CN105841936B - 一种节温器冷热冲击试验系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发动机的节温器技术领域，尤其涉及一种节温器冷热冲击试验系统，包括：冷热冲击腔室、悬置于其内的节温器、位移传感器和喷水管；热水箱、第一管道、喷水管、冷热冲击腔室以及第二管道构成的热冲击回路，第一管道上串联有热水泵和第一电磁阀，并设有第一温度传感器和第一压力传感器；冷水箱、第三管道、喷水管、冷热冲击腔室以及第四管道构成的冷冲击回路，第三管道上串联有冷水泵和第二电磁阀，并设有第二温度传感器和第二压力传感器；控制单元控制第一电磁阀和第二电磁阀交替开启或关闭，以使热冲击回路和冷冲击回路其中的一个开启且另一个关闭。实现了不同温度边界条件之间的快速切换，能够精确测量节温器的启闭速率及变化情况。

Description

一种节温器冷热冲击试验系统

技术领域

本发明涉及发动机的节温器技术领域，尤其涉及一种节温器冷热冲击试验系统。

背景技术

节温器是一种控制冷却液流动路径的阀门，是一种自动调温装置，通过感知冷却液温度控制自身阀门开闭。其根据冷却水温度的高低自动调节进入散热器的水量，改变水的循环范围，以调节冷却系统的散热能力，保证发动机在合适的温度范围内工作。节温器必须保持良好的技术状态，否则会严重影响发动机的正常工作。如节温器主阀门开启过迟，就会引起发动机过热；主阀门开启过早，则使发动机预热时间延长，使发动机温度过低。

要验证节温器对冷热冲击的响应速率及变化情况，判断节温器的失效周期，目前是通过在发动机上装配被测节温器，发动机循环水外接冷热冲击试验系统，根据冷热冲击试验系统控制情况，实时测量发动机的进出水温度，并与设计值对比来判断节温器启闭状态。这种检测方法的试验成本很高，由于发动机冷却介质量较大，冷热边界条件控制不准确，无法得到节温器启闭性能数据，判断节温器性能及失效周期也没有数据支撑，都是模糊判定。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供一种能够在不同温度边界条件之间快速切换并精确测量节温器的启闭速率及变化情况的节温器冷热冲击试验系统。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种节温器冷热冲击试验系统，包括：冷热冲击腔室，冷热冲击腔室内悬置有节温器、测量节温器的升程位移的位移传感器和向节温器喷洒热/冷水的喷水管，冷热冲击腔室的底部设有热/冷水出口；容纳有恒温的热水的热水箱，热水箱通过第一管道与喷水管连通，并通过第二管道与热/冷水出口连通，热水箱、第一管道、喷水管、冷热冲击腔室以及第二管道构成热冲击回路，第一管道上串联有热水泵和第一电磁阀，并设有测量热冲击回路中热水的温度的第一温度传感器和测量热冲击回路中热水的压力的第一压力传感器；容纳有恒温的冷水的冷水箱，冷水箱通过第三管道与喷水管连通，并通过第四管道与热/冷水出口连通，冷水箱、第三管道、喷水管、冷热冲击腔室以及第四管道构成冷冲击回路，第三管道上串联有冷水泵和第二电磁阀，并设有测量冷冲击回路中冷水的温度的第二温度传感器和测量冷冲击回路中冷水的压力的第二压力传感器；以及控制单元，控制单元控制第一电磁阀和第二电磁阀交替开启或关闭，以使热冲击回路和冷冲击回路其中的一个开启且另一个关闭。

根据本发明，还包括第五管道、设于第五管道的第三电磁阀和设于热水箱内的加热器，第五管道的一端在热水泵与第一电磁阀之间与第一管道连通，其另一端与热水箱连通；控制单元根据第一温度传感器测得的温度值控制第三电磁阀和加热器开启或关闭，以启动或停止对热水箱内的水进行加热。

根据本发明，还包括第六管道、设于第六管道的第四电磁阀和设于冷水箱内的热交换器，第六管道的一端在冷水泵与第二电磁阀之间与第二管道连通，其另一端与冷水箱连通；控制单元根据第二温度传感器测得的温度值控制第四电磁阀和热交换器开启或关闭，以启动或停止对冷水箱内的水进行冷却。

根据本发明，还包括测量冷热冲击腔室内的液位的第一液位计。

根据本发明，还包括设于第二管道的第一节流阀和设于第四管道的第二节流阀；控制单元根据第一液位计测得的液位值控制第一节流阀和第二节流阀开启或关闭，以对冷热冲击腔室内的液位进行调节。

