CN205225412U - 排气出口弯管 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种排气出口弯管（300），其包括：具有外壁（348）和内壁（320）的主体（302），内壁（320）至少部分地限定内室（310）。具有连接到内壁（320）的基部和自由端（313）的分隔肋（312），分隔肋（312）将内室（310）分隔成第一部分（314）和第二部分（316）。分隔肋（312）的扇形区域（318）位于自由端（313）和内壁（320）之间。本实用新型能够使分隔肋（312）的自由端（313）更容易膨胀和收缩，且从而减少热应力。

Description

排气出口弯管

技术领域

本实用新型总体上涉及用于天然气燃烧涡轮增压发动机的排气出口弯管，并且具体地涉及一种用于排气出口弯管的中央分隔器以及中央分隔器如何连接至排气弯管的内壁。

背景技术

天然气管道可能位于国家的边远地区，且需要动力源将气体管道内的气体从A点输送B点。发动机，例如涡轮增压燃气发动机，可以用作用于压缩机的所需动力源来移动气体。涡轮增压燃气发动机在高温下运行且可以使用天然气作为它们的燃料源。

为了防止在使用过程中与各种高温部件的接触，外壳可以包围部分或全部涡轮增压燃气发动机部件。但是，在运行中，发动机部件可能在外壳内部达到不希望的高温。

一些涡轮增压燃气发动机可配置两台涡轮增压器。来自发动机的废气可以被引导到涡轮增压器中，然后被导向至排气出口弯管，在这里它们在通过导管排出至大气之前先被合并。由于弯管直接与热的废气接触，排气出口弯管的各个部分具有温差。因此，可能期望冷却以及另外修改弯管的设计来降低随之产生的热应力。

美国专利5,495,873公开了一种具有由空气间隙隔开的双壁的发动机排气导管，其包括外护套和薄内衬套以及缩进肋的设计，缩进肋伸入保护套或（可选地）衬套或从其突出。该专利认为通过漫射声波以及使得内壁更坚固，其缩进肋减少了从管道发出的声音，但是不接触相对的壁未充分延伸以将内衬套的内部分隔开。

实用新型内容

本实用新型涉及一种排气出口弯管，对其改进以适应弯管内的温度梯度并降低热应力。

在一方面，本实用新型提供了一种排气出口弯管，其包括：主体，其具有外壁和内壁，内壁至少部分地限定内室；分隔肋，其具有连接到内壁的基部和自由端，分隔肋将内室分隔成第一部分和第二部分；以及分隔肋的扇形部分，其位于自由端与内壁之间。

进一步包括阶梯部分，所述阶梯部分在所述扇形部分处将所述内壁连接到所述分隔肋。

所述分隔肋被设定尺寸且位于所述内室内，以在第一排气入口和第二排气入口之间形成屏障。

进一步包括：所述分隔肋的第一端和所述分隔肋的第二端；和连接部分，其将所述分隔肋的所述第一端和所述分隔肋的所述第二端连接至所述内壁，

其中，所述分隔肋的所述第一端和所述第二端均具有所述扇形部分。

每个连接部分包括第一和第二倒角。

进一步包括第二室，所述第二室配置成包含冷却剂，位于所述主体的所述内壁和所述外壁之间。

所述分隔肋的所述扇形部分位于所述内壁的一部分处，其中，所述第二室的一部分位于所述分隔肋的所述扇形部分的所述内壁的相对侧，且所述分隔肋的延伸部分延伸到所述第二室中。

