一种国Ⅵ商用车用波纹管

技术领域

本发明涉及波纹管技术领域，尤其涉及一种国Ⅵ商用车用波纹管。

背景技术

国Ⅵ商用车用波纹管，是一种使用在商用车上，安装于排气歧管与消音器之间，使整个排气系统呈现密封、柔性连接的装置。该装置起到减震降噪、方便安装、延长排气系统寿命、增加舒适感的作用。

现阶段，国内外该类生产厂家都采用“U”波纹管、“2S”、“3S”缠绕管等结构。伴随着汽车市场的发展，对该装置断裂率、高柔性、装配效率、降本增效提出更高的要求，以及国Ⅵ排放标准的普及、实施，以上结构日渐显示出不足，导致对汽车排气处理效率低。

发明内容

为此，本发明提供一种国Ⅵ商用车用波纹管，用以克服现有技术中由于波纹管形状结构单一导致的对汽车排气处理效率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种国Ⅵ商用车用波纹管，包括，

波纹管主体，其两端设有直边段，所述波纹管主体的内壁嵌设有金属缠绕管，所述金属缠绕管外表面均匀包裹金属针织过滤网，以形成保温层，所述金属针织过滤网还用以附着气体中的颗粒物，所述波纹管主体的端口处设有金属内衬环，以将所述金属缠绕管端口与所述波纹管主体的端口固定，所述波纹管主体的端口处还设有带保护罩的金属外环，以防止波纹管主体两端过渡波磕碰，两个所述金属外环的外端口分别连接有金属法兰，其中一所述金属法兰用以与排气歧管连接，另一所述金属法兰用以与消声器连接；

所述波纹管的管壁由不同弧段组成，形成不同区域，以附着气体中的颗粒物，靠近所述气体输入端一侧设有第一气体挤压区，所述第一气体挤压区用以对输入的气体进行挤压，所述第一气体挤压区一端设有气体缓圧区，以加强管壁对气体中颗粒物的附着，所述气体缓圧区的另一端设有第一停留区，所述第一停留区的另一端设有第二停留区，以使气体在各所述停留区进行短暂停留，所述第二停留区的另一端设有第二气体挤压区，所述第二气体挤压区用以对气体中的颗粒物进行截留，所述第二气体挤压区的另一端设有气体输出区，以加快气体排放。

进一步地，所述波纹管管壁内直径小的一端为气体输入端，管壁内直径大的一端为气体输出端，管壁靠近所述气体输入端设有第一弧段，所述第一弧段远离气体输入端端口的一端与第二弧段连接，所述第二弧段的另一端与第三弧段连接，所述第三弧段的另一端与第四弧段连接，所述第四弧段的另一端与第五弧段连接，所述第五弧段的另一端与第六弧段连接。

进一步地，所述第一弧段形状设有第一弧段形状曲线公式，如下，

Y1＝R/8×sin(7π/2L×x)

式中，R为管道最大内直径，L为管道长度，Y1为第一弧段的因变量，x为自变量，0≤x＜L/7,其中，

在根据所述第一弧段形状曲线公式设置内壁形状时，在管壁任一端口边缘处，以距离管壁R/8处为坐标原点，以管道轴向为x轴，管道径向为y轴建立平面直角坐标系，按所述第一弧段形状曲线公式设置内壁的第一弧段形状。

进一步地，所述第二弧段形状设有第二弧段形状曲线公式，如下，

Y2＝R/8×sin(7π/4L×x+1/7×L)

式中，Y2为第二弧段的因变量，x为自变量，L/7≤x＜L×3/7。进一步地，所述第三弧段形状设有第三弧段形状曲线公式，如下，

Y3＝R/8×sin(7π/2L×x-1/7×L)

式中，Y3为第三弧段的因变量，x为自变量，L×3/7≤x＜L×4/7。进一步地，所述第四弧段形状设有第四弧段形状曲线公式，如下，

Y4＝R/8×sin(7π/4L×x+3/7×L)

