多缸增壓式活塞內燃機的排氣管的製作方法
2023-07-01 17:38:51 2
專利名稱:多缸增壓式活塞內燃機的排氣管的製作方法
本發明涉及一種多缸有增壓的活塞式內燃機的排氣管，它至少有一個排氣管的內管和一個在此內管外相隔一定距離地包圍著它的密封外殼，其內管由一些分段組成，分段的長度大體上與活塞式內燃機的汽缸距離相同。這種有外殼的排氣管，使排氣熱損失最小，並在使用中表面溫度低。
這類排氣管由DE-OS3445916中已知。通廢氣的內管在工作時由於排氣溫度高、脈動的排氣流以及由活塞式內燃機引起的振動，使之處於高交變載荷之下。一個突出的問題是，幾乎具有排氣溫度的內管，如何可靠地固定在其外圍有時還加以冷卻的外殼上。由於內管固定裝置和外殼之間不同的和交變的溫度，所以造成了不同的熱膨脹，從而引起相對運動，並導致局部磨損。此外，內管支承件上的焊接部分，在出現交變負荷時對裂紋特別敏感。
本發明的目的是，提出一種這類排氣管的內管，這種內管不需要焊接。按本發明這一目的和其它結構可通過下述特徵來達到。
1.多缸有增壓的活塞式內燃機的排氣管，它至少有一個排氣的內管和一個在此內管外相隔一定距離地包圍著它的密封外殼，其內管由一些分段組成，分段的長度大體上與活塞式內燃機的汽缸距離相同，其特徵為內管的每一個分段由兩個槽形零件組成，它們利用在兩個縱向邊上的凸緣摞在一起，並在它們之間構成管子橫截面;內管的分段在縱向緊接排列，但留有膨脹縫;槽形零件的凸緣固定在圍繞它的外殼上。
2.所述之排氣管，其特徵為在每兩個內管的分段之間所具有的膨脹縫上，設有與槽形零件相配合的蓋板，蓋板與內管相鄰分段的端頭相搭接。
3.所述之排氣管，其特徵為在凸緣平面內蓋板的寬度，設計成大約比有關的槽形零件上與之相對應的寬度尺寸小槽形零件壁厚這麼一個量。
4.所述之排氣管，其特徵為蓋板的內周長大約比有關的槽形零件的外周長大槽形零件的壁厚這麼一個量。
5.所述之排氣管，其特徵為裝配內管時，通過撐開槽形零件和蓋板，在凸緣平面中對各分段作用了一個垂直於縱向的預應力。
6.所述之排氣管，其特徵為內管的分段和蓋板在凸緣上用螺釘沿縱向和橫向固定。
7.所述之排氣管，其特徵為在凸緣和外殼之間，在每個螺釘處設一塊形成隔熱的墊板。
8.所述之排氣管，其特徵為各分段的螺釘大體裝在有關汽缸出口氣流的平面中。
9.所述之排氣管，其特徵為內管端頭的端孔，用可拆卸地固定在槽形零件上的蓋來封閉。
10.所述之排氣管，其特徵為每一個蓋有一個與凸緣平面垂直的拱起，它與有關的端面孔輪廓不同，所以固定前僅在蓋的上下邊緣區與相應的槽形零件有接觸。
11.所述之排氣管，其特徵為每個蓋在凸緣平面區的一側剛性固定，而在相對的另一側為可移動地固定。
12.所述之排氣管，其特徵為每一個蓋垂直於凸緣平面分割開，以構成一個膨脹縫，每個半蓋被剛性地固定在凸緣平面區中。
13.所述之排氣管，其特徵為每一個半蓋在凸緣平面中分割開，並在四個部分蓋的每一個上形成一個朝向管子內部的凸緣。
14.所述之排氣管，其特徵為部分蓋的凸緣裝在槽形零件的凸緣之間，在內管每一側的全部四個凸緣，一起用螺釘固定在外殼上。槽形零件的造型使內管無需焊接，並避免對裂紋的敏感性。在裝配時由於擴張而在槽形零件上產生的預應力，在達到工作溫度時因熱膨脹而得到補償。在冷態時，這種預應力對結構零件而言，引起的負荷不大。因此，由於熱膨脹而產生的在高溫下為嚴重的零件負荷，在本發明的排氣管中不再存在。通過用螺釘來固定內管可以避免在溫度改變時外殼和內管之間產生相對運動，而且工作時產生的氣體力傳給外殼，從而不會使內管發生變形。
本發明的優點特別是，內管的一段段槽形零件可以用薄板來製造，這是特別經濟的;通過預應力使內管在工作溫度下材料受的負荷減小;因此製造槽形零件可選用耐熱強度較差的廉價材料;並且按照我們所建議的內管結構，工作可靠，重量輕。
附圖表示了本發明的一個實施例，並在下面作詳細說明。其中圖1 排氣管已裝好內管的俯視圖，圖2 按圖1Ⅱ-Ⅱ線的排氣管橫截圖，圖3 按圖2Ⅲ-Ⅲ線通過蓋板固定裝置的剖面圖，圖4 按圖2Ⅳ-Ⅳ線通過槽形零件固定裝置的剖面圖，圖5 有一個整體蓋子的內管端頭的視圖，
