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1、(10)申请公布号 CN 102251839 A (43)申请公布日 2011.11.23 CN 102251839 A *CN102251839A* (21)申请号 201110167654.X (22)申请日 2011.06.21 F01N 13/08(2010.01) F01N 13/18(2010.01) F01P 11/02(2006.01) (71)申请人 潍柴动力股份有限公司 地址 261061 山东省潍坊市高新技术产业开 发区福寿东街 197 号甲 (72)发明人 李志勇 刘晓芳 侯亚玲 王宝军 (74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 代理人 逯长明 。
2、(54) 发明名称 一种水套排气管 (57) 摘要 本发明公开一种水套排气管， 包括冷却水腔 和气腔， 气腔包括前气道腔和后气道腔， 前气道 腔和后气道腔的出口端接有增压器连接法兰 ； 外 部为水套外壁 ； 前气道腔、 后气道腔与水套外壁 之间的空腔为冷却水腔 ； 后端下表面设置有进水 口， 前端左侧面设置有出水口， 还包括 ： 设置在水 套排气管上表面的最高位置， 且与冷却水腔相通 的排气口， 所述最高位置的铅直距离大于水套排 气管其他位置的铅直距离 ； 一端套在排气口， 另 一端插入膨胀水箱中的放气管。应用上述技术方 案， 水套排气管集成了放气功能， 省去了在总出水 管上增设的放气装置， 。
3、简化柴油机的结构及布置， 减少了安装放气装置的工作量。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 5 页 CN 102251843 A1/1 页 2 1. 一种水套排气管， 水套排气管与柴油机的气缸盖连接， 所述水套排气管包括冷却水 腔和气腔， 其中， 气腔包括前气道腔和后气道腔， 前气道腔与柴油机的一、 二、 三气缸的排气 端连通， 后气道腔与四、 五、 六气缸的排气端连通 ； 前气道腔和后气道腔的出口端接有增压 器连接法兰 ； 所述水套排气管的外部为水套外壁 ； 前气道腔、 后气道腔与水套外壁之间的 空腔为。
4、冷却水腔 ； 水套排气管后端下表面设置有进水口， 前端左侧面设置有出水口， 其特征 在于， 还包括 ： 设置在所述水套排气管上表面的最高位置， 且与所述冷却水腔相通的排气口， 所述最 高位置的铅直距离大于水套排气管其他位置的铅直距离 ； 一端套在所述排气口， 另一端插入膨胀水箱中的放气管。 2. 根据权利要求 1 所述的水套排气管， 其特征在于， 所述膨胀水箱安装有第一阀门。 3. 根据权利要求 1 所述的水套排气管， 其特征在于， 所述膨胀水箱安装有第二压力传 感器和第二阀门。 4. 根据权利要求 1 所述的水套排气管， 其特征在于， 还包括 ： 设置在所述水套排气管内 壁， 且分别与所述冷。
5、却水腔和柴油机气缸盖上的排气孔相通的螺孔。 5. 根据权利要求 1-4 任意一项所述的水套排气管， 其特征在于， 还包括 ： 设置在所述水 套排气管下表面， 且与所述冷却水腔相通的放水螺塞。 6. 根据权利要求 1-4 任意一项所述的水套排气管， 其特征在于， 还包括 ： 安装在所述水 套排气管和所述柴油机的气缸盖之间的密封垫片。 7. 根据权利要求 1-4 任意一项所述的水套排气管， 其特征在于， 所述水套排气管设有 导管， 通过穿过导管的螺栓与柴油机的气缸盖连接在一起。 8. 根据权利要求 1-4 任意一项所述的水套排气管， 其特征在于， 所述水套排气管为有 缝水套排气管。 9. 根据权利。
