Уплотнительная прокладка головки блока цилиндров двигателей внутреннего сгорания

Область использования: двигателестроение, а именно, уплотнения головок блоков цилиндров двигателей внутреннего сгорания, преимущественно автомобилей камаз. Задача: улучшение герметичности прокладки и увеличение уплотняемого давления за счет реализации эффекта самоуплотнения и обеспечение возможности использования для изготовления основы достаточно дешевого материала при сохранении необходимых эксплуатационных характеристик прокладки. Сущность: В уплотнительной прокладке головки блока цилиндров двигателей внутреннего сгорания, включающей каркас с отверстиями и уплотняющие эластичные элементы, согласно полезной модели, каркас выполнен из жесткой пластмассы - или полиамида (капролона), или полиэфиркетона, или полифениленсульфида, при этом отверстия каркаса, контактирующие с парами моторного масла и с охлаждающей жидкостью, охвачены выступающими буртиками, на которых выполнены канавки, при этом уплотняющие элементы размещены в канавках с возможностью самоуплотнения при эксплуатации. Отверстия каркаса, контактирующие с парами моторного масла и с охлаждающей жидкостью, охвачены выступающими буртиками с канавками либо только с одной из сторон каркаса, либо в двух сторон каркаса, при этом канавки, расположенные на буртиках с противоположных сторон каркаса, связаны между собой, например, сквозными отверстиями. Объем уплотнительного элемента превышает объем предназначенного для его размещения пространства полости каркаса. 1 н.п. ф., 8 черт.

Полезная модель относиться к двигателестроению, а именно, к уплотнениям головок блоков цилиндров двигателей внутреннего сгорания, преимущественно автомобилей КАМАЗ.

Известны уплотнительные прокладки, работающие при высокой температуре в агрессивных средах, выполненные из маслотермостойкой резины, см, например, авторское свидетельство СССР 483403. Однако этот материал довольно дорогой и не очень качественный.

Известны прокладочные материалы для уплотнения соединений, работающих в средах различных нефтепродуктов при высоких температурах, состоящие каучука, асбеста, вулканизирующей группы и наполнителей, относящие к паронитам (см. авторское свидетельство СССР 483403). Недостатком паронитов являются низкие упруго-эластичные свойства.

Для уплотнения головки блока цилиндров ДВС часто используют прокладки из армированного мягкого материала, причем армирование проводят как, внутри самого уплотнения, так и в зоне отверстий.

Так в патенте РФ на полезную модель 41340 прокладка головки цилиндров двигателя внутреннего сгорания содержит, по меньшей мере, один слой терморасширенного графита, при этом отверстия окантованы металлическими кольцами. На одну из наружных поверхностей нанесен слой политетрафторэтиленовое покрытие.

За счет использования металлических колец и политетрафторэтиленового покрытия повышается срок эксплуатации, но фторопласт и графит не обладают эластичными свойствами.

В качестве прототипа выбрана уплотнительная прокладка головки цилиндра двигателя внутреннего сгорания по патенту РФ 57375 на полезную модель, содержащая каркас, преимущественно металлический, с двухсторонним покрытием эластичным уплотнительным материалом, в которой выполнены:

- отверстие под гильзу цилиндра,

- отверстия под охлаждающую жидкость,

- отверстия для слива моторного масла,

- отверстия под болты.

При этом отверстия под охлаждающую жидкость и масло, а также прорезь, соединяющая одно из отверстий для слива масла с отверстие для подвода масла к головке цилиндра, окантованы эластичными кольцами, имеющими U-образное сечение, а отверстия под крепежные элементы окантованы эластичными кольцами в виде узких ободков вокруг отверстия, расположенных с внешней и внутренней стороны каркаса.

Кроме того каркас по периметру с обеих сторон имеет уплотняющий эластичный поясок с проточками для отвода просочившихся жидкостей и газов.

Недостатком указанной конструкции, выбранной в качестве прототипа, является большая толщина и сложная форма уплотняющих колец, растекание уплотняющего материала при сжатии прокладки в процессе эксплуатации и, соответственно, снижения модуля сжатия уплотняющего эластичного кольца.

Задачей настоящей полезной модели является:

- улучшение герметичности прокладки и увеличение уплотняемого давления за счет реализации эффекта самоуплотнения;

- обеспечение возможности использования для изготовления основы достаточно дешевого материала при сохранении необходимых эксплуатационных характеристик прокладки.

