CN115095727A - 一种基于多级流动阻尼的组合密封结构 - Google Patents

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曲栓
徐洋
张科
陈卓群
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Abstract

本发明提供了一种基于多级流动阻尼的组合密封结构，包括依次顺序设置的外管组件、轴向弹力环组件、周向弹力环组件、内管组件；所述外管组件、轴向弹力环组件、周向弹力环组件、内管组件同轴设置；所述轴向弹力环组件可轴向伸长和压缩，并可沿外管组件的内壁滑动；所述周向弹力环组件可沿圆环的周向膨胀和缩小，并可沿外管组件的内壁滑动；所述内管组件和外管组件为间隙配合，并可沿轴线方向相对移动。本发明通过内管组件、外管组件、轴向弹力环组件和周向弹力环组件的迷宫组合，使排气管道内的气体经过多级阻尼，实现排气管道内的气体可靠密封，可实现发动机排气管路插接结构的高紧凑性。

Description

一种基于多级流动阻尼的组合密封结构
技术领域
本发明属于发动机技术领域，尤其是涉及一种基于多级流动阻尼的组合密封结构。
背景技术
发动机排气系统负责将气缸内燃烧后的废气排出，同时由于使用负载的多变性，如市区道路等红灯和起车、加速等交替变化，使得排气管路承受着温度不断交替变化的废气的冲刷，排气管路忽冷忽热易发生变形、漏气等问题。由于发动机排气温度高(900℃以上)，排气管路变形量大，为了避免发动机排气管路变形过大导致损坏，较长的排气管路需要分段连接，但段与段之间的连接密封又成为行业的难题。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种基于多级流动阻尼的组合密封结构，以解决发动机分段排气管路的密封问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种基于多级流动阻尼的组合密封结构，包括外管组件、轴向弹力环组件、周向弹力环组件和内管组件，所述轴向弹力环组件一侧与外管组件一端内壁相接触，另一侧与周向弹力环组件相接触，所述周向弹力环组件安装至外管组件、内管组件之间，所述内管组件套设于外管组件内壁。
进一步的，所述外管组件、轴向弹力环组件、周向弹力环组件、内管组件均同轴设置。
进一步的，所述外管组件靠近轴向弹力环组件径向处为外管径向密封曲面，所述外管组件靠近轴向弹力环组件轴向处为外管轴向平面。
进一步的，所述轴向弹力环组件的横截面为环形结构，且轴向弹力环组件上开设有轴向弹力环缺口，所述轴向弹力环组件靠近外管轴向平面一侧为轴向弹力环左侧曲面，所述轴向弹力环组件靠近外管径向密封曲面一侧为轴向弹力环右侧曲面。
进一步的，所述周向弹力环组件的横截面为环形结构，周向弹力环组件上开设有周向弹力环缺口，所述轴向弹力环缺口位置和周向弹力环缺口位置交错布置。
进一步的，所述轴向弹力环组件、周向弹力环组件均为耐热弹性材质。
进一步的，所述内管组件的横截面为环形结构，靠近轴向弹力环右侧曲面一侧为内管轴向密封曲面，靠近周向弹力环组件径向处为内管径向密封曲面，且内管组件外壁轴向开设有若干内管沟槽。
进一步的，所述外管组件密封配合部位的内径大于内管组件的外径。
相对于现有技术，本发明所述的一种基于多级流动阻尼的组合密封结构具有以下优势：
本发明所述的一种基于多级流动阻尼的组合密封结构，通过一道轴向弹力环组件和六道周向弹力环组件缺口位置交错布置组成的多级流动阻尼密封结构，可充分密封排气管道内的气体，并且温度越高缺口间隙越小，密封效果越好，实现了排气管路外形的高紧凑性。
附图说明
构成本发明的一部分的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。在附图中：
图1为本发明实施例所述的整体结构剖视示意图；
图2为本发明实施例所述的外管组件的剖视示意图；
图3为本发明实施例所述的周向弹力环组件的主视示意图；
图4为本发明实施例所述的周向弹力环组件的侧视示意图；
图5为本发明实施例所述的周向弹力环组件的结构示意图；