6、要求 1-4 任意一项所述的水套排气管， 其特征在于， 所述水套排气管为无 缝水套排气管。 权 利 要 求 书 CN 102251839 A CN 102251843 A1/5 页 3 一种水套排气管 技术领域 0001 本发明涉及气体排放装置技术领域， 更具体地说， 涉及一种水套排气管。 背景技术 0002 水套排气管是大功率船用发动机的重要零部件。水套排气管包括 ： 冷却水腔和气 腔， 其中 ： 气腔包括前气道腔和后气道腔， 前气道腔与柴油机的一、 二、 三气缸的排气端连 通， 后气道腔与四、 五、 六气缸的排气端连通。前气道腔和后气道腔的出口端接有增压器连 接法兰， 将水套排气管与增压器。
7、连接在一起。 水套排气管与柴油机的气缸盖连接在一起。 水 套排气管的外部为水套外壁， 前气道腔、 后气道腔与水套外壁之间的空腔为冷却水腔。 水套 排气管后端下表面设置有进水口， 前端左侧面设置有出水口。 0003 柴油机工作时， 气缸内的气体通过与各个气缸的排气端连通的后气道腔和前气道 腔排出， 汇集到增压器中。同时， 柴油机自身的冷却水从水套排气管的进水口进入冷却水 腔， 再从出水口排出， 降低了水套外壁的温度， 进一步降低了船舱内的温度。 0004 然而， 冷却水在冷却水腔内流动时， 冷却水的温度上升， 产生气体。 因此， 要排出冷 却水腔中的气体需要在柴油机的总出水管上增设一套放气装置，。
8、 使得柴油机的结构复杂。 进一步地， 当操作人员安装柴油机时， 还需要在总出水管上安装放气装置， 增加操作人员的 工作量。同时， 由于柴油机空间小， 增设的放气装置占用部分空间， 给柴油机其他零件的布 置带来困难。 发明内容 0005 为解决上述技术问题， 本发明提供一种水套排气管， 集成了放气功能， 省去了在总 出水管上增设的放气装置， 简化柴油机的结构及布置， 减少了安装放气装置的工作量。 技术 方案如下 ： 0006 本发明提供一种水套排气管， 水套排气管与柴油机的气缸盖连接， 所述水套排气 管包括冷却水腔和气腔， 其中， 气腔包括前气道腔和后气道腔， 前气道腔与柴油机的一、 二、 三气。
9、缸的排气端连通， 后气道腔与四、 五、 六气缸的排气端连通 ； 前气道腔和后气道腔的出 口端接有增压器连接法兰 ； 所述水套排气管的外部为水套外壁 ； 前气道腔、 后气道腔与水 套外壁之间的空腔为冷却水腔 ； 水套排气管后端下表面设置有进水口， 前端左侧面设置有 出水口， 还包括 ： 0007 设置在所述水套排气管上表面的最高位置， 且与所述冷却水腔相通的排气口， 所 述最高位置的铅直距离大于水套排气管其他位置的铅直距离 ； 0008 一端套在所述排气口， 另一端插入膨胀水箱中的放气管。 0009 优选地， 所述膨胀水箱安装有第一阀门。 0010 优选地， 所述膨胀水箱安装有第二压力传感器和第。
10、二阀门。 0011 之所以这样写， 是因为第一阀门有可能需要用户手动操作， 而第二压力传感器和 第二阀门可以实现自动放气。 说 明 书 CN 102251839 A CN 102251843 A2/5 页 4 0012 优选地， 还包括 ： 设置在所述水套排气管内壁， 且分别与所述冷却水腔和柴油机气 缸盖上的排气孔相通的螺孔。 0013 优选地， 还包括 ： 设置在所述水套排气管下表面， 且与所述冷却水腔相通的放水螺 塞。 0014 优选地， 还包括 ： 安装在所述水套排气管和所述柴油机的气缸盖之间的密封垫片。 0015 优选地， 所述水套排气管设有导管， 通过穿过导管的螺栓与柴油机的气缸盖连。
11、接 在一起。 0016 优选地， 所述水套排气管为有缝水套排气管。 0017 优选地， 所述水套排气管为无缝水套排气管。 0018 应用上述技术方案， 水套排气管上表面设置有与冷却水腔相通的排气口， 排气口 上套有放气管。当冷却水腔内产生气体时， 气体通过排气口进入放气管， 排入膨胀水箱内。 本发明提供的水套排气管集成了放气功能， 省去了在总出水管上增设的放气装置， 简化柴 油机的结构及布置， 减少了安装放气装置的工作量。 附图说明 0019 图 1 为本发明实施例提供的水套排气管的一种主视图 ； 0020 图 2 为图 1 所示水套排气管沿 A-A 方向的剖视图 ； 0021 图 3 为图 。
