一种模块化燃气双壁管及加工方法与流程

1.本发明涉及燃气发动机技术领域，尤其涉及一种模块化燃气双壁管及加工方法。


背景技术：

2.目前已有的燃气双壁管设计中，有部分产品采用钢型材焊接形式辅以密封件，也有部分产品采用内置支架等形式固定内侧燃气管，使之和外管之间可靠连接，以此实现可燃气体和惰性气体之间的隔离。例如：现有技术公开了一种高压燃气双壁管，包括外管、与所述外管同轴心设置的内管，外管和内管均由多个管段焊接而成；在外管和内管之间的环形空间内，设置有弹性支架。
3.然而，上述燃气双壁管均存在内外层之间密封面过多、易泄漏的问题，因此安全性低；而且上述高压燃气双壁管结构相对复杂，定制化程度高，导致设计和加工难度大、装配工艺复杂等问题，影响燃气双壁管产品的通用化和批量化。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种模块化燃气双壁管及加工方法，能够实现不同燃气发动机机型之间的燃气双壁管通用性和拓展设计，降低设计难度，降低装配难度提高装配效率，减少密封面数量、降低加工难度，提高燃气双壁管应用的安全性。
5.为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
6.第一方面，本发明的实施例提供了一种模块化燃气双壁管，由若干段双壁管单元拼装而成，以两缸双壁管管段为一个双壁管单元，所述双壁管单元两端内外壁之间均设有轴向密封、第一径向密封和第二径向密封。
7.作为进一步的实现方式，所述轴向密封和第一径向密封采用o型圈密封，第二径向密封采用卡箍密封；
8.所述轴向密封设于相邻双壁管单元的插接面，第一径向密封设于相邻双壁管单元的接触面，第二径向密封设于相邻双壁管单元的对接处外侧。
9.作为进一步的实现方式，所述燃气双壁管一端安装传感器安装盖板，另一端安装燃气进气盖板；其中，传感器安装盖板中心设有传感器安装孔，燃气进气盖板带有燃气接口。
10.作为进一步的实现方式，所述燃气双壁管与传感器安装盖板、燃气进气盖板以及相邻双壁管单元之间分别设置轴向密封、第一径向密封和第二径向密封。
11.作为进一步的实现方式，相邻双壁管单元通过插接配合。
12.第二方面，本发明的实施例还提供了一种模块化燃气双壁管的加工方法，包括：
13.以两缸双壁管管段作为一个双壁管单元，并设计三道密封方式；
14.基于双壁管单元的控制参数生成三维模型；
15.根据三维模型加工双壁管单元毛坯，并对双壁管单元毛坯进行精加工；
16.结合三道密封方式，将多段精加工后的双壁管单元拼装，形成模块化燃气双壁管。
17.作为进一步的实现方式，所述双壁管单元之间通过插接方式拼装，并预留调节余量；相邻双壁管单元之间设置三道密封。
18.作为进一步的实现方式，拼装后的模块化燃气双壁管一端安装传感器安装盖板，另一端安装燃气进气盖板；传感器安装盖板、燃气进气盖板与模块化燃气双壁管之间分别设置三道密封。
19.作为进一步的实现方式，所述三道密封包括轴向密封、第一径向密封和第二径向密封，其中，轴向密封和第一径向密封采用o型圈密封，第二径向密封采用卡箍密封。
20.作为进一步的实现方式，采用整铸或3d打印工艺加工双壁管单元毛坯。
21.本发明的有益效果如下：
22.(1)本发明以两缸双壁管管段为一个双壁管单元，采用模块化和通用化设计，能够减少设计时间；且双壁管单元采用三道密封方式，与焊接式等设计相比，能够减少漏点数量，增加密封性。
23.(2)本发明的双壁管单元插接配合，采用多段装配式安装方法，预留调节余量，便于装配；解决了燃气双壁管由于焊接等带来的误差导致与发动机缸盖进行连接时出现累积误差，造成安装困难的问题。
24.(3)本发明采用整铸或3d打印工艺生产毛坯，并采用数控机床对毛坯进行精加工，可大幅提高加工精度。
附图说明
25.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
26.图1是本发明根据一个或多个实施方式的6缸直列发动机燃气双壁管结构图；
27.图2是本发明根据一个或多个实施方式的8缸直列发动机燃气双壁管结构图；
28.图3是本发明根据一个或多个实施方式的双壁管单元之间三道密封局部放大图。
29.其中，1-燃气进气盖板，2-第二径向密封，3-双壁管单元，4-第一径向密封，5-轴向密封，6-传感器安装盖板。
具体实施方式
30.实施例一：
