在排氣沖程中為回轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥10提供密封，以確保廢氣通過(guò)所述回轉(zhuǎn)排氣閥被排出。
就如圖1所示的回轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥而言在此對(duì)閥密封件36進(jìn)行說(shuō)明。相對(duì)于如在此公知的正在審查的申請(qǐng)中所披露的和如圖6所示的其與球形回轉(zhuǎn)閥組件的回轉(zhuǎn)排氣閥的相互關(guān)系，閥密封件36具有相同的設(shè)計(jì)并且用于相同目的，起到相同的作用。
閥密封件36包括兩個(gè)主要構(gòu)件，如圖5中的分解視圖所示。下容納環(huán)40被構(gòu)造以被容納在圍繞進(jìn)氣口32周向設(shè)置的開(kāi)口頭部組件下半部分14中的環(huán)形槽38內(nèi)。下容納環(huán)40具有外周壁42和內(nèi)周壁44，所述外周壁和內(nèi)周壁限定出的孔46與進(jìn)氣口32相一致。內(nèi)周壁44和外周壁42緊固在平面環(huán)形底部48上，由此限定出一個(gè)環(huán)形容納槽50。環(huán)形容納槽50用于容納上部閥密封環(huán)52。
上部閥密封環(huán)52具有一個(gè)對(duì)準(zhǔn)下容納環(huán)40中的孔46的設(shè)置在中心的孔54。上部閥密封構(gòu)件52的外壁53從上表面56向內(nèi)以階梯方式過(guò)渡到下表面58，以便限定一個(gè)用于容納如下文定義的防爆環(huán)62的環(huán)形槽60。上部閥密封構(gòu)件52設(shè)計(jì)用以裝配在下部閥密封容納構(gòu)件40中的環(huán)形容納槽50內(nèi)。上部閥密封件52由陶瓷復(fù)合材料制成。
參見(jiàn)圖2和3，分別示出了由陶瓷復(fù)合材料制成的上部閥密封環(huán)52的頂視圖和側(cè)剖視圖。
陶瓷復(fù)合環(huán)52接觸回轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥10的圓周表面。上表面56的曲率使得其和與回轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥10的圓周表面緊密接觸的回轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥10的圓周曲率相一致。
通過(guò)在上部閥密封環(huán)52下面環(huán)形容納槽50內(nèi)的環(huán)形帶有斜面的彈簧70保持陶瓷復(fù)合環(huán)52與回轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥10的圓周表面之間的接觸。在上部閥密封環(huán)52上面保持向上的壓力范圍在1-4盎司之間。同樣地，或是通過(guò)在環(huán)形容納槽50內(nèi)的單個(gè)帶有斜面的彈簧，或是通過(guò)多個(gè)環(huán)形帶有斜面的彈簧達(dá)到這一壓力。
如圖5-所述閥密封件的分解視圖和圖4-所述閥密封件的側(cè)剖視圖更清楚地所示，上部閥密封環(huán)52已環(huán)繞在環(huán)形槽60上，和活塞環(huán)功能相似的防爆環(huán)62與活塞相連。
防爆環(huán)62用于在壓縮和工作沖程中在閥密封件36與回轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥10和回轉(zhuǎn)排氣閥的圓周表面之間提供附加的密封接觸。在氣缸內(nèi)和在環(huán)形槽50內(nèi)增大的氣體壓力將會(huì)增大防爆環(huán)62下面的壓力，所述防爆環(huán)與外圓周壁42形成密封，防止氣體排出并且還在上部閥密封環(huán)52上面形成向上的力，由此使得在碳插入環(huán)64和回轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥10的圓周表面21之間產(chǎn)生更好的接觸密封。與回轉(zhuǎn)排氣閥相關(guān)的閥密封件36存在同樣的相互作用(圖6)。在進(jìn)氣和排氣沖程中，借助在環(huán)形槽50內(nèi)帶有斜面的彈簧，碳插入環(huán)64將保持與回轉(zhuǎn)排氣閥接觸。
在燃燒或工作沖程中向上的壓力通過(guò)氣缸中氣體的壓縮被傳送至上部閥密封環(huán)52處；通過(guò)在上部閥密封環(huán)52和下容納環(huán)40之間的通道63被傳送至進(jìn)氣口32中，使得氣體可膨脹至在上部閥密封件52下面的環(huán)形容納槽50內(nèi)，同時(shí)又防止氣體通過(guò)與下容納環(huán)40的外圓周壁42相接觸的防爆環(huán)60排出。這樣就沿帶有斜面的彈簧70產(chǎn)生了附加壓力，以在上部環(huán)52，66和所述閥的圓周表面之間提供接觸。同一功能會(huì)發(fā)生在與如圖1所示的進(jìn)氣閥相關(guān)以及與如圖6所示的排氣閥相關(guān)的閥密封件36上。
閥密封件36的構(gòu)造提供了與回轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥或回轉(zhuǎn)排氣閥的緊密密封，并且實(shí)際上，在閥密封件在鼓形容納腔內(nèi)的旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，閥密封件36的構(gòu)造僅與回轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥或回轉(zhuǎn)排氣閥相接觸或相連通。這大大減少了內(nèi)燃機(jī)內(nèi)機(jī)械部件的數(shù)量并由此減小了內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的摩擦力。
