渦輪增壓器自循環低周疲勞試驗裝置的製作方法

2023-10-05 23:48:14

專利名稱：渦輪增壓器自循環低周疲勞試驗裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及渦輪增壓器技術領域，特別是一種車用渦輪增壓器自循環低周疲勞試驗裝置。
背景技術：
隨著汽車排放標準的不斷提高和人們環保意識的日益增強，增壓技術已經成為提高汽車發動機動力性、經濟性和降低排放汙染的最有效措施之一。同時該項技術又是高原地區發動機功率恢復的重要手段，使發動機能適應不同海拔高度的運行要求。渦輪增壓器的廣泛應用使渦輪增壓器的可靠性顯得日益重要，作為渦輪增壓器核心零件的壓氣機葉輪與渦輪，特別是高速、高壓比葉輪，低周疲勞破壞是其主要失效模式。受試驗條件等限制，目前渦輪增壓器生產廠家對車用渦輪增壓器壓氣機葉輪低周疲勞實驗還處在研發階段。中國專利CN 1793819A公布了一種渦輪增壓器自循環低周疲勞試驗臺，但根據該專利所描述的自循環架構可以看出，當其中一臺增壓器暫處於低速狀態而另一臺增壓器處於高速狀態時，高速增壓器排氣壓力較高，壓縮空氣通過管道進入燃燒室，與此同時低速增壓器排氣壓力較低，受高速增壓器高排氣壓力的影響，其排氣受阻，導致任一增壓器在處於低速狀態時，壓縮空氣都無法實現自循環，甚至由於壓縮空氣堵塞而使壓氣機出現喘振，由此，在低周疲勞試驗中對葉輪引入了其他的破壞因素，這與監測葉輪低周疲勞損壞的目的相違背。另外，現有低周疲勞試驗裝置常一次同時安裝兩臺增壓器進行試驗，通過調節高溫轉換閥的開度使其中一臺增壓器燃氣進氣量較少而暫處於低速狀態，與此同時，其餘的大部分高溫燃氣進入另一臺增壓器，而使其處於高速狀態，如此往復。增壓器從高速轉變為低速，最終再轉變為高速的整個轉換周期一般為10-2M。由於要在兩臺速度交替運行的增壓器之間實現自循環，自循環難度較大，使得現有的增壓器低周疲勞試驗都採用熱吹方式， 大幅度提高了試驗成本。
發明內容本實用新型的目的是克服現有技術的上述不足而提供一種渦輪增壓器自循環低周疲勞試驗裝置。本實用新型的技術方案是一種渦輪增壓器自循環低周疲勞試驗裝置，它包括燃燒系統、高溫轉換閥總成、供油系統和進排氣系統。所述的燃燒系統包括燃燒室、導電桿和燃油噴嘴，採用發動機用燃燒器，利用導電桿引燃與外來壓縮空氣混合的霧化燃油，產生高溫高壓燃氣，從而推動渦輪增壓器旋轉。所述的高溫轉換閥總成包括臥式減速機、電機底座總成、高溫轉換閥、閥座、手動閘閥和冷卻空氣進氣管。高溫轉換閥安裝在閥座上，高溫轉換閥內部主要採用耐熱不鏽鋼製作，可耐700°C高溫；臥式減速機安裝在電機底座總成上，由電機底座總成上電機帶動臥式減速機，通過臥式減速機外加行程控制開關進行調節來控制高溫轉換閥，進而調節渦輪增壓器的轉速及正反轉，調節的最終結果是其中一隻增壓器的轉速為另一隻增壓器轉速的 35 45%，反之亦然；由於高溫轉換閥總成上的滾珠軸承抗熱應力能力有限，轉軸軸承處通過外接冷卻空氣進氣管引入壓縮空氣進行冷卻，手動間閥設在外接冷卻空氣進氣管上，冷卻滾珠軸承後的氣體經高溫轉化閥上的消聲器排出，以降低氣動噪聲。