一种包含冷却装置的船用低速柴油机活塞的制作方法

文档序号:15579003发布日期:2018-09-29 06:21

本发明涉及的是一种柴油机,具体地说是柴油机的活塞。



背景技术:

活塞是柴油机燃烧室重要组成部分,它起到密封气缸并将气体压力传递给连杆的作用,由于长期暴露在燃烧室内活塞承受着周期性的机械负荷和热负荷。活塞温度的高低会直接影响其材料的强度和氧化问题,过高的温度还会使活塞顶部烧伤。并由于其热膨胀而与气缸胶着,整个活塞使用寿命缩短,甚至会导致整机工作稳定性明显降低。因此活塞合理的散热和冷却方式是减少活塞热负荷,增加活塞使用寿命和整机稳定性的有效方法。

活塞的冷却采用水冷或者是采用曲轴箱的油进行冷却。由于水的比热容较大,水比油有更好的冷却效果。但是,由于水冷有水泄漏到曲轴箱的风险,因此现有的柴油机大多为油冷活塞。船用低速大型柴油机大多采用冷却油振荡式冷却活塞,但由于冷却油腔存在冷却死角问题,使得活塞顶面局部区域容易出现高温现象。

此外,若活塞冷却油腔局部温度过高或表面光滑度不好,则容易出现积碳现象,导致局部热应力过高。为解决上述问题,现在的低速柴油机油冷活塞大多采用油孔冷却式活塞,简单方便。但是,这种活塞顶面边缘处容易出现最高温度,且外部圆柱形油腔顶端冷却效果不好。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供解决表面边缘处热量集中、散热速度慢和冷却死角问题的一种包含冷却装置的船用低速柴油机活塞。

本发明的目的是这样实现的:

本发明一种包含冷却装置的船用低速柴油机活塞,包括活塞本体,其特征是:包括冷却装置,所述活塞本体中部为冷却油进入的冷却路径,活塞本体中部的外侧设置存放冷却装置的冷却腔,冷却腔下方连通冷却油流出的冷却路径,冷却腔和冷却油进入的冷却路径之间隔有冷却壁,冷却壁上开有活塞喷油孔;所述冷却装置包括轴向分布的热管和周向分布的热管,轴向分布的热管均匀分布组成圆柱体,周向分布的热管组成半球体、并贴于圆柱体的顶端上,圆柱体上设置与活塞喷油孔相配合的油孔。

本发明还可以包括:

1、圆柱体下端设置翅片,翅片贴合在轴向分布的热管下端表面。

2、所述的周向分布的热管包括四根贯穿热管,贯穿热管的顶端与周向分布的热管交汇,贯穿热管的底端伸出圆柱体外,并接触其下方的活塞裙。

3、轴向分布的热管和周向分布的热管均为闭式热管,闭式热管的内壁贴附丝网状吸液芯。

4、圆柱体以及半球体的内表面光滑处理;冷却装置整体与冷却腔内壁相贴合。

本发明的优势在于:

1、热管换热器本身具有优良的导热性能,换热效率高,闭式热管内工质一经充入,无需再次添加,工质可以在热管循环利用。

2、可以通过上端周向分布热管的优良导热性能,加强活塞外部圆柱形油腔顶端的导热,消除顶端的冷却死角问题。

3、装置下端轴向分布热管可以加快冷却油腔顶端和底端的换热效果,进一步加强冷却油腔顶端的冷却效果。

4、底端的翅片能够加大底部热管的散热面积,有利于利用活塞底部的低温迅速冷却上端热管,加强冷却效果。

5、采用贯穿热管贯穿分布于整个装置,加强顶端周向分布热管和下端轴向分布热管的热量交换;轴向伸出段的发明有利于冷却装置充分利用活塞裙部分的低温,加强热管的导热和散热效果。

6、装置内表面采用光滑处理,有利于减小冷却油流动阻力,提高流动速度,加快冷却油的循环,且能减少因表面粗糙度和过热形成的积炭问题。

附图说明

图1为本发明的冷却装置示意图;

图2为本发明未安装冷却装置时的结构示意图;

图3为本发明贯穿热管在装置顶端的分布示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述:

结合图1-3,本发明一种包含冷却装置的船用低速柴油机活塞,主要包括活塞本体、冷却装置,冷却装置包括周向分布的热管1、油孔2、轴向分布的热管3、翅片4、光滑处理的内表面5、贯穿分布的热管6。冷却装置顶端部分,均匀分布的周向热管1与四根贯穿热管6交汇。冷却装置周围均匀分布轴向热管3,油孔2与活塞外部圆柱形喷油孔11位置与大小相同。翅片4周向紧密贴合在轴向分布的热管下端表面。冷却装置内表面5采用表面光滑处理,加强表面光滑度。四根贯穿热管6贯穿分布于整个装置,四根贯穿热管轴向伸出,并使其接触活塞裙8。热管为闭式热管,热管材料为铜;热管内壁贴附丝网状吸液芯,利用毛细力使工作液体在吸液芯内不受热管位置的限制。

由于本发明冷却装置主要应用于大型低速柴油机活塞中,所以本发明冷却装置不会因为过小或体积过大而难以制造,工艺性能良好。

如图1、图2所示,本发明冷却装置安装在图2中的外部圆柱形冷却腔10即位置A处,冷却油沿着流动路径12经冷却油套管先进活塞头的中间冷却油腔,当冷却油从活塞喷油孔11喷入经冷却装置油孔2流入冷却装置,冷却后再经活塞杆中空与套管组成的环形管道12流回。当冷却油流入油孔2后,先振荡冷却装置顶部周向分布热管1形成的油腔,通过周向分布热管快速导热,将热量传递给冷却油;对于顶端存在的冷却死角,经导热性优良的热管,使得此处热量快速传递给冷却油。随着冷却油向下流动,逐渐接触轴向分布热管3,由于轴向分布热管3下端与温度较低的活塞裙表面接触,使得上部高温段与下部低温段快速传热,形成较好的传热与散热效果。为了更好的利用活塞裙8周围的低温部分,本发明使用翅片4紧密贴合冷却装置下端的方法,增加下端低温段活塞与冷却装置的接触面积,使下端的散热面积增大,加强下端的散热效果,从而加快顶端高温与低温端的导热速度。装置内表面5采用光滑处理,有利于减小冷却油流动阻力,提高流动速度,加快冷却油的循环,增强冷却效果,且能减少内表面可能形成的积碳问题。

如图3所示,采用四根贯穿热管6贯穿整个装置的上端和下端,能有效的加强活塞外部圆柱形冷却腔的顶端位置的散热情况,这也是本发明针对活塞顶面边缘处的高温部位的冷却采取的有效的措施;贯穿热管6轴向伸出的部分与活塞裙8的内表面接触,此处温度比翅片4所在位置的温度还低,温差加大有利于顶端位置的热量迅速散发,能有效加强顶端可能存在的死角位置的冷却效果,从而降低活塞顶面边缘温度。

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