另外，為閥密封件36的設(shè)計(jì)所固有的是上部閥密封環(huán)52在下容納環(huán)40內(nèi)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的能力，這將使所述閥密封件產(chǎn)生均勻的磨損。
雖然已根據(jù)本發(fā)明的一些典型實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是應(yīng)該理解許多對(duì)于變化對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是明顯的并且其應(yīng)用意在覆蓋本發(fā)明的任何改進(jìn)或變化。因此，本發(fā)明顯然僅受到權(quán)利要求及其等效物的限制。
權(quán)利要求
1.一種用于活塞-氣缸型內(nèi)燃機(jī)中的回轉(zhuǎn)閥組件的閥密封件，所述回轉(zhuǎn)閥組件定位于兩件式氣缸頭部?jī)?nèi)，所述氣缸頭部限定有多個(gè)鼓形容納腔，用于接納多個(gè)回轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥和回轉(zhuǎn)排氣閥，所述回轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥和所述回轉(zhuǎn)排氣閥具有由兩個(gè)平行的球面所限定的球形部分，所述面圍繞所述球的中心對(duì)稱設(shè)置，限定有球形圓周和平面端壁，所述回轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥和所述回轉(zhuǎn)排氣閥被安裝在所述鼓形容納腔內(nèi)分別與進(jìn)氣口和排氣口氣密密封接觸的軸裝置上，所述回轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥和所述回轉(zhuǎn)排氣閥具有貫通于其中的通道，分別用于向內(nèi)燃機(jī)引入和中斷燃料/空氣混合物以及從內(nèi)燃機(jī)中排空廢氣，所述回轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥和所述回轉(zhuǎn)排氣閥分別與所述進(jìn)氣口和所述排氣口的所述氣密密封接觸由閥密封件來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述閥密封件包括橫截面區(qū)域大體呈圓形的容納環(huán)，在所述容納環(huán)中限定有環(huán)形容納槽，所述容納環(huán)可接合地被固定在所述氣缸頭部中所述進(jìn)氣口或所述排氣口附近，所述容納環(huán)具有貫穿于其中的與所述進(jìn)氣口或所述排氣口相一致的孔；可拆卸地固定在所述容納環(huán)的所述環(huán)形容納槽內(nèi)的陶瓷復(fù)合接觸環(huán)，所述接觸環(huán)具有與所述進(jìn)氣閥或所述排氣閥的所述球形周邊相一致的彎曲的上表面，所述接觸環(huán)具有貫穿于其中的與所述容納環(huán)的所述孔和所述進(jìn)氣口或所述排氣口相一致的孔；定位于所述容納環(huán)的所述環(huán)形容納槽內(nèi)的彈簧偏置裝置，所述彈簧偏置裝置定位于所述接觸環(huán)下面并對(duì)所述接觸環(huán)施加向上的壓力；定位于所述接觸環(huán)附近與所述環(huán)形容納槽的所述外壁相接觸的密封裝置；在所述進(jìn)氣口和所述排氣口之間的連通通道，且所述密封裝置固定于所述接觸環(huán)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于回轉(zhuǎn)閥內(nèi)燃機(jī)的閥密封件，其特征在于，在所述接觸環(huán)上面的所述密封裝置包括一個(gè)或多個(gè)可拆卸地定位于所述接觸環(huán)附近的防爆環(huán)，所述防爆環(huán)提供與所述容納環(huán)的所述環(huán)形容納槽的所述外壁的緊密接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于回轉(zhuǎn)閥機(jī)構(gòu)的閥密封件，其特征在于，定位于所述環(huán)形容納槽內(nèi)所述接觸環(huán)下面的彈簧裝置包括一個(gè)或多個(gè)帶有斜面的彈簧，所述帶有斜面的彈簧在所述接觸環(huán)上提供向上的壓力，使所述接觸環(huán)的所述彎曲表面與所述回轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥或所述回轉(zhuǎn)排氣閥的所述周向表面接合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于回轉(zhuǎn)閥機(jī)構(gòu)的閥密封件，其特征在于，所述彈簧裝置在所述接觸環(huán)上施加范圍在1-4盎司的向上的壓力。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于回轉(zhuǎn)閥機(jī)構(gòu)的閥密封件，其特征在于，可拆卸地被固定在所述容納環(huán)內(nèi)的所述接觸環(huán)在所述容納環(huán)內(nèi)是可旋轉(zhuǎn)的。
全文摘要
一種用于內(nèi)燃機(jī)中的具有球形表面的回轉(zhuǎn)進(jìn)氣閥和回轉(zhuǎn)排氣閥的回轉(zhuǎn)閥組件的陶瓷復(fù)合閥密封件，閥密封件具有包圍進(jìn)氣口或排氣口的兩件式結(jié)構(gòu)，并且具有設(shè)計(jì)與回轉(zhuǎn)閥的圓周表面相接觸的上表面，兩件式結(jié)構(gòu)限定了一條通道，壓縮氣體可通過(guò)該通道在密封件上施加附加壓力，以增強(qiáng)所述密封件與所述閥之間的密封接觸。
文檔編號(hào)F01L7/02GK1633547SQ03803805
公開(kāi)日2005年6月29日 申請(qǐng)日期2003年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月12日
發(fā)明者J·科茨 喬治 申請(qǐng)人:J·科茨 喬治