УПЛОТНИТЕЛЬНАЯ ПРОКЛАДКА

Заявляемая полезная модель относится к области двигателестроения, а именно, к уплотнительным прокладкам, которые могут использоваться в частности, в качестве прокладки для головок цилиндров, а также для других поверхностей, между которыми должно быть обеспечено уплотнение, например в качестве разнообразных фланцевых прокладок.
Применяемые в настоящее время металлические прокладки для улучшения уплотнительных свойств и сохранения их в течение сравнительно продолжительного времени имеют вокруг отверстий различной формы, по меньшей мере, в одном из слоев прокладки углубления или выступы, называемые «зигами» («гофрами»), которые, как правило, полностью окружают отверстия.
Однако зиг может выполнять свои функции лишь до тех пор, пока в области этого зига сохраняется некоторая упругость, что, как правило, нельзя обеспечить без дополнительных средств, предупреждающих полную пластическую деформацию. С этой целью обычно используются ограничители деформации для зигов. Такие ограничители деформации известны и весьма разнообразны и обычно называется «стопперами».
Известна прокладка по патенту РФ №2273778 (F16J 15/08, 10.08.2004), в которой стоппер выполнен в зоне между зигом и отверстием в виде волнообразного или зубчатого профиля.
Применение указанного стоппера по сравнению с плоскими стопперами, например в виде приваренного вокруг отверстия кольца, позволяет локально перераспределять в некоторых пределах усилие прижима, создаваемое крепежными элементами вокруг отверстия камеры сгорания за счет пружинения стоппера и локального изменения высоты, шага и количества волн стоппера и тем самым снижать деформацию головки цилиндров и блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания. Однако не всегда имеется возможность разместить в прокладке зиг и стоппер между зигом и отверстием из-за конструкции сопрягаемых деталей. Также данная конструкция в отдельных случаях не позволяет равномерно перераспределить усилие прижима, так как невозможно на ограниченном участке создать волнообразный стоппер с переменной высотой или шагом, а также удалить часть волн.
Известна прокладка по патенту США №6769696 (F02F /11/00, 03.08.2004), в которой стоппер выполнен в зоне между зигом и отверстием в виде локальных поднятий и углублений, расположенных в шахматном порядке, или в виде извилистого выступа, или в виде выступов, расположенных в радиальном направлении относительно отверстия камеры сгорания цилиндра.
Применение указанных стопперов также позволяет за счет пружинения стоппера локально перераспределять в некоторых пределах усилие прижима, создаваемое крепежными элементами вокруг отверстия камеры сгорания и тем самым снижать деформацию головки цилиндров и блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания. Однако не всегда имеется возможность разместить в прокладке зиг и стоппер между зигом и отверстием из-за конструкции сопрягаемых деталей.
Известна прокладка по Европейскому патенту №2088305 (F16J 15/08, 06.02.2008), в которой волнообразный стоппер интегрирован в зиг.
Применение указанного стоппера позволяет размещать зиги с интегрированными стопперами вокруг отверстий с ограниченным пространством для их размещения. Однако данная конструкция не позволяет равномерно перераспределить усилие прижима, так как профиль стопперов, интегрированных в зиг, постоянен по всей длине зига.
Наиболее близким аналогом заявляемой прокладки является прокладка по патенту РСТ №WO 2006/1312309 (F16J 15/08,14.12.2006).
Указанная прокладка имеет, по меньшей мере, один металлический слой с отверстиями, окруженными, по меньшей мере, одним зигом, в котором сформован волнообразный или извилистый стоппер и в зоне перемычки между двумя отверстиями камер сгорания количество выпуклых областей стоппера меньше, чем сумма выпуклых областей вне зоны перемычек.
Применение указанного стоппера позволяет размещать зиги с интегрированными стопперами вокруг отверстий с ограниченным пространством для их размещения и особенно в зоне перемычки между двумя отверстиями камер сгорания цилиндров двигателя. Однако данная конструкция не позволяет равномерно перераспределить усилие прижима, так как профиль стопперов, интегрированных в зиг постоянен по всей длине зига.
Существенные признаки наиболее близкого аналога:
- металлический слой с отверстиями;
- по меньшей мере, один зиг;
- стоппер
являются общими с существенными признаками заявляемой прокладки.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является:
- создание прокладки, которая позволяет уплотнить сопрягаемые фланцы, в частности головку цилиндров и блок цилиндров, с ограниченными возможными зонами размещения вокруг отверстий зигов и стопперов;
- создание прокладки, которая позволяет равномерно перераспределить усилие прижима по длине зига и стоппера.
Технический результат - повышение надежности прокладки, уменьшение деформации цилиндров двигателя и плоскости головки цилиндров.