上述技术方案能够使分隔肋的自由端更容易地膨胀和收缩，并从而降低分隔肋与弯管内壁交界处的热应力。

附图说明

图1示出了根据本实用新型一方面的具有位于外壳内的涡轮增压发动机的气体管道系统。

图2示出了根据本实用新型一方面的图1的位于外壳内的涡轮增压发动机的透视图。

图3是根据本实用新型一些方面的排气弯管的透视图。

图4是根据本实用新型一些方面的排气弯管的透视截面图。

图5是根据本实用新型一些方面的排气弯管的俯视图。

图6是根据本实用新型一些方面的排气弯管的透视截面图。

图7是根据本实用新型一些方面的排气弯管的一部分的局部透视截面图。

具体实施方式

本实用新型涉及一种促进天然气由A点输送至B点的装置和方法。尽管本文讨论的是使用天然气作为燃料的涡轮增压发动机，但是所述装置和方法可以与任何类型的发动机（包括化石燃料汽油发动机等等）一起使用，以防止外壳内产生不希望的温度。进一步地，虽然讨论了两个发动机，但是所述装置和方法可与更多或更少发动机合用。

图1示出了根据本实用新型一方面的具有气体管道102的气体管道系统100，气体管道系统100具有涡轮增压发动机，所述涡轮增压发动机位于外壳200内。气体管道102提供将天然气从A点输送至B点的导管。涡轮增压发动机能够利用来自气体管道102的天然气来运行并将天然气从A点输送至B点。

图2示出了根据本实用新型一方面的图1的位于外壳200内的涡轮增压器204的部分的透视图。外壳200可以定位在基座208上。外壳200可以使用防热罩202形成，其配置成使排出气体热量保持在外壳200内，但是可能蓄集过多的热量以致所蓄集的热量干扰涡轮增压器204的运行。防热罩202可使用具有内壁210和外壁206的厚金属片构造，并且可由包括锡、铝、或复合金属材料之类的材料制成。

防热罩202可以被构造和布置成容纳涡轮增压器204的部分部件或全部。在图1和图2中示出的涡轮增压器204主要定位于防热罩202的相对端部。涡轮增压器204的部件可位于防热罩202的内部或外部。根据本实用新型的一种实施方式，防热罩202可以包围或容纳涡轮增压器204的全部涡轮机部段部件，包括用于接收发动机废气的涡轮机入口216。还示出了定位于防热罩202外部的压缩机212，且其具有压缩机空气出口213。涡轮增压器204的压缩机入口214管道也附接至压缩机212。

图2还示出了废气门218，其定位于流体冷却排气出口弯管300的上方，该流体冷却排气出口弯管300具有已安装的盖子301，用于装运外壳200。盖子301通过螺栓303附接至排气弯管300。典型地，当排气弯管300在使用时，盖子301被拆除，且导管（未示出）附接至排气弯管300。导管将废气排放到合适的存放处，其在一些方面可以为大气。

废气门218的功能为使废气流的一部分绕过涡轮增压器204的涡轮部段。废气可通过排气入口220进入废气门218。废气有助于防止涡轮增压器204的超速。如上所述，在使用时，涡轮增压器204会在防热罩202内产生大量热量。通过将流体冷却的排气出口弯管300设置在防热罩202内，可降低防热罩202内的环境温度。控制防热罩202内的环境温度可防止外壳200内的温度不能超过规定要求。

图3示出了根据本实用新型的排气出口弯管300。排气出口弯管300包括主体302。主体302有时可称为盆或花盆302。主体302一般由铸铁制成，但是在一些方面中，主体302可由其他材料制成，诸如铸铝、钢或任何其它金属或非金属材料。主体302可包括凸台304。凸台304可具有传感器孔306，其用于装配氮氧化物、氧气、温度、压力或任何其它类型的传感器（未示出）。其它孔308也可形成在凸台304上，以帮助将传感器固定在合适的位置。本领域的普通技术人员应理解，凸台304及其相关联传感器以及其它孔306、308是可任选的。

主体302限定了内室310。分隔肋312位于内室310中。分隔肋312可以与主体302铸造并成为一体。在其它方面，分隔肋312可通过紧固件、通过焊接或者通过其他将分隔肋312附接到主体302的方式固定到主体302。分隔肋312将内室310分割成第一侧314和第二侧316。分隔肋312可包括自由端313，其与分隔肋312附接到主体302的部分相反。

