大型二沖程內(nèi)燃機(jī)以及用于大型二沖程內(nèi)燃機(jī)的排氣接收器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及大型二沖程內(nèi)燃機(jī)，以及用于大型二沖程內(nèi)燃機(jī)的排氣接收器。
【背景技術(shù)】
[0002]大型二沖程燃燒(柴油機(jī))發(fā)動機(jī)的排氣接收器是高負(fù)載部件，其接收來自高達(dá)4巴的壓力的單個(gè)缸體的熱(在排氣接收器內(nèi)部大約450°C )排出氣。
[0003]由于排氣接收器的大的尺寸(可以是顯著地超過1m長并且具有高達(dá)約2.2m的直徑)與高的操作溫度，排氣接收器的熱膨脹是非常顯著的，并且較大的發(fā)動機(jī)具有可以通過風(fēng)箱分成兩個(gè)或多個(gè)殼體部分的排氣接收器以吸收由熱膨脹造成的尺寸改變。完整的排氣接收器以及屬于它的任何部分都覆蓋有一層絕緣材料，從而排氣接收器的外表面的溫度基本上在排氣接收器內(nèi)部的排出氣的溫度以下。安全規(guī)章要求排氣接收器的外部表面的溫度在220°C以下，從而不存在具有足夠高的溫度以點(diǎn)燃不經(jīng)意地與其接觸的發(fā)動機(jī)燃料或者其它油的暴露的發(fā)動機(jī)部分。實(shí)踐中，排氣接收器的外表面如此良好地絕緣使得其表面溫度保持在150°C以下。
[0004]排氣接收器在其縱向延伸部的中部或者在一個(gè)端部通過相對剛性的主支撐件支撐。幾個(gè)柔性支撐件通常地在剛性支撐件的任一側(cè)上沿著排氣接收器的長度分布，并且將排氣接收器與發(fā)動機(jī)殼體或發(fā)動機(jī)主結(jié)構(gòu)連接在一起。通常地通過允許基本上沿著排氣接收器的縱向方向移動的單板形成柔性支撐件，其被要求用于補(bǔ)償當(dāng)排氣接收器加熱或冷卻時(shí)排氣接收器的熱膨脹或收縮。
[0005]在熱載荷與壓力載荷的頂部上，發(fā)動機(jī)的振動移動使此結(jié)構(gòu)搖動并且由此進(jìn)一步增加了排氣接收器上的機(jī)械載荷。
[0006]主支撐件包括兩個(gè)緊密隔開的直立平行板，一個(gè)直立板剛性地連接到發(fā)動機(jī)的主結(jié)構(gòu)并且另一個(gè)直立板剛性地連接到固定到排氣接收器的最下部分的向下突出的主支架。兩個(gè)緊密隔開的直立平行板通過各自組的柔性板在其上端附近以及在其下端附近連接，以吸收由排氣接收器內(nèi)側(cè)的氣體脈動產(chǎn)生的縱向力。
[0007]主支撐件沿著縱向方向固定接收氣體接收器。向下突出的主支架焊接到接收氣體接收器的最下部分中的較薄金屬殼體的外側(cè)。為了分配需要在主支架與排氣接收器之間傳遞的力，主支架需要具有一定尺寸。然而，主支架從排氣接收器的金屬殼體向下突出并且圍繞金屬殼體的絕緣層需要圍繞向下突出的主支架延伸，致使在主支架的區(qū)域中的排氣接收器的絕緣更加具有挑戰(zhàn)性。
[0008]此外，接收器內(nèi)側(cè)的排出氣體溫度在400攝氏度以上。這導(dǎo)致接收器外部的支架急劇地冷卻。此現(xiàn)象在主支架中，尤其在縱向延伸的主板以及主板與排氣接收器的金屬殼體之間的相關(guān)焊接部中引入應(yīng)力梯度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]在此背景上，本發(fā)明的目的是提供至少部分地解決上面問題的排氣接收器與發(fā)動機(jī)。
[0010]通過提供具有帶有中空內(nèi)部的金屬殼體的細(xì)長、基本上圓柱形的排氣接收器實(shí)現(xiàn)此目的，排氣接收器包括多個(gè)排氣入口與一個(gè)或多個(gè)排氣出口 ；多個(gè)支撐點(diǎn)，其用于將排氣接收器連接到沿著排氣接收器的縱向方向比沿著排氣接收器的橫向方向更柔性的多個(gè)輔助支撐件；至少一個(gè)主支架，其包括縱向與徑向延伸的主金屬板以用于將排氣接收器連接到沿著排氣接收器的縱向方向比沿著排氣接收器的橫向方向更剛性的主支撐件，由此主金屬板的至少一部分突出進(jìn)入排氣接收器的中空內(nèi)部中。
