CN103675001B - 一种热冲击和热疲劳强度考核的冷却系统 - Google Patents
一种热冲击和热疲劳强度考核的冷却系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种热冲击和热疲劳强度考核的冷却系统，属于试验设备技术领域。本发明包括对试件底部采用冷却水冷却的水冷系统Ⅰ；所述水冷系统Ⅰ包括试验箱体、试件、集水槽、冷却水喷嘴、集水箱、引水管、集水箱手动开关、回水泵、滤网、循环水箱手动开关、循环水箱架、排水管、循环水箱、溢流管、补水管、补水管手动开关、补水管电磁阀、回水管、进水管、冷却泵、三通阀、进水管电磁阀、止回阀。本发明一方面尽可能的模拟了内燃机受热件的实际冷却条件；另一方面能快速冷却受热零部件、减少冷却水的使用量，节约了资源和试验时间，提高了模拟的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及一种热冲击和热疲劳强度考核的冷却系统，属于试验设备技术领域。
背景技术
随着内燃机强化技术的普及，特别是增压技术的应用，内燃机活塞、缸盖、排气管、涡轮、缸套以及其它机械受热零部件的热负荷和热强度问题日益突出，已严重影响到了整机的可靠性和耐久性，因此迫切需要对活塞、缸盖、排气管、涡轮、缸套以及其它机械受热零部件的热冲击（疲劳）进行研究，采取相应的措施提高内燃机的可靠性、经济性、排放性和整机性能。
目前对活塞、缸盖、排气管、涡轮、缸套以及其它机械受热零部件的热冲击（疲劳）研究主要有三种方式，一种是数值仿真模拟分析，一种是直接进行整机试验，一种是进行模拟试验研究，而模拟试验研究具有周期短、耗费少、准确率高、适用性广等，因此是一种行之有效的方法。
在模拟试验研究中，冷却系统直接影响着模拟试验研究的准确性、周期的长短等，因此对冷却系统的研究具有重要的作用。
发明内容
本发明提供了一种热冲击和热疲劳强度考核的冷却系统，以用于解决内燃机活塞、缸盖、排气管、涡轮、缸套以及其它机械受热零部件热冲击/疲劳强度考核的冷却问题。
本发明的技术方案是：一种热冲击和热疲劳强度考核的冷却系统，包括对试件底部采用冷却水冷却的水冷系统Ⅰ；所述水冷系统Ⅰ包括试验箱体1、试件2、集水槽3、冷却水喷嘴4、集水箱5、引水管6、集水箱手动开关7、回水泵8、滤网9、循环水箱手动开关10、循环水箱架11、排水管12、循环水箱13、溢流管14、补水管15、补水管手动开关16、补水管电磁阀17、回水管18、进水管19、冷却泵20、三通阀21、进水管电磁阀22、止回阀23，其中试件2安装在试验箱体1内，集水槽3安装在试验箱体1内且位于试件2的正下方，冷却水喷嘴4安装在集水槽3内且与止回阀23相连，集水箱5安装在试验箱体1下部且位于集水槽3下方，引水管6连通集水箱5与试验箱体1，集水箱手动开关7安装在排水管12上，回水泵8与集水箱5连接且通过回水管18与循环水箱13连接，滤网9安装在进水管19上且位于冷却泵20和循环水箱13中间，循环水箱手动开关10安装在循环水箱13底部且与排水管12连接，循环水箱架11固定在地面上且与循环水箱13直接连接，排水管12与集水箱5连接，循环水箱13安装在循环水箱架11上，溢流管14安装在循环水箱13上部且与排水管12连接，补水管15安装在循环水箱13顶部，补水管手动开关16、补水管电磁阀17安装在补水管15上，回水管18安装在循环水箱13上部且与回水泵8连接，进水管19安装在循环水箱13下部，冷却泵20安装在进水管19上且与滤网9和三通阀21连接，三通阀21分别冷却泵20、进水管电磁阀22和回水管18连接，进水管电磁阀22安装在进水管19管路上且与三通阀21和止回阀23连接，止回阀23安装在进水管19管路上且与进水管电磁阀22和冷却水喷嘴4连接。
