CN211174296U - 一种多中空层热障管 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及排气管技术领域，提供了一种多中空层热障管，包括管体由内至外具有若干层管壁，且相邻两层管壁之间形成中空层；所述中空层至少为两个。借此，本实用新型通过多中空层热障管，具有多个中空层，每个中空层均可独立起到保温效果，有效降低了管子的热衰减，突破了单纯依靠增加中空层厚度的保温极限。在提高了管子的保温效果的同时，还有效减少了各中空层的厚度，降低了加工的难度及成本。

Description

一种多中空层热障管

技术领域

本实用新型属于排气管技术领域，尤其涉及一种多中空层热障管。

背景技术

近年来，随着环保要求的提高，汽车尾气的排放标准也越来越严。为使尾气达标，通常在排气管内对尾气进行催化反应后排放。为使尾气充分反应需要其达到保持一定的温度，因此排气管的保温性能对于尾气处理至关重要。

常用的排气管保温方式为，在金属管体外层设置保温棉包裹。然而该种方式的保温隔热能力差，严重影响汽车尾气与催化剂反应效果；同时管体整体刚度低，振动频率高，容易产生疲劳损坏，严重影响排气管使用寿命。

近年来出现了双壁中空排气管(专利号CN201721927677.5)，采用中空层降低管体的导热率，在一定程度上解决了排气管的疲劳寿命低、保温隔热效果差的问题。但是为达到保温要求，中空层必须达到并超过一定的厚度，如3mm。当中空层的厚度增加到一定的数值后(如6-7mm)，由于层内空气存在对流作用从而使保温效果达到极限。并且中空层过厚会导致管子强度降低使其无法满足载荷要求。因此，中空层的厚度通常设置为3-7mm。

目前的排气管的中空层成形工艺大体为：首先预涨形；然后再在内层管的管壁上开设注水孔；最后采用内高压涨形形成中空层。由于该制造工艺的注水孔开设的技术要求高，通常采用的方法是先将两层管子对钻通孔，然后再对外层管的孔进行修补封闭，只能成形单中空层，无法实现多中空层的成形。

综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

实用新型内容

针对上述的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种多中空层热障管，通过多中空层热障管，具有多个中空层，每个中空层均可独立起到保温效果，有效降低了管子的热衰减，突破了单纯依靠增加中空层厚度的保温极限。在提高了管子的保温效果的同时，还有效减少了各中空层的厚度，降低了加工的难度及成本。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种多中空层热障管，包括管体由内至外具有若干层管壁，且相邻两层管壁之间形成中空层；所述中空层至少为两个。

根据本实用新型的多中空层热障管，所述中空层的个数为2～5个。

根据本实用新型的多中空层热障管，所述管体的材质为不锈钢。

根据本实用新型的多中空层热障管，所述管体的材质为不锈钢304、奥氏体不锈钢或马氏体不锈钢。

根据本实用新型的多中空层热障管，所述管体的材质为铝合金或镁合金。

根据本实用新型的多中空层热障管，所述中空层的厚度不大于3mm。

根据本实用新型的多中空层热障管，所述管体的两端分别焊接一法兰。

本实用新型通过的目的在于提供一种多中空层热障管，通过多中空层热障管，具有多个中空层，每个中空层均可独立起到保温效果，有效降低了管子的热衰减，在提高了管子的保温效果的同时，还有效减少了各中空层的厚度，降低了加工的难度及成本。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的结构示意视图；

