CN102298397A - 水平对置式气缸头温度均匀性控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种水平对置式气缸头温度均匀性控制装置。该控制装置包括：吹风罩(10)，安装在气缸头(60)上方，且出风口朝向气缸头(60)；鼓风机，与吹风罩(10)通过管道连接，还包括：控制系统(20)，分别连接至鼓风机和气缸头(60)，并根据从气缸头(60)采集到的温度控制鼓风机的电机转速。根据本发明的水平对置式气缸头温度均匀性控制装置能够根据从气缸头采集到的温度对鼓风机的电机转速进行调整，从而调整风量大小，实时调节气缸头的温度，结构简单，使用方便，成本较低，操作容易，有效提高了工作效率。

Description

水平对置式气缸头温度均匀性控制装置

技术领域

本发明涉及发动机试验领域，具体而言，涉及一种水平对置式气缸头温度均匀性控制装置。

背景技术

航空活塞式发动机气缸头布局有星型活塞式和水平对置式两种，星型活塞式气缸头的冷却主要通过利用螺旋桨的风力来实现，其冷却风量均匀，温差偏差不大；水平对置式航空活塞发动机的多气缸头螺旋桨风冷只对前面两个气缸头有效果，后面二组被前面的气缸头所阻挡，要保证六个气缸头温度偏差在设计范围内，控制比星型活塞发动机更加困难。

如图1所示，一般情况下，水平对置式发动机气缸头安装二组吹风罩10’，二台鼓风机通过管道与吹风罩10’连接，对气缸进行冷却。安装时先将吹风罩10’安装在发动机上，再用软管将钢制管道与吹风罩10’连接。吹风罩10’本身重量较重，在操作时费力费时，降低了工作效率，而且由于是高压吹风，连接软管经常与吹风罩10’脱节，造成试车安全隐患。此外，气缸头自带温度测量温差偏差较大，只能保证最高温度低于要求温度，不能够实现气缸头温度的实时自动调节。

发明内容

本发明旨在提供一种水平对置式气缸头温度均匀性控制装置，能够根据从气缸头采集到的温度对鼓风机的电机转速进行调整，从而调整风量大小，实时调节气缸头的温度，结构简单，使用方便，成本较低，操作容易，有效提高了工作效率。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种水平对置式气缸头温度均匀性控制装置，包括：吹风罩，安装在气缸头上方，且出风口朝向气缸头；鼓风机，与吹风罩通过管道连接，还包括：控制系统，分别连接至鼓风机和气缸头，并根据从气缸头采集到的温度控制鼓风机的电机转速。

进一步地，控制系统包括：数据采集单元，连接至气缸头，并获取各气缸头的温度；运算处理单元，连接至数据采集单元，并根据数据采集单元获取的各气缸头的温度进行计算，输出控制信号；变频器，一端连接至运算处理单元，另一端连接至鼓风机，并根据控制信号控制鼓风机的电机转速。

进一步地，水平对置式气缸头温度均匀性控制装置还包括温度比较单元，分别连接至数据采集单元和运算处理单元，并将获取的各气缸头的温度与温度比较单元内的设定温度进行比较，将比较结果输送至运算处理单元，运算处理单元根据比较结果确定是否输出控制信号。

进一步地，吹风罩包括：吹风罩体，上端设置有管道连接法兰；导流装置，可转动地设置在吹风罩体内，分别对应每个气缸头设置，并调节吹向气缸头的风量大小。

进一步地，导流装置包括：无级调节槽，设置在吹风罩体的一端侧板上，为弧形槽结构；导流板，一端设置在导流板旋转轴上，另一端通过定位锁紧机构沿无级调节槽滑动，导流板旋转轴对应无级调节槽的中心设置在吹风罩的两相对侧板上；定位锁紧机构，一端设置在无级调节槽内，另一端连接至导流板，并定位导流板。

进一步地，无级调节槽排成一排，其中位于该排的远离进风口的一个端部的无级调节槽具有大于其它的无级调节槽的调节范围。

进一步地，吹风罩还包括设置在吹风罩体的前侧板上的前挡板。

进一步地，水平对置式气缸头温度均匀性控制装置还包括：吊柱；管道回转器，包括有上端固定体和下端旋转体，上端固定体固定设置在吊柱上，下端旋转体可旋转地连接在上端固定体下端；送风管道，上端与管道回转器的下端旋转体固定连接，下端与吹风罩固定连接。

