专利名称：用于内燃机的阀杆密封结构的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及一种阀杆密封结构，特别是一种用于内燃机阀的阀杆密封结构。
背景技术：
在内燃机的阀组件中，特别是在内燃机的进气阀或排气阀中，润滑剂，例如油，经由阀杆密封结构供给至阀导向件及活动地设置于阀导向件内的阀杆，以抑制磨损。例如，可使用双唇密封结构。例如在US5，110，142及US4，834，037中公开了关于阀杆密封结构的示例。在这些已知的阀杆密封结构中，进入阀导向件内的润滑剂的量可能不足以在发动机整个寿命期间为内燃机的阀提供适当的润滑。例如，发动机经过长期操作后，阀导向件内和/或阀杆上可能产生不希望的磨损，影响内燃机的操作，并对内燃机部件带来潜在破坏。
发明内容
本发明至少一部分的目的在于对现有系统的一个或多个方面进行改进或解决。根据本发明的一个方面，提出一种用于内燃机的阀杆密封结构，其可包括圆筒形本体，其包括安装部分和与该安装部分一体形成的阀杆密封部分 '及O形环，其构造为与在该内燃机的阀的阀导向件内往复运动的阀杆密封接合。所述安装部分可限定出用于容纳阀导向件的上端的开口，且该安装部分可构造为与阀导向件的上端大致液密接合。所述阀杆密封部分可包括形成在圆柱形本体的内表面中的环形凹槽。所述O形环可容纳在该环形凹槽内。根据本发明的另一方面，提出一种内燃机，其可包括机身，其至少部分地限定多个汽缸，所述多个汽缸中的每一个与至少一个进气阀和至少一个排气阀相关联；及阀杆密封结构，其连接至所述多个汽缸的进气阀或排气阀中的至少一个。阀杆密封结构可包括圆筒形本体，其包括安装部分和与该安装部分一体形成的阀杆密封部分；及O形环，其构造为与在进气阀或排气阀的阀导向件内往复运动的阀杆密封接合。所述安装部分可限定出用于容纳阀导向件的上端的开口，且该安装部分可构造为与阀导向件的上端大致液密接合。所述阀杆密封部分可包括形成在圆筒形本体的内表面中的环形凹槽。所述O形环可容纳在该环形凹槽内。根据本发明的又一方面，提出一种调节内燃机中的进气阀或排气阀的润滑的方法，该进气阀或排气阀包括阀导向件和可滑动地设置于该阀导向件内的阀杆，该方法可包括将第一阀杆密封结构从该阀导向件的上端移除，该第一阀杆密封结构构造为，允许第一用量的润滑剂在该阀杆的往复运动期间进入阀导向件；及将第二阀杆密封结构连接至阀导向件的上端，该第二阀杆密封结构构造为，允许第二用量的润滑剂在该阀杆的往复运动期间进入阀导向件，该第二用量大于第一用量，从而增加在阀导向件内的润滑剂的量。根据本发明的又一方面，提出一种用于具有多个汽缸的内燃机的改装方法，所述多个汽缸中的每一个与至少一个进气阀和至少一个排气阀相关联，该方法可包括将一阀杆密封结构连接至所述至少一个进气阀和所述至少一个排气阀中的一个的阀导向件。阀杆密封结构可包括圆筒形本体，其包括安装部分和与该安装部分一体形成的阀杆密封部分；及O形环，其构造为与在进气阀或排气阀的阀导向件内往复运动的阀杆密封接合。所述安装部分可限定出用于容纳该阀导向件的上端的开口，且该安装部分可构造为与阀导向件的上端大致液密接合。所述阀杆密封部分可包括形成在该圆筒形本体的内表面中的环形凹槽。所述O形环可容纳在该环形凹槽内。通过以下说明和附图，本发明的其他特征和方面将得到清楚的说明。
图I为内燃机的截面示意图；图2为示出图I中内燃机进气阀和排气阀的截面示意图；及图3为阀杆密封结构的截面示意图。