[0011]通過向延伸通過殼體進(jìn)入排氣接收器的中空內(nèi)部中的主板提供主支架，減小了從殼體向外地突出的主支架的部分的尺寸與表面積。
[0012]從殼體向外突出的主支架的部分類似加熱翅片起作用，這是不利的，因?yàn)榕懦鰵獾臒崃坎粦?yīng)該損失并且應(yīng)該通過例如渦輪增壓器和從殼體向外地突出并且需要設(shè)有絕緣覆蓋件的主支架的部分來被使用，并且當(dāng)絕緣覆蓋件可以變得更小或者可以避免時(shí)是有利的。
[0013]通過根據(jù)本發(fā)明的排氣接收器，減小了經(jīng)由主板以及最終地經(jīng)由橫向板的熱損失，并且可以避免絕緣覆蓋件或者至少簡化與減小尺寸。此外，簡化了主支撐件的區(qū)域中的排氣接收器的絕緣。
[0014]此外，從殼體向外突出的主支架的部分相對于大致400攝氏度的接收氣體接收器的內(nèi)部溫度急劇地冷卻。此現(xiàn)象造成主板與將主板連接到殼體并且連接到支架的橫向板的相關(guān)焊接部中的應(yīng)力梯度。
[0015]通過根據(jù)本發(fā)明的排氣接收器，可以減小從殼體向外地突出的主支架的部分并且由此可以相應(yīng)地降低應(yīng)力梯度。因此，在發(fā)動機(jī)操作過程中，支架的溫度變得更加均勻。
[0016]在實(shí)例實(shí)施方式中，主支撐件沿著豎直方向比沿著縱向方向更加柔性。
[0017]在實(shí)施方式中，主支撐件包括用于沿著豎直方向形成柔性的元件。可以通過一疊水平延伸板形成用于沿著豎直方向產(chǎn)生柔性的元件。
[0018]在實(shí)例實(shí)施方式中，主金屬板突出進(jìn)入到中空內(nèi)部中并且從殼體的外部突出。
[0019]在實(shí)例實(shí)施方式中，支架包括至少部分地突出到中空內(nèi)部的一個(gè)或多個(gè)橫向金屬板，并且所述一個(gè)或多個(gè)橫向金屬板連接到主金屬板。
[0020]在實(shí)例實(shí)施方式中，主金屬板相對于在其期望使用位置處的排氣接收器向下地突出，并且其中主金屬板具有向下面向的邊緣，并且向下面向邊緣構(gòu)造為用于將主支架附接到主支撐件的附接表面。
[0021]在實(shí)例實(shí)施方式中，向下面向邊緣設(shè)有向上延伸到主金屬板中的螺紋孔。由此，實(shí)際布置設(shè)置為將主金屬板連接到主支撐件。
[0022]在實(shí)例實(shí)施方式中，主金屬板經(jīng)由該疊水平延伸的金屬板連接到主支撐件。這在支撐結(jié)構(gòu)與排氣接收器之間沿著豎直方向提供了要求量的柔性，以使得主支撐件本身不需要提供豎直柔性。
[0023]在實(shí)例實(shí)施方式中，主金屬板通過從中空內(nèi)部施加的焊接并且優(yōu)選地還通過從排氣接收器的外部施加的焊接連接到金屬殼體。
[0024]通過向延伸通過殼體進(jìn)入排氣接收器的中空內(nèi)部中的主板提供支架，可以在殼體的內(nèi)部來回施加將主板連接到排氣接收器的殼體的焊接，并且該焊接由此提供更強(qiáng)與更牢固的連接。
[0025]還通過提供大型二沖程柴油發(fā)動機(jī)提供了上述目的，大型二沖程柴油發(fā)動機(jī)包括發(fā)動機(jī)主結(jié)構(gòu)、如上文限定的排氣接收器、主支撐件與布置在排氣接收器下方以將排氣接收器支撐在發(fā)動機(jī)主結(jié)構(gòu)上的多個(gè)輔助支撐件，輔助支撐件沿著排氣接收器的長度分布，并且輔助支撐件每個(gè)都具有安裝到排氣接收器的上端與安裝到發(fā)動機(jī)主結(jié)構(gòu)的下端。
[0026]通過詳細(xì)的描述，根據(jù)本發(fā)明的排氣接收器與發(fā)動機(jī)的其它目的、特征、優(yōu)點(diǎn)與特性將變得更加顯而易見。
【附圖說明】
[0027]在下面的本說明書的詳細(xì)部分中，將參照附圖中示出的示例性實(shí)施方式更加詳細(xì)地說明本發(fā)明，在附圖中:
[0028]圖1是具有傳統(tǒng)排氣接收器的大型二沖程內(nèi)燃機(jī)的長側(cè)的視圖；
[0029]圖2是圖1中示出的發(fā)動機(jī)的后端的視圖；