进一步地，送风管道包括有水平管道和竖直管道，在水平管道的管壁与竖直管道的管壁之间设置有斜向拉杆。

进一步地，管道回转器包括：上端固定体，下端设置有第一凸缘；下端旋转体，上端设置有第二凸缘，并相对第一凸缘可旋转地设置；回转连接法兰，连接上端固定体和下端旋转体，包括上连接法兰和与上连接法兰固定连接的下连接法兰，在下连接法兰和第二凸缘之间设置有推力球轴承。

进一步地，在吊柱上具有伸出件，在下端旋转体的管壁上对应伸出件固定设置有定位件，伸出件具有与定位件配合并定位下端旋转体的结构。

根据本发明的技术方案，水平对置式气缸头温度均匀性控制装置包括吹风罩和鼓风机，以及设置在吹风罩和鼓风机之间的控制系统，控制系统能够根据从气缸头采集到的温度控制鼓风机的电机转速，从而控制吹风量大小，实现对气缸头温度的实时调整。本装置结构简单，操作方便，控制精度高，性能稳定，有效提高了工作效率。控制系统包括数据采集单元、运算处理单元和变频器，能够通过电控单元实现气缸头温度的自我调节和控制，更加智能化，而且控制精度和实时性更好。在吹风罩内设置有导流装置，能够针对每个气缸头的温度进行单个调整，保证气缸头的温度偏差在控制范围内。本装置还包括管道回转器，使发动机拆卸更加方便快捷，操作更加容易。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了现有技术中的水平对置式气缸头温度均匀性控制装置的吹风罩的结构示意图；

图2示出了根据本发明的水平对置式气缸头温度均匀性控制装置的吹风罩的结构示意图；

图3示出了根据图2的俯视结构示意图；

图4示出了根据本发明的水平对置式气缸头温度均匀性控制装置的控制系统的工作原理图；

图5示出了根据本发明的水平对置式气缸头温度均匀性控制装置的结构示意图；以及

图6示出了根据本发明的水平对置式气缸头温度均匀性控制装置L处的放大结构示意图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图2至图6所示，根据本发明的实施例，水平对置式气缸头温度均匀性控制装置包括有固定设置的吊柱30，吊柱30侧向伸出有安装板，管道回转器40的上端固定体41固定设置在安装板上。管道回转器40的上端固定体41的上端连接有连通管道，该连通管道与鼓风机相通，并将鼓风机的电机所输出的风量传送至管道回转器40。上端固定体41的上端与该连通管道之间通过连接法兰进行连接，在两个连接法兰之间还可以设置密封垫片，提高连接部分的气密性。图中箭头方向表示发动机螺旋桨风力方向。

管道回转器40还包括设置在上端固定体41下方的下端旋转体42，该下端旋转体42相对上端固定体41可旋转地设置。在管道回转器40的上端固定体41的下端设置有第一凸缘43，下端旋转体42的上端相对第一凸缘43设置有第二凸缘44，回转连接法兰45通过第一凸缘43和第二凸缘44将上端固定体41和下端旋转体42连接在一起。回转连接法兰包括有上连接法兰46和与上连接法兰46固定连接的下连接法兰47，上连接法兰46和下连接法兰47之间通过螺栓固定连接。上连接法兰46和下连接法兰47之间形成一个回转腔体，第一凸缘43和第二凸缘44安装在回转腔体内，其中第一凸缘43对上连接法兰46起到支撑作用，下连接法兰47对第二凸缘44起到支撑作用，使得下端旋转体42在回转连接法兰45的作用下可以做旋转运动。在第一凸缘43和上连接法兰46之间以及第二凸缘44和下连接法兰47之间还可以设置垫圈，以减少凸缘和法兰之间的磨损，提高水平对置式气缸头温度均匀性控制装置的使用寿命。

优选地，在第二凸缘44和下连接法兰47之间设置有轴承，该轴承应该为可承受轴向作用力的推力轴承。推力轴承为推力球轴承或者推力滚子轴承，在本实施例中，选用推力球轴承，能够使第二凸缘44和下连接法兰47之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，大大减少了摩擦作用力，降低了摩擦损耗，提高了水平对置式气缸头温度均匀性控制装置的耐用性。