具体实施例方式以下为本发明示例性实施例的详细说明。文中记载和附图所示的示例性实施例旨在教导本发明的原理，以使本领域普通技术人员能够在许多不同环境及不同应用中完成并应用本发明。因此，示例性实施例并非旨在、且并不应当被认为限制性地说明专利保护的范围。相反的，专利保护的范围应当由所附的权利要求书限定。本发明部分地基于以下发现以具有第二结构的内燃机阀杆密封结构替换具有第一结构的内燃机阀杆密封结构，这允许增多的润滑剂量进入内燃机的进气阀或排气阀的阀导向件，从而可在内燃机经过长期操作后，为阀提供充足量的润滑剂。此外，通过使用根据本发明的阀杆密封结构，有可能在内燃机的使用寿命期间内控制提供给阀导向件的润滑剂的量。例如，当内燃机开始工作时，其可配备阀杆密封结构，例如双唇密封结构，以允许相对少量的润滑剂进入内燃机的阀的阀导向件。然而，在发动机经过长期操作后，如果发现润滑剂的量不足，则可用根据本发明的阀杆密封结构替代出厂的阀杆密封结构，以此增加阀导向件内的润滑剂的量。为了控制进入阀导向件的润滑剂的量，可在阀杆与阀导向件的上端之间设置根据本发明的阀杆密封结构。阀杆在阀导向件内往复运动的过程中，一定量的润滑剂可经由密封结构进入阀导向件。在一些实施例中，在此公开的O形环阀杆密封结构可允许增加供给内燃机中的阀导向件的润滑剂的量。此外，在一些实施例中，将O形环阀杆密封结构通过适配件连接至阀导向件的上端可使内燃机的阀杆密封结构的替换更加有效率。在一些实施例中，通过将在此公开的O形环阀杆密封结构安装至阀导向件的上端，可在不更换阀导向件的情况下，来更换阀杆密封结构，由于现场作业较少(lower fieldactivities)而降低保修成本及经销商费用。此外，在一些实施例中，通过在内燃机的阀杆密封结构内安装O形环可以使得能够调节阀导向件内润滑剂的流量，以提供适当量的润滑剂。以下将参照图I至图3对具有阀杆密封结构的内燃机的实施例进行说明。参照图1，内燃机100可包括机身101，其至少部分地限定多个汽缸102 ;活塞110，其可滑动地设置于各汽缸102内；及与各汽缸102相关联的汽缸盖104。内燃机100可包括与多个汽缸102相关联的多个进气阀106和多个排气阀108。内燃机100的ー个例子可为天然气、火花点火式、V形涡轮增压及后冷却的发动机，该发动机可具有例如12个或16个汽缸，每个汽缸具有例如2个进气阀和2个排气阀。本领域技术人员可以理解，内燃机100可为其他任一类型的内燃机，例如，双燃料发动机。此外，内燃机100可包括更多或更少数量的汽缸102，且汽缸102以“直列式”或其他任一适合的结构设置。在内燃机100的操作过程中，进气阀106和排气阀108可打开和关闭，以分别允许燃气与空气的混合物进入各个汽缸，以及允许废气流离开各汽缸。图2示出了内燃机100的进气阀106和排气阀108的放大截面图。进气阀106和排气阀108可具有类似的结构，因此，以下仅对排气阀108的结构进行详细描述。然而，应当理解，同样的说明也适用于进气阀106。排气阀108可包括阀导向件40和阀杆42。阀导向件40可为细长的圆筒形，其具有下端41、上端43及通孔45。阀导向件40可以已知的方式固定于汽缸盖104。阀杆42可设置于阀导向件40的通孔45内，使得其可在通孔45内滑动。阀杆42可通过偏动弹簧47而偏置于关闭位置，并可通过例如连接至内燃机100的凸轮轴114的致动机构112(见图I)而被致动，以移至打开位置。在替代结构中，可使用共轨系统致动阀。阀杆密封结构10(在图2中仅示意性地示出)可连接至阀导向件40的上端43，以与阀杆42密封接合。阀杆密封结构10可构造为，在阀杆42在阀导向件40的通孔45的内部进行往复运动期间，允许存在于汽缸盖104上方空间内的一定量的润滑剂进入阀导向件40的内部。对于ー些类型的内燃机，例如燃气发动机来说，由于其排放规定相对严格，因此必须限制进入阀导向件的润滑剂的量。因此，当组装内燃机100时，阀杆密封结构10可被构造为，允许第一用量的润滑齐U，例如油，在阀杆42的运动期间进入阀导向件40。