一种内燃机动态测功分区低气压试验舱

技术领域

本申请涉及低气压环境下内燃机测功技术领域，尤其涉及一种内燃机动态测功分区低气压试验舱。

背景技术

高原地区大气压力低、温差大、缺氧等恶劣环境条件，使内燃机的动力性、经济性、起动性、热平衡、可靠性、耐久性、排放性等性能指标都大幅度下降。因此，开展内燃机高原环境适应性关键技术研究具有重要意义。

高原环境模拟试验是考核内燃机高原环境适应能力、发现耐高原环境设计缺陷、提出改进措施的有效方法。在平原地区建设能够模拟高原低气压、高低温和湿度综合环境条件的高原环境模拟舱，是开展内燃机高原环境适应性研究的重要手段。然而，由于测功机不耐低温，所以无法将测功机与内燃机一起置于低气压低温环境模拟舱内，相关技术只能将测功机放在低气压低温环境模拟舱外，由于测功机与内燃机之间的联轴器需要穿过环境模拟舱体，同时又是旋转部件，进而存在联轴器难以密封的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提出一种内燃机动态测功分区低气压试验舱。

基于上述目的，本申请提供了一种内燃机动态测功分区低气压试验舱，包括低气压试验舱，所述低气压试验舱包括低气压舱舱体与保温隔板；所述保温隔板将所述低气压试验舱分为常温区域和变温区域，所述低气压试验舱的所述变温区域内设有保温材料层，所述常温区域被配置为容纳测功机，所述变温区域被配置为容纳内燃机；所述保温隔板还设有可拆卸活板，所述可拆卸活板上设有活板孔，所述测功机与所述内燃机通过穿过所述活板孔的联轴器连接。

可选地，所述保温隔板设有设备进出门以及气压平衡窗，所述设备进出门靠近所述变温区域的一侧设有所述保温材料层。

可选地，还包括低气压常温过渡舱，所述低气压试验舱在所述常温区域的所述低气压舱舱体上设有第一人员进出门，所述低气压常温过渡舱通过所述第一人员进出门与所述低气压试验舱联通设置，所述低气压常温过渡舱还设有第二人员进出门。

可选地，所述第一人员进出门与所述低气压舱舱体之间设有横截面为梯形的橡胶圈，所述第二人员进出门与所述低气压常温过渡舱之间同样设有横截面为梯形的橡胶圈。

可选地，所述低气压试验舱在所述变温区域的所述低气压舱舱体上设有低气压舱舱门，所述低气压舱舱门外部的地面上设有配合所述内燃机动态测功分区低气压试验舱设置的下沉槽，所述低气压舱舱门包括向下延申的突出部，所述突出部位于所述下沉槽内。

可选地，所述低气压舱舱体上还设有用于保护所述低气压试验舱的安全阀。

可选地，所述低气压舱舱体上还设有用于向所述低气压试验舱输送空气的新风入口。

可选地，所述低气压舱舱体上还设有多个穿舱法兰，所述内燃机以及所述测功机通过穿过所述穿舱法兰的舱排气管道、内燃机排气管道、制冷管道、供回油管道、供回水管道以及排水管道与外部设备连接。

可选地，所述低气压舱舱体上还设有组合穿舱法兰，所述组合穿舱法兰包括多个套管密封法兰以及盲板，所述盲板被配置为覆盖所述套管密封法兰，所述内燃机以及所述测功机通过穿过所述套管密封法兰的电缆与外部设备连接。

从上面所述可以看出，本申请提供的内燃机动态测功分区低气压试验舱，通过设置保温隔板，将低气压试验舱分为常温区域和变温区域，内燃机与测功机之间的联轴器无需穿过低气压试验舱舱体，保证了低气压试验舱的密封性，同时也能使测功机工作在常温环境，解决了高气压差环境下内燃机与测功机之间的联轴器难以密封的问题，实现了低气压环境下内燃机动态测功。

附图说明

为了更清楚地说明本申请或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例的内燃机动态测功分区低气压试验舱俯视示意图；