Поставленную задачу решает уплотнительная прокладка, содержащая, по меньшей мере, один металлический слой, в котором выполнено, по меньшей мере, одно функциональное отверстие, причем, по меньшей мере, в одном из металлических слоев вокруг отверстия сформован, по меньшей мере, один зиг, и по меньшей мере, один из зигов содержит стоппер для ограничения деформации. Стоппер выполнен в виде выступов, имеющих профиль зуба, трапеции или дуги, при этом выступы стоппера в основном расположены в направлении, нормальном к направлению зига, в котором они расположены, или отклоняющемся от нормального на угол не более 3°, что обусловлено точностью оборудования для изготовления оснастки. Ширина и/или длина выступов и/или расстояние между выступами стоппера различны в различных областях по окружности отверстия.
Уплотнительная прокладка может быть выполнена таким образом, что зиг и стоппер для ограничения деформации располагаются на соседних слоях.
Уплотнительная прокладка может быть выполнена таким образом, что вокруг отверстия сформована, по меньшей мере, одна половина зига.
При этом выступы стопперов на разных слоях прокладки имеют разную высоту и/или длину и/или ширину и/или расстояние между собой.
В заявляемой прокладке между двумя соседними отверстиями, вокруг которых сформованы зиги со стопперами, дальние от отверстий половины зигов отсутствуют и сопряжены друг с другом половиной зига, а выступы стоппера в зоне между ближними от отверстий половинами зигов и сопряжениями наружных половин зигов расположены в направлении, параллельном линии соединяющей центры отверстий.
Для обеспечения требуемой величины ограничения деформации зига, от которого зависит надежность прокладки, для выступов стоппера могут быть заданы разные значения высоты, длины, ширины и расстояния между ними. Целесообразно, чтобы высота, длина, ширина выступов и расстояние между ними не были постоянными на протяжении всего стоппера, а могли иметь разную величину, чтобы обеспечить требуемое локальное влияние стоппера. Это дает возможность получить требуемую равномерную упругость, жесткость зига вокруг отверстия за счет создания неравномерной степени пластической деформации. Например, для уменьшения деформации цилиндров двигателя и плоскости головки цилиндров выступы стоппера, расположенные в зиге отверстия камеры сгорания прокладки головки цилиндров, вблизи крепежных отверстий могут иметь большую ширину, меньшую длину и большее расстояние между ними, чем в более удаленных областях.
Также ширина выступов может быть переменной, как на протяжении всего стоппера, так и локально. Например, выступы стоппера, расположенные в зиге отверстия камеры сгорания прокладки головки цилиндров, вблизи крепежных отверстий могут иметь переменную ширину: большую у крепежных отверстий и меньшую у отверстия камеры сгорания.
Согласно заявляемой полезной модели прокладка может также содержать, по меньшей мере, два металлических слоя с зигами, каждый из которых имеет стоппер или стопперы могут иметься на части слоев.
Также стоппер может быть сформован в отдельном слое и служить ограничителем деформации для зига, сформованного в соседнем слое.
В случае, когда нет места для расположения зига со стоппером или усилия прижима прокладки недостаточно, может использоваться половина зига со стоппером.
В случае, когда в прокладке имеются два или более отверстия, например, отверстия камер сгорания прокладки головки цилиндров, вокруг которых должны быть сформованы зиги со стопперами, и расстояние в области прокладки между двумя отверстиями не позволяет размещение двух зигов в данной области прокладки, дальние от отверстий половины зигов могут отсутствовать и быть сопряжены друг с другом половиной зига, а в зоне между ближними от отверстий половинами зигов и сопряжениями наружных половин зигов выступы стоппера могут быть расположены в направлении, параллельном линии, соединяющей центры отверстий, или под углом не более 3° к данной линии, что обусловлено точностью оборудования для изготовления оснастки.
Заявляемая прокладка иллюстрируется следующими рисунками.
На фиг.1 представлена плоская однослойная прокладка.
На фиг.2 представлен фрагмент плоской однослойной прокладки где:
1 - металлический слой;
2 - стоппер;
3 - зиг.
На фиг.3 представлен местный вид А, указанный на фиг.1 где:
1 - металлический слой;
2 - стоппер;
3 - зиг;
Н - длина выступа стоппера;
b - ширина выступа стоппера;
h - расстояние между выступами стоппера;
На фиг.4 представлен вариант плоской двухслойной прокладки с расположением выступов стоппера друг к другу где:
1a - первый металлический слой;
2а - стоппер в первом металлическом слое;
3а - зиг в первом металлическом слое;
1b - второй металлический слой;
2b - стоппер во втором металлическом слое;
3b - зиг во втором металлическом слое.
На фиг.5 представлен вариант плоской двухслойной прокладки с расположением выступов стоппера в направлении друг от друга где:
1a - первый металлический слой;
2а - стоппер в первом металлическом слое;
3а - зиг в первом металлическом слое;
1b - второй металлический слой;
2b - стоппер во втором металлическом слое;
3b - зиг во втором металлическом слое.