例如，第一用量可为相对较小的量，通过例如利用诸如在US5，110, 142和US4，834，037中公开的阀杆密封结构为排气阀108提供相对较小量的润滑剤。当内燃机100经过长期操作后，例如5000或10000操作小时，会发现相对少量的润滑剂可能不足以抑制排气阀108的部件的磨损。因此必须増加润滑剂的量。同样地，需要以其他的具有第二结构的阀杆密封结构替换阀杆密封结构10，使得相对较大量的润滑剂能够进入阀导向件40。图3示出了阀杆密封结构10，其允许相对较大量的润滑剂进入阀导向件40。如图3所示，阀杆密封结构10可包括圆筒形本体12。圆筒形本体12可例如为杯状。圆筒形本体12可例如由金属制成。圆筒形本体12可包括安装部分16和阀杆密封部分14。安装部分16和阀杆密封部分14例如可相互形成为一体，以提供刚性和稳定性，并使得阀杆密封组件易于安装，例如通过压配合安装。安装部分16可在圆筒形本体12的ー侧上限定出开ロ 18，且安装部分16可包括一个或多个凸起接合部分28，其从圆筒形本体12的内表面突伸入开ロ 18内。开ロ 18可构造为容纳阀导向件40的上端43。凸起接合部分28可突伸入开ロ 18内，并可构造为与形成在阀导向件40的上端43处的直径缩小部分46接合。在一些实施例中，直径缩小部分46可为形成在阀导向件40中的凹槽。
安装部分16可构造为通过接合部分28与阀导向件40的上端43大致液密接合。例如，安装部分16可通过压配合等其他类似方式与阀导向件40结合。例如，开ロ 18的内径可稍小于阀导向件40的外径。例如，开ロ 18的内径可比阀导向件40的外径小大约O. 5%,从而在将阀杆密封结构10压配合至阀导向件40期间，安装部分16会轻微变形，使得阀杆密封结构10与阀导向件40的连接稳固且基本上为液密连接。在一些实施例中，安装部分16还可包括O形环30，其安装在形成于开ロ 18内部的环形凹槽32内。O形环30可构造为与阀导向件40的外表面密封接合，以助于阀导向件40与阀杆密封结构10之间的液密密封。具体的，O形环30可构造为防止漏气，例如防止废气泄漏，这样可使得阀导向件40内表面45上的润滑剂被向上推送，而使一部分阀导向件40没有足够的润滑剤。阀杆密封部分14可包括形成在圆筒形本体12的内表面24中的环形凹槽22，以及容纳在环形凹槽22内的O形环26。阀杆密封部分14可构造为，在阀杆42于阀导向件40内往复运动的过程中，允许至少预定量的润滑剂，例如油，进入阀导向件40。该预定量可视多种因素而定，例如，阀杆和/或阀导向件的磨损程度、排放规定、发动机的操作小时数、操作条件、操作环境等。在ー些实施例中，预定量可大于例如在US5，110，142和US4，834，037中公开的实施例中记载的量。O形环26可构造为与在阀导向件40内往复运动的阀杆42 (未示出)密封接合。O形环26可由弾性材料制成，例如，氟橡胶(FPM)。O形环26可形成为具有圆形截面的环，且其具有例如约为5毫米的恒定厚度以及例如为26毫米的直径。环形凹槽22可构造为，在阀杆42于阀导向件40内往复运动的过程中，允许O形环26沿圆筒形本体12的轴向运动。例如，如果O形环26的厚度约为5毫米，环形凹槽22的沿圆筒形本体12轴向的高度例如约为5. 3毫米。这样，在阀杆42的往复运动过程中，O形环26可在环形凹槽22内滚动，从而将预定量的润滑剂，例如油，输送到阀导向件40的内部。