根据本发明，还包括测量热水箱内的液位的第二液位计和测量冷水箱内的液位的第三液位计。

根据本发明，还包括连通热水箱和冷水箱的第七管道，第七管道上设有液位平衡阀；控制单元根据第二液位计和第三液位计测得的液位值控制液位平衡阀开启或关闭，以对热水箱和冷水箱内的液位进行调节。

根据本发明，喷水管为涡流环，其包括环状管体和设于环状管体的多个喷头。

根据本发明，冷热冲击腔室内还设有用于安装节温器的节温器托架和将节温器压紧在节温器托架上的压紧器。

根据本发明，冷热冲击腔室内还设有用于安装位移传感器的传感器托架，其使得位移传感器的端部与节温器的顶部接触。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案提供的节温器冷热冲击试验系统具有如下优点：

通过控制单元的控制实现恒温热冲击回路和恒温冷冲击回路的交替循环，即实现了在不同温度边界条件之间的快速切换，通过位移传感器、第一温度传感器、第一压力传感器、第二温度传感器和第二压力传感器，能够实时测量并记录节温器的升程位移、冷热冲击温度及压力参数，因此能够精确测量节温器的启闭速率及变化情况，由此来分析节温器的工作性能，得出节温器的升程位移随外界温度变化的实时曲线，并判断节温器的失效周期，从而获取节温器的可靠性，并判断符合装机匹配的最佳节温器。

附图说明

图1是本发明实施例的节温器冷热冲击试验系统的结构示意图；

图2是本发明实施例的节温器冷热冲击试验系统的冷热冲击腔室的整体结构示意图；

图3是图2中示出的冷热冲击腔室的侧视整体结构示意图；

图4是图2中示出的冷热冲击腔室分体结构示意图；

图5是图2中示出的冷热冲击腔室的侧视分体结构示意图；

图6是本发明实施例的节温器冷热冲击试验系统的喷水管的结构示意图。

图中：1：冷热冲击腔室；10：热/冷水出口；11：传感器托架；12：位移传感器；13：节温器托架；14：冷热冲击器皿；15：喷水管；151：环状管体；152：喷头；153、154：进水口；16：节温器；17：压紧器；18：三通管；19：第一液位计；21：第一电磁阀；22：第三电磁阀；23：第一压力传感器；24：第一温度传感器；25：热水泵；261：安全阀；262：加热器；263：第二液位计；264：热水箱；27：第一节流阀；31：第二电磁阀；32：第四电磁阀；33：第二压力传感器；34：第二温度传感器；35：冷水泵；361：热交换器；362：第三液位计；363：外循环节流阀；364：冷水箱；37：第二节流阀；4：液位平衡阀；61：第一管道；62：第二管道；63：第三管道；64：第四管道；65：第五管道；66：第六管道；67：第七管道。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图6所示，本发明节温器冷热冲击试验系统的一种实施例。如图1所示，本实施例的节温器冷热冲击试验系统包括：冷热冲击腔室1、向冷热冲击腔室1提供热水的热水箱264、向冷热冲击腔室1提供冷水的冷水箱364以及控制该系统运行的控制单元。

具体地，在本实施例中，如图2至图5所示，冷热冲击腔室1为由冷热冲击器皿14构成的倒锥型腔体，冷热冲击腔室1内悬置有节温器16、位移传感器12和喷水管15，位移传感器12和喷水管15均位于节温器16的上方。位移传感器12安装在传感器托架11上，传感器托架11固定在冷热冲击腔室1的顶端。位移传感器12用于测量节温器16的升程位移。节温器16安装在节温器托架13上，节温器托架13与传感器托架11连接固定。节温器托架13呈框架式托架，节温器16设在该框架式托架的内部并位于其底端，由压紧器17将节温器16压紧紧固在节温器托架13上，以防止节温器16在试验过程中发生位移而影响测量精度。压紧器17具有弹簧锁紧功能，可自由旋转，拆装方便，压紧可靠。传感器托架11的尺寸大小可根据节温器16的尺寸设置，以使得位移传感器12的底端与节温器16的顶部恰好接触，且不给节温器16施加外力，从而确保试验结果的真实性。喷水管15用于向节温器16喷洒热/冷水。本实施例的喷水管15为涡流环，如图6所示，喷水管15包括环状管体151和设于环状管体151的多个喷头152，环状管体151设有进水口，本实施例的进水口设有两个，进水口153和进水口154相对设置于环状管体151上。多个喷头152为偏心设计，且间隔均匀的环布于环状管体151，以确保各喷头152喷射出的液柱形成涡流，提高介质流动性，使节温器16在冷、热冲击的过程中温度快速、均匀地变化，保证试验结果的准确可靠。在冷热冲击腔室1的底部设有热/冷水出口10，用于排出冷热冲击腔室1内的热/冷水。

