CN104005880A - 一种密封装置及具有该密封装置的分段式排气管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种密封装置，用于分段式排气管的内接排气管与外接排气管接口处的密封。密封装置包括筒状的本体，本体沿其长度方向，包括一段与内接排气管管口的外壁周面过盈套接的第一密封部，和一段能够弹性变形的第二密封部，该第二密封部与外接排气管管口的内壁周面预压抵接贴合。通过上述设置，密封装置结构简单，且能够提高其在高低温变化及振动工况下的密封性能，提升分段式排气管接口处密封的可靠性及密封装置的使用寿命。在此基础上，本发明还公开了一种具有该密封装置的分段式排气管。

Description

一种密封装置及具有该密封装置的分段式排气管

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种用于分段式排气管的密封装置。此外，本发明还涉及具有该密封装置的分段式排气管。

背景技术

目前，发动机排气管的形式主要分为整体式排气管和分段式排气管，针对多缸发动机而言，整体式排气管无法有效释放工作的热应力，容易导致变形、损坏排气管垫片等故障；因而，分段式排气管已广泛应用于多缸发动机上。

分段式排气管通常至少由两段排气管连接构成，并且，分段式排气管的接口处于高温及振动的工作环境中，各段排气管的接口容易产生漏气现象。因此，为了确保发动机有效的工作性能，需进一步对分段式排气管密封的可靠性进行开发研究。

通常，分段式排气管的两段排气管的管口相互插装连接，其中，管口外径较小的排气管为内接排气管01，管口外径较大的排气管为外接排气管02。现有技术中，在两段排气管的接口处通常采用的密封方式有两种：其一，密封环03密封；其二，热胀密封。此两种密封方式均存在一定的技术问题。

第一，针对密封环03密封的方式，请一并参看图1、图2和图3所示。此种密封方式在内排气管的连接端套装四道密封环03，通过四道密封环03紧贴排气管的接口端面，形成径向密封；同时，当排气时，排气压力将密封环03压向密封环槽04的侧壁面，以实现轴向密封。但是，实际的排气压力并不高，难以将密封环03有效压紧于密封环槽04侧壁上；另外，由于加工误差和装配性能的影响，密封环槽04宽度大于两道密封环03压紧厚度，降低了密封环03与密封环槽04的贴合性，容易发生漏气现象。

由于排气管在工作过程中，受到高温振动的作用，两排气管接口处、密封环03均会热胀，且排气管与密封环03之间的磨损颗粒填充至密封环03的空隙间，导致密封环03卡滞而使其振动调节能力丧失。由此可知，此种密封方式的漏气量较大、密封较易失效。

第二，针对热胀密封方式，请参见图4和图5所示。此种密封方式需要严格控制各段排气管的接口处的尺寸，使得排气管安装后，在接口处间存在微小的径向间隙S。如此，在高温状态下的排气管发生热胀，从而使内外排气管管口间的径向间隙S减小，且随着温度的升高逐渐消除径向间隙S。

热胀方式的密封具有较大的局限性，需针对不同发动机、不同排气管材料调整加工排气管接口处的尺寸，以满足在工作状态下的热胀密封。但是，采用热胀方式密封时，两段排气管的接口处径向间隙S较小，装配困难；且，在较低温的工作状态下，热胀量不足，必然发生漏气现象；同时，此种密封方式下两段排气管的径向间隙S较小，接口处容易发生烧结，且当接口处的热膨胀不均匀时，导致排气管接口处卡滞，无法对排气管接口处进行轴向调整，因此，此种密封方式还较易引起排气管垫片的错位、甚至排气管发生裂纹等严重问题。

有鉴于此，亟待为分段式排气管接口处的密封提供一种密封装置，以提高在高低温变化及振动的工作环境下的密封性能，从而提升分段式排气管接口处密封的可靠性及密封装置的使用寿命。

发明内容

针对上述存在的缺陷，本发明要解决的技术问题在于提供一种密封装置，从而更好地适应在高低温变化及振动的环境中工作，确保分段式排气管接口处的可靠有效的密封性能。在此基础上，本发明还提供一种具有该密封装置的分段式发动机排气管。

本发明提供的密封装置，用于分段式排气管的内接排气管与外接排气管接口处的密封，所述密封装置包括筒状的本体，所述本体沿其长度方向，包括一段与所述内接排气管管口的外壁周面过盈套接的第一密封部，和一段能够弹性变形的第二密封部，所述第二密封部与所述外接排气管管口的内壁周面预压抵接贴合。