在下端旋转体42的管壁上固定设置有定位件49，在吊柱30上对应该定位件49的位置固定设置有伸出件31，伸出件31具有与定位件49配合对下端旋转体42形成定位的结构。伸出件31可以设置在定位件49的下方，也可以设置在定位件49的上方，或者定位件49的一侧，在本实施例中，伸出件31设置在定位件49的下方，在定位件49上设置有通孔，在伸出件31上对应该通孔的位置设置有孔或者槽。

当管道回转器40处于工作状态时，定位件49处于伸出件31的上方，并且定位件49上的通孔对应于伸出件31上的通孔，此时将定位插销插入两个通孔，通过吊柱30对管道回转器40进行限位，防止管道回转器40在工作过程中转动，保证水平对置式气缸头温度均匀性控制装置具有稳定的工作状态。当处于非工作状态时，将插销拔出，就可以按照需要转动管道回转器40，使其达到要求的位置，满足操作需要。

在管道回转器40的下端旋转体42的下端通过法兰与送风管道50连接。送风管道50包括有水平管道和竖直管道，水平管道位于两端平行设置的竖直管道中间，且在水平管道的管壁上方与上端竖直管道的管壁之间设置有拉杆51，拉杆51能够增加水平管道的支撑强度，提高送风管道50的结构强度，防止水平管道由于受力而发生变形。

在送风管道50的下端竖直管道的端口位置设置有吹风罩10，吹风罩10和送风管道50之间通过管道连接法兰12连接，在两个管道连接法兰12之间可以设置密封垫圈，以提高吹风罩10和送风管道50之间的连接密封性。

吹风罩10安装在气缸头60上方，且其出风口朝向气缸头60。吹风罩10包括有吹风罩体11，管道连接法兰12设置在吹风罩体11的上端端口位置。在吹风罩体11内还设置有可调节导流方向的导流装置13，导流装置13可转动地设置在吹风罩体11内，且分别对应每个气缸头60设置，并能够单独调节吹向气缸头60的风量的大小。当需要对单个的气缸头60的吹风量进行调节时，通过转动对应该气缸头60的导流装置13，使其风量满足调节需要。

导流装置13包括有无级调节槽14，设置在吹风罩体11的一端侧板上，且为弧形槽结构，还包括导流板15，导流板15为板状结构，设置在吹风罩体11的两相对侧板之间。在导流板15的一端设置有导流板旋转轴16，另一端设置有定位锁紧机构17。导流板旋转轴16的两端对应无级调节槽14的旋转中心分别设置在吹风罩10的两相对侧板上。定位锁紧机构17的一端固定连接在导流板15上，另一端穿过无级调节槽14伸出吹风罩体11外，形成伸出结构。在伸出结构上可设置外螺纹结构，并在外螺纹结构上设置锁紧螺母。当需要对导流板15进行调节时，通过调整伸出结构来调整定位锁紧机构17在无级调节槽14的位置，相应的调整导流板15的倾斜角度，从而调节从进风口吹向气缸头60的风量大小。当达到合适的调节位置后，通过锁紧螺母锁紧定位锁紧机构17，从而对导流板15的位置进行限定。

在本实施例中，无级调节槽14有多个，分别对应各气缸头60设置。其中，无级调节槽14的末端调节槽具有大于其前列的几个无级调节槽14的调节范围，末端调节槽的弧形槽调节角度更大，这是由于吹风罩体11的结构使得从吹风罩10中流向气缸头60的风量并不均匀，末端位置的风量调节必须有更大范围的可调节角度才能保证满足与前列几个弧形槽具有相同的风量调节范围。

在吹风罩的工作过程中，气缸头60经常会由于受到来自于发动机的螺旋桨风力的影响而导致温度下降过大，因此不利于对气缸头60的温度进行调节，使各气缸头60的温度保持均匀性。为了提高气缸头60的温度调节的稳定性，防止发动机的螺旋桨风力对气缸头60造成不利影响，在吹风罩体11的前侧板上还固定设置有前挡板18，前挡板18设置在发动机的螺旋桨风力吹动方向上，因此能够阻挡螺旋桨风力吹向气缸头60，防止了发动机螺旋桨在转动过程中对气缸头60的温度调节所带来的不利作用。

