本發明涉及開關閥的試驗裝置，具體地，涉及一種用于船用柴油機排氣系統的開關閥的可靠性試驗裝置。

背景技術：

開關閥是船用柴油機排氣系統的重要組成部分，其閥門打開和關閉直接影響排氣管路中流向渦輪增壓器的氣流流動，從而影響增壓器工作效率和柴油機性能。為了保證船用柴油機的正常運行，開關閥必須具有在高溫高壓條件下長期可靠的正常開閉功能，因此需要能夠模擬船用柴油機正常工作時排氣系統實際高溫高壓狀態的試驗裝置，從而對高溫開關閥開閉功能進行可靠性試驗。這有利于控制柴油機工作時的故障風險并能夠有效地降低試驗成本。

目前國內相關高溫條件下開關閥的試驗裝置一般采用壓縮機、加熱罐檢測裝置和緩沖罐等部件，以用于閥門高溫介質的流通性能試驗。然而，在實際使用過程中，上述文獻所披露的現有試驗裝置存在以下不足：

(1)上述試驗裝置僅對空氣進行加熱與加壓，不能反映柴油燃燒后排氣成分狀態。實際上，由于柴油機排氣中的顆粒物可能竄入填料致閥門卡阻或粘著在密封座導致閥門密封不嚴，因此在開關閥可靠性試驗過程中很有必要模擬排氣成分狀態；

(2)空氣加熱速率慢，空氣加熱到正常的船用柴油機排氣溫度所需時間較長，且到待測開關閥部位時，溫度損失較大，從而影響了試驗的精度；

(3)不能靈活調節待測高溫開關閥入口與出口的壓力差，實際上只有在一定的壓差下才能測取高溫開關閥關閉狀態下的氣體泄漏情況，從而無法有效試驗開關閥在正常工作壓力下的氣體泄漏情況。

因此，有必要提出一種開關閥的試驗裝置，從而解決上述現有技術中的諸多不足中的至少一者。

技術實現要素：

在發明內容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式部分中進一步詳細說明。本發明的發明內容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關鍵特征和必要技術特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護范圍。

為了解決上述現有技術中的諸多不足中的至少一者，本發明公開了一種開關閥的試驗裝置，該開關閥用于發動機排氣系統，其中該裝置包括通過管路順次連接的空氣壓縮機、燃燒器、氣體混合加熱器、穩壓筒、進氣壓力筒以及背壓筒，開關閥設置在進氣壓力筒與背壓筒之間的連接管路上，背壓筒上設置有與外部環境連通的排氣口，來自空氣壓縮機的空氣在氣體混合加熱器中由來自燃燒器的尾氣混合加熱，并且混合加熱后的氣體供給到開關閥。

根據本發明中的開關閥試驗裝置，通過在試驗裝置中設有燃燒器并由來自燃燒器的尾氣混合加熱來自空氣壓縮機的空氣，使得能夠模擬高溫開關閥在船用柴油機運轉時所處的實際排氣成分狀態，并且提高了氣體溫度升高的速度。這對于模擬開關閥在發動機運轉時所處的實際環境條件是非常有益的，從而能夠以高效率和低成本的方式對開關閥進行模擬試驗。

優選地，所述進氣壓力筒和所述背壓筒之間還設置有分流管路，在所述分流管路上設置有用于調節所述進氣壓力筒與所述背壓筒之間的壓力差的調節閥。

根據優選的開關閥試驗裝置，利用分流管路上的調節閥可以分別調節和控制進氣壓力筒和背壓筒內的氣體壓力，有效地調節開關閥的入口和出口之間的壓力差，進而能夠使得待測開關閥兩端的壓力差與發動機排氣管路中的實際壓力差保持一致，從而能夠以高效率和低成本的方式對開關閥進行模擬試驗。同時，通過分流管路能夠把高溫氣體分流進入進氣筒和背壓筒，極大提高了高溫氣體利用率。

優選地，所述進氣壓力筒和/或所述背壓筒中設置有電加熱器。

根據優選的開關閥試驗裝置，利用進氣壓力筒和/或所述背壓筒上增設的電加熱器對供給到開關閥的氣體進行加熱補償。借此，一方面能夠補償氣體在管路中輸送時的熱量損失，另一方面，易于調節與控制試驗裝置的加熱溫度，從而提高試驗裝置的試驗精度。

