一种发动机用变筋宽密封垫片的制作方法

1.本实用新型属于发动机排气系统领域，尤其涉及一种发动机用变筋宽密封垫片。


背景技术：

2.为防止发动机排气系统相邻部件连接处高温气体泄露影响发动机形成及损伤其他零部件，需要在相邻部件密封法兰之间设置密封垫片，密封垫片需要具有较高的耐高温能力和可靠性。在发动机运行过程中，排气系统周期性膨胀收缩，相邻部件法兰和法兰之间存在周期性相对运动，要求密封垫片具有较强的抗蠕变能力。采用密封垫片的螺栓法兰连接时发动机排气系统常用的连连接形式。现有的排气系统密封垫片常采用冲压成型工艺形成具有一定高度和一定宽度的密封筋结构，垫片的密封筋结构具有压缩性和回弹性，以保证密封效果。
3.但是，随着发动机性能变更对产品结构强化程度提升需求日益增强。排气系统热负荷提升，且法兰结合面在高温气体作用下温度分布不均匀，法兰结合面出现法向变形不协调的现象，极易使金属垫片的密封筋部位局部面压过高，导致密封垫片在高温热变形过程中的局部压溃，造成密封筋永久塑性变形，在低负荷冷机工况无法回弹保持密封压力，而出现密封失效漏气的情况。
4.因此，现有技术的方案有待进一步改进和提高。


