用于耐久熱護(hù)罩的可維護(hù)軟墊片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明整體涉及用于發(fā)動(dòng)機(jī)熱護(hù)罩的密封墊片。更具體地,本發(fā)明涉及用于與熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)交接的組件的密封墊片。
【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)在正常運(yùn)行中由于燃燒過(guò)程產(chǎn)生熱排氣。該熱排氣可通過(guò)排氣系統(tǒng)被引導(dǎo)離開缸,所述排氣系統(tǒng)包括各種構(gòu)造的排氣歧管組件。與排氣接觸的發(fā)動(dòng)機(jī)組件會(huì)顯著提高溫度,特別是在發(fā)動(dòng)機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)。發(fā)動(dòng)機(jī)組件的表層溫度會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的操作人員造成威脅并且會(huì)降低發(fā)動(dòng)機(jī)效率和損壞組件??墒褂脽嶙o(hù)罩來(lái)防止這些風(fēng)險(xiǎn)。
[0003]熱屏蔽的一種方法是熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)。熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)或“箱”是一種吸熱器,其可安裝到發(fā)動(dòng)機(jī)上以直接覆蓋在較高表層溫度下運(yùn)行的組件并減少引入發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行環(huán)境的熱量??衫媒饘倨ず透魺岵牧闲纬蔁崞帘螄o(hù)結(jié)構(gòu)。熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)不需要在設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu);熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)可作為改裝而施加??蓪o(hù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造成與不同尺寸的發(fā)動(dòng)機(jī)和不同的組件和組件的不同構(gòu)造交接。
[0004]熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)可連接例如發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣歧管、渦輪增加器、和排氣出口彎管。諸如熱電偶的傳感器也可連接圍護(hù)結(jié)構(gòu)。例如,發(fā)動(dòng)機(jī)可使用熱電偶來(lái)測(cè)量渦輪增壓器上游氣體和下游氣體的溫度。熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)具有剛性的、非彈性體的、非彈性材料的密封件,所述密封件在這些組件與熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)的交接處接觸。這些配合點(diǎn)對(duì)密封構(gòu)成挑戰(zhàn),并且由于配合點(diǎn)處組件的形狀在交接處所要求的結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)形成有效密封形成挑戰(zhàn)。由發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的熱和振動(dòng)會(huì)在發(fā)動(dòng)機(jī)組件和熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)之間形成或擴(kuò)展間隙。對(duì)密封件的維護(hù)能力會(huì)受到限制并且成本高昂。
[0005]不能單獨(dú)維護(hù)用于熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)的永久密封件。為了替換磨損的、有缺陷的或損壞的密封件,需要替換整個(gè)隔熱部分,或者甚至有可能需要替換整個(gè)熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)。另夕卜,通常需要維護(hù)與圍護(hù)結(jié)構(gòu)連接的組件。例如,渦輪增壓器部分處于熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部,要求接近熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)以維護(hù)渦輪增壓器。此外,規(guī)章、協(xié)議要求的或性能所需的定期檢查會(huì)要求接近熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)。接近熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)的次數(shù)越多,引入的磨耗就越多,特別是對(duì)于永久密封件。隨著密封變?nèi)?,?huì)在熱護(hù)罩和諸如排氣出口彎管的組件之間引入并擴(kuò)大間隙。操作人員和維護(hù)人員的較多的互動(dòng)會(huì)增加由于人為失誤而對(duì)密封件造成損壞的風(fēng)險(xiǎn)。增加的磨耗會(huì)提高熱泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。
