一种发动机排气密封结构与方法技术

本发明专利技术提供了一种发动机排气密封结构与方法，排气密封结构包括依次同轴设置的卡箍、波纹管，所述卡箍和波纹管接触密封，卡箍内密封面为凹圆面，波纹管外密封面为凸圆面,凹圆面和凸圆面构成旋转密封面。本发明专利技术通过卡箍内密封凹圆面和波纹管外密封凸圆面组成旋转密封面，波纹管径向受力较大时可沿密封面旋转，减小波纹管径向受力和变形，且波纹管旋转时，旋转密封面面积和密封效果不变，有效解决排气管受到振动冲击时的排气管可靠性降低和密封问题；通过卡箍预紧力控制，可以控制波纹管和旋转密封面寿命，使波纹管寿命达到最大；排气密封结构结构简单，安装方便。安装方便。安装方便。

【技术实现步骤摘要】
一种发动机排气密封结构与方法


[0001]本专利技术属于发动机
，尤其是涉及一种发动机排气密封结构与方法。

技术介绍

[0002]发动机排气管的功能是将缸内燃烧产生的废气排出，在两段管路连接安装过程中，会存在初始安装偏差；同时在发动机振动影响下，排气管段之间会产生振动偏差，因此常采用波纹管来实现多段管路之间的弹性连接。
[0003]但由于波纹管径向补偿量有限，当初始安装偏差与振动偏差累加导致管路连接径向应力过大时，波纹管寿命将急剧降低，易出现破裂。发动机排气管发生漏气后，会导致发动机性能恶化，并存在安全隐患。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种发动机排气密封结构与方法，以解决发动机波纹管受到振动冲击后连接径向应力和变形过大问题。
[0005]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0006]一种发动机排气密封结构，包括同轴设置卡箍、波纹管，所述卡箍和波纹管接触密封，所述卡箍内密封面为凹圆面，所述波纹管外密封面为凸圆面，凹圆面和凸圆面构成旋转密封面；所述波纹管径向受力大于使密封面旋转的最小应力时，波纹管可沿旋转密封面旋转，波纹管旋转后，其径向受力和变形都将减小，波纹管寿命将延长；同时，波纹管沿密封面旋转时，所述卡箍凹密封面和波纹管凸密封面接触面积不变，密封效果不变。
[0007]进一步的，所述卡箍端面AA在密封面圆心O右侧，且卡箍端面AA面至弧面法兰始点B留有一定距离，以保证密封面转动时卡箍端面AA面与弧面法兰始点B点不干涉。<br/>[0008]进一步的，所述卡箍预紧力M、使密封面发生旋转的波纹管径向力F、波纹管应力F作用下疲劳寿命H存在如下关系：卡箍预紧力M减小时，假设卡箍凹密封面和波纹管凸密封面之间的摩擦系数不变，则密封面摩擦力将减小，使密封面发生旋转的波纹管径向力F相应减小；波纹管径向力F减小后，在相同负荷作用下波纹管将提前沿密封面旋转，密封面对波纹管径向受力的缓解作用将增强，波纹管寿命增大。即所述卡箍在拧紧力矩为M时，使其发生旋转的波纹管径向力为F，在F应力下波纹管应力疲劳寿命为H；卡箍在拧紧力矩为M1时，使其发生旋转的波纹管径向力为F1，在F1应力下波纹管应力疲劳寿命为H1；当M1＜M时，F1＜F，H1＞H，波纹管寿命增大。反之，卡箍预紧力M增大时，使密封面发生旋转的波纹管径向力F增大，在相同负荷作用下波纹管将推迟沿密封面旋转，旋转密封对波纹管径向受力的缓解作用减小，波纹管寿命减小。
[0009]进一步的，所述卡箍预紧力M、密封面寿命为h存在如下关系：卡箍预紧力M减小，在相同负荷作用下，密封面旋转次数将增加，密封面磨损加速，密封面寿命h减小。即所述卡箍在拧紧力矩为M时，密封面寿命为h，卡箍在拧紧力矩为M1时，密封面寿命为h1，当M1＜M时，h1＜h，密封面寿命减小。反之，卡箍预紧力M最大时，密封面旋转次数将减少，密封面寿命h
增大。
[0010]当卡箍预紧力足够大时，波纹管无法沿密封面旋转，密封面不发生磨损，密封面寿命显然大于波纹管寿命。随着卡箍预紧力M减小，使波纹管寿命在原有基础上增加，密封面寿命在原有基础上减小。因此，卡箍存在一最佳拧紧力矩M1，使波纹管寿命等于密封面寿命时，波纹管寿命达到最大。且波纹管寿命等于密封面寿命。
[0011]相对于现有技术，本专利技术所述的发动机排气密封结构与方法具有以下优势：
