CN114856837A - 一种集成于排气尾管弯头的背压调节装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及非道路柴油机试验台架调节控制领域，尤其是涉及一种集成于排气尾管弯头的背压调节装置，其包括：动阀片、定阀片、阀杆、弯头、阀杆导管、传动系支架、蜗轮、蜗杆、手柄杆，阀杆导管插入弯头的内腔并与其相连为一体，传动系支架安装在阀杆导管伸出弯头的一端部位并与阀杆导管相连在一起，定阀片安装于弯头内腔一端部位，本发明在测试时的尾气流通截面积能够随着阀门开度等比例变化，排气背压在阀门开启到关闭全区间内变化平稳，不存在急增急降的情况，有利于排气背压的准确调节，利用蜗轮蜗杆传动系高传动比的特点，可以实现阀片微小的转动需求，增加了调节的精确程度。
Description
技术领域
本发明涉及非道路柴油机试验台架调节控制领域，尤其是涉及一种集成于排气尾管弯头的背压调节装置。
背景技术
在非道路国四柴油机的开发中，为了满足法规对尾气排放物严格的控制要求，发动机一般需要配备专用的后处理装置来降低尾气中的氮氧化物、颗粒物等的浓度。而在发动机台架试验时，通常先对不连接后处理装置的发动机裸机进行排放调整，再连接后处理装置进行排放验证，在进行测试时，后处理装置会对尾气流动形成阻力，产生排气背压，因此，当进行裸机排放时，为模拟连接后处理装置状态时排气背压的变化规律，台架上应该配备能够精准调控排气背压的装置。目前对排气背压的调节控制主要依靠在排气尾管上加装阀门等调节装置来进行实现。常用的背压调节装置为蝶阀型式，受限于蝶阀的结构特性，背压不能随阀瓣开度平稳变化，排气背压的大幅变化只集中在阀瓣开度在40%到60%的狭窄区间内，而当阀瓣在接近全开或者全关区间内调节时，排气背压几乎不变，这就导致在调整背压时，因无法实现过小的阀门开度变动，而无法精确调控背压数值，造成安装后处理装置前后发动机的性能偏差过大，降低试验的有效性和准确性。
目前，有部分试验室采用闸板型式的背压调节装置，但圆形阀瓣在垂直于管道方向升降过程中，流通截面积随阀杆升程非等比例变化，仍存在排气背压不能随阀杆升程平稳变化的现象，也有将闸板阀设计成方形阀瓣结构的方式，虽然能够很好地调控排气背压，但与圆形排气尾管连接时，需要额外增加方圆转换的非标管，不仅制作困难，而且占用过多管道长度。同时，为了满足排气背压能够平稳变化的需求，有的试验室采用电机驱动阀门的开合结构方式，但此种方式花费昂贵，不易维护保养，同时，尾气中的颗粒物易聚集在阀瓣周围，容易卡滞阀瓣，此时电机会过度增大电流克服转动阻力，进而造成电机烧坏，此外，柴油机尾气温度较高，驱动电机直接安装在阀体上，热量会沿阀杆传导至电机内部，也会加速电气元件的受热老化。
因此，如何解决现有技术下排气背压难以精准调控、控制装置复杂昂贵及不易维护的问题，对于提高非道路国四柴油机台架试验的有效性和准确性至关重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种集成于排气尾管弯头的背压调节装置，其整体结构组成较为简便，能够有效解决发动机裸机进行测试时，排气背压难以精准调控、控制装置复杂昂贵且不易维护的问题，提高了非道路国四柴油机台架试验的有效性和准确性。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种集成于排气尾管弯头的背压调节装置，包括：动阀片、定阀片、阀杆、弯头、阀杆导管、传动系支架、蜗轮、蜗杆、手柄杆，所述的阀杆导管插入弯头的内腔并与其相连为一体，所述的传动系支架安装在阀杆导管伸出弯头的一端部位并与阀杆导管相连在一起，定阀片安装于弯头内腔一端部位，定阀片的外圆周与弯头内腔壁固定连接，所述的阀杆的一端穿过定阀片后与动阀片安装相连，阀杆的另一端穿过阀杆导管后与蜗轮安装相连，在传动系支架上安装有手柄杆，在手柄杆上安装有蜗杆，其中，蜗杆与蜗轮相齿啮合。
