CN103696865B - 可快速拆装发动机燃烧室视窗的结构装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可快速拆装发动机燃烧室视窗的结构装置，可视化窗口包括两个：加长活塞顶部的玻璃视窗和燃烧室侧面的玻璃缸套。其结构是：缸盖通过立柱支撑，玻璃缸套置于缸盖和滑动套筒之间，两套筒内径相同，玻璃缸套定位于滑动套筒顶面的止口内。滑动套筒固定于支撑平板上，平板的两侧对称装有丝杠螺母，丝杠旋入丝杠螺母组成传动副。通过丝杠旋转下降/提升，带动置于滑动套筒止口中的环形玻璃缸套上下运动，实现其快速拆装。加长活塞的上端设有螺旋套筒，玻璃视窗置于加长活塞顶部的活塞环中间。拧下螺旋套筒，即可将玻璃视窗从加长活塞的侧孔中取出。本发明能够对发动机燃烧室的视窗进行快速拆卸，且密封性好，提高了实验效率。

Description

可快速拆装发动机燃烧室视窗的结构装置
技术领域
本发明属于内燃机结构技术，具体涉及一种可快速拆装发动机燃烧室可视化窗口的结构装置。
背景技术
在发动机燃烧技术的研究中，为了能够实时观察了解发动机燃烧室工作过程中，气缸内的流场、混合气形成以及燃烧的情况，将发动机上的金属缸套改换为玻璃缸套，将金属活塞的中央顶部改换成具有玻璃视窗的加长活塞。这样便可以从燃烧室的侧面和底部通过视窗进行实时观测。视窗采用高透光率、高硬度且耐磨的石英玻璃，激光可以通过视窗从燃烧室的侧面和底面射入缸内进行照射。利用高速摄像系统可对缸内的气流运动、喷雾液滴乃至燃烧混合气进行拍摄，从而可对发电机缸内燃烧的过程进行可视化研究。
为了研究观察喷雾的发展和混合气的形成，需要不断地向气缸内喷射燃油。因此发动机在运行一段时间以后，气缸内不可避免地聚集了大量的燃油，环形玻璃缸套和活塞顶部的圆形玻璃视窗会布满油污，严重影响了拍摄效果，所以必须定期对这两个玻璃视窗进行清洗或更换。但是每次对玻璃视窗进行清洗，须将发动机的正时皮带或链条、凸轮轴、缸盖、加长活塞等零部件全部拆卸下来，然后将环形玻璃缸套和圆形玻璃视窗取出并清洗，清洗后还需将上述所有部件准确、牢固地装回光学发动机上，每次拆装一般需用2个小时，十分费时费力。而且在拆卸和安装的过程中经常会由于玻璃视窗受力不均导致碎裂。同时由于对于发动机的密封性要求非常高，对气缸套的精确安装定位也非常苛刻，一旦定位不准，不仅影响活塞在缸套内正常的往复运动，甚至会造成玻璃缸套出现刮痕，严重影响图像摄制的清晰度。所以燃烧室可视化窗口的拆卸和清洗成为目前较大的难题。
发明内容
本发明的目的是，提供一种可快速拆装发动机燃烧室视窗的结构装置，解决拆装繁琐、气缸套定位以及清洗困难等问题。
以下结合附图对本发明的结构原理说明如下。可快速拆装发动机燃烧室视窗的结构装置具有：缸盖、立柱、环形玻璃缸套、密封垫片、滑动套筒、支撑平板、手轮、滚动轴承、丝杠、丝杠螺母、螺钉、止推轴承、总支撑架、活塞环、玻璃视窗、聚四氟乙烯垫圈、螺旋套筒、加长活塞、反射镜以及反射镜支架等。其技术方案是：缸盖通过立柱支撑，玻璃缸套置于缸盖和滑动套筒之间，玻璃缸套与滑动套筒之间设有密封垫。玻璃缸套与滑动套筒的内径相同，玻璃缸套定位于滑动套筒顶面的止口内。滑动套筒固定于支撑平板上，支撑平板的两侧对称装有丝杠螺母，丝杠螺母通过螺钉固定。丝杠旋入丝杠螺母组成传动副，丝杠上下端分别装有滚动轴承和止推轴承，止推轴承通过止口定位和总支撑架固定连接，滚动轴承通过螺钉和总支撑架固定连接。加长活塞的上端设有螺旋套筒，玻璃视窗置于加长活塞顶部的圆孔内，玻璃视窗由螺旋套筒支撑，螺旋套筒为外螺纹结构，螺旋套筒与加长活塞的内螺纹装配。反射镜支架固定在总支撑架上，反射镜置于反射镜支架内，反射镜支架伸入加长活塞内部，反射镜中心轴线与加长活塞水平轴线成45°。
