[发明专利]用于单缸柴油机的平衡型排气支管组件

说明书

本发明提供了一种用于单缸柴油机的平衡型排气支管组件，包括排气歧管、主波纹管、输出管、副波纹管和盲盖，排气歧管包括管体、第一输出端、第二输出端和进口法兰端；管体包括支管和主管，支管的一端为进口法兰端，另一端与主管连通；第一输出端与主波纹管的第一端固接，主波纹管的第二端与输出管的入口端固接；第二输出端与副波纹管的一端固接，副波纹管的另一端与盲盖固接。本发明可以补偿整个排气管系因振动和热负荷产生的横向和轴向位移；又消除了在排气支管段入口法兰与气缸盖连接处排气推力产生的翻转力矩，在源头上克服了单式波纹管因塑性变形产生的早期疲劳破裂和排气支管入口法兰处断裂故障的可能性，并大大简化管系的支撑结构。

技术领域

本发明涉及柴油机排气系统技术领域，具体地，涉及一种用于单缸柴油机的平衡型排气支管组件。

背景技术

大功率船用柴油机在开发过程中，为节约开发成本，一般应用单缸机模拟整机设计技术，开展整机的单个动力单元的预研设计，为直接进入整机研制奠定基础。单缸机台架试验可以最大限度地模拟整机工作条件，进行性能优化和核心零部件及单缸机可靠性验证。其中单缸机台架排气系统模拟整机单缸增压系统中的排气温度、压力和流速等参数，是模拟整机单缸性能及可靠性验证的关键部件，因此排气管系的可靠性直接影响单缸机性能及可靠性验证等试验计划。

现有的单缸机排气管路台架布置通常是在排气管路中轴向直管段布置单式波纹管结构来补偿常规的排气支管的横向和轴向热负荷位移和振动位移。

其中排气支管的横向支管段与管系轴向直管段垂直，支管段产生的热位移被称作横向位移，管系中轴向直管段产生的热位移称作轴向位移，则整个排气管系的横向位移和轴向位移必须得到补偿，否则会对排气管路的固定支撑部分产生巨大的热应力。对于单缸机而言，排气支管段长度是主要的横向热位移来源，单式波纹管因结构限制，无法全部补偿支管段产生的横向位移及单缸机振动的需求，在实际工作中容易造成单式波纹管过度弯曲塑性变形，且波间距严重不均匀甚至贴合，波易发生早期疲劳断裂，不能确保试验台架可靠稳定的试验；更严重的是单式波纹管会将管系排气产生的气体推力转换成外力，通过单式波纹管两端的法兰直接作用于管系两端的固定支撑，成为固定支撑的疲劳破坏载荷主要来源。因此固定支撑成为整个系统最薄弱的部位，一旦固定支撑疲劳破坏，排气支管的支管段法兰处立即在波纹管产生的气体推力作用下瞬间断裂。

鉴于传统单缸机的排气系统易发生上述的疲劳破坏故障，严重影响单缸机性能、零部件考核及可靠性验证计划的实施，同时循机检查高温零部件的疲劳失效，严重威胁了试验人员的人身安全。需要提供一种排气管组件，从源头上克服单式波纹管因塑性变形产生的早期疲劳破裂和排气支管入口法兰处断裂故障的可能性。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于单缸柴油机的平衡型排气支管组件。

一种用于单缸柴油机的平衡型排气支管组件，包括排气歧管、主波纹管、输出管、副波纹管和盲盖，所述排气歧管包括管体、第一输出端、第二输出端和进口法兰端；所述管体包括连通的支管和主管，所述支管的一端为进口法兰端，另一端与主管连通，所述主管、第一输出端、第二输出端同轴设置；

所述第一输出端与所述主波纹管的第一端固接，所述主波纹管的第二端与输出管的入口端固接；

所述第二输出端与所述副波纹管的一端固接，所述副波纹管的另一端与盲盖固接。

进一步地，所述第一输出端和第二输出端均为直径大于所述主管直径的中空圆台，所述主管的一端延伸至主波纹管作为第一导流筒，所述主管的另一端延伸至副波纹管作为第二导流筒。

进一步地，所述第一导流筒延伸至主波纹管与输出管的连接处，所述第二导流筒延伸至副波纹管与盲盖的连接处。

进一步地，靠近所述输出管入口端的位置设有向外径向延伸的第一固定板，所述盲盖分为一体成型的连接端和盲板，所述连接端与副波纹管固接；所述盲板与第一固定板之间通过上下平行设置的四根拉杆固定。