优选地，所述第一密封部设置为与内接排气管管口过盈配合的圆柱形的密封套管，所述第二密封部设置为球面形外周面的密封筒。

优选地，靠近所述第二密封部的本体端口口径尺寸在所述内接排气管的外直径尺寸和所述外接排气管的内直径尺寸之间。

优选地，所述本体为耐热金属材料，且所述第二密封部设置为能够弹性变形的薄壁件，装配状态下，所述薄壁件能够预压变形贴合所述外接排气管管口的内壁周面。

优选地，所述第一密封部与所述第二密封部同轴设置。

优选地，设置所述第二密封部的弹性变形量大于排气管热胀冷缩的变形量。

本发明还提供一种分段式排气管，包括相互连接的内接排气管和外接排气管，及密封所述内接排气管与所述外接排气管连接处的密封装置，其中，所述密封装置为以上任一项权利要求所述的密封装置。

与现有技术相比，本发明提供的密封装置能够有效解决在高低温变化、排气管振动时，排气管接口处的易漏气现象，从而，显著提高分段式排气管密封的可靠性。具体地，该密封装置包括筒状的本体，该本体沿其长度方向，包括第一密封部和第二密封部。装配时，内接排气管由靠近第二密封部的端口***，从而使第一密封部套接于内接排气管的管口，并且，第一密封部的内表面与内接排气管管口的外壁周面过盈配合，进而规避气体由密封装置与内接排气管连接处泄漏；而对于第二密封部，通过预压使其弹性变形，从而抵接贴合于外接排气管管口处的内壁周面，形成实时有效的密封线或密封面，且，在分段式排气管高温及振动的工作状态下，分段式排气管的各段管口之间的轴线发生偏移或各段排气管沿轴向方向相对运动时，抵接于外接排气管管口内壁的第二密封部能够沿外接排气管的内壁滑动，降低了内外排气管间的轴向运动摩擦磨损，提升了轴向可调性；同时，在振动工况下，通过第二密封部的弹性变形能够有效的补偿移动量，使得第二密封部与外接排气管管口的内部有效抵接，确保密封装置与外接排气管的可靠密封。显然，通过第一密封部与内接排气管过盈配合密封、第二密封部与外接排气管预压紧贴密封，有效提高了密封装置的密封效果，为分段式排气管在完全密封下有效工作提供了保障。

在本发明中的优选方案中，第一密封部设置为圆形的密封套管，第二密封部设置为球面形外周面的密封筒。其中，密封套管与内接排气管的管口相过盈配合，使密封装置与内接排气管有效密封；密封筒的球面形外周面能够实时与外接排气管保证有效可靠的抵接密封，尤其是，在内接排气管与外界排气管的管口轴线出现倾斜时，该密封筒仍能够提供可靠的完整的过盈密封线或密封面。显然，如此设置，提升了该密封装置的适应性和可调性，并进一步提高了密封装置的密封性。

在本发明的另一优选方案中，靠近第二密封部的本体端口的口径尺寸在内接排气管的外直径和外接排气管的内直径之间，如此设置，便于内接排气管***密封装置，且在热胀冷缩和振动的工况下，能够为第二密封部的弹性变形提供自由端，规避本体端口与内接排气管接触产生摩擦阻力，损坏密封装置的现象，更进一步提升了该密封装置密封的适应性及可靠性。

附图说明

图1为现有技术中密封环密封分段排气管的结构示意图；

图2为图1中所示密封环的结构示意图；

图3为图1中所示密封环与内接排气管的密封环槽之间的装配示意图；

图4为现有技术中热胀密封分段排气管的结构示意图；

图5为图4中所示A处局部放大示意图；

图6为具体实施方式中所述密封装置密封分段式排气管的结构示意图；

图7为图6中所示B处局部放大示意图；

图8为图6中所示密封装置的结构示意图；

图9为图8所示密封装置的轴向剖视图。

图1至图5中：

内接排气管01、外接排气管02、密封环03、密封环槽04、径向间隙S。

图6至图9中：

内接排气管1、外接排气管2、本体3、第一密封部31、第二密封部32、本体端口321、内外排气管管口间径向间隙S1。

具体实施方式

基于现有技术提供的分段式排气管密封方式存在的问题，本发明另辟蹊径，其核心在于提供一种新型的密封装置，从而有效解决现行分段式排气管在高低温变化、及振动工况下易漏气现象，提升分段式排气管的工作性能。另外，本发明的另一核心在于提供一种具有该密封装置的分段式排气管。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合说明书附图具体说明本实施方式。