圖6 蓋子分成兩件的內管端頭的視圖，圖7 按圖5Ⅶ-Ⅶ線通過內管蓋子固定裝置的視圖，圖8 按圖6Ⅷ-Ⅷ線內管端頭的視圖，圖9 蓋子分成四件的內管端頭的視圖，圖10 按圖9Ⅹ-Ⅹ線的內管端部視圖，圖11 按圖1Ⅺ-Ⅺ線通過內管端部固定裝置的剖面圖。
對於一臺多缸有增壓的活塞式內燃機，排氣管道被裝在「V」形排列的汽缸排之間汽缸-曲軸箱17的空腔中。由兩排汽缸來的廢氣通往內管11。它的外面是與之相隔一定距離的用流體冷卻的密封外殼12、13。汽缸的排氣孔上裝有排氣套管29，它通過相應的孔插入內管11中，但並不與之相連接。為了連接廢氣增壓器的廢氣進口，在內管11上設多個孔27。
內管11是由長度大約為活塞式內燃機汽缸距離的分段14、15、16所組成。每一個分段14、15、16由如圖2中之15a、15b兩個槽形零件組成，它們利用在兩個縱向邊上的凸緣19、19摞在一起，在它們之間構成管子橫截面。通過凸緣使每一個分段14、15、16的槽形零件固定在周圍外殼12、13的安裝面28上。內管11的分段14、15、16在縱向緊接排列，但留有膨脹縫，因而互相併不接觸。在每兩個內管11的分段14、15、16之間所具有的膨脹縫上，設有與槽形零件的外輪廓相配的蓋板20、21，蓋板與內管11相鄰分段的端頭相搭接。因此漏洩到內管和外殼之間空腔中的廢氣很少，並從而使因排氣而引起的熱損失很小。
內管11的分段14、15、16用螺釘23沿縱向和橫向固定。分段14、15、16的螺釘23裝在由兩個大體對置的排氣接管29流出的出口氣流之間一個平面的中心。排氣流作用在槽形零件壁面上的噴射壓力直接由螺釘23來承受。所以可以避免氣體力使內管變形。通過可以專門設計為絕熱的墊板25，使內管11和外殼12間在固定位置處的接觸面積比較小。從而使從內管到外殼的熱流比較小。內管的溫度幾乎與排氣溫度相同。蓋板20、21同樣用螺釘22在縱向和橫向固定起來，為了形成熱阻，同樣採用墊板25。蓋板20、21從凸緣到凸緣的內周長大約比有關的槽形零件的外周長大槽形零件的壁厚這麼一個量。再加上在蓋板20、21的凸緣之間有間隔板26，使搭接區中分段14、15、16和蓋板20、21之間，在凸緣和圓周範圍內保留一個間隙。從而當工作時在搭接區中由於熱膨脹使分段端頭和蓋板20、21之間可能出現的相對運動，在縱向不會受到妨礙。
在凸緣平面內蓋板20、21的寬度大約比有關的槽形零件上與之相對應的寬度尺寸小槽形零件的壁厚這麼一個量。因此在裝配內管時，使搭接區中在槽弓的中心區蓋板20、21和有關槽形，零件相接觸。由於蓋板尺寸小得不多，所以在接觸區作用於槽形零件上的力很小，因此對於沿縱向的熱膨脹沒有什麼影響。但是對於阻尼槽形零件的振動而言，此力是足夠大的。
裝配時通過撐開各分段14、15、16的槽形零件，在內管11上作用一個與縱向垂直的預應力。撐開的量與工作溫度下預計產生的熱膨脹相應。在槽形零件中由於撐開所產生的預應力，冷態時在零件上產生的負荷不大，當達到工作溫度時因熱膨脹而補償。因此在高溫時不會出現由於熱膨脹受阻礙而在零件中產生嚴重的負荷。
在內管11的兩端用螺釘在槽形零件上可拆卸地固定蓋30、31、32，來封閉端面孔。每一個蓋30、31、32有一個與凸緣平面垂直的拱起，它與有關的端面孔輪廓不同，所以固定前僅在蓋30、31、32的上下邊緣區與相應的槽形零件14a、14b有接觸。裝配時，蓋30、31、32通過使拱起變形來適應於端面孔的輪廓。因此在蓋30、31、32上產生一個預應力，它可以抑制上下覆蓋區的振動。
圖5表示了用一個整蓋30封閉內管11管端的結構，蓋在凸緣平面區的一側是剛性固定的，而在相對的另一側用一個夾緊塊可移動地固定在內管11分段14的端頭上。在受熱時，蓋可以朝夾緊塊一側自由膨脹。
圖6所表示的是內管11用蓋子來封閉其端頭的另一種方案，蓋子用一個與凸緣平面垂直的膨脹縫分開。每個半蓋31、32在凸緣平面區用螺釘33或34剛性地固定在內管11分段14的端頭上。半蓋31、32朝著膨脹縫進行熱膨脹。在工作溫度下;膨脹縫幾乎被封閉，所以在這一情況下可以使漏到內管和外殼之間空腔去的氣量很少。
