一种试验平台的制作方法

1.本发明涉及发动机技术领域，具体而言涉及一种试验平台。


背景技术：

2.随着全球环境的日益恶化和人们环保意识的逐渐加强，为适应日益严格的海事环保法规的要求，带动了液化天然气为动力的船舶发动机的快速发展。发动机包括燃气喷射阀，燃气喷射阀用于向进气歧管或气缸内喷射燃气。现有的试验平台可以对燃气喷射阀进行功能测试，比如可以对低速机用燃气喷射阀的启闭功能进行检测，降低燃气喷射阀在装机后产生故障。但现有的试验平台不能很好地模拟燃气喷射阀的实际工作环境，测试的试验值容易存在误差。
3.因此，需要提供一种试验平台，以至少部分地解决上述问题。


技术实现要素：

4.在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
5.为了至少部分地解决上述问题，根据本发明的第一方面，提供了一种试验平台，用于对燃气喷射阀进行测试，所述试验平台包括：
6.主调压阀，所述主调压阀设置在所述燃气喷射阀的上游，以用于调节进入所述燃气喷射阀的气体的进口压力；
7.节流阀，所述节流阀设置在所述燃气喷射阀的下游，以用于调节所述燃气喷射阀排出的所述气体的出口压力；以及
8.背压调节阀，所述背压调节阀与所述燃气喷射阀并联，且位于所述主调压阀的下游，所述背压调节阀的入口端与所述燃气喷射阀的入口端相连通，所述背压调节阀的出口端与所述燃气喷射阀的出口端和所述节流阀的入口端均相连通。
9.根据本发明的试验平台，试验平台用于对燃气喷射阀进行测试，背压调节阀与燃气喷射阀并联，且位于主调压阀的下游，背压调节阀和节流阀可以共同调节燃气喷射阀的背压，为燃气喷射阀在喷射特性试验中产生稳定、可调的阀后背压，从而使得燃气喷射阀处于背压的环境中进行测试，测量燃气喷射阀在不同进口压力和背压时的喷射流量，使得燃气喷射阀的喷射量更为精确，优化整机热效率和排放指标。
10.可选地，所述节流阀构造为可调节，以使得
11.所述节流阀的开度减小时，所述燃气喷射阀排出的所述气体的出口压力增加；并且/或者
12.所述节流阀的开度增加时，所述燃气喷射阀排出的所述气体的出口压力减小。
13.由此，可以调节燃气喷射阀的出口压力值。
14.可选地，所述主调压阀包括一级调压阀，所述一级调压阀设置在所述燃气喷射阀
的上游，以降低所述气体的压力。
15.可选地，所述主调压阀还包括二级调压阀，所述二级调压阀设置在所述一级调压阀和所述燃气喷射阀之间，以将所述一级调压阀排出的所述气体的压力调节至所述进口压力。
16.可选地，还包括流量计，所述流量计的入口端与所述背压调节阀的入口端相连通，所述流量计的出口端与所述燃气喷射阀的入口端相连通，所述流量计用于测量进入所述燃气喷射阀的所述气体的质量流量。
17.可选地，还包括第一压力传感器，所述第一压力传感器设置在所述燃气喷射阀和所述流量计之间，所述第一压力传感器用于测量进入所述燃气喷射阀的所述气体的进口压力。
18.可选地，还包括第二压力传感器，所述第二压力传感器设置在所述节流阀和所述燃气喷射阀之间，以用于测量所述燃气喷射阀排出的所述气体的出口压力。
19.可选地，还包括温度传感器，所述温度传感器设置在所述燃气喷射阀和所述流量计之间，所述温度传感器用于测量所述气体的温度。
20.可选地，还包括数据采集处理装置，所述数据采集处理装置分别与所述流量计、所述第一压力传感器、所述第二压力传感器和温度传感器电连接。上述传感器用于记录不同阀前、阀后压力下的流量值以掌握燃气喷射阀的完整的喷射特性。
21.可选地，还包括通断阀，所述通断阀设置在所述燃气喷射阀和/或所述背压调节阀的上游。
附图说明
22.本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施方式及其描述，用来解释本发明的装置及原理。在附图中，
23.图1为根据本发明的一种优选的实施方式的原理图。
24.附图标记说明：
25.1：气体存储装置；
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2：过滤器
26.3：第一通断阀
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4：一级调压阀
27.5：第二通断阀
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6：二级调压阀
28.7：流量计
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8：第三通断阀
29.9：第一压力传感器