式中，Y4为第三弧段的因变量，x为自变量，L×4/7≤x＜L×5/7。进一步地，所述第五弧段形状设有第五弧段形状曲线公式，如下，

Y5＝R/8×sin(7π/2L×x-1/7×L)

式中，Y5为第三弧段的因变量，x为自变量，L×5/7≤x＜L×6/7。进一步地，所述第六弧段形状设有第六弧段形状曲线公式，如下，

Y6＝R/4×sin(7π/4L×x-1/7×L)-1/8×R

式中，Y6为第三弧段的因变量，x为自变量，L×6/7≤x≤L。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明所述波纹管挠性节具有高柔性、保温、耐腐蚀、密封性好、寿命长的优点；所述波纹管主体通过设置直边段可有效加固与带保护罩的金属外环之间的连接，本发明还在所述波纹管主体的内壁嵌设金属缠绕管，同时在金属缠绕管的外表面包裹针织过滤网，以此形成保温层，以对通过管道的气体进行降温，同时增加了对颗粒物的附着性，以降低排出气体的污染，从而提高对汽车排气的处理效率，本发明通过在所述波纹管主体的端口处设置带保护罩的金属外环，可有效保护波纹管主体两端过渡波，防止过渡波因磕碰造成所述波纹管损坏，从而提高对汽车排气的处理效率。

尤其，所述波纹管内壁形状为正弦函数曲线，正弦函数中存在波峰和波谷，可对通过波峰的气体进行挤压，并使挤压后的气体在波谷处停留，便于收集气体中的悬浮颗粒，本实施例在设置第一弧段形状曲线公式时，根据管道长度L设置角速度，角速度越大第一弧段的弧度越大，从而空气被挤压程度越大，而本实施例第一弧段长度为1/7L，通过控制振幅和角速度大小，可精确控制第一弧段的弧度，从而使空气挤压程度满足需求，且同控制振幅可有效控制波谷间距离，为防止波谷间距离过小影响气体传输，本实施例将波谷间距离控制为管径的一半，既满足对空气的挤压，又不影响气体传输效率，且气体在挤压过程中与第一弧段的管壁充分接触，可有效提高管壁对气体中颗粒物的附着效率，从而进一步提高对汽车排气的处理效率。

尤其，本发明在设置第二弧段曲线公式时，与第一弧段相比，通过保持振幅不变增加第二弧段长度，使第二弧段弧度降低长度增加，从而增加空气在第一波谷的停留面积，以提高管壁对气体中颗粒物的附着效率，从而进一步提高对汽车排气的处理效率。

尤其，本发明在设置第三弧段曲线公式时，与第二弧段相比，通过保持振幅不变，并降低第三弧段长度，使第三弧段弧度增加长度降低，从而增加空气在第一波谷的停留面积，以进一步提高管壁对气体中颗粒物的附着效率，从而提高对汽车排气的处理效率。

尤其，本发明在设置第四弧段曲线公式时，与第三弧段相比，通过保持振幅不变，并降低第四弧段弧度，使第四弧段长度不变弧度降低，以减缓此处空气流动速度，从而增加空气在第一波谷的停留时间，以进一步提高管壁对气体中颗粒物的附着效率，从而提高对汽车排气的处理效率。

尤其，本发明在设置第五弧段曲线公式时，与第四弧段相比，通过保持振幅不变，并增加第五弧段弧度，使第五弧段长度不变弧度增加，以减缓此处空气流动速度，从而增加空气在第一波谷的停留时间，同时通过使气体在第二波谷进行挤压，以进一步提高管壁对气体中颗粒物的附着效率，从而提高对汽车排气的处理效率。

尤其，本发明在设置第六弧段曲线公式时，与第五弧段相比，通过增加振幅并增加第五弧段长度，使第五弧段弧度增加，以增加空气排出速度，以提高气体在管壁内的传输效率，同时提高了对汽车排气的处理效率。

尤其，本发明在设置形状曲线公式中的角速度时，还根据管道长度L进行设置，为保证不同长度的波纹管内壁形状均存在两个波峰与两个波谷，本实施例根据L设置正弦函数周期，以保证内壁形状不受管道长度影响，并通过计算设置形状曲线公式中的角速度，从而使不同长度波纹管的内壁均达到本实施例所述形状，从而进一步提高对汽车排气的处理效率。

