脈衝壓力發生器及脈衝壓力測試裝置的製作方法

2023-06-03 13:49:36 1

本實用新型涉及測試設備領域，尤其是一種模擬渦輪增壓發動機工作條件，檢測渦輪增壓管可靠性的脈衝壓力發生器及脈衝壓力測試裝置。

背景技術：

隨著汽車工業對能源消耗及排放指標的不斷提高，渦輪增壓技術逐漸成為車用發動機領域主要的發展方向之一。渦輪增壓技術是指發動機排氣管排出高溫高壓尾氣，尾氣通過渦輪增壓管傳送到渦輪室，推動渦輪室內的渦輪轉動，渦輪帶動同軸的葉輪旋轉，葉輪壓縮空氣提高氣體密度，使單位體積裡空氣的質量大大增加，壓縮的空氣進入氣缸與燃油混合燃燒，提高發動機功率。同樣一臺發動機在增加渦輪增壓器之後能夠輸出更大的功率，因此在輸出同樣功率的條件下，渦輪增壓發動機相比普通發動機可以提高燃油經濟性和降低尾氣排放。渦輪增壓器是渦輪增壓發動機的核心部件，其性能的好壞直接影響發動機性能，而渦輪增壓管作為給渦輪增壓器輸送尾氣的管道，長時間工作在高壓、高溫環境下，其可靠性直接影響到渦輪增壓器的正常工作。發動機運行時，由於活塞式內燃機的往復運動和排氣門的周期性開啟與閉合，排放的尾氣壓力表現為周期性正弦波變化。為了檢測渦輪增壓管在正弦波脈衝壓力條件下的可靠性，現有的方法是直接將渦輪增壓管接在渦輪增壓發動機上測試，發動機長時間燃燒燃料工作來產生脈衝壓力變化的尾氣，尾氣通過渦輪增壓管，整個測試結構複雜，而且成本很高。

技術實現要素：

本申請人針對現有渦輪增壓管可靠性測試結構複雜及成本高等缺點，設計一種脈衝壓力發生器及脈衝壓力測試裝置，該脈衝壓力測試裝置通過脈衝壓力發生器在渦輪增壓管路內形成接近正弦曲線的壓力變動，模擬發動機工作條件來測試渦輪增壓管的可靠性，整套脈衝壓力測試裝置結構簡單，成本低。

本實用新型所採用的技術方案如下：

一種脈衝壓力發生器，進氣管一端內壁為錐形口，另一端連接外部氣源，滑杆端部設置錐形塞，錐形塞與錐形口相對並吻合，錐形口和錐形塞的錐頂角為10～60度；滑杆外端通過連杆與轉盤上的偏心軸樞接，偏心軸固定在轉盤上；變頻電機的輸出軸驅動轉盤旋轉。

作為上述技術方案的進一步改進：

該發生器還包括排氣方倉，排氣方倉一側開孔設置所述的進氣管，另一側開孔設置滑杆護套，滑杆護套與進氣管正對，所述滑杆滑動間隙配合在滑杆護套內；所述錐形口與錐形塞位於排氣方倉內。

所述錐形塞大徑一端加工有臺階接觸面，臺階接觸面與進氣管的錐形口相抵接密封。

所述排氣方倉頂部安裝排氣管。

所述滑杆護套頂部開有加油口。

一種使用上述脈衝壓力發生器的脈衝壓力測試裝置，管道試樣的進氣口通過進氣管路外接恆壓氣源，進氣管路依次安裝有壓力閥和壓力傳感器；管道試樣的出氣口通過出氣管道連接所述脈衝壓力發生器的進氣管，通過脈衝壓力發生器在管道試樣內形成脈衝壓力變化。

作為上述技術方案的進一步改進：

所述壓力閥之前安裝有減壓閥。

所述出氣管道上安裝保護傳感器。

本實用新型的有益效果如下：

本實用新型通過在管路的出口端設置合理的錐形塞與錐形口的錐角配合角度，以及配合偏心軸的轉動周期，通過錐形塞與錐形口周期性開啟和閉合，在管路內形成接近正弦曲線的壓力變動，當錐形塞與錐形口完全閉合時，渦輪增壓管路內壓力最高；完全開啟時，管路內壓力最低，從而模擬發動機周期性變化的尾氣壓力，測試渦輪增壓管可靠性。本實用新型輸入端僅需要提供穩定的高溫高壓氣體即可，而無需配置專門的發動機進行測試，測試結構簡單，並節省成本。

