CN103487257B - 中冷器压力脉冲试验台伺服换向装置 - Google Patents

Abstract

本发明的主要问题就是要寻求一种用于中冷器试验台试件两侧的切换阀门的替代装置。该种中冷器压力脉冲试验台伺服换向装置，包括伺服电机、凸轮轴、气门总成和阀体，阀体上部设有两个对称布置的“L”型通道，且在每个通道中分别设有至少一个气门配合部，两气门总成分别安装在每个通道中，且气门总成的顶部蘑菇头与气门配合部配合，气门总成下端位于阀体下部且分别与一个凸轮轴上的凸轮接触，所述凸轮轴由伺服电机驱动。本发明具有耐高温、耐高频换向的结构特点，配合试验台控制系统，可以满足三角波、正弦波、上梯形波、双梯形波、锯齿波等多种试验波形的调制任务。同时，每一个通道中均设置两个气门，可以允许大流量气流快速通过。

Description

中冷器压力脉冲试验台伺服换向装置

技术领域

该方案涉及一种耐高温换向装置技术领域，具体地说是一种应用于中冷器压力脉冲试验台的伺服换向装置。

背景技术

中冷器是增压系统的一部分，位于发动机和涡轮增压器之间。当空气被高比例压缩后会产很高的生热量，从而使空气膨胀密度降低，而同时也会使发动机温度过高造成损坏。为了得到更高的容积效率，需要在注入汽缸之前对高温空气进行冷却。这就需要加装一个散热器，原理类似于水箱散热器，将高温高压空气分散到许多细小的管道里，而管道外有常温空气高速流过，从而达到降温目的（可以将气体温度从150摄氏度降到50摄氏度左右）。

中冷器试验台主要用于中冷器的温度循环测试。该试验台作为汽车中冷器在温度交变的情况下进行性能测试的主要设备，对保证其质量和提高其可靠性有重要作用。关于中冷器试验台的详细系统组成可以参考中国专利CN102645374A中的方案，需要说明的是，该方案仅仅是一种实现形式。

在所有的中冷器试验台中，都需要一个在中冷器试验件进行交替充气的部件，目前常用的是使用气动角阀座进行气路的切换，例如中国专利CN102645374A中，具有这样的记载，“正常运行时，由试件27两侧的气动角座阀e24和气动角座阀f28的交替动作实现多种波形的压力交变循环，如此完成一个压力循环周期，周而复始，当设定的循环次数完成后，试验结束。”由于实验使用的是高温压缩气体，温度最高可达300度甚至更高，所以经常会造成气动角阀座的损坏，目前，未见有专门用于解决该问题设计的换向装置。

发明内容

本发明的主要问题就是要寻求一种用于中冷器试验台试件两侧的切换阀门的替代装置，首先要满足耐高温、高频换向的指标，其次要满足多种实验波形的需要。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：该种中冷器压力脉冲试验台伺服换向装置，包括伺服电机、凸轮轴、气门总成和阀体，其特征在于，

所述阀体上部设有两个对称布置的“L”型通道，且在每个通道中分别设有至少一个气门配合部，两气门总成分别安装在每个通道中，且气门总成的顶部蘑菇头与气门配合部配合，气门总成下端位于阀体下部且分别与一个凸轮轴上的凸轮接触，所述凸轮轴轴由伺服电机驱动。

所述气门总成包括山字形支架、气门、复位弹簧以及滑套，所述山字形支架的中立柱与阀体进行滑动导向配合，所述山字形支架两侧的立柱上分别安装一个气门，且在所述气门和阀体之间设置复位弹簧与滑套，与单阀门相比具有通气流量大的特性。

所述山字形支架下端设有一个与凸轮轴上的凸轮相配合的滚子。

所述的凸轮轴为彼此无关联的两个，且每个凸轮轴对应与一个气门总成配合，每个凸轮轴分别由不同的伺服电机驱动。

所述的凸轮轴上同时固定两个分别与对应气门总成配合的凸轮，且两个凸轮彼此间隔180度布置。

在两所述通道的开口处分别设有法兰口，满足与气路快速连接的功能要求。

在每个动作部位设置润滑油路。

本发明的有益效果是：

1、利用发动机气门结构耐高温、耐高频换向结构特点，能很好的完成高温气体气路换向的任务；

2、采用伺服电机配合驱动凸轮轴，进而驱动气门的启闭，具有精确控制并可调节的特点，配合试验台控制系统，可以满足三角波、正弦波、上梯形波、双梯形波、锯齿波等多种试验波形的调制任务。

3、每一个通道中均设置两个气门，可以允许大流量气流快速通过。

4、气门结构为发动机现有成熟技术，气密性、动作灵敏度、精度、耐冲击性能具有可靠保证。

附图说明

图1为本发明的立体图；

图2为本发明的主视图；

图3为图1中A--A剖视图；

图4为图3中B--B剖视图。

图中：1阀体，11第一通道，111第一进气口，112第一出气口，

12第二通道，121第二进气口，122第二出气口，2密封环，3气门总成，

31蘑菇头，32山字形支架，33气门，34复位弹簧，35滑套，36中立柱，

37滚子，4凸轮轴，5伺服电机，6润滑油路。

具体实施方式

如图1至图4所示，

众所周知，气门的作用是专门负责向发动机内输入燃料并排出废气，其中，喷油器布置在中央，这样可以令油气混合气燃烧更迅速、更均匀，各气门的重量和开度适当地减小，使气门开启或闭合的速度更快，也就是在发动机领域中，气门的作用是相发动机燃烧缸体内喷射燃油的功能部件。