エ业实用性本发明的阀杆密封结构可广泛应用于多种类型的发动机中，例如燃气发动机和双燃料发动机。本发明的阀杆密封结构可在所有应用第一阀杆密封结构的发动机上实施，以便鉴于排放规定限制进入发动机进气阀或排气阀的阀导向件的润滑剂的量。在此内燃机经过长期操作后，可能需要使经由阀杆密封结构进入阀导向件的油量増加，以抑制或抵抗例如阀导向件和/或阀杆的磨损。根据ー种调节此内燃机的进气阀或排气阀的润滑的示例性方法，将第一阀杆密封结构，例如出厂的阀杆密封结构，从阀导向件的上端移除，接着，可将本发明的阀杆密封结构安装于阀导向件的上端，从而允许相对大量的润滑剂在阀杆的往复运动过程中进入阀导向件。同样，本发明可为内燃发动机，例如燃气发动机，提供ー种改装方法，可允许以充足的方式对向发动机进气阀或排气阀提供的润滑作用进行调节。通过在圆筒状本体12内安装O形环，该O形环可为一体成型的，且将圆筒状本体12压配合至阀导向件40的上端43 (见图3)，由此可无需在更换期间将阀导向件40从内燃机100上移除。相反的，仅需将汽缸盖104上方的盖部(见图I)移除，以更换阀杆密封结构。因此，可大幅减少例如内燃机100的整个阀杆密封结构的更换时间量和人力，由于现场作业较少而降低了保修成本及经销商费用。此外，将阀杆密封结构10安装于内燃机100后，可定期监控由密封结构提供的润滑效果，如果必要的话，还可再次更换阀杆密封结构，以增大或减小供向阀导向件的润滑剂的量。例如，可调整阀杆密封结构的结构，例如通过选择适当尺寸的、具有特定直径和/或截面的O形环获得所需的润滑量。此外，当O形环磨损或被破坏时，根据本发明的阀杆密封结构内的O形环26可简单地进行更换。在此使用的术语“内燃机”可为这样的内燃机(例如燃气发动机)，其可被应用于固定电カ供给系统(例如发电站)的主发动机或辅助发动机，该固定电カ供给系统用于为管道输送、处理、或燃气储存、排放提供动カ以及用于发电。内燃机的燃料可包括天然气、天然气和其他燃料(例如柴油燃料)的组合等。 在此公开的应用阀杆密封结构的内燃机的例子可包括例如，由德国CaterpillarMotoren GmbH & Co. KG, Kiel制造的GCM34系列的V型发动机，其在450-750转每分钟的范围内运行。此内燃机为大型独立发动机，可便于进入内燃机的进气阀和排气阀，以安装本发明的阀杆密封结构。尽管在此对本发明的优选实施例进行了说明，但在不脱离所附权利要求书的范围的情况下，还可涵盖任何改进和变动。
权利要求
1.一种用于内燃机的阀杆密封结构(10)，包括 圆筒形本体(12)，其包括安装部分(16)和与该安装部分(16) —体形成的阀杆密封部分(14)，该阀杆密封部分(14)包括形成在该圆筒形本体(12)的内表面(24)中的环形凹槽(22);及 O形环(26)，其构造为与在该内燃机的阀的阀导向件(40)内往复运动的阀杆(42)密封接合， 其特征在于，所述安装部分(16)限定出用于容纳所述阀导向件(40)的上端(43)的开口(18)，且所述安装部分(16)构造为与所述阀导向件(40)的上端(43)大致液密接合，所述O形环(26)容纳在所述环形凹槽(22)内。
2.如权利要求I所述的阀杆密封结构，其特征在于，所述阀杆密封部分(14)构造为，允许至少预定量的润滑剂在所述阀杆(42)于所述阀导向件(40)内往复运动期间进入所述阀导向件(40)。
3.如权利要求I或2所述的阀杆密封结构，其特征在于，所述O形环(26)留有间隙地设置于所述环形凹槽(22)内，以使所述O形环(26)在所述阀杆(42)于所述阀导向件(40)内往复运动期间，沿着所述圆筒形本体(12)的轴向滚动。
4.如权利要求I至3中任一项所述的阀杆密封结构，其特征在于，所述O形环(26)由例如氟橡胶的弹性材料制成，其厚度约为5毫米，直径约为26毫米。
5.如权利要求I至4中任一项所述的阀杆密封结构，其特征在于，所述圆筒形本体(12)构造为通过压配合连接至所述阀导向件(40)。
6.如权利要求5所述的阀杆密封结构，其特征在于，所述安装部分(16)包括至少一个凸起接合部分(28)，所述凸起接合部分(28)从所述圆筒形本体(12)的内表面上突出，并构造为，在所述圆筒形本体(12)压配合至所述阀导向件(40)期间，与所述阀导向件(40)的直径缩小部分(46)接合。