水平对置式气缸头温度均匀性控制装置还包括有控制系统20，该控制系统20分别连接至鼓风机和气缸头60，并根据从气缸头60所采集到的温度来控制鼓风机的电机转速，从而对气缸头60的温度进行调控，使其保持温度均匀性。控制系统20包括有书籍采集单元21，数据采集单元21连接至气缸头60，并通过设置在气缸头60上的温度传感器获取气缸头60的温度，然后将获取到的温度值传送至控制系统20的运算处理单元22，运算处理单元22接收到各气缸头60的温度值之后，根据所接收到的各气缸头60的温度进行PID计算，并根据计算结构输出控制信号，对设置在其下游的变频器23进行控制。变频器23在接收到控制信号之后，根据控制信号的指示调整输出频率，并将该频率输出值鼓风机，从而调整鼓风机的电机转速，调整输出风量大小，保证各气缸头60的温度均匀。

优选地，控制系统20还包括温度比较单元24，温度比较单元24的一端连接在数据采集单元21，一端连接至运算处理单元22，在其内具有设定温度，当接收到数据采集单元21所采集到的温度之后，将其与设定温度进行比较，然后判断是否需要进行温度调节，如果采集到的温度未超出设定温度，则温度比较单元24将比较结果输送至运算处理单元22，运算处理单元22接收到比较结果后，保持输出状态不变。当采集到的温度超过设定温度，运算处理单元会根据接收到的温度进行进算，输出控制信号，对输出风量进行调整，使其温度符合要求。

温度比较单元24使得水平对置式气缸头温度均匀性控制装置的温度调节更加自动化和智能化，能够根据获取的温度自动进行调控，使各气缸头60的温度始终保持在合适的范围之内，从而使得水平对置式气缸头温度均匀性控制装置使用更加简单方便。

在水平对置式气缸头温度均匀性控制装置处于工作状态中时，将插销插入伸出件31和定位件49，从而对吹风罩10形成定位，使其始终保持在气缸头60上方，并对其温度进行调整。当需要卸载发动机时，将插销拔出，然后转动管道回转器40，使吹风罩10转动至另一侧位置，从而为发动机的卸载留出空间，降低了操作人员的工作强度，操作更加方便快捷。

根据本发明的水平对置式气缸头温度均匀性控制装置采用变频技术，增加控制系统20，控制系统20根据试车台数据采集单元21采集的6个气缸头温度值，进行PID运算，输出模拟信号控制两台变频器23的输出频率，分别控制两台鼓风机吹风电机转速大小，另外重新设计吹风罩10，内部有可调节的导流板15，通过调节导流板15的位置，保证每组气缸头60冷却风量大小可调，可以进一步控制每个气缸头60的吹风量的大小，保证六个水平对置气缸头温度的一致性。吹风罩10安装费时费力，因此设计了包括有管道回转器40的旋转风管，可以把吹风罩10水平旋转到另一位置，极大的方便了发动机试验过程中的装卸工作，省力、方便、快捷、安全。

采用变频器23控制鼓风机电机转速，数据采集单元21检测气缸头温度值，通过运算处理单元进行PID运算，并输出控制信号控制变频器23的输出频率，通过控制鼓风机的电机转速来控制吹风量满足使用要求，设定最热一只气缸头60温度为265℃±5℃，其余气缸头温度为250℃±10℃，当检测温度超过设定值，运算处理单元单元给变频器23发出控制系统信号，增大或减少电机转速来调节吹风量大小，使其温度处于设定值范围之内。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

1.通过运用变频技术，通过PID运算，根据气缸头温度的测量值调整鼓风机风量大小，气缸头温度按要求能自控；

2.吹风罩的重新设计，使得每个位置不同的气缸头的吹风量能单独进行调节，保证每一个气缸头温度偏差在控制范围内；

3.管道回转器降低操作员的工作强度，操作简单方便。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种水平对置式气缸头温度均匀性控制装置，包括：

