CN106525283A - 一种开关阀的试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种开关阀的试验装置，该开关阀用于发动机排气系统，该装置包括通过管路顺次连接的空气压缩机、燃烧器、气体混合加热器、稳压筒、进气压力筒以及背压筒，开关阀设置在进气压力筒与背压筒之间的连接管路上，背压筒上设置有与外部环境连通的排气口，其中来自空气压缩机的空气在气体混合加热器中由来自燃烧器的尾气混合加热，并且混合加热后的气体供给到开关阀。本发明的试验装置能够模拟开关阀在发动机实际运转时所处的实际环境条件，有效检验开关阀的开闭功能可靠性。

Description

一种开关阀的试验装置

技术领域

本发明涉及开关阀的试验装置，具体地，涉及一种用于船用柴油机排气系统的开关阀的可靠性试验装置。

背景技术

开关阀是船用柴油机排气系统的重要组成部分，其阀门打开和关闭直接影响排气管路中流向涡轮增压器的气流流动，从而影响增压器工作效率和柴油机性能。为了保证船用柴油机的正常运行，开关阀必须具有在高温高压条件下长期可靠的正常开闭功能，因此需要能够模拟船用柴油机正常工作时排气系统实际高温高压状态的试验装置，从而对高温开关阀开闭功能进行可靠性试验。这有利于控制柴油机工作时的故障风险并能够有效地降低试验成本。

目前国内相关高温条件下开关阀的试验装置一般采用压缩机、加热罐检测装置和缓冲罐等部件，以用于阀门高温介质的流通性能试验。然而，在实际使用过程中，上述文献所披露的现有试验装置存在以下不足：

(1)上述试验装置仅对空气进行加热与加压，不能反映柴油燃烧后排气成分状态。实际上，由于柴油机排气中的颗粒物可能窜入填料致阀门卡阻或粘着在密封座导致阀门密封不严，因此在开关阀可靠性试验过程中很有必要模拟排气成分状态；

(2)空气加热速率慢，空气加热到正常的船用柴油机排气温度所需时间较长，且到待测开关阀部位时，温度损失较大，从而影响了试验的精度；

(3)不能灵活调节待测高温开关阀入口与出口的压力差，实际上只有在一定的压差下才能测取高温开关阀关闭状态下的气体泄漏情况，从而无法有效试验开关阀在正常工作压力下的气体泄漏情况。

因此，有必要提出一种开关阀的试验装置，从而解决上述现有技术中的诸多不足中的至少一者。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了解决上述现有技术中的诸多不足中的至少一者，本发明公开了一种开关阀的试验装置，该开关阀用于发动机排气系统，其中该装置包括通过管路顺次连接的空气压缩机、燃烧器、气体混合加热器、稳压筒、进气压力筒以及背压筒，开关阀设置在进气压力筒与背压筒之间的连接管路上，背压筒上设置有与外部环境连通的排气口，来自空气压缩机的空气在气体混合加热器中由来自燃烧器的尾气混合加热，并且混合加热后的气体供给到开关阀。

根据本发明中的开关阀试验装置，通过在试验装置中设有燃烧器并由来自燃烧器的尾气混合加热来自空气压缩机的空气，使得能够模拟高温开关阀在船用柴油机运转时所处的实际排气成分状态，并且提高了气体温度升高的速度。这对于模拟开关阀在发动机运转时所处的实际环境条件是非常有益的，从而能够以高效率和低成本的方式对开关阀进行模拟试验。

优选地，所述进气压力筒和所述背压筒之间还设置有分流管路，在所述分流管路上设置有用于调节所述进气压力筒与所述背压筒之间的压力差的调节阀。

根据优选的开关阀试验装置，利用分流管路上的调节阀可以分别调节和控制进气压力筒和背压筒内的气体压力，有效地调节开关阀的入口和出口之间的压力差，进而能够使得待测开关阀两端的压力差与发动机排气管路中的实际压力差保持一致，从而能够以高效率和低成本的方式对开关阀进行模拟试验。同时，通过分流管路能够把高温气体分流进入进气筒和背压筒，极大提高了高温气体利用率。

优选地，所述进气压力筒和/或所述背压筒中设置有电加热器。

根据优选的开关阀试验装置，利用进气压力筒和/或所述背压筒上增设的电加热器对供给到开关阀的气体进行加热补偿。借此，一方面能够补偿气体在管路中输送时的热量损失，另一方面，易于调节与控制试验装置的加热温度，从而提高试验装置的试验精度。

