SE1650338A1 - Tätningsarrangemang och tätning för ett luftinloppsrör vid en förbränningsmotor - Google Patents

Abstract

Ett tätningsarrangemang (32) för ett luftinloppsrör (12) vid en förbränningsmotor innefattar en fördjupning (48) för en tätningsring och en tätningsring (39). Fördjupningen är utformad vid en ändyta (29) hos den ena av två med varandra monterbart förbindningsbara flänsar i ett flänsförband och sträcker sig kring en luftgenomloppsöppning (52). Tätningsringen (39) är försedd med utsprång (59) anpassade att tryckas fast i fördjupningen (48) vid montering och är förbunden med ett bärorgan (38) med ett genomgående hål (40) som svarar mot luftinloppsrörets (12) strömningsarea (41) och ett antal monteringshål (42,43) genom vilka fastsättningsorgan är anpassade sträcka sig för möjliggöra korrekt positionering av tätningsringen (39) i fördjupningen (48).(Fig. 5)

Description

Tätningsarrangemang och tätning för ett luftinloppsrör vid en förbränningsmotor TEKNISKT OMRÅDE Föreliggande uppfinning avser ett tätningsarrangemang för ett luftinloppsrör vid enförbränningsmotor, en tätning för ett tätningsarrangemang och ett fordon innefattande ett tätningsarrangemang enligt bifogade patentkrav.

BAKGRUND OCH KÄND TEKNIK Turboaggregat i fordon innefattar i regel en turbin som drivs av avgaserna från enförbränningsmotor och en kompressor som komprimerar luft som leds tillförbränningsmotorn för att öka bränsleeffektiviteten och kraften i motorn genom atttvinga ytterligare luft in i motorns förbränningskammare. Förbränningsmotom kandessutom innefatta ett EGR- system där avgaser återcirkuleras och blandas med den luftsom är avsedd att tillföras förbränningsmotorn. Genom att blanda återcirkuleradeavgaser med luft som leds till förbränningsmotom kan förbränningstemperaturen iförbränningskammarna sänkas och därmed även halten kväveoxider (NOX) som bildasunder förbränningsmotorns förbränningsprocesser. För att uppnå önskat resultat krävsdock att det inte förekommer något läckage utefter luftinloppsröret mellan ett luftintagoch respektive förbränningskammare och/eller utefter recirkulationsledningen föravgaser. Ett sådant läckage kan innebära att kompressom komprimerar luft som medeller utan avgasinblandning inte kan utnyttjas för förbättrad förbränning. Detta kan isin tur innebära att missljud uppstår, sämre motoreffekt, ökad bränsleförbrukning ellersämre avgasrening. Om ett läckage uppstår där ett undertryck råder, t.eX. innanturboaggregatet finns risk att smuts kan sugas in luftinloppsröret och nå förbränningsmotorn vilket kan ge upphov till motorskador.

Det är känt att förbinda ett luftinloppsrör med en recirkulationsledning för avgasereller med ett inloppsgrenrör på förbränningsmotorn med t.eX. ett flänsförband vidvilken en tätning, t.eX. en o-ring, är anordnad att förhindra läckage. Tätningen kan varadelvis nedsänkt i ett styrspår. Ett problem med sådana arrangemang är att det kan varasvårt att kontrollera om tätningen hamnat i rätt tätande position mellan flänsama i flänsförbandet efter det att flänsarna pressats mot varandra med skruvförband eller om tätningen glidit ur styrspåret och hamnat i ett läge där tätningsförmågan är sämre,särskilt vid återrnontering efter en reparation eller dylikt eftersom flänsförbandet kan vara relativt svåråtkomligt placerat.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Ett syfte med föreliggande uppfinningen är att tillhandahålla ett tätningsarrangemangoch en tätning för ett luftinloppsrör vid en förbränningsmotor vilkettätningsarrangemang och tätning säkerställer att tätningen hålls på plats i korrektposition i samband med montering. Ett annat syfte är att tillhandahålla etttätningsarrangemang och en tätning som är enkel att montera. Ytterligare ett syfte äratt tillhandahålla ett tätningsarrangemang och en tätning som kan utnyttjas tillsammansmed konventionella styrspår för t.eX. O-ringar. Dessa och andra syften uppnås genom de särdrag som anges i efterföljande patentkrav.