31.本实施例提供了一种模块化燃气双壁管，由若干段双壁管单元3拼装而成，以两缸双壁管管段为一个双壁管单元3，即双壁管单元3具有两个接口法兰盘，通过每两缸双壁管管段为一个双壁管单元3形成模块化，便于在4缸、6缸、8缸、12缸、16缸和20缸产品上通用，可分别使用2段、3段、4段、6段、8段、10段双壁管单元3组合应用；对于不同系列发动机，只需根据发动机缸心距调整。
32.如图1所示，6缸直列发动机燃气双壁管由3个双壁管单元3构成；如图2所示，8缸直列发动机燃气双壁管由4个双壁管单元3构成。
33.相邻双壁管单元3通过插接配合，即双壁管单元3一端设置凸起部，另一端设置凹陷部，通过凸起部与凹陷部配合实现插接；能够解决燃气双壁管由于焊接等带来的误差导
致与发动机缸盖进行连接时出现累积误差，造成安装困难的问题。
34.为了减少漏点和便于密封，双壁管单元3两端分别设计三道密封，即内外壁之间的轴向密封5、第一径向密封4和第二径向密封2；在本实施例中，轴向密封5和第一径向密封4采用符合gb3452.1标准的o型圈密封，第二径向密封2采用卡箍形式进行密封。
35.如图3所示，相邻双壁管单元3的对接处外侧安装卡箍，即第二径向密封2；两双壁管单元3的接触面之间设置o型圈，即第一径向密封4；两双壁管单元3的插接面(即凸起与凹槽的配合面)设置o型圈，即轴向密封5。
36.上述密封形式提高了现有产品中内外壁之间的密封效果，减少了内外壁之间密封面的数量，同时优化了内外壁之间常见的焊接、螺栓连接或支撑体连接等连接形式带来的焊后位置偏移、泄漏等问题。
37.如图1和图2所示，整体装配后的燃气双壁管一端安装传感器安装盖板6，另一端安装燃气进气盖板1，传感器安装盖板6、燃气进气盖板1与燃气双壁管之间同样设置三道密封。传感器安装盖板6中心设有传感器安装孔，用于安装压力传感器，供发动机控制系统采集参数；燃气进气盖板1带有燃气接口，用于燃气进入。
38.实施例二：
39.本实施例提供了一种模块化燃气双壁管的加工方法，包括：
40.以两缸双壁管管段作为一个双壁管单元，并设计三道密封方式；
41.基于双壁管单元的控制参数生成三维模型；
42.根据三维模型加工双壁管单元毛坯，并对双壁管单元毛坯进行精加工；
43.结合三道密封方式，将多段精加工后的双壁管单元拼装，形成模块化燃气双壁管。
44.具体的，本实施例的模块化燃气双壁管加工方法如下：
45.为了实现参数化设计，本实施例将内腔直径、外腔直径、o形圈沟槽尺寸等参数及其相互关系作为控制参数，其关系分别为：内腔内半径为rn，内腔外半径rw，壁厚为d，外腔内半径为rn，外半径为rw。
46.rw＝rn+d
47.rw＝rn+d
48.rn＝αrw49.其中α取值根据不同机型安装空间确定，取值范围
50.o型圈沟槽尺寸参照gbt3452.3进行自动选择，将沟槽尺寸集录入ug二次开发数据库，以沟槽底半径ro作为选择依据选择轴向密封沟槽尺寸和o型圈规格。具体选择流程为：(1)确定ro：ro＝min(ro|ro≥rn+3)；(2)根据ro寻址相应沟槽尺寸；(3)将沟槽尺寸自动约束到三维草图中；(4)生成沟槽模型。以第一径向密封沟槽内径r1为选择依据选择第一径向密封沟槽尺寸和o型圈规格。具体选择流程为：(1)确定r1：r1＝min(r1|r1≥rn+4)；(2)根据r1寻址相应沟槽尺寸；(3)将沟槽尺寸自动约束到三维草图中；(4)生成沟槽模型。
51.通过以上参数化设计方法，对不同燃气流通量要求下的双壁管尺寸进行快速三维设计，通过输入上述参数，实现三维模型的快速生成。
52.为了实现模块化和通用化，采用每两缸燃气双壁管为一段的设计方法，便于在4缸、6缸、8缸、12缸、16缸和20缸产品上通用，可分别使用2、3、4、6、8、10段组合应用；对于不同系列发动机，只需根据发动机缸心距调整。
53.为了实现减少漏点和便于密封，双壁管单元两端分别设计三道密封，为内外壁之间的轴向密封、第一径向密封和第二径向密封，其中轴向密封5和第一径向密封4采用符合gb3452.1标准的o型圈密封，第二径向密封2采用卡箍形式进行密封。
54.整体装配后的双壁管部件，两端均采用盖板配合密封，密封形式同样是轴向密封、第一径向密封和第二径向密封，并在传感器安装盖板中心加工传感器安装孔，供发动机控制系统采集参数；燃气进气盖板为带燃气接口的盖板。
55.为了降低燃气双壁管的加工难度，本实施例采用整铸或3d打印工艺实现毛坯的生产，并通过对密封面和密封结构进行车、铣等加工，完成生产，减少焊接、装配等工艺，保证产品精度。
