CN115014647B - 一种波纹管可靠性验证试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种波纹管可靠性验证试验装置，包括刚性连接管一、刚性连接管二、振动试验台、光谱仪，所述刚性连接管一和刚性连接管二均与振动试验台的输出轴固定连接，所述连接管内流通含有高于室温的二氧化碳、水蒸气的混合气体，所述待测金属波纹管一端与刚性连接管一连通，另一端与刚性连接管二连通，所述光谱仪的光纤探头位于待测金属波纹管的周围。本发明有益效果：通过模拟金属波纹管实际运行条件下的内部热应力、压力以及振动，使测试结果更加真实，通过光谱仪检测待测金属波纹管判断待测金属波纹管是否发生泄漏，测试结果更加准确，且可以记录待测金属波纹管发生泄漏的时间节点。
Description
技术领域
本发明属于金属波纹管检测领域，尤其是涉及一种波纹管可靠性验证试验装置。
背景技术
金属波纹管，也称金属波纹柔性节，是一个发动机与排气管路之间连接的柔性元件，具有降低振动，减少噪音，补偿公差，提高装配效率的作用。当前对金属波纹管的可靠性测试方式主要包括以下两种：第一，搭载整机进行试验，但这种整机试验针对性差，且会造成人力、物力资源的浪费。第二，还可对金属波纹管进行部件试验，例如耐压试验和气密性试验，即金属波纹管在公称压力下进行试验，不发生漏气现象。
但这以上两种中测试方法，存在以下问题：第一，未考虑发动机在装车条件下整机的剧烈振动与恶劣工况；第二，无论是整机试验还是部件试验，对于波纹管是否泄漏的检测手段，只能采用观察法或采用涂抹验漏液的方法进而检测，检测方法复杂检测效率低下，故障记录不及时，不能准确地记录波纹管泄漏地时间节点。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种波纹管可靠性验证试验装置，以解决当前金属波纹管可靠性测试效率低下的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明一方面提供了一种波纹管可靠性验证试验装置，包括刚性连接管一、刚性连接管二、振动试验台、光谱仪，所述刚性连接管一和刚性连接管二均与振动试验台的输出轴固定连接，所述连接管内流通含有高于室温的二氧化碳、水蒸气的混合气体，所述待测金属波纹管一端与刚性连接管一连通，另一端与刚性连接管二连通，所述光谱仪的光纤探头用于检测待测金属波纹管周围是否存在含有高于室温的二氧化碳或水蒸气。
进一步的，所述刚性连接管一远离待测金属波纹管的一端与柴油燃烧器的输出管连通，所述连接管二远离待测金属波纹管的一端设有阀门。
进一步的，所述刚性连接管一内设有第一温度传感器和第二压力传感器，所述刚性连接管二内设有第二温度传感器和第二压力传感器，所述第一温度传感器、第二压力传感器、第二温度传感器、第二压力传感器均通过数据采集器与工控机电连接。
进一步的，所述光谱仪与工控机电连接，所述振动试验台与工控机电连接。
本发明另一方面提供了一种应用于上述第一方面波纹管可靠性验证试验装置的测试方法，包括以下步骤：
含有高于室温的二氧化碳、水蒸气的混合气体依次流经刚性连接管一、待测金属波纹管、刚性连接管二排出，如果光谱仪检测到待测金属波纹管周围存在高于室温的二氧化碳或水蒸气，则判定为待测金属波纹管存在泄漏点。
进一步的，具体包括以下步骤：
S1、开启柴油燃烧器，通过控制柴油燃烧器燃烧强度调节混合气体的温度；
S2、通过控制柴油燃烧器的燃烧强度调节混合气体温度；