優選地，所述穩壓筒、進氣壓力筒以及背壓筒上設置有用于監測氣體壓力的傳感器。

根據優選的開關閥試驗裝置，能夠確保整個試驗裝置中的容器都在工作壓力下運行，從而提高了試驗裝置的安全性。

優選地，所述發動機排氣系統為船用柴油機排氣系統，所述燃燒器為柴油燃燒器。

根據優選的開關閥試驗裝置，能夠有效檢驗高溫開關閥在船用柴油機正常工作時的開閉功能可靠性，降低由高溫開關閥引起的船用柴油機運行故障率，并以簡單有效的方式進行開關閥的試驗開發，從而有效地降低試驗成本與周期。

優選地，所述開關閥與所述連接管路通過短接件連接，所述短接件為兩端焊接有法蘭的變徑鋼管，所述變徑鋼管適用于不同口徑的開關閥。

根據優選的開關閥試驗裝置，利用短接件便于更換不同口徑的開關閥來進行試驗，從而提高了試驗裝置的通用性并降低了試驗人員的勞動強度。

附圖說明

本發明實施例的下列附圖在此作為本發明的一部分用于理解本發明。附圖中示出了本發明的實施方式及其描述，用來解釋本發明的原理。在附圖中，

圖1為根據本發明的一個優選實施方式的開關閥試驗裝置的示意圖。

附圖標記說明：

1、空氣壓縮機 2、燃燒器 3、氣體混合加熱器

4、穩壓筒 5、電加熱器 6、進氣壓力筒

7、背壓筒 8、開關閥 9、分流管路

具體實施方式

在下文的描述中，給出了大量具體的細節以便提供對本發明更為徹底的理解。然而，對于本領域技術人員來說顯而易見的是，本發明實施例可以無需一個或多個這些細節而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本發明實施例發生混淆，對于本領域公知的一些技術特征未進行描述。

為了徹底了解本發明實施例，將在下列的描述中提出詳細的結構。顯然，本發明實施例的施行并不限定于本領域的技術人員所熟習的特殊細節。本發明的較佳實施例詳細描述如下，然而除了這些詳細描述外，本發明還可以具有其他實施方式。

根據本發明的一個方面，提供一種開關閥試驗裝置，其中該開關閥用于發動機的排氣系統。具體在以下優選實施例中，該發動機為船用柴油機的排氣系統，但本領域技術人員能夠理解，該開關閥并不限于用于船用柴油機的排氣系統，而是還可以用于其它諸如陸地用柴油機或者汽油機等發動機的排氣系統。

如圖1所示，根據本發明的一個優選實施方式的開關閥試驗裝置包括通過管路順次連接的空氣壓縮機1、燃燒器2、氣體混合加熱器3、穩壓筒4、進氣壓力筒6以及背壓筒7。開關閥8設置在進氣壓力筒6和背壓筒7之間。

空氣壓縮機1可以為現有常規的空氣壓縮機，例如但不限于活塞式或者螺桿式空氣壓縮機，其中該空氣壓縮機1的排氣出口通過管路連接到氣體混合加熱器3。

燃燒器2優選為船用柴油機的柴油燃燒器，該柴油燃燒器包括燃燒室和與氣體混合加熱器3通過管路連通的排氣口。將柴油和助燃氣體供給到燃燒室內點燃，以形成高溫高壓的帶有顆粒物的尾氣，該尾氣經排氣口通過管路輸送到氣體混合加熱器3中，以與來自空氣壓縮機1的空氣混合并對其進行加熱。

氣體混合加熱器3例如可以是本領域已知的空氣-空氣混合換熱器，其通過管路連接到穩壓筒4，以使來自氣體混合加熱器3的加熱后的混合氣體在穩壓筒4中膨脹至穩定的壓力。

在穩壓筒4上設置有第一壓力傳感器以監測穩壓筒4內的氣體壓力。穩壓筒4通過管路連接到進氣壓力筒6，以將穩壓后的氣體供給到進氣壓力筒6。在該管路上設置有用于控制管路開關的閥門，以控制到進氣壓力筒6的氣體供給。

在進氣壓力筒6上設置有第二壓力傳感器，以監測進氣壓力筒6的氣體壓力。進氣壓力筒6通過管路連接到開關閥8，以將在氣體混合加熱器3中混合加熱后的氣體供給到開關閥8。開關閥8設置在進氣壓力筒與背壓筒7之間的連接管路上。

優選地，開關閥與該連接管路通過短接件連接，該短接件為兩端焊接有法蘭的變徑鋼管，變徑鋼管適用于不同口徑的開關閥。這樣，對于具有不同外形尺寸的開關閥，使用短接件也能夠很方便地將待測的開關閥和連接管路相連接。