还包括对连接试件的连接轴采用水冷系统Ⅱ；所述水冷系统Ⅱ包括滴水冷却进水管24、滴水冷却电磁阀25、滴水喷头，其中滴水冷却进水管24不通过三通阀21直接与冷却泵20连接，滴水冷却电磁阀25安装在进水管24上。
还包括对试件顶部采用空气冷却的空冷系统；所述空冷系统包括空压机26、空气电磁阀27、空气管道28、空气喷嘴29；其中空压机26安装在试验箱体1外，空气管道28连接空压机26和空气喷嘴29，空气电磁阀27安装在空气管道28上，空气喷嘴29安装在试件2正上方。
所述集水箱5中设有液位计，所述循环水箱13中设有水温传感器。
本发明的工作原理是：
所述水冷系统Ⅰ的工作为：
水冷系统Ⅰ中的冷却泵20一直处于工作状态，当需要冷却试件2底部时：三通阀21与进水管电磁阀22的管道接通，冷却水经滤网9、进水管19、冷却泵20、三通阀21、进水管电磁阀22、止回阀23、冷却水喷嘴4喷水冷却试件2底部；当不需要对试件2底部进行冷却时：三通阀21接通连接回水管18的管道，冷却水经滤网9、进水管19、冷却泵20、三通阀21、回水管18返回循环水箱13（循环水箱13用于储存冷却水，由循环水箱架11支撑）。
试验箱体1在集水槽3下部有一凹坑，在凹坑下部连接引水管6，引水管6将集水槽3收集的冷却水引入集水箱5中。
冷却水喷嘴4通过止回阀23、进水管电磁阀22与三通阀21连接；冷却水喷嘴4安装在集水槽3内，集水槽3安装在试验箱体1内，用于收集冷却试件2后散落下的冷却水，不至于使冷却水到处飞溅。
集水箱5下部设置集水箱手动开关7，与排水管12相连，在试验结束后，打开集水箱手动开关7将集水箱5里面的冷却水排入排水管12。
集水箱5用以临时储存冷却水。集水箱5中设置有液位计，当冷却水升高至一定高度时，回水泵8将集水箱5中的冷却水经回水泵8、回水管18返回循环水箱13，实现冷却水的循环使用；当集水箱5中的冷却水降低至一定高度时，回水泵8停止工作，冷却水被收集在集水箱5中。
循环水箱13下部设置有循环水箱手动开关10，与排水管12相连；在试验结束后，打开循环水箱手动开关10将循环水箱13里面的冷却水排入排水管12。
溢流管14安装在循环水箱13上，其高度为循环水箱13中冷却水液位的最高高度，当冷却液位高于此高度时，冷却水自动通过溢流管14流入排水管12中。
补水管15安装在循环水箱13上部；补水管15上安装有补水管手动开关16、补水管电磁阀17。当需要往循环水箱13中补水时，冷却水经补水管15、补水管手动开关16、补水管电磁阀17往循环水箱13里补充冷却水。
循环水箱13里设置有水温传感器。当冷却水温度高于一定值时，补水管电磁阀17打开，补水管15往循环水箱13中补充冷却水，使冷却水温度下降到设定温度范围。
另外，水温传感器及液位计通过工控机控制。
所述水冷系统Ⅱ的工作为：
为防止连接试件2的连接轴过热，影响试验台的正常工作，专门设计了一条管道对连接轴进行滴水冷却；滴水冷却包括滴水冷却进水管24、滴水冷却电磁阀25、滴水喷头；滴水冷却进水管24与三通阀21和冷却泵20中间部分相连，冷却水经滤网9、进水管19、冷却泵20、滴水冷却进水管24、滴水冷却电磁阀25滴水冷却连接轴；调节滴水冷却电磁阀25可调节滴水冷却的冷却水流量，使冷却水能慢速滴落冷却连接轴。
所述空冷系统的工作为：
空冷系统包括空压机26、空气电磁阀27和空气管道28、空气喷嘴29组成，空压机26一直处于工作状态压缩空气对试件2顶部进行了冷却；通过调节空气电磁阀27可以实现对空气的流量的调节。