На фиг.6 представлен вариант плоской двухслойной прокладки с расположением выступов стоппера друг к другу где:
1a - первый металлический слой;
2 - стоппер в первом металлическом слое;
3а - зиг в первом металлическом слое;
1b - второй металлический слой;
3b - зиг во втором металлическом слое.
На фиг.7 представлен вариант плоской двухслойной прокладки с расположением выступов стоппера в направлении друг от друга где:
1a - первый металлический слой;
2 - стоппер в первом металлическом слое;
3а - зиг в первом металлическом слое;
1b - второй металлический слой;
3b - зиг во втором металлическом слое.
На фиг.8 представлен вариант плоской трехслойной прокладки где:
1a - первый металлический слой;
2а - стоппер в первом металлическом слое;
3а - зиг в первом металлическом слое;
1b - второй металлический слой;
2b - стоппер во втором металлическом слое;
3b - зиг во втором металлическом слое.
1с - третий металлический слой;
2с - стоппер в третьем металлическом слое;
3с - зиг в третьем металлическом слое.
На фиг.9 представлен вариант плоской трехслойной прокладки где:
1a - первый металлический слой;
2а - стоппер в первом металлическом слое;
3а - зиг в первом металлическом слое;
1b - второй металлический слой;
3b - зиг во втором металлическом слое.
1с - третий металлический слой;
2с - стоппер в третьем металлическом слое;
3с - зиг в третьем металлическом слое.
На фиг.10 представлен вариант плоской трехслойной прокладки где:
1а - первый металлический слой;
3а - зиг в первом металлическом слое;
1b - второй металлический слой;
2b - стоппер во втором металлическом слое;
3b - зиг во втором металлическом слое.
1с - третий металлический слой;
3с - зиг в третьем металлическом слое.
На фиг.11 представлен вариант плоской четырехслойной прокладки где:
1a - первый металлический слой;
2а - стоппер в первом металлическом слое;
3а - зиг в первом металлическом слое;
1b - второй металлический слой;
2b - стоппер во втором металлическом слое;
3b - зиг во втором металлическом слое.
1с - третий металлический слой;
2с - стоппер в третьем металлическом слое;
3с - зиг в третьем металлическом слое.
1d - четвертый металлический слой;
2d - стоппер в четвертом металлическом слое;
3d - зиг в четвертом металлическом слое.
На фиг.12 представлен вариант плоской четырехслойной прокладки где:
1a - первый металлический слой;
2а - стоппер в первом металлическом слое;
3а - зиг в первом металлическом слое;
1b - второй металлический слой;
3b - зиг во втором металлическом слое.
1с - третий металлический слой;
2с - стоппер в третьем металлическом слое;
3с - зиг в третьем металлическом слое.
1d - четвертый металлический слой;
2d - стоппер в четвертом металлическом слое;
3d - зиг в четвертом металлическом слое.
На фиг.13 представлен вариант плоской четырехслойной прокладки где:
1a - первый металлический слой;
3а - зиг в первом металлическом слое;
1b - второй металлический слой;
2b - стоппер во втором металлическом слое;
3b - зиг во втором металлическом слое.
1с - третий металлический слой;
2с - стоппер в третьем металлическом слое;
3с - зиг в третьем металлическом слое.
1d - четвертый металлический слой;
3d - зиг в четвертом металлическом слое.
На фиг.14 представлен вариант плоской трехслойной прокладки где:
1a - первый металлический слой;
3а - зиг в первом металлическом слое;
1b - второй металлический слой;
2b - стоппер во втором металлическом слое;
1с - третий металлический слой;
3с - зиг в третьем металлическом слое.
На фиг.15 представлен вариант с переменной шириной выступов стоппера, где:
1 - металлический слой;
2 - стоппер;
3 - зиг;
Н - длина выступа стоппера;
1
b - минимальная ширина выступа стоппера;
2
b - минимальная ширина выступа стоппера;
h - расстояние между выступами стоппера.
На фиг.16 представлен вариант с половинным зигом и стоппером, где:
1 - металлический слой;
2 - стоппер;
4 - половина зига.
На фиг.17 представлен местный вид Б (перемычка между отверстиями камер сгорания), указанный на фиг.1 где:
2 - стоппер вокруг левого отверстия;
2 - стоппер вокруг правого отверстия;
3 - зиг вокруг левого отверстия;
3 - зиг вокруг правого отверстия;
4 - сопряжение наружных половин зигов;
5 - стоппер в зоне перемычки.
Заявляемая прокладка позволяет уплотнить сопрягаемые фланцы с ограниченными возможными зонами размещения вокруг отверстий зигов и стопперов и равномерно перераспределить усилие прижима по длине зига и стоппера, что повышает надежность прокладки и уменьшает деформации цилиндров двигателя и плоскости головки цилиндров.