进一步的，所述的动阀片与定阀片二者结构相同，其二者均为扇叶式结构，由六片扇叶和六个流通截面将圆形阀片等分，当动阀片与定阀片的流通截面转动到完全重合时，阀门处于全开状态，当动阀片与定阀片的流通截面转动到完全错开时，阀门处于全关状态。
进一步的，所述的动阀片与定阀片二者在形成全开与全关状态时，动阀片最大转动角度为30°。
所述的动阀片位于弯头一端的内部并与定阀片活动紧密贴合，动阀片的外圆周与弯头内壁之间存有间隙。
进一步的，在阀杆上固定安装有用于指示阀门开度作用的指针，所述的指针位于传动系支架和蜗轮之间的阀杆上。
进一步的，在手柄杆的一端上安装有用于带动其转动的手柄轮，所述的手柄轮与手柄杆端部固定相连，手柄杆的另一端沿与阀杆垂直方向穿过传动系支架。
进一步的，所述的蜗杆安装在位于传动系支架两侧边之间手柄杆上，在手柄杆上套装有两个垫圈，两个垫圈分别位于传动系支架的两个侧边的外侧部位，在手柄杆上安装有两个定位销，两个定位销分别位于垫圈远离传动系支架的一侧。
进一步的，在阀杆上安装有气封，所述的气封紧靠阀杆导管伸入弯头的一端，测试时，利用尾气流动对动阀片施加向定阀片方向靠近的力，使气封能够被压紧在阀杆导管的端面上，由此达到对管内尾气密封的作用。
进一步的，所述的手柄轮采用具有隔热效果的材料制成，可以防止调整排气背压时手部烫伤。
本发明的有益效果：本发明所提供的一种集成于排气尾管弯头的背压调节装置，整体结构设计合理、紧凑，拆装方便，通用性强，成本低且占用空间小，在进行试验安装使用时具有以下优点：
1、本发明在测试时的尾气流通截面积能够随着阀门开度等比例变化，排气背压在阀门开启到关闭全区间内变化平稳，不存在急增急降的情况，有利于排气背压的准确调节；
2、本发明的背压调节装置利用蜗轮蜗杆传动系高传动比的特点，可以实现阀片微小的转动需求，增加了调节的精确程度，同时，本发明还可利用蜗轮蜗杆传动系自锁的特点，在工作时可使蜗轮无法带动蜗杆转动，当无人操作手柄轮时，与蜗轮相连接的动阀片不会受到尾气流动干扰而误动，进而影响阀门开度的控制；
3、本发明中的蜗轮蜗杆传动系位于管道外侧，传动副之间的润滑液不会与管道内的高温尾气接触而被烧掉，避免了传动副因润滑缺失而发生卡滞、磨损的情况，从而保证了蜗轮蜗杆传动副的传动效果；
4、本发明的背压调节装置可利用尾气流动对动阀片施加向定阀片方向靠近的力，从而使通过阀杆与其相连的气封能够压紧在阀杆导管的端面上，对弯管内尾气达到密封的作用；同时，在弯头两端设置连接卡盘，能够直接与配套的排气尾管快速连接，不需要额外增加转换接头；
5、本发明的背压调节装置中所有部件集成于排气尾管弯头上，占用空间小，与普通弯头可以相互替换，适用性强；核心传动部件蜗轮、蜗杆可以分别从阀杆和手柄杆上拆卸，当磨损时更换方便，降低维护成本。
附图说明
图1为本发明背压调节装置的整体结构示意图；
图2为本发明背压调节装置的剖面结构示意图；
图3为本发明背压调节装置的分解结构示意图；
图4为本发明中的动阀片、定阀片的结构示意图；
图5为本发明中的弯头与阀杆导管的安装结构示意图；
图6为本发明中的传动系支架的结构示意图；
图中标号为：1-动阀片、2-定阀片、3-阀杆、4-气封、5-弯头、6-阀杆导管、7-指针档杆、8-传动系支架、9-指针、10-蜗轮、11-定位销、12-蜗杆、13-手柄杆、14-垫圈、15-手柄轮、16-扇叶、17-流通截面。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接或间接连接在另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接或间接连接到另一个元件。本申请文件中用于表示方位的用语“左”和“右” 均以附图中所示的具体结构为基准，并不构成对结构的限制。