发动机燃烧室的可视化窗口包括两个：加长活塞顶部的圆形玻璃视窗和燃烧室侧面环形玻璃缸套。玻璃缸套的顶部为缸盖，缸盖由四个相对于玻璃缸套对称设置的立柱支撑，承受整个缸盖的重量。滑动套筒固定于支撑平板上，支撑平板两侧通过丝杠及丝杠螺母形成传动副，通过丝杠旋转下降/提升，带动置于滑动套筒止口中的环形玻璃缸套上下运动，实现其快速拆装。
本发明的特点及产生的有益效果是，螺旋套筒和总支撑架快速升降的设计，明显地提高了可视化窗口的拆卸、安装、清洗、更换的速度，极大的降低了拆卸和安装过程中玻璃视窗受力不均导致破裂的可能性，有利于玻璃视窗的快速密封和准确定位，大大缩短了光学发动机实验的准备时间，提高了工作效率。
附图说明
所示附图1是本发明的原理结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图并通过实施例对本发明的结构作进一步的说明。
如图所示。可快速拆装发动机燃烧室视窗的结构装置，其结构组成是：缸盖1通过立柱2支撑，玻璃缸套3置于缸盖和滑动套筒5之间，玻璃缸套与滑动套筒之间设有密封垫4，玻璃缸套与滑动套筒的内径相同，玻璃缸套定位于滑动套筒顶面的止口内。滑动套筒固定于支撑平板6上，支撑平板的两侧对称装有丝杠螺母7，丝杠螺母通过螺钉8固定，丝杠9旋入丝杠螺母组成传动副。丝杠上下端分别装有滚动轴承10和止推轴承11，止推轴承通过止口定位和总支撑架12固定连接，滚动轴承通过螺钉和总支撑架固定连接。加长活塞13的上端设有螺旋套筒14，玻璃视窗15置于加长活塞顶部的活塞环16中间，玻璃视窗由螺旋套筒支撑，螺旋套筒为外螺纹结构，螺旋套筒与加长活塞的内螺纹装配。反射镜支架17固定在总支撑架上，反射镜18置于反射镜支架内，反射镜支架伸入加长活塞内部，反射镜中心轴线与加长活塞水平轴线成45°。玻璃缸套为圆形缸套；丝杠为方头丝杠，即丝杠的顶部为四方形，便于与手轮连接；玻璃视窗为圆形视窗。玻璃视窗与螺旋套筒之间用聚四氟乙烯垫圈20密封。
丝杠的顶端设有手轮19，通过手轮逆时针旋转丝杠，可使支撑平板、滑动套筒以及玻璃缸套整体向下运动，当支撑平板向下移动的距离大于滑动套筒顶面的止口高度时，玻璃缸套由压紧状态逐渐放松，此时可将玻璃缸套横向取出。
螺旋套筒内径大于或等于加长活塞顶部圆孔的直径，拧下螺旋套筒即可将玻璃视窗从加长活塞顶部取出。
圆形玻璃视窗与加长活塞的圆孔装配，螺旋套筒的外螺纹与加长活塞的内螺纹装配，因此螺旋套筒内径不能小于加长活塞顶部圆孔的直径。通过拧动螺旋套筒来调节圆形玻璃视窗的松紧度。燃烧室侧面的滑动套筒采用45号钢材料制成，且可以通过更换不同高度的滑动套筒来改变环形玻璃缸套的高度。本实施设有四个立柱并对称放置，用于固定缸盖并承受缸盖的重量，避免环形玻璃缸套因受到过度挤压而碎裂。
