专利名称：一种热气机用板式焊接机身的制作方法
技术领域：
本实用新型是关于机身，尤其是关于热气机用机身。
技术背景机身是热气机工作循环系统的重要部件，机身内布置有热气机缸套安 装孔、冷却水流道、工质流道，同时还是热气机曲轴箱、加热器、压力壳 等部件的安装基体，将外燃系统、热交换系统与传动系统联接构成热气机整体。对于四缸双作用热气机机身，目前一般采用整体式，如铸造成型和锻 件加工成型两种，铸造成型机身通过型芯形成水道和气道，并加工螺栓孔， 螺栓孔处通过螺栓将机身与其它部件相连。锻件加工成型机身通过机加工 形成水道、气道及螺栓孔，其结构与铸造机身相似，由于热气机工作时，工质最高压力高达15MPa以上，因此对工质流道的要求十分高。而铸造成 型机身易在气道、水道和螺栓孔等关键部位出现夹砂、疏松或壁厚不均等 铸造缺陷，导致工质泄漏，加上机身水道、气道布置复杂，使得机身工艺 复杂，铸造成品率很低，且加工周期长，难度高，成本也高，因此铸造成 型机身较少采用。而锻件加工成型机身避免了铸造机身的缺陷，解决了泄露问题，但仍存在以下不足1) 锻件成本高，且其工艺复杂，加工量大，加工周期长，不适应于批量生产，进一步增加了机身的成本；2) 机身过于笨重，增加了整机重量。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种热气机用板式焊接机身，解决目前的 整体式机身工艺复杂、成品率低、加工成本高、笨重等技术问题，其具有 结构简单、容易加工、重量轻、成本低、适于批量生产的特点。本实用新型的目的是通过以F的技术方案来解决的一种热气机用板式焊接机身，该机身为板式焊接结构，包括上平板、 下平板、四个呈方形布置的热气机缸套安装筒体、工质管路、冷却水管路 和连接螺栓，缸套安装筒体内部用于安装热气机缸套，外部连接有冷却水 和工质管路；所述的热气机缸套安装筒体上端与上平板焊接连接，下端通 过连接螺栓与下平板固定连接；每个缸套安装筒体上至少有-- 个冷却水进 口和一个冷却水出口 ，以及至少一个工质热腔进出口和一个工质冷腔进出 口；机身的冷却水进、出口，以及缸套安装筒体之间的冷却水流道采用管 路连接形式；缸套安装筒体之间的工质流道亦采用管路连接的形式。上述的热气机用板式焊接机身，采用了板式焊接结构，各个缸套安装 筒体之间的冷却水和工质流道采用管路连接的形式，这种结构大大降低了 加工工艺难度、减小了整体式机身的机加工工作量，提高了加工成品率， 显著降低了加工成本，同时也减小了机身的总体重量。上述的热气机用板式焊接机身，所述的冷却水流道分成两路，即四个 缸套安装筒体分成两组，每两个缸套安装筒体共用一路冷却水，其中一个 的冷却水出口和另一个的进口通过管路连接，连接方式采用焊接或通过管 接头螺纹连接。这种冷却方式，冷却水管路的布置十分方便，各缸的冷却 效果也比较均匀。焊接式的连接方式可以降低泄漏的概率，而螺纹连接方 式便于安装和维修。上述的热气机用板式焊接机身，所述的缸套安装筒体上的工质热腔进 出口通过工质连接管与一相邻缸套安装筒体上的工质冷腔进出口相连接， 而其工质冷腔进出口通过工质连接管与另一相邻缸套安装筒体上的工质热 腔进出口相连接，由此机身的四个缸套安装筒体的工质流道形成环形串联 结构。相对于整体式机身采用加工斜孔的方式使相邻缸的冷腔和热腔相连
通，而上述的热气机用板式焊接机身通过工质管路的形式使相邻缸的冷腔 和热腔相连通，减小了加工工艺难度，提高了加工成品率，降低了加工成 本，也使重量有大幅度的减轻。上述的热气机用板式焊接机身，所述的工质连接管采用直接焊接或通 过管接头螺纹连接的方式与缸套安装筒体相连接。焊接的方式可以大大降 低接头泄漏的风险，而螺纹连接的方式可以方便安装定位，提卨维修性。上述的热气机用板式焊接机身，所述的缸套安装筒体上工质热腔进出 U和工质冷腔进出口各设置有两个或多个，由此形成多个并联工质管路。 设置多个工质热腔或工质冷腔进出口，形成多个工质流道，可以提高工质 的流量，虽增加了管路布置的复杂性，但可以减小单根管路的直径，便于 管路的制作和安装。上述的热气机用板式焊接机身，在所述的每个缸套安装筒体上设置独 立的一路机身冷却水，即其冷却水进、出口分别与淡水总管的进、出口连 接。每个缸设置独立的进出水管路，nj以做到各缸冷却效果十分均匀，有 利于提高冷却效果。总之，本实用新型具有结构简单、容易加工、重量轻、成本低的优点， 十分适合于中小型热气机使用。如某型四缸热气机采用上述结构后，相对 于整体锻件式机身，加工成本可以降低30%以上，重量降低近40%。