附圖說明

圖1為脈衝壓力發生器剖視圖，其中錐形塞和錐形口處於完全開啟狀態。

圖2同圖1，其中錐形塞和錐形口處於半開啟狀態。

圖3同圖1，其中錐形塞和錐形口處於閉合狀態。

圖4為圖1的俯視圖。

圖5為脈衝壓力測試裝置主視圖。

圖6為脈衝壓力測試裝置生成的模擬脈衝壓力曲線圖。

圖中：1、進氣管；2、排氣方倉；3、錐形口；4、錐形塞；5、臺階接觸面；6、排氣管；7、滑杆護套；8、加油口；9、滑杆；10、電機軸支撐架；11、連杆；12、轉盤；13、偏心軸；14、變頻電機；21、減壓閥；22、壓力閥；23、壓力傳感器；24、進氣管路；25、管道試樣；26、出氣管道；27、保護傳感器；28、脈衝壓力發生器。

具體實施方式

下面結合附圖，說明本實用新型的具體實施方式。

如圖1所示，本實用新型所述的脈衝壓力發生器28的排氣方倉2一側開孔設置進氣管1，另一側開孔設置滑杆護套7，滑杆護套7與進氣管1正對，排氣方倉2頂部安裝排氣管6。進氣管1在排氣方倉2內的管端內壁加工成錐形口3，外側管端與脈衝壓力測試裝置的氣路連接。滑杆9可滑動地間隙配合在滑杆護套7內，位於排氣方倉2內部的滑杆9端部通過緊固件固定安裝錐形塞4，錐形塞4與進氣管1的錐形口3相對並吻合，錐形塞4大徑一端加工有臺階接觸面5；錐形塞4材料為聚四氟乙烯，錐形塞4的錐頂角為10～60度。滑杆9外端通過連杆11與轉盤12上的偏心軸13樞接。滑杆護套7頂部開有加油口8，用於添加潤滑油。如圖4所示，變頻電機14的輸出軸通過電機軸支撐架10與轉盤12中心連接。

如圖5所示，本實用新型的脈衝壓力測試裝置用於對渦輪增壓管管道試樣25進行可靠性測試，進氣口通過進氣管路24外接高溫高壓氣源，進氣管路24前端依次安裝減壓閥21、壓力閥22和壓力傳感器23，壓力傳感器23檢測管道試樣25進氣口壓力。管道試樣25出氣口通過出氣管道26連接上述脈衝壓力發生器28的進氣管1，出氣管道26上安裝保護傳感器27。

實際進行測試時，高溫高壓氣體經過減壓閥21減壓後沿進氣管路24、管道試樣25、出氣管道26、進氣管1路徑進入脈衝壓力發生器28，壓力傳感器23檢測管道試樣25進氣口壓力並反饋給控制系統PLC，PLC自動控制壓力閥22微調進氣壓力，使壓力傳感器23測得的最大壓力達到試驗所需的峰值壓力。保護傳感器27偵測管道試樣25出氣口的壓力，如果壓力超過一定規範，測試裝置自動停機，避免發生異常。變頻電機14驅動轉盤12轉動，轉盤12的偏心軸13通過連杆11驅動滑杆9和錐形塞4做水平往復運動，錐形塞4與錐形口3周期性開啟和閉合，通過對氣體的周期性開閉產生脈衝壓力。

如圖1所示，偏心軸13轉動到圓周外端，通過連杆11和滑杆9帶動錐形塞4與錐形口3完全打開，氣體通道完全暢通，進入進氣管1的氣體從錐形口3、排氣管6排出排氣方倉2，此時壓力傳感器23測得的壓力為最小值，即管道試樣25內的壓力最低，為如圖6所示的壓力曲線的波谷。隨著變頻電機14的繼續轉動，如圖2所示，偏心軸13從圓周外端向圓周內端轉動，連杆11驅動錐形塞4向錐形口3靠近，錐形塞4與錐形口3之間的氣體通道逐漸變小，流過氣體通道的氣體減少，管道內氣體壓力增加，壓力傳感器23偵測到的壓力逐漸增大，如圖6所示的壓力曲線從波谷到波峰的上升段。如圖3所示，當偏心軸13轉動到圓周內端，錐形塞4與錐形口3閉合，氣體通道關閉，氣體全部封閉在管道內，壓力傳感器23測得的壓力為最大值，即為圖6所示的脈衝壓力的波峰處，此時臺階接觸面5與進氣管1端面接觸，進一步提高密封效果。偏心軸13繼續轉動，帶動錐形塞4離開錐形口3，氣體通道變大，壓力傳感器23偵測到的壓力逐漸減小，如圖6所示的壓力曲線從波峰到波谷的下降段，完成一個周期的脈衝壓力。通過上述的周期運動，產生脈衝氣壓波形，從而能滿足本實用新型所述的試驗要求。

以上描述是對本實用新型的解釋，不是對實用新型的限定，在不違背本實用新型精神的情況下，本實用新型可以作任何形式的修改。