背壓筒7設置在開關閥8的下游，在背壓筒7上設置有第三壓力傳感器，以監測背壓筒7的氣體壓力，同時還設置有與外部環境連通的排氣口，通過閥門能夠控制背壓筒7經由該排氣口向外部環境排出多余的氣體。

進一步，在進氣壓力筒6和背壓筒7之間還可以設置有分流管路9，在該分流管路9上設置有用于調節進氣壓力筒6與背壓筒7的壓力差的調節閥。通過該分流管路9能夠將來自穩壓筒4的部分氣體在不流經進氣壓力筒6的情況下直接流入到背壓筒7。借此，能夠分別對進氣壓力筒6和背壓筒7中的氣體壓力進行調整，進而調節開關閥8的上游和下游的氣體壓力差。該調整可以經由操作人員在觀測第二和第三壓力傳感器的讀數后對管路上的調節閥進行手動調節來實現。本領域技術人員能夠理解，該調整也可以通過將壓力傳感器的電信號經由控制器處理后轉化為調節閥可識別的控制信號來實現。借此，能夠經由設置的分流管路9來控制和調節進氣壓力筒6和背壓筒7內的氣體壓力，以模擬實際發動機運行在不同工況下的排氣管內上游與下游氣體的壓力差并進而模擬高溫開關閥在不同工況下的環境壓力。

更進一步，在進氣壓力筒6和背壓筒7中可以設置有電加熱器5。該電加熱器可以是本領域公知的加熱器類型，例如可以是電阻加熱器或者PTC加熱器等。設置電加熱器5一方面可以對進氣壓力筒6和背壓筒7中的氣體溫度進行加熱補償以精確控制氣體溫度，從而模擬高溫閥在發動機不同工況下的工作環境溫度。另一方面，可以滿足流向開關閥8的更高溫度的氣體的需求。應當了解，在未示出的實施方式中，電加熱器也可以僅設置在進氣壓力筒或者背壓筒中。

在實際操作過程中，首先將待試驗的開關閥8以打開的狀態例如經由短接件連接在進氣壓力筒6和背壓筒7之間的連接管路上。隨后，開啟空氣壓縮機1并點燃柴油燃燒器2。由空氣壓縮機1和柴油燃燒器2排出的空氣和尾氣分別經由管路輸入到氣體混合加熱器3中。在氣體混合加熱器3中，來自空氣壓縮機的空氣在氣體混合加熱器中由來自燃燒器的尾氣混合加熱，以形成高溫高壓的并帶有一定顆粒物的氣體，其中該氣體的溫度和壓力優選與船用柴油機的排氣溫度和壓力相當。利用管路將氣體混合加熱器3中的氣體輸送到穩壓筒4中，以在其中膨脹以穩定氣體壓力。打開穩壓筒4和進氣壓力筒6之間管路上的閥門以使穩壓后的氣體流入進氣壓力筒6中，并隨后經由開關閥8流入到背壓筒7中。在存在較高溫度需求時，可以通過開啟進氣壓力筒6和背壓筒7中設置的電加熱器5來對氣體進一步加熱。在試驗的開始階段，保持背壓筒7上的排氣口關閉以在背壓筒7中逐漸建立背壓。在需要提高背壓筒7中的背壓的情況下，可以通過打開分流管路9上的閥門以使部分高壓氣體直接流入背壓筒7以提高其中的背壓。通過調整分流管路的閥門開度使進氣壓力筒6和背壓筒7之間的壓力差穩定在發動機實際運行工況下的壓力差范圍內，并通過調整電加熱器5和/或柴油燃燒器的尾氣量來調整流經開關閥的氣體溫度。在滿足試驗條件的情況下，將開關閥由打開狀態切換為關閉狀態以開始可靠性試驗。由于流經開關閥的氣體與發動機實際運行中的尾氣在成分、溫度和壓差等方面都相近似，從而能夠重現開關閥在柴油機實際運行工況下的工作環境，以得到準確的可靠性結果。在測試結束后，依次關閉空氣壓縮機和柴油燃燒器并打開背壓筒7上的排氣口，排出試驗裝置中的氣體，然后卸下或者更換開關閥。

本發明已經通過上述實施例進行了說明，但應當理解的是，上述實施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發明限制于所描述的實施例范圍內。此外本領域技術人員可以理解的是，本發明并不局限于上述實施例，根據本發明的教導還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發明所要求保護的范圍以內。