[0030]圖3是用于大型二沖程內(nèi)燃機(jī)的傳統(tǒng)排氣接收器的側(cè)視圖；
[0031]圖4是圖3的傳統(tǒng)排氣接收器的細(xì)節(jié)圖；
[0032]圖5是包括主支架的一部分的視圖的圖3的排氣接收器的現(xiàn)有技術(shù)主支架的立體圖；
[0033]圖6是圖3的排氣接收器及其主支撐支架的下部的橫截面視圖；
[0034]圖7是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例實(shí)施方式的排氣接收器的下半部的橫截面視圖；
[0035]圖8是圖7中示出的支架的一部分的細(xì)節(jié)圖；以及
[0036]圖9是圖7中示出的排氣接收器的中間下部與主支架的立體剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]圖1和圖2分別以側(cè)視圖與端視圖示出了具有主結(jié)構(gòu)I的大型二沖程內(nèi)燃機(jī)(柴油機(jī))的實(shí)例實(shí)施方式。發(fā)動機(jī)在此實(shí)施方式中是具有十字頭式的單流低速二沖程十字頭柴油機(jī)，其可以是船舶中的推進(jìn)系統(tǒng)或者發(fā)電廠中的發(fā)動機(jī)。這些發(fā)動機(jī)通常地具有4到高達(dá)14個(gè)共線缸體。發(fā)動機(jī)從具有用于曲軸(僅可見附接到曲軸的端部的飛輪3)的主軸承的底板2構(gòu)建。底板2可以一體制成或者根據(jù)生產(chǎn)設(shè)備分成適當(dāng)尺寸的部分。
[0038]焊接設(shè)計(jì)A-狀框架箱4安裝在底板2上。在排放側(cè)上，框架箱4設(shè)有用于每個(gè)缸體的釋放閥，同時(shí)在凸輪軸側(cè)上，框架箱4設(shè)有用于每個(gè)缸體的大型鉸接門。十字頭引導(dǎo)平面(未示出)集成在框架箱4中。
[0039]缸體框架5安裝在框架箱4的頂部上。拉桿螺栓(未示出)連接底板2、框架箱4與缸體框架5，并且將該結(jié)構(gòu)保持在一起。缸體框架5承載單個(gè)框架6。發(fā)動機(jī)的每個(gè)缸體都通過排放通道連接到排氣接收器16的入口 15。缸體框架5與缸體襯套6 —起形成凈化空氣空間。凈化空氣接收器9螺栓連接到缸體框架5?；钊?未示出)容納在每個(gè)缸體襯套6的內(nèi)部?；钊麠U(未示出)將活塞的底部連接到十字頭(未示出)的頂部。缸體襯套通過被缸體框架5承載。
[0040]發(fā)動機(jī)安裝有布置在發(fā)動機(jī)的側(cè)面上或尾端處的一個(gè)或多個(gè)渦輪增壓器10。缸體是單流式并且具有定位在空氣箱中的凈化空氣端口(未示出)，凈化空氣接收器9從該端口供給由渦輪增壓器10加壓的凈化空氣。到渦輪增壓器10的進(jìn)氣口直接地從發(fā)動機(jī)室通過渦輪增壓器的進(jìn)氣消音器(未示出)發(fā)生。從渦輪增壓器10，空氣經(jīng)由空氣冷卻器11、排放空氣管12與凈化空氣接收器9引導(dǎo)到缸體襯套6的凈化端口。發(fā)動機(jī)設(shè)有液壓驅(qū)動或電驅(qū)動輔助凈化空氣鼓風(fēng)機(jī)13。在低載荷和中載荷情形輔助鼓風(fēng)機(jī)13有助于渦輪增壓器壓縮機(jī)。
[0041]排放閥(未示出)居中地安裝在缸體覆蓋件14中的缸體的頂部中。在膨脹沖程結(jié)束時(shí)，在發(fā)動機(jī)活塞向下傳送經(jīng)過凈化空氣端口以前，排放閥打開，由此在活塞上方的燃燒室中的燃燒氣體通過通向到排氣接收器16中的排放通道流出并且緩解了燃燒室中的壓力。在活塞的向上運(yùn)動過程中，排放閥再次關(guān)閉。人孔覆蓋件允許維修人員在維護(hù)或檢修期間接近排氣接收器16。
[0042]如圖1中所示，優(yōu)選地通過發(fā)動機(jī)主結(jié)構(gòu)I的凈化空氣接收器9支撐排氣接收器16。在另選實(shí)施方式中，排氣接收器16可以經(jīng)由主支撐件22與如下所述的多個(gè)輔助支撐件21安裝到諸如框架箱4或缸體框架5的其它