如图1所示，本实施例的热水箱264内容纳有恒温的热水，热水箱264通过第一管道61与喷水管15的一个进水口153连通，并通过第二管道62与冷热冲击腔室1的热/冷水出口10连通，使得热水箱264、第一管道61、喷水管15、冷热冲击腔室1以及第二管道62构成热冲击回路。第一管道61上串联有热水泵25和第一电磁阀21，热水泵25为变频水泵。当热水泵25和第一电磁阀21都开启时，热冲击回路开启，热水箱264内的热水经第一管道61上的热水泵25和第一电磁阀21进入喷水管15中，由喷水管15的喷头152喷洒到节温器16上，以对节温器16进行热冲击试验，洒到节温器16上的热水落入冷热冲击腔室1的底部，由热/冷水出口10经第二管道62回流至热水箱264中，由此实现热水的循环利用。当第一电磁阀21关闭时，热冲击回路则关闭。第一管道61上还设有测量热冲击回路中热水的温度的第一温度传感器24和测量热冲击回路中热水的压力的第一压力传感器23，由此获得热冲击试验中热水的实时温度值和压力值。

本实施例的冷水箱364内容纳有恒温的冷水，冷水箱364通过第三管道63与喷水管15的另一个进水口154连通，并通过第四管道64与冷热冲击腔室1的热/冷水出口10连通，使得冷水箱364、第三管道63、喷水管15、冷热冲击腔室1以及第四管道64构成冷冲击回路。在本实施例中，第二管道62和第三管道63分别通过三通管18与冷热冲击腔室1的热/冷水出口10连通。第三管道63上串联有冷水泵35和第二电磁阀31，冷水泵35为变频水泵。当冷水泵35和第二电磁阀31都开启时，冷冲击回路开启，冷水箱364内的冷水经三管道63上的冷水泵35和第二电磁阀31进入喷水管15中，由喷水管15的喷头152喷洒到节温器16上，以对节温器16进行冷冲击试验，洒到节温器16上的冷水落入冷热冲击腔室1的底部，由热/冷水出口10经第四管道64回流至冷水箱364中，由此实现冷水的循环利用。当第二电磁阀31关闭时，冷冲击回路则关闭。第三管道63上还设有测量冷冲击回路中冷水的温度的第二温度传感器34和测量冷冲击回路中冷水的压力的第二压力传感器33，由此获得冷冲击试验中冷水的实时温度值和压力值。本实施例的控制单元控制第一电磁阀21和第二电磁阀31交替开启或关闭，以使热冲击回路和冷冲击回路其中的一个开启且另一个关闭，从而实现对节温器16交替进行冷、热冲击试验。

本实施例的上述节温器冷热冲击试验系统，通过控制单元的控制实现恒温热冲击回路和恒温冷冲击回路的交替循环，即实现了在不同温度边界条件之间的快速切换，通过位移传感器12、第一温度传感器24、第一压力传感器23、第二温度传感器34和第二压力传感器33，能够实时测量并记录节温器16的升程位移、冷热冲击温度及压力参数，因此能够精确测量节温器16的启闭速率及变化情况，由此来分析节温器16的工作性能，得出节温器16的升程位移随外界温度变化的实时曲线，并判断节温器16的失效周期，从而获取节温器16的可靠性，决定哪种节温器更适合配机使用。

进一步，本实施例的节温器冷热冲击试验系统还包括第五管道65、设于第五管道65的第三电磁阀22和设于热水箱264内的加热器262，加热器262用于对热水箱264内的水进行加热。第五管道65的一端在热水泵25与第一电磁阀之间与第一管道61连通，第五管道65的另一端与热水箱264连通。在试验开始时，关闭第一电磁阀21，开启热水泵25和第三电磁阀22，由热水箱264、热水泵25和第五管道65形成热水循环回路，在该热水循环回路开启的同时通过加热器262对热水箱264内的水进行加热，以使其温度提高到设定温度值并保持恒温。控制单元根据第一温度传感器24测得的温度值控制第三电磁阀22和加热器262开启或关闭，以启动或停止对热水箱264内的水进行加热。

