CN101466939B - 垫圈以及利用其形成密封的方法 - Google Patents

Abstract

一种垫圈以及在一对物件的相对表面之间形成密封的方法。该垫圈具有一个主体，该垫圈主体具有带有多个穿孔的且适于容纳在该相对表面之间的一个部分。形成该密封的方法包括将该垫圈主体带有穿孔的一部分设置于相对表面之间，以及将该对物件彼此紧固，以在二者之间挤压所述垫圈主体的穿孔部分。

Description

垫圈以及利用其形成密封的方法

技术领域

本发明大致上涉及垫圈以及由该垫圈形成密封的方法。

背景技术

垫圈通常用于在彼此连接的物件之间延伸的通道处形成密封，例如在内燃机内。已知由无孔的垫圈主体的片材或多层片材形成垫圈，其具有大致上刚性的芯，以及覆于该芯之上的较为柔性的材料，以产生弹性的密封表面用于所述物件的接合。所述垫圈具有穿过该无孔主体形成的开口，其中该开口与通道相符合，从而提供无孔的外部边缘，以用于在匹配物件之间建立密封以及通过所述在物件之间延伸的通道形成完全无阻的和敞开的流体流动路径。

为降低重量及成本，已知利用网丝(meshed wire)材料组成该芯，其带有施加在该网状芯上的弹性外部密封表面材料，以形成垫圈材料的完全无孔、实心的主体。如上所述，在某种情况下，例如在下一步的操作中，穿过该无孔主体形成开口，以提供用于流体流动的开口路径。

发明内容

一种垫圈，用于在延伸入彼此连接的一对物件的相对表面的至少一个通道处形成密封，该垫圈具有带有穿孔丝网层的垫圈主体，具有适于在所述一对物件的相对表面之间受挤压的一个部分。所述丝网在所述物件之间受压迫的该部分内限定多个穿孔，以利于在该主体的该相对侧之间建立密封。

本发明的另一个方面提供了一种在一对物件的相对表面之间形成密封的方法，所述物件具有在该物件之间延伸的至少一个流体通道，所述方法包括以下步骤：提供具有穿孔网状材料层的垫圈主体；将该垫圈主体设置于该物件的相对表面之间，并且使该穿孔网状材料容纳于该物件的相对表面之间；以及将该物件彼此紧固，并在该相对表面之间挤压所述垫圈主体的穿孔网状材料。

附图说明

为便于理解本发明的这些以及其他特征和优点，以下结合具体实施例和附图对本发明进行详细描述，，其中相同的技术特征用相同的参考标号表示，其中：

图1是根据本发明的一个实施方式制成的垫圈的局部分解视图，该垫圈设置于一对物件之间，在其二者之间形成密封；

图2是垫圈在物件间形成密封组装的截面视图；

图3是图1中垫圈的局部放大截面视图；

图4是根据本发明的另一个优选实施方式组成的垫圈的局部放大截面视图；

图5是根据本发明的又一个优选实施方式组成的垫圈的局部放大截面视图；

图6是根据本发明的再一个优选实施方式组成的垫圈局部放大截面视图；

图7是类似于图1的显示的根据本发明的另一个实施方式组成的垫圈的视图，该垫圈设置于一对物件之间，在其二者之间形成密封；以及

图8是类似于图2的，为图7所示的垫圈在物件间形成密封组装的截面视图。

具体实施方式

具体参考附图，图1和图2显示了根据本发明的一个优选的实施方式组成的垫圈10，其具有垫圈主体12，该垫圈主体12至少部分地被挤压在一对物件14、16的相对表面13、15之间，以形成组件，作为示例而非限制，例如用于内燃机的恒温器。垫圈主体12具有容纳于相对表面13、15之间适于受挤压的一个部分，以及限定的另一个区域或部分，其适于允许流体大致上无阻地流过延伸入物件14、16之间相对表面13、15的至少一个通道18。在相对表面13、15受挤压的部分包括至少一层穿孔网状材料或丝网20，其限定多个穿孔或空隙22，以有利于在该对物件14、16的相对表面13、15之间建立密封。