12、1 所示水套排气管沿 B-B 方向的剖视图 ； 0022 图 4 为本发明实施例提供的水套排气管的另一种主视图 ； 0023 图 5 为图 4 所示水套排气管沿 C-C 方向的剖视图。 具体实施方式 0024 下面结合本发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整 地描述， 显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于本 发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实 施例， 都属于本发明的保护范围。 0025 一个实施例 0026 发明人经研究发现， 现有的水套排气管未集成放气功能， 因此， 水套排气管的冷却。
13、 水在冷却水腔内流动时， 产生的气体需要通过出水口， 进入柴油机的总出水管上， 再次进入 总出水管上设置的放气装置排入大气。现有的柴油机需要在总出水管上增设一套放气装 置， 使得柴油机的结构复杂。进一步地， 当操作人员安装柴油机时， 还需要在总出水管上安 装放气装置， 增加操作人员的工作量。同时， 由于柴油机空间小， 增设的放气装置占用部分 空间， 给柴油机其他零件的布置带来困难。 0027 为了解决上述技术问题， 本发明实施例提供一种水套排气管， 集成了放气功能， 将 冷却水腔中的气体排入大气。 0028 请参阅图 1 和图 2。图 1 为本发明实施例提供的水套排气管的一种主视图， 图 2 。
14、为 图 1 所示水套排气管沿 A-A 方向的剖视图。 0029 本发明提供的水套排气管， 包括 ： 冷却水腔1和气腔， 其中， 气腔包括前气道腔2和 后气道腔 3， 前气道腔 2 与柴油机的一、 二、 三气缸的排气端连通， 后气道腔 3 与四、 五、 六气 说 明 书 CN 102251839 A CN 102251843 A3/5 页 5 缸的排气端连通 ； 前气道腔 2 和后气道腔 3 的出口端接有增压器连接法兰 4。 0030 水套排气管的外部为水套外壁 5 ； 前气道腔 2、 后气道腔 3 与水套外壁 5 之间的空 腔为冷却水腔 1 ； 水套排气管后端下表面设置有进水口 6， 前端左侧。
15、面设置有出水口 7， 还包 括 ： 排气口 8 和放气管 9。排气口 8 设置在水套排气管上表面， 且与冷却水腔 1 相通。放气 管 9 一端套在排气口 8 上， 另一端插入膨胀水箱 10 中。 0031 水套排气管一端通过增压器连接法兰 4 与增压器连接， 另一端通过图 2 所示的方 式连接， 即水套排气管上设有导管 11， 在导管 11 内安装螺栓 ( 图中未画出 )， 通过螺栓将水 套排气管和柴油机的气缸盖连接。之所以采用导管 11 内安装螺栓是为了保证安装螺栓过 程中， 螺栓不会在外力的作用下倾斜， 进而保证水套排气管和柴油机的气缸盖完全贴合。 0032 水套排气管通过上述方式与增压器。
16、和柴油机的气缸盖安装在一起。工作时， 柴油 机各个气缸内的气体经过各气缸的排气法兰进入与各自气缸连通的前气道腔 2 和后气道 腔 3， 再穿过增压器连接法兰 4 汇集至增压器。冷却水由进水口 6 进入冷却水腔 3， 降低水 套外壁 5 的温度， 之后冷却水从出水口 7 流出， 流经节温器进入海淡水热交换器， 达到冷却 换热的目的。 0033 冷却水在冷却高温气体时， 冷却水有可能在高温作用下产生气体。 由于气体较轻， 向上运动， 在水套排气管的最高位聚集。当气体聚集量多， 且无法从出水口 7 排出时， 可能 会阻碍冷却水的循环， 进而无法降低气体温度。本发明实施例提供的水套排气管倾斜安装 在柴。
17、油机的气缸盖上， 在水套排气管上表面的最高位置处， 设置有与冷却水腔 1 相通的排 气口 8。排气口 8 位于上表面的最高位置， 冷却水腔 1 内产生的气体在排气口 8 处聚集， 并 从排气口 8 流经套在排气口 8 上的放气管 9， 进入膨胀水箱 10 内。其中 ： 最高位置的铅直 距离大于其他位置的铅直距离。由于排气口 8 位于上表面的最高位置， 所以气体会全部从 排气口 8 排出， 进而保证冷却水循环顺畅。 0034 本发明实施例提供的水套排气管可以为无缝水套排气光， 通过金属液铸造方式得 到。水套排气管还可以为有缝水套排气管， 通过金属板焊接方式或者多个金属管焊接方式 得到。具体方式不。