图1是传统的整体式机身结构图。图2是本实用新型的结构外形图。图3是图2中去掉下平板和连接螺栓后的结构图，并倒置翻转 一定角,又。
具体实施方式
图1所示是传统的整体式机身的结构图，该机身为整体锻件式再机加 工的方式获得，或整体铸造再机加工的方式获得，该机身适用于四缸双作 用式热气机，四个热气机缸套安装孔呈方形布置，其内安装热气机缸套，
在热气机缸套安装孔的相邻缸之间有一个斜孔连通，斜孔的一边为冷腔， 另一边为热腔，用作工质流道，热气机缸套上也有对应的孔，当热气机工 作时，工质就按斯特林循环在斜孔中来回流动。另外还有冷却水流道与各 缸连通，用于对热气机缸套进行冷却。上述的整体式机身具有结构紧凑、 可靠性高的优点，但由于机身的工质管路和冷却水管路布置复杂，机加工 工艺难度大，且四个缸套安装孔位置精度要求高，使得整体式机身加工难 度相当大，成本高，且成品率低，不适于批量生产。另外，整体式还存在 笨重，不够轻巧的缺点，不太适用于中小型热气机使用。图2、图3所示是本实用新型的一个实施例，其为板式焊接式机身， 该机身主要由上、下两个支撑平板即上平板1和下平板8，以及4个缸套 安装筒体4、冷却水管路6、工质管路7和连接螺栓10等部件组成，4个 缸套安装筒体4内部用于安装热气机的缸套，往往设计成阶梯圆筒体形状， ..匕端称作热腔部分，下端称作冷腔部分。上平板1与缸套安装筒体4的上 端焊接成一体，下平板8对缸套筒强化支撑，上平板1和下平板8通过螺 栓连接。缸套安装筒体4通过上平板1定位，加工时只需分别对上平板1 和缸套安装筒体4进行加工，加工工艺简单，避免了锻件加工成型机身存 在的工艺复杂问题，也保证了较高的成品率。在每个缸套安装筒体4上至少有一个冷却水进口 2和一个冷却水出口 9，冷却水进口2和冷却水出口9布置在缸套安装筒体4的上端，即热腔部 分，冷却水从缸套安装筒体4的冷却水进口 2流入缸套安装筒体4内部对 热气机缸套进行冷却，然后从缸套安装筒体4的出口流出。为了提高冷却 效果，同时便于管路布置，冷却水管路6常设置成独立的两路，即四个缸 套安装筒体4分成两组，每组共用一路冷却水，即从一个缸套安装筒体4 冷却水出口流出的冷却水再通过冷却水管路6流入另一缸的冷却水进口， 再从其冷却水出口 9排出汇入冷却水总管。两个缸套安装筒体4之间的冷 却水管路6可以釆用焊接如钎焊或其他焊接方式与缸套安装筒体4连接成 一体，也可以采用管接头螺纹连接的方式或法兰连接的方式进行连接。焊 接的方式可靠性高，可以有效防止泄漏，但安装定位难度大，维修性相对 较差；螺纹或法兰连接的方式安装定位方便，维修性好，但结构复杂，零 部件多，也增加了泄漏的风险。当然，上述的冷却水流道布置方式，也可 以采用一根总管，首先进入一缸，再分成两路进入两缸，最后从一缸汇合 流入淡水总管的方式，该冷却方式结构比较紧凑，但存在各缸冷却效果不 均匀的问题；为了使各缸的冷却效果好，冷却均匀，也可以采用每缸独立 一路冷却水的布置方式，但这种方式进出管路布置比较复杂。在每个缸套安装筒体4的热腔部分设置有一个工质热腔进出口 5，在 每个缸套安装筒体4的冷腔部分设置有一个工质冷腔进出口 3; - 缸的工 质热腔进出口 5通过工质管路7与相邻缸的工质冷腔进出口 3连通，而其 工质冷腔进出口 3与另一相邻缸的工质热腔进出口 5相连通。各缸之间的 工质管路7通过焊接的方式或通过管接头加O形圈密封的螺纹连接方式进 行连接，常用的是两种组合的方式进行使用，既减少了接头的数量，又提 高了密封的可靠性性，对安装可以进行补偿。工质管路7的管径根据热气 机的功率大小和工质流量确定，对于小型热气机用-根管径较小的管路既 可，管径越小安装越方便，对于工质流量较大机身可以采用增大工质管路 7管径的方式或增加工质管路7数量的方式以增加流量，由于增大管径将 增大管路弯制、安装的难度，因此常采用增加工质管路7数量的方法，如 在两缸之间设置两组或更多组工质管路7，如图2、 3所示的某型热气机机 身就设置了两组管径为8mm的工质管路7。在机身的上平板1和下平板8上有对应的安装缸套安装筒体4的孔，还有对应的用于与热气机其他部件如压力壳、加热器、曲轴箱等部件的安 装孔。