本发明的有益效果是：一方面尽可能的模拟了内燃机受热件的实际冷却条件；另一方面能快速冷却受热零部件、减少冷却水的使用量，节约了资源和试验时间，提高了模拟的准确性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中各标号：1为试验箱体、2为试件、3为集水槽、4为冷却水喷嘴、5为集水箱、6为引水管、7为集水箱手动开关、8为回水泵、9为滤网、10为循环水箱手动开关、11为循环水箱架、12为排水管、13为循环水箱、14为溢流管、15为补水管、16为补水管手动开关、17为补水管电磁阀、18为回水管、19为进水管、20为冷却泵、21为三通阀、22为进水管电磁阀、23为止回阀、24为滴水冷却进水管、25为滴水冷却电磁阀、26为空压机、27为空气电磁阀、28为空气管道、29为空气喷嘴。
具体实施方式
实施例1：如图1所示，一种热冲击和热疲劳强度考核的冷却系统，包括对试件底部采用冷却水冷却的水冷系统Ⅰ；所述水冷系统Ⅰ包括试验箱体1、试件2、集水槽3、冷却水喷嘴4、集水箱5、引水管6、集水箱手动开关7、回水泵8、滤网9、循环水箱手动开关10、循环水箱架11、排水管12、循环水箱13、溢流管14、补水管15、补水管手动开关16、补水管电磁阀17、回水管18、进水管19、冷却泵20、三通阀21、进水管电磁阀22、止回阀23，其中试件2安装在试验箱体1内，集水槽3安装在试验箱体1内且位于试件2的正下方，冷却水喷嘴4安装在集水槽3内且与止回阀23相连，集水箱5安装在试验箱体1下部且位于集水槽3下方，引水管6连通集水箱5与试验箱体1，集水箱手动开关7安装在排水管12上，回水泵8与集水箱5连接且通过回水管18与循环水箱13连接，滤网9安装在进水管19上且位于冷却泵20和循环水箱13中间，循环水箱手动开关10安装在循环水箱13底部且与排水管12连接，循环水箱架11固定在地面上且与循环水箱13直接连接，排水管12与集水箱5连接，循环水箱13安装在循环水箱架11上，溢流管14安装在循环水箱13上部且与排水管12连接，补水管15安装在循环水箱13顶部，补水管手动开关16、补水管电磁阀17安装在补水管15上，回水管18安装在循环水箱13上部且与回水泵8连接，进水管19安装在循环水箱13下部，冷却泵20安装在进水管19上且与滤网9和三通阀21连接，三通阀21分别冷却泵20、进水管电磁阀22和回水管18连接，进水管电磁阀22安装在进水管19管路上且与三通阀21和止回阀23连接，止回阀23安装在进水管19管路上且与进水管电磁阀22和冷却水喷嘴4连接。
还包括对连接试件的连接轴采用水冷系统Ⅱ；所述水冷系统Ⅱ包括滴水冷却进水管24、滴水冷却电磁阀25、滴水喷头，其中滴水冷却进水管24不通过三通阀21直接与冷却泵20连接，滴水冷却电磁阀25安装在进水管24上。
还包括对试件顶部采用空气冷却的空冷系统；所述空冷系统包括空压机26、空气电磁阀27、空气管道28、空气喷嘴29；其中空压机26安装在试验箱体1外，空气管道28连接空压机26和空气喷嘴29，空气电磁阀27安装在空气管道28上，空气喷嘴29安装在试件2正上方。
所述集水箱5中设有液位计，所述循环水箱13中设有水温传感器。
