CN102844597A - 具有非-废气抗性的嵌入物的金属垫片 - Google Patents

具有非-废气抗性的嵌入物的金属垫片 Download PDF

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Abstract

本发明涉及在内燃机的废气***的两个组件间用于密封的密封件，其包括上弹性金属层（2）、下弹性金属层（4）以及设置在上金属层和下金属层之间的嵌入物（6）；其中，该密封件具有至少一个通道；上金属层和下金属层的密封面上各自具有至少一个脊（8、10），其中所述脊封闭了至少一个通道；以及上金属层和下金属层在与至少一个通道相邻的区域（12）内以适形（form-fit）方式或粘结方式互相连接。

Description

具有非-废气抗性的嵌入物的金属垫片
技术领域
本发明涉及具有嵌入物的金属垫片，该嵌入物对废气不具备抵抗力；尤其地，本发明涉及内燃机的排气管路中必须相对彼此密封的两个组件的排气垫片。
背景技术
在排气管路附近采用一般的金属垫片。这种一般的金属垫片包括两个金属层，其中每层形成待密封组件的密封面。纤维材料或柔软材料的嵌入物用作密封面之间的热障。必须注意的是，嵌入物不会与废气接触，因为其不具备对废气的抵抗力。
采用这一类型的已知垫片时，在废气通道附近使垫片的金属层折叠穿过垫片。由于此两个金属层出现重叠，其使得嵌入物免受废气侵害。重叠处附近垫片厚度的增加导致较高的局部表面压力，由于此而实现了垫片的气密性。但是，高表面压力导致组件法兰（component flange）形变。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种改进型垫片，其中在过程中不会对组件法兰造成形变的情况下仍然确保气密性。另外，通过根据本发明提出的垫片使嵌入物免受废气侵害。
根据本发明的第一方面，提供在内燃机的排气管路的两个组件间用于密封的垫片，其包括：
上弹簧-弹性金属层；
下弹簧-弹性金属层；以及
嵌入物，所述嵌入物设置在所述上金属层和下金属层之间；其中
所述垫片包括至少一个通孔；
所述上金属层和下金属层的密封面上各自包括至少一个压条（bead），所述压条封闭所述至少一个通孔；以及
所述上金属层和下金属层在与至少一个通孔相邻的区域内刚性互联或物料互联（positively or materially interconnected）。
使压条冲压到垫片的钢层内，从而避免传统垫片较高的局部表面压力。这些假设了通过折叠金属层使得密封性能代替了局部增加的厚度。由于压条必要的弹簧-弹性属性，对金属层而言不得不选择具有足够弹簧-弹性属性的材料，例如弹簧钢。
但是，凭借这些属性的金属层，在气体通道附近的折叠仅仅在一定条件下才可能，因为这些金属层不能牢固地保持它们的形状。为此，对保护嵌入物而言其他手段是必要的。因此，根据本发明提出的是，在垫片的废气侧实现上金属层和下金属层之间的刚性连接或物料连接。
由于这一连接使得嵌入物免受废气作用，而垫片密封面上的压条在该过程中没有使组件法兰形变的情况下实现了改进的密封作用。由于压条比传统的、经由折叠形成的变厚部分更有弹性，因此可假设垫片有更高的耐久性。组件法兰相对彼此微小的位置改变可更好地得到补偿。
根据一实施例，上金属层与下金属层在面向通孔的边缘区域内刚性互联或物料互联。
由于此还可使嵌入物相对垫片外部密封。
根据一实施例，上金属层和下金属层在与通孔相邻的区域内焊接在一起。可通过点焊或通过连续焊实现该焊接。
根据一实施例，上金属层与下金属层在背对通孔的边缘区域内刚性互联。替代性地，此处也可提供焊接。
根据一实施例，嵌入物包含柔软材料层或纤维嵌入物。
根据一实施例，上金属层和下金属层包括弹簧钢层。
根据一实施例，上金属层和下金属层各自包括两个压条。
根据一实施例，上金属层和下金属层内的压条是全压条或半压条。
根据一实施例，上金属层中的至少一个压条与下金属层中的至少一个压条指向相同方向。在替代性实施例中，上金属层中的至少一个压条相对于下金属层中的至少一个压条指向其他方向。
根据一实施例，垫片包括嵌入物与上金属层或下金属层之间的金属中间层。
根据一实施例，金属中间层具有与相邻的上金属层或下金属层相同数量和类型的压条，且金属中间层的压条的设置相对于相邻的上金属层或下金属层成镜像。
附图说明
图1是根据本发明的垫片的第一实施例的剖面截面图；
图2是根据本发明的垫片的第二实施例的剖面截面图；
图3是根据本发明的垫片的第三实施例的剖面截面图；
图4是根据本发明的垫片的第四实施例的剖面截面图。
具体实施方式
此处以及在以下的说明中，各个情况下仅示出了垫片的一个剖面截面图，其中，垫片的废气侧位于图的右手侧。各个情况下，垫片的外缘位于图的左手侧。整个垫片的剖面截面以闭合方式围绕至少一个通孔。这种情况下以及下文中用于与待密封组件（两种情况下均未示出）的法兰接触的密封面位于图的顶部和底部。
图1显示了根据本发明的垫片的第一实施例。其包含第一金属层或上金属层2、第二金属层或下金属层4以及嵌入物6，该嵌入物设置在上金属层2与下金属层4之间。上金属层2包括位于密封面上的压条8，所述压条在该实施例中为全压条。近似地，下金属层4包含位于其密封面上的全压条10。
嵌入物6位于上金属层2与下金属层4之间，例如，该嵌入物可以是柔软材料层或纤维嵌入物。上金属层2与下金属层4在废气侧通过焊接连接12互联，以便使嵌入物6免受废气的作用。
图2显示了根据本发明的垫片的第二实施例。其大致上包含与图1的垫片相同的元件；其中，在此处显示的实施例中，上金属层2和下金属层4的密封面上的单个全压条各自分别由两个半压条8、8’和10、10’所取代。由于此而实现了加宽的密封区；由于实现了加宽的密封区，可以改进密封效果。在所显示的实施例中，密封线大致上设置在中间。
图3显示了根据本发明的垫片的第三实施例。其大致上包含与图1的垫片相同的元件；其中，在此处显示的实施例中，上金属层2和下金属层4的密封面上的单个全压条各自分别由单个半压条8和10所取代。与图2显示的实施例相似的是，通过此实现了加宽的密封区；其中，这些加宽的密封区相对于图2并不是设置在中间，而是朝着垫片外缘的方向移位。在替代性实施例（未示出）中，通过各个半压条形成的宽密封区反而还可以朝着垫片废气侧的方向移位。
图4显示了根据本发明的垫片的第四实施例。其大致上包含与图2的垫片相同的元件；其中这种情况下，金属层2和4的设置不是如图1-3的实施例那般成镜像，而是相同。换言之，这种情况下金属层2和4的压条不是如图1-3所示指向相反方向、而是指向相同方向。通过该设置创建了各自朝向垫片的外缘方向或废气侧缘方向的两个宽密封区、而不是一个宽密封区。
另外，在这一实施例中，在上金属层2与嵌入物6之间设有金属中间层14（在未显示的替代性实施例中，金属中间层14也可设置在下金属层4与嵌入物6之间）。与金属层2相比，金属中间层14具有相同类型和相同数量的压条（这种情况下为两个半压条16和16’）。压条16、16’的设置与金属层2中压条8和8’成镜像。
通过这一设置使嵌入物6在其边缘处在金属中间层14与金属层4之间额外地受牢固支承。一方面，金属层2在偏载期间可在金属层2与金属中间层14之间通过中间接触面辗转（roll off）。另一方面，上密封面上的压力负荷可以容易地通过同样有弹性的金属中间层14传递。因此，金属中间层14增加了垫片上密封面的弹性和适应性。
采用根据本发明的垫片，优选的是如图1-3的实施例中一般，压条在各个情况下设置在彼此的顶部。替代性优选的是，上金属层和下金属层中压条的设置至少相对于垫片的中部而言是对称的（如图4的实施例一般），从而防止垫片侧面倾斜。
根据本发明，上金属层和下金属层中压条的所示类型、数量和设置的组合是可能的。此处各个金属层中压条的类型、数量和设置还可能彼此独立。例如，在上金属层中可提供半压条，在下金属层中提供全压条；反之亦然。
采用根据本发明的垫片能确保气密性，其中，组件法兰的形变不会发生，或至少明显地减少组件法兰的形变。安全地使嵌入物免受废气作用。