一层或多层的穿孔丝网20可由一种或多种不同类型的材料彼此单独形成或一起形成，该材料可单独使用或相结合使用，例如橡胶或其它聚合物材料、金属材料、纸基材料、以及多种纤维或陶瓷材料。因此，该垫圈主体12可通过多个制造工艺分别或彼此依次序地制成，例如注塑(molding)、机织(weaving)、冲压(stamping)、落料(blanking)、以及压花(embossing)。

由丝网20限定的多个空隙22的形状和尺寸可以变化，以最佳地符合应用中的密封要求。例如，空隙可以是圆形、矩形、三角形、椭圆形、或多边形，并且尺寸可在微米到毫米之间变动。优选地，相对侧13、15之间形成密封的所述垫圈主体12的部分由具有均一形式的丝网组成，因此，具有纵贯垫圈主体12大体上的相同尺寸和形状的均一空隙22。依该方法，可使制造效率最大化，并可使与该制造工艺相关的成本最小化。但是，应当认识到，如果可更适于预期的应用，形成密封的所述主体12的部分可由具有非均一形式的丝网20组成，所以空隙22可以纵贯垫圈主体12且具有不同的尺寸和/或形状。

通过允许丝网20在负载下弹性地以及可塑性变形地横向移入空隙区域，空隙22提供了更为均一的对丝网20的挤压，从而有利于在相对表面13、15之间形成均一的密封。另外，空隙22减少了被挤压的垫圈主体12的表面积，因此，相比已知垫圈，垫圈主体12上的单位负载增加了。并且，空隙22限定了多余的抑制区，以防止当任何一个限定单个空隙22的网被破坏或破裂时，流体泄漏出整个垫圈主体12。因此，如果一个网破裂，由未破坏的网限定的相邻的空隙可仍然抑制流体泄漏，从而阻止了通过垫圈主体12的泄漏。在具有某种程度破坏(例如擦伤或刮伤等破坏)的表面之间、或者在具有高孔率(例如通常存在于铸造材料的表面)的表面之间建立可靠密封时，该特征尤为有用。另外，任何长期保留在空隙22的区域内的流体，例如在组装过程中由于设置密封流体而被引入该区域的流体，或者在使用中进入该区域的流体，也可利于在表面13、15之间形成可靠的密封。空隙22内的流体可作为一定程度上的流体静力密封，并由此防止了流体的流出和进入，和/或物件14、16之间的污染。

如上所述，可利用多种材料和丝网样式组成垫圈主体12。例如，图3显示了由两种不同材料组成的主体12，其中主体12具有第一材料的芯24，例如，金属丝筛网(metallic wire screen mesh)层，以及第二材料的外部层26，例如，聚合物材料的层，如橡胶。聚合物外部层26可以多种方式涂覆到芯24，例如注模或喷镀，其中所示外部层26为完全包覆芯24。在另一个实施例中，图4显示了由一种材料组成的垫圈主体12，例如，弹性聚合物材料的单一层，例如橡胶。作为示例而非限制，所示单一层为其横截面大致上为圆形的丝网20，但应当认识到丝网20可制成为任何合适的横截面形状。在再一个实施方式中，图5显示了由至少两种不同材料组成的垫圈主体12，其中垫圈主体12具有第一材料的芯24，例如，大体上刚性的材料，例如大致上扁平的金属材料层，以及一对相对的第二材料外部层26、27，例如，刚性较弱、更有压缩性的聚合材料的弹性层。应当认识到，芯24和外部层26、27可由任何合适的垫圈材料形成，并依需要把任何合适数量的厚度不同的层层压一起。另外，外部层26、27可由不同材料形成，例如一个外部层26可由一种弹性聚合物材料形成，而另一个外部层27可由不同的弹性聚合物材料形成。另外，应当认识到，芯24可在单侧被覆盖(图未示)，从而在该示例中，一侧将金属芯24暴露在外，而另一侧使更有弹性的层暴露在外。在该示例中，所示的材料层横截面具有矩形或正方形形状，其中外部层26、27未完全包覆芯24，从而芯24被暴露在空隙22内。在又一个实施例中，图6所示的垫圈主体12具有通过压花工艺形成的金属丝网层20。如上所述，丝网20可以不同于图示的方式设置，由此限定所期望的形状和尺寸的空隙22。

