CN109374302B - 一种小型转子发动机台架试验用风冷系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种小型转子发动机台架试验用风冷系统，属于小型转子发动机试验技术领域。本发明包括冷却风扇叶片、气流后罩、台架工装板、通风管、风机、转子发动机。通过前后双向的冷却气流对发动机进行风冷，根据机体温度场有针对性地在气流后罩上设置气流通道位置，满足发动机在运行过程中各部位所需的冷却条件，同时精简结构，能够保证所述系统的高效化和紧凑化。前向的冷却气流由冷却风扇叶片提供，后向的冷却气流由风机提供。冷却风扇叶片与转子发动机同速旋转能保证其散热功能适应转子发动机不同转速情况下的散热需求，节省能耗，因此，通过前端同轴安装的冷却风扇叶片代替大型风机，能达到节省空间，节约成本，减小实验室噪音的效果。

Description

一种小型转子发动机台架试验用风冷系统

技术领域

本发明涉及用于小型转子发动机的辅助设备，尤其涉及一种基于小型转子发动机的台架试验用风冷系统，属于小型转子发动机试验技术领域。

背景技术

转子发动机在工作期间，由于可燃混合气燃烧产生大量热量，气缸内燃气温度很高，其中部分热量传给前后端盖、转子、气缸等零部件，为防止零部件温度过高导致变形过大，甚至影响转子发动机的正常工作，需要采取一定的冷却方式将零部件承受的多余热量散发到空气中。对于排量较小的转子发动机来说，由于体积较小，机体设计上没有冷却水道和冷却油道，所以一般采用风冷的方式。在发动机的台架试验中，需要有不断流动的空气与转子发动机进行对流换热，使机体温度保持在一定范围内，来满足转子发动机台架试验的要求。目前很多风冷发动机的台架试验尚无辅助风冷系统，一般使用大功率风扇或风机产生高速气流来冷却发动机，具有占用空间大、成本高、噪音大以及散热效果不好的问题。为了满足转子发动机台架试验过程中的冷却需求，防止机体温度过高，转子发动机风冷系统的研究就有了非常重大的意义。

发明内容

针对传统风冷发动机台架试验中没有可靠的风冷系统，或者采用的风冷设备占用空间大、成本高、噪音大以及散热效果不好的问题。本发明公开的一种小型转子发动机台架试验用风冷系统要解决的技术问题是：提供一种结构合理、工作可靠的台架试验用转子发动机风冷系统，满足发动机在运行过程中的冷却条件，同时在最大程度上精简结构，能够保证小型转子发动机台架试验风冷系统的高效化和紧凑化。

本发明的目的是通过下述技术方案实现。

本发明公开的一种小型转子发动机台架试验用风冷系统，包括冷却风扇叶片、气流后罩、台架工装板、通风管、风机、转子发动机。

冷却风扇叶片用于产生快速且持续的气流，将转子发动机前端盖的热量传导到空气中。冷却风扇叶片安装在转子发动机偏心轴末端，与偏心轴同轴同时进行稳定的旋转运动，转速与转子发动机偏心轴输出转速保持一致。冷却风扇叶片与转子发动机同速旋转能保证其散热功能适应转子发动机不同转速情况下的散热需求，即转子发动机高转速情况下散热需求大，低转速情况下散热需求小。并且冷却风扇叶片与转子发动机同速旋转能够节省能耗。冷却风扇叶片为轴流式风扇叶片，出风方向沿风扇轴的方向，正对转子发动机前端盖散热片。

快速且持续的气流中快速指适应转子发动机高转速。

气流后罩将转子发动机后端盖牢牢罩住，外轮廓与转子发动机后端盖一致。气流后罩后端面打有螺纹孔和气流通道。内圈的螺纹孔与转子发动机后端盖连接，起到定位和固定的作用。外圈的螺纹孔与台架工装板连接，将转子发动机和气流后罩整体固定在台架工装板上。在工作期间转子发动机的热量来源为点燃的可燃混合气，故转子发动机的机体温度分布规律为：作功冲程位置的温度最高，排气冲程位置温度次之，压缩冲程位置温度较低，进气冲程位置温度最低。所以，气流后罩上的气流通道位置分别与转子发动机的压缩、作功和排气冲程的位置一致，在进气冲程对应位置不设气流通道。气流后罩背部有向下凹的圆盘形的引流槽，接收从后部吹来的气流并通过四周的气流通道将气流引入气流后罩内部，吹向转子发动机后端盖散热片，从而根据转子发动机的温度分布特点有针对性地对转子发动机进行散热冷却。

转子发动机通过螺纹连接固定在台架工装板上。台架工装板上开有与通风管外形相适应的通道，通过通风管与风机的出风口相连。风机吹出的风将流过通风管和台架工装板的通道进入气流后罩的引流槽。