优选地，所述稳压筒、进气压力筒以及背压筒上设置有用于监测气体压力的传感器。

根据优选的开关阀试验装置，能够确保整个试验装置中的容器都在工作压力下运行，从而提高了试验装置的安全性。

优选地，所述发动机排气系统为船用柴油机排气系统，所述燃烧器为柴油燃烧器。

根据优选的开关阀试验装置，能够有效检验高温开关阀在船用柴油机正常工作时的开闭功能可靠性，降低由高温开关阀引起的船用柴油机运行故障率，并以简单有效的方式进行开关阀的试验开发，从而有效地降低试验成本与周期。

优选地，所述开关阀与所述连接管路通过短接件连接，所述短接件为两端焊接有法兰的变径钢管，所述变径钢管适用于不同口径的开关阀。

根据优选的开关阀试验装置，利用短接件便于更换不同口径的开关阀来进行试验，从而提高了试验装置的通用性并降低了试验人员的劳动强度。

附图说明

本发明实施例的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施方式及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，

图1为根据本发明的一个优选实施方式的开关阀试验装置的示意图。

附图标记说明：

1、空气压缩机 2、燃烧器 3、气体混合加热器

4、稳压筒 5、电加热器 6、进气压力筒

7、背压筒 8、开关阀 9、分流管路

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明实施例可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明实施例发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底了解本发明实施例，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本发明实施例的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

根据本发明的一个方面，提供一种开关阀试验装置，其中该开关阀用于发动机的排气系统。具体在以下优选实施例中，该发动机为船用柴油机的排气系统，但本领域技术人员能够理解，该开关阀并不限于用于船用柴油机的排气系统，而是还可以用于其它诸如陆地用柴油机或者汽油机等发动机的排气系统。

如图1所示，根据本发明的一个优选实施方式的开关阀试验装置包括通过管路顺次连接的空气压缩机1、燃烧器2、气体混合加热器3、稳压筒4、进气压力筒6以及背压筒7。开关阀8设置在进气压力筒6和背压筒7之间。

空气压缩机1可以为现有常规的空气压缩机，例如但不限于活塞式或者螺杆式空气压缩机，其中该空气压缩机1的排气出口通过管路连接到气体混合加热器3。

燃烧器2优选为船用柴油机的柴油燃烧器，该柴油燃烧器包括燃烧室和与气体混合加热器3通过管路连通的排气口。将柴油和助燃气体供给到燃烧室内点燃，以形成高温高压的带有颗粒物的尾气，该尾气经排气口通过管路输送到气体混合加热器3中，以与来自空气压缩机1的空气混合并对其进行加热。

气体混合加热器3例如可以是本领域已知的空气-空气混合换热器，其通过管路连接到稳压筒4，以使来自气体混合加热器3的加热后的混合气体在稳压筒4中膨胀至稳定的压力。

在稳压筒4上设置有第一压力传感器以监测稳压筒4内的气体压力。稳压筒4通过管路连接到进气压力筒6，以将稳压后的气体供给到进气压力筒6。在该管路上设置有用于控制管路开关的阀门，以控制到进气压力筒6的气体供给。

在进气压力筒6上设置有第二压力传感器，以监测进气压力筒6的气体压力。进气压力筒6通过管路连接到开关阀8，以将在气体混合加热器3中混合加热后的气体供给到开关阀8。开关阀8设置在进气压力筒与背压筒7之间的连接管路上。

优选地，开关阀与该连接管路通过短接件连接，该短接件为两端焊接有法兰的变径钢管，变径钢管适用于不同口径的开关阀。这样，对于具有不同外形尺寸的开关阀，使用短接件也能够很方便地将待测的开关阀和连接管路相连接。

背压筒7设置在开关阀8的下游，在背压筒7上设置有第三压力传感器，以监测背压筒7的气体压力，同时还设置有与外部环境连通的排气口，通过阀门能够控制背压筒7经由该排气口向外部环境排出多余的气体。