分隔肋312可终止于一端，该端具有扇形部分318，该扇形部分318邻近阶梯部分319，阶梯部分319附接到主体302的内壁320或与主体302的内壁320成为一体。在一些方面，阶梯部分319和扇形部分318提供了位于内壁320和分隔肋312之间的过渡部分。扇形部分318可包括弯曲表面，其从分隔肋312的自由端313向下弯曲到阶梯部分319。

第一排气入口321使得流体通过主体302和内壁320流通至内室310的第一侧314。第二排气入口323使得流体从主体302的外部通过主体302和内壁320流通至内室310的第二侧316。在一些方面，分隔肋312的尺寸和位置实现了防止从第一排气入口321进入内室310的废气经由内室310流到第二排气入口323，反之亦然。这样，分隔肋312阻断了废气气流流经入口321、323后的流向并且迫使废气流入并填充内室310。

主要或顶部连接表面322（为方便起见，本文称为第一连接表面）位于主体302的顶部。连接表面322通常是平的，并且包括孔326的阵列324。在一些方面，孔326被攻丝并提供将导管（未示出）、盖子301或其它结构附接到主体302的途径。举例来说，如果期望将导管附接到主体302，具有凸缘的导管可安装在连接表面322上，且紧固件可延伸穿过导管（未示出）里的凸缘并经由螺纹状的或攻丝的孔326附接到主体302。

在一些方面，废气门壳体328位于主体302上。在一些方面，废气门壳体328可与本体302铸造并与其成为一体。在本实用新型的其它方面，废气门壳体328可经由紧固件或经由其他将废气门壳体328附接到主体302的方式附接到主体302上。第二连接表面330位于附接到或集成到主体302的废气门壳体328上。在一些方面，第二连接表面330可与第一连接表面322相邻。第二连接表面330还可包括多个连接孔332。在一些方面，这些连接孔332也可被攻丝以便接受和固定紧固件，诸如螺栓。废气门218可通过装配在连接孔332内的螺栓219（见图2）连接到废气门壳体328。其它孔333可用于连接其它结构，诸如图2示出的废气门防热罩335。

在一些方面，特别是在主体302由诸如铸铁的铸造材料制成时，各种冒口336可位于主体302的不同位置。冒口336为制造和铸造过程的人工产物，且并不与在权利要求书中描述的特定方面特别相关。

图4为排气弯管300的透视横断面视图。图4中也示出了上述与图3有关的方面和特征。举例来说，图4示出了包括具有传感器孔306的凸台304的主体302。内室310与在横截面示出的分隔肋312一同可见。可见分隔肋312的自由端313。内室310被分割成第一侧314和第二侧316。同样可见扇形部分318和阶梯部分319。

热废气可通过排气入口321和323以及废气门入口344（图4中仅示出了入口321和344）进入内室310，且来自入口321和323的进气与分隔肋312接触。废气通过直接流入到附接于连接表面322的导管（未示出）排出主体302。一些废气将经由废气门入口344进入废气门壳体328。这些废气也可以通过直接流入到附接于连接表面322的导管（未示出）排出主体302。孔331为废气门218内的提升阀（未示出）提供了通道，用以选择性地进入废气门壳体328并抵靠阀座345密封。

在阅读本实用新型后，本领域的技术人员应当理解，主体302可由于与废气接触而变热。因此，冷却剂室346可整合在主体302中。冷却剂室346可位于主体302的内壁320和外壁348之间。在一些方面，冷却剂，诸如水、乙二醇或任何其他合适的冷却液，可存在于冷却剂室346中。在一些方面，内壁320可将内室310与冷却剂室346分开。在其他位置，内壁320仅将内室310与主体302的外部分开。