18、加以限制。 0035 图 1 所示的水套排气管之所以将气体排至膨胀水箱 10， 是因为当前气道腔 2 和后 气道腔3中气体温度过高时， 冷却水腔1内的冷却水沸腾， 冷却水腔1压强高于膨胀水箱10 的压强， 冷却水从排气口 8 流经放气管 9 进入膨胀水箱 10 内。当前气道腔 2 和后气道腔 3 中气体温度降低， 冷却水腔 1 内压强低于膨胀水箱 10 的压强， 流入膨胀水箱 10 的冷却水又 重新流入冷却水腔 1， 节省水资源。 0036 膨胀水箱 10 上安装有第一阀门 12， 如图 1 所示， 用户可以手动打开第一阀门 12， 随时将膨胀水箱 10 内的气体排至大气。该第一阀门 12 可。
19、以是弹簧式阀门， 当膨胀水箱 10 内压力大时， 弹簧式阀门在压力作用下自动打开， 当膨胀水箱 10 内压力减小时， 弹簧式 阀门自动关闭， 实现了自动放气功能。当然， 膨胀水箱 10 上还可以安装有第二压力传感器 和第二阀门。当第二压力传感器检测到膨胀水箱 10 内的压力大于 0.2MPa 时， 控制第二阀 门打开， 将膨胀水箱 10 内的气体排入大气。当膨胀水箱 10 内的压力不大于 0.2MPa 时， 控 制第二阀门关闭。但是第二压力传感器采用一个压力值控制第二阀门工作时， 会导致第二 阀门不间断的开启和关闭， 致使第二阀门容易损坏。因此， 本发明实施例优选地， 第二压 力传感器采用两个。
20、压力值控制第二阀门， 当第二压力传感器检测到膨胀水箱 10 内的压力 说 明 书 CN 102251839 A CN 102251843 A4/5 页 6 大于 0.2MPa 时， 控制第二阀门打开， 当第二压力传感器检测到膨胀水箱 10 内的压力降至 0.15MPa 时， 控制第二阀门关闭， 进而避免第二阀门不间断的开启和关闭， 延长第二阀门使 用时间， 降低维修和更换第二阀门的成本。 0037 应用上述技术方案， 水套排气管上表面设置有与冷却水腔 1 相通的排气口 8， 排气 口上套有放气管 9。当冷却水腔 1 内产生气体时， 气体通过排气口 8 进入放气管 9， 排入膨 胀水箱 10 内。
21、。本发明提供的水套排气管集成了放气功能， 省去了在总出水管上增设的放气 装置， 简化柴油机的结构及布置， 减少了安装放气装置的工作量。 0038 另一个实施例 0039 发明人经过查看多种柴油机构造， 发现有的柴油机还在柴油机的气缸盖上增设与 气缸盖上的排气孔连通的放气装置， 这样柴油机各个气缸的冷却水腔内冷却水产生的气体 从气缸盖的排气孔进入放气装置。但是该方式同样会使得柴油机的结构复杂。进一步地， 当操作人员安装柴油机时， 还需要在气缸盖的排气孔上安装放气装置， 增加操作人员的工 作量。同时， 由于柴油机空间小， 增设的放气装置占用部分空间， 给柴油机其他零件的布置 带来困难。 0040 。
22、为了解决上述问题， 在图 1 所示的水套排气管上增开了螺孔， 如图 3 所示， 图 3 是 图 1 所示的水套排气管沿 B-B 方向的剖视图。在水套排气管内壁 13 上设置有与冷却水腔 1 和柴油机气缸盖上的排气孔相通的螺孔 14。螺孔 14 的个数与柴油机气缸盖上排气孔的 个数相同， 一般为 6 个。 0041 图 3 所示的水套排气管的工作原理为 ： 水套排气管一端通过增压器连接法兰 4 与 增压器连接， 另一端通过图 2 中导管 11 加螺栓的方式与柴油机的气缸盖连接。工作时， 柴 油机各个气缸内的气体经过各气缸的排气法兰进入与各自气缸连通的前气道腔 2 和后气 道腔 3， 再穿过增压器。
