[发明专利]一种发动机高温高压腔界面体动态端密封配气结构

说明书

技术领域

本发明涉及发动机领域。

背景技术

众所周知，无论对发动机还是压气机，其气缸密封性都是至关重要的，特别是对发动机来说，其密封性决定了发动机的性能、效率和寿命，是发动机设计和制造过程中的最最重要的问题。现代发动机活塞与气缸套之间通过机油润滑活塞环的设置，使活塞与气缸套之间滑动密封，这种结构确实大幅度提高了发动机的密封性。但是这种结构是解决了气缸和活塞间的径向密封性，而解决不了发动机中高温高压腔界面体上一部分和另一部分的端部之间具有补偿性的密封问题(所谓高温高压腔界面体是指发动机的气缸外壁、活塞和气缸盖，也可以是其它高温高压区域的外表面体)。近年来，对于对置气缸发动机以及外开阀体配气发动机的研究开发也比较盛行，为了解决这类发动机燃烧时的密封问题，需要发明一种对热形变、磨损以及加工误差具有良好补偿能力的新型动态端密封配气结构。

发明内容

本发明公开了一种设在高温高压腔界面体上(所谓高温高压腔界面体是指能盛装高温高压介质比如发动机燃烧爆炸后的高温高压气体、燃气轮机的高温高压混合气、高温高压水蒸汽等的密闭空间的外壁，在传统发动机中是指气缸外壁、气缸盖和活塞)的动态端密封配气结构。所谓高温高压腔界面体动态配气结构是将高温高压腔界面体外开通口和高温高压腔界面体外开通口对应件相互对应设置，外开通口的对应件受对应件正时控制装置控制，沿气缸轴线方向运动按发动机正时要求将与之对应的外开通口打开或关闭。

所谓高温高压腔界面体外开通口对应件是指设在气缸盖或其它部位上的气缸外开配气座口，或指对置气缸发动机中的气缸端口。高温高压腔界面体外开通口对应件是指外开阀体或在滑动气缸配气发动机中的滑动缸。

所谓内等形变开口环是指通过调整开口径向组合方式动态径向弹性密封环中的内环在圆周方向不同位置上的断面面积或在不同位置上设缺口以使此环达到在径向方向具有相等的弹性系数。所谓外等形变是指通过调整开口径向组合方式动态径向弹性密封环中的外环在圆周方向上不同位置的断面面积或在不同位置上设缺口以使此环达到在径向方向具有相等的弹性系数。

径向分力面可以为锥面、球面、曲面等，在两个对应端面之间设浮动径向弹性密封环结构体，在气缸外开通口受到气缸外开通口对应件的压迫时，将在径向发生一定的位移，从而补偿由于加工误差、冷缩热胀变形及磨损所造成的影响，确保高度密封性。锥面环形弹性结构可以一个端面设为锥面，也可以两个端面均设为锥面，根据需要可以设为内锥式或外锥式，也可以单独使用或多个轴向落装使用；所谓浮动径向弹性密封环，是将密封环结构体与气缸外开通口浮动设置，这样密封环就可以自转，密封环的转动等同于气缸外开通口与气缸外开通口对应件相对应的两个面在转动，同时可以通过在密封环上设置导气结构，保证密封环按同一个方向自转，从而补偿由于加工误差、冷缩热胀变形及磨损造成的影响，确保高密封性。所谓开口径向组合式浮动径向弹性密封环是由两个或两个以上开口的浮动径向弹性密封环径向套装而成的。在装配时，不同环的开口应错向安装，例如，两个开口环的开口互相形成180°，三个开口环的开口互相形成120°。同样，锥面可设为内锥面或外锥面，开口径向组合式浮动径向弹性密封环也可单独使用或将多个开口径向组合式浮动径向弹性密封环轴向落装使用。

所谓外缺口梯形浮动径向弹性密封环是指当密封环的内口与对应件对应面密封接触时，为了保证密封环整体形变尽量保持一致，受到大的爆炸力或关闭撞击力的时候不会发生翘曲形变，就在密封环的外侧均布开一些小缺口。同理，如果是密封环的外侧是与对应面密封接触时，就在密封环的内侧均布开一些小缺口。对于开口径向组合式浮动径向弹性密封环来说，同理，为了避免在开口处形成大的应力集中和形变，根据密封环与对应件对应面接触面的不同位置，将密封环内环设计成不等截面的偏心结构体，或是将密封环外环设计成不等截面的偏心结构体，使开口径向弹性密封环各处的径向形变趋于一致，也即等形变开口环；或是在密封环内环的内侧及对应外环外侧开一些等截面(即缺口深度、宽度均相等)、不等密度的缺口，或是开一些密度相等但不等截面(即缺口深度不等或缺口深度和宽度均不同)的缺口，达到开口浮动径向弹性密封环各处的径向形变趋于一致的目的。