[0012](1)本专利技术所述的发动机排气密封结构与方法，通过卡箍内密封凹圆面和波纹管外密封凸圆面组成旋转密封面，波纹管径向受力较大时可沿密封面旋转，减小波纹管径向受力和变形，且波纹管旋转时，旋转密封面面积和密封效果不变，有效解决排气管受到振动冲击时的排气管可靠性降低和密封问题。
[0013](2)通过卡箍预紧力控制，可以控制波纹管和旋转密封面寿命，使波纹管寿命达到最大。
[0014](3)本专利技术所述的发动机排气密封结构与方法，结构简单，安装方便。
附图说明
[0015]构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0016]图1为本专利技术实施例所述的发动机排气密封结构与方法示意图；
[0017]图2为密封面不发生旋转时的波纹管变形示意图
[0018]图3为密封面发生旋转时的波纹管变形示意图
[0019]图4为现有发动机排气密封结构示意图
[0020]图5为现有发动机排气密封结构波纹管变形示意图
[0021]图1至图3中：
[0022]1‑
卡箍，2
‑
波纹管，3
‑
旋转密封面。
[0023]图4至图5中：
[0024]21
‑
卡箍，22
‑
波纹管，23
‑
迷宫式密封面。
具体实施方式
[0025]下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细地描述。
[0026]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0027]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0028]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0029]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0030]一种发动机排气密封结构，如图1所示，包括同轴设置的卡箍1、波纹管2。卡箍1内密封面为凹圆面，波纹管2外密封面为凸圆面，凹圆面和凸圆面接触密封构成旋转密封面3。现有发动机排气密封结构图4所示，卡箍21和波纹管22构成迷宫式密封面23。
[0031]当排气管工作时，在排气气流冲刷和振动作用下，波纹管将承受径向力F，在径向力F作用下，波纹管将上下摆动，对于本专利技术排气密封结构，当径向力较小、不足以克服旋转密封面3的摩擦力时，密封面不旋转，波纹管2将发生如图2所示变形。此时本专利技术波纹管受力和变形情况与图5现有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种发动机排气密封结构，密封结构包括卡箍和波纹管，所述卡箍和波纹管接触密封，其特征在于：所述卡箍内密封面为凹圆面，所述波纹管外密封面为凸圆面，凹圆面和凸圆面构成旋转密封面；所述波纹管径向应力大于使密封面旋转的最小应力时，波纹管可沿旋转密封面旋转；所述波纹管延密封面旋转时，凹密封面和凸密封面接触面积不变。2.如权利要求1所述的一种发动机排气密封结构，其特征在于，所述卡箍端面在密封面圆心右侧，且卡箍端面至弧面法兰始点留有一定距离，以保证密封面转动时卡箍端面与弧面法兰始点不干涉。3.一种利用如权利要求1或2所述的发动机排气密封结构的密封方法，其特征在于，当排气管工作时，在排气气流冲刷和振动作用下，波纹管将承受径向力F，当F径向力较小、不足以克服旋转密封面3的摩擦力时，密封面不旋转；当波纹管径向力F增大到足以克服旋转密封面3的摩擦力时，密封面3旋转时，通过密封面摩擦将吸收部分波纹管2径向力，波纹管2沿旋转密封面3旋转时，密封面3密封面积和密封效果不变。4.如权利要求2所述的密封方法，其特征在于，卡箍预紧力M减小时，假设卡箍凹密封面和波纹管凸密封面之间的摩擦系数不变，则密封面摩擦力将减小，使密封面发生旋转的波纹管径向力F相...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏立旺，曹斯琦，陈艾君，樊广志，刘江伟，张翔宇，
申请(专利权)人：中国北方发动机研究所，
类型：发明
国别省市：