所述的供油系統包括潤滑油系統和燃油系統，燃油系統通過管道為燃油噴嘴提供燃料，潤滑油系統的潤滑油通過三通閥分成兩股，分別為一號渦輪增壓器的軸承體和二號渦輪增壓器的軸承體提供潤滑冷卻。所述的進排氣系統包括二號渦輪增壓器渦端排氣管、一號渦輪增壓器渦端排氣管、一號渦輪增壓器圓變方接頭總成、一號渦輪增壓器進氣管、排氣總管、帶金屬波紋軟管的一號渦輪增壓器壓端排氣管、一號渦輪增壓器壓力控制閥、壓縮空氣進氣閥、二號渦輪增壓器圓變方接頭總成、二號渦輪增壓器壓力控制閥、二號渦輪增壓器進氣管、一號渦輪增壓器、二號渦輪增壓器、帶金屬波紋軟管的二號渦輪增壓器壓端排氣管和壓縮空氣進氣管。一號渦輪增壓器上的排氣法蘭與一號渦輪增壓器渦端排氣管的一端連接，一號渦輪增壓器渦端排氣管的另一端與排氣總管連接。一號渦輪增壓器的進氣端通過一號渦輪增壓器圓變方接頭總成與一號渦輪增壓器進氣管連接，一號渦輪增壓器進氣管的另一端與高溫轉換閥連接。一號渦輪增壓器的壓氣端與帶金屬波紋軟管的一號渦輪增壓器壓端排氣管連接，帶金屬波紋軟管的一號渦輪增壓器壓端排氣管上設有一號渦輪增壓器壓力控制閥。二號渦輪增壓器上的排氣法蘭與二號渦輪增壓器渦端排氣管的一端連接，二號渦輪增壓器渦端排氣管的另一端與排氣總管連接。二號渦輪增壓器的進氣端通過二號渦輪增壓器圓變方接頭總成與二號渦輪增壓器進氣管連接，二號渦輪增壓器進氣管的另一端與高溫轉換閥連接。二號渦輪增壓器的壓氣端與帶金屬波紋軟管的二號渦輪增壓器壓端排氣管連接，帶金屬波紋軟管的二號渦輪增壓器壓端排氣管上設有二號渦輪增壓器壓力控制閥。燃燒室的一端通過法蘭與高溫轉換閥連接，燃燒室的另一端與壓縮空氣進氣管連接，壓縮空氣進氣管上設有燃油噴嘴和壓縮空氣進氣閥，壓縮空氣進氣管通過管道分別與一號渦輪增壓器壓力控制閥、二號渦輪增壓器壓力控制閥連接。本實用新型進一步的技術方案是一號渦輪增壓器和二號渦輪增壓器採用一前一後的布置方式，這樣一方面可以防止渦輪增壓器壓氣機進氣流不受幹擾；另一方面可以使一號渦輪增壓器渦端排氣管與一號渦輪增壓器排氣法蘭面保持垂直，二號渦輪增壓器渦端排氣管與二號渦輪增壓器排氣法蘭面保持垂直，從而保證排氣順暢，最終兩股排氣流合為一股通過排氣總管，由抽風機排出。本實用新型再進一步的技術方案是兩臺渦輪增壓器增壓空氣各自流經管道的長度應大致相等，以保證自循環的持續、穩定運行。本實用新型提供的渦輪增壓器自循環低周疲勞試驗裝置工作原理如下壓縮空氣經壓縮空氣進氣閥進入燃燒室吹動一號渦輪增壓器和二號渦輪增壓器轉動(又稱冷吹)，而燃油自燃油系統送至燃油噴嘴霧化，與壓縮空氣均勻混合，經導電桿點燃在燃燒器中燃燒產生高溫燃氣進入高溫轉換閥，臥式減速機則帶動高溫轉換閥旋轉，通過高溫轉換閥的開度來周期性控制進入一號渦輪增壓器及二號渦輪增壓器的燃氣量，當一號渦輪增壓器處於高速狀態時，二號渦輪增壓器則處於低速狀態，一號渦輪增壓器增壓空氣經一號渦輪增壓器壓端排氣管送至一號渦輪增壓器壓力控制閥，由於一號渦輪增壓器處於高速，空氣增壓後壓力較大，則推開一號渦輪增壓器壓力控制閥進入燃燒室，而不經一號渦輪增壓器壓端排氣管排入大氣；與此同時，二號渦輪增壓器增壓空氣送至二號渦輪增壓器壓力控制閥，由於壓力較低，無法推動二號渦輪增壓器壓力控制閥進入燃燒室，而經二號渦輪增壓器壓端排氣管送入大氣。