7.如权利要求I至6中任一项所述的阀杆密封结构，其特征在于，所述O形环(26)为第一 O形环，所述安装部分(16)包括第二 O形环(30)，所述第二 O形环(30)构造为与所述阀导向件(40)的外表面(48)密封接合，以防止漏气。
8.如权利要求I至7中任一项所述的阀杆密封结构，其特征在于，所述圆筒形本体(12)由金属制成。
9.一种内燃机(100)，包括 机身(101)，其至少部分地限定多个汽缸(102)，所述多个汽缸(102)中的每一个与至少一个进气阀(106)和至少一个排气阀(108)相关联；及 根据权利要求I至8中任一项所述的阀杆密封结构(10)，其连接至所述多个汽缸(102)的进气阀(106)和排气阀(108)中的至少一个。
10.一种调节内燃机中的进气阀或排气阀的润滑的方法，所述进气阀或排气阀包括阀导向件和可滑动地设置于所述阀导向件内的阀杆，所述方法包括 将第一阀杆密封结构从所述阀导向件的上端移除，所述第一阀杆密封结构构造为，允许第一用量的润滑剂在所述阀杆的往复运动期间进入所述阀导向件；及 将第二阀杆密封结构连接至所述阀导向件的上端，所述第二阀杆密封结构构造为，允许第二用量的润滑剂在所述阀杆的往复运动期间进入所述阀导向件，所述第二用量大于所述第一用量，从而增加所述阀导向件内润滑剂的量。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第二阀杆密封结构包括 圆筒形本体(12)，其包括彼此一体形成的阀杆密封部分(14)和安装部分(16)，所述安装部分(16)限定出用于容纳所述阀导向件的上端的开口(18)，且所述安装部分(16)构造为与所述阀导向件的上端大致液密接合，所述阀杆密封部(14)包括形成在所述圆筒形本体(12)的内表面(24)中的环形凹槽(22);及 O形环(26)，其容纳在所述环形凹槽(22)内，并构造为与在所述阀导向件内往复运动的阀杆密封接合。
12.如权利要求11所述的方法，还包括选择所述O形环(26)的尺寸以允许预定量的润滑剂进入所述阀导向件。
13.如权利要求11或12所述的方法，还包括通过压配合将所述第二阀杆密封结构(10)连接至所述阀导向件的上端。
14.如权利要求11至13中任一项所述的方法，还包括 移除所述第二阀杆密封结构； 更换所述第二阀杆密封结构的O形环(26);及 再次安装所述第二阀杆密封结构。
15.—种具有多个汽缸(102)的内燃机的改装方法，所述多个汽缸(102)中的每一个与至少一个进气阀(106)和至少一个排气阀(108)相关联，所述方法包括 将根据权利要求I至8中任一项所述的阀杆密封结构连接到所述至少一个进气阀(106)和所述至少一个排气阀(108)中的一个的阀导向件。
全文摘要
本发明涉及一种用于内燃机的阀杆密封结构(10)，其可包括圆筒形本体(12)，其包括安装部分(16)和与该安装部分(16)一体形成的阀杆密封部分(14)；及O形环(26)，其构造为与在该内燃机的阀的阀导向件(40)内往复运动的阀杆密封接合。所述安装部分(16)可限定出用于容纳所述阀导向件(40)的上端(43)的开口(18)，且所述安装部分(16)构造为与所述阀导向件(40)的上端(43)大致液密接合。所述阀杆密封部分(14)可包括形成在所述圆筒形本体(12)的内表面(24)中的环形凹槽(22)。所述O形环(26)可容纳在所述环形凹槽内。
文档编号F01L3/08GK102852583SQ20121022982
公开日2013年1月2日 申请日期2012年6月28日 优先权日2011年6月29日
发明者H·黑罗尔德, H·巴特尔, U·霍尔斯特, O·埃勒特, J·罗登贝克 申请人:卡特彼勒发动机有限责任两合公司