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10：温度传感器
30.11：燃气喷射阀
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12：保护罩
31.13：第二压力传感器
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14：节流阀
32.15：消音器
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16：第四通断阀
33.17：背压调节阀
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18：采集卡
34.19：工控机
具体实施方式
35.在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以
实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
36.为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构，以便阐释本发明。显然，本发明的施行并不限定于该技术领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施方式详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式，不应当解释为局限于这里提出的实施方式。
37.应当理解的是，在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施方式并且不作为本发明的限制，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。本发明中所使用的术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并非限制。
38.本发明中所引用的诸如“第一”和“第二”的序数词仅仅是标识，而不具有任何其他含义，例如特定的顺序等。而且，例如，术语“第一部件”其本身不暗示“第二部件”的存在，术语“第二部件”本身不暗示“第一部件”的存在。
39.以下，将参照附图对本发明的具体实施方式进行更详细地说明，这些附图示出了本发明的代表实施方式，并不是限定本发明。
40.本发明提供一种试验平台，用于对燃气喷射阀进行测试，优选地，试验平台可以用于对气体发动机或双燃料发动机的燃气喷射阀进行测试。试验平台能够为燃气喷射阀提供背压的测试环境，从而保证试验值的准确性。
41.下面结合图1对试验平台的具体结构进行描述。
42.试验平台可以为待测试的燃气喷射阀11输送气体。具体地，试验平台可以包括气体存储装置1，气体存储装置1中用于存储气体。气体存储装置1可以与待测试的燃气喷射阀11流体连通，气体存储装置1可以向燃气喷射阀11输送气体。气体存储装置1可以构造为压缩气罐，气体可以为燃气，以进一步贴合燃气喷射阀11实际的工作状态。优选地，气体可以为高压气体，以便于后续对进入燃气喷射阀11的气体的压力进行调节。
43.试验平台还包括过滤器2，过滤器2设置在气体存储装置1的下游，且设置在燃气喷射阀11的上游，即过滤器2设置在气体存储装置1和燃气喷射阀11之间。过滤器2的入口端与气体存储装置1的出口端流体连通，过滤器2的出口端与燃气喷射阀11的入口端流体连通。气体可以经由过滤器2进入到燃气喷射阀11中。过滤器2可以将从气体存储装置1中排出的气体进行过滤，尤其地，过滤器2可以过滤管道内的颗粒物。气体可以经由过滤器2进入燃气喷射阀11中。这样，可以保护燃气喷射阀11，防止燃气喷射阀11被杂质破坏。
44.试验平台还包括第一通断阀3，第一通断阀3设置在过滤器2的下游，且设置在燃气喷射阀11的上游，即第一通断阀3设置在过滤器2和燃气喷射阀11之间。第一通断阀3的入口端与过滤器2的出口端流体连通，第一通断阀3的出口端与燃气喷射阀11的入口端连通。气体可以经由第一通断阀3进入到燃气喷射阀11中。第一通断阀3用于开启或切断气体的流路。
45.试验平台还包括主调压阀，主调压阀设置在第一通断阀3的下游，且设置在燃气喷射阀11的上游，即主调压阀设置在第一通断阀3和燃气喷射阀11之间。主调压阀的入口端与
第一通断阀3的出口端流体连通，主调压阀的出口端与燃气喷射阀11的入口端流体连通。气体可以经由主调压阀进入燃气喷射阀11中。主调压阀可以调节进入燃气喷射阀11的气体的进口压力，以使得进入燃气喷射阀11的气体的进口压力可以被调节至不同数值，从而得到多个燃气喷射阀11的多个试验值，使得燃气喷射阀11的测试环境更贴近实际的工作环境，掌握燃气喷射阀11的完整喷射特性。“进入燃气喷射阀11的气体的进口压力”指的是进入燃气喷射阀11的气体的压力。