而當二號渦輪增壓器處於高速狀態，一號渦輪增壓器處於低速狀態時，結果則相反，如此輕鬆地實現了渦輪增壓器的自循環。本實用新型與現有技術相比具有如下特點本實用新型提供的渦輪增壓器自循環低周疲勞試驗裝置可在700°C高溫燃氣的衝擊下，經高溫轉化閥周期性地轉變旋轉方向來調節增壓器的轉速，進而通過壓氣機出口壓力控制閥根據壓縮空氣壓力大小對進入燃燒室的氣流量進行調節，解決了增壓器低周疲勞試驗臺實現自循環的難題，實現渦輪增壓器自循環低周疲勞試驗。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型的詳細結構作進一步描述。

附圖為本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式
一種渦輪增壓器自循環低周疲勞試驗裝置，它包括燃燒系統、高溫轉換閥總成、供油系統和進排氣系統。所述的燃燒系統包括燃燒室14、導電桿15和燃油噴嘴16，採用發動機用燃燒室， 利用導電桿15引燃與外來壓縮空氣混合的霧化燃油，產生高溫高壓燃氣，從而推動渦輪增壓器旋轉。所述的高溫轉換閥總成包括臥式減速機7、電機底座總成8、高溫轉換閥10、閥座 11、手動閘閥22和冷卻空氣進氣管23。高溫轉換閥10安裝在閥座11上，高溫轉換閥10內部主要採用耐熱不鏽鋼製作，可耐700°C高溫；臥式減速機7安裝在電機底座總成8上，由電機底座總成8上電機帶動臥式減速機7，通過臥式減速機7外加行程控制開關進行調節來控制高溫轉換閥10，進而調節渦輪增壓器的轉速及正反轉，調節的最終結果是其中一隻增壓器的轉速為另一隻增壓器轉速的35 45%，反之亦然；由於高溫轉換閥總成上的滾珠軸承抗熱應力能力有限，轉軸軸承處通過外接冷卻空氣進氣管23引入壓縮空氣進行冷卻，手動閘閥22設在外接冷卻空氣進氣管23上，冷卻滾珠軸承後的氣體經高溫轉化閥10上的消聲器排出，以降低氣動噪聲。所述的供油系統包括潤滑油系統1和燃油系統2，燃油系統2通過管道為燃油噴嘴 16提供燃料，潤滑油系統1的潤滑油通過三通閥分成兩股，分別為一號渦輪增壓器M的軸承體和二號渦輪增壓器25的軸承體提供潤滑冷卻。所述的進排氣系統包括二號渦輪增壓器渦端排氣管3、一號渦輪增壓器渦端排氣管4、一號渦輪增壓器圓變方接頭總成5、一號渦輪增壓器進氣管6、排氣總管9、帶金屬波紋軟管13的一號渦輪增壓器壓端排氣管12、一號渦輪增壓器壓力控制閥17、壓縮空氣進氣閥 18、二號渦輪增壓器圓變方接頭總成19、二號渦輪增壓器壓力控制閥20、二號渦輪增壓器進氣管21、一號渦輪增壓器24、二號渦輪增壓器25、帶金屬波紋軟管沈的二號渦輪增壓器壓端排氣管27和壓縮空氣進氣管觀。[0027]—號渦輪增壓器M上的排氣法蘭與一號渦輪增壓器渦端排氣管4的一端連接，一號渦輪增壓器渦端排氣管4的另一端與排氣總管9連接。