Genom att utnyttja uppfinningen minskar risken för läckage vid ett luftinloppsrör fören förbränningsmotor. Detta innebär att den luft kompressom komprimerar kanutnyttjas för förbättrad förbränning på ett effektivt sätt. Utsprången säkerställer atttätningsringen befinner sig i korrekt position under ett monteringsförlopp ochbärorganet säkerställer att tätningsringen inte förflyttas från den korrekta positionen när flänsama i flänsförbandet pressas mot varandra.

Vid en utföringsform är tätningsringen utformad med radiellt utåtriktade utsprång ochradiellt inåtriktade utsprång och vid en annan utföringsform är avståndet mellan tvånärliggande utsprång i tätningsringens omkretsriktning av en bestämd storlek. Genomatt göra på dessa sätt begränsas anliggningsytan mellan tätningsringen ochfördjupningens sidoväggar vilket i sin tur begränsar den kraft som behövs för att tryckaned tätningsringen i fördjupningen samtidigt som utsprången ändå förmår kvarhålla tätningsringsringen i fördjupningen.

Vid en utföringsforrn är utsprången anordnade mitt för varandra vilket säkerställer atttätningsringen trycker lika mycket mot vardera sidovägg och inte kröker sig i fördjupningen.

Vid en utföringsforrn har tätningsringen en väsentligen rektangulär tvärsnittsforrn och vid en annan utföringsform har fördjupningen en tvärsnittsform som väsentligen överensstämmer med tätningsringens tvärsnittsforrn. Genom att göra på dessa sätterhålles en bred tätningsyta och en stabilitet hos tätningsringen som hindrar den att vridas i fördjupningen.

Vid en utföringsforrn innefattar bärorganet två sidor och en från vardera sidanutskjutande tätningsdel vilket säkerställer att tätningsringen komprimeras vid montering och fyller ut fördjupningen på ett tätningseffektivt sätt.

Vid en utföringsform är åtminstone två monteringshål utformade med en utåt öppenslits som överensstämmer med en motsvarande utåt öppen slits i flänsen när tätningsringen är korrekt monterad. Slitsarna och fastsättning sorganen gör det lättareatt positionera tätningsringen relativt fördjupningen under ett monteringsförlopp ochsäkerställer att tätningsringen monteras i korrekt position och inte förflyttas från den korrekta positionen när flänsarna i flänsförbandet pressas mot varandra.

Andra särdrag och fördelar med uppfinningen framgår av patentkraven, beskrivningen av utföringsexempel och av bifogade figurer.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA I det följande beskrivs såsom exempel utföringsformer av uppfinningen med hänvisning till bifogade ritningar där: Fig. l visar ett fordon med en förbränningsmotor och ett luftintag.

Fig. 2 visar schematiskt en överladdad förbränningsmotor med ett EGR- system däravgaser återcirkuleras och blandas med luft som är avsedd att tillföras förbränningsmotorn.

Fig. 3 visar ett förband mellan ett luftinloppsrör och ett inloppsgrenrör vid en förbränningsmotor.

Fig. 4 visar en perspektivvy av ett luftinloppsrör och ett inloppsgrenrör vid enförbränningsmotor och ett mellan dessa anordnat tätningsarrangemang enligt en utföringsform.

Fig. 5 visar en perspektivvy av ett luftinloppsrör med ett tätningsarrangemang enligt en utföringsform.

Fig. 6 visar en tätning med en tätningsring och ett bärorgan för ett tätningsarrangemang enligt en utföringsform.

Fig. 7 visar ett tvärsnitt genom en tätning med en tätningsring och ett bärorgan för ett tätningsarrangemang enligt en utföringsform.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORMER AV UPPFINNINGEN I fig.l visas ett motorfordon l med en fordonsram 2 vid vilken är anordnat enförbränningsmotor 3. Ett luftintag 4 är anordnat vid ett luftkanal 5 för att förseförbränningsmotorn 3 med luft. Motorfordonet l kan vara ett tungt fordon, t.ex. enlastbil eller en buss eller ett lättare fordon t.ex. en personbil. Förbränningsmotorn 3 kant.ex. vara en dieselmotor eller en Ottomotor. Vid alternativa utföringsformer kan förbränningsmotorn 3 vara avsedd för industriellt eller marint bruk, t.ex. i ett fartyg.

