专利名称：用于回转阀内燃机的改进型阀密封件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有球形回转阀组件的活塞-气缸型内燃机，所述球形回转阀组件用于将燃料/空气混合物引入到气缸中并排空废气，本发明特别涉及用于这种回转阀组件的阀密封件。
背景技术：
申请人拥有美国专利4,989,558；4,989,576；4,944,261；4,976,232；5,361,739；4,953,527和5,019,814，所述这些专利涉及用于活塞-气缸型内燃机的球形回转阀组件的设计，这些专利在此作为参考被引用。这些专利涉及具有安装在单轴或双轴上的回转进气阀和回转排气阀的球形回转阀组件，所述球形回转阀组件具有单个汽门或双汽门，以内燃机每分钟转数的一半或四分之一转速运行。所述’232号专利教导一种密封装置，其中密封件被置于在球形回转阀组件内，与回转进气阀和回转排气阀相接触。这些在先的密封件包括由金属制成的接触环，所述接触环在嵌入陶瓷复合材料的上表面内具有环形槽，所述陶瓷复合材料表面接触所述阀的球形表面。申请人的发明中的这些优点及其背景在在先专利中被提出。
本申请涉及一种用于回转进气阀和回转排气阀的改进型密封件，所述密封件在引入燃料/空气混合物和废气排空过程中提供改进的气体紧密密封。这种改进型密封件的设计使得通过利用燃料/空气混合物在气缸内的压缩和膨胀以实现在压缩冲程中的与回转进气阀和回转排气阀的气体紧密密封，从而改进密封。
所述改进型密封件由陶瓷复合物制成，与所述阀相配合以在内燃机的工作和排气冲程中实现密封接合并且防止与所述阀的球形表面发生金属-金属接触。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于内燃机回转阀机构的由陶瓷复合材料整体制成的经改进的、新颖的和独特的密封件。
本发明的另一目的在于提供一种用于内燃机球形回转阀组件的经改进的、新颖的和独特的密封件，所述密封件提高了内燃机效率。
本发明的又一目的在于提供一种用于球形回转阀组件的经改进的、新颖的和独特的密封件，所述密封件减小了内燃机摩擦力。
本发明的又一目的在于提供一种用于球形回转阀组件的经改进的、新颖的和独特的密封件，所述密封件不要求进行外部润滑且更易于进行制造。
一种用于内燃机中具有回转进气阀和回转排气阀的回转阀组件的阀密封件，所述密封件具有设置在气缸的进气口或排气口附近的容纳环，所述容纳环具有可拆卸地固定于其中的接触环，所述接触环通过所述容纳环和所述接触环之间的带有斜面的弹簧偏置地安装，所述接触环具有多个紧固在其附近的防爆环，所述容纳环和接触环限定有一个使压缩气体作用在所述防爆环上的通道，所述接触环具有弯曲的上表面，用于接触所述进气阀或排气阀的外周表面，以保持在内燃机运行过程中的密封，所述接触环由陶瓷复合材料制成。
特别是通过以下
，本发明的这些和其它一些目的将会更加明显，其中图1是球形回转阀组件头部的端部横剖面视图，示出了球形回转进气阀与气缸、活塞和阀密封件之间的关系；图2是所述阀密封件的顶视图；图3是所述阀密封件的侧剖视图；图4是安装在槽口中的所述阀密封件的侧剖视图；图5是所述阀密封件的分解视图；以及图6是球形回转阀组件头部的端部横剖面视图，示出了球形回转排气阀与气缸、活塞和阀密封件之间的关系。
具体实施例方式
参见图1，该图是球形回转阀组件头部的端部横剖面视图，详细示出了被封在开口头部组件的上半部分12和下半部分14内的回转进气阀10与气缸、活塞和阀密封件之间的关系。所述开口头部组件被紧固在具有气缸16的内燃机组上，在活塞18在所述气缸内进行往复运动。