一號渦輪增壓器M的進氣端通過一號渦輪增壓器圓變方接頭總成5與一號渦輪增壓器進氣管6連接，一號渦輪增壓器進氣管6的另一端與高溫轉換閥10連接。一號渦輪增壓器M的壓氣端與帶金屬波紋軟管13 的一號渦輪增壓器壓端排氣管12連接，帶金屬波紋軟管13的一號渦輪增壓器壓端排氣管 12上設有一號渦輪增壓器壓力控制閥17。二號渦輪增壓器25上的排氣法蘭與二號渦輪增壓器渦端排氣管3的一端連接，二號渦輪增壓器渦端排氣管3的另一端與排氣總管9連接。二號渦輪增壓器25的進氣端通過二號渦輪增壓器圓變方接頭總成19與二號渦輪增壓器進氣管21連接，二號渦輪增壓器進氣管21的另一端與高溫轉換閥10連接。二號渦輪增壓器25的壓氣端與帶金屬波紋軟管26的二號渦輪增壓器壓端排氣管27連接，帶金屬波紋軟管沈的二號渦輪增壓器壓端排氣管27上設有二號渦輪增壓器壓力控制閥20。燃燒室14的一端通過法蘭與高溫轉換閥10連接，燃燒室14的另一端與壓縮空氣進氣管觀連接，壓縮空氣進氣管觀上設有燃油噴嘴16和壓縮空氣進氣閥18，壓縮空氣進氣管觀通過管道分別與一號渦輪增壓器壓力控制閥17、二號渦輪增壓器壓力控制閥20連接。在本實施例中，一號渦輪增壓器M和二號渦輪增壓器25採用一前一後的布置方式，這樣一方面可以防止渦輪增壓器壓氣機進氣流不受幹擾；另一方面可以使一號渦輪增壓器渦端排氣管4與一號渦輪增壓器排氣法蘭面保持垂直，二號渦輪增壓器渦端排氣管3 與二號渦輪增壓器排氣法蘭面保持垂直，從而保證排氣順暢，最終兩股排氣流合為一股通過排氣總管9，由抽風機排出。兩臺渦輪增壓器增壓空氣各自流經管道的長度應大致相等， 以保證自循環的持續、穩定運行。
權利要求1.一種渦輪增壓器自循環低周疲勞試驗裝置，其特徵是它包括燃燒系統、高溫轉換閥總成、供油系統和進排氣系統；所述的燃燒系統包括燃燒室、導電桿和燃油噴嘴，採用發動機用燃燒器，利用導電桿引燃與外來壓縮空氣混合的霧化燃油，產生高溫高壓燃氣，從而推動渦輪增壓器旋轉；所述的高溫轉換閥總成包括臥式減速機、電機底座總成、高溫轉換閥、閥座、手動閘閥和冷卻空氣進氣管；高溫轉換閥安裝在閥座上，臥式減速機安裝在電機底座總成上，由電機底座總成上電機帶動臥式減速機，通過臥式減速機外加行程控制開關進行調節來控制高溫轉換閥，進而調節渦輪增壓器的轉速及正反轉，調節的最終結果是其中一隻增壓器的轉速為另一隻增壓器轉速的35 45%，反之亦然；由於高溫轉換閥總成上的滾珠軸承抗熱應力能力有限，轉軸軸承處通過外接冷卻空氣進氣管引入壓縮空氣進行冷卻，手動間閥設在外接冷卻空氣進氣管上，冷卻滾珠軸承後的氣體經高溫轉化閥上的消聲器排出，以降低氣動噪聲；所述的供油系統包括潤滑油系統和燃油系統，燃油系統通過管道為燃油噴嘴提供燃料，潤滑油系統的潤滑油通過三通閥分成兩股，分別為一號渦輪增壓器的軸承體和二號渦輪增壓器的軸承體提供潤滑冷卻；所述的進排氣系統包括二號渦輪增壓器渦端排氣管、一號渦輪增壓器渦端排氣管、一號渦輪增壓器圓變方接頭總成、一號渦輪增壓器進氣管、排氣總管、帶金屬波紋軟管的一號渦輪增壓器壓端排