CN101652543A - 用于在引导热气的管道上、特别是内燃机的废气管道上的连接部的密封装置 - Google Patents

用于在引导热气的管道上、特别是内燃机的废气管道上的连接部的密封装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种密封装置，用于在引导热气的管道上、特别是在内燃机的废气管道上的连接部，所述密封装置包括至少一个相对相关的气体通道的外侧气密地围绕所述相关的气体通道的密封元件(9)，其特征在于，所述密封装置(1)具有一个减小密封元件(9)的热载荷的构件(13、15、21)。

Description

用于在引导热气的管道上、特别是内燃机的废气管道上的连接部的密封装置
技术领域
本发明涉及一种密封装置，该密封装置用于在引导热气的管道、特别是内燃机的废气管道上的连接部，所述密封装置包括至少一个相对于相关的气体通道的外侧气密地围绕所述相关的气体通道的密封元件。
背景技术
在内燃机领域中的技术的进一步发展，亦即考虑到紧凑和重量轻的结构方式，以及特别是考虑到损耗最优化和提高功率，导致对在废气-热气区域中密封连接的稳定性提出越来越高的要求。这首先涉及到在废气弯管和涡轮增压机、废气弯管和废气催化器、或者涡轮增压机和废气管之间的通道上的密封连接。在这样的区域中出现的负荷经常导致相关的密封装置的持久强度的严重降低。
发明内容
鉴于该问题，本发明的目的是，提供一种用于引导热气的管道的、特别是废气管道的密封装置，该密封装置特别地满足对稳定性提出的需求。
按照本发明，该目的通过一种具有权利要求1所述的全部特征的密封装置而解决。
相应地，本发明的主要特点在于，设有一克服密封元件的热过载的构件。如事实证明，升高的温度(如其可能出现在现代装置的重要区域中)主要导致持久强度的减小，这意味着：减少密封元件的热载荷的措施导致明显改善的持久强度。
在此，这样的结构也会是合适的，即：用于减少热载荷的构件直接作用在密封元件上和/或作用在管道连接的构成密封装置的一部分的连接法兰上。
这可以通过一散热的构件实现，即通过一冷却结构，其具有在密封元件自身上的或者在连接法兰上的、或者既在密封元件又在连接法兰上的冷却作用。
可选地，可以设有一绝热的构件，其又与连接法兰或密封元件作用连接，或者同时与两者作用连接。
此外，这样的结构也是合适的，即：设有一冷却和绝热组合起作用的构件，其又作用于密封元件或连接法兰上，或者同时作用于两者上。
在一个特别有利的应用散热构件的实施例中，这样的结构也是合适的，即：密封装置包括用于液体的或气体的冷却介质的腔。
在此，用于冷却介质的腔可以具有一个或多个冷却剂通道。
用于冷却介质的腔可以至少部分地构造在密封元件内部，在此这样的结构也是合适的，即：腔与位于密封元件外部的冷却通道相连。
在特别有利的实施例中，位于外部的冷却通道可以设有用于散热的外部的散热片。
在此可选地或者附加地，冷却通道可以与一主动的、外部的冷却回路相连。
所述密封元件可以设计为多层的，其包括在接触面上或者法兰面上密封的外部的各一个密封层，其中用于冷却介质的腔和/或一导热良好的中间层位于密封元件的外部的密封层之间。
这样的结构也是合适的，即：绝热材料作为绝热的构件设置在法兰面和密封元件的所面向的表面之间。
在实施例中，在此，在密封的外部的密封层之间存在一导热良好的中间层，该中间层可以以一构成散热面的末端区域向外突出于密封层的外部末端。
附图说明
下面借助于附图中示出的实施例详细解释本发明。附图中：
图1用于解释本发明的基本原理的极为简化的示意图；
图2密封装置的第一实施例的放大的、极为简化且绘出半侧的纵剖视图；以及
图3至图8按照本发明的密封装置的其他各实施例的与图2相似的示意图。
具体实施方式
图1中的示意图示出在废气-管道系统的连接位置上使用按照本发明的密封装置，例如在内燃机的弯管和涡轮增压机之间的过渡位置上使用，其中密封装置1构成在弯管上的连接法兰3和涡轮增压机上的连接法兰5之间的密封。作为在系统运行期间用于减小密封装置1的密封元件的热载荷的构件，密封装置1构造成密封的冷却结构，其构造借助在图2至图8中示出的实施例在下面详细阐述。如上所述，冷却结构的功能原理在于，设置一主动的或者被动的散热、用于绝热的措施或者散热和绝热的组合。在图1的图示中，密封装置1附加地设有一温度传感器装置7，该温度传感器装置在使用主动的冷却装置时控制冷却装置的运行。
图2示出由连接法兰3、连接法兰5和安装在它们之间的密封元件9构成的密封装置1的第一实施例，其中，密封元件9设计为多层的。在此涉及到由弯曲的板材构成的两个外部的密封层11，用于将弯边14密封地支承在连接法兰3和连接法兰5上。在密封层11之间存在一导热良好的中间层13，该中间层由导热良好的材料制成，在此实施例中由铜板制成。如图2中清晰可见，弯边14在外部的密封层11上是这样构造的，即：外部的密封层11与密封元件9的外部末端间隔地紧贴在内部的中间层13上，但是密封层11朝外部末端分开地延伸，以便构成在两侧邻接于中间层13的腔15。该腔用于容纳气体的或者液体的冷却介质，并且通过一闭塞板17封闭在外部末端上。所述腔15通过一在闭塞板17中的通道19与外部的冷却通道21相连，在所示出的实施例中，该冷却通道容纳在一个具有散热片的散热体23中，或者在设有一主动冷却的情况下与一冷却剂回路相连。
在该示例中，密封元件9的热载荷的减小通过散热而实现，其中特别是实现经由导热的中间层13的末端区域25到位于腔15中的冷却介质的热传导，热量通过所述冷却介质经由冷却通道21向外导出。
图3示出一个实施例，在此借助于绝热实现了热载荷的减小。如前所述，密封元件9又设计为多层的，亦即包括由弯曲的板材制成的外部的密封层11，该外部的密封层11在外部的弯边(Sicken)14上密封在连接法兰3和5上。但是密封层11的其余的面向连接法兰3和5的表面并不直接接触在运行中具有高温的连接法兰3和5，而是通过由绝热材料27组成的环形体与法兰3和5隔离，该环形体设计为比较厚壁的，并且可以由云母组成。在运行期间，在连接法兰3和5以及密封元件9之间的绝热体导致它的温度的降低，并且因此导致热载荷的减小。
图4中的实施例与图3中的示例的区别在于，即为了降低密封元件9的热载荷，既设有相应于图3中的示例的绝热体，又通过一在密封层11之间导热良好的中间层13附加地散热，其中中间层13以其末端区域29向外突出，以便于附加的向外散热是可能的，例如通过直接的空气冷却，或者相应于图2中的借助于一配设的冷却系统(未示出)的解决方案。
图5又示出一个示例，在此借助于用于冷却介质的腔15设有一散热，其中该腔15位于设置在外部的密封层11之间的内部的环形体31的内部。这可以通过一焊接体构成，如在附图标记33处所表示，该焊接体可以具有一冷却剂接口(未示出)。外部的密封层11又由弯曲的板材构成，其中密封分别在弯边14上相对于连接法兰3和5通过小面积的密封接触实现，以便于在法兰3、5以及密封层11之间只存在小面积的热传导区域。由废气流本身作用在密封元件9上的热载荷通过经由位于腔15中的冷却介质的散热而减小。
图6示出一实施例，该实施例相应于图5中的示例，在此看出，密封元件9设计为单层的，其中环形体31既构成有用于冷却介质的腔15，也构成有突出的密封区域35，用于小面积接触在连接法兰3和5上。
图7示出一实施例，在此密封元件9又是多层的，其中由弯曲的板材制成的外部密封层11在弯边14的区域中密封地紧贴在连接法兰3和5上，在此，接触又小面积地实现。在密封层11之间又存在一导热良好的中间层13。但是不同于在图2和4中的示例，在中间层13的向外突出的末端区域29上整体式连接一冷却体37，该冷却体形成冷却面积39，并且在此附加地配备一内部的冷却通道41，该冷却通道含有冷却介质，在此可以设置一主动的或被动的冷却系统。
图8最后示出一实施例，该实施例相应于图7中的示例，在此看出，密封元件9设计为单层的，其中，如在图6中的示例，环形体31通过突出的密封区域35以小面积接触的方式密封在连接法兰3和5上。该环形体31在其末端区域29上直接过渡为冷却体37，如图7，该冷却体具有一内部的冷却通道41。
事实证明，通过使用本发明，在上述类型的废气系统上，在运行中密封元件的温度能够降低约100至150℃，由此，密封装置的持久强度升高。在使用具有更高冷却功率的冷却系统时可达到更强烈的温度下降。