S3、通过压力传感器一采集刚性连接管一内的混合气体压力P10，通过温度传感器一采集刚性连接管一内的混合气体温度T1，使用混合气体温度T1对混合气体压力P10进行校正计算出校正压力P1，通过压力传感器二采集刚性连接管二内的混合气体压力P20，通过温度传感器二采集刚性连接管二内的混合气体温度T2，使用混合气体温度T2对混合气体压力P20进行校正计算出校正压力P2；
根据P1/P2的值判定金属波纹管与刚性连接管一、刚性连接管二之间的连接处是否存在气体泄漏；
如果P1/P2≥1.05，且持续时间超过30秒，则判定为连接处气体泄漏，需要重新安装金属波纹管；
如果P1/P2＜1.05，且持续时间超过60秒，则判定为连接处气体未泄漏，进入步骤S5；
S4、开启振动试验台；
S5、根据光谱仪的检测结果判定待测金属波纹管是否泄漏：
如果光谱仪检测到高于室温的二氧化碳或水蒸气，则判定为待测金属波纹管存在泄漏点；
如果光谱仪未检测到高于室温的二氧化碳或水蒸气，则判定为待测金属波纹管不存在泄漏点。
进一步的，还包括测试数据的处理方法，具体包括以下步骤：
A1、工控机实时采集T1、T2、P10、P20，并计算出P1/P2，工控机采集光谱仪检测信息，根据各时刻的P1/P2和光谱仪检测信息制作成测试数据表，各时刻采集到P1/P2、光谱仪检测信息作为一个数据组，测试数据表的横坐标为时间，横坐标为数据组；
A2、分析数据图表的数据对数据组的有效性进行判断：
当光谱仪检测到高于室温的二氧化碳或水蒸气时，判定为数据组有效；
当P1/P2≥1.05，且光谱仪未检测到高于室温的二氧化碳或水蒸气时，判定为数据组无效；
当P1/P2＜1.05，且光谱仪未检测到高于室温的二氧化碳或水蒸气时，判定为数据组有效。
进一步的，通过调节柴油燃烧器的燃烧强度，控制刚性连接管一内的混合气体温度T1为1000℃至1300℃，控制刚性连接管二内的混合气体温度T2为1000℃至1300℃，光谱仪检测的二氧化碳波长下限为4.3um，光谱仪检测的水蒸气波长下限为2.7um。
进一步的，所述校正计算公式为：
P1＝P10×(T1+273℃)/273℃；
P2＝P20×(T2+273℃)/273℃。
进一步的，通过调节阀门开度，控制刚性连接管一内的混合气体压力P10为待测金属波纹管公称压力的1.4至1.6倍之间。
相对于现有技术，本发明所述的一种波纹管可靠性验证试验装置具有以下有益效果：
(1)本发明所述的一种波纹管可靠性验证试验装置，通过模拟金属波纹管实际运行条件下的内部热应力、压力以及振动，使测试结果更加真实，通过光谱仪检测待测金属波纹管周围是否存在高温度的二氧化碳或者水蒸气，来判断待测金属波纹管是否发生泄漏，测试结果更加准确，且可以记录待测金属波纹管发生泄漏的时间节点。
(2)本发明所述的一种波纹管可靠性测试方法，通过判断数据是否有效，可以提高了数据的准确性，为后续数据分析提供保障。
(3)本发明所述的一种波纹管可靠性测试方法，通过计算P1/P2的值来判断待测金属波纹管与刚性连接管一和刚性连接管二之间连接处密封情况，减少了测试误差。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的装置结构示意图；
图2为本发明实施例所述的测试方法流程示意图。
附图标记说明：
1-柴油燃烧器；2-刚性连接管一；3-刚性连接管二；4-数据采集器；5-振动试验台；6-工控机；7-光谱仪；8-第一温度传感器；9-第一压力传感器；10-第二温度传感器；11-第二压力传感器；12-阀门；13-待测金属波纹管；701-光纤探头。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
实施例1：