46.具体地，主调压阀包括一级调压阀4，一级调压阀4设置在第一通断阀3的下游，且设置在燃气喷射阀11的上游，即一级调压阀4设置在第一通断阀3和燃气喷射阀11之间。一级调压阀4的入口端与第一通断阀3的出口端流体连通，一级调压阀4的出口端与燃气喷射阀11的入口端连通。气体可以经由一级调压阀4进入到燃气喷射阀11中。一级调压阀4可以降低从气体存储装置1排出的高压的气体的压力，从而将气体减压，使得气体的压力值靠近预设定的压力值。
47.试验平台还包括第二通断阀5，第二通断阀5设置在一级调压阀4的下游，且设置在燃气喷射阀11的上游，即第二通断阀5设置在一级调压阀4和燃气喷射阀11之间。第二通断阀5的入口端与一级调压阀4的出口端流体连通，第二通断阀5的出口端与燃气喷射阀11的入口端连通。气体可以经由第二通断阀5进入到燃气喷射阀11中。第二通断阀5可以用于一级调压阀4定压，使得一级调压阀4排出的气体的压力保持在一个恒定的数值。
48.主调压阀还包括二级调压阀6，二级调压阀6设置在第二通断阀5的下游，且设置在燃气喷射阀11的上游，即二级调压阀6设置在第二通断阀5和燃气喷射阀11之间。二级调压阀6的入口端与第二通断阀5的出口端流体连通，二级调压阀6的出口端与燃气喷射阀11的入口端连通。气体可以经由二级调压阀6进入到燃气喷射阀11中。二级调压阀6可以将一级调压阀4排出的气体的压力调节至进入燃气喷射阀11的进口压力。二级调压阀6排出的气体的进口压力可以为预定的压力值。优选地，二级调压阀6可以进一步降低从一级调压阀4排出的高压的气体的压力，从而将气体减压，使得气体的压力值被调节至预设定的压力值。
49.试验平台还包括第三通断阀8，第三通断阀8设置在二级调压阀6的下游，且设置在燃气喷射阀11的上游，即第三通断阀8设置在二级调压阀6和燃气喷射阀11之间。第三通断阀8的入口端与二级调压阀6的出口端流体连通，第三通断阀8的出口端与燃气喷射阀11的入口端连通。气体可以经由第三通断阀8进入到燃气喷射阀11中。
50.进一步地，当气体充入气体存储装置中时，第一通断阀关闭。气体存储装置中的气体已被调定至第一预设压力时，第一通断阀开启，第二通断阀关闭，气体进入一级调压阀中。一级调压阀对气体的压力进行调节，可以将气体的压力调节至第二预定压力。待气体的压力被调节至第二预定压力时，第二通断阀开启，第三通断阀关闭，气体进入二级调压阀中。二级调压阀对气体的压力进行调节，可以将气体的压力调节至第三预定压力，即燃气喷射阀的进口压力。待气体的压力被调节至第三预定压力，第三通断阀开启。
51.试验平台还包括节流阀14，节流阀14设置在燃气喷射阀11的下游。节流阀14的入口端与燃气喷射阀11的出口端流体连通，气体可以经由燃气喷射阀11进入到节流阀14中。节流阀14可以调节燃气喷射阀11排出的气体的出口压力。优选地，节流阀14可以被调节，从而调节燃气喷射阀11的背压。即，节流阀14可以调节气体的压力，节流阀14调节的气体的压力会反向作用于燃气喷射阀11，从而形成燃气喷射阀11的背压，从而影响燃气喷射阀11的
质量流量。
52.为了准确地获得燃气喷射阀11的相关数据，试验平台还包括流量计7，流量计7设置在燃气喷射阀11的上游。流量计7的入口端与主调压阀(二级调压阀6)的出口端流体连通，流量计7的出口端与燃气喷射阀11的入口端流体连通。流量计7用于测量进入燃气喷射阀11的气体的质量流量，从而测量燃气喷射阀11的喷射流量。
53.试验平台还包括第一压力传感器9，第一压力传感器9设置在燃气喷射阀11和流量计7之间。这样，第一压力传感器9可以测量进入燃气喷射阀11的气体的进口压力。试验平台还包括温度传感器10，温度传感器10设置在燃气喷射阀11和第一压力传感器9之间。这样，温度传感器10可以测量进入燃气喷射阀11的气体的温度。
54.试验平台还包括第二压力传感器13，第二压力传感器13设置在节流阀14和燃气喷射阀11之间。第二压力传感器13可以测量从燃气喷射阀11排出的气体的出口压力。
55.这样，可以结合燃气喷射阀的进口压力、出口压力以及温度共同检测气体的流量，从而综合评定气体的质量流量。
56.节流阀14可以构造为球阀、截止阀或蝶阀。具体地，节流阀14构造为可调节，以使得节流阀14的开度减少时，燃气喷射阀11排出的出口压力增加。由此，可以得到燃气喷射阀11的出口压力值，从而得到燃气喷射阀11的质量流量。