尤其，本发明所述气体输入端至气体输出端内壁形状设有两个波峰，气体输入后通过第一波峰对气体进行挤压使气体在第一波谷处形成短暂停留，从而将气体中的颗粒物附着在内壁上，再通过第二波峰对气体再次进行挤压进一步增强对气体中颗粒物附着，且内壁的最外层为金属针织过滤网，可有效截留气体中的颗粒物，从而提高对汽车排气的处理效率，且本发明在设置内壁形状曲线的原点时，通过增加壁厚减小气体输入端的内直径，从而使气体快速经过第一波峰位置，从而在第一波谷位置停留对气体中的颗粒物进行附着，以提高对气体的清洁效率，且通过设置冗长完整的波谷可进一步加强对气体中颗粒物的附着，从而进一步提高对汽车排气的处理效率。

附图说明

图1为本实施例国Ⅵ商用车用波纹管的结构示意图；

图2为本实施例国Ⅵ商用车用波纹管内壁形状示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1所示，其为本实施例国Ⅵ商用车用波纹管的结构示意图，所述波纹管包括，

波纹管主体1，其两端设有直边段，所述波纹管主体1的内壁嵌设有金属缠绕管3，所述金属缠绕管3外表面均匀包裹金属针织过滤网2，以形成保温层降低管体的热能传导，所述金属针织过滤网2还用以附着气体中的颗粒物，所述波纹管主体1的端口处设有金属内衬环5，以将所述金属缠绕管3端口与所述波纹管主体1的端口固定，所述波纹管主体1的端口处还设有带保护罩的金属外环6，以防止波纹管主体1两端过渡波磕碰，由于使用过程中波纹管两端受力的作用易形成过渡波磕碰，通过设置带保护罩的金属外环6可有效避免磕碰影响，所述金属外环6的外端口连接有金属法兰4，所述金属法兰4用以与排气歧管或消声器连接。

具体而言，本实施例中在对所述波纹管主体进行金属缠绕管嵌设时，首先对完全压缩状态下的金属缠绕管进行剪切，剪切至需要装配尺寸，剪切完成后，将金属针织过滤网均匀覆盖于处于半拉伸状态下的金属缠绕管外，并通过金属内衬环和带保护罩的金属外环将覆盖后的金属缠绕管固定于波纹管主体的两端直边段内圆内。

具体而言，本实施例中所述波纹管主体通过设置直边段可有效加固与带保护罩的金属外环之间的连接，本实施例还在所述波纹管主体的内壁嵌设金属缠绕管，同时在金属缠绕管的外表面包裹针织过滤网，以此形成保温层，以对通过管道的气体进行降温，同时增加了对颗粒物的附着性，以降低排出气体的污染，从而提高对汽车排气的处理效率，本实施例通过在所述波纹管主体的端口处设置带保护罩的金属外环，可有效保护波纹管主体两端过渡波，防止过渡波因磕碰造成所述波纹管损坏，从而提高对汽车排气的处理效率。

请参阅图2所示，其为本实施例国Ⅵ商用车用波纹管内壁形状示意图，其中，

所述波纹管的管壁由不同弧段组成，以附着气体中的颗粒物，管壁内直径小的一端为气体输入端，管壁内直径大的一端为气体输出端，管壁靠近所述气体输入端设有第一弧段11，所述第一弧段11远离气体输入端端口的一端与第二弧段12连接，所述第二弧段12的另一端与第三弧段13连接，所述第三弧段13的另一端与第四弧段14连接，所述第四弧段14的另一端与第五弧段15连接，所述第五弧段15的另一端与第六弧段16连接，通过设置凹凸不平的管壁改变气体流向可提高气体清洁效率。