图2为本申请实施例的低气压舱舱门俯视示意图；

图3为本申请实施例的低气压舱舱门斜视示意图；

图4为本申请实施例的梯形橡胶圈位置俯视截面示意图；

图5为本申请实施例的排气管穿舱法兰截面示意图；

图6为本申请实施例的组合穿舱法兰示意图。

附图中的标号如下：

1、低气压试验舱常温区域；2、第一供回油管道；3、第二供回油管道；4、第一供回水管道；5、第二供回水管道；6、低气压舱舱体；7、保温材料层；8、低气压试验舱变温区域；9、舱排气管道；10、内燃机排气管道；11、安全阀； 12、低气压舱舱门；13、排水管道；14、制冷管道；15、第一组合穿舱法兰； 16、第二组合穿舱法兰；17、低气压常温过渡舱；170、低气压常温过渡舱舱体；18、第一人员进出门；19、第二人员进出门；20、橡胶圈；21、设备进出门；22、新风入口；23、承重板；24、测功机；25、密封装置；26、内燃机； 27、联轴器；28、气压平衡窗；29、保温隔板；30、下沉槽；31、突出部；40、内燃机排气管保温层；43、第一耐高温隔热层；44、第一套管；45、低气压舱舱体通过所述穿舱法兰与所述套管焊接密封；46、第二耐高温隔热层；47、第二套管；48、套管与内燃机排气管焊接密封；51、盲板；52、压紧块；53、梯形橡胶密封条；54、第一隔层密封板；55、第一套管密封法兰；56、第二隔层密封板；57、第二套管密封法兰；58、第三隔层密封板；59、第三套管密封法兰。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本申请进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本申请实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

如背景技术部分所述，相关技术中存在穿过低气压舱舱体的联轴器难以密封的问题，并且，经调研发现，相关技术中的固体接触式真空动密封、石墨密封以及磁流体真空动密封等常用的真空动密封方式均无法实现高气压差下良好的密封。

固体接触式真空动密封主要是通过J型或O型橡胶圈来进行密封。此类密封虽然有结构简单，成本低廉，传递扭矩大等一系列优点，但是为防止联轴器在高速旋转下产生气体泄露，只能增加密封接触界面上的压紧力，由此而产生摩擦发热，不但功耗损失大，使用寿命短，橡胶密封圈需经常更换，而且产生气体泄漏的问题也难以解决。

石墨密封的弹簧和陶瓷构件与联轴器一同做旋转运动，为活动构件，弹簧给陶瓷一个径向力，将陶瓷紧压在石墨构件上，形成密封。但这种密封方式要求石墨和陶瓷的接触面的光滑度非常的高，对机加工要求很高，而且陶瓷构件与石墨都为活动部件，都需要定期更换。

磁流体真空动密封是近几年的一项真空动密封技术，具有零泄漏、无固体摩擦、能耗小、无机械磨损、寿命长、适于传递高转速等优点。但是，由于磁性流体在高温下性能不稳定，所以磁性流体密封装置的通常工作温度范围为 -30～120℃，转轴在过高或过低温度下工作时必须采用冷却或升温措施，从而导致密封装置结构复杂化。

有鉴于此，本申请的一种实施例提出一种内燃机动态测功分区低气压试验舱，如图1所示，包括：低气压试验舱，所述低气压试验舱包括低气压舱舱体 6与保温隔板29；所述保温隔板29将所述低气压试验舱分为常温区域1和变温区域8，所述低气压试验舱的所述变温区域8内设有保温材料层7，所述常温区域1被配置为容纳测功机24，所述变温区域8被配置为容纳内燃机26；所述保温隔板29还设有可拆卸活板，所述可拆卸活板上设有活板孔，所述测功机与所述内燃机通过穿过所述活板孔的联轴器27连接；所述内燃机以及所述测功机下方还设有承重板23。

本申请实施例提供的内燃机动态测功分区低气压试验舱，通过设置保温隔板29，将低气压试验舱分为常温区域1和变温区域8，内燃机26与测功机24 之间的联轴器27无需穿过低气压试验舱舱体6，保证了低气压试验舱的密封性，同时也能使测功机24工作在常温环境，解决了高气压差环境下内燃机26与测功机24之间的联轴器27难以密封的问题，实现了低气压环境下内燃机动态测功。

具体实施时，所述低气压试验舱用于模拟海拔0～6000m的环境条件，其中，气压为101kPa～47kPa，温度为-45℃～+70℃，湿度为15～95％。所述低气压试验舱还包括：用于调节气压的风机以及真空泵、用于调节温度的制冷机以及制热机、以及用于调节湿度的加湿器。低气压试验舱同时包括与上述用于调节气压、温度、湿度的仪器设备配套设置的测量仪表，如气压计、湿度计、温度计等。上述仪器设备可以位于低气压试验舱内，也可以位于低气压试验舱外通过管道与舱内环境联通；上述仪器设备可以通过人工手动控制开关并设定参数，也可以与计算机通信连接，并通过计算机控制开关并设定参数。

一种具体的实施例中，所述保温材料层7以及所述保温隔板29均包括聚氨酯保温板，聚氨酯(PU)，全名为聚氨基甲酸酯，是一种高分子化合物，硬质聚氨酯导热系数低，热工性能好。当硬质聚氨酯密度为35～40kg/m