[0006]除了作為安全危害之外,受到管制的熱泄漏和氣泄漏以及不能滿足規(guī)章會(huì)導(dǎo)致罰款和其它處罰。例如,對(duì)于處于海洋環(huán)境的發(fā)動(dòng)機(jī),國(guó)際海事組織(頂0)具有海上生命安全(SOLAS)公約下的規(guī)章制度,解決發(fā)動(dòng)機(jī)燃料泄漏和發(fā)動(dòng)機(jī)表層溫度。熱的發(fā)動(dòng)機(jī)表面與泄漏燃料或油接觸會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)。泄漏不一定是單個(gè)組件失效,例如在壓力下失效和噴射燃料的管道。發(fā)動(dòng)機(jī)組件之間的間隙會(huì)導(dǎo)致燃?xì)饣蚺艢?燃?xì)獾幕旌蠚鈴陌l(fā)動(dòng)機(jī)泄漏。泄漏氣體會(huì)降低發(fā)動(dòng)機(jī)效率,造成環(huán)境危害,并且對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)操作人員的健康和安全造成威脅。來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)組件的熱輻射也會(huì)造成擴(kuò)散到周圍空氣中的氣體達(dá)到閃點(diǎn)。熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)需要盡可能的緊密以幫助防止泄漏氣體與諸如渦輪增壓器渦輪機(jī)殼體的高溫發(fā)動(dòng)機(jī)組件接觸。
[0007]渦輪增壓器從排氣歧管提取能量。進(jìn)入空氣可在其進(jìn)入渦輪增壓器壓縮機(jī)區(qū)段之前與諸如天然氣、沼氣、丙烷以及混合氣體的燃料混合??衫霉?jié)流閥來(lái)控制燃料和進(jìn)入空氣的混合。由于渦輪增壓器的結(jié)構(gòu),密封熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)與渦輪增壓器之間的交接是特別困難的。渦輪增壓器的壓縮機(jī)區(qū)段具有壓縮機(jī)蓋,其也被稱為壓縮機(jī)殼體。壓縮機(jī)通過(guò)中央殼體連接到渦輪增壓器渦輪機(jī)。中央殼體包括具有軸承的渦輪增壓器芯座和連接壓縮機(jī)輪與渦輪機(jī)輪的軸。軸承和軸需要諸如油的潤(rùn)滑和諸如水的冷卻。因此,冷卻劑線路和油線路與中央殼體連接,為渦輪增壓器結(jié)構(gòu)增加了額外的復(fù)雜性。貯油槽也可與渦輪增壓器連接,增加另外的細(xì)節(jié)。渦輪增壓器渦輪機(jī)具有連接出口彎管的其自身殼體。在正常運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)入渦輪增壓器壓縮機(jī)的空氣的溫度通常低于50°C (122° F)。但是進(jìn)入渦輪增壓器渦輪機(jī)的排氣帶有顯著的熱量。在一些發(fā)動(dòng)機(jī)中,進(jìn)入渦輪增壓器渦輪機(jī)的排氣可達(dá)到和超過(guò)800°C。進(jìn)入排氣出口彎管的排氣可達(dá)到和超過(guò)426.7°C (800° F)。這會(huì)造成渦輪增壓器渦輪機(jī)、渦輪增壓器渦輪機(jī)殼體、以及排氣出口彎管達(dá)到較高溫度。因此,熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)可圍住渦輪增壓器渦輪機(jī)殼體,但是可將渦輪增壓器壓縮機(jī)殼體留在外面。
[0008]—些使用墊片來(lái)改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)組件的密封的現(xiàn)有技術(shù)方法和裝置包括設(shè)置在排氣歧管和排氣管道之間的螺旋纏繞墊片。例如,1998年5月8日提交的并且轉(zhuǎn)讓給卡特彼勒股份有限公司的美國(guó)專利N0.6055806公開一種裝置,通過(guò)使用設(shè)置在排氣管道的沉孔的平底部與排氣歧管的端部之間的螺旋纏繞V形墊片提供防漏密封和熱襯里。但是,這些方法和裝置由于多種原因具有一些缺點(diǎn),所述原因包括但不限于墊片的鋼構(gòu)造和通過(guò)焊接的附接。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]—方面,本發(fā)明描述能夠響應(yīng)于來(lái)自渦輪增壓器殼體的壓力被壓縮到熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的渦輪增壓器墊片裝置的方面。一方面,墊片包括可壓縮材料,其一方面可以是圍繞隔熱材料的陶瓷材料。渦輪增壓器殼體可以是渦輪增壓器中央殼體。渦輪增壓器墊片可以是可移除的并且還可包括夾。在一種實(shí)施例中,渦輪增壓器墊片不響應(yīng)于溫度改變而降級(jí)。
[0010]一方面,本發(fā)明描述具有可移除、可壓縮墊片的熱屏蔽圍護(hù)系統(tǒng)的方面。所述墊片可以是設(shè)置在熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)的排氣歧管管道口中的排氣歧管管道墊片。墊片還可以是設(shè)置在熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)的出口排氣彎管口中的出口排氣彎管墊片。墊片還可以是設(shè)置在熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)的排氣歧管熱電偶口周圍的排氣歧管熱電偶?jí)|片。墊片還可以是設(shè)置在熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)的出口排氣彎管的熱電偶口周圍的出口排氣熱電偶?jí)|片。在一種實(shí)施例中,墊片包括圍繞隔熱材料的陶瓷材料。