实施例2：如图1所示，一种热冲击和热疲劳强度考核的冷却系统，包括对试件底部采用冷却水冷却的水冷系统Ⅰ；所述水冷系统Ⅰ包括试验箱体1、试件2、集水槽3、冷却水喷嘴4、集水箱5、引水管6、集水箱手动开关7、回水泵8、滤网9、循环水箱手动开关10、循环水箱架11、排水管12、循环水箱13、溢流管14、补水管15、补水管手动开关16、补水管电磁阀17、回水管18、进水管19、冷却泵20、三通阀21、进水管电磁阀22、止回阀23，其中试件2安装在试验箱体1内，集水槽3安装在试验箱体1内且位于试件2的正下方，冷却水喷嘴4安装在集水槽3内且与止回阀23相连，集水箱5安装在试验箱体1下部且位于集水槽3下方，引水管6连通集水箱5与试验箱体1，集水箱手动开关7安装在排水管12上，回水泵8与集水箱5连接且通过回水管18与循环水箱13连接，滤网9安装在进水管19上且位于冷却泵20和循环水箱13中间，循环水箱手动开关10安装在循环水箱13底部且与排水管12连接，循环水箱架11固定在地面上且与循环水箱13直接连接，排水管12与集水箱5连接，循环水箱13安装在循环水箱架11上，溢流管14安装在循环水箱13上部且与排水管12连接，补水管15安装在循环水箱13顶部，补水管手动开关16、补水管电磁阀17安装在补水管15上，回水管18安装在循环水箱13上部且与回水泵8连接，进水管19安装在循环水箱13下部，冷却泵20安装在进水管19上且与滤网9和三通阀21连接，三通阀21分别冷却泵20、进水管电磁阀22和回水管18连接，进水管电磁阀22安装在进水管19管路上且与三通阀21和止回阀23连接，止回阀23安装在进水管19管路上且与进水管电磁阀22和冷却水喷嘴4连接。
还包括对连接试件的连接轴采用水冷系统Ⅱ；所述水冷系统Ⅱ包括滴水冷却进水管24、滴水冷却电磁阀25、滴水喷头，其中滴水冷却进水管24不通过三通阀21直接与冷却泵20连接，滴水冷却电磁阀25安装在进水管24上。
所述集水箱5中设有液位计，所述循环水箱13中设有水温传感器。
实施例3：如图1所示，一种热冲击和热疲劳强度考核的冷却系统，包括对试件底部采用冷却水冷却的水冷系统Ⅰ；所述水冷系统Ⅰ包括试验箱体1、试件2、集水槽3、冷却水喷嘴4、集水箱5、引水管6、集水箱手动开关7、回水泵8、滤网9、循环水箱手动开关10、循环水箱架11、排水管12、循环水箱13、溢流管14、补水管15、补水管手动开关16、补水管电磁阀17、回水管18、进水管19、冷却泵20、三通阀21、进水管电磁阀22、止回阀23，其中试件2安装在试验箱体1内，集水槽3安装在试验箱体1内且位于试件2的正下方，冷却水喷嘴4安装在集水槽3内且与止回阀23相连，集水箱5安装在试验箱体1下部且位于集水槽3下方，引水管6连通集水箱5与试验箱体1，集水箱手动开关7安装在排水管12上，回水泵8与集水箱5连接且通过回水管18与循环水箱13连接，滤网9安装在进水管19上且位于冷却泵20和循环水箱13中间，循环水箱手动开关10安装在循环水箱13底部且与排水管12连接，循环水箱架11固定在地面上且与循环水箱13直接连接，排水管12与集水箱5连接，循环水箱13安装在循环水箱架11上，溢流管14安装在循环水箱13上部且与排水管12连接，补水管15安装在循环水箱13顶部，补水管手动开关16、补水管电磁阀17安装在补水管15上，回水管18安装在循环水箱13上部且与回水泵8连接，进水管19安装在循环水箱13下部，冷却泵20安装在进水管19上且与滤网9和三通阀21连接，三通阀21分别冷却泵20、进水管电磁阀22和回水管18连接，进水管电磁阀22安装在进水管19管路上且与三通阀21和止回阀23连接，止回阀23安装在进水管19管路上且与进水管电磁阀22和冷却水喷嘴4连接。