I fig. 2 visas schematiskt en överladdad förbränningsmotor 3 med ett EGR-system 22där avgaser återcirkuleras och blandas med luft som är avsedd att tillförasförbränningsmotorn 3. Genom att blanda återcirkulerade avgaser med luft som leds tillförbränningsmotorn 3 kan förbränningstemperaturen i förbränningsmotoms 3 cylindrarsänkas och därmed även halten kväveoxider (NOX) som bildas under förbränningsmotorns 3 förbränningsprocesser.

Förbränningsmotorn 3 är i detta exempel en rak sexcylindrig motor. Avgaser frånförbränningsmotorns 3 cylindrar leds via en avgassamlare 6 och en avgasledning 7 tillen turbin 8 i ett turboaggregat 9. Avgasema som lämnar förbränningsmotorn 3 har ettövertryck vilket resulterar i att de expanderar genom turbinen 8. Turbinen 8 erhållerdärvid en drivkraft som överförs via en förbindning till en kompressor l0 hosturboaggregatet 9. Kompressorn l0 komprimerar därvid luft som via luftintaget 4,luftkanalen 5 (fig. l) och ett luftfilter ll sugs in i ett luftinloppsrör l2. Denkomprimerade luften i luftinloppsröret l2 kyls i en laddluftkylare l3 innan den leds tillförbränningsmotorn 3. En avgasreturledning l4 sträcker sig mellan avgasledningen 7och luftinloppsröret l2 för att återcirkulera en del av avgaserna i avgasledningen 7.

Returledningen l4 kan innefatta en EGR-ventil l5 med vilken det är möjligt att styra flödet av avgaser genom returledningen 14. En styrenhet 16 kan vara anpassad att styraEGR-ventilen 15 med hjälp av information om förbränningsmotoms 3 aktuelladrifttillstånd så att en önskad mängd avgaser återcirkuleras till förbränningsmotom 3.Returledningen 14 kan innefatta en EGR-kylare 17 i vilken avgaserna kyls och enblandningsanordning 18 som har till uppgift att blanda de återcirkulerade avgaserna ireturledningen 14 med luften i luftinloppsröret 12. Blandningsanordningen 18 kan varamonterad vid ett första förband 19 mellan returledningen 14 och luftinloppsröret 12.Efter att de återcirkulerade avgasema blandats med komprimerad luft i luftinloppsröret12 leds blandningen via ett inloppsgrenrör 20 till förbränningsmotorns 3 respektivecylindrar. Luftinloppsröret 12 kan vara ansluten vid inloppsgrenröret 20 med ett andraförband 21. Vid en alternativ utföringsform utan EGR- system kan luftinloppsröret 12sträcka sig från laddluftkylaren 13 till det andra förbandet 21 vid inloppsgrenröret 20 utan mellanliggande första förband 19.

I fig. 3 visas att det andra förbandet 21 kan utgöras av ett flänsförband 25 med enförsta fläns 26 utformad vid ett första element, i detta exempel inloppsgrenröret 20 ochen andra fläns 27 utformad vid ett andra element, i detta exempel luftinloppsröret 12.Det första förbandet 19 (fig.2) kan vara utformat på motsvarande satt med en förstafläns utformad vid ett första element, vid detta exempel avgasreturledningen 14 och en andra fläns utformad vid det andra elementet, vid detta exempel luftinloppsröret 12.