图6为本发明实施例所述的内管组件的剖视示意图。
附图标记说明：
1、外管组件；11、外管径向密封曲面；12、外管轴向平面；2、轴向弹力环组件；3、周向弹力环组件；31、周向弹力环左侧平面；32、周向弹力环右侧平面；33、周向弹力环径向密封曲面；34、周向弹力环缺口；4、内管组件；41、内管轴向密封曲面；42、内管径向密封曲面；43、内管沟槽。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1至图6所示，一种基于多级流动阻尼的组合密封结构，包括外管组件1、轴向弹力环组件2、周向弹力环组件3和内管组件4，所述轴向弹力环组件2一侧与外管组件1一端内壁相接触，另一侧与周向弹力环组件3相接触，所述周向弹力环组件3安装至外管组件1、内管组件4之间，所述内管组件4套设于外管组件1内壁。本基于多级流动阻尼的组合密封结构通过一道轴向弹力环组件2和六道周向弹力环组件缺口位置交错布置组成的多级流动阻尼密封结构，可充分密封排气管道内的气体，并且温度越高缺口间隙越小，密封效果越好，实现了排气管路外形的高紧凑性。
所述外管组件1、轴向弹力环组件2、周向弹力环组件3、内管组件4均同轴设置。在本实施例里，包括依次顺序设置的外管组件1、轴向弹力环组件2、周向弹力环组件3、内管组件4；所述轴向弹力环组件2有一个缺口，轴向弹力环组件2可轴向伸长和压缩，并可沿外管组件1的内壁滑动；所述周向弹力环组件3有一个缺口，周向弹力环组件3可沿圆环的周向膨胀和缩小，周向弹力环组件3安装在内管沟槽43中，并可沿外管组件1的内壁滑动；所述内管组件4和外管组件1为间隙配合，并可沿轴线方向相对移动。所述外管组件1、轴向弹力环组件2、周向弹力环组件3、内管组件4同轴设置，并且轴向弹力环缺口位置和周向弹力环组件3有的缺口位置交错布置。
所述外管组件1靠近轴向弹力环组件2径向处为外管径向密封曲面11，所述外管组件1靠近轴向弹力环组件2轴向处为外管轴向平面12。
所述轴向弹力环组件2的横截面为环形结构，且轴向弹力环组件2上开设有轴向弹力环缺口，所述轴向弹力环组件2靠近外管轴向平面12一侧为轴向弹力环左侧曲面，所述轴向弹力环组件2靠近外管径向密封曲面11一侧为轴向弹力环右侧曲面。
在本实施例里，轴向弹力环组件2为一道环，与轴向弹力环组件2紧密连接的周向弹力环组件3为两道环，并且这两道周向弹力环缺口34位置交错180°布置。
在其他实施例里，轴向弹力环组件2为一道环，也可为两道或多道叠加的结构；与轴向弹力环组件2紧密连接的周向弹力环组件3为两道环，也可为一道环。
所述周向弹力环组件3的横截面为环形结构，周向弹力环组件3上开设有周向弹力环缺口34，所述轴向弹力环缺口位置和周向弹力环缺口34位置交错布置。所述轴向弹力环缺口尺寸的大小和周向弹力环缺口34尺寸的大小的均是依据发动机排气温度和环的材料属性进行确定。
所述轴向弹力环组件2、周向弹力环组件3均为耐热弹性材质；在本实施例里，轴向弹力环组件2，轴向投影为圆形，周向为规则的锯齿(或正弦、余弦)结构；轴向弹力环组件2可沿轴向相对压缩，也可沿轴向相向膨胀。周向弹力环组件3,轴向投影为圆形，径向投影为矩形；周向弹力环组件3可沿径向膨胀和压缩。
所述内管组件4的横截面为环形结构，靠近轴向弹力环右侧曲面一侧为内管轴向密封曲面41，靠近周向弹力环组件3径向处为内管径向密封曲面42，且内管组件4外壁轴向开设有若干内管沟槽43。在本实施例里，内管组件4有两个沟槽43，每个沟槽43中安装两道周向弹力环组件3，这两道周向弹力环缺口34位置交错180°布置，两个沟槽43中的四道周向弹力环缺口34位置交错90°布置，在其他实施例里，也可为一个沟槽34或多个沟槽34。
所述外管组件1密封配合部位的内径大于内管组件4的外径。在本实施例里，所述外管组件1与轴向弹力环组件2、周向弹力环组件3和内管组件4的接触附近为圆形结构，并且外管组件1密封配合部位的内径大于内管组件4的外径，间隙是吸收内管组件4的热变形量。
实施例1
包括依次顺序设置的外管组件1、轴向弹力环组件2、周向弹力环组件3和内管组件4；所述内管组件4和外管组件1间隙配合，并能够沿轴线方向相对移动，且两者之间设有膨胀间隙，用于给排气管路受热留出膨胀空间。