如图1所示，本实施例提供了一种波纹管可靠性验证试验装置，包括刚性连接管一2、刚性连接管二3、振动试验台5、光谱仪7，刚性连接管一2和刚性连接管二3均与振动试验台5的输出轴固定连接，连接管内流通含有高于室温的二氧化碳、水蒸气的混合气体，待测金属波纹管12一端与刚性连接管一2连通，另一端与刚性连接管二3连通，所述光谱仪7的光纤探头701用于检测待测金属波纹管13周围是否存在含有高于室温的二氧化碳或水蒸气。待测金属波纹管12的两端均通过卡箍刚性连接管一2、刚性连接管二3连通，保证连接处的密封性。
刚性连接管一2远离待测金属波纹管12的一端与柴油燃烧器1的输出管连通，通过调节柴油燃烧器1的燃烧强度，控制金属波纹管内部混合气体的温度，连接管二远离待测金属波纹管12的一端设有阀门12，通过调节阀门12开度，控制金属波纹管内部混合气体的压力。
刚性连接管一2内设有第一温度传感器8和第一压力传感器9，刚性连接管二3内设有第二温度传感器10和第二压力传感器11，第一温度传感器8、第二压力传感器11、第二温度传感器10、第二压力传感器11均通过数据采集器4与工控机6电连接，可以准确的监测到刚性连接管一2、刚性连接管二3内的温度和压力。
光谱仪7与工控机6电连接，振动试验台5与工控机6电连接。
上述光谱仪7采用但不限现有的海洋光学光纤光谱仪7，型号为HR2000+，上述柴油燃烧器1采用但不限于现有的蓝枫美特的燃油器，型号为30万卡；上述振动试验台5采用但不限于现有的力显仪器科技有限公司的振动试验台5，型号为HZ-6031，上述数据采集器4、第一温度传感器8、第一压力传感器9、第二温度传感器10、第二压力传感器11、工控机6均为现有技术，具体结构及其连接形式这里不再赘述。
柴油燃烧器1燃烧产生的混合气体流经刚性连接管一2、金属波纹管、刚性连接管二3排出到室外，振动试验台5产生与汽车行驶时相近的振动频率，通过模拟金属波纹管实际运行条件下的内部热应力、压力以及振动，使测试结果更加真实，通过光谱仪7检测待测金属波纹管12周围是否存在高温度的二氧化碳或者水蒸气，来判断待测金属波纹管12是否发生泄漏，测试结果更加准确，且可以记录待测金属波纹管12发生泄漏的时间节点。
实施例2：
如图2所示，本实施例提供了一种波纹管可靠性测试方法，包括以下步骤：
安装待测金属波纹管12，
具体包括以下步骤：
S1、开启柴油燃烧器1，通过控制柴油燃烧器1燃烧强度调节混合气体的温度；
S2、通过控制柴油燃烧器1的燃烧强度调节混合气体温度；
S3、通过压力传感器一采集刚性连接管一2内的混合气体压力P10，通过温度传感器一采集刚性连接管一2内的混合气体温度T1，使用混合气体温度T1对混合气体压力P10进行校正计算出校正压力P1，通过压力传感器二采集刚性连接管二3内的混合气体压力P20，通过温度传感器二采集刚性连接管二3内的混合气体温度T2，使用混合气体温度T2对混合气体压力P20进行校正计算出校正压力P2；校正计算公式为：
P1＝P10×(T1+273℃)/273℃；
P2＝P20×(T2+273℃)/273℃。
混合气体流经刚性连接管一2和刚性连接管二3时的温度存在一定差异，对P10和P20进行校准计算，可以减少由于温度差异导致的压力测试误差，是测量结果更加精确。
根据P1/P2的值判定金属波纹管与刚性连接管一2、刚性连接管二3之间的连接处是否存在气体泄漏；
如果P1/P2≥1.05，且持续时间超过30秒，则判定为连接处气体泄漏，需要重新安装金属波纹管；
如果P1/P2＜1.05，且持续时间超过60秒，则判定为连接处气体未泄漏，进入步骤S5；通过计算P1/P2的值来判断待测金属波纹管12与刚性连接管一2和刚性连接管二3之间连接处密封情况，减少了测试误差。
S4、开启振动试验台5
S5、根据光谱仪7的检测结果判定待测金属波纹管12是否泄漏：