进一步，在进气压力筒6和背压筒7之间还可以设置有分流管路9，在该分流管路9上设置有用于调节进气压力筒6与背压筒7的压力差的调节阀。通过该分流管路9能够将来自稳压筒4的部分气体在不流经进气压力筒6的情况下直接流入到背压筒7。借此，能够分别对进气压力筒6和背压筒7中的气体压力进行调整，进而调节开关阀8的上游和下游的气体压力差。该调整可以经由操作人员在观测第二和第三压力传感器的读数后对管路上的调节阀进行手动调节来实现。本领域技术人员能够理解，该调整也可以通过将压力传感器的电信号经由控制器处理后转化为调节阀可识别的控制信号来实现。借此，能够经由设置的分流管路9来控制和调节进气压力筒6和背压筒7内的气体压力，以模拟实际发动机运行在不同工况下的排气管内上游与下游气体的压力差并进而模拟高温开关阀在不同工况下的环境压力。

更进一步，在进气压力筒6和背压筒7中可以设置有电加热器5。该电加热器可以是本领域公知的加热器类型，例如可以是电阻加热器或者PTC加热器等。设置电加热器5一方面可以对进气压力筒6和背压筒7中的气体温度进行加热补偿以精确控制气体温度，从而模拟高温阀在发动机不同工况下的工作环境温度。另一方面，可以满足流向开关阀8的更高温度的气体的需求。应当了解，在未示出的实施方式中，电加热器也可以仅设置在进气压力筒或者背压筒中。

在实际操作过程中，首先将待试验的开关阀8以打开的状态例如经由短接件连接在进气压力筒6和背压筒7之间的连接管路上。随后，开启空气压缩机1并点燃柴油燃烧器2。由空气压缩机1和柴油燃烧器2排出的空气和尾气分别经由管路输入到气体混合加热器3中。在气体混合加热器3中，来自空气压缩机的空气在气体混合加热器中由来自燃烧器的尾气混合加热，以形成高温高压的并带有一定颗粒物的气体，其中该气体的温度和压力优选与船用柴油机的排气温度和压力相当。利用管路将气体混合加热器3中的气体输送到稳压筒4中，以在其中膨胀以稳定气体压力。打开稳压筒4和进气压力筒6之间管路上的阀门以使稳压后的气体流入进气压力筒6中，并随后经由开关阀8流入到背压筒7中。在存在较高温度需求时，可以通过开启进气压力筒6和背压筒7中设置的电加热器5来对气体进一步加热。在试验的开始阶段，保持背压筒7上的排气口关闭以在背压筒7中逐渐建立背压。在需要提高背压筒7中的背压的情况下，可以通过打开分流管路9上的阀门以使部分高压气体直接流入背压筒7以提高其中的背压。通过调整分流管路的阀门开度使进气压力筒6和背压筒7之间的压力差稳定在发动机实际运行工况下的压力差范围内，并通过调整电加热器5和/或柴油燃烧器的尾气量来调整流经开关阀的气体温度。在满足试验条件的情况下，将开关阀由打开状态切换为关闭状态以开始可靠性试验。由于流经开关阀的气体与发动机实际运行中的尾气在成分、温度和压差等方面都相近似，从而能够重现开关阀在柴油机实际运行工况下的工作环境，以得到准确的可靠性结果。在测试结束后，依次关闭空气压缩机和柴油燃烧器并打开背压筒7上的排气口，排出试验装置中的气体，然后卸下或者更换开关阀。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。

Claims (6)

1.一种开关阀的试验装置，所述开关阀用于发动机排气系统，其特征在于，所述装置包括通过管路顺次连接的空气压缩机、燃烧器、气体混合加热器、稳压筒、进气压力筒以及背压筒，所述开关阀设置在所述进气压力筒与所述背压筒之间的连接管路上，所述背压筒上设置有与外部环境连通的排气口，来自所述空气压缩机的空气在气体混合加热器中由来自所述燃烧器的尾气混合加热，并且混合加热后的气体供给到所述开关阀。

2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述进气压力筒和所述背压筒之间还设置有分流管路，在所述分流管路上设置有用于调节所述进气压力筒与所述背压筒之间的压力差的调节阀。

3.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述进气压力筒和/或所述背压筒中设置有电加热器。

4.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述稳压筒、所述进气压力筒以及所述背压筒上设置有用于监测气体压力的传感器。

5.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述发动机排气系统为船用柴油机排气系统，所述燃烧器为柴油燃烧器。

6.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于，所述开关阀与所述连接管路通过短接件连接，所述短接件为两端焊接有法兰的变径钢管，所述变径钢管适用于不同口径的开关阀。