氣管、一號渦輪增壓器壓力控制閥、壓縮空氣進氣閥、二號渦輪增壓器圓變方接頭總成、二號渦輪增壓器壓力控制閥、二號渦輪增壓器進氣管、一號渦輪增壓器、二號渦輪增壓器、帶金屬波紋軟管的二號渦輪增壓器壓端排氣管和壓縮空氣進氣管；一號渦輪增壓器上的排氣法蘭與一號渦輪增壓器渦端排氣管的一端連接，一號渦輪增壓器渦端排氣管的另一端與排氣總管連接；一號渦輪增壓器的進氣端通過一號渦輪增壓器圓變方接頭總成與一號渦輪增壓器進氣管連接，一號渦輪增壓器進氣管的另一端與高溫轉換閥連接；一號渦輪增壓器的壓氣端與帶金屬波紋軟管的一號渦輪增壓器壓端排氣管連接，帶金屬波紋軟管的一號渦輪增壓器壓端排氣管上設有一號渦輪增壓器壓力控制閥；二號渦輪增壓器上的排氣法蘭與二號渦輪增壓器渦端排氣管的一端連接，二號渦輪增壓器渦端排氣管的另一端與排氣總管連接；二號渦輪增壓器的進氣端通過二號渦輪增壓器圓變方接頭總成與二號渦輪增壓器進氣管連接，二號渦輪增壓器進氣管的另一端與高溫轉換閥連接；二號渦輪增壓器的壓氣端與帶金屬波紋軟管的二號渦輪增壓器壓端排氣管連接，帶金屬波紋軟管的二號渦輪增壓器壓端排氣管上設有二號渦輪增壓器壓力控制閥；燃燒室的一端通過法蘭與高溫轉換閥連接，燃燒室的另一端與壓縮空氣進氣管連接， 壓縮空氣進氣管上設有燃油噴嘴和壓縮空氣進氣閥，壓縮空氣進氣管通過管道分別與一號渦輪增壓器壓力控制閥、二號渦輪增壓器壓力控制閥連接。
2.根據權利要求1所述的一種渦輪增壓器自循環低周疲勞試驗裝置，其特徵是一號渦輪增壓器和二號渦輪增壓器採用一前一後的布置方式，這樣一方面可以防止渦輪增壓器壓氣機進氣流不受幹擾；另一方面可以使一號渦輪增壓器渦端排氣管與一號渦輪增壓器排氣法蘭面保持垂直，二號渦輪增壓器渦端排氣管與二號渦輪增壓器排氣法蘭面保持垂直， 從而保證排氣順暢，最終兩股排氣流合為一股通過排氣總管，由抽風機排出。
3.根據權利要求1或2所述的一種渦輪增壓器自循環低周疲勞試驗裝置，其特徵是兩臺渦輪增壓器增壓空氣各自流經管道的長度應大致相等，以保證自循環的持續、穩定運行。
專利摘要一種渦輪增壓器自循環低周疲勞試驗裝置，它包括燃燒系統、高溫轉換閥總成、供油系統和進排氣系統，上述系統通過管連接。一號渦輪增壓器和二號渦輪增壓器採用一前一後的布置方式，這樣一方面可以防止渦輪增壓器壓氣機進氣流不受幹擾，另一方面可以使渦輪增壓器渦端排氣管與渦輪增壓器排氣法蘭面保持垂直，從而保證排氣順暢，最終兩股排氣流合為一股通過排氣總管，由抽風機排出。試驗裝置可在700℃高溫燃氣的衝擊下，經高溫轉化閥周期性地轉變旋轉方向來調節增壓器的轉速，進而通過壓氣機出口壓力控制閥根據壓縮空氣壓力大小對進入燃燒室的氣流量進行調節，解決了增壓器低周疲勞試驗臺實現自循環的難題，實現渦輪增壓器自循環低周疲勞試驗。
文檔編號G01M13/00GK202255886SQ201120386569
公開日2012年5月30日 申請日期2011年10月12日 優先權日2011年10月12日
發明者劉麟, 吳玉堂, 張愛明, 李慶斌, 胡遼平, 陳預賓 申請人:湖南天雁機械有限責任公司