Claims (13)

1.一种密封装置，该密封装置用于在引导热气的管道上、特别是在内燃机的废气管道上的连接部，该密封装置包括至少一个相对于相关的气体通道的外侧气密地围绕所述相关的气体通道的密封元件(9)，其特征在于，所述密封装置(1)具有减小密封元件(9)的热载荷的构件(13、15、21、27、37、41)。
2.如权利要求1所述的密封装置，其特征在于，所述构件与密封元件(9)和/或与构成密封装置(1)的一部分的连接法兰(3、5)作用连接。
3.如权利要求2所述的密封装置，其特征在于，设有散热的构件(13、15、21、27、41)。
4.如权利要求2所述的密封装置，其特征在于，设有绝热的构件(27)。
5.如权利要求2所述的密封装置，其特征在于，设有一制冷和绝热组合起作用的构件(13、27、29)。
6.如权利要求3或5所述的密封装置，其特征在于，所述散热的构件包括用于液体的或者气体的冷却介质的腔(15)。
7.如权利要求6所述的密封装置，其特征在于，用于冷却介质的腔(15)具有至少一个冷却剂通道(21、41)。
8.如权利要求6或7所述的密封装置，其特征在于，所述腔(15)至少部分地构造在密封元件(9)的内部。
9.如权利要求8所述的密封装置，其特征在于，所述腔(15)与位于密封元件(9)的外部的冷却通道(21、41)相连。
10.如权利要求9所述的密封装置，其特征在于，位于外部的冷却通道(21)设有用于散热的外部的散热片(23)。
11.如权利要求3到9之一所述的密封装置，其特征在于，密封元件(9)设计为多层的，其包括在接触面上或者法兰面(3、5)上密封的外部的各一个密封层(11)，并且用于冷却介质的腔(15)和/或导热良好的中间层(13)位于密封元件(9)的外部的密封层(11)之间。
12.如权利要求5到11之一所述的密封装置，其特征在于，绝热材料(27)作为绝热的构件设置在法兰面(3、5)和密封元件(9)的所面向的表面之间。
13.如权利要求11和12所述的密封装置，其特征在于，所述导热良好的中间层(13)以一构成散热表面的末端区域(29)向外突出于密封层(11)的外部末端。
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