CN107870066B - 燃油总管热态密封试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了燃油总管热态密封试验装置，包括一密闭腔体，以及置于密闭腔体内用于加热燃油总管喷嘴的感应线圈和为燃油总管供油及收油的管道；所述密闭腔体与氮气管路连通；所述感应线圈下方设置有可改变线圈磁通量的装置；所述收油管道位于感应线圈下方。本发明符合试验要求，能够顺利测试燃油总管喷嘴焊接处的热态密封性能，试验过程可控、安全，特别是能一次同时进行12个喷嘴的密封试验观察。

Description

燃油总管热态密封试验装置

技术领域

本发明涉及燃油总管的焊缝密封性试验，特别是在热态下的密封性试验装置。

背景技术

如图1所示，某新型燃油总管为整体焊接式结构，由环形总管和喷嘴组件(喷口旋流器、带气罩的喷口、旋流器、副油滤)等共计235个零件组焊而成，焊接部位多(约220条氩弧焊焊缝和148条钎焊焊缝)，通过焊接组成的24个喷嘴(1#～24#)为双油路双喷口并联式离心喷嘴；燃油总管作为发动机的动力来源，其性能可靠性非常重要；而该型发动机燃油总管上各个喷嘴采用焊接结构(见图1、图2)，而燃油总管在正常工作时，喷嘴经历高温，而焊接处的密封可靠性就必须保证。

按照设计要求，需对燃油总管进行热态密封性试验，即：主辅油路供以一定压力的燃油，将喷嘴外部加热至400℃以上，内部温度50℃以上时，检查焊缝处的密封性，不允许渗漏。因国内现无该方面的试验装置，因此，急需建立一套试验装置，既满足试验要求，同时杜绝安全隐患的发生。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种燃油总管热态密封试验装置，确保完成某新型燃油总管热态密封性试验，保证试验过程的安全、可控，特别是能够一次性完成12个喷嘴的加热和密封试验观察。

本发明的技术方案如下：

燃油总管热态密封试验装置，包括一密闭腔体，以及置于密闭腔体内用于加热燃油总管喷嘴的感应线圈和为燃油总管供油及收油的管道；

所述密闭腔体与氮气管路连通；

所述感应线圈下方设置有可改变线圈磁通量的装置；

所述收油管道位于感应线圈下方。

所述感应线圈包括多个沿着燃油总管圆周方向串联的线圈单元，线圈单元为一根矩形截面的中空铜管弯折而成的圆形平面单匝线圈。

所述步氮气管路包括两条各自独立的第一氮气管路和第二氮气管路，第一氮气管路的喷口接近密闭腔体内顶面，第二氮气管路喷口指向喷嘴与收油管道接口处。

所述密闭腔体下部设置氧气浓度传感器。

所述可改变线圈磁通量的装置为一可沿着垂直于线圈平面方向升降的铜质件。

所述铜质件为与收油管道外表面螺纹连接的环形铜套，其外壁滚花处理，环形铜套内壁有螺纹，与收油管道外壁螺纹配合，外壁滚花处理方便人工调整其相对线圈单元的距离。

所述密闭腔体上设置有观察窗，观察窗外侧设置有摄像机。

燃油总管热态密封试验方法，包括以下步骤：

步骤一，将燃油总管安放在密闭腔体中；

步骤二，向密闭腔体中通入氮气，将密闭腔体内的氧气浓度降低到指定值；

步骤三，调整燃油总管内的燃油压力到指定状态值，启动感应线圈加热燃油总管的喷嘴至指定温度并维持一定时间T，观察T时间段内喷嘴焊缝处工况。

测试产品前，先采用标准燃油总管进行试验，确定试验参数。

所述试验参数包括感应线圈及感应线圈电源的冷却水压力，氮气流量，密闭腔体内氧气浓度。

所述步骤二中，采用两条各自独立的氮气管路向密闭腔体中通氮气，首先启动第一氮气管路，当密闭腔体内氧气浓度低于指定值时启动第二氮气管路对密闭腔体通氮气，关闭第一氮气管路，保持第二氮气管路与第一氮气管路的流量一致。

所述步骤三中，采用摄像方式记录喷嘴焊缝处在T时间段内的工况。

本发明首先利用通氮气将密闭腔体内的氧气浓度减低到合适范围，然后再给燃油总管通入指定压力的燃油，同时配合收油管道循环总管内的燃油，接着利用高频感应线圈将喷嘴加热到指定温度，再通过摄像形式观察喷嘴焊缝处的密封情况。感应线圈为多工位线圈，每个感应线圈单元对应一个喷嘴，喷嘴下方设置可调整线圈磁通量的装置，作为加热喷嘴到指定温度的微调设备，避免各喷嘴间因燃油压力，流量，位置等因素差异造成多个喷嘴同时加热时温差过大，不能够一次同时进行12个喷嘴的试验观察(若采用一个喷嘴对应一套独立感应线圈的设计，试验设备将非常复杂，空间占用大，而两条线圈配合独立微调磁通量装置的方式能够降低设备复杂程度)。