冷却剂室346可具有冷却剂入口342和冷却剂出口334，以使得冷却液流经冷却剂室346从而冷却主体302。如上所述，冒口336是铸造过程的人工产物并且是可选特征件。通常，弯管300在使用中时，冒口336由塞子或其他材料填充，以防止冷却液流出冷却剂室346。

在一些方面，分隔肋312可包括延伸部分350，其伸入冷却剂室346用于协助冷却分隔肋312。所述延伸部分350能够实现更多的冷却表面积用于冷却剂在其上起作用。

由于加热和冷却期间各种材料的独特性，分隔肋312的某些方面可设计为用以协助将因扩张和收缩引起的热应力最小化。例如，图5示出排气出口弯管300的顶部。图5中示出了第一连接表面322和连接孔326的阵列324。分隔肋312位于第一连接表面322下方，并在具有倒角340在每一端与内壁320连接。在一些方面，分隔肋312与主体302一起铸造。在这种情形下，倒角340在主体302的分隔肋312和内壁320之间提供了过渡。根据本实用新型一些方面，分隔肋312的每端具有扇形部318，且阶梯部分319位于分隔肋312的自由端313和内壁320之间。倒角340可在阶梯部分319和内壁320之间提供过渡。

图3至图5示出连接孔326的阵列324。如图中所示，螺纹连接孔326不是贯通孔，而是在弯管300的主体302内终止。阵列324可包括大致均匀间隔的如图3和图5所示的排成环形的孔326。在一些方面，阵列324可包括12个攻丝螺纹孔326。在一些方面，其他数量的攻丝孔326可包含在阵列324中。孔326的阵列324位于连接表面322上，所述连接表面322位于弯管300的内壁320和外壁348之间。在本实用新型的一些方面，第一连接表面322可以是大致平的环形表面。在一些方面，连接孔326的阵列324可以被布置、定位并设置尺寸用以与连接孔（未示出）相对应，所述连接孔326位于配置为附接至连接表面322的导管中（未示出）。第二连接表面330还可包含与连接孔326相似的连接孔332，因为连接孔332可能不是通孔，但是在排气出口弯管300的主体302内终止。

传统地，使用具有连接孔的凸缘，而不是具有孔326在主体302内终止的凸缘，以将主体302连接至导管。使用具有孔的凸缘是因为与热废气相关联的热量可能导致诸如紧固件、垫圈、孔等部件变得过热，以至于这些部件在主体302中卡住，使其难以改变排气导管（未示出）或将主体302从导管中移除。但是，在本实用新型的一些方面，如图6所示，由于冷却剂室346在连接表面322附近延伸，紧固件卡住的热问题得以解决。冷却剂室346内的冷却剂可减少连接表面322中的热量以及任何位于攻丝孔326内的紧固件或螺母303的热量，从而防止紧固件303在适当位置卡住。因此，靠近连接表面322延伸的冷却剂室346的位置使得孔326在主体302内终止，从而不需要凸缘。

图6是排气出口弯管300的透视、横截面示图，其示出具有扇形部分318的分隔肋312和阶梯部分319。由图6可见，冷却剂室346由主体302的外壁348以及主体302的内壁320限定，在内壁320后方、阶梯部分319与分隔肋312的扇形部分318会合的地方延伸。扇形部分318可包括弯曲表面，其在自由端313和阶梯部分319之间提供过渡。因此，分隔肋312的自由端313受阻止无法直接接触将内壁320的内室310与冷却剂室346隔开的内壁320的部分。

在一些方面，可期望的是，由于内壁320的部分可能由于冷却剂室346中的冷却剂的作用而比分隔肋312的自由端313明显更冷，防止分隔肋312的自由端313直接接触在冷却剂室346和内室310之间提供屏障的内壁320的部分。由于隔离，可避免分隔肋312的自由端313上的过度热应力。

图7中示出了扇形部分318的一个示例的附加细节。分隔肋312位于主体302的内室310中。分隔肋312的扇形部分318包括弯曲表面，该弯曲表面在分隔肋312的自由端313和阶梯部分319之间提供过渡。也可看到位于主体302的外壁348和内壁320之间的冷却剂室346。