进一步，本实施例的节温器冷热冲击试验系统还包括第六管道66、设于第六管道66的第四电磁阀32和设于所述冷水箱内的热交换器361，热交换器361连通外循环冷却回路，外循环冷却回路上设有外循环节流阀363，开启外循环节流阀363，可通过热交换器361对冷水箱364内的水进行冷却降温。第六管道66的一端在冷水泵35与第二电磁阀31之间与第二管道62连通，第六管道66的另一端与冷水箱364连通。在试验开始时，关闭第二电磁阀31，开启冷水泵35和第四电磁阀32，由冷水箱364、冷水泵35和第六管道66形成冷水循环回路，在该冷水循环回路开启的同时通过热交换器361对冷水箱364内的水进行冷却降温，以使其温度降低到设定温度值并保持恒温。控制单元根据第二温度传感器33测得的温度值控制第四电磁阀32和热交换器361开启或关闭，以启动或停止对冷水箱364内的水进行冷却。

进一步，本实施例的节温器冷热冲击试验系统还包括测量冷热冲击腔室1内的液位的第一液位计19、设于第二管道62的第一节流阀27和设于第四管道64的第二节流阀37。控制单元根据第一液位计19测得的液位值控制第一节流阀27和第二节流阀37开启或关闭，以对冷热冲击腔室1内的液位进行调节，保证冷热冲击腔室1内的液位低于节温器16并保持恒定，以防止对位移传感器12产生干扰。

进一步，本实施例的节温器冷热冲击试验系统还包括测量热水箱264内的液位的第二液位计236、测量冷水箱364内的液位的第三液位计362以及连通热水箱264和冷水箱364的第七管道67，第七管道67上设有液位平衡阀4。控制单元根据第二液位计236和第三液位计362测得的液位值控制液位平衡阀4开启或关闭，以对热水箱264和冷水箱364内的液位进行调节，以平衡热水箱264和冷水箱364内的液位。

此外，在热水箱264的顶部还设有安全阀261，可防止热水箱264内的热水外溢，保障试验安全。

本实施例的节温器冷热冲击试验系统在使用时，线给控制单元通电，控制单元首先检测第二液位计263和第三液位计362测得的液位值，判断热水箱264和冷水箱364内的液位是否满足设定要求，当不满足要求时，开启液位平衡阀4来调节热水箱264和冷水箱364的液位，使其达到平衡。然后开启第三电磁阀22和第四电磁阀32，关闭第一电磁阀21和第二电磁阀31，同时关闭第一节流阀27和第二节流阀37，开启热水泵25和冷水泵35，使热水循环回路和冷水循环回路进行内部循环，根据控制单元设定的温度，通过加热器262对热水箱264内的水加热使其达到设定温度，通过外循环节流阀364和热交换器361对冷水箱364内的水进行冷却使其达到设定温度。在热水箱264和冷水箱364内水的温度都达到设定值后，根据控制单元程控进行冷热冲击交替循环：热冲击时，关闭第三电磁阀22，开启第一电磁阀21和第一节流阀27；冷冲击时，关闭第四电磁阀32，开启第二电磁阀31和第二节流阀37。在冷热冲击切换期间，为尽量将冷热冲击腔室1内热/冷水排除干净，由热冲击结束进入冷冲击之前，先关闭第一电磁阀21，通过第一液位计19检测，确定冷热冲击腔室1内的热水排除干净后再关闭第一节流阀27，然后再开启第二电磁阀31和第二节流阀37，进入冷冲击循环，由冷冲击结束进入热冲击之前也进行同样控制。通过位移传感器12、第一温度传感器24、第一压力传感器23、第二温度传感器34和第二压力传感器33，能够实时测量并记录节温器16的升程位移、冷热冲击温度及压力参数，并由控制单元监测界面实时显示变化曲线，通过数据分析节温器16的失效周期，判断其可靠性，为整机匹配节温器16提供数据支持，提高整机性能及可靠性。