图2是本实用新型一工作状态示意视图；

图3是图2部分区域的结构示意图；

图4是图3中A向的结构示意图；

图5是本实用新型一工作状态示意视图；

图6是图5部分区域的结构示意图；

图7是图6中B向的结构示意图；

图8是本实用新型一实施例的结构示意视图；

图9是本实用新型一实施例的结构示意视图；

图10是本实用新型一工作状态示意视图；

图11是本实用新型一工作状态示意视图；

图12是图11中C向的结构示意图；

图13是本实用新型一工作状态示意视图；

图14是本实用新型一实施例的结构示意视图；

图15是本实用新型一实施例的结构示意视图；

图16是本实用新型一工作状态示意视图；

图17是本实用新型一工作状态示意视图；

图中：1-板材，11-第一区，12-第二区，13-第三区，14-第四区，15-搭接焊缝，16-环焊缝，17-点焊缝；2-第一注水孔，21-第二注水孔，211-第一通孔；22-第三注水孔，221-第二通孔；3-第一层管，31-第二层管，32-第三层管，33-第四层管；4-密封推头，41-介质通孔，42-密封圈；5-第一中空层，51-第二中空层。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。本说明书提到的上、下、左、右等方向或位置关系，是为更好的结合附图描述技术方案，以便读者理解，实际实施的情形包括但不限于此描述。

参见图14，本实用新型提供了一种多中空层热障管，包括管体，管体由内至外具有第一层管3，第二层管31以及第三层管32，还具有第一中空层5和第二中空层51。

本实用新型的管体的中空层的个数可以为多个，即具有若干层管壁，相邻两层管壁之间形成一中空层。由于每个中空层均可独立起到保温效果，降低了管子整体的导热率，有效降低了热衰减。但是随着中空层数量的增多，保温的边际效果逐渐降低。因此为取得最经济的效果，经过实用新型人的多次实验及实物验证，本实用新型的热障管的管体的中空层的个数优选为2～5个，如3个、4个或5个。

相比于单中空层结构的管子，本实用新型具有多个中空层，每个中空层的厚度可以小于3mm(如2-3mm)，有效降低了因层内空气对流所带来的保温极限问题。并且管子整体的保温效果提高。中空层的厚度减小也有效降低了管子的成形难度。本领域技术人员可以根据需要灵活设定中空层的厚度及数量，在不增加管体总厚度前提下，提高管子的保温性能。同时还可以有效降低管体的成形难度。

本实用新型的管体的材质优选使用不锈钢，如不锈钢304、奥氏体不锈钢或马氏体不锈钢。本实用新型的管体也可以为铝合金或镁合金材质。

本实用新型的热障管利用下述方法完成中空层成形，管坯成形后再切除管坯两端的工艺部分，得到管体。管体两端焊接法兰或其他连接部件即可得到热障管。

本实用新型提供了一种成形前述热障管的管体的中空层的方法。

实施例一：成形如图8所示的单中空层管体，包括如下步骤：

S1下料

参见图1，制备预定尺寸的板材1；在预定位置开设第一注水孔2；

结合图5，单中空层管体成型前的结构包括第一层管3(直径为d₁)及第二层管31(直径为d₂)；各层管的成形均需要宽度为L的搭接区域，因此板材1包括第一区11和第二区12。第一区11的长度为πd₁+L；第二区12的长度为πd₂+L。板材1沿卷起方向的最小长度为第一区11及第二区12的长度之和。本领域技术人员可以根据工艺安全性适当放大板材1的长度，以避免因操作误差导致的缺料现象。

在第一区11内预先开设第一注水孔2。

S2制备管坯

沿卷起方向将板材1辊压形成第一层管3(如图2所示)；

参见图3，管身接缝位置重叠有宽度为L的搭接区域；再结合图4，在搭接区域进行焊接，形成搭接焊缝15。本实用新型的搭接焊缝15优选采用氩弧焊、缝焊或激光焊完成。

参见图5，沿卷起方向继续辊压形成第二层管31；再结合图6，搭接区域进行焊接，形成搭接焊缝15。

辊压成形的管坯的第一层管3和第二层管31紧紧贴合在一起，取代了现有技术的预涨形工序(见现有技术)，免去了预涨形模具的开发及制作，节省了模具开发及工序成本。

结合图7，为避免下一步涨形时，压力介质从两层管的贴合间隙中泄漏，本实用新型采用缝焊方式在管坯两端各层管的贴合面位置形成环焊缝16，防止压力介质泄漏。本领域技术人员可以根据密封要求设定合适的环焊缝16的宽度。

S3内高压方式成形中空层

参见图7，将管坯装于涨形模具，并在其两端装夹密封推头4，从密封推头4的介质通孔41通入压力介质(通常为水)，并加压。压力介质从第一注水孔2进入第一层管3与第二层管31之间，并在涨形压力的作用下使第二层管31的管壁扩张直至贴合在模具内腔上，形成如图8所示的第一中空层5。