I fig. 4 visas att den första flänsen 26 uppvisar en första ändyta 28 som är vänd motoch anpassad att anligga mot en motsvarande andra ändyta 29 hos den andra flänsen 27efter montering. Den första ändytan 28 kan vara plan, vilket visas i figuren medan denandra ändytan 29 kan innefatta ett spår för en tätningsring, vilket beskrivs senare. Viden alternativ utföringsform kan den andra ändytan 29 vara plan och den första ändytan28 innefatta ett spår för tätningsringen. Ett tätningsarrangemang 32 är anordnat mellanden första flänsen 26 och den andra flänsen 27. Tätningsarrangemanget 32 kan varautformat att komprimeras till tätande verkan genom att den andra ändytan 29 pressasmot den första ändytan 28 med ett antal fastsättningsorgan 33 t.ex. i form av skruvar33 som vardera är anpassade att sträcka sig genom hål 34 i den andra flänsen 27 och in i motsvarande hål 35 i den första flänsen 26.

I fig. 5 visas att tätningsarrangemanget 32 innefattar en tätning som innefattar ettbärorgan 38 och en tätningsring 39. Bärorganet 38 kan vara tillverkat av metall t.ex. stål eller av något annat för ändamålet lämpligt material, t.ex. komposit såsom kolfiber. Tätningsringen 39 kan vara tillverkad av gumrni eller av något annat elastisktkomprimerbart material och kan ha en väsentligen rektangulär tvärsnittsform. Vidalternativa utföringsforrner kan tätningsringen 39 ha annan tvärsnittsforrn, t.eX.kvadratisk, cirkulär eller oval. Bärorganet 38 är utformat med ett genomgående hål 40som svarar mot luftinloppsrörets l2 strömningsarea 4l och ett antal genomgåendemonteringshål 42,43. Tätningsringen 39 sträcker sig runt det genomgående hålet 40och är fäst vid bärorganet 38 på lämpligt sätt t.eX. genom ett gjutningsförfarande ellergenom vulkanisering. Genom vart och ett av monteringshålen 42,43 är en skruv 33(fig.4) anpassad sträcka sig. För att underlätta montering av luftinloppsröret l2 vidinloppsgrenröret 20 (fig.4) är åtminstone ett men företrädesvis två monteringshål 43 ibärorganet 38 utformad med en utåt öppen slits 44 som är anpassad att överensstämmamed en motsvarande utåt öppen slits 45 utformad i den andra flänsen 27, närtätningsringen 39 är korrekt placerad. Två mot varandra riktade slitsar 44,45 är därvidanpassade att ta emot en skruv 33 (fig. 4). Vid montering placeras, vilket visas i fig. 4två skruvar 33 i hålen 35 i den första flänsen 26 varefter luftinloppsröret l2 förs motinloppsgrenröret 20 och respektive skruvs 33 skaft förs in i de två mot varandraliggande slitsarna 44,45 (fig. 5) vilket resulterar i att tätningsringen hamnar i rättposition mellan luftinloppsröret l2 och inloppsgrenröret 20. Därefter placeras skruvar 33 i övriga hål 34,35 varefter luftinloppsröret l2 dras fast mot inloppsgrenröret 20.

I fig. 5 visas att den andra flänsens 27 ändyta 29 är utformad med en ringformadfördjupning 48 för att ta emot tätningsringen 39. Fördjupningen 48 sträcker sig runt enluftgenon1loppsöppning 52 och är utformat med en första kontaktyta 49 som är inrättadatt utgöra en radiell yttre sidovägg i fördjupningen 48 och en andra kontaktyta 50 somär inrättad att utgöra en radiellt inre sidovägg i fördjupningen 48 samt en tredjekontaktyta 5l som är inrättad att utgöra en bottenvägg i fördjupningen 48.Fördjupningen 48 kan ha en bredd som motsvarar önskad bredd hos tätningsringen 39.Fördjupningen 48 kan vara 3 - 6 mm bred och 3 - 6 mm djup men företrädesvist 4,5mm bred och 4 mm djup och kan ha en tvärsnittsform som väsentligen överensstämmer med tätningsringens 39 tvärsnittsform.