如图1所示，垫圈10可具有多个形成于其中的开口30，以利于容置用作连接物件14、16的紧固件32。但是，应当认识到，尽管开口30在一些应用中是需要的，但开口30的形成并非必需。这是因为推进该紧固件32穿过垫圈主体12时紧固件32具有容易地使该垫圈主体12形成开口的能力。由于垫圈主体12内的多个空隙22的便利条件，其中施加到紧固件32上的力可穿过丝网20容易地形成开口，同时不对垫圈主体12产生破坏。因此，如果需要，垫圈主体可制成不带有形成于其中的开口32，从而降低制造垫圈10的整体成本。

如图1和2所示，垫圈主体12具有一个区域或部分，其限定与通道18相一致的由丝网20的部分径向地向内的开口34。图示的开口34形状设置为与通道18相一致，因此，丝网20大致上不延伸入通道18。这样，允许流体通过通道18完全无阻地流动。应当认识到，在垫圈主体12内形成开口的数量和形状可以变化，以与在物件13、15之间延伸的通道的数量和形状相一致。

如图7和8所示，根据本发明另一个实施方式组成的垫圈10具有一个部分，例如此处表示为外部周缘，其至少部分地在相对表面13、15之间被挤压，以及适于至少部分地横穿流体通道18另一个部分，此处表示为完全贯穿流体通道18延伸。应当认识到，该实施方式仅在没有如活塞这类穿过通道18的机械设备的应用中是有用的。优选地，垫圈10的这两个部分由带有均一形状和尺寸的空隙22的相同丝网材料组成。横穿通道18的该部分内的空隙22尺寸应设计为允许流体通过通道18大致上无阻地流动。因此，垫圈10并不要求形成与通道18尺寸相一致的单独的开口。由此，垫圈10可被广泛地用于多种具有一个或多个通道的应用场合，而不必考虑通道的尺寸和形状。另外，因为不必形成另外的开口，可使垫圈10的制造效率最大化。

如果某种应用要求通过通道18的特定的流体流率，以及在物件14、16之间受挤压的垫圈主体12的该部分的特定挤压力，则横穿通道18的空隙22的尺寸可设计为不同于在匹配表面13、15之间受挤压的空隙18。由此，垫圈主体12的外部周缘可制成为同一种丝网样式，以提供需要的密封完整性，而穿过通道18延伸的主体12的部分可具有不同的丝网样式，以提供最适于达到期望流体流率的空隙22的尺寸和形状。除此之外，垫圈10可以与前述实施方式所述的相同的方式组成。

显而易见，根据以上描述可以对本发明做各种改良和变换。因此，应当理解，在所附权利要求的范围内，除上述特定实施例外，本发明可以采用其他方式实施，而不限于上述说明书中所描述。

Claims (5)

1.一种垫圈，用于在延伸入彼此连接的一对物件的相对表面的至少一个通道处形成密封，包括：

垫圈主体，其具有适于在所述一对物件的相对表面之间受挤压的一个部分，该一个部分包括具有多个穿孔的网状材料层，以利于在所述一对物件的相对侧之间建立密封，所述网状材料层具有单一的丝网芯层和包覆所述丝网芯层的各丝网芯的弹性体材料外部涂层。

2.根据权利要求1所述的垫圈，其中所述穿孔纵贯所述一个部分均一地分布。

3.根据权利要求2所述的垫圈，其中所述穿孔的尺寸和形状基本上相同。

4.根据权利要求1所述的垫圈，其中所述垫圈主体限定由所述一个部分径向地向内的至少一个开口区域，所述至少一个开口区域尺寸设计为与所述至少一个通道相一致。

5.一种在一对物件的相对表面之间形成密封的方法，所述物件具有延伸入该相对表面的至少一个通道以用于流体流过该通道，该方法包括：

提供具有多个空隙的单一的丝网芯层；

以弹性体材料包覆所述丝网芯层的各丝网芯，并保持所述空隙，以形成具有穿孔网状材料层的垫圈主体；

将所述垫圈主体设置于所述物件之间，并且所述垫圈主体的所述穿孔网状材料层容纳于该物件的相对表面之间；以及

将所述物件彼此紧固，并在所述相对表面之间压迫所述垫圈主体的所述穿孔网状材料层。

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