具体实施时，所述低气压舱舱体6从外至内包括保护涂层以及钢结构隔层，所述钢结构隔层采用整体焊接技术，保证舱体密封性良好。常温区域1的低气压舱舱体6最内侧还包括彩钢板；变温区域8的低气压舱舱体6最内侧还包括保温材料层7以及彩钢板，其中，所述彩钢板设置在最内侧。所述保护涂层可以为防锈涂料，从而最大化延长所述低气压舱舱体的使用期限；具体地，所述防锈涂料可以为肌醇六磷酸酯、铁红防锈漆或聚氨酯树脂三防漆。

所述低气压试验舱除具备密封、保温、防潮、隔热功能外，还需具有一定的承重功能，一些实施例中，所述低气压试验舱底部在耐压钢结构的基础上设计枕木并填充聚氨酯保温材料，然后在枕木上固定钢轨，钢轨上面铺设钢板(即承重板23)，用于支撑内燃机26的运行重量。

一些实施例中，如图1所示，所述活板孔上设有密封装置25，用于密封联轴器27与所述活板的连接处；所述可拆卸活板与所述保温隔板29材料相同，所述保温隔板29上的所述可拆卸活板用于所述测功机24与所述内燃机26之间的联轴器27的安装。联轴器27是旋转部件，且安装时需要对中，为此在常温区域1与变温区域8之间的保温隔板29上设置所述可拆卸活板；在联轴器 27对中安装时，将所述可拆卸活板拆下，此时所述保温隔板29上有较大的孔，便于联轴器27的操作安装，待对中安装完成后，再将所述可拆卸活板安装上；活板孔与联轴器27之间的密封装置25采用柔性且导热系数低的材料进行密封，减少常温区域1与变温区域8之间的热传导，同时保证密封性。所述可拆卸活板安装再保温隔板上时可以通过螺丝固定，松动螺丝即可取下，也可以通过其他方式实现可拆卸的功能。

一些实施例中，如图1所示，所述低气压试验舱在所述变温区域8的所述低气压舱舱体6上设有低气压舱舱门12，测功机24以及内燃机26通过所述低气压舱舱门12进出所述低气压试验舱。如图2及图3所示，所述低气压舱舱门12外部的地面上设有配合所述内燃机动态测功分区低气压试验舱设置的下沉槽30，所述低气压舱舱门包括向下延伸的突出部31，所述突出部位于所述下沉槽30内，用于保证低气压试验舱的密封性。所述低气压舱舱门12选用平移式外开门，所述低气压舱舱门12开启时，先向远离低气压舱舱体6的方向平移一段距离，再向左右两侧中的任意一侧平移。所以，为了使所述低气压舱舱门12顺利开启，本申请实施例设置了上述下沉槽30，下沉槽30的长度与宽度均不小于所述低气压舱舱门12开启时所需的平移距离，深度大于所述突出部31的深度即可。

一种具体的实施例中，所述下沉槽30底部包括两部分升降平板，分别位于舱门处与舱门侧方处，所述升降平板升起时完全覆盖所述下沉槽30，并与地面齐平；所述低气压舱舱门12外侧靠下的部分还设有活动盖板，所述活动盖板与所述低气压舱舱门12通过合页连接，所述活动盖板不使用时贴合在低气压舱舱门12上，放下时完全覆盖所述下沉槽30，并与地面齐平。当低气压舱舱门12处于开启或闭合的过程中，所述升降平板位于下沉槽30底部，所述活动盖板贴合在低气压舱舱门12上；当低气压舱舱门12完全开启时，所述位于舱门处的升降平板升起，所述活动盖板放下；当低气压舱舱门12完全闭合时，利用计算机或遥控设备控制所述位于舱门侧方处的升降平板升起，所述活动盖板放下。设置上述升降平板和活动盖板，可以方便设备和试验人员进出低气压试验舱，也防止试验人员跌入下沉槽30，保证了试验人员的安全。

一些实施例中，如图1所示，所述保温隔板29设有设备进出门21以及气压平衡窗28，所述设备进出门21靠近所述变温区域8的一侧设有所述保温材料层。所述气压平衡窗用于平衡常温区域和变温区域的气压，防止保温隔板两侧气压不均衡。所述测功机24先通过所述低气压舱舱门12进入低气压试验舱，再通过设备进出门21进入常温区域1。所述气压平衡窗28可以设置在所述保温隔板29上的任意位置，所述气压平衡窗28可以为双向导通的门板。

一些实施例中，如图1所示，所述内燃机动态测功分区低气压试验舱还包括低气压常温过渡舱17，所述低气压试验舱在所述常温区域1的所述低气压舱舱体6上设有第一人员进出门18，所述低气压常温过渡舱17通过所述第一人员进出门18与所述低气压试验舱联通设置，所述低气压常温过渡舱17还设有第二人员进出门19。所述低气压常温过渡舱17气压略高于低气压试验舱内的气压，被配置为试验人员在其中进行准备工作，所述低气压常温过渡舱17内常备供氧设备以及其他试验人员所需的设备。通过设置第一人员进出门18以及第二人员进出19两个门，可以进一步保证低气压试验舱的密封性。