为防止前后气流的相互干扰，冷却风扇叶片选用直径小于发动机散热片覆盖范围的轴流式风扇叶片。

作为优选，为保证发动机与工装间的稳固性，提高散热效果，同时又减轻质量，气流后罩使用高导热性的轻质金属材料制作。气流后罩进一步优选铝合金材料。

本发明公开的一种小型转子发动机台架试验用风冷系统的工作方法为：转子发动机正常运转时，冷却风扇叶片跟随转子发动机的偏心轴同轴同速进行旋转运动，并产生向后的平行气流吹向转子发动机前端，与转子发动机前端的散热片对流换热带走多余热量。冷却风扇叶片与转子发动机同速旋转，既能节省能耗，又能保证转子发动机不同转速下的散热需求，即高转速情况下散热需求大，低转速情况下散热需求小。风机吹出的气流将流过通风管和台架工装板的通道进入气流后罩的引流槽，吹向转子发动机后部的散热片，转子发动机温度较高的压缩、燃烧、做功、排气冲程位置的热量被气流后罩内的气流带走，最后气流后罩内的气流通过转子发动机缸体内部的风冷通道从转子发动机前部排出，进一步冷却转子发动机。

有益效果：

1、本发明公开的一种小型转子发动机台架试验用风冷系统，通过前后双向的冷却气流对发动机进行风冷，并根据转子发动机的机体温度场有针对性地在气流后罩上设置气流通道位置，满足发动机在运行过程中各部位所需的冷却条件，同时在最大程度上精简结构，能够保证小型转子发动机台架试验冷却系统的高效化和紧凑化。前向的冷却气流由冷却风扇叶片提供，后向的冷却气流由风机提供。

2、本发明公开的一种小型转子发动机台架试验用风冷系统，冷却风扇叶片与转子发动机同速旋转能保证其散热功能适应转子发动机不同转速情况下的散热需求，节省能耗，因此，通过前端同轴安装的冷却风扇叶片代替大型风机，能达到节省台架空间，节约成本，减小实验室噪音的效果。

附图说明

图1为本实施例公开的一种小型转子发动机台架试验用风冷系统示意图。

其中：1—冷却风扇叶片、2—气流后罩、3—台架工装板、4—通风管、5—风机、6—转子发动机。

图2为气流后罩正反两侧结构示意图，图2a为气流后罩正侧示意图，图2b为反侧示意图。

图3为台架工装板的结构示意图。

图4为转子发动机与气流后罩的装配图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明进行进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例1：

如图1所示，本实施例公开的一种小型转子发动机台架试验用风冷系统，包括冷却风扇叶片1、气流后罩2、台架工装板3、通风管4、风机5、转子发动机6。

冷却风扇叶片1用于产生快速且持续的气流，将转子发动机6前端盖的热量传导到空气中。冷却风扇叶片1安装在转子发动机6偏心轴末端，与偏心轴同轴同时进行稳定的旋转运动，转速与转子发动机6偏心轴输出转速保持一致。冷却风扇叶片1与转子发动机6同速旋转能保证其散热功能适应转子发动机6不同转速情况下的散热需求，即转子发动机6高转速情况下散热需求大，低转速情况下散热需求小。并且冷却风扇叶片1与转子发动机6同速旋转能够节省能耗。冷却风扇叶片1为轴流式风扇叶片，出风方向沿风扇轴的方向，正对转子发动机6前端盖散热片。

快速且持续的气流中快速指适应转子发动机高转速。

气流后罩2将转子发动机6后端盖牢牢罩住，外轮廓与转子发动机6后端盖一致。如图2所示，气流后罩2后端面打有圆形螺纹孔和方形气流通道。内圈的六个螺纹孔与转子发动机6后端盖连接，起到定位和固定的作用。外圈的六个螺纹孔与台架工装板3连接，将转子发动机6和气流后罩2整体固定在台架工装板3上。在工作期间转子发动机6的热量来源为点燃的可燃混合气，故转子发动机6的机体温度分布规律为：作功冲程位置的温度最高，排气冲程位置温度次之，压缩冲程位置温度较低，进气冲程位置温度最低。所以，气流后罩2上的气流通道位置分别与转子发动机6的压缩、作功和排气冲程的位置一致，在进气冲程对应位置不设气流通道。气流后罩2背部有向下凹的圆盘形的引流槽，接收从后部吹来的气流并通过四周的气流通道将气流引入气流后罩2内部，吹向转子发动机6后端盖散热片，从而根据转子发动机6的温度分布特点有针对性地对转子发动机6进行散热冷却。

转子发动机6通过螺纹连接固定在台架工装板3上。如图3所示，台架工装板3上开有与通风管4外形相适应的通道，通过通风管4与风机5的出风口相连。风机5吹出的风将流过通风管4和台架工装板3的通道进入气流后罩2的引流槽。