在气动阀门技术领域中，气动角座阀保持流速能够节省空间，它采用带弹簧安全保护的单作用气动执行机构来操作的导向角座阀。使用时，应该选择常开或常闭。气动角座阀广泛应用于短时间频繁启动，具有反应灵敏，动作准确的特点，配合电磁阀使用，用气动控制可准确控制气体、液体流量。可实现准确控温、滴加液体等要求。所以目前中冷器试验台都是用气动角座阀来实现换向。如中国专利CN102645374A中公布的方案，就需要满足以下性能要求：

试验介质：空气(除去油、水、杂质)；

试验介质温度：常温～300℃；

试验介质压力：0.5～3.5bar；

最大试验次数：100万次；

试验波形：正弦波、上梯形波、双梯形波和锯齿波；

试件容积：小于20L。

在本行业中，技术人员技术一般都是优先考虑现有的气动阀门部件，由于试验台中使用的气体为高温气体或者低温气体，温度跨度范围非常大，经常超出气动阀门的使用温度范围，造成阀门的损坏。一般的处理方式是，对气动角座阀作为一个易损件进行更换，未见有改进的先例。

本申请人在长期从事该工作的过程中，发现可以应用发动机气门的原理来制造改造一个耐高温换向装置，形成一个精确可控的阀门组件，具体的实现方式可以参考下面的实例：

该种中冷器压力脉冲试验台伺服换向装置，包括伺服电机、凸轮轴、气门总成和阀体，下面分别进行介绍。

阀体1，阀体分为从结构上说分为上部和下部，其中的阀体上部设有两个对称布置的“L”型通道，分别标记为第一通道11和第二通道12，在第一通道的顶部开口为第一进气口111，侧面的开口为第一出气口112，通过安装法兰口形成于气路连接的接口。同理，在第二通道12的顶部和侧面分别设置第二进气口121和第二出气口122。形成两个彼此隔离的气流通道。

在每个通道中分别设有两个收口，收口处安装一个密封环2，形成气门配合部，两气门总成上部分别安装在每个通道中，并向下穿过阀体达到下部的空腔。气门总成的顶部蘑菇头31与气门配合部配合，形成阀门启闭部分。

气门总成包括山字形支架32、气门33、复位弹簧34以及滑套35，山字形支架的中立柱36与阀体1进行滑动导向配合，进行上下方位的导向。山字形支架两侧的立柱上分别安装一个气门33，且在气门和阀体之间设置复位弹簧34与滑套35，与现有发动机气门结构相似。这种结构为双阀门结构，与单阀门相比具有通气流量大的特性。

气门总成3下端通过滚子37位于阀体下部分别与一个凸轮41接触，两个凸轮间隔180度分布在凸轮轴4上，两个凸轮轴4之间彼此独立，两凸轮轴分别由一个伺服电机5驱动，可以分别控制两通道的启闭时刻和启闭时间。伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。通过伺服电机的控制可以满足试验台调节脉冲频率和脉冲压力波形的需求。

在每个动作部位设置润滑油路6，润滑油路由油泵供油，可以满足长期免维护工作的需要。

本换向装置也可以满足换热器、冷凝器、中冷器、散热器、储水罐、水箱、汽车空调暖风芯子、空调管路、液压胶管、液压软管总成、汽车制动管、动力总成管及其他耐压部件的静压、爆破、泄漏、疲劳、热交变、压力脉冲测试等需要频繁、可控、耐高温换向系统中气动阀门的替代品。

实施例二

与实施例一不同之处在于，

气门总成3下端通过滚子37位于阀体下部分别与一个凸轮41接触，两个凸轮又分别固定在一根凸轮轴上，两个凸轮轴分别由不同的伺服电机驱动，通过伺服电机驱动控制两个通道的启闭时刻和间隔。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本发明的各种变形和改进，均应扩如本发明权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种中冷器压力脉冲试验台伺服换向装置，包括伺服电机、凸轮轴、气门总成和阀体，其特征在于，

所述阀体上部设有两个对称布置的“L”型通道，且在每个通道中分别设有至少一个气门配合部，气门总成分别安装在每个通道中，且气门总成的顶部蘑菇头与气门配合部配合，气门总成下端位于阀体下部且分别与一个凸轮轴上的凸轮接触，所述凸轮轴由伺服电机驱动；

所述气门总成包括山字形支架、气门、复位弹簧以及滑套，所述山字形支架的中立柱与阀体进行滑动导向配合，所述山字形支架两侧的立柱上分别安装一个气门，且在所述气门和阀体之间设置复位弹簧与滑套，与单阀门相比具有通气流量大的特性。

2.根据权利要求1所述的中冷器压力脉冲试验台伺服换向装置，其特征在于，所述山字形支架下端设有一个与凸轮轴上的凸轮相配合的滚子。

3.根据权利要求1所述的中冷器压力脉冲试验台伺服换向装置，其特征在于，所述的凸轮轴为彼此无关联的两个，且每个凸轮轴对应与一个气门总成配合，每个凸轮轴分别由不同的伺服电机驱动。

4.根据权利要求1所述的中冷器压力脉冲试验台伺服换向装置，其特征在于，所述的凸轮轴上同时固定两个分别与对应气门总成配合的凸轮，且两个凸轮彼此间隔180度布置。

5.根据权利要求1所述的中冷器压力脉冲试验台伺服换向装置，其特征在于，在两个所述通道的开口处分别设有法兰口，满足与气路快速连接的功能要求。

6.根据权利要求1所述的中冷器压力脉冲试验台伺服换向装置，其特征在于，在每个动作部位设置润滑油路。