天然气发动机用整体式气缸套的制作方法

1.本实用新型属于船用柴油机技术领域，具体涉及一种天然气发动机用整体式气缸套。


背景技术：

2.气缸套是发动机燃烧室的关键零部件，它不仅长期承受燃烧室内高温、高压气体的反复作用，还承受活塞环的反复滑动摩擦力以及侧推力，外壁面还受到冷却水的长期侵蚀，因此它的设计好坏直接影响着发动机的性能和工作状。
3.目前发动机缸套主要分为干式、湿式两种，设计者需依据发动机的强度要求及冷却方式进行合理选择，并对其结构进行不同程度的优化。某型天然气发动机为四冲程l型发动机，缸径/冲程为400mm/520mm，额定转速为600rpm，单缸功率为500kw，最高燃烧压力为17mpa；采用传统的柴油机用带火焰环的分体式缸套结构无法满足气体机的高热负荷要求，气体机的热负荷以及强化程度高，火焰环+上部凸缘支撑直筒的缸套结构，一方面，火焰环对活塞火力岸的高度有一定限制，致使缸套顶部的冷却面积受到一定限制，无法为气体机提供足够的缸套冷却面积；另一方面，其分体式结果存在燃气泄漏风险，因此，针对上述问题，有必要提出改进。


技术实现要素：

4.本实用新型解决的技术问题：提供一种天然气发动机用整体式气缸套，通过优化气缸套的结构，采用在靠近燃烧室部分设置水冷通道的凸肩段和与机体密封连接的直筒段形成的气缸套，并将水冷通道与凸肩段和水套形成的水冷腔连通，极大地增大了气缸套的冷却面积，提高了冷却效率，起到良好的冷却效果，整体式结构的气缸套，降低了燃气泄露的风险，尤其是对于新能源发动机如甲醇发动机、天然气发动机，可以有效防止甲醇和天然气从气缸套间隙处的逃逸现象，冷却效果得到提高的气缸套，改善了燃烧室的燃烧状况，使燃烧更充分，降低了发动机排放，有利于环保。
5.本实用新型采用的技术方案：天然气发动机用整体式气缸套，包括筒状结构的本体，所述本体包括上部的凸肩段和下部的直筒段，所述凸肩段外轮廓直径大于直筒段外轮廓直径，所述直筒段下端与机体密封连接；所述凸肩段的下端外圆周壁上设有用于与水套下端定位密封的下密封定位部，所述凸肩段的上端外圆周壁上设有用于与气缸盖定位密封的上密封定位部，所述凸肩段中部外圆周壁上制有用于对靠近燃烧室部分的本体进行降温的水冷通道，且水冷通道与凸肩段和水套形成的水冷腔连通。
6.其中，所述下密封定位部包括下凸肩和密封环槽i，所述凸肩段下端与直筒段上端形成了用于支撑并定位水套位置的下凸肩，所述凸肩段外圆周壁上制有位于下凸肩上方的密封环槽i，且凸肩段下端通过设于密封环槽i内的密封圈与水套密封，所述凸肩段外壁与水套内壁之间的间隙为水冷腔。
7.进一步地，所述上密封定位部包括上凸肩和密封环槽ii，所述凸肩段上端外圆周
壁上制有密封环槽ii，且密封环槽ii上端与凸肩段上端之间为与气缸盖定位的上凸肩，所述本体和气缸盖通过设于密封环槽ii内的密封圈密封。
8.进一步地，所述凸肩段中部靠近燃烧室部分的外圆周壁上制有中凸肩，且凸肩段上制有位于中凸肩下方的v形环槽，所述凸肩段外圆周壁上制有多个与本体轴线垂直并位于中凸肩上方的冷却水孔，所述v形环槽槽底壁上均布有与冷却水孔数量相同的斜冷却水孔，所述斜冷却水孔和冷却水孔的内端孔口连通后形成了水冷通道，所述冷却水孔和斜冷却水孔的外端孔口与水冷腔连通。
9.进一步地，所述斜冷却水孔与本体的中心线所呈夹角θ为0
°
—80
°
，所述斜冷却水孔与冷却水孔的中心线所呈夹角β为0
°
—150
°
。
10.进一步地，所述直筒段下端外圆周壁上制有密封环槽iii，且直筒段下端与机体通过设于密封环槽iii内的密封圈密封。
11.本实用新型与现有技术相比的优点：
12.1、本技术方案通过优化气缸套的结构，采用在靠近燃烧室部分设置水冷通道的凸肩段和与机体密封连接的直筒段形成的气缸套，并将水冷通道与凸肩段和水套形成的水冷腔连通，极大地增大了气缸套的冷却面积，提高了冷却效率，起到良好的冷却效果；
13.2、本技术方案采用整体式结构的气缸套，降低了燃气泄露的风险，尤其是对于新能源发动机如甲醇发动机、天然气发动机，可以有效防止甲醇和天然气从气缸套间隙处的逃逸现象，冷却效果得到提高的气缸套，改善了燃烧室的燃烧状况，使燃烧更充分，降低了发动机排放，有利于环保；
14.3、本技术方案充分冷却的气缸套使得支撑面处于温度较低的区域，减少了应力承受区的热应力叠加，提高了气缸套的疲劳寿命，从而提高了气缸套的可靠性，节省了发动机零部件更换成本，给发动机生产带来了一定的经济效益。