如果光谱仪7检测到高于室温的二氧化碳或水蒸气，则判定为待测金属波纹管12泄漏；
如果光谱仪7未检测到高于室温的二氧化碳或水蒸气，则判定为待测金属波纹管12未泄漏。
还包括测试数据的处理方法，具体包括以下步骤：
A1、工控机6实时采集T1、T2、P10、P20，并计算出P1/P2，工控机6采集光谱仪7检测信息，根据各时刻的P1/P2和光谱仪7检测信息制作成测试数据表，各时刻采集到P1/P2、光谱仪7检测信息作为一个数据组，测试数据表的横坐标为时间，横坐标为数据组；
A2、分析数据图表的数据对数据组的有效性进行判断：
当光谱仪7检测到高于室温的二氧化碳或水蒸气时，判定为数据组有效；
当P1/P2≥1.05，且光谱仪7未检测到高于室温的二氧化碳或水蒸气时，判定为数据组无效；
当P1/P2＜1.05，且光谱仪7未检测到高于室温的二氧化碳或水蒸气时，判定为数据组有效。通过判断数据是否有效，可以提高了数据的准确性，为后续数据分析提供保障。
通过调节柴油燃烧器1的燃烧强度，控制刚性连接管一2内的混合气体温度T1为1000℃至1300℃，控制刚性连接管二3内的混合气体温度T2为1000℃至1300℃，光谱仪7检测的二氧化碳波长下限为4.3um，光谱仪7检测的水蒸气波长下限为2.7um。
通过调节阀门12开度，控制刚性连接管一2内的混合气体压力P10为待测金属波纹管12公称压力的1.4至1.6倍之间。
通过模拟金属波纹管实际运行条件下的内部热应力、压力以及振动，使测试结果更加真实，通过光谱仪7检测待测金属波纹管12周围是否存在高温度的二氧化碳或者水蒸气，来判断待测金属波纹管12是否发生泄漏，测试结果更加准确，且可以记录待测金属波纹管12发生泄漏的时间节点。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和系统，可以通过其它的方式实现。例如，以上所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。上述单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种波纹管可靠性验证试验装置，其特征在于：包括刚性连接管一(2)、刚性连接管二(3)、振动试验台(5)、光谱仪(7)，所述刚性连接管一（2）和刚性连接管二（3）均与振动试验台（5）的输出轴固定连接，所述刚性连接管一(2)和刚性连接管二(3)内流通含有高于室温的二氧化碳、水蒸气的混合气体，待测金属波纹管（13）一端与刚性连接管一（2）连通，另一端与刚性连接管二（3）连通，所述光谱仪（7）的光纤探头（701）用于检测待测金属波纹管（13）外周围是否存在含有高于室温的二氧化碳或水蒸气；所述刚性连接管一（2）内设有第一温度传感器（8）和第一压力传感器(9)，所述刚性连接管二（3）内设有第二温度传感器（10）和第二压力传感器(11)，所述第一温度传感器(8)、第二压力传感器(11)、第二温度传感器(10)、第二压力传感器（11）均通过数据采集器（4）与工控机（6）电连接；利用第一温度传感器（8）的检测值对第一压力传感器(9)的检测值进行校正计算，得到校正压力P1，利用第二温度传感器（10）的检测值对第二压力传感器(11)的检测值进行校正计算，得到校正压力P2；根据P1/P2的值判定金属波纹管与刚性连接管一(2)、刚性连接管二（3）之间的连接处是否存在气体泄漏。
2.根据权利要求1所述的一种波纹管可靠性验证试验装置，其特征在于：所述刚性连接管一（2）远离待测金属波纹管（13）的一端与柴油燃烧器（1）的输出管连通，所述连接管二远离待测金属波纹管（13）的一端设有阀门。
3.根据权利要求1所述的一种波纹管可靠性验证试验装置，其特征在于：所述光谱仪（7）与工控机（6）电连接，所述振动试验台（5）与工控机（6）电连接。
4.一种应用权利要求2所述的波纹管可靠性验证试验装置的测试方法，其特征在于：
包括以下步骤：
含有高于室温的二氧化碳、水蒸气的混合气体依次流经刚性连接管一(2)、待测金属波纹管（13）、刚性连接管二（3）排出，如果光谱仪（7）检测到待测金属波纹管（13）周围存在高于室温的二氧化碳或水蒸气，则判定为待测金属波纹管（13）存在泄漏点。
5.根据权利要求4所述的测试方法，其特征在于：
具体包括以下步骤：
S1、开启柴油燃烧器(1)，通过控制柴油燃烧器（1）燃烧强度调节混合气体的温度；
S2、通过控制柴油燃烧器（1）的燃烧强度调节混合气体温度；
S3、通过第一压力传感器(9)采集刚性连接管一（2）内的混合气体压力P10，通过第一温度传感器（8）采集刚性连接管一（2）内的混合气体温度T1，使用混合气体温度T1对混合气体压力P10进行校正计算出校正压力P1，通过第二压力传感器(11)采集刚性连接管二（3）内的混合气体压力P20，通过第二温度传感器(10)采集刚性连接管二（3）内的混合气体温度T2，使用混合气体温度T2对混合气体压力P20进行校正计算出校正压力P2；
根据P1/P2的值判定金属波纹管与刚性连接管一(2)、刚性连接管二（3）之间的连接处是否存在气体泄漏；
如果P1/P2≥1.05，且持续时间超过30秒，则判定为连接处气体泄漏，需要重新安装金属波纹管；
如果P1/P2＜1.05，且持续时间超过60秒，则判定为连接处气体未泄漏，进入步骤S5；
S4、开启振动试验台(5)；
S5、根据光谱仪（7）的检测结果判定待测金属波纹管（13）是否泄漏：
如果光谱仪（7）检测到高于室温的二氧化碳或水蒸气，则判定为待测金属波纹管（13）存在泄漏点；
如果光谱仪（7）未检测到高于室温的二氧化碳或水蒸气，则判定为待测金属波纹管（13）不存在泄漏点。
6.根据权利要求5所述的测试方法，其特征在于：
还包括测试数据的处理方法，具体包括以下步骤：
A1、工控机（6）实时采集T1、T2、P10、P20，并计算出P1/P2，工控机（6）采集光谱仪（7）检测信息，根据各时刻的P1/P2和光谱仪（7）检测信息制作成测试数据表，各时刻采集到P1/P2、光谱仪（7）检测信息作为一个数据组，测试数据表的横坐标为时间，横坐标为数据组；
A2、分析数据图表的数据对数据组的有效性进行判断：
当光谱仪（7）检测到高于室温的二氧化碳或水蒸气时，判定为数据组有效；
当P1/P2≥1.05，且光谱仪（7）未检测到高于室温的二氧化碳或水蒸气时，判定为数据组无效；
当P1/P2＜1.05，且光谱仪（7）未检测到高于室温的二氧化碳或水蒸气时，判定为数据组有效。
7.根据权利要求5所述的测试方法，其特征在于：通过调节柴油燃烧器（1）的燃烧强度，控制刚性连接管一（2）内的混合气体温度T1为1000℃至1300℃，控制刚性连接管二（3）内的混合气体温度T2为1000℃至1300℃，光谱仪（7）检测的二氧化碳波长下限为4.3um，光谱仪（7）检测的水蒸气波长下限为2.7um。
8.根据权利要求5所述的测试方法，其特征在于：
所述校正计算公式为：
P1=P10×（T1+273℃）/273℃；
P2=P20×（T2+273℃）/273℃。
9.根据权利要求5所述的测试方法，其特征在于：通过调节阀门开度，控制刚性连接管一（2）内的混合气体压力P10为待测金属波纹管（13）公称压力的1.4至1.6倍之间。
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