I fig. 7 visas ett tvärsnitt genom bärorganet 38 och tätningsringen 39. Bärorganet 38innefattar en första sida 54 anpassad att vara vänd mot den ena ändytan 28,29 (fig. 4), idetta exempel mot den plana första ändytan 28 och en andra sida 55 anpassad att varavänd mot den andra ändytan 28,29 i detta exempel ändytan 29 (fig. 5) i vilken fördjupningen 48 är utformad. Tätningsringen 39 är anordnad i det genomgående hålet 40 och innefattar en första tätningsdel 56 som sträcker sig ut från bärorganets 38 förstasida 54 och är anpassad att vid montering bringas till tätande anliggning mot en ändyta28,29, i exemplet mot den första ändytan 28 (fig. 4) och en andra tätningsdel 57 somsträcker sig ut från bärorganets 38 andra sida 55 och är anpassad att vid monteringskjutas in i fördjupningen 48 (fig. 5) för tätande anliggning mot fördjupningens 48tredje kontaktyta 5l, dvs. mot fördjupningens 48 bottenvägg. Vid en fördelaktigutföringsform kan den första tätningsdelen 56 i omonterat tillstånd sträcka sig ut frånden första sidan 54 0,2 - 2 mm men företrädesvis 0,5 mm. Den andra tätningsdelen 57kan vid en fördelaktig utföringsform och i omonterat tillstånd sträcka sig ut från den andra sidan 55 2 - l0 mm med företrädesvis 5 mm.

I fig. 6 visas att tätningsringen 39 är försedd med ett antal radiellt utåtriktade utsprång58 som är anpassade att anligga mot den första kontaktytan 49 i fördjupningen 48(fig.5) när tätningsringen 39 är monterad och ett antal radiellt inåtriktade utsprång 59som är anpassade att anligga mot den andra kontaktytan 50 i fördjupningen 48 närtätningsringen 39 är monterad för att säkerställa att tätningen hålls på plats i korrektposition i samband med montering. De utåtriktade utsprången 58 och de inåtriktadeutsprången 59 kan vara anordnade mitt för varandra och avståndet mellan tvånärliggande utsprång 58,59 i tätningsringens 39 omkretsriktning kan vara 20-50 mm men företrädesvis 35 mm.

Uppfinningen är inte begränsad till de beskrivna utföringsformema utan en mängdmöjligheter till modifikationer därav är uppenbara för fackmannen på området utan attdenne för den skull avviker från uppfinningens grundtanke såsom den definieras i patentkraven.

Claims (20)

1. Tätningsarrangemang för ett luftinloppsrör (12) vid en förbränningsmotor (3) vilkettätningsarrangemang (32) innefattar en fördjupning (48) för en tätningsring och entätningsring (39) vilken fördjupning är utformad vid en ändyta (28,29) hos den ena avtvå med varandra monterbart förbindningsbara flänsar (26,27) i ett flänsförband (25)och som sträcker sig kring en luftgenomloppsöppning, kännetecknar av atttätningsringen (39) är försedd med utsprång (58,59) anpassade att tryckas fast ifördjupningen (48) vid montering och att tätningsringen (39) är fast förbunden med ettbärorgan (38) med ett genomgående hål (40) som svarar mot luftinloppsrörets (12)strömningsarea och ett antal monteringshål (42,43) genom vilka fastsättningsorgan(33) är anpassade sträcka sig för att möjliggöra korrekt positionering av tätningsringen(39) i fördjupningen (48).

2. Tätningsarrangemang enligt krav l, kännetecknar av att tätningsringen (39) ärförsedd med ett antal radiellt utåtriktade utsprång (58) som är anpassade att anliggamot en första kontaktyta (49) i fördjupningen (48) och ett antal radiellt inåtriktadeutsprång (59) som är anpassade att anligga mot en andra kontaktyta (50) ifördjupningen (48), för att säkerställa att tätningsringen (39) hålls på plats i korrekt position i samband med montering.

3. Tätningsarrangemang enligt krav 2, kännetecknar av att de utåtriktade utsprången (58) och de inåtriktade utsprången (59) är anordnade mitt för varandra.

4. Tätningsarrangemang enligt krav 2 eller 3, kännetecknar av att avståndet mellan tvånärliggande utsprång (58,59) i tätningsringens (39) omkretsriktning är 20-50 mm, företrädelsevis 35 mm.

5. Tätningsarrangemang enligt något av föregående krav, kännetecknar av att tätningsringen (39) har en väsentligen rektangulär tvärsnittsform.

6. Tätningsarrangemang enligt något av föregående krav, kännetecknar av attfördjupningen (48) har en tvärsnittsforrn som väsentligen överensstämmer med tätningsringens (39) tvärsnittsform.