请继续参阅图2所示，靠近所述气体输入端一侧通过设置所述第一弧段11形成第一气体挤压区101，所述第一气体挤压区101用以对输入的气体进行挤压，以使挤压后的气体对流形成气旋，通过设置所述第二弧段12形成气体缓圧区102，气体在被挤压后流入所述气体缓圧区102，通过对气体缓圧可进一步加强管壁对气体中颗粒物的附着，通过设置所述第三弧段13形成第一停留区103，并通过设置所述第四弧段14形成第二停留区104，气体在通过所述气体缓圧区102后流入各所述停留区进行短暂停留，通过设置停留区以增加管壁对气体中颗粒物的附着，通过设置所述第五弧段15形成第二气体挤压区105，气体流入所述第二气体挤压区105后，通过挤压可进一步对气体中的颗粒物进行截留，同时通过设置所述第六弧段16形成气体输出区106，气体通过所述气体输出区106可加快气体排放。

具体而言，本实施例设有第一弧段形状曲线公式，如下，

Y1＝R/8×sin(7π/2L×x)

式中，R为管道最大内直径，L为管道长度，Y1为第一弧段的因变量，x为自变量，0≤x＜L/7,其中，

在根据所述第一弧段形状曲线公式设置内壁形状时，在管壁任一端口边缘处，以距离管壁R/8处为坐标原点，以管道轴向为x轴，管道径向为y轴建立平面直角坐标系，按所述第一弧段形状曲线公式设置内壁的第一弧段形状。

具体而言，本实施例中所述波纹管内壁形状为正弦函数曲线，在满足正弦函数的内侧壁中存在波峰和波谷，气体在流通时，可对通过波峰的气体进行挤压，并使挤压后的气体在波谷处停留，便于收集气体中的悬浮颗粒，本实施例在设置第一弧段形状曲线形状时，根据管道长度L设置形状曲线的角速度，角速度越大第一弧段的弧度越大，从而空气被挤压程度越大，而本实施例第一弧段长度为1/7L，通过控制振幅和角速度大小，可精确控制第一弧段的弧度，从而使空气挤压程度满足需求，且同控制振幅可有效控制波谷间距离，为防止波谷间距离过小影响气体传输，本实施例将波谷间距离控制为管径的一半，既满足对空气的挤压，又不影响气体传输效率，且气体在挤压过程中与第一弧段的管壁充分接触，可有效提高管壁对气体中颗粒物的附着效率，从而进一步提高对汽车排气的处理效率。

具体而言，本实施例还设有第二弧段形状曲线公式，如下，

Y2＝R/8×sin(7π/4L×x+1/7×L)

式中，Y2为第二弧段的因变量，x为自变量，L/7≤x＜L×3/7。

具体而言，本实施例中在设置第二弧段曲线公式时，与第一弧段相比，通过保持振幅不变增加第二弧段长度，使第二弧段弧度降低长度增加，从而增加空气在第一波谷的停留面积，以提高管壁对气体中颗粒物的附着效率，从而进一步提高对汽车排气的处理效率。

具体而言，本实施例还设有第三弧段形状曲线公式，如下，

Y3＝R/8×sin(7π/2L×x-1/7×L)

式中，Y3为第三弧段的因变量，x为自变量，L×3/7≤x＜L×4/7。

具体而言，本实施例中在设置第三弧段曲线公式时，与第二弧段相比，通过保持振幅不变，并降低第三弧段长度，使第三弧段弧度增加长度降低，从而增加空气在第一波谷的停留面积，以进一步提高管壁对气体中颗粒物的附着效率，从而提高对汽车排气的处理效率。

具体而言，本实施例还设有第四弧段形状曲线公式，如下，

Y4＝R/8×sin(7π/4L×x+3/7×L)

式中，Y4为第三弧段的因变量，x为自变量，L×4/7≤x＜L×5/7。

具体而言，本实施例中在设置第四弧段曲线公式时，与第三弧段相比，通过保持振幅不变，并降低第四弧段弧度，使第四弧段长度不变弧度降低，以减缓此处空气流动速度，从而增加空气在第一波谷的停留时间，以进一步提高管壁对气体中颗粒物的附着效率，从而提高对汽车排气的处理效率。

具体而言，本实施例还设有第五弧段形状曲线公式，如下，

Y5＝R/8×sin(7π/2L×x-1/7×L)