本发明具体的实现过程如下：

1)试验前准备：检查试验设备等；

2)标准校对：采用标准件对试验的加热参数进行调试，并确定相关参数。

3)对零件进行试验：将零件安装至密闭腔体内，按标准件的加热参数进行调试，观察零件的密封性情况。

本发明填补了某新型焊接式燃油总管在热态下进行密封性检查的设备空白。

附图说明

图1是燃油总管结构示意图；

图2是喷嘴焊接示意图；

图3是试验装置结构原理图；

图4是感应线圈磁通量调整装置原理示意图；

图5是感应线圈的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明所述的燃油总管热态密封试验装置进行详细说明。

燃油总管热态密封性试验装置，包括用于安放燃油总管的密闭腔体，腔体中有用于安装燃油总管的测试台。密闭腔体内设置有用于加热燃油总管喷嘴焊接处的感应线圈，感应线圈及感应线圈电源采用水冷却；密闭腔体与两条氮气管路连接，且密闭腔体内设置有氧气浓度传感器；燃油总管与供油及收油管道连通，用于向其供应燃油和回收燃油。如图3所示，测试台主要结构包括第一隔热板1，被测试的燃油总管6放置在第一隔热板1上方，喷嘴部分位于第一隔热板1下方，每一个喷嘴对应感应线圈2的一个线圈单元，每个线圈单元下方对应有一个加热微调装置5，加热微调装置5下方为第二隔热板3，第二隔热板3下方为支撑板4，支撑板4用于固定收油器7，即回收燃油总管燃油的管道。

如图5所示，为感应线圈的结构，包括两条半圆形线圈，每条线圈约1/2圆周长度，每条线圈串联了12个线圈单元，12个线圈单元通过同样是沿着圆周分布的铜管实现水冷(图5中外圆周的铜管)。每一个线圈单元为一根矩形截面的中空铜管弯折而成，外形呈圆形，且为平面单匝线圈(即线圈单元上下表面平行)。

如图4所示，为用于微调感应线圈磁通量的加热微调装置5，微调装置5实质是一块可沿着收油管道升降高度的环形铜套(铜套呈环形，且与线圈单元同轴)，通过其内壁与收油管的螺纹配合在收油管道上移动，最终影响其上方线圈单元的磁通量，微调喷嘴的加热温度。环形铜套的内环直径小于线圈单元的内圈直径(即环形铜套的内环在水平面的投影位于线圈单元内圈投影内)，环形铜套的外环直径大于线圈单元的外圈直径。

氮气管路分为两条，第一氮气管路喷口位于接近密闭腔体顶面的位置，第二氮气管路喷口指向喷嘴和收油管接口处，其中第一氮气管路是用于实验前通入氮气，为了排除密封腔内的空气，第二氮气管路用于防止通油状态下，油雾扩散至密封腔体，导致油雾浓度高，出现安全性问题，当第二氮气管路打开时第一氮气管路关闭。

燃油总管热态密封试验需将喷嘴外部和内部加热到不同温度，记状态1为喷嘴外部温度为T1，内部温度为T2，且T1>T2，记状态2为喷嘴外部温度为T3，内部温度为T4，且T3>T4，其中，T1≠T3，T2≠T4，T1、T3>400℃，T2、T4>50℃。

具体的实现过程如下：

1)试验前准备及标准校对

工步1、对试验装置的机械、仪表和电气部分进行检查，仪器、仪表在检

定周期内；

工步2、将标准燃油总管安装于密闭腔体内的总管测试台上后，启动感应线圈冷却和感应线圈电源冷却，观察冷却水压力；

工步3、启动感应线圈高频电源，观察电压值；

工步4、启动第一氮气管路，观察氮气流量，同时观察氧气浓度值；

工步5、氧气浓度值低于6％以下后，启动第二氮气管路，氮气流量与第一氮气管路通气时相同；

工步6、启动燃油泵组对总管供油，调压至状态1的压力值，启动高频电源加热，缓慢调节热量电位器，直至显示温度达到状态1要求的温度，并维持1min。

工步7、缓慢调节热量电位器，停止加热；

工步8、当喷嘴表面温度显示低于指定温度时，记录降温时间并关闭供油泵，停止供油，关闭第一及第二路氮气，关闭水冷却回路；

工步9、重复上述过程，对标准总管按状态2的要求进行试验；

工步10、分别记录上述两种状态下的加热的热量值及降温过程时间；

注：在进行工步6时，若个别喷嘴加热温度不满足要求，则按工步7、工步8进行，停止加热后，通过调节设备上对应喷嘴位置的微调装置来改变磁通量来改变加热温度后，再重复上述1～10工步。