本文中涉及的分段式排气管的内接排气管和外接排气管是以各段排气管连接时的安装相对位置关系而定义的，其中，内接排气管的接口处管口直径较小，而外接排管的接口处管口直径较大，因此，内接排气管的管口***外接排气管的管口实现连接。只是为了表述方便，以使方案容易理解，应当理解，内外排气管的定义使用并不应限制本申请请求保护的技术方案。

请参见图6、图7、图8和图9，其中，图6为具体实施方式中所述密封装置密封分段式排气管的结构示意图；图7为图6中所示B处局部放大示意图；图8为图6中所示密封装置的结构示意图；图9为图8所示密封装置的轴向剖视图。

如图6、图7和图8所示，本方案中的密封装置包括筒状的本体3，该本体3沿其长度方向，即内接排气管***该密封装置的方向上，包括一段密封内接排气管1的第一密封部31、和一段密封外接排气管2的第二密封部32，第一密封部31与第二密封部32均为筒状结构。具体地，第一密封部31套接于内接排气管1管口上，且该第一密封部31的内表面与内接排气管1管口的外壁周面过盈配合，从而密封内接排气管1的管口周壁。而第二密封部32与外接排气管2的内壁周面预压抵接贴合，形成可靠的密封线或密封面，通过将密封装置设置于内外排气管管口间径向间隙S1处，有效避免气体泄漏。并且，在高温及振动作用下，当相连接两排气管产生相对移动时，第二密封部32能够适应性地沿外接排气管2的内壁滑动，调节相连接的两排气管管口轴线的偏差量，进而有效确保实时可靠的密封性。

并且，第二密封部32能够弹性变形，在装配时，通过对第二密封部32预压弹性变形，使第二密封部32紧抵外接排气管2的内壁周面，提升第二密封部32与外接排气管2管口的有效密封性。当发动机处于高温及振动的工作状态下，分段式排气管会发生热胀及振动，相连接的两排气管的管口轴线会产生倾角和偏移，而第二密封部32的可弹性变形的性能，能够实时补偿两排气管管口轴线之间的偏差量，有效提升第二密封部32与外接排气管2管口内壁面的贴合密封。

其中，本体3上的两段密封部沿本体的长度方向分布，可理解为，该长度方向为筒状的本体3插装入内外排气管的安装方向。安装时，内接排气管1由靠近第二密封部32的一侧进入，然后与第一密封部31过盈装配。

进一步地，第一密封部31设置为与内接排气管1管口过盈配合的圆柱形的密封套管，第二密封部32设置为球面形外周面的密封筒。请一并结合图8和图9所示。

其中，密封套管的直径小于内接排气管1管口的外直径，以使密封套管与内接排气管1的管口相过盈配合。安装时，内接排气管1由第二密封部32***密封装置，采用热装方式，完成第一密封部31与内接排气管1的过盈装配。

而对于密封筒，其球面形的外周面能够与外接排气管2的内壁的环面抵接接触密封，形成一道完整的密封线。并且，在相连接的两排气管接口热胀冷缩和振动时，球面与环面之间的密封线能够随两排气管的轴线的移动而实时调整；也就是说，第二密封部32的球面与外接排气管2的内环面相抵接时，在受到外力作用下相对移动，但仍能够始终保持完整的可靠的密封线，进而，提升密封装置在高温和振动下的密封效果。

本方案中，第二密封部32与外接排气管2的内壁预压抵接贴合，从而形成一道完整的密封线对分段式排气管进行密封。当然，随着第二密封部32的预压量增加，第二密封部32与外接排气管2之间还可形成完整的密封面。相比而言，在第二密封部32的球面与外接排气管2的内环面之间的密封线为优选方式，能够更利于调节适应两段排气管管口之间的位置偏移，确保第二密封部32与外接排气管2实时的可靠密封。

另外，第二密封部32并不局限于严格的球面形外周面，根据实际安装及工况的要求，第二密封部32的外周面还可为近似球面形，例如，可将其设计为椭球形。可知，在预压变形安装后，只需满足第二密封部32能够具有球面或近球面的外周面与外接排气管2的内环面抵接接触，形成可靠有效的密封线均可。

本实施例中，第一密封部31与第二密封部32利用弧度过渡连接的方式直接相接，形成本体3，当然，两者之间还可通过设置另一段衔接部，衔接第一密封部31和第二密封部32，并不仅限于本实施例中的方式。