加长活塞由铝合金材料制成，可以在环形玻璃缸套和滑动套筒的通孔内上下运动，加长活塞外部有两道活塞环，圆形玻璃视窗置于其活塞顶部的圆孔内。玻璃视窗与螺旋套筒之间的聚四氟乙烯垫圈起到缓冲机械负荷的作用，并加强燃烧室的密封性。并且该垫圈可以使玻璃视窗免受螺旋套筒的刮擦，防止玻璃视窗在拆装过程中破裂。为了清晰获取燃烧室喷雾及混合气的形成等状态的图像，配有光学测试系统。通过射入玻璃缸套内激光束的反射和折射，由反射镜支架上的反射镜收集反射和折射激光，从而观测气缸内喷雾及混合气的形成等情况。
可视化窗口的拆卸方法包括如下步骤：
（1）玻璃缸套的拆卸：将加长活塞的高度下调至低于环形玻璃缸套的下表面，然后通过手轮带动四方丝杠旋转，使丝杠螺母、支撑平板、滑动套筒作为一个整体相对于总支撑架向下运动，也就带动了置于滑动套筒止口中的环形玻璃缸套向下运动。此时环形玻璃缸套由压紧状态逐渐放松，当支撑平板向下移动的距离大于滑动套筒顶面的止口高度时，即可将环形玻璃缸套从缸盖与滑动套筒之间横向取出。
（2）玻璃视窗的拆卸：将加长活塞上调至上止点附近，拧下螺旋套筒，即可将螺旋套筒与其上方的圆形玻璃视窗和聚四氟乙烯垫圈一起从加长活塞的侧孔中取出。
同理安装步骤和拆卸步骤相反。

Claims (5)

1.可快速拆装发动机燃烧室视窗的结构装置，具有缸盖、立柱、环形玻璃缸套、密封垫片、滑动套筒、支撑平板、手轮、滚动轴承、丝杠、丝杠螺母、螺钉、止推轴承、总支撑架、活塞环、玻璃视窗、聚四氟乙烯垫圈、螺旋套筒、加长活塞、反射镜以及反射镜支架，其特征是：缸盖(1)通过立柱(2)支撑，玻璃缸套(3)置于缸盖和滑动套筒(5)之间，玻璃缸套与滑动套筒之间设有密封垫(4)，玻璃缸套与滑动套筒的内径相同，玻璃缸套定位于滑动套筒顶面的止口内，滑动套筒固定于支撑平板(6)上，支撑平板的两侧对称装有丝杠螺母(7)，丝杠螺母通过螺钉(8)固定，丝杠(9)旋入丝杠螺母组成传动副，丝杠上下端分别装有滚动轴承(10)和止推轴承(11)，止推轴承通过止口定位和总支撑架(12)固定连接，滚动轴承通过螺钉和总支撑架固定连接，加长活塞(13)的上端设有螺旋套筒(14)，玻璃视窗(15)置于加长活塞顶部的活塞环(16)中间，玻璃视窗由螺旋套筒支撑，螺旋套筒为外螺纹结构，螺旋套筒与加长活塞的内螺纹装配，反射镜支架(17)固定在总支撑架上，反射镜(18)置于反射镜支架内，反射镜支架伸入加长活塞内部，反射镜中心轴线与加长活塞水平轴线成45°。
2.按照权利要求1所述的可快速拆装发动机燃烧室视窗的结构装置，其特征是：所述丝杠的顶端设有手轮(19)，通过手轮逆时针旋转丝杠(9)，可使所述支撑平板(6)、滑动套筒(5)以及玻璃缸套(3)整体向下运动，当支撑平板向下移动的距离大于滑动套筒顶面的止口高度时，可将玻璃缸套横向取出。
3.按照权利要求1或2所述的可快速拆装发动机燃烧室视窗的结构装置，其特征是：所述螺旋套筒(14)内径大于或等于加长活塞(13)顶部圆孔的直径，拧下螺旋套筒即可将所述玻璃视窗(15)从加长活塞顶部取出。
4.按照权利要求1所述的可快速拆装发动机燃烧室视窗的结构装置，其特征是：所述玻璃视窗(15)与螺旋套筒(14)之间用聚四氟乙烯垫圈(20)密封。
5.按照权利要求1所述的可快速拆装发动机燃烧室视窗的结构装置，其特征是：所述玻璃缸套(3)为圆形缸套；所述丝杠(9)为方头丝杠；所述玻璃视窗(15)为圆形视窗。
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