附图说明
15.图1为本实用新型结构主视图；
16.图2为图1中a-a剖视图；
17.图3为本实用新型b-b剖视图；
18.图4为本实用新型与机体、水套和气缸盖连接后的结构示意图。
具体实施方式
19.下面将结合本实用新型实施例中的图1-4，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
20.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
21.天然气发动机用整体式气缸套，如图1-4所示，包括筒状结构的本体1，所述本体1包括上部的凸肩段和下部的直筒段，所述凸肩段外轮廓直径大于直筒段外轮廓直径，所述直筒段下端与机体12密封连接；所述凸肩段的下端外圆周壁上设有用于与水套14下端定位密封的下密封定位部，所述凸肩段的上端外圆周壁上设有用于与气缸盖13定位密封的上密封定位部，所述凸肩段中部外圆周壁上制有用于对靠近燃烧室部分的本体1进行降温的水冷通道11，且水冷通道11与凸肩段和水套14形成的水冷腔连通；上述结构中，通过优化气缸套的结构，采用在靠近燃烧室部分设置水冷通道11的凸肩段和与机体12密封连接的直筒段形成的气缸套，并将水冷通道11与凸肩段和水套14形成的水冷腔连通，极大地增大了气缸套的冷却面积，提高了冷却效率，起到良好的冷却效果；
22.如图2-3所示，下密封定位部具体如下：所述下密封定位部包括下凸肩2和密封环槽i3，所述凸肩段下端与直筒段上端形成了用于支撑并定位水套14位置的下凸肩2，所述凸肩段外圆周壁上制有位于下凸肩2上方的密封环槽i3，且凸肩段下端通过设于密封环槽i3内的密封圈与水套14密封，所述凸肩段外壁与水套14内壁之间的间隙为水冷腔；下凸肩2与水套14下端内壁的定位凸台接触，为水套14提供可靠支撑的同时，对水套14起到定位的作用，保证二者的相对位置，密封环槽i3可用于安装对水套14和本体1进行密封的密封圈，避免漏水；
23.如图2-3所示，上密封定位部具体如下：所述上密封定位部包括上凸肩4和密封环槽ii5，所述凸肩段上端外圆周壁上制有密封环槽ii5，且密封环槽ii5上端与凸肩段上端之间为与气缸盖13定位的上凸肩4，所述本体1和气缸盖13通过设于密封环槽ii5内的密封圈密封，保证了本体1与气缸盖13的可靠定位与密封。
24.凸肩段中部的具体结构如下：所述凸肩段中部靠近燃烧室部分的外圆周壁上制有中凸肩6，且凸肩段上制有位于中凸肩6下方的v形环槽7，所述凸肩段外圆周壁上制有多个与本体1轴线垂直并位于中凸肩6上方的冷却水孔8，所述v形环槽7槽底壁上均布有与冷却水孔8数量相同的斜冷却水孔9，所述斜冷却水孔9和冷却水孔8的内端孔口连通后形成了水冷通道11，所述冷却水孔8和斜冷却水孔9的外端孔口与水冷腔连通，设计的水冷通道11与水冷腔连通，使得水冷腔内的循环冷却水经水冷通道11后对靠近燃烧室部分的本体1进行循环冷却，增大冷却面积，提高冷却效果。
25.如图1和图3所示，所述斜冷却水孔9与本体1的中心线所呈夹角
26.θ为65
°
，所述斜冷却水孔9与冷却水孔8的中心线所呈夹角β为78
°
。
27.其中，所述直筒段下端外圆周壁上制有密封环槽iii10，且直筒段下端与机体12通过设于密封环槽iii10内的密封圈密封。
28.本技术方案采用整体式结构的气缸套，降低了燃气泄露的风险，尤其是对于新能源发动机如甲醇发动机、天然气发动机，可以有效防止甲醇和天然气从气缸套间隙处的逃逸现象，冷却效果得到提高的气缸套，改善了燃烧室的燃烧状况，使燃烧更充分，降低了发动机排放，有利于环保；充分冷却的气缸套使得支撑面处于温度较低的区域，减少了应力承受区的热应力叠加，提高了气缸套的疲劳寿命，从而提高了气缸套的可靠性，节省了发动机零部件更换成本，给发动机生产带来了一定的经济效益。
29.对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新
型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
30.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。