7. Tätningsarrangemang enligt något av kraven 1 - 6, kännetecknar av bärorganet (38)innefattar en första sida (54) och en andra sida (55) och att tätningsringen (39)innefattar en första tätningsdel (56) som sträcker sig bort från den första sidan (54) förtätande anliggning mot den ena flänsen (26,27) och en andra tätningsdel (57) somsträcker sig bort från den andra sidan (55) för tätande anliggning mot den andra flänsen(26,27).

8. Tätningsarrangemang enligt något av kraven 1 - 7, kännetecknar av att åtminstonetvå monteringshål (43) är utformade med en utåt öppen slits (44) som är anpassad attöverensstämma med en motsvarande utåt öppen slits (45) hos en fläns (26,27) när tätningsringen är korrekt placerad i fördjupningen (48).

9. Tätningsarrangemang enligt något av kraven 1 - 8, kännetecknar av attfördjupningen (48) är utformad vid ett flänsförband (25) mellan luftinloppsröret (12) och ett inloppsgrenrör (20) vid förbränningsmotorn (3).

10. Tätningsarrangemang enligt något av kraven 1 - 8, kännetecknar av attfördjupningen (42) är utformad vid ett flänsförband (25) mellan luftinloppsröret (12) och en avgasreturledning (14) vid förbränningsmotorn (3).

11. Tätningsarrangemang enligt något av kraven 9 eller 10, kännetecknar av attfördjupningen (48) är utformad i ändytan (29) hos en fläns (27) vid luftinloppsröret(12).

12. Tätningsarrangemang enligt krav 11, kännetecknar av att fördjupning är utformad i ändytan (28) hos en fläns (26) vid inloppsgrenröret (20).

13. Fordon innefattande ett tätningsarrangemang enligt något av kraven 1 - 12

14. Tätning för ett tätningsarrangemang (32) för ett luftinloppsrör (12) vid enförbränningsmotor (3), vilken tätning innefattar ett bärorgan (38) utformad med ettgenomgående hål (40) som är anpassat svara mot luftinloppsrörets (12) strömningsareaoch en med bärorganet fast förbunden tätningsring (39) som sträcker sig kring detgenomgående hålet (40) och är anpassad att anordnas vid en fördjupning (48) utformadvid en ändyta (28,29) hos den ena av två med varandra monterbart förbindningsbara flänsar (26,27) i ett flänsförband (25), kännetecknad av att tätningsringen (39) är försedd med ett antal utsprång (58,59) anpassade att tryckas fast i fördjupningen (48)vid montering och att bärorganet (38) är utformat med ett antal monteringshål (42,43)genom vilka fastsättningsorgan (33) är anpassade sträcka sig för att möjliggöra korrekt positionering av tätningsringen (39) i fördjupningen (48).

15. Tätning enligt krav l4, kännetecknar av att tätningsringen (39) är försedd med ettantal radiellt utåtriktade utsprång (58) och ett antal radiellt inåtriktade utsprång (59).

16. Tätning enligt krav l5, kännetecknar av att de utåtriktade utsprången (58) och de inåtriktade utsprången (59) är anordnade mitt för varandra.

17. l7. Tätning enligt krav l5 eller l6, kännetecknar av att avståndet mellan tvånärliggande utsprång (58,59) i tätningsringens (39) omkretsriktning är 20-50 mm, företrädelsevis 35 mm.

18. l8. Tätning enligt något av kraven l4 - l7, kännetecknar av att tätningsringen (39) har en väsentligen rektangulär tvärsnittsforrn.

19. l9. Tätning enligt något av kraven l4 - l8, kännetecknar av bärorganet (38) innefattaren första sida (54) och en andra sida (55) och att tätningsringen (39) innefattar enförsta tätningsdel (56) som sträcker sig bort från den första sidan (54) och en andra tätningsdel (57) som sträcker sig bort från den andra sidan (55).

20. Tätning enligt något av kraven l4 - l8, kännetecknar av att åtminstone tvåmonteringshål (43) är utformade med en utåt öppen slits (44) för att underlätta montering .