轴向弹力环左侧曲面的突出部位与外管轴向平面12预压缩接触，轴向弹力环右侧曲面的突出部位与周向弹力环左侧平面31预压缩接触，轴向弹力环组件2和与其紧密连接的两道周向弹力环组件3的缺口34交错180°布置组成密封排气的第一道防线。
周向弹力环径向密封曲面33与外管径向密封曲面11预压缩接触，内管组件4两个沟槽43内的四道周向弹力环缺口34位置交错90°布置，并且相邻两道周向弹力环缺口34位置交错180°布置，内管组件4两个沟槽43内的四道周向弹力环组件3组成密封排气的第二道和第三道防线。
一种基于多级流动阻尼的组合密封结构的工作原理为：
初始安装时，轴向弹力环组件2处于压缩状态，轴向弹力环左侧曲面的突起部分与外管轴向平面12接触，轴向弹力环右侧曲面的突起部分与周向弹力环左侧平面31接触，利用轴向弹力环组件2压缩状态产生的轴线方向的力，作用到周向弹力环右侧平面32与内管轴向密封曲面41紧密贴合密封管路中的排气；同时，初始安装时，周向弹力环组件3处于压缩状态，利用周向弹力环组件3压缩状态产生的径向方向的力，作用到周向弹力环径向密封曲面33与外管径向密封曲面11紧密贴合密封管路中的排气。
排气管路内的气体在轴向弹力环组件2和与其紧密连接的两道周向弹力环组件3的周向弹力环缺口34交错180°布置组成密封排气的第一道防线，即使有少部分气体通过周向弹力环组件3的周向弹力环缺口34和周向弹力环径向密封曲面33与外管径向密封曲面11，在内管组件4两个沟槽43内的四道周向弹力环组件3组成密封排气的第二道和第三道防线进一步密封排气；当气体温度升高周向弹力环缺口34尺寸变小，密封部位产生的阻力越大，排气管路越不容易漏气。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于多级流动阻尼的组合密封结构，其特征在于：包括外管组件(1)、轴向弹力环组件(2)、周向弹力环组件(3)和内管组件(4)，所述轴向弹力环组件(2)一侧与外管组件(1)一端内壁相接触，另一侧与周向弹力环组件(3)相接触，所述周向弹力环组件(3)安装至外管组件(1)、内管组件(4)之间，所述内管组件(4)套设于外管组件(1)内壁。
2.根据权利要求1所述的一种基于多级流动阻尼的组合密封结构，其特征在于：所述外管组件(1)、轴向弹力环组件(2)、周向弹力环组件(3)、内管组件(4)均同轴设置。
3.根据权利要求1所述的一种基于多级流动阻尼的组合密封结构，其特征在于：所述外管组件(1)靠近轴向弹力环组件(2)径向处为外管径向密封曲面(11)，所述外管组件(1)靠近轴向弹力环组件(2)轴向处为外管轴向平面(12)。
4.根据权利要求3所述的一种基于多级流动阻尼的组合密封结构，其特征在于：所述轴向弹力环组件(2)的横截面为环形结构，且轴向弹力环组件(2)上开设有轴向弹力环缺口，所述轴向弹力环组件(2)靠近外管轴向平面(12)一侧为轴向弹力环左侧曲面，所述轴向弹力环组件(2)靠近外管径向密封曲面(11)一侧为轴向弹力环右侧曲面。
5.根据权利要求4所述的一种基于多级流动阻尼的组合密封结构，其特征在于：所述周向弹力环组件(3)的横截面为环形结构，周向弹力环组件(3)上开设有周向弹力环缺口(34)，所述轴向弹力环缺口位置和周向弹力环缺口(34)位置交错布置。
6.根据权利要求1所述的一种基于多级流动阻尼的组合密封结构，其特征在于：所述轴向弹力环组件(2)、周向弹力环组件(3)均为耐热弹性材质。
7.根据权利要求4所述的一种基于多级流动阻尼的组合密封结构，其特征在于：所述内管组件(4)的横截面为环形结构，靠近轴向弹力环右侧曲面一侧为内管轴向密封曲面(41)，靠近周向弹力环组件(3)径向处为内管径向密封曲面(42)，且内管组件(4)外壁轴向开设有若干内管沟槽(43)。
8.根据权利要求1所述的一种基于多级流动阻尼的组合密封结构，其特征在于：所述外管组件(1)密封配合部位的内径大于内管组件(4)的外径。
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