56.为了解决燃气双壁管由于焊接等带来的误差导致与发动机缸盖进行连接时出现累积误差，造成安装困难的问题，本实施例采用多段装配式的安装方法，两段之间采用插接设计，预留调节余量，便于装配。
57.实施例三：
58.本实施例以如图2所示8缸直列发动机缸心距300mm的燃气发动机双壁管为例进行说明：
59.步骤1：设计：根据燃气喷射阀接口确定双壁管单元3的出口接口尺寸；根据燃气量和燃气供给管系的接口确定燃气进气盖板1的尺寸和双壁管单元3的内外壁尺寸，完成双壁管单元3和两侧盖板的三维设计。
60.根据确定好的尺寸，参照《gb3452.1 o形圈尺寸公差》选择不同o形圈，在设计软件中采用四段装配式结构，完成数模装配。
61.步骤2：毛坯生产：根据三维模型，采用3d打印方式进行双壁管单元3、燃气进气盖板1和传感器安装盖板6的生产。
62.步骤3：加工：采用车铣工艺，对双壁管单元3、燃气进气盖板1和燃气压力传感器安装盖板6的密封面和密封沟槽按照图纸要求进行加工。
63.步骤4：装配：在进行装配时，每个双壁管单元3供两个缸进气，并依次与燃气喷射阀等进行装配，双壁管单元底部采用支架进行支撑；完成单节双壁管单元装配后，用插接的方式，进行双壁管单元之间的装配，直至装配完成。
64.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种模块化燃气双壁管，其特征在于，由若干段双壁管单元拼装而成，以两缸双壁管管段为一个双壁管单元，所述双壁管单元两端内外壁之间均设有轴向密封、第一径向密封和第二径向密封。2.根据权利要求1所述的一种模块化燃气双壁管，其特征在于，所述轴向密封和第一径向密封采用o型圈密封，第二径向密封采用卡箍密封；所述轴向密封设于相邻双壁管单元的插接面，第一径向密封设于相邻双壁管单元的接触面，第二径向密封设于相邻双壁管单元的对接处外侧。3.根据权利要求1所述的一种模块化燃气双壁管，其特征在于，所述燃气双壁管一端安装传感器安装盖板，另一端安装燃气进气盖板；其中，传感器安装盖板中心设有传感器安装孔，燃气进气盖板带有燃气接口。4.根据权利要求3所述的一种模块化燃气双壁管，其特征在于，所述燃气双壁管与传感器安装盖板、燃气进气盖板以及相邻双壁管单元之间分别设置轴向密封、第一径向密封和第二径向密封。5.根据权利要求1所述的一种模块化燃气双壁管，其特征在于，相邻双壁管单元通过插接配合。6.根据权利要求1-5任一所述的一种模块化燃气双壁管的加工方法，其特征在于，包括：以两缸双壁管管段作为一个双壁管单元，并设计三道密封方式；基于双壁管单元的控制参数生成三维模型；根据三维模型加工双壁管单元毛坯，并对双壁管单元毛坯进行精加工；结合三道密封方式，将多段精加工后的双壁管单元拼装，形成模块化燃气双壁管。7.根据权利要求6所述的一种模块化燃气双壁管的加工方法，其特征在于，所述双壁管单元之间通过插接方式拼装，并预留调节余量；相邻双壁管单元之间设置三道密封。8.根据权利要求6所述的一种模块化燃气双壁管的加工方法，其特征在于，拼装后的模块化燃气双壁管一端安装传感器安装盖板，另一端安装燃气进气盖板；传感器安装盖板、燃气进气盖板与模块化燃气双壁管之间分别设置三道密封。9.根据权利要求7或8所述的一种模块化燃气双壁管的加工方法，其特征在于，所述三道密封包括轴向密封、第一径向密封和第二径向密封，其中，轴向密封和第一径向密封采用o型圈密封，第二径向密封采用卡箍密封。10.根据权利要求6所述的一种模块化燃气双壁管的加工方法，其特征在于，采用整铸或3d打印工艺加工双壁管单元毛坯。

技术总结
本发明公开了一种模块化燃气双壁管及加工方法，涉及燃气发动机技术领域，燃气双壁管由若干段双壁管单元拼装而成，以两缸双壁管管段为一个双壁管单元，所述双壁管单元两端内外壁之间均设有轴向密封、第一径向密封和第二径向密封。本发明能够实现不同燃气发动机机型之间的燃气双壁管通用性和拓展设计，降低设计难度，降低装配难度提高装配效率，减少密封面数量、降低加工难度，提高燃气双壁管应用的安全性。性。性。


技术研发人员：李明晓 胡志峰 张东科 李全武 王瑞丽 赵二兰 孙成香 马本强 唐长明 王衍超 任少波 宁艳红
受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司
技术研发日：2022.11.29
技术公布日：2023/5/23