综上所述，本本实施例的节温器冷热冲击试验系统通过控制单元程控，实现了节温器16冷热冲击的全自动循环，加热器262和热交换器361精确控制热水箱264和冷水箱364内水的温度，高精度位移传感器12实时监控节温器16的升程位移，能够准确的模拟节温器16在整车上的冷热冲击工况，得到节温器16行程与介质(水)温度变化关系曲线，利用此数据获取节温器16的失效周期，判断其可靠性，提升配机的整机可靠性。该系统试验成本低，结构简单，拆装方便，实现了节温器冷热冲击试验测试的全自动化。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种节温器冷热冲击试验系统，包括冷热冲击腔室、容纳有恒温的热水的热水箱、容纳有恒温的冷水的冷水箱以及控制单元，所述冷热冲击腔室内悬置有节温器和向所述节温器喷洒热/冷水的喷水管，所述冷热冲击腔室的底部设有热/冷水出口；所述热水箱通过第一管道与所述喷水管连通，并通过第二管道与所述热/冷水出口连通，所述热水箱、所述第一管道、所述喷水管、所述冷热冲击腔室以及所述第二管道构成热冲击回路，所述第一管道上串联有热水泵；所述冷水箱通过第三管道与所述喷水管连通，并通过第四管道与所述热/冷水出口连通，所述冷水箱、所述第三管道、所述喷水管、所述冷热冲击腔室以及所述第四管道构成冷冲击回路，所述第三管道上串联有冷水泵；其特征在于，

所述冷热冲击腔室内悬置有测量所述节温器的升程位移的位移传感器；

所述第一管道上串联有第一电磁阀，并设有测量所述热冲击回路中热水的温度的第一温度传感器和测量所述热冲击回路中热水的压力的第一压力传感器；

所述第三管道上串联有第二电磁阀，并设有测量所述冷冲击回路中冷水的温度的第二温度传感器和测量所述冷冲击回路中冷水的压力的第二压力传感器；

所述控制单元控制所述第一电磁阀和所述第二电磁阀交替开启或关闭，以使所述热冲击回路和所述冷冲击回路其中的一个开启且另一个关闭。

2.根据权利要求1所述的节温器冷热冲击试验系统，其特征在于，还包括第五管道、设于所述第五管道的第三电磁阀和设于所述热水箱内的加热器，所述第五管道的一端在所述热水泵与所述第一电磁阀之间与所述第一管道连通，其另一端与所述热水箱连通；所述控制单元根据所述第一温度传感器测得的温度值控制所述第三电磁阀和所述加热器开启或关闭，以启动或停止对所述热水箱内的水进行加热。

3.根据权利要求1所述的节温器冷热冲击试验系统，其特征在于，还包括第六管道、设于所述第六管道的第四电磁阀和设于所述冷水箱内的热交换器，所述第六管道的一端在所述冷水泵与所述第二电磁阀之间与所述第二管道连通，其另一端与所述冷水箱连通；所述控制单元根据所述第二温度传感器测得的温度值控制所述第四电磁阀和所述热交换器开启或关闭，以启动或停止对所述冷水箱内的水进行冷却。

4.根据权利要求1所述的节温器冷热冲击试验系统，其特征在于，还包括测量所述冷热冲击腔室内的液位的第一液位计。

5.根据权利要求4所述的节温器冷热冲击试验系统，其特征在于，还包括设于所述第二管道的第一节流阀和设于所述第四管道的第二节流阀；所述控制单元根据所述第一液位计测得的液位值控制所述第一节流阀和所述第二节流阀开启或关闭，以对所述冷热冲击腔室内的液位进行调节。

6.根据权利要求1所述的节温器冷热冲击试验系统，其特征在于，还包括测量所述热水箱内的液位的第二液位计和测量所述冷水箱内的液位的第三液位计。

7.根据权利要求6所述的节温器冷热冲击试验系统，其特征在于，还包括连通所述热水箱和所述冷水箱的第七管道，所述第七管道上设有液位平衡阀；所述控制单元根据所述第二液位计和所述第三液位计测得的液位值控制所述液位平衡阀开启或关闭，以对所述热水箱和所述冷水箱内的液位进行调节。

8.根据权利要求1所述的节温器冷热冲击试验系统，其特征在于，所述喷水管为涡流环，其包括环状管体和设于所述环状管体的多个喷头。

9.根据权利要求1所述的节温器冷热冲击试验系统，其特征在于，所述冷热冲击腔室内还设有用于安装所述节温器的节温器托架和将所述节温器压紧在所述节温器托架上的压紧器。

10.根据权利要求1所述的节温器冷热冲击试验系统，其特征在于，所述冷热冲击腔室内还设有用于安装所述位移传感器的传感器托架，其使得所述位移传感器的端部与所述节温器的顶部接触。