工业实用性

在阅读本实用新型之后，本领域技术人员可理解，用于涡轮增压器的排气出口弯管可提供各种功能。例如，排气弯管提供了各种位置以供废气转向。提供各种入口以供废气流入是排气弯管的一个有用特征。

可期望的是，在排气出口弯管内提供结构以阻碍从一个涡轮增压器进入排气出口弯管的气体流入第二涡轮增压器。因此，如所示的分隔肋被用来屏壁废气从一个涡轮增压器流动至另一个涡轮增压器。由于废气的高温，排气弯管本身可能变得非常热。为了控制或调节排气弯管变得过热，冷却剂可通过冷却室流经排气弯管。

在阅读本实用新型之后，本领域技术人员可理解，与冷却室接触的排气弯管的部分可能比不与冷却室直接接触的排气弯管的其它方面更冷。因此，排气弯管的不同方面可能有很大温差。在运行过程中，排气弯管内的温差可能十分大。结果，可期望的是，防止排气弯管的一些部分接触可处于大不相同的温度之下的排气弯管的其它部分，以避免热应力和/或其它不期望结果。为了提供热过渡特征，可使用扇形部分、倒角和阶梯部分。

由于诉诸于例如排气弯管的现代机械的需求复杂且不断发展，所以可随时间对弯管做出各种改进。照此，可期望的是，维持各种接口使得可在大型机器内移除且更换弯管，而无需重新配置连接点。因此，可期望以尺寸设定为与先前阵列相同的标准阵列布置紧固件。另外，提供直接攻丝成主体部分的孔的阵列的能力使得主体的直径能够比先前的排气装置的直径大，该先前的排气装置依赖于在各个附接点处具有孔的凸缘。

Claims (7)

1.一种排气出口弯管（300），其特征在于，包括：

主体（302），其具有外壁（348）和内壁（320），所述内壁（320）至少部分地限定内室（310）；

分隔肋（312），其具有连接到所述内壁（320）的基部和自由端（313），所述分隔肋（312）将所述内室（310）分隔成第一部分（314）和第二部分（316）；和

所述分隔肋（312）的扇形部分（318），其位于所述自由端（313）和所述内壁（320）之间。

2.根据权利要求1所述的排气出口弯管（300），其特征在于，进一步包括阶梯部分（319），所述阶梯部分（319）在所述扇形部分（318）处将所述内壁（320）连接到所述分隔肋（312）。

3.根据权利要求1所述的排气出口弯管（300），其特征在于，所述分隔肋（312）被设定尺寸且位于所述内室（310）内，以在第一排气入口（321）和第二排气入口（323）之间形成屏障。

4.根据权利要求1所述的排气出口弯管（300），其特征在于，进一步包括：

所述分隔肋（312）的第一端和所述分隔肋（312）的第二端；和

连接部分，其将所述分隔肋（312）的所述第一端和所述分隔肋（312）的所述第二端连接至所述内壁（320），

其中，所述分隔肋（312）的所述第一端和所述第二端均具有所述扇形部分（318）。

5.根据权利要求4所述的排气出口弯管（300），其特征在于，每个连接部分包括第一和第二倒角（340）。

6.根据权利要求1所述的排气出口弯管（300），其特征在于，进一步包括第二室（346），所述第二室（346）配置成包含冷却剂，位于所述主体（302）的所述内壁（320）和所述外壁（348）之间。

7.根据权利要求6所述的排气出口弯管（300），其特征在于，所述分隔肋（312）的所述扇形部分（318）位于所述内壁（320）的一部分处，其中，所述第二室（346）的一部分位于所述分隔肋（312）的所述扇形部分（318）的所述内壁（320）的相对侧，且所述分隔肋（312）的延伸部分（350）延伸到所述第二室（346）中。