一些实施例中，所述第一人员进出门18与所述低气压舱舱体6之间设有横截面为梯形的橡胶圈20，所述第二人员进出门19与所述低气压常温过渡舱 17的舱体170之间同样设有横截面为梯形的橡胶圈20。如图4所示，设置横截面为梯形的橡胶圈，并使其长边朝气压高的一侧设置，能够使第一人员进出门18以及第二人员进出19在关闭时，利用压差将所述橡胶圈压紧，保证更好的密闭性。具体实施时，第一人员进出门18以及第二人员进出19均为平开门；若第一人员进出门18或第二人员进出19开启方向为向高气压侧，则所述橡胶圈20设置于门上；若第一人员进出门18或第二人员进出19开启方向为向低气压侧，则所述橡胶圈20设置于舱体上。

上述低气压舱舱门12、设备进出门21、第一人员进出门18以及第二人员进出19均在低气压试验舱或低气压常温过渡舱内设有试验人员在内部可以进行操作的紧急开启装置，防止困人事故发生，进一步保证试验人员的安全。

一些实施例中，如图1所示，所述低气压舱舱体6上还设有用于保护所述低气压试验舱的安全阀11。所述安全阀与计算机通信连接，计算机还与低气压试验舱内部的气压计通信连接，所述计算机响应于气压计测得的实时气压数据低于47KPa时，控制安全阀打开，使外部气体进入舱内，防止舱体变形或坍塌。

一些实施例中，如图1所示，所述低气压舱舱体6上还设有用于向所述低气压试验舱输送空气的新风入口22。所述新风入口配以电动调节阀实现向低气压试验舱内供入进行了温度和湿度调节的内燃机所需的新风量。

一些实施例中，如图1所示，所述低气压舱舱体6上还设有多个穿舱法兰，所述内燃机26以及所述测功机24通过穿过所述穿舱法兰的舱排气管道9、内燃机排气管道10、制冷管道14、第一供回油管道2、第二供回油管道3、第一供回水管道4、第二供回水管道5以及排水管道13与外部设备连接。上述舱排气管道、内燃机排气管道、制冷管道、供回油管道、供回水管道以及排水管道均为管径较大的管道，故使用相对应孔径的法兰直接焊接在低气压舱舱体上，再通过螺栓密封件进行管道连接，能够保证更好的舱体密封性。以在变温区域 8的排气管穿舱法兰为例，所述穿舱法兰的截面图如图5所示，其中，43为第一耐高温隔热层，46为第二耐高温隔热层，第一耐高温隔热层43与第二耐高温隔热层46连接设置；44为第一套管、47为第二套管，第一套管44与第二套管47连接设置；45为低气压舱舱体通过所述穿舱法兰与所述套管焊接密封， 48为套管与内燃机排气管焊接密封，10为内燃机排气管道，40为内燃机排气管保温层。

一些实施例中，如图1以及图6所示，所述低气压舱舱体6上还设有组合穿舱法兰，其中包括第一组合穿舱法兰15以及第二组合穿舱法兰16，所述组合穿舱法兰包括多个不同尺寸的第一套管密封法兰55、第二套管密封法兰57、第三套管密封法兰59以及盲板51，所述盲板51被配置为覆盖所述第一套管密封法兰55、第二套管密封法兰57以及第三套管密封法兰59，所述内燃机26 以及所述测功机24通过穿过所述第一套管密封法兰55、第二套管密封法兰57 以及第三套管密封法兰59的电缆与外部设备连接。一种具体的实施例中，如图6所示，所述组合穿舱法兰还包括压紧块52、梯形橡胶密封条53、第一隔层密封板54、第二隔层密封板56以及第三隔层密封板58。所述第一套管密封法兰55、第二套管密封法兰57以及第三套管密封法兰59为内部填充柔性材质的可供电缆使用的法兰，此种法兰能够在实际使用时根据需求开不同孔径的法兰孔，本申请实施例中的不同尺寸套管密封法兰指最大孔径不同的套管密封法兰。本申请实施例提供的组合穿舱法兰将多个不同尺寸的套管密封法兰集合在一起，并通过压紧块、梯形橡胶密封条以及隔层密封板进行密封，相比将多个套管密封法兰单独设置，本申请实施例的组合穿舱法兰有更好的密封性。所述梯形橡胶密封条与上述内容提到的横截面为梯形的橡胶圈基于相同原理设置，并起到相同的技术效果。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本申请的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本申请实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出各部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本申请实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本申请实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节以描述本申请的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本申请实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本申请的具体实施例对本申请进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。

本申请实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本申请实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。