式中，Y5为第三弧段的因变量，x为自变量，L×5/7≤x＜L×6/7。

具体而言，本实施例中在设置第五弧段曲线公式时，与第四弧段相比，通过保持振幅不变，并增加第五弧段弧度，使第五弧段长度不变弧度增加，以减缓此处空气流动速度，从而增加空气在第一波谷的停留时间，且本实施例所述波纹管为圆筒状，气体在第一波谷处沿管壁可360°停留，使管壁对气体中的颗粒物附着效率达到最大，同时通过使气体在第二波谷进行挤压，以进一步提高管壁对气体中颗粒物的附着效率，从而提高对汽车排气的处理效率。

具体而言，本实施例还设有第六弧段形状曲线公式，如下，

Y6＝R/4×sin(7π/4L×x-1/7×L)-1/8×R

式中，Y6为第三弧段的因变量，x为自变量，L×6/7≤x≤L。

具体而言，本实施例中在设置第六弧段曲线公式时，与第五弧段相比，通过增加振幅并增加第五弧段长度，使第五弧段弧度增加，以增加空气排出速度，以提高气体在管壁内的传输效率，同时提高了对汽车排气的处理效率。

具体而言，本实施例中在设置各所述形状曲线公式中的各参数时，通过根据管道最大内直径R设置正弦函数的振幅，可有效保证波谷间距离满足气体输入要求，且本实施例中通过将正弦函数的振幅设为R/8，可有效保证波谷间距离为R/2，可满足不同管径对气体的挤压需求，可以理解的是，本领域技术人员还可以根据实际所述管径大小对振幅进行修改，如R/4、R/6等，当振幅越大时，波谷间距离越小，因此还可通过调整振幅减小波谷间距离，从而提高气体在波谷停留时的附着面积，但需注意的是，当波谷间距离过小时将影响气体排放效率，本实施例将振幅设定R/8为最佳实施方式，在满足气体排出的同时增加对颗粒物的附着效率，从而进一步提高对汽车排气的处理效率。

具体而言，本实施例中在设置形状曲线公式中的角速度时，还根据管道长度L进行设置，为保证不同长度的波纹管内壁形状均存在两个波峰与两个波谷，本实施例根据L设置正弦函数周期，以保证内壁形状不受管道长度影响，并通过计算设置形状曲线公式中的角速度，从而使不同长度波纹管的内壁均达到本实施例所述形状，从而进一步提高对汽车排气的处理效率。

具体而言，本实施例中所述气体输入端至气体输出端内壁形状设有两个波峰，气体输入后通过第一波峰对气体进行挤压使气体在第一波谷处形成短暂停留，从而将气体中的颗粒物附着在内壁上，再通过第二波峰对气体再次进行挤压进一步增强对气体中颗粒物附着，且内壁的最外层为金属针织过滤网，可有效截留气体中的颗粒物，从而提高对汽车排气的处理效率，且本实施例在设置内壁形状曲线的原点时，通过增加壁厚减小气体输入端的内直径，从而使气体快速经过第一波峰位置，从而在第一波谷位置停留对气体中的颗粒物进行附着，以提高对气体的清洁效率，且通过设置冗长完整的波谷可进一步加强对气体中颗粒物的附着，从而进一步提高对汽车排气的处理效率。

具体而言，本实施例中所述波纹管主体、金属缠绕管均采用321不锈钢，具有良好的耐高温、耐腐蚀性；所述针织过滤网、金属内衬环、带保护罩的金属外环和金属法兰均采用304不锈钢，打破传统商用车用波纹管法兰需喷漆的工艺方案，省去法兰磷化、漆膜检测、盐雾试验等一系列环节，降低检测、试验成本；所述带保护罩的金属外环材质为304不锈钢，无需喷漆，无需进行漆膜检测及耐盐雾腐蚀性能试验，可有效降低产品试验成本，提高材料性能，在对金属外环进行加工时，采取整钢板冲压，无焊缝，可有效避免由外环焊缝开裂导致的波纹管损坏的问题。

本实施例所述带保护罩的金属外环与正常外环对比如下：

表1

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。