一种用于航空活塞发动机废旧汽缸组件再制造的冷却装置的制作方法

本实用新型涉及冷却技术领域，尤其涉及一种用于航空活塞发动机废旧汽缸组件再制造的冷却装置。

背景技术：

航空活塞发动机是通航飞机的主要动力装置，汽缸-活塞组件的摩擦磨损是飞机发动机系统的主要机械故障之一。如图1所示，汽缸-活塞组件包括汽缸组件11、活塞12和连杆13，汽缸组件11包括汽缸筒111和汽缸头112，汽缸筒111的部分伸入汽缸头112内与汽缸头112配合，汽缸筒111是由价格较贵的高强合金结构钢锻造制成，中部有深的整体式散热片，内表面经氮化处理并精密珩磨出特定的平顶网纹；汽缸头112是由铝合金铸造而成，兼有良好的导热性和重量轻的特点，能显著降低发动机整机重量，结构上涵盖了进气摇臂、排气摇臂、电喷嘴、进气门、排气门和散热片等，因此汽缸组件11技术复杂度和产品附加值较高，具有重要的维修和再制造价值。

由于航空活塞发动机常处于间歇操作(长时停放、偶尔飞行)、全功率运转(起飞、爬行和全速飞行等阶段)和不稳定冷却(冷却效果与飞机前进速度有关)等苛刻工况下，特别是汽缸-活塞组件上止点位置常因润滑油高温燃烧形成半干摩擦或干摩擦状态，再加上燃气压力、活塞12运动的速度和方向都处于急剧变化状态，使得汽缸、活塞环易于磨损、拉伤甚至断裂，汽缸筒111内表面上的网纹被磨损。该汽缸-活塞组件的磨损失效占航空活塞发动机摩擦磨损故障的45-65％，也直接导致了航空活塞发动机较短的大修间隔期和使用寿命，并产生大量报废的汽缸组件，造成巨大资源浪费和经济损失。

为了对航空活塞发动机废旧汽缸组件进行再制造，需要对汽缸筒111的内孔进行等离子喷涂以形成新的涂层。

由于航空活塞发动机汽缸筒111与汽缸头112的装配和拆解需采用特殊的胀缩工艺，对于废旧的汽缸组件11，如果在翻修过程中进行拆解，从可靠性和经济性的角度，该过程已经失去其再制造的价值和意义。因此，在不进行拆解的情况下，汽缸筒111上的内孔为盲孔1111，且盲孔1111的孔径较小。在喷涂过程中，等离子射流具有较高的温度(射流中心的温度高达32000K)、能量密度(高达106W·cm-2)和较快的喷射速度(200-600m/s)。这样，对于航空活塞发动机的汽缸筒111上的狭小和半开放的盲孔1111，在喷涂过程中会很容易造成内部环境温度过高，热量不容易散出，汽缸组件11和喷枪都容易过热的现象；另外，盲孔1111内易堆积粉尘，也使得热量不容易散出。

一方面，对于航空活塞发动机汽缸活塞组件这种精密零部件，过热的汽缸筒111会产生一定程度的膨胀变形，使将来与其相配合的活塞环之间产生间隙，破坏密封性，造成漏气、窜油、机油消耗率增加和发动机功率下降。另一方面，由于涂层和汽缸筒111材质的热膨胀系数不匹配，使得在喷涂后相同的冷却条件下，涂层和汽缸筒111的变形程度不同。尤其是当涂层和汽缸筒111过热，两者之间变形的差距会显著增加，当热应力大于涂层与汽缸筒111的结合力时，涂层就会与汽缸筒111之间脱开、剥落。

如果汽缸筒111内壁制备的是陶瓷类隔热涂层，过热问题就会特别严重。这些涂层阻挡内部的热量通过汽缸壁传导到汽缸筒111或汽缸头112外部散热片上，结果使产生的热量几乎全部被聚集在盲孔中。传统的风冷就很难达到对喷涂过程中汽缸组件有效冷却，热量积累过多导致汽缸筒111热变形大。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种用于航空活塞发动机废旧汽缸组件再制造的冷却装置，以解决现有技术中存在的冷却效果差、汽缸筒热变形大、涂层易脱落的技术问题。

如上构思，本实用新型所采用的技术方案是：

一种用于航空活塞发动机废旧汽缸组件再制造的冷却装置，所述汽缸组件的盲孔的开口朝下安装于支撑板上，所述冷却装置包括：

水冷组件，其包括套设于所述汽缸组件的汽缸筒外的循环水筒，所述循环水筒与所述汽缸筒之间形成环形水腔；

风冷组件，其包括套设于所述汽缸组件的汽缸头外的环形气管，所述环形气管位于所述循环水筒上方并位于所述汽缸筒与所述汽缸头的配合处，用于朝所述汽缸头喷风。

其中，所述循环水筒包括环形底面和连接于所述环形底面外周面上的环形侧面，所述环形底面的内周面与所述汽缸筒的外周面抵接，所述环形侧面与所述汽缸筒的外周面之间形成所述环形水腔。

其中，所述汽缸筒外表面上套设有汽缸筒法兰，所述汽缸筒法兰与所述环形底面的上端面抵接，所述支撑板与所述环形底面的下端面抵接，所述汽缸筒法兰、所述环形底面和所述支撑板三者通过螺栓紧固。

其中，所述环形底面的内周面与所述汽缸筒的外周面之间设置有O型密封圈。

其中，所述循环水筒的上端高于所述汽缸筒的汽缸筒散热片的最上端。

其中，所述循环水筒上设置有与所述环形水腔连通的进水口和出水口，所述进水口和所述出水口均与水泵连接。

其中，所述环形气管靠近所述汽缸头的周面上开设有若干个与所述环形气管的内腔连通的吹气孔，若干个所述吹气孔绕所述环形气管的中心均匀间隔分布，所述吹气孔的喷气方向正对所述环形气管的中心。