在缸套安装筒体4的下部设置有用于安装下平板8的阶梯，下平板8套置在缸套安装筒体4的对应阶梯上，并用长连接螺栓10与上平板1连 接固定，—F平板8起到r对缸套安装筒体4部分的支撑作用。以上的基于分段结构的板式焊接机身，打破了整体式机身的设计方式，将支撑功能和 构成水道、气道的功能分离。在提供热气机循环系统支撑功能的基础上， 使用管道焊接或管接头螺纹连接的形式形成冷却水通道和工质气道，解决 了铸造机身因铸件缺陷造成的壁厚不均、加工困难等问题，解决了锻造机 身水道和气道位置布置复杂、加工难度大、成品率的问题，节省了材料， 减轻了重量，降低了成本。另外，上述的板式焊接机身，上平板1、下平板8、缸套安装筒体4、工质管路7、冷却水管路6等大部分部件可以设计 成结构、工艺相同，适于进行批量生产。根据以上实施方式，设计制造了某型lkW热气机机身，其重量传统的 锻造机身降低了近40%，总制造成本降低了 30%以上，加工周期也大大縮短， 且质量完全满足使用要求，经试验工质管路压力达到20MPa，冷却水压力 达到1.0MPa，没有出现泄漏，满足使用要求。本实用新型不局限以上的实施方式，还可以改变冷却水和工质管路的 布置或连接方式，改变上、下平板的结构形式和布置方式、改变螺栓的连 接方式或其他等同的替换，总之只要冷却水或工质流道采用管路连接的方 式就将落入本实用新型的保护范围。
权利要求1、一种热气机用板式焊接机身，其特征在于该机身为板式焊接结构，包括上平板(1)、下平板(8)、四个呈方形布置的热气机缸套安装筒体(4)、工质管路(7)、冷却水管路(6)和连接螺栓(10)，缸套安装筒体(4)内部用于安装热气机缸套，外部连接有冷却水管路(6)和工质管路(7)；所述的热气机缸套安装筒体(4)上端与上平板(1)焊接连接，下端通过连接螺栓(10)与下平板(8)固定连接；每个缸套安装筒体(4)上至少有一个冷却水进口(2)和一个冷却水出口(9)，以及至少一个工质热腔进出口(5)和一个工质冷腔进出口(3)；机身的冷却水进口(2)、冷却水出口(9)，以及缸套安装筒体(4)之间的冷却水流道采用管路连接形式；缸套安装筒体(4)之间的工质流道亦采用管路连接的形式。
2、 根据权利要求l所述的热气机用板式焊接机身，其特征在于所述的冷却水流道分成两路，即四个缸套安装筒体(4)分成两组，每两个缸套 安装筒体(4)共用一路冷却水，其中一个的冷却水出口 (9)和另一个的 进口通过管路连接，连接方式采用焊接或通过管接头螺纹连接。
3、 根据权利要求l或2所述的热气机用板式焊接机身，其特征在于 所述的缸套安装筒体(4)上的工质热腔进出口 (5)通过工质连接管与一 相邻缸套安装筒体(4)上的工质冷腔进出口 (3)相连接，而其工质冷腔 进出口 (3)通过工质管路(7)与另一相邻缸套安装筒体(4)上的工质热 腔进出口 (5)相连接，由此机身的四个缸套安装筒体(4)的工质流道形 成环形串联结构。
4、 根据权利要求3所述的热气机用板式焊接机身，其特征在于所述 的工质管路(7)采用直接焊接或通过管接头螺纹连接的方式与缸套安装筒 体(4)相连接。
5、 根据权利要求1或2所述的热气机用板式焊接机身，其特征在于 所述的缸套安装筒体(4)上工质热腔进出口 (5)和工质冷腔进出口 (3) 各设置有两个或多个，由此形成多个并联工质管路。
6、 根据权利要求l所述的热气机用板式焊接机身，其特征在于在所 述的每个缸套安装筒体(4)上设置独立的一路机身冷却水，即其冷却水进口 (2)、冷却水出口 (9)分别与淡水总管的进、出口连接。
专利摘要本实用新型公开了一种热气机用板式焊接机身，该机身为板式焊接结构，包括上平板、下平板、四个缸套安装筒体、工质管路、冷却水管路和连接螺栓，缸套安装筒体内部用于安装缸套，外部连接有冷却水和工质管路；所述的缸套安装筒体上端与上平板焊接连接，下端通过连接螺栓与下平板固定连接；每个缸套安装筒体上至少有一个冷却水进口和出口，以及至少一个工质热腔进出口和一个工质冷腔进出口；机身的冷却水进、出口，以及缸套安装筒体之间的冷却水流道采用管路连接形式；缸套安装筒体之间的工质流道亦采用管路连接的形式；该机身具有结构简单、容易加工、重量轻、成本低的优点，十分适合于中小型热气机使用。
文档编号F02G1/055GK201050419SQ20072006615
公开日2008年4月23日 申请日期2007年1月8日 优先权日2007年1月8日
发明者冯大磊, 梁鹏飞, 汪海贵, 谢必鲜 申请人:上海齐耀动力技术有限公司