吹风罩(10)，安装在气缸头(60)上方，且出风口朝向所述气缸头(60)；

鼓风机，与所述吹风罩(10)通过管道连接，

其特征在于，还包括：

控制系统(20)，分别连接至所述鼓风机和所述气缸头(60)，并根据从所述气缸头(60)采集到的温度控制所述鼓风机的电机转速。

2.根据权利要求1所述的水平对置式气缸头温度均匀性控制装置，其特征在于，所述控制系统(20)包括：

数据采集单元(21)，连接至所述气缸头(60)，并获取各所述气缸头(60)的温度；

运算处理单元(22)，连接至所述数据采集单元(21)，并根据所述数据采集单元(21)获取的各所述气缸头(60)的温度进行计算，输出控制信号；

变频器(23)，一端连接至所述运算处理单元(22)，另一端连接至所述鼓风机，并根据所述控制信号控制所述鼓风机的电机转速。

3.根据权利要求2所述的水平对置式气缸头温度均匀性控制装置，其特征在于，还包括温度比较单元(24)，分别连接至所述数据采集单元(21)和所述运算处理单元(22)，并将获取的各所述气缸头的温度与所述温度比较单元(24)内的设定温度进行比较，将比较结果输送至所述运算处理单元(22)，所述运算处理单元(22)根据所述比较结果确定是否输出所述控制信号。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的水平对置式气缸头温度均匀性控制装置，其特征在于，所述吹风罩(10)包括：

吹风罩体(11)，上端设置有管道连接法兰(12)；

导流装置(13)，可转动地设置在所述吹风罩体(11)内，分别对应每个所述气缸头(60)设置，并调节吹向所述气缸头(60)的风量大小。

5.根据权利要求4所述的水平对置式气缸头温度均匀性控制装置，其特征在于，所述导流装置(13)包括：

无级调节槽(14)，设置在所述吹风罩体(11)的一端侧板上，为弧形槽结构；

导流板(15)，一端设置在导流板旋转轴(16)上，另一端通过定位锁紧机构(17)沿所述无级调节槽(14)滑动，所述导流板旋转轴(16)对应所述无级调节槽(14)的中心设置在所述吹风罩(10)的两相对侧板上；

所述定位锁紧机构(17)，一端设置在所述无级调节槽(14)内，另一端连接至所述导流板(15)，并定位所述导流板(15)。

6.根据权利要求5所述的水平对置式气缸头温度均匀性控制装置，其特征在于，各所述无级调节槽(14)排成一排，其中位于该排的远离进风口的一个端部的所述无级调节槽(14)具有大于其它所述无级调节槽(14)的调节范围。

7.根据权利要求4所述的水平对置式气缸头温度均匀性控制装置，其特征在于，所述吹风罩(10)还包括设置在所述吹风罩体(11)的前侧板上的前挡板(18)。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的水平对置式气缸头温度均匀性控制装置，其特征在于，还包括：

吊柱(30)；

管道回转器(40)，包括有上端固定体(41)和下端旋转体(42)，所述上端固定体(41)固定设置在所述吊柱(30)上，所述下端旋转体(42)可旋转地连接在所述上端固定体(41)下端；

送风管道(50)，上端与所述管道回转器(40)的所述下端旋转体(42)固定连接，下端与所述吹风罩(10)固定连接。

9.根据权利要求8所述的水平对置式气缸头温度均匀性控制装置，其特征在于，所述送风管道(50)包括有水平管道和竖直管道，在所述水平管道的管壁与所述竖直管道的管壁之间设置有斜向拉杆(51)。

10.根据权利要求9所述的水平对置式气缸头温度均匀性控制装置，其特征在于，所述管道回转器(40)包括：

所述上端固定体(41)，下端设置有第一凸缘(43)；

所述下端旋转体(42)，上端设置有第二凸缘(44)，并相对所述第一凸缘(43)可旋转地设置；

回转连接法兰(45)，连接所述上端固定体(41)和所述下端旋转体(42)，包括上连接法兰(46)和与所述上连接法兰(46)固定连接的下连接法兰(47)，在所述下连接法兰(47)和所述第二凸缘(44)之间设置有推力球轴承(48)。

11.根据权利要求10所述的水平对置式气缸头温度均匀性控制装置，其特征在于，在所述吊柱(30)上具有伸出件(31)，在所述下端旋转体(42)的管壁上对应所述伸出件(31)固定设置有定位件(49)，所述伸出件(31)具有与所述定位件(49)配合并定位所述下端旋转体(42)的结构。

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