Технический результат, обеспечиваемый полезной моделью, заключается в увеличении толщины недеформируемого каркаса прокладки и уменьшении толщины слоя эластичного уплотняющего элемента, а также в ограничения его растекания при сжатии за счет размещения каждого эластичного уплотняющего элемента в канале (желобе, канавке, полости), который при эксплуатации становится закрытым, имеющим жесткую преграду, что обеспечивает эффект самоуплотнения эластичного элемента, т.е. результирующее напряжение, возникающее в эластичном элементе, увеличивается пропорционально давлению уплотняющей среды.

Указанная задача решается за счет того, что в уплотнительной прокладке головки блока цилиндров двигателей внутреннего сгорания, включающей каркас с отверстиями и уплотняющие эластичные элементы, согласно полезной модели, каркас выполнен из жесткой пластмассы, например полиамида (капролона), полиэфиркетона или полифениленсульфида, при этом отверстия каркаса, контактирующие с парами моторного масла и с охлаждающей жидкостью, охвачены выступающими буртиками, на которых выполнены канавки, при этом уплотняющие элементы размещены в канавках с возможностью самоуплотнения при эксплуатации.

Отверстия каркаса, контактирующие с парами моторного масла и с охлаждающей жидкостью, охвачены выступающими буртиками с канавками либо только с одной из сторон каркаса, либо в двух сторон каркаса.

При этом канавки, расположенные на буртиках с противоположных сторон каркаса, связаны между собой, например, сквозными отверстиями.

Канавки с уплотняющими элементами выполнены с возможностью их герметизации (перекрытия) при эксплуатации прокладки.

Объем уплотнительного элемента превышает объем предназначенного для его размещения пространства полости каркаса.

Отверстия, контактирующие с парами моторного масла, уплотняются фторсиликоновой резиной, или гидрированной нитрильной резиновой смесью, или этилен-акрилатной резиной.

Отверстия, контактирующие с охлаждающей жидкостью, уплотняются силиконовой резиновой смесью.

Таким образом, использование дешевой жесткой пластмассы для изготовления каркаса прокладки, а также размещение уплотняющей элементов в канавках (гнездах) с обеспечением эффекта самоуплотнения в процессе эксплуатации, позволяет значительно удешевить прокладку, снизить трудоемкость ее изготовления, но при этом повысить эксплуатационные характеристики.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где представлены:

на фиг.1 - общий вид уплотнительной прокладки,

на фиг.2 - поперечный разрез А-А в зоне отверстия 4 для подвода охлаждающей жидкости,

на фиг 3 - поперечный разрез Б-Б в зоне отверстия 6 под болты без уплотнения,

на фиг.4 - поперечный разрез В-В в зоне отверстия 7 для подвода масла к головке цилиндра,

на фиг.5 - поперечный разрез Г-Г в зоне отверстия 5 для слива моторного масла,

на фиг.6 - поперечный разрез Д-Д в зоне прорези 9,

на фиг.7 - поперечный разрез Е-Е,

на фиг.8 - поперечный разрез Ж-Ж.

Заявляемая уплотнительная прокладка головок блоков цилиндров двигателей внутреннего сгорания включает каркас 1 и эластичные уплотнительные элементы 2.

Каркас 1 уплотнительной прокладки выполнен из недорогого жесткого полимерного материала, например из полиамида (капролон), полиэфиркетона или полифениленсульфида.

Каркас снабжен отверстиями:

- одно центральное отверстие 3 под гильзу цилиндра;

- три отверстия 4 для подвода охлаждающей жидкости,

- два отверстия 5 для слива моторного масла;

- четыре отверстия 6 под болты;

- одно отверстие 7 для подвода масла к головке цилиндра;

- одно отверстие 8 под установочный штифт.

Отверстие 7 для подвода масла к головке цилиндра соединено с одним из отверстий 5 для слива моторного масла прорезью 9.

Вдоль наружной образующей каркаса 1 и вокруг всех отверстий 4, 5, 6 и 7, а также вдоль прорези 9 выполнены утолщающие буртики 10, выступающие над основной поверхностью каркаса.

Указанные буртики 10 могут быть выполнены с одной их сторон каркаса 1.

Но более предпочтительным вариантом является выполнение таких буртиков с обеих сторон каркаса 1, как показано на чертежах.