技术实现要素：

5.本实用新型提供了一种发动机用变筋宽密封垫片，以解决上述技术问题的至少一个技术问题。
6.本实用新型所采用的技术方案为：
7.本实用新型提供了一种发动机用变筋宽密封垫片，包括垫片本体，所述垫片本体设置有气道孔和连接孔，所述密封垫片还包括沿所述气道孔的周向边缘处凸出设置的环状密封筋，沿所述密封筋的周向上，所述密封筋包括宽波段和窄波段，所述宽波段和所述窄波段的高度相同，所述宽波段的宽度值大于所述窄波段的宽度，所述宽波段和所述窄波段设置于所述气道孔的相对侧。
8.作为本实用新型的一种优选实施方式，所述密封筋为半波纹密封筋。
9.作为本实用新型的一种优选实施方式，所述宽波段和所述窄波段之间还设置有过渡段，所述过渡段的宽度由宽波段向窄波段的方向逐渐变小。
10.作为本实用新型的一种优选实施方式，所述宽波段的宽度为w1，2mm≤w1≤3.5mm。
11.作为本实用新型的一种优选实施方式，所述窄波段的宽度为w2，1mm≤w2≤1.5mm。
12.作为本实用新型的一种优选实施方式，所述连接孔包括设置于所述气道孔上方的第一连接孔和设置于所述气道孔下方的第二连接孔，所述宽波段和所述窄波段分别设置于所述第一连接孔和所述第二连接孔之间的对侧区域内。
13.作为本实用新型的一种优选实施方式，所述第一连接孔相对于所述气道孔的中心
线对称设置有两个，所述第二连接孔设置于所述气道孔的中心线上。
14.作为本实用新型的一种优选实施方式，所述密封垫片包括层叠设置的多层垫片，每层所述垫片包括垫片主体和密封筋，相邻所述垫片之间镜像对称设置。
15.作为本实用新型的一种优选实施方式，相邻所述垫片之间通过焊接固定。
16.作为本实用新型的一种优选实施方式，所述垫片主体包括设置于所述密封筋外侧的主体部和设置于所述密封筋和所述气道孔之间的内侧部，所述内侧部和所述密封筋的宽度和在各个区域内相同。
17.由于采用了上述技术方案，本实用新型所取得的有益效果为：
18.1.本实用新型提供的一种发动机用变筋宽密封垫片，可根据法兰结合面的相对热变形区域，在局部面压过高的区域增加密封筋的波宽，以降低此处的密封压力，避免此处应力集中，可延缓此处的密封筋蠕变回弹失效进程，提高密封垫片的抗蠕变和冷热冲击过程中回弹补偿能力，提高密封垫片的使用寿命，提高密封效果。而且，本实用新型的密封垫片还具有结构紧凑、强度高、易于制造、安装方便等优点。
19.2.作为本实用新型优选的实施方式，采用半波纹密封筋，对于大变形场合适应性较好，密封效果较好。进一步地，在宽波段和窄波段之间设置过渡段，过渡段为变波宽区域，宽度由宽波段向窄波段的方向逐渐变小，避免密封筋的宽度突变造成应力集中，有利于保证密封垫片的结构强度，提高密封垫片的使用寿命。
20.3.作为本实用新型优选的实施方式，在气道孔的上下侧分别设置第一连接孔和第二连接孔，用于与法兰面的连接固定。将宽波段和窄波段分别设置于第一连接孔和第二连接孔之间的对侧区域内，在高负荷工况的热冲击下，法兰具有一定的翻转变形，法兰一侧的法向相对变形较大，为高间隙区域，密封垫片在此处的密封压力较小，设置窄波段。法兰另一侧的法向变形较小，为低间隙区域，密封垫片在此区域内的密封压力较大，通过增加密封筋的宽度，有利于降低此处的密封压力，延缓此处的蠕变进程。进一步地，设置有三个连接孔，形成稳定的倒三角形式布置的螺栓孔结构。法兰面的局部预紧力增加，降低法兰面的翻转变形的趋势，从而，能够降低密封垫片高压区域的密封压力，能够提高密封性能。
21.4.作为本实用新型优选的实施方式，采用多层垫片的结构形式，且相邻垫片之间镜像对称设置，各层密封筋的波高进行累加，使得密封垫片整体具有较大的回弹余量，以适应高变形法兰结合面的密封要求。进一步地，各层垫片之间焊接固定，保证连接的可靠性。
附图说明
22.此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
23.图1为本实用新型实施例提供的一种密封垫片的结构示意图；
24.图2为图1中a-a处的截面图；
25.图3为图1中b-b处的截面图；
26.图4为本实用新型实施例提供的一种多层垫片的示意图一；
27.图5为本实用新型实施例提供的一种多层垫片的示意图二；
28.图6为本实用新型实施例提供的一种多层垫片的示意图三。
29.其中，
30.1-垫片本体；11-气道孔；12-连接孔；121-第一连接孔；122-第二连接孔；13-主体部；14-内侧部；
31.2-密封筋；21-宽波段；22-窄波段；23-过渡段。
具体实施方式
32.为了更清楚的阐释本技术的整体构思，下面结合说明书附图以示例的方式进行详细说明。
33.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
34.另外，在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
35.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
36.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
37.本实施例以位于排气管和缸盖之间的密封垫片为例，并具体的，以两缸一段式的排气管为例。
38.本实施例提供了一种发动机用变筋宽密封垫片，密封垫片为金属垫片，包括垫片本体，垫片本体设置有气道孔和连接孔。连接孔为螺栓孔，用于与法兰面的紧固连接。密封垫片还包括沿气道孔的周向边缘处凸出设置的环状密封筋。采用金属密封垫片的螺栓法兰连接是发动机排气系统常用的连接形式，密封垫片依靠冲压成型工艺形成具有一定高度和一定宽度的密封筋结构。垫片的密封筋结构具有压缩性和回弹性。静态安装时，密封筋在螺栓拧紧作用下，产生压缩变形，填充法兰结合面的间隙，并依靠压缩产生的法向压力形成初始密封；动态运行时，在温度、压力、振动等外载荷作用下，法兰结合面彼此分离，密封筋发生回弹，密封筋的回弹量能补偿紧结合面的分离量，残余法向压力仍大于内压力，形成阻止高温高压燃气泄漏的动态密封。
39.沿密封筋的周向上，密封筋包括宽波段和窄波段，宽波段和窄波段的高度相同，宽
波段的宽度值大于窄波段的宽度，宽波段和窄波段设置于气道孔的相对侧。在发动机处于高负荷工况时，排气管管身温度较高，排气管和缸盖之间发生相对运动，导致排气管法兰相对于缸盖法兰具有左右翻转的趋势。排气管表现出一侧变形较大，一侧变形较小的情况，若排气管法兰法向相对变形较大区域为右侧区域，该侧区域的密封压力较小，在该侧区域设置窄波段。排气管法兰法向相对变形较小区域即左侧区域，该侧区域的密封压力较大，容易发生高温蠕变，在该侧区域设置宽波段。
40.本实施例的发动机用变筋宽密封垫片，可根据工况或者cae分析获知连接法兰面的相对热变形区域，在局部面压过高的区域增加密封筋的波宽，以降低此处的密封压力，避免此处应力集中，可延缓此处的密封筋蠕变回弹失效进程，提高密封垫片的抗蠕变和冷热冲击过程中回弹补偿能力，提高密封垫片的使用寿命，提高密封效果。而且，本实用新型的密封垫片还具有结构紧凑、强度高、易于制造、安装方便等优点。
41.具体地，密封筋为半波纹密封筋，对于大变形场合适应性较好，密封效果较好。
42.进一步地，宽波段和窄波段之间还设置有过渡段，过渡段的宽度由宽波段向窄波段的方向逐渐变小，避免密封筋的宽度突变造成应力集中，有利于保证密封垫片的结构强度，提高密封垫片的使用寿命。
43.本实施例中，宽波段的宽度为w1，2mm≤w1≤3.5mm。优选的，宽波段的宽度为3mm。
44.本实施例中，窄波段的宽度为w2，1mm≤w2≤1.5mm。优选的，窄波段的宽度为1.2mm。
45.进一步地，连接孔包括设置于气道孔上方的第一连接孔和设置于气道孔下方的第二连接孔，宽波段和窄波段分别设置于第一连接孔和第二连接孔之间的对侧区域内。宽波段设置于第一连接孔和第二连接孔相对于气道孔的左侧区域内，窄波段设置于第一连接孔和第二连接孔相对于气道孔的右侧区域内。
46.进一步地，第一连接孔相对于气道孔的中心线对称设置有两个，第二连接孔设置于气道孔的中心线上，形成稳定的倒三角形式布置的螺栓孔结构。法兰面的局部预紧力增加，降低法兰面的翻转变形的趋势，从而，能够降低密封垫片高压区域的密封压力，能够提高密封性能。
47.进一步地，密封垫片包括层叠设置的多层垫片，每层垫片包括垫片主体和密封筋，相邻垫片之间镜像对称设置。各层密封筋的波高进行累加，使得密封垫片整体具有较大的回弹余量，以适应高变形法兰结合面的密封要求。进一步地，相邻所述垫片之间通过焊接固定，保证连接的可靠性。
48.进一步地，垫片主体包括设置于密封筋外侧的主体部和设置于密封筋和气道孔之间的内侧部，内侧部和密封筋的宽度和在各个区域内相同。即，内侧部在相对于宽筋段的区段的宽度，小于内侧部相对于窄筋段的区段的宽度。而且，内侧部也具有过渡段，由宽筋段向窄筋段的方向，内侧部的过渡段的宽度逐渐变大。
49.本实用新型中未述及的地方采用或借鉴已有技术即可实现。
50.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
51.以上所述仅为本实用新型的实施例而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原理之内所
作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的权利要求范围之内。