23、连接法兰 4 汇集至增压器。冷却水由进水口 6 进入冷却水腔 3， 降低 水套外壁 5 的温度， 之后冷却水从出水口 7 流出， 流经节温器进入海淡水热交换器， 达到冷 却换热的目的。柴油机各个气缸内的冷却水在冷却水腔内降低柴油机的温度， 之后冷却水 从柴油机的出水口流经节温器进入海淡水热交换器， 达到冷却换热的目的。 0042 冷却水在冷却高温气体时， 冷却水有可能在高温作用下产生气体。水套排气管内 冷却水产生的气体从位于水套排气管上表面的最高位置的排气口 8， 流经套在排气口 8 上 的放气管 9， 进入膨胀水箱 10 内。而柴油机各个气缸的冷却水腔内冷却水产生的气体从气 缸盖的排气孔进入。
24、与其连通的螺孔 14， 再由螺孔 14 进入冷却水腔 1 中， 进一步从排气口 8 和放气管 9 进入膨胀水箱 10 内。 0043 需要说明的是 ： 柴油机气缸内的压力始终大于冷却水腔 1 内的压力， 因此， 当气缸 通过排气孔和螺孔 14 与冷却水腔 1 连通时， 冷却水腔 1 内的冷却水不会倒流， 进入气缸中。 0044 应用上述技术方案， 螺孔 14 与柴油机气缸盖上的排气孔连通， 使各气缸的冷却水 腔内产生的气体通过排气孔和螺孔 14 进入水套排气管的冷却水腔 1， 再由排气口 8 和放气 管 9 进入膨胀水箱 10 内。与现有技术相比， 进一步省去了排气孔上增设的放气装置， 简化 。
25、柴油机的结构及布置， 减少了安装放气装置的工作量。 0045 再一个实施例 0046 请参阅图 4， 图 4 是本发明实施例提供的水套排气管的另一种主视图， 在图 1 所示 的水套排气管的基础上增加放水螺塞。放水螺塞 15 设置在水套排气管下表面， 且与冷却水 说 明 书 CN 102251839 A CN 102251843 A5/5 页 7 腔 1 相通。发动机停止工作后， 用户手动打开放水螺塞 15， 将冷却水腔 1 内的冷却水排出。 待冷却水排完后， 用户再手动关闭放水螺塞 15。用户通过操作防水螺栓 15 将冷却水放出， 可以避免气温过低时， 冻裂水套排气管。 0047 图 4 所示。
26、的水套排气管上设有导管 11， 在导管 11 内安装螺栓， 通过螺栓将水套排 气管和柴油机的气缸盖连接。之所以采用导管 11 内安装螺栓是为了保证安装螺栓过程中， 螺栓不会在外力的作用下倾斜， 进而保证水套排气管和柴油机的气缸盖完全贴合。为了保 证水套排气管和柴油机的气缸盖之间的贴合更好， 在水套排气管与气缸盖之间安装有密封 垫片 16， 如图 5 所示。密封垫片 16 由不锈钢材料和橡胶圈两种材料组成， 能够同时起到密 封气与水的作用， 加强水套排气管与气缸盖之间的密封性。 0048 应用上述技术方案， 在简化柴油机的结构及布置， 减少了安装放气装置的工作量 的同时， 进一步实现用户手动排放。
27、冷却水腔 1 内的冷却水。同时加强水套排气管与气缸盖 之间的密封性。 0049 对所公开的实施例的上述说明， 使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说是显而易见的， 本文中所定义的一 般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下， 在其它实施例中实现。 因此， 本发明将 不会被限制于本文所示的这些实施例， 而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致 的最宽范围。 说 明 书 CN 102251839 A CN 102251843 A1/5 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 102251839 A CN 102251843 A2/5 页 9 图 2 说 明 书 附 图 CN 102251839 A CN 102251843 A3/5 页 10 图 3 说 明 书 附 图 CN 102251839 A CN 102251843 A4/5 页 11 图 4 说 明 书 附 图 CN 102251839 A CN 102251843 A5/5 页 12 图 5 说 明 书 附 图 CN 102251839 A 。