一种可拆装油腔内芯的内冷活塞的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种可拆装油腔内芯的内冷活塞包括活塞主体、内芯和石英玻璃顶面，所述的活塞主体顶部设有石英玻璃顶面固定螺栓、内芯固定凹槽、内芯放置腔和石英玻璃顶面放置台，内芯固定凹槽位于内芯放置腔两侧，活塞主体内部设置有进油道和出油道，进油道和出油道分别与内芯放置腔相通。本模型可以用于进行不同油腔形状对活塞振荡流动传热影响的相关试验，试验前将内芯通过固定槽固定在主体模型上部后进行试验，通过顶面透明石英玻璃板，可以拍摄到流体在腔体内的流动特性。通过替换内芯，可得到不同腔体形状内流体流动特性，通过对比研究可得不同腔体形状对流动的影响，为内冷活塞的优化设计及应用提供支持。
【专利说明】一种可拆装油腔内芯的内冷活塞
【技术领域】
[0001]本发明涉及模拟试验用活塞模型，尤其涉及一种可拆装油腔内芯的内冷活塞。
【背景技术】
[0002]活塞是柴油机的核心部件之一，在高速往复运动中除了承受着非常高的机械载荷夕卜，其顶面还承受着高温燃气周期性的加热。在这样高机械负荷、高热负荷、高运转速度的恶劣工作环境下，活塞成为了发动机中较易发生损坏的零件之一。
[0003]随柴油机对功率密度要求的不断提升，内冷活塞获得日益广泛的应用。油腔内冷却油的流动和换热过程对活塞的冷却效果影响很大，从而影响到活塞甚至发动机的整体热状态分布。而油腔内冷却油的运动状态直接受到内冷油腔结构的影响。因此，设计不同结构形式的内冷油腔结构，考查对应的冷却油运动状况，以及对应的换热性能，对活塞结构设计具有重要意义
因此，为了探究不同形状内冷油腔对冷却油流动的影响，需要对活塞振荡条件下，油腔内的两相流运动开展模拟试验。针对试验需要验证多种形状内冷油腔这种情况，专门设计一种可拆装内冷油腔内芯的可视化活塞模型，也是十分必要的。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为活塞振荡两相流模拟试验提供一种可拆装油腔内芯的内冷活塞。
[0005]一种可拆装油腔内芯的内冷活塞包括活塞主体、内芯和石英玻璃顶面，所述的活塞主体顶部设有石英玻璃顶面固定螺栓、内芯固定凹槽、内芯放置腔和石英玻璃顶面放置台，内芯固定凹槽位于内芯放置腔两侧，活塞主体内部设置有进油道和出油道，进油道和出油道分别与内芯放置腔相通，所述的内芯放置在内芯放置腔内并与内芯固定凹槽配合实现固定，所述的石英玻璃顶面放置在石英玻璃顶面放置台内，并由石英玻璃顶面固定螺栓实现固定，所述的活塞主体上开有活塞销孔。
[0006]所述的内芯上设置有内芯进油孔、内芯出油孔、内芯固定槽、内腔、所述的内芯固定槽位于内芯两侧，内腔设置在内芯内，内芯进油孔、内芯出油孔分别与内腔相连；内芯装配在活塞主体上时，内芯固定槽与内芯固定凹槽相配合，内芯进油孔与进油道相通，内芯出油孔与出油道相通。
[0007]所述的石英玻璃顶面上设置有石英玻璃顶面固定孔15,石英玻璃顶面装配在活塞主体上时，石英玻璃顶面固定螺栓穿过石英玻璃顶面固定孔与活塞主体实现固定。
[0008]可选的，所述的内腔为圆环结构，截面为圆形。
[0009]可选的，所述的内腔为圆环结构，截面为椭圆形。
[0010]可选的，所述的内腔为圆柱体。
[0011]本发明具有以下优点:
1.利用本活塞模型试验时，在主体模型上安装对应尺寸的内芯，可以观测油腔内冷却油的流动特性。当需要进行不同油腔形状的试验时，只需要更换不同油腔形状的内芯即可，无需整个活塞进行更换；同理，加工也仅需要加工内芯即可，这缩短了试验周期，为试验提供了更大灵活性与便捷性；
2.本活塞模型顶面为透明石英玻璃面板，在上方放置高速摄像机进行拍摄，可以对冷却油流动进行可视化研究；
3.本活塞模型结构简单，易于加工和安装。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为活塞主体剖面图；
图2为可拆装油腔内芯的内冷活塞的俯视结构示意图；
图3为本发明的截面图；
图4为本发明的A-A面剖视图；
图5.本发明内芯的结构示意图，其中a为圆形截面内腔，b为椭圆形截面内腔，c为圆柱体内腔。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
[0014]本活塞模型主要包括主体模型和不同形状油腔内芯，石英玻璃顶面。