包括有上半部分12和下半部分14的所述开口头部组件限定一个鼓形(或筒形)容纳腔20，在所述鼓形容纳腔内定位有回转进气阀10。回转进气阀10被定位在穿过回转进气阀10上的设置在中心的孔24的轴22上。如在已公知的先前申请中所讨论的，回转进气阀10借助位于回转阀10周部21处的孔30在燃料/空气进气口26和气缸16之间形成连通，所述孔与气缸16的进气口32连续对齐。
在鼓形容纳腔内轴22上进行旋转的回转进气阀10与环状地定位于气缸16的进气口32附近的环形槽38中的阀密封件36相接触。回转进气阀10不与鼓形容纳腔20的壁部接触。阀密封件36用来提供密封，以在进气冲程中使燃料/空气混合物从回转进气阀10进入气缸16，且阀密封件36进一步在压缩冲程中为回转进气阀10提供密封，以确保燃料/空气混合物在气缸16内点火且不会进入鼓形容纳腔20内。此外，密封件36在排气冲程中为回转进气阀10提供密封，以确保废气通过所述回转排气阀被排出。
就如图1所示的回转进气阀而言在此对阀密封件36进行说明。相对于如在此公知的正在审查的申请中所披露的和如图6所示的其与球形回转阀组件的回转排气阀的相互关系，阀密封件36具有相同的设计并且用于相同目的，起到相同的作用。
阀密封件36包括两个主要构件，如图5中的分解视图所示。下容纳环40被构造以被容纳在围绕进气口32周向设置的开口头部组件下半部分14中的环形槽38内。下容纳环40具有外周壁42和内周壁44，所述外周壁和内周壁限定出的孔46与进气口32相一致。内周壁44和外周壁42紧固在平面环形底部48上，由此限定出一个环形容纳槽50。环形容纳槽50用于容纳上部阀密封环52。
上部阀密封环52具有一个对准下容纳环40中的孔46的设置在中心的孔54。上部阀密封构件52的外壁53从上表面56向内以阶梯方式过渡到下表面58，以便限定一个用于容纳如下文定义的防爆环62的环形槽60。上部阀密封构件52设计用以装配在下部阀密封容纳构件40中的环形容纳槽50内。上部阀密封件52由陶瓷复合材料制成。
参见图2和3，分别示出了由陶瓷复合材料制成的上部阀密封环52的顶视图和侧剖视图。
陶瓷复合环52接触回转进气阀10的圆周表面。上表面56的曲率使得其和与回转进气阀10的圆周表面紧密接触的回转进气阀10的圆周曲率相一致。
通过在上部阀密封环52下面环形容纳槽50内的环形带有斜面的弹簧70保持陶瓷复合环52与回转进气阀10的圆周表面之间的接触。在上部阀密封环52上面保持向上的压力范围在1-4盎司之间。同样地，或是通过在环形容纳槽50内的单个带有斜面的弹簧，或是通过多个环形带有斜面的弹簧达到这一压力。
如图5-所述阀密封件的分解视图和图4-所述阀密封件的侧剖视图更清楚地所示，上部阀密封环52已环绕在环形槽60上，和活塞环功能相似的防爆环62与活塞相连。
防爆环62用于在压缩和工作冲程中在阀密封件36与回转进气阀10和回转排气阀的圆周表面之间提供附加的密封接触。在气缸内和在环形槽50内增大的气体压力将会增大防爆环62下面的压力，所述防爆环与外圆周壁42形成密封，防止气体排出并且还在上部阀密封环52上面形成向上的力，由此使得在碳插入环64和回转进气阀10的圆周表面21之间产生更好的接触密封。与回转排气阀相关的阀密封件36存在同样的相互作用(图6)。在进气和排气冲程中，借助在环形槽50内带有斜面的弹簧，碳插入环64将保持与回转排气阀接触。
在燃烧或工作冲程中向上的压力通过气缸中气体的压缩被传送至上部阀密封环52处；通过在上部阀密封环52和下容纳环40之间的通道63被传送至进气口32中，使得气体可膨胀至在上部阀密封件52下面的环形容纳槽50内，同时又防止气体通过与下容纳环40的外圆周壁42相接触的防爆环60排出。这样就沿带有斜面的弹簧70产生了附加压力，以在上部环52，66和所述阀的圆周表面之间提供接触。同一功能会发生在与如图1所示的进气阀相关以及与如图6所示的排气阀相关的阀密封件36上。