Claims (15)

1.一种在内燃机的排气管路的两个组件间用于密封的垫片，其特征在于，所述垫片包括：
上弹簧-弹性金属层；
下弹簧-弹性金属层；以及
嵌入物，所述嵌入物设置在所述上金属层和下金属层之间；其中
所述垫片包括至少一个通孔；
所述上金属层和下金属层的密封面上各自包括至少一个压条，所述压条封闭所述至少一个通孔；以及
所述上金属层和下金属层在与所述至少一个通孔相邻的区域内刚性互联或物料互联。
2.根据权利要求1所述的垫片，其特征在于，所述上金属层与所述下金属层在面向所述通孔的边缘区域内刚性互联或物料互联。
3.根据权利要求1或2所述的垫片，其特征在于，所述上金属层和所述下金属层在与所述通孔相邻的区域内焊接在一起。
4.根据权利要求3所述的垫片，其特征在于，所述焊接包括点焊。
5.根据权利要求3所述的垫片，其特征在于，所述焊接包括连续焊。
6.根据权利要求1-5中任一权利要求所述的垫片，其特征在于，所述上金属层与所述下金属层在面对所述通孔的边缘区域内刚性互联。
7.根据权利要求1-6中任一权利要求所述的垫片，其特征在于，所述嵌入物包含柔软材料层或纤维嵌入物。
8.根据权利要求1-7中任一权利要求所述的垫片，其特征在于，所述上金属层和所述下金属层包括弹簧钢层。
9.根据权利要求1-8中任一权利要求所述的垫片，其特征在于，所述上金属层和所述下金属层各自包括两个压条。
10.根据权利要求1-9中任一权利要求所述的垫片，其特征在于，所述上金属层和所述下金属层内的压条是全压条。
11.根据权利要求1-9中任一权利要求所述的垫片，其特征在于，所述上金属层和所述下金属层内的压条是半压条。
12.根据权利要求1-10中任一权利要求所述的垫片，其特征在于，所述上金属层中的至少一个压条与所述下金属层中的至少一个压条指向相同方向。
13.根据权利要求1-11中任一权利要求所述的垫片，其特征在于，所述上金属层中的至少一个压条相对于所述下金属层中的至少一个压条指向其他方向。
14.根据权利要求1-13中任一权利要求所述的垫片，其特征在于，所述垫片包括所述嵌入物与所述上金属层或下金属层之间的金属中间层。
15.根据权利要求14所述的垫片，其特征在于，所述金属中间层具有与相邻的所述上金属层或下金属层相同数量和类型的压条，且所述金属中间层的压条的设置相对于相邻的所述上金属层或下金属层成镜像。
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