为防止前后气流的相互干扰，冷却风扇叶片1选用直径小于发动机散热片覆盖范围的轴流式风扇叶片。

为保证发动机与工装间的稳固性，提高散热效果，同时又减轻质量，气流后罩2使用高导热性的铝合金材料制作。

如图1所示，转子发动机6正常运转时，冷却风扇叶片1跟随转子发动机6的偏心轴同轴同速进行旋转运动，并产生向后的平行气流吹向转子发动机6前端，与转子发动机6前端的散热片对流换热带走多余热量。冷却风扇叶片1与转子发动机6同速旋转，既能节省能耗，又能保证转子发动机6不同转速下的散热需求，即高转速情况下散热需求大，低转速情况下散热需求小。风机5吹出的气流将流过通风管4和台架工装板3的通道进入气流后罩2的引流槽，吹向转子发动机6后部的散热片。如图4所示，转子发动机6温度较高的压缩、燃烧、做功、排气冲程位置的热量被气流后罩2内的气流带走，最后气流后罩2内的气流通过转子发动机6缸体内部的风冷通道从转子发动机6前部排出，进一步冷却转子发动机6。

以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例，用于解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种小型转子发动机台架试验用风冷系统，其特征在于：包括冷却风扇叶片(1)、气流后罩(2)、台架工装板(3)、通风管(4)、风机(5)、转子发动机(6)；

冷却风扇叶片(1)用于产生快速且持续的气流，将转子发动机(6)前端盖的热量传导到空气中；冷却风扇叶片(1)安装在转子发动机(6)偏心轴末端，与偏心轴同轴同时进行稳定的旋转运动，转速与转子发动机(6)偏心轴输出转速保持一致；冷却风扇叶片(1)与转子发动机(6)同速旋转能保证其散热功能适应转子发动机(6)不同转速情况下的散热需求，即转子发动机(6)高转速情况下散热需求大，低转速情况下散热需求小；并且冷却风扇叶片(1)与转子发动机(6)同速旋转能够节省能耗；冷却风扇叶片(1)为轴流式风扇叶片，出风方向沿风扇轴的方向，正对转子发动机(6)前端盖散热片；

气流后罩(2)将转子发动机(6)后端盖牢牢罩住，外轮廓与转子发动机(6)后端盖一致；气流后罩(2)后端面打有螺纹孔和气流通道；内圈的螺纹孔与转子发动机(6)后端盖连接，起到定位和固定的作用；外圈的螺纹孔与台架工装板(3)连接，将转子发动机(6)和气流后罩(2)整体固定在台架工装板(3)上；在工作期间转子发动机(6)的热量来源为点燃的可燃混合气，故转子发动机(6)的机体温度分布规律为：作功冲程位置的温度最高，排气冲程位置温度次之，压缩冲程位置温度较低，进气冲程位置温度最低；所以，气流后罩(2)上的气流通道位置分别与转子发动机(6)的压缩、作功和排气冲程的位置一致，在进气冲程对应位置不设气流通道；气流后罩(2)背部有向下凹的圆盘形的引流槽，接收从后部吹来的气流并通过四周的气流通道将气流引入气流后罩(2)内部，吹向转子发动机(6)后端盖散热片，从而根据转子发动机(6)的温度分布特点有针对性地对转子发动机(6)进行散热冷却；

转子发动机(6)通过螺纹连接固定在台架工装板(3)上；台架工装板(3)上开有与通风管(4)外形相适应的通道，通过通风管(4)与风机(5)的出风口相连；风机(5)吹出的风将流过通风管(4)和台架工装板(3)的通道进入气流后罩(2)的引流槽。

2.如权利要求1所述的一种小型转子发动机台架试验用风冷系统，其特征在于：为防止前后气流的相互干扰，冷却风扇叶片(1)选用直径小于发动机散热片覆盖范围的轴流式风扇叶片。

3.如权利要求1或2所述的一种小型转子发动机台架试验用风冷系统，其特征在于：为保证发动机与工装间的稳固性，提高散热效果，同时又减轻质量，气流后罩(2)使用高导热性的轻质金属材料制作。

4.如权利要求3所述的一种小型转子发动机台架试验用风冷系统，其特征在于：气流后罩(2)选铝合金材料。

5.如权利要求4所述的一种小型转子发动机台架试验用风冷系统，其特征在于：工作方法为：转子发动机(6)正常运转时，冷却风扇叶片(1)跟随转子发动机(6)的偏心轴同轴同速进行旋转运动，并产生向后的平行气流吹向转子发动机(6)前端，与转子发动机(6)前端的散热片对流换热带走多余热量；冷却风扇叶片(1)与转子发动机(6)同速旋转，既能节省能耗，又能保证转子发动机(6)不同转速下的散热需求，即高转速情况下散热需求大，低转速情况下散热需求小；风机(5)吹出的气流将流过通风管(4)和台架工装板(3)的通道进入气流后罩(2)的引流槽，吹向转子发动机(6)后部的散热片，转子发动机(6)温度较高的压缩、燃烧、做功、排气冲程位置的热量被气流后罩(2)内的气流带走，最后气流后罩(2)内的气流通过转子发动机(6)缸体内部的风冷通道从转子发动机(6)前部排出，进一步冷却转子发动机(6)。

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