具体实施例1： 如说明书附图1、说明书附图2及说明书附图3所示，本发明所提供的一种集成于排气尾管弯头的背压调节装置，包括：动阀片1、定阀片2、阀杆3、弯头5、阀杆导管6、传动系支架8、蜗轮10、蜗杆12、手柄杆13，其中，用于阀杆3贯穿安装的阀杆导管6插入弯头5的内腔并与其相连为一体，阀杆导管6为圆形管状结构体，用于对手柄杆13进行安装支撑的传动系支架8安装在阀杆导管6伸出弯头5的一端部位并与阀杆导管6相连在一起，定阀片2安装于弯头5内腔一端部位，其中，定阀片2的外圆周与弯头5内腔壁固定连接，阀杆3的一端穿过定阀片2后与动阀片1固定安装相连在一起，动阀片1位于弯头5一端的内部并与定阀片2活动紧密贴合，动阀片1的外圆周与弯头5内壁之间存有间隙，阀杆3的另一端穿过阀杆导管6后与蜗轮10安装相连，在传动系支架8上安装有用于对蜗杆12进行安装承载的手柄杆13，在手柄杆13上安装有蜗杆12，其中，蜗杆12与蜗轮10相齿啮合。
如说明书附图2及说明书附图3所示，本发明中的动阀片1与定阀片2二者结构相同，其二者均为扇叶式结构，由六片扇叶16和六个流通截面17将圆形阀片十二等分，当动阀片1与定阀片2的流通截面17转动到完全重合时，阀门处于全开状态，当动阀片1与定阀片2的流通截面17转动到完全错开时，阀门处于全关状态，需要说明的是，动阀片1与定阀片2二者在形成全开与全关状态时，动阀片转动角度为30°。
如说明书附图2及说明书附图3所示，为了便于手柄杆13进行转动调整，在手柄杆13的一端上安装有用于带动其转动的手柄轮15，其中，手柄轮15与手柄杆13端部固定相连，手柄杆13的另一端沿与阀杆3垂直方向穿过传动系支架8，使用时，手柄轮15可带动手柄杆13实现正反转动调整。
如说明书附图1及说明书附图3所示，本发明中的蜗杆12固定安装在位于传动系支架8两侧边之间的手柄杆13上，在手柄杆13上套装有两个垫圈14，两个垫圈14分别位于传动系支架8的两个侧边的外侧部位，在手柄杆13上安装有两个定位销11，两个定位销11分别位于垫圈14远离传动系支架8的一侧。
本发明的背压调节装置在具体操作使用时的工作过程如下：首先，操作人员可将弯头5通过其端部带有的卡盘通过卡箍与配套的排气尾管快速连接，在进行试验时，操作人员可通过旋转手柄轮15来实现对阀片1与定阀片2二者之间的开合控制，具体过程为，当操作人员在对手柄轮15进行正反转动时，手柄轮15可带动手柄杆13进行正反转动，此时，安装在手柄杆13上的蜗轮10在手柄杆13的带动下正反转动调整，由于蜗杆12与蜗轮10相齿啮合，此时，在蜗杆12与蜗轮10的啮合作用下，蜗轮10可实现顺时针及逆时针旋转调整，与蜗轮10安装在一起的阀杆3可带动动阀片进行正反旋转调整，动阀片1和定阀片2二者均为扇叶式结构，由六片扇叶16和六个流通截面17将圆形阀片十二等分，当动阀片1与定阀片2的流通截面17转动到完全重合时，阀门处于全开状态，当动阀片1与定阀片2的流通截面17转动到完全错开时，阀门处于全关状态，全开与全关状态时动阀片转动角度为30°，通过上述调整过程，尾气流通截面积能够随着阀门开度等比例变化，排气背压在阀门开启到关闭全区间内变化平稳，不存在急增急降的情况，有利于排气背压的准确调节，同时，利用蜗轮蜗杆传动系高传动比的特点，可以实现阀片微小的转动需求，增加了调节的精确程度。
具体实施例2：如说明书附图2及说明书附图3所示，为了保证弯头5在测试时的密封性能，操作人员可在阀杆3上安装用于密封作业的气封4，气封4紧靠阀杆导管6伸入弯头5的一端，测试时，利用尾气流动对动阀片1施加向定阀片2方向靠近的力，使气封4能够被压紧在阀杆导管6的端面上，由此达到对弯头5内尾气密封的作用，同时，为了操作人员能够准确清楚的获知阀门开度状态，如说明书附图1及说明书附图3所示，在阀杆3上固定安装有用于指示阀门开度作用的指针9，指针9位于传动系支架8和蜗轮10之间的阀杆3上，同时在传动系支架8上安装设置用于对指针9进行调整限位的指针档杆7，利用定阀片2与指针9对阀杆3施加轴向限位，动阀片1转动时，指针9可在两个指针档杆7之间同步转动，当指针9碰触一个指针档杆7时，阀门处于全开状态；当指针9碰触另一个指针档杆7时，阀门处于全关状态，由此达到指示阀门开度的作用。