57.当然，节流阀14构造为可调节，以使得节流阀14的开度增加时，燃气喷射阀11排出的出口压力减小。这样，燃气喷射阀11的气体的进口压力和出口压力可以分别调节且互不影响。燃气喷射阀11的气体的进口压力可以由主调压阀调节，燃气喷射阀11的气体的出口压力可以由节流阀调节，从而实现气体的压力的多级调节，进而在不同的阀前压力和阀后压力的情况下测量出不同的流量值。
58.节流阀14可以粗调燃气喷射阀11的背压，试验平台还包括背压调节阀17，背压调节阀17与燃气喷射阀11并联，且位于主调压阀(一级调压阀4和二级调压阀6)的下游，以实现细调燃气喷射阀11的背压。背压调节阀17与燃气喷射阀11并联，背压调节阀17后的气体的压力值等于燃气喷射阀11后的气体的压力值。
59.背压调节阀17的入口端与燃气喷射阀11的入口端相连通，背压调节阀17的出口端与燃气喷射阀11的出口端和节流阀14的入口端均相连通。具体地，背压调节阀17的入口端可以与二级调压阀6的出口端流体连通，即二级调压阀6的出口端与背压调节阀17的入口端和燃气喷射阀11的入口端均连通。进入背压调节阀17的气体的进口压力可以等于进入燃气喷射阀11的气体的进口压力。即进入背压调节阀的气体的压力等于进入燃气喷射阀11的气体的压力。来自二级调压阀6的气体可以分别进入燃气喷射阀11和背压调节阀17。
60.背压调节阀17的出口端可以与燃气喷射阀11的出口端连通，节流阀14的入口端与背压调节阀17的出口端和燃气喷射阀11的出口端均连通。背压调节阀17排出的气体的出口压力可以等于燃气喷射阀11排出的气体的出口压力。即背压调节阀17排出的气体的压力等于燃气喷射阀11排出的气体的压力。燃气喷射阀11排出的气体和背压调节阀17排出的气体均可以进入节流阀14中。
61.进一步地，试验平台还包括第四通断阀16，第四通断阀16设置在背压调节阀17的上游。第四通断阀16和背压调节阀17均与燃气喷射阀11并联。第四通断阀16设置在主调压阀(二级调压阀6)和背压调节阀17之间。二级调压阀6的出口端与第四通断阀16的入口端和
燃气喷射阀11的入口端均连通，来自二级调压阀6的气体可以分别进入燃气喷射阀11和背压调节阀17中。第四通断阀16的出口端与背压调节阀17的入口端流体连通。气体可以经由第四通断阀16进入背压调节阀17中。第四通断阀16用于开启或切断气体的流路。
62.背压调节阀17构造为可调节，以使得背压调节阀17的开度减小时，背压调节阀17排出的气体的出口压力减小。这样，燃气喷射阀11的排出的气体的出口压力减小。流量计7的入口端与背压调节阀(第四通断阀16)的入口端流体连通,背压调节阀17的出口端位于第二压力传感器13的下游。由此，可以得到燃气喷射阀11的出口压力值，从而得到燃气喷射阀11的质量流量。也就是说，燃气喷射阀的阀后压力通过节流阀14和背压调节阀17共同调定，流量计7记录在不同条件下的燃气喷射阀的质量流量，从而得到燃气喷射阀的喷射特性。
63.当然，背压调节阀17构造为可调节，以使得背压调节阀17的开度增加时，背压调节阀17排出的气体的出口压力增加。这样，燃气喷射阀11的排出的气体的出口压力增加。由此，可以得到燃气喷射阀11的出口压力值，进而得到燃气喷射阀11的质量流量。
64.节流阀14的开度减小，气体的压力增加。节流阀14的开度增加，气体的压力减小。背压调节阀17可以结合节流阀14共同调节气体的压力。背压调节阀17的开度减小，以使得背压调节阀17排出的气体的压力减小，从而使得从燃气喷射阀11排出的气体的压力减小。背压调节阀17的开度增加，以使得背压调节阀17排出的气体的压力增加，从而使得燃气喷射阀11排出的气体的压力增加。
65.当喷射背压为大气压时，节流阀14的开度被调节为最大，背压调节阀被调至最低压力。需要提高背压时，逐步减小节流阀14开度，背压逐渐增加。这时，燃气喷射阀11喷射状态一般为阻塞流，燃气喷射阀11的喷射质量流量与背压无关。
66.当背压(出口压力)达到阀前压力(进口压力)约一半时，阻塞流消失。燃气喷射阀11的喷射质量流量与阀前压力和背压均有关。这时，可以通过背压调节阀精确调节阀后压力。综上，本发明提供的试验平台可测试喷射阀在阻塞流和非阻塞流状态下的质量流量，且背压调节精确。
67.根据本发明的试验平台，试验平台用于对燃气喷射阀11进行测试，试验平台包括主调压阀、节流阀14和背压调节阀17，主调压阀用于调节进入燃气喷射阀11的气体的进口压力，节流阀14用于调节燃气喷射阀11排出的气体的出口压力，背压调节阀17与燃气喷射阀11并联，且位于主调压阀的下游，背压调节阀17和节流阀14可以共同调节燃气喷射阀11的背压，为燃气喷射阀11在喷射特性试验中产生稳定、可调的阀后背压，从而使得燃气喷射阀11处于背压的环境中进行测试，更加贴近燃气喷射阀11实际的工作环境，从而对燃气喷射阀11测试得到准确的试验值，测量燃气喷射阀11在不同背压时的喷射流量，使得燃气喷射阀11的喷射量更为精确，优化整机热效率和排放指标。