切除涨形后的管坯两端的工艺部分，得到管体。管体两端焊接法兰或其他连接部件即可得到热障管。管坯两端切除的工艺部分包括环焊缝16、第一注水孔2以及与为形成中空层设置的工艺过渡区域，切除部分的大小可由本领域技术人员根据具体的工艺要求设定。

结合图8，涨形后，搭接区域的材料由于搭接焊缝15的存在被拉伸，连接在第一层管3与第二层管31之间；为使第一中空层5能够顺利的形成，该区域的材料的塑性拉伸极限要能够满足涨形的需要。因此考虑到不同材料的延伸率，本实用新型的搭接区域的宽度L不小于第一中空层5厚度的80％；更好的，为避免材料的浪费，L不大于第一中空层5的厚度。

为使涨形顺利实现，第一注水孔2的开设位置要避开搭接区域，因此在第一区11，第一注水孔2与板材1卷起的起始位置的距离至少为L，且不大于πd₁。

实施例二：成形如图14所示的具有两个中空层的管体，包括如下步骤：

S1下料

参见图9，制备预定尺寸的板材1；在预定位置开设第一注水孔2以及两个第一通孔211；两个第一通孔211的圆心均位于同一条平行于卷起方向的直线上。

结合图11，具有两个中空层的管体成型前的结构包括第一层管3(直径为d₁)、第二层管31(直径为d₂)以及第三层管32(直径为d₃)。

因此下料时，板材1包括第一区11、第二区12和第三区13。第一区11的长度为πd₁+L；第二区12的长度为πd₂+L；第三区13的长度为πd₃+L。

两第一通孔211分别开设在第一区11及第二区12。再结合图10，为使板材卷起后，两第一通孔211能够正对，二者的间距为πd₂。

S2制备管坯

参见图10，采用如实施例一所述的方法依次成形第一层管3和第二层管31；两第一通孔211的圆心正对。

参见图11，将正对的两第一通孔211焊合，形成第二注水孔21。本实用新型采用点焊方式在两第一通孔211的贴合部位形成点焊缝17，使二者形成一个整体的第二注水孔21。避免涨形时，压力介质从二者的贴合部位进入两层管子之间。

板材1继续辊压成形第三层管32，得到如图11所示的管坯。

本实用新型还可以采用其他方式形成第二注水孔21。如预先在两第一通孔211周边涂抹一圈粘接剂，二者在辊压成形后紧密贴合并粘接在一起形成第二注水孔21。再如预先在两第一通孔211周边设置一圈钎焊料，管坯整体辊压成形后再进钎焊炉加热将二者焊合形成第二注水孔21。

S3内高压方式依次成形各中空层

参见图12，密封推头4的密封圈42位于第一注水孔2与第二注水孔21之间；压力介质注入后，从第一注水孔2进入第一层管3与第二层管31之间，并加压涨形形成第一中空层5。此过程，第二层管31与第三层管32依然紧密贴合并一起扩张。

参见图13，更换模具，密封推头4的密封圈42将第二注水孔21露出，压力介质注入后可分别从第一注水孔2和第二注水孔21注入，加压涨形后在第二层管31与第三层管32之间形成第二中空层51，得到如图14所示的双中空层结构。

基于相同的原因，为使涨形顺利实现，第二注水孔21的位置也要避开搭接区域，因此位于在第一区11的第一通孔211与板材1卷起的起始位置的距离至少为2L，且不大于πd₁。

实施例三：成形具有三个中空层的管体，包括如下步骤：

S1下料

如前所述，具有三个中空层的管体成形前需要具有四层管，即第一层管3、第二层管31、三层管32和第四层管33。

因此，参见图15，板材1包括第一区11、第二区12、第三区13和第四区14。第一区11的长度为πd₁+L；第二区12的长度为πd₂+L；第三区13的长度为πd₃+L；第四区14的长度为πd₄+L。