显然，与现有技术相比，本方案中的密封装置的结构较简单，其设计尺寸具有良好的可控性，有效改善加工工艺，降低了排气管的加工成本。

为了进一步提升密封装置的可调性及密封性，该本体3靠近第二密封部32的一侧本体端口321的口径尺寸设置在内接排气管1的外直径尺寸和外接排气管2的内直径尺寸之间。如图6所示，当密封装置装配于内接排气管1和外接排气管2之间进行密封时，使该本体端口321为自由端，从而，能够为第二密封部32的弹性变形提供足够的空间，更加有效的提升密封装置对内外排气管管口的轴线偏移及轴向移动的可调性和适应性。

各段排气管之间的密封装置处于高温的工作环境中，因此，该密封装置的本体3可采用耐热金属材料，以提高密封装置的有效使用寿命，并且，第二密封部32设置为能够弹性变形的薄壁件。如此，金属薄壁的第二密封部32能够发生弹性变形，利于装配时该第二密封部32的预压变形，提升装配的可操作性；同时，还可使第二密封部32可靠贴合于外界排气管管口的内壁周面。并且，利用其弹性的作用，还可提升该密封装置对内外排气管管口的连接处径向相对运动的可调性，确保分段式排气管在高温及振动工况下的密封性能。

当然，第二密封部32还可为其他能够弹性变形的部件，并不局限于薄壁件，在装配时，能够满足第二密封部32预压变形抵接外接排气管，并充分利用弹性作用提高密封性的要求均可。

如图9所示，本方案中的第一密封部31与第二密封部32同轴设置，使密封装置安装于内接排气管1与外接排气管2时的装配工艺较好，且，加工工艺方便简单；密封状态下，还可使内外排气管管口同轴设置，提升密封装置在高温及振动下，对内外排气管的可靠密封性能。同时，还可将本体端口321加工为一段圆柱筒，使密封装置的整体结构美观。

根据实际工况下，排气管热胀冷缩变形量的大小，还可选取第二密封部32的材质，使其弹性变形量大于排气管热胀冷缩的变形量，充分满足密封装置对相连接的两段排气管之间轴线偏移的调节，确保可靠的密封性能。

除了上述密封装置外，本发明还提供一种具有该密封装置的分段式排气管，该排气管包括相互连接的内接排气管1和外接排气管2，及密封内接排气管1与外接排气管2连接处的密封装置，其中，该密封装置为上述的密封装置，分段式排气管的其他部分结构请参看现有技术，本文不再赘述。

以上对本发明所提供的密封装置及分段式排气管进行了详细介绍。本文中仅针对本发明的具体例子进行了阐述，以上具体实施方式的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明特点的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应该视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种密封装置，用于分段式排气管的内接排气管(1)与外接排气管(2)接口处的密封，其特征在于，所述密封装置包括筒状的本体(3)，所述本体(3)沿其长度方向，包括一段与所述内接排气管(1)管口的外壁周面过盈套接的第一密封部(31)，和一段能够弹性变形的第二密封部(32)，所述第二密封部(32)与所述外接排气管(2)管口的内壁周面预压抵接贴合。

2.根据权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述第一密封部(31)设置为与内接排气管(1)管口过盈配合的圆柱形的密封套管，所述第二密封部(32)设置为球面形外周面的密封筒。

3.根据权利要求1或2所述的密封装置，其特征在于，靠近所述第二密封部(32)的本体端口(321)口径尺寸在所述内接排气管(1)的外直径尺寸和所述外接排气管(2)的内直径尺寸之间。

4.根据权利要求3所述的密封装置，其特征在于，所述本体(3)为耐热金属材料，且所述第二密封部(32)设置为能够弹性变形的薄壁件，装配状态下，所述薄壁件能够预压变形贴合所述外接排气管(2)管口的内壁周面。

5.根据权利要求4所述的密封装置，其特征在于，所述第一密封部(31)与所述第二密封部(32)同轴设置。

6.根据权利要求5所述的密封装置，其特征在于，设置所述第二密封部(32)的弹性变形量大于排气管热胀冷缩的变形量。

7.一种分段式排气管，包括相互连接的内接排气管(1)和外接排气管(2)，及密封所述内接排气管(1)与所述外接排气管(2)连接处的密封装置，其特征在于，所述密封装置为权利要求1至6中任一项所述的密封装置。