68.由气体流动的物理定律可知，燃气喷射阀11喷射的质量流量与燃气喷射阀11的阀前压力(气体的进口压力)和阀后压力(气体的出口压力)有关，因此，燃气喷射阀11的阀前压力(气体的进口压力)和阀后压力(气体的出口压力)影响燃气喷射阀11的质量流量。在产品设计时，通常使用理论公式计算燃气喷射阀11的质量流量，再以试验值对理论公式加以修正。背压影响燃气喷射阀11的喷射量，进而影响发动机的热效率和排放。因此，本发明的试验平台能够很好地为燃气喷射阀11提供背压环境，尤其是中低速气体燃气喷射阀提供背压环境，从而测试燃气喷射阀11在不同的阀前压力和阀后压力下的喷射流量。由此，可以为
燃气喷射阀11的喷射量的设计修正提供试验数据支撑，使发动机燃气喷射量控制更为精确，优化整机热效率和排放指标。
69.为了获得流量计7、第一压力传感器9、温度传感器10和第二压力传感器13的精确的数据，试验平台还包括数据采集处理装置，数据采集处理装置分别与流量计7、第一压力传感器9、温度传感器10和第二压力传感器13电连接。优选地，数据采集处理装置包括采集卡18和工控机19，采集卡18可以采集流量计7、第一压力传感器9、温度传感器10和第二压力传感器13所测量的数据。采集卡18与工控机19电连接，采集卡18能够将采集到的数据反馈至工控机19，工控机19可以记录采集卡18采集的数据，并且能够根据采集的数据绘制曲线，通过对曲线的处理及评估得到燃气喷射阀11在不同的进口压力和出口压力下的流量，即得到燃气喷射阀11在不同的阀前压力和阀后压力下的质量流量，掌握燃气喷射阀11的完整的喷射特性。
70.在喷射特性试验过程中，压力、温度、流量信号数据输送到采集卡18，并在一个输出元件上进行数据显示和保存。工控机19可以自动记录喷射特性试验过程中喷射阀的瞬时流量、阀前压力、阀后压力和温度随时间变化曲线，方便进行试验数据后处理和试验结果评估。这样，数据采集处理装置可以判断气体流动是否达到预期的稳定状态，并同时读取压力、温度和流量值。即使低速机燃气喷射阀喷射流量很大，本发明提供的试验平台可以减少喷射特性试验的耗气量和试验时长，且提高了喷射特性试验的正确性及可追溯性，避免采用人工方式进行，降低试验过程的耗气量，避免大幅增加喷射特性试验时长。
71.具体地，在进行燃气喷射阀11的喷射特性试验时，向气体存储装置1中充气至压力p1，将一级调压阀4的压力设定为p2，将二级调压阀6的压力设定为p3，将背压调节阀17压力设定为p4，节流阀14的开度调至最大。
72.将所有的通断阀打开，气体存储装置1中的气体将通过燃气喷射阀11支路和背压调节阀17支路向外喷射。此时燃气喷射阀11的阀前压力(进口压力)为p3，阀后压力(出口压力)为p4，质量流量为f1。
73.通过改变二级调压阀6及背压调节阀17的设定压力及节流阀14的开度，可改变燃气喷射阀11的阀前压力(进口压力)p3和阀后压力(出口压力)p4，通过流量计7测得不同阀前压力和阀后压力下的质量流量f。
74.采集卡18和工控机19可记录阀前压力p3、阀前温度t3、阀后压力p4和质量流量f的数值随时间的变化关系。通过对上述曲线的处理及评估即可得到燃气喷射阀11在不同阀前压力和阀后压力下的质量流量，掌握喷射阀的完整喷射特性。
75.进一步地，试验平台还包括保护罩12，保护罩12可以将燃气喷射阀11罩住，从而防止在试验过程中，燃气喷射阀11爆炸从而对操作人员造成物理损伤。试验平台还包括消音器15，消音器15设置在节流阀14的下游，以用于排气消音。
76.除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本发明。本文中出现的诸如“部”、“件”等术语既可以表示单个的零件，也可以表示多个零件的组合。本文中出现的诸如“安装”、“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其他特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施
方式中不适用或是另有说明。
77.本发明已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施方式范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施方式，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。