[0015]如图1-4所示，一种可拆装油腔内芯的内冷活塞包括活塞主体、内芯和石英玻璃顶面，所述的活塞主体顶部设有石英玻璃顶面固定螺栓1、内芯固定凹槽5、内芯放置腔6和石英玻璃顶面放置台7，内芯固定凹槽5位于内芯放置腔6两侧，活塞主体内部设置有进油道3和出油道4，进油道3和出油道4分别与内芯放置腔6相通，所述的内芯放置在内芯放置腔6内并与内芯固定凹槽5配合实现固定，所述的石英玻璃顶面放置在石英玻璃顶面放置台7内，并由石英玻璃顶面固定螺栓I实现固定，所述的活塞主体上开有活塞销孔2。
[0016]所述的内芯上设置有内芯进油孔11、内芯出油孔12、内芯固定槽10、内腔9、所述的内芯固定槽10位于内芯两侧，内腔9设置在内芯内，内芯进油孔11、内芯出油孔12分别与内腔9相连；内芯装配在活塞主体上时，内芯固定槽10与内芯固定凹槽5相配合，内芯进油孔11与进油道3相通，内芯出油孔12与出油道4相通。
[0017]所述的石英玻璃顶面上设置有石英玻璃顶面固定孔15,石英玻璃顶面装配在活塞主体上时，石英玻璃顶面固定螺栓I穿过石英玻璃顶面固定孔15与活塞主体实现固定。
[0018]如图5所示，可选的，所述的内腔9为圆环结构，截面为圆形。可选的，所述的内腔9为圆环结构,截面为椭圆形。可选的，所述的内腔9为圆柱体。
[0019]本发明的工作原理及过程如下(以圆形截面内腔内芯为例):
在使用前，需要将内芯和石英玻璃顶面安装到主体模型上。将内芯放入内芯放置腔6，内芯的内芯固定槽10对准主体模型上的内芯固定凹槽5进行装配，使内芯不会在试验时转动。此时，内芯进油孔11将会和主体模型的进油道3上方出口对齐，内芯出油孔12将会和主体模型的出油道4上方进口对齐，以保证冷却油顺利通过腔体。将石英玻璃顶面置于石英玻璃顶面放置台7，将石英玻璃顶面固定孔15与螺栓孔I对齐，拧入螺栓固定。至此，内芯和石英玻璃顶面安装完毕。
[0020]进行试验时，冷却油通过喷嘴喷射，进入主体模型的进油道3，通过进油道3后从上方出口流出，由于内芯进油孔11在安装时与进油道3上方出口对齐，因此冷却油流进内芯进油孔11到达圆形截面内腔9内，经振荡后，从另一端的内芯出油孔12流出内芯。由于内芯出油孔12在安装时与出油道4上方进口对齐，因此冷却油流经内芯出油孔12进入出油道4，并通过出油道4流出活塞。
【权利要求】
1.一种可拆装油腔内芯的内冷活塞，其特征在于包括活塞主体、内芯和石英玻璃顶面，所述的活塞主体顶部设有石英玻璃顶面固定螺栓(I)、内芯固定凹槽(5)、内芯放置腔(6)和石英玻璃顶面放置台(7)，内芯固定凹槽(5)位于内芯放置腔(6)两侧，活塞主体内部设置有进油道(3)和出油道(4)，进油道(3)和出油道(4)分别与内芯放置腔(6)相通，所述的内芯放置在内芯放置腔(6)内并与内芯固定凹槽(5)配合实现固定，所述的石英玻璃顶面放置在石英玻璃顶面放置台(7)内，并由石英玻璃顶面固定螺栓(I)实现固定，所述的活塞主体上开有活塞销孔(2)。
2.如权利要求1所述的一种可拆装油腔内芯的内冷活塞，其特征在于所述的内芯上设置有内芯进油孔(11)、内芯出油孔(12)、内芯固定槽(10)、内腔(9)、所述的内芯固定槽(10)位于内芯两侧，内腔(9)设置在内芯内，内芯进油孔(11)、内芯出油孔(12)分别与内腔(9)相连；内芯装配在活塞主体上时，内芯固定槽(10)与内芯固定凹槽(5)相配合，内芯进油孔(11)与进油道(3)相通，内芯出油孔(12)与出油道(4)相通。
3.如权利要求1所述的一种可拆装油腔内芯的内冷活塞，其特征在于所述的石英玻璃顶面上设置有石英玻璃顶面固定孔15，石英玻璃顶面装配在活塞主体上时，石英玻璃顶面固定螺栓(I)穿过石英玻璃顶面固定孔(15)与活塞主体实现固定。
4.如权利要求1所述的一种可拆装油腔内芯的内冷活塞，其特征在于所述的内腔(9)为圆环结构，截面为圆形。
5.如权利要求1所述的一种可拆装油腔内芯的内冷活塞，其特征在于所述的内腔(9)为圆环结构，截面为椭圆形。
6.如权利要求1所述的一种可拆装油腔内芯的内冷活塞，其特征在于所述的内腔(9)为圆柱体。
【文档编号】G01N11/00GK104458498SQ201410683988
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月25日 优先权日:2014年11月25日
【发明者】俞小莉, 奕冬, 黄钰期, 刘震涛, 沈瑜铭, 陈俊玄, 黄瑞, 陈思南, 陈晓强, 孙正 申请人:浙江大学