在板材1的预定位置开设如实施例二中的第一注水孔2和两个第一通孔211；在第一区11、第二区12和第三区1分别开设一第二通孔221；三个第二通孔221的圆心均位于同一条平行于卷起方向的直线上；结合图16，板材1卷起后三个第二通孔221的圆心共线，并且焊合形成第三注水孔22；

参见图15，位于第一区11和第二区12的第二通孔221的间距为πd₂，位于第二区12和第三区13的第二通孔221的间距为πd₃。

S2制备管坯

采用实施例二中的方法，依次成形第一层管3、第二层管31、三层管32及第四层管33；并在分别在第二层管31和三层管32成形后焊合得到第二注水孔21和第三注水孔22；

S3内高压方式依次成形各中空层

结合图16，采用实施例二中的方法依次成形第一中空层5和第二中空层51。

参见图17，之后再更换模具，成形第三中空层得到具有三个中空层的结构。

本实用新型可成形具有n个中空层的管体，n≥1。

归纳实施例一到三可知n个中空层的管体成型前，其管坯需要具有n+1层管，包括如下步骤：

S1下料

制备预定尺寸规格的板材1；板材1的材质适用于辊压卷板成形；

板材1可沿卷起方向划分为n+1个区，且每个区的最小长度分别为各层管的周长+搭接区域的宽度L。

板材1的预定位置开设有n个通孔组；每个通孔组具有N_k个通孔，且N_k＝k，k为通孔组的组别，且1≤k≤n；即第二组的通孔数量为2个，第三组为3个，依次类推。

第二到第n个通孔组，每个组内的各个通孔的圆心均位于一条平行于板材卷起方向的直线上；

S2制备管坯

将板材1辊压卷起依次形成n+1层管；每层管的管身均重叠有宽度为L的搭接区域；并在搭接区域焊接形成搭接焊缝15；

随着板材1的卷起，每个通孔组中的各通孔的圆心均重合于同一条直线上并形成注水孔；共形成n个注水孔，每个通孔组形成的注水孔均贯穿第一层到第k层管的管壁；

S3采用内高压方式由内至外依次成形n个中空层

管坯装于涨形模具，并在其两端装夹密封推头4，从密封推头4的介质通孔41通入压力介质(通常为水)；

压力介质从第一个注水孔注入，加压在第一层管及第二层管之间涨形形成第一个中空层；

更换模具，重复前述操作，压力介质分别从第一个注水孔及第二个注水孔注入，加压在第二层管及第三层管之间涨形形成第二个中空层；

更换模具，重复前述操作，压力介质分别从第一个到第k个注水孔注入，加压在第k层管及第k+1层管之间涨形第k个中空层；

更换模具，重复前述操作，直至形成第n个中空层。

本实用新型的中空层成形方法可以成形多个中空层，中空层的个数不限与三层，可以是根据管子保温需求成形4层、5层、6层或更多层。该成形方法取代了现有技术的预涨形工序，免去了预涨形模具的开发及制作，节省了模具开发及工序成本。同时还极大的降低了注水孔的开设难度，实现了多个中空层的成形。

综上所述，本实用新型提供了一种多中空层热障管，具有多个中空层，每个中空层均可独立起到保温效果，有效降低了管子的热衰减，在提高了管子的保温效果的同时，还有效减少了各中空层的厚度，降低了加工的难度及成本。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种多中空层热障管，其特征在于，包括管体，所述管体由内至外具有若干层管壁，且相邻两层管壁之间形成中空层；所述中空层至少为两个。

2.根据权利要求1所述的多中空层热障管，其特征在于，所述中空层的个数为2～5个。

3.根据权利要求2所述的多中空层热障管，其特征在于，所述管体的材质为不锈钢。

4.根据权利要求3所述的多中空层热障管，其特征在于，所述管体的材质为不锈钢304、奥氏体不锈钢或马氏体不锈钢。

5.根据权利要求2所述的多中空层热障管，其特征在于，所述管体的材质为铝合金或镁合金。

6.根据权利要求1～5任意一项所述的多中空层热障管，其特征在于，所述中空层的厚度不大于3mm。

7.根据权利要求6所述的多中空层热障管，其特征在于，所述管体的两端分别焊接一法兰。

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