还包括对试件顶部采用空气冷却的空冷系统；所述空冷系统包括空压机26、空气电磁阀27、空气管道28、空气喷嘴29；其中空压机26安装在试验箱体1外，空气管道28连接空压机26和空气喷嘴29，空气电磁阀27安装在空气管道28上，空气喷嘴29安装在试件2正上方。
所述集水箱5中设有液位计，所述循环水箱13中设有水温传感器。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (4)
1.一种热冲击和热疲劳强度考核的冷却系统，其特征在于：包括对试件底部采用冷却水冷却的水冷系统Ⅰ；所述水冷系统Ⅰ包括试验箱体（1）、试件（2）、集水槽（3）、冷却水喷嘴（4）、集水箱（5）、引水管（6）、集水箱手动开关（7）、回水泵（8）、滤网（9）、循环水箱手动开关（10）、循环水箱架（11）、排水管（12）、循环水箱（13）、溢流管（14）、补水管（15）、补水管手动开关（16）、补水管电磁阀（17）、回水管（18）、进水管（19）、冷却泵（20）、三通阀（21）、进水管电磁阀（22）、止回阀（23），其中试件（2）安装在试验箱体（1）内，集水槽（3）安装在试验箱体（1）内且位于试件（2）的正下方，冷却水喷嘴（4）安装在集水槽（3）内且与止回阀（23）相连，集水箱（5）安装在试验箱体（1）下部且位于集水槽（3）下方，引水管（6）连通集水箱（5）与试验箱体（1），集水箱手动开关（7）安装在排水管（12）上，回水泵（8）与集水箱（5）连接且通过回水管（18）与循环水箱（13）连接，滤网（9）安装在进水管（19）上且位于冷却泵（20）和循环水箱（13）中间，循环水箱手动开关（10）安装在循环水箱（13）底部且与排水管（12）连接，循环水箱架（11）固定在地面上且与循环水箱（13）直接连接，排水管（12）与集水箱（5）连接，循环水箱（13）安装在循环水箱架（11）上，溢流管（14）安装在循环水箱（13）上部且与排水管（12）连接，补水管（15）安装在循环水箱（13）顶部，补水管手动开关（16）、补水管电磁阀（17）安装在补水管（15）上，回水管（18）安装在循环水箱（13）上部且与回水泵（8）连接，进水管（19）安装在循环水箱（13）下部，冷却泵（20）安装在进水管（19）上且与滤网（9）和三通阀（21）连接，三通阀（21）分别与冷却泵（20）、进水管电磁阀（22）和回水管（18）连接，进水管电磁阀（22）安装在进水管（19）管路上且与三通阀（21）和止回阀（23）连接，止回阀（23）安装在进水管（19）管路上且与进水管电磁阀（22）和冷却水喷嘴（4）连接。
2.根据权利要求1所述的热冲击和热疲劳强度考核的冷却系统，其特征在于：还包括对连接试件的连接轴采用水冷系统Ⅱ；所述水冷系统Ⅱ包括滴水冷却进水管（24）、滴水冷却电磁阀（25）、滴水喷头，其中滴水冷却进水管（24）不通过三通阀（21）直接与冷却泵（20）连接，滴水冷却电磁阀（25）安装在滴水冷却进水管（24）上。
3.根据权利要求1或2所述的热冲击和热疲劳强度考核的冷却系统，其特征在于：还包括对试件顶部采用空气冷却的空冷系统；所述空冷系统包括空压机（26）、空气电磁阀（27）、空气管道（28）、空气喷嘴（29）；其中空压机（26）安装在试验箱体（1）外，空气管道（28）连接空压机（26）和空气喷嘴（29），空气电磁阀（27）安装在空气管道（28）上，空气喷嘴（29）安装在试件（2）正上方。
4.根据权利要求1所述的热冲击和热疲劳强度考核的冷却系统，其特征在于：所述集水箱（5）中设有液位计，所述循环水箱（13）中设有水温传感器。
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