其中，所述环形气管上设置有与压缩机连接的进风口，所述进风口与所述环形气管的内腔连通。

其中，所述环形气管的内径大于与所述环形气管正对的汽缸头散热片的最大外径。

其中，所述环形气管通过支架与所述支撑板连接。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提出的用于航空活塞发动机废旧汽缸组件再制造的冷却装置，汽缸组件的盲孔开口朝下安装于支撑板上，避免粉尘在盲孔内堆积，减小粉尘污染，利于热量散失，减小汽缸组件变形；冷却装置包括水冷组件和风冷组件，水冷组件包括套设于汽缸组件的汽缸筒外的循环水筒，循环水筒与汽缸筒之间形成环形水腔；风冷组件包括套设于汽缸组件的汽缸头外的环形气管，环形气管位于循环水筒上方并位于汽缸筒与汽缸头的配合处，用于朝汽缸头喷风。采用循环水冷和风冷复合冷却的方式对喷涂过程中的汽缸组件进行同步冷却，防止汽缸组件过热造成的热变形大、涂层易脱落的问题，确保汽缸组件能与活塞精密配合。

附图说明

图1是现有的航空活塞发动机汽缸-活塞组件的结构示意图；

图2是本实用新型提供的用于航空活塞发动机废旧汽缸组件再制造的冷却装置的结构示意图；

图3是图2的水冷组件的局部仰视示意图。

图中：

11、汽缸组件；111、汽缸筒；1111、盲孔；1112、汽缸筒散热片；1113、汽缸筒法兰；112、汽缸头；1121、汽缸头散热片；12、活塞；13、连杆；

2、支撑板；

3、冷却装置；31、循环水筒；32、环形气管；33、O型密封圈；34、进水口；35、出水口；36、支架；311、环形底面；312、环形侧面；321、吹气孔；322、进风口。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式进一步说明本实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部。

参见图2和图3，一种用于航空活塞发动机废旧汽缸组件再制造的冷却装置，对磨损的航空活塞发动机汽缸组件需要再制造，冷却装置用于在喷涂过程中降温。汽缸组件11的盲孔1111的开口朝下安装于支撑板2上，避免粉尘在盲孔1111内堆积，减小粉尘污染，利于热量散失，减小汽缸组件11变形。

冷却装置3包括水冷组件和风冷组件，水冷组件包括套设于汽缸组件11的汽缸筒111外的循环水筒31，循环水筒31与汽缸筒111之间形成环形水腔；风冷组件包括套设于汽缸组件11的汽缸头112外的环形气管32，环形气管32位于循环水筒31上方并位于汽缸筒111与汽缸头112的配合处，用于朝汽缸头112喷风。

采用循环水冷和风冷复合冷却的方式对喷涂过程中的汽缸组件11进行同步冷却，增大冷却力度，防止过热的汽缸组件11产生较大的膨胀变形，确保汽缸组件11能与活塞12精密配合；防止涂层与汽缸筒111之间脱开、剥落。

循环水筒31包括环形底面311和连接于环形底面311外周面上的环形侧面312，环形底面311的内周面与汽缸筒111的外周面抵接，环形侧面312与汽缸筒111的外周面之间形成环形水腔。为防止循环水筒31底部渗水，环形底面311的内周面与汽缸筒111的外周面之间设置有O型密封圈33。

汽缸筒111外表面上套设有汽缸筒法兰1113，汽缸筒法兰1113与环形底面311的上端面抵接，支撑板2与环形底面311的下端面抵接，汽缸筒法兰1113、环形底面311和支撑板2三者通过螺栓紧固，便于安装和拆卸。在汽缸组件11的重力的作用下，汽缸筒法兰1113能够压紧环形底面311，起到一定的密封作用。

循环水筒31的上端高于汽缸筒111的汽缸筒散热片1112的最上端4-8mm。循环水筒31的上端刚好低于汽缸头112最下端的汽缸头散热片1121，使循环水筒31内加注的最大水位能够超过汽缸筒111最上部的汽缸筒散热片1112，增大汽缸筒111与水的接触面积，提高冷却效果。

循环水筒31上设置有与环形水腔连通的进水口34和出水口35，进水口34和出水口35均与水泵连接。进水口34和出水口35可以位于循环水筒31的同一侧，也可以位于循环水筒31的相对的两侧，在此不作限制。在冷却时，在循环水筒31内充入合适高度的循环水，打开水泵，水即可通过进水口34和出水口35在循环水筒31内循环，增强水的流动性，便于热量散失。

环形气管32靠近汽缸头112的周面上开设有若干个与环形气管32的内腔连通的吹气孔321，若干个吹气孔321绕环形气管32的中心均匀间隔分布，吹气孔321的喷气方向正对环形气管32的中心，保证冷却的均匀性。

环形气管32上设置有与压缩机连接的进风口322，进风口322与环形气管32的内腔连通。在冷却时，打开压缩机，压缩机通过进风口322向环形气管32的内腔供风，风通过吹气孔321吹向汽缸头112，对汽缸组件11降温，便于热量散失。

环形气管32由铜管制成，环形气管32的内径大于与环形气管32正对的汽缸头散热片1121的最大外径8-16mm。在本实施例中，环形气管32的内径大于与其正对的汽缸头散热片1121的最大外径10mm。

环形气管32通过支架36与支撑板2连接。环形气管32在支架36上的位置可调节，环形气管32与支架36滑动连接并通过螺丝紧固。

以上实施方式只是阐述了本实用新型的基本原理和特性，本实用新型不受上述实施方式限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。