阀密封件36的构造提供了与回转进气阀或回转排气阀的紧密密封，并且实际上，在阀密封件在鼓形容纳腔内的旋转过程中，阀密封件36的构造仅与回转进气阀或回转排气阀相接触或相连通。这大大减少了内燃机内机械部件的数量并由此减小了内燃机运转中产生的摩擦力。
另外，为阀密封件36的设计所固有的是上部阀密封环52在下容纳环40内进行旋转的能力，这将使所述阀密封件产生均匀的磨损。
虽然已根据本发明的一些典型实施例对本发明进行了描述，但是应该理解许多对于变化对本领域的普通技术人员来说是明显的并且其应用意在覆盖本发明的任何改进或变化。因此，本发明显然仅受到权利要求及其等效物的限制。
权利要求
1.一种用于活塞-气缸型内燃机中的回转阀组件的阀密封件，所述回转阀组件定位于两件式气缸头部内，所述气缸头部限定有多个鼓形容纳腔，用于接纳多个回转进气阀和回转排气阀，所述回转进气阀和所述回转排气阀具有由两个平行的球面所限定的球形部分，所述面围绕所述球的中心对称设置，限定有球形圆周和平面端壁，所述回转进气阀和所述回转排气阀被安装在所述鼓形容纳腔内分别与进气口和排气口气密密封接触的轴装置上，所述回转进气阀和所述回转排气阀具有贯通于其中的通道，分别用于向内燃机引入和中断燃料/空气混合物以及从内燃机中排空废气，所述回转进气阀和所述回转排气阀分别与所述进气口和所述排气口的所述气密密封接触由阀密封件来实现，所述阀密封件包括横截面区域大体呈圆形的容纳环，在所述容纳环中限定有环形容纳槽，所述容纳环可接合地被固定在所述气缸头部中所述进气口或所述排气口附近，所述容纳环具有贯穿于其中的与所述进气口或所述排气口相一致的孔；可拆卸地固定在所述容纳环的所述环形容纳槽内的陶瓷复合接触环，所述接触环具有与所述进气阀或所述排气阀的所述球形周边相一致的弯曲的上表面，所述接触环具有贯穿于其中的与所述容纳环的所述孔和所述进气口或所述排气口相一致的孔；定位于所述容纳环的所述环形容纳槽内的弹簧偏置装置，所述弹簧偏置装置定位于所述接触环下面并对所述接触环施加向上的压力；定位于所述接触环附近与所述环形容纳槽的所述外壁相接触的密封装置；在所述进气口和所述排气口之间的连通通道，且所述密封装置固定于所述接触环上。
2.根据权利要求1所述的用于回转阀内燃机的阀密封件，其特征在于，在所述接触环上面的所述密封装置包括一个或多个可拆卸地定位于所述接触环附近的防爆环，所述防爆环提供与所述容纳环的所述环形容纳槽的所述外壁的紧密接触。
3.根据权利要求1所述的用于回转阀机构的阀密封件，其特征在于，定位于所述环形容纳槽内所述接触环下面的弹簧装置包括一个或多个带有斜面的弹簧，所述带有斜面的弹簧在所述接触环上提供向上的压力，使所述接触环的所述弯曲表面与所述回转进气阀或所述回转排气阀的所述周向表面接合。
4.根据权利要求1所述的用于回转阀机构的阀密封件，其特征在于，所述弹簧装置在所述接触环上施加范围在1-4盎司的向上的压力。
5.根据权利要求1所述的用于回转阀机构的阀密封件，其特征在于，可拆卸地被固定在所述容纳环内的所述接触环在所述容纳环内是可旋转的。
全文摘要
一种用于内燃机中的具有球形表面的回转进气阀和回转排气阀的回转阀组件的陶瓷复合阀密封件，阀密封件具有包围进气口或排气口的两件式结构，并且具有设计与回转阀的圆周表面相接触的上表面，两件式结构限定了一条通道，压缩气体可通过该通道在密封件上施加附加压力，以增强所述密封件与所述阀之间的密封接触。
文档编号F01L7/02GK1633547SQ03803805
公开日2005年6月29日 申请日期2003年2月6日 优先权日2002年2月12日
发明者J·科茨 乔治 申请人:J·科茨 乔治