На выступающих буртиках 10 отверстий 4, 5 и 7, а также вдоль прорези 9 с двух сторон каркаса 1 выполнены канавки 11, разделенные перемычками 12. При этом в перемычках 12 выполнены равномерно распределенные сквозные отверстия 13, соединяющие канавки 11 между собой (см. фиг.4).

Форма поперечного сечения канавок 11 может быть различной, прямоугольной, полукруглой и т.д.

В канавках 11 расположены эластичные уплотняющие элементы 2. Объем уплотняющего элемента 2 превышает объем соответствующей канавки. За счет этого обеспечивается самоуплотнение при эксплуатации.

Отверстия 4, контактирующие с охлаждающей жидкостью, уплотняются силиконовой резиновой смесью, например, пентасилом, или ке-571 фирмы Шшинэтсу (http://www.tamognia.ru/gtd_rf/gtd.php?id=32351175), или гидрированной нитрильной резиной.

Отверстия 5, 7, прорезь 9, контактирующие с парами моторного масла, уплотняются фторсиликоновой резиной, или гидрированной нитрильной резиновой смесью, или этилен-акрилатной резиной.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

В канавках 11 каркаса 1 размещаются эластичные уплотняющие элементы 2. При этом объем каждого уплотнительного элемента 2 должен обеспечить полное заполнение соответствующей канавки 11 и, по крайней мере, половины объема отверстий 13, выполненных в перемычках 12 и соединяющих симметричные канавки, расположенные с противоположных сторон каркаса 1. При этом уплотнительный элемент 2 при полном заполнении положенного пространства должен выступать над поверхностью буртиков 10 для обеспечения возможности его самоуплотнения при сжатии.

Уплотнительная прокладка с уплотнительными элементами 2 устанавливается между блоком цилиндров и головкой цилиндров, при этом ее точная установка производится по отверстию 3 под гильзу цилиндра и отверстия 8 под установочный штифт.

После сборки уплотняющие элементы 2, расположенные в канавках 11, примыкающих с двух сторон к отверстиям, контактирующих с охлаждающей жидкостью и с парами моторного масла, оказываются зажатыми в канавках 11. Уплотнение 2, находясь в замкнутом объеме, передает действующее на нее давление равномерно во всех направлениях в соответствии с законом Паскаля. Результирующее напряжение в уплотнении увеличивается пропорционально увеличению давления уплотняемой среды.

1. Уплотнительная прокладка головки блока цилиндров двигателей внутреннего сгорания, включающая каркас с отверстиями и уплотняющие эластичные элементы, отличающаяся тем, что каркас выполнен из жесткой пластмассы - или полиамида (капролона), или полиэфиркетона или полифениленсульфида, при этом отверстия каркаса, контактирующие с парами моторного масла и с охлаждающей жидкостью, охвачены выступающими буртиками, на которых выполнены канавки, при этом уплотняющие элементы размещены в канавках с возможностью самоуплотнения при эксплуатации.

2. Уплотнительная прокладка по п.1, отличающаяся тем, что отверстия каркаса, контактирующие с парами моторного масла и с охлаждающей жидкостью, с обеих сторон каркаса охвачены выступающими буртиками с канавками.

3. Уплотнительная прокладка по п.2, отличающаяся тем, что канавки, расположенные с противоположных сторон каркаса, связаны между собой, например, сквозными отверстиями.

4. Уплотнительная прокладка по п.1, отличающаяся тем, что отверстия каркаса, контактирующие с парами моторного масла и с охлаждающей жидкостью, охвачены выступающими буртиками с канавками с одной стороны каркаса.

5. Уплотнительная прокладка по п.1, отличающаяся тем, что канавки с уплотняющими элементами выполнены с возможностью их герметизации при эксплуатации прокладки.

6. Уплотнительная прокладка по п.1, отличающаяся тем, что объем уплотнительного элемента превышает объем предназначенного для его размещения пространства полости каркаса.

7. Уплотнительная прокладка по п.1, отличающаяся тем, что отверстия, контактирующие с парами моторного масла, уплотняются фторсиликоновой резиной, или гидрированной нитрильной резиновой смесью, или этилен-акрилатной резиной.

8. Уплотнительная прокладка по п.1, отличающаяся тем, что отверстия, контактирующие с охлаждающей жидкостью, уплотняются силиконовой резиновой смесью.