技术特征：
1.一种发动机用变筋宽密封垫片，其特征在于，包括垫片本体，所述垫片本体设置有气道孔和连接孔，所述密封垫片还包括沿所述气道孔的周向边缘处凸出设置的环状密封筋，沿所述密封筋的周向上，所述密封筋包括宽波段和窄波段，所述宽波段和所述窄波段的高度相同，所述宽波段的宽度值大于所述窄波段的宽度，所述宽波段和所述窄波段设置于所述气道孔的相对侧。2.根据权利要求1所述的一种发动机用变筋宽密封垫片，其特征在于，所述密封筋为半波纹密封筋。3.根据权利要求2所述的一种发动机用变筋宽密封垫片，其特征在于，所述宽波段和所述窄波段之间还设置有过渡段，所述过渡段的宽度由宽波段向窄波段的方向逐渐变小。4.根据权利要求2所述的一种发动机用变筋宽密封垫片，其特征在于，所述宽波段的宽度为w1，2mm≤w1≤3.5mm。5.根据权利要求2所述的一种发动机用变筋宽密封垫片，其特征在于，所述窄波段的宽度为w2，1mm≤w2≤1.5mm。6.根据权利要求1所述的一种发动机用变筋宽密封垫片，其特征在于，所述连接孔包括设置于所述气道孔上方的第一连接孔和设置于所述气道孔下方的第二连接孔，所述宽波段和所述窄波段分别设置于所述第一连接孔和所述第二连接孔之间的对侧区域内。7.根据权利要求6所述的一种发动机用变筋宽密封垫片，其特征在于，所述第一连接孔相对于所述气道孔的中心线对称设置有两个，所述第二连接孔设置于所述气道孔的中心线上。8.根据权利要求2所述的一种发动机用变筋宽密封垫片，其特征在于，所述密封垫片包括层叠设置的多层垫片，每层所述垫片包括垫片主体和密封筋，相邻所述垫片之间镜像对称设置。9.根据权利要求8所述的一种发动机用变筋宽密封垫片，其特征在于，相邻所述垫片之间通过焊接固定。10.根据权利要求1所述的一种发动机用变筋宽密封垫片，其特征在于，所述垫片主体包括设置于所述密封筋外侧的主体部和设置于所述密封筋和所述气道孔之间的内侧部，所述内侧部和所述密封筋的宽度和在各个区域内相同。

技术总结
本实用新型公开了一种发动机用变筋宽密封垫片，包括垫片本体，所述垫片本体设置有气道孔和连接孔，所述密封垫片还包括沿所述气道孔的周向边缘处凸出设置的环状密封筋，沿所述密封筋的周向上，所述密封筋包括宽波段和窄波段，所述宽波段和所述窄波段的高度相同，所述宽波段的宽度值大于所述窄波段的宽度，所述宽波段和所述窄波段设置于所述气道孔的相对侧。本实用新型的密封垫片，通过在局部面压过高的区域增加密封筋的波宽，提高其抗蠕变和冷热冲击过程中的回弹补偿能力，保证密封效果。保证密封效果。保证密封效果。


技术研发人员：马保伟 崔海冰 李守藏 陈文娜
受保护的技术使用者：潍柴动力股份有限公司
技术研发日：2023.02.10
技术公布日：2023/6/27