应当指出，虽然通过上述实施方式对本发明进行了描述，然而本发明还可以有其他的多种实施方式。在不脱离本发明精神和范围的前提下，熟悉本领域的技术人员显然可以对本发明做出各种相应的改变和变形，但这些改变和变形都应当属于本发明所附权利要求及其等效物所保护的范围内。
Claims (9)
1.一种集成于排气尾管弯头的背压调节装置，其特征在于，包括动阀片（1）、定阀片（2）、阀杆（3）、弯头（5）、阀杆导管（6）、传动系支架（8）、蜗轮（10）、蜗杆（12）、手柄杆（13），所述的阀杆导管（6）插入弯头（5）的内腔并与其相连为一体，所述的传动系支架（8）安装在阀杆导管（6）伸出弯头（5）的一端部位并与阀杆导管（6）相连在一起，定阀片（2）安装于弯头（5）内腔一端部位，定阀片（2）的外圆周与弯头（5）内腔壁固定连接，所述的阀杆（3）的一端穿过定阀片（2）后与动阀片（1）安装相连，阀杆（3）的另一端穿过阀杆导管（6）后与蜗轮（10）安装相连，在传动系支架（8）上安装有手柄杆（13），在手柄杆（13）上安装有蜗杆（12），其中，蜗杆（12）与蜗轮（10）相齿啮合。
2.根据权利要求1所述的一种集成于排气尾管弯头的背压调节装置，其特征在于，所述的动阀片（1）与定阀片（2）二者结构相同，其二者均为扇叶式结构，由六片扇叶（16）和六个流通截面（17）将圆形阀片等分，当动阀片（1）与定阀片（2）的流通截面（17）转动到完全重合时，阀门处于全开状态，当动阀片（1）与定阀片（2）的流通截面（17）转动到完全错开时，阀门处于全关状态。
3.根据权利要求2所述的一种集成于排气尾管弯头的背压调节装置，其特征在于，所述的动阀片（1）与定阀片（2）二者在形成全开与全关状态时，动阀片转动角度为30°。
4.根据权利要求2所述的一种集成于排气尾管弯头的背压调节装置，其特征在于，所述的动阀片（1）位于弯头（5）一端的内部并与定阀片（2）活动紧密贴合，动阀片（1）的外圆周与弯头（5）内壁之间存有间隙。
5.根据权利要求1所述的一种集成于排气尾管弯头的背压调节装置，其特征在于，在阀杆（3）上固定安装有用于指示阀门开度作用的指针（9），所述的指针（9）位于传动系支架（8）和蜗轮（10）之间的阀杆（3）上。
6.根据权利要求1所述的一种集成于排气尾管弯头的背压调节装置，其特征在于，在手柄杆（13）的一端上安装有用于带动其转动的手柄轮（15），所述的手柄轮（15）与手柄杆（13）端部固定相连，手柄杆（13）的另一端沿与阀杆（3）垂直方向穿过传动系支架（8）。
7.根据权利要求1所述的一种集成于排气尾管弯头的背压调节装置，其特征在于，所述的蜗杆（12）安装在位于传动系支架（8）两侧边之间手柄杆（13）上，在手柄杆（13）上套装有两个垫圈（14），两个垫圈（14）分别位于传动系支架（8）的两个侧边的外侧部位，在手柄杆（13）上安装有两个定位销（11），两个定位销（11）分别位于垫圈（14）远离传动系支架（8）的一侧。
8.根据权利要求1所述的一种集成于排气尾管弯头的背压调节装置，其特征在于，在阀杆（3）上安装有气封（4），所述的气封（4）紧靠阀杆导管（6）伸入弯头（5）的一端，测试时，利用尾气流动对动阀片（1）施加向定阀片（2）方向靠近的力，使气封（4）能够被压紧在阀杆导管（6）的端面上，由此达到对管内尾气密封的作用。
9.根据权利要求6所述的一种集成于排气尾管弯头的背压调节装置，其特征在于，所述的手柄轮（15）采用具有隔热效果的材料制成，可以防止调整排气背压时手部烫伤。
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| CN112128392A (zh) * | 2020-09-14 | 2020-12-25 | 大连船用柴油机有限公司 | 低速柴油机废气压力调控方法及阀 |
-
2022
- 2022-05-09 CN CN202210496172.7A patent/CN114856837A/zh active Pending
Patent Citations (5)
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