端頭封閉的另一種方案可見圖9。這時，每個半蓋31、32在凸緣平面內再次分開。在每一個四分之一蓋31a、31b、32a、32b的分開面上形成一個指向管子內部的凸緣，它們在槽形零件14a、14b的凸緣平面內沿內管11的縱向延伸到螺釘35。部分蓋31a、31b、32a、32b的凸緣裝在槽形零件14a、14b的凸緣之間。在內管11每一側的四個彼此在一起的凸緣，用螺35固定在外殼12上。
權利要求
1.多缸有增壓的活塞式內燃機的排氣管，它至少有一個排氣的內管和一個在此內管外相隔一定距離地包圍著它的密封外殼，其內管由一些分段組成，分段的長度大體上與活塞式內燃機的汽缸距離相同，其特徵為內管(11)的每一個分段(14、15、16)由兩個槽形零件組成，它們利用在兩個縱向邊上的凸緣(18、19)摞在一起，並在它們之間構成管子橫截面；內管(11)的分段(14、15、16)在縱向緊接排列，但留有膨脹縫；槽形零件的凸緣(18、19)固定在圍繞它的外殼(12、13)上。
2.按照權利要求
1所述之排氣管，其特徵為在每兩個內管(11)的分段(14、15、16)之間所具有的膨脹縫上，設有與槽形零件相配合的蓋板(20、21)，蓋板與內管(11)相鄰分段的端頭相搭接。
3.按照權利要求
2所述之排氣管，其特徵為在凸緣平面內蓋板(20、21)的寬度，設計成大約比有關的槽形零件上與之相對應的寬度尺寸小槽形零件壁厚這麼一個量。
4.按照權利要求
3所述之排氣管，其特徵為蓋板(20、21)的內周長大約比有關的槽形零件的外周長大槽形零件的壁厚這麼一個量。
5.按照權利要求
1和2所述之排氣管，其特徵為裝配內管(11)時，通過撐開槽形零件和蓋板(20、21)，在凸緣平面中對各分段(14、15、16)作用了一個垂直於縱向的預應力。
6.按照權利要求
1和2所述之排氣管，其特徵為內管(11)的分段(14、15、16)和蓋板(20、21)在凸緣(18、19)上用螺釘(22、23、35)沿縱向和橫向固定。
7.按照權利要求
6所述之排氣管，其特徵為在凸緣(18、19)和外殼(12)之間，在每個螺釘(22、23、35)處設一塊形成隔熱的墊板(25)。
8.按照權利要求
6所述之排氣管，其特徵為各分段(14、15、16)的螺釘(23)大體裝在有關汽缸出口氣流的平面中。
9.按照權利要求
1所述之排氣管，其特徵為內管(11)端頭的端孔，用可拆卸地固定在槽形零件上的蓋(30、31、32)來封閉。
10.按照權利要求
9所述之排氣管，其特徵為每一個蓋(30、31、32)有一個與凸緣平面垂直的拱起，它與有關的端面孔輪廓不同，所以固定前僅在蓋的上下邊緣區與相應的槽形零件(14a、14b)有接觸。
11.按照權利要求
9和10所述之排氣管，其特徵為每個蓋(30)在凸緣平面區的一側剛性固定，而在相對的另一側為可移動地固定。
12.按照權利要求
9和10所述之排氣管，其特徵為每一個蓋垂直於凸緣平面分割開，以構成一個膨脹縫，每個半蓋(31、32)被剛性地固定在凸緣平面區中。
13.按照權利要求
12所述之排氣管，其特徵為每一個半蓋(31、32)在凸緣平面中分割開，並在四個部分蓋(31a、31b、32a、32b)的每一個上形成一個朝向管子內部的凸緣。
14.按照權利要求
13所述之排氣管，其特徵為部分蓋(31a、31b、32a、32b)的凸緣裝在槽形零件(14a、14b)的凸緣之間，在內管(11)每一側的全部四個凸緣，一起用螺釘(35)固定在外殼(12)上。
專利摘要
通廢氣的內管(11)裝在一個與此內管相隔一定 距離並包圍著它的密封外殼(12、13)內。內管由一些 分段(15)組成，分段的長度大體與活塞式內燃機的汽 缸距離相等。內管的每一個分段由兩個槽形零件 (15a、15b)組成，它們利用在兩個縱向邊上的凸緣 (18、19)摞在一起，在它們之間構成管子橫截面。槽 形零件的凸緣(18、19)用螺釘(22、23)固定在圍繞著 它的外殼(12、13)上。內管用薄板製造，避免焊接，結 構重量輕。
文檔編號F02B37/02GK87107002SQ87107002
公開日1988年5月4日 申請日期1987年10月17日
發明者赫伯特·多伊奇曼 申請人:腓特烈港發動機及渦輪機聯合股份公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan