專利名稱：一種換熱器性能實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種實(shí)驗(yàn)裝置，具體涉及一種可實(shí)現(xiàn)換熱器的耐壓力脈沖與耐冷熱交
變及冷熱交變耦合性能測(cè)試的實(shí)驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
車輛散熱系統(tǒng)作為動(dòng)力輔助系統(tǒng)的重要組成部分，其所處工況十分復(fù)雜，多變的 壓力脈沖與冷熱交變工況決定了散熱系統(tǒng)換熱器薄壁結(jié)構(gòu)的內(nèi)部必然承受著液態(tài)或氣態(tài) 介質(zhì)壓力、溫度高低反復(fù)變化而引起的沖擊，對(duì)散熱系統(tǒng)產(chǎn)生疲勞破壞，特別是外部壓力脈 沖峰值往往超過(guò)換熱器允許壓力值；而冷熱沖擊會(huì)對(duì)散熱器的溫度變化敏感區(qū)如翅片與復(fù) 合板、氬弧焊接區(qū)產(chǎn)生連續(xù)的交變熱應(yīng)力，一旦出現(xiàn)泄漏、爆裂等問(wèn)題就會(huì)嚴(yán)重影響發(fā)動(dòng)機(jī) 安全，因此驗(yàn)證散熱系統(tǒng)換熱器強(qiáng)度可靠性十分必要。 目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)換熱器的耐壓力脈沖性能和耐冷熱交變性能的可靠性測(cè)試均是由 兩個(gè)各自完全獨(dú)立的試驗(yàn)系統(tǒng)進(jìn)行。這種測(cè)試技術(shù)的不足之處，首先是無(wú)法真實(shí)模擬換熱 器在實(shí)際使用時(shí)其內(nèi)部所受到的壓力和溫度的復(fù)合變化，也無(wú)法滿足具有大體積、大流量、 高溫度特點(diǎn)的特種車輛換熱器的試驗(yàn)要求。其次，由于這兩項(xiàng)可靠性試驗(yàn)所需的儀器設(shè)備 有很大的重復(fù)性，因此在一定程度上造成了資源浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
為更能真實(shí)考核換熱器在車輛發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)雜工況下的使用壽命，充分考核換熱器的 可靠性，本發(fā)明提出一種壓力耐久脈沖與冷熱交變耦合技術(shù)，該技術(shù)通過(guò)模擬特種車輛在
極限工況條件下對(duì)散熱系統(tǒng)提出的可靠性指標(biāo)要求進(jìn)行連續(xù)的臺(tái)架試驗(yàn)測(cè)試，以保證散熱 系統(tǒng)滿足實(shí)車環(huán)境適應(yīng)能力的指標(biāo)要求。它將壓力耐久脈沖和冷熱交變兩個(gè)可靠性試驗(yàn)內(nèi) 容通過(guò)一個(gè)試驗(yàn)裝置來(lái)完成。具體方案如下一種換熱器性能實(shí)驗(yàn)裝置，包括控制系統(tǒng)、依 次連接的熱油箱、熱循環(huán)管路和測(cè)試管路，其特征在于，所述測(cè)試管路上連接有冷油箱和冷 循環(huán)管路。 本發(fā)明的另一優(yōu)選方式所述熱循環(huán)管路上由熱油箱開(kāi)始依次安裝有油濾器A、 閘閥/電動(dòng)調(diào)節(jié)閥A、變頻油泵、單向閥A、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥組、換向閥A和閘閥/電動(dòng)調(diào)節(jié)閥E， 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥組的進(jìn)油端安裝有儲(chǔ)能器A和壓力傳感器A，出口端安裝有儲(chǔ)能器B和壓力傳感 器B。 本發(fā)明的另一優(yōu)選方式所述冷循環(huán)管路與熱循環(huán)管路安裝部件、部位順序完全一致。 本發(fā)明的另一優(yōu)選方式所述測(cè)試管路包括依次連接的換向閥B、油濾器B、閘閥/ 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥G、閘閥/電動(dòng)調(diào)節(jié)閥F和并聯(lián)的單向閥B、單向閥C，在閘閥/電動(dòng)調(diào)節(jié)閥G和 閘閥/電動(dòng)調(diào)節(jié)閥F之間安裝試件，所述熱循環(huán)管路、冷循環(huán)管路中換向閥的外路分別與測(cè) 試管路的單向閥B、單向閥B連接，所述測(cè)試管路中的換向閥B分別連接在熱油箱的回油管 和冷油箱的回油管上。
本發(fā)明的另一優(yōu)選方式所述試件的出油端安裝溫度傳感器B、壓力傳感器C，進(jìn) 油端安裝溫度傳感器C、壓力傳感器D。 本發(fā)明的另一優(yōu)選方式所述熱油箱和冷油箱上安裝有液位傳感器和溫度傳感器 A。 本發(fā)明的另一優(yōu)選方式所述熱油箱內(nèi)安裝有加熱器，所述冷油箱內(nèi)安裝有冷凝器。 本發(fā)明將冷熱兩種循環(huán)測(cè)試集成在一個(gè)裝置里，不但能夠完成壓力交變和冷熱交
變等獨(dú)立的基礎(chǔ)性試驗(yàn)，還能完成溫度和壓力同時(shí)變化的耦合試驗(yàn)，即通過(guò)溫度(高溫/ 低溫/恒溫)與壓力(恒壓/變壓)之間的多種組合形式，模擬車輛發(fā)動(dòng)機(jī)起停時(shí)溫度和 壓力的復(fù)合變化。本發(fā)明的技術(shù)方案與目前采用的環(huán)境變量互相分離的測(cè)試技術(shù)相比，能 夠更真實(shí)地反映出換熱器的可靠性能，對(duì)換熱器的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)以及使用有更好的指導(dǎo)作用。 壓力耐久脈沖與冷熱交變耦合技術(shù)的產(chǎn)生，使換熱器可靠性試驗(yàn)手段上升到了一個(gè)新的層 次，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外的在此技術(shù)方面的空白。其次，換熱器耐壓力脈沖性能和耐冷熱交變性能 的可靠性試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行，與分別進(jìn)行這兩項(xiàng)試驗(yàn)相比能夠大大節(jié)約試驗(yàn)時(shí)間和成本。例如，
《JB/T 10506-2005內(nèi)燃機(jī)增壓空氣冷卻器技術(shù)條件》中規(guī)定耐壓力脈沖性能試驗(yàn)，循環(huán)次 數(shù)2X 104次，壓力交變周期3s 6s ;耐冷熱交變性能試驗(yàn)，循環(huán)次數(shù)3000次，溫度交變周 期約為3min 5min，由此可知，完成這兩項(xiàng)試驗(yàn)需要200h 300h。而壓力耐久脈沖與冷熱 交變耦合技術(shù)由于從根本上提高了對(duì)散熱器的考核強(qiáng)度，因此通過(guò)較短的試驗(yàn)時(shí)間即可達(dá) 到相同的試驗(yàn)效果。對(duì)于這種耗時(shí)長(zhǎng)、耗能高的試驗(yàn)來(lái)說(shuō)，縮短試驗(yàn)時(shí)間顯得非常有意義。


圖l本發(fā)明連接示意圖 圖中1-熱油箱、2_加熱器、3_冷油箱、4_冷凝器、5_試驗(yàn)件、6_出油箱、7_液壓 傳感器、8-溫度傳感器A、9溫度傳感器B、 10-溫度傳感器C、 11-油濾器A、 12-油濾器B、 13-閘閥/電動(dòng)調(diào)節(jié)閥A、14-閘閥/電動(dòng)調(diào)節(jié)閥B、15-閘閥/電動(dòng)調(diào)節(jié)閥C、16-閘閥/電 動(dòng)調(diào)節(jié)閥D、17-閘閥/電動(dòng)調(diào)節(jié)閥E、18-閘閥/電動(dòng)調(diào)節(jié)閥F、19-閘閥/電動(dòng)調(diào)節(jié)閥G、 20-變頻油泵、21-單向閥A、22-單向閥B、23-單向閥C、24_儲(chǔ)能器A、25_儲(chǔ)能器B、26-壓 力傳感器八、27-壓力傳感器8、28-油濾器(:、29-壓力傳感器0、30-電動(dòng)調(diào)節(jié)閥組、31-換向 閥A、32換向閥B
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)裝置，包括控制系統(tǒng)、熱油箱和熱循環(huán)管路、冷油箱和 冷循環(huán)管道以及測(cè)試管路。 測(cè)試管路包括依次連接的換向閥B32、油濾器B12、閘閥/電動(dòng)調(diào)節(jié)閥G19、閘閥/ 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥F18和并聯(lián)的單向閥B22、單向閥C23，在閘閥/電動(dòng)調(diào)節(jié)閥G19和閘閥/電動(dòng) 調(diào)節(jié)閥F18之間安裝待測(cè)試的換熱器試件5，試件5的出油端安裝溫度傳感器B9、壓力傳感 器C28，試件5進(jìn)油端安裝溫度傳感器C10、壓力傳感器D29。 熱油箱上安裝有監(jiān)控介質(zhì)油的有液位傳感器7和溫度傳感器A8，熱油箱1內(nèi)安裝 有加熱器2，冷油箱3上安裝有液位傳感器和溫度傳感器，冷油箱3內(nèi)安裝有冷凝器4。熱油箱和冷油箱分別對(duì)介質(zhì)油進(jìn)行加熱和降溫。 熱循環(huán)管路和冷循環(huán)管路的結(jié)構(gòu)和部件完全一致，以下主要以熱循環(huán)管路結(jié)構(gòu)、 部件做詳細(xì)說(shuō)明。 熱循環(huán)管路上由熱油箱1開(kāi)始依次安裝油濾器A11、閘閥/電動(dòng)調(diào)節(jié)閥A13、變頻 油泵20、單向閥A21、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥組30、換向閥A31和閘閥/電動(dòng)調(diào)節(jié)閥E17，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥組 30的進(jìn)油端安裝有儲(chǔ)能器A24和壓力傳感器A26，出口端安裝有儲(chǔ)能器B25和壓力傳感器 B27。熱油箱1通過(guò)閘閥/電動(dòng)調(diào)節(jié)閥B14連接放油箱6，放油箱6用于承接熱油箱和冷油 箱中的放出的介質(zhì)油。 熱循環(huán)管路和冷循環(huán)管路通過(guò)換向閥A31的外路分別和測(cè)試管路的單向閥B22、 單向閥C23連接。熱循環(huán)管路與測(cè)試管路之間安裝有閘閥/電動(dòng)調(diào)節(jié)閥C15、閘閥/電動(dòng)調(diào) 節(jié)閥D16形成液平衡閥組。 壓力耐久脈沖和冷熱交變耦合試驗(yàn)是在兩個(gè)冷熱系統(tǒng)相互融合的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的， 實(shí)驗(yàn)裝置由控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，通過(guò)控制系統(tǒng)設(shè)定試驗(yàn)的溫度峰值和谷值、變溫周 期、壓力峰值和谷值、變壓周期、試驗(yàn)次數(shù)。其中各液位傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器分 別收集冷熱系統(tǒng)中的相應(yīng)數(shù)據(jù)上傳到控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)系統(tǒng)根據(jù)溫度傳感器傳回的實(shí)時(shí) 參數(shù)，對(duì)加熱器、冷凝器的功率、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而達(dá)到調(diào)整溫度的目的；同 時(shí)，控制系統(tǒng)還根據(jù)壓力傳感器傳回的實(shí)時(shí)參數(shù)，對(duì)油泵的轉(zhuǎn)速、各電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度進(jìn)行 調(diào)節(jié)，達(dá)到調(diào)整流量從而控制壓力的目的；冷、熱油在各自的管路內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，通過(guò)電動(dòng)調(diào) 節(jié)閥組、換向閥的開(kāi)闔頻率，控制進(jìn)入試件冷熱油的壓力、溫度的變化頻率。整個(gè)過(guò)程冷熱 系統(tǒng)通過(guò)油濾器進(jìn)行雜質(zhì)去除以保證油的潔凈。從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制、調(diào)整試驗(yàn)過(guò)程。
下面分別以本裝置實(shí)現(xiàn)三種試驗(yàn)方式的工作過(guò)程一一說(shuō)明 壓力耐久脈沖試驗(yàn)通過(guò)液壓驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，僅涉及熱循環(huán)系統(tǒng)。首先利用控制系統(tǒng)確 定介質(zhì)油的油溫(恒溫)、壓力的峰值和谷值、壓力脈沖周期以及試驗(yàn)次數(shù)。試驗(yàn)開(kāi)始后，根 據(jù)控制系統(tǒng)的指令，熱油箱1的加熱器2開(kāi)始工作，熱循環(huán)管路上的換向閥A31接通閘閥/ 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥E17，使介質(zhì)油在熱循環(huán)管路中循環(huán)加熱，當(dāng)介質(zhì)油的溫度均達(dá)到設(shè)定值后，調(diào) 整換向閥A31接通測(cè)試管路的換向閥B22，熱循環(huán)管路上的閘閥/電動(dòng)調(diào)節(jié)閥A13和變頻油 泵20調(diào)節(jié)介質(zhì)油的流量，兩路電動(dòng)調(diào)節(jié)閥組30分別以不同的開(kāi)度交替開(kāi)闔，使介質(zhì)油按照 設(shè)定的壓力和變壓周期進(jìn)入被測(cè)試的試件5中，此過(guò)程中，換向閥B32保持接通熱循環(huán)管路 一側(cè)，使從試件5出來(lái)的介質(zhì)油流回?zé)嵊拖洹?冷熱交變?cè)囼?yàn)首先通過(guò)控制系統(tǒng)確定冷熱油交替的周期、冷熱油的壓力(恒 壓)、溫度的峰值和谷值以及試驗(yàn)次數(shù)。試驗(yàn)開(kāi)始后，根據(jù)控制系統(tǒng)的指令，熱油箱1的加熱 器2和冷油箱3的冷凝器4同時(shí)工作，調(diào)整各循環(huán)管路中介質(zhì)油的溫度，熱循環(huán)管路和冷循 環(huán)管路中的換向閥A31保持接通各自的循環(huán)管路，即熱油、冷油只在各自油箱和內(nèi)部管路 中循環(huán)。當(dāng)熱循環(huán)管路和冷循環(huán)管路中介質(zhì)油溫度均達(dá)到設(shè)定值后，按控制系統(tǒng)設(shè)定的周 期和壓力交替通過(guò)各自的換向閥A31流入試件5中，在熱循環(huán)管路接通試件5時(shí)，冷循環(huán)管 路斷開(kāi)與測(cè)試管路的連接進(jìn)行內(nèi)循環(huán)，而當(dāng)冷循環(huán)管路接通試件5時(shí)，熱循環(huán)管路斷開(kāi)與 測(cè)試管路的連接而進(jìn)行內(nèi)循環(huán)。 壓力耐久脈沖和冷熱交變耦合試驗(yàn)通過(guò)控制系統(tǒng)設(shè)定試驗(yàn)的溫度峰值和谷值、 變溫周期、壓力峰值和谷值、變壓周期、試驗(yàn)次數(shù)。試驗(yàn)開(kāi)始后，根據(jù)控制系統(tǒng)的指令，加熱
5器2和冷凝器4開(kāi)始調(diào)整熱油箱1和冷油箱3內(nèi)介質(zhì)油的溫度，在這個(gè)過(guò)程中熱循環(huán)管路和 冷循環(huán)管路中的換向閥A31保持接通各自的內(nèi)循環(huán)，即熱介質(zhì)油和冷介質(zhì)油不進(jìn)入試件， 只在各自的油箱和內(nèi)部管路中循環(huán)。當(dāng)溫度均達(dá)到設(shè)定值后，冷循環(huán)管路狀態(tài)保持不變，熱 循環(huán)管路的換向閥A31接通測(cè)試管路，閘閥/電動(dòng)調(diào)節(jié)閥A13和變頻油泵20調(diào)節(jié)介質(zhì)油流 量，兩路電動(dòng)調(diào)節(jié)閥組30分別以不同的開(kāi)度交替開(kāi)闔，使熱的介質(zhì)油按照設(shè)定的壓力和變 壓周期進(jìn)入被測(cè)試的試件5中，這個(gè)過(guò)程中換向閥B32保持接通熱循環(huán)管路一側(cè)，使從試件 出來(lái)的介質(zhì)油流回?zé)嵊拖洹０雮€(gè)變溫周期結(jié)束后，熱油路換向閥A31斷開(kāi)與測(cè)試管路而接 通內(nèi)循環(huán)，冷循環(huán)管路的換向閥A31接通測(cè)試管路，使冷的介質(zhì)油按照設(shè)定的壓力和變壓 周期進(jìn)入被測(cè)試的試件5中，換向閥B32接通冷循環(huán)管路一側(cè)，與熱循環(huán)管路相同的原理進(jìn) 行壓力、周期的變化，完成后半個(gè)變溫周期，組成一個(gè)完整的溫度與壓力交變的耦合循環(huán)。
權(quán)利要求
一種換熱器性能實(shí)驗(yàn)裝置，包括控制系統(tǒng)、依次連接的熱油箱(1)、熱循環(huán)管路和測(cè)試管路，其特征在于，所述測(cè)試管路上連接有冷油箱(3)和冷循環(huán)管路。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種換熱器性能實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述熱循環(huán)管路上 由熱油箱開(kāi)始依次安裝有油濾器A(11)、閘閥/電動(dòng)調(diào)節(jié)閥A(13)、變頻油泵(20)、單向閥 A(21)、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥組(30)、換向閥A(31)和閘閥/電動(dòng)調(diào)節(jié)閥E(17)，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥組(30) 的進(jìn)油端安裝有儲(chǔ)能器A(24)和壓力傳感器A(26)，出口端安裝有儲(chǔ)能器B(25)和壓力傳感 器B(27)。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種換熱器性能實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述冷循環(huán)管路與熱 循環(huán)管路安裝部件、部位順序完全一致。
4.如權(quán)利要求3所述的一種換熱器性能實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述測(cè)試管路包括依次 連接的換向閥B (32)、油濾器B (12)、閘閥/電動(dòng)調(diào)節(jié)閥G (19)、閘閥/電動(dòng)調(diào)節(jié)閥F (18)和 并聯(lián)的單向閥B (22)、單向閥C (23)，在閘閥/電動(dòng)調(diào)節(jié)閥G (19)和閘閥/電動(dòng)調(diào)節(jié)閥F (18) 之間安裝試件(5)，所述熱循環(huán)管路、冷循環(huán)管路中換向閥的外路分別與測(cè)試管路的單向閥 B(22)、單向閥B(23)連接，所述測(cè)試管路中的換向閥B(32)分別連接在熱油箱(1)的回油 管和冷油箱(3)的回油管上。
5. 如權(quán)利要求4所述的一種換熱器性能實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述試件(5)的出 油端安裝溫度傳感器B(9)、壓力傳感器C(28)，進(jìn)油端安裝溫度傳感器C(IO)、壓力傳感器 D(29)。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種換熱器性能實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述熱油箱和冷油箱 上安裝有液位傳感器(7)和溫度傳感器A(8)。
7. 如權(quán)利要求6所述的一種換熱器性能實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于，所述熱油箱(1)內(nèi)安裝 有加熱器(2)，所述冷油箱(3)內(nèi)安裝有冷凝器(4)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種換熱器性能實(shí)驗(yàn)裝置，具體涉及一種對(duì)換熱器的耐壓力脈沖性能和耐冷熱交變性能進(jìn)行測(cè)試的實(shí)驗(yàn)裝置。包括冷、熱油箱、測(cè)控系統(tǒng)、泵組、管路。在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)并存冷熱兩套基本對(duì)稱的分系統(tǒng)，冷熱介質(zhì)分別通過(guò)各自分系統(tǒng)內(nèi)的調(diào)壓裝置達(dá)到要求的高壓和低壓，通過(guò)切換裝置調(diào)整高低壓力交變周期。采用這種新技術(shù)建立的換熱器可靠性試驗(yàn)臺(tái)不但能夠完成壓力交變，冷熱交變等獨(dú)立的基礎(chǔ)性試驗(yàn)，而且還能完成溫度和壓力同時(shí)變化的耦合試驗(yàn)，從而模擬了換熱器使用時(shí)所受到的復(fù)合沖擊，與目前采用的環(huán)境變量互相分離的測(cè)試技術(shù)相比，能夠更真實(shí)的反映換熱器的可靠性，對(duì)換熱器的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)以及使用有更好的指導(dǎo)作用。
文檔編號(hào)G01N3/60GK101793652SQ201010111399
公開(kāi)日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2010年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月10日
發(fā)明者周文俊, 曲民生, 王雅靜, 董慶麗, 谷操, 靳霏 申請(qǐng)人:中國(guó)北方車輛研究所