2)产品试验:

1、对燃油总管试验状态1的试验：

①将测试总管安装于密闭腔体内的总管测试台上后，启动线圈冷却和电源冷却，观察冷却水压力符合工步2的要求；

②启动高频电源，观察电压值应符合工步3的要求；

③启动第一氮气管路，观察流量符合工步4的要求，同时观察氧气浓度值；

④当氧气浓度值低于6％以下后，启动第二氮气管路，流量值符合工步5的要求；⑤启动燃油泵组，调整燃油的压力至状态1的压力值，启动高频电源加热，启动并调整观察镜旋转速度以便于观察；

⑥选择对1#～12#喷嘴进行加热，缓慢调节热量电位器，使加热电压及电流符合标准件在状态1的要求值，待状态稳定10s～20s后，持续1min，记录开始时间t1与结束时间t2。

⑦缓慢调节热量电位器，停止加热；

⑧当喷嘴表面温度显示低于35℃时，关闭供油泵，停止供油，关闭第一及第二氮气管路，关闭水冷却回路。

⑨调整摄像回放时间，观察t1～t2时间段加热总管的焊缝位置是否漏油；(若漏油会出现喷射状油雾)。

对总管上13#～24#喷嘴加热重复上述步骤，并观察是否漏油。

2、对燃油总管试验状态2的试验：

①将测试总管安装于密闭腔体内的总管测试台上后，启动线圈冷却和电源冷却，观察冷却水压力符合工步2的要求；

②启动高频电源，观察电压值应符合工步3的要求；

③启动第一氮气管路，观察流量符合工步4的要求，同时观察氧气浓度值；

④当氧气浓度值低于6％以下后，启动第二氮气管路，流量值符合工步5的要求；

⑤启动燃油泵组，调整燃油的压力至状态2的压力值，启动高频电源加热，启动并调整观察镜旋转速度以便于观察；

⑥选择对1#～12#喷嘴进行加热，缓慢调节热量电位器，使加热电压及电流符合标准件在状态2的要求值，待状态稳定10s～20s后，持续1min，记录开始时间t3与结束时间t4。

⑦缓慢调节热量电位器，停止加热；

⑧当喷嘴表面温度显示低于35℃时，关闭供油泵，停止供油，关闭第一及第二氮气管路，关闭水冷却回路。

⑨调整摄像回放时间，观察t3～t4时间段加热总管的焊缝位置是否漏油；(若漏油会出现喷射状油雾)。

对总管上13#～24#喷嘴加热重复上述步骤，并观察是否漏油。

注意：1、在整个加热过程中，必须保证氧气浓度低于6％，若超过则立即按下急停按钮，停止设备；

2、保证加热过程中氮气流量值不低于标准燃油总管确定的流量值，若超过则立即按下急停按钮，停止设备。

Claims (5)

1.燃油总管热态密封试验装置，将喷嘴外部加热至400℃以上，内部温度50℃以上用于检查焊缝处的密封性，其特征在于：包括一密闭腔体，以及置于密闭腔体内用于加热燃油总管喷嘴的感应线圈和为燃油总管供油及收油的管道；

所述密闭腔体与氮气管路连通；

所述感应线圈包括多个沿着燃油总管圆周方向串联的线圈单元，线圈单元为一根矩形截面的中空铜管弯折而成的圆形平面单匝线圈；所述感应线圈下方设置有可改变线圈磁通量的装置，影响其上方线圈单元的磁通量，微调喷嘴的加热温度，避免各喷嘴间同时加热时温差过大；所述可改变线圈磁通量的装置为一可沿着垂直于线圈平面方向升降的铜质件；

所述收油管道位于感应线圈下方。

2.根据权利要求1所述的燃油总管热态密封试验装置，其特征在于：所述氮气管路包括两条各自独立的第一氮气管路和第二氮气管路，第一氮气管路的喷口接近密闭腔体内顶面，第二氮气管路喷口指向喷嘴与收油管道接口处。

3.根据权利要求1所述的燃油总管热态密封试验装置，其特征在于：所述密闭腔体下部设置氧气浓度传感器。

4.根据权利要求1所述的燃油总管热态密封试验装置，其特征在于：所述铜质件为与收油管道外表面螺纹连接的环形铜套，其外壁滚花处理。

5.根据权利要求1所述的燃油总管热态密封试验装置，其特征在于：所述密闭腔体上设置有观察窗，观察窗外侧设置有摄像机。

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