[0011]更具體地,一方面,本發(fā)明提供具有可維護(hù)墊片的熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu),所述墊片包括圍繞熱護(hù)罩填充物的可延展陶瓷纖維編織物。根據(jù)該方面,可維護(hù)墊片被構(gòu)形以符合與渦輪增壓器、排氣歧管、排氣出口彎管和熱電偶交接。熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)被配置成圍住渦輪增壓器的部分??删S護(hù)墊片設(shè)置在渦輪增壓器底座與熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)的永久隔熱部之間,永久隔熱部中的凹槽嵌入抓住可維護(hù)墊片??删S護(hù)墊片設(shè)置在出口彎管和熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)的永久隔熱部之間??删S護(hù)墊片設(shè)置在來(lái)自排氣歧管的導(dǎo)管與熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)之間??删S護(hù)墊片設(shè)置在熱電偶絲殼體周圍。在正常運(yùn)行過(guò)程中,可維護(hù)墊片通過(guò)配合組件的壓力形成密封。密封使配合組件和熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)的永久隔熱部之間的間隙閉合。熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)的熱和氣被密封容納。
[0012]另一方面,本發(fā)明提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)和能夠與發(fā)動(dòng)機(jī)交接的熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu),熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)具有可移除、可壓縮的墊片。在一種實(shí)施例中,發(fā)動(dòng)機(jī)具有渦輪增壓器。熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)與渦輪增壓器交接,并且可移除、可壓縮墊片是設(shè)置在熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)與渦輪增壓器的交接處周圍的渦輪增壓器墊片。在另一種實(shí)施例中,發(fā)動(dòng)機(jī)還具有排氣歧管導(dǎo)管,并且熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)與排氣歧管導(dǎo)管交接。在該實(shí)施例中,可移除、可壓縮墊片是設(shè)置在熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)和排氣歧管導(dǎo)管的交接處周圍的排氣歧管導(dǎo)管墊片。在另一種實(shí)施例中,發(fā)動(dòng)機(jī)具有出口排氣彎管,并且熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)與出口排氣彎管交接。在該實(shí)施例中,可移除、可壓縮墊片是設(shè)置在熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)和出口排氣彎管的交接處周圍的出口排氣彎管墊片。在另一種實(shí)施例中,發(fā)動(dòng)機(jī)具有排氣歧管熱電偶并且熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)與排氣歧管熱電偶交接。在該實(shí)施例中,可移除、可壓縮墊片是排氣歧管熱電偶?jí)|片。在另一種實(shí)施例中,發(fā)動(dòng)機(jī)還具有渦輪增壓器出口熱電偶并且熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)與渦輪增壓器出口熱電偶交接。在該實(shí)施例中,可移除、可壓縮墊片是渦輪增壓器出口熱電偶。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一方面的包括具有墊片的熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)的示例性視圖;
[0014]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一方面的熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)的示例性視圖;
[0015]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一方面的熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)的示例性截面視圖;
[0016]圖4是根據(jù)本發(fā)明的一方面的出口排氣彎管墊片的示例性等距視圖;
[0017]圖5是根據(jù)本發(fā)明的一方面的具有出口排氣彎管墊片的熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)的示例性俯視圖;
[0018]圖6是根據(jù)本發(fā)明的一方面的具有出口排氣彎管墊片的熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)的示例性截面視圖;
[0019]圖7是根據(jù)本發(fā)明的一方面的排氣歧管墊片的示例性等距視圖;
[0020]圖8是根據(jù)本發(fā)明的一方面的設(shè)置在排氣歧管中的排氣歧管墊片的示例性截面視圖;
[0021]圖9是根據(jù)本發(fā)明的一方面的排氣歧管熱電偶?jí)|片的示例性等距視圖;
[0022]圖10是根據(jù)本發(fā)明的一方面的設(shè)置在熱屏蔽圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的排氣歧管熱電偶?jí)|片的示例性截面視圖;
[0023]圖11是根據(jù)本發(fā)明的一方面的渦輪增壓器出口熱電偶?jí)|片的示例性視圖;
[0024]圖12是根據(jù)本發(fā)明的一方面的安裝在熱屏