专利名称：一种换热器性能实验装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种实验装置，具体涉及一种可实现换热器的耐压力脉冲与耐冷热交
变及冷热交变耦合性能测试的实验装置。
背景技术：
车辆散热系统作为动力辅助系统的重要组成部分，其所处工况十分复杂，多变的 压力脉冲与冷热交变工况决定了散热系统换热器薄壁结构的内部必然承受着液态或气态 介质压力、温度高低反复变化而引起的冲击，对散热系统产生疲劳破坏，特别是外部压力脉 冲峰值往往超过换热器允许压力值；而冷热冲击会对散热器的温度变化敏感区如翅片与复 合板、氩弧焊接区产生连续的交变热应力，一旦出现泄漏、爆裂等问题就会严重影响发动机 安全，因此验证散热系统换热器强度可靠性十分必要。 目前，国内外对换热器的耐压力脉冲性能和耐冷热交变性能的可靠性测试均是由 两个各自完全独立的试验系统进行。这种测试技术的不足之处，首先是无法真实模拟换热 器在实际使用时其内部所受到的压力和温度的复合变化，也无法满足具有大体积、大流量、 高温度特点的特种车辆换热器的试验要求。其次，由于这两项可靠性试验所需的仪器设备 有很大的重复性，因此在一定程度上造成了资源浪费。
发明内容
为更能真实考核换热器在车辆发动机复杂工况下的使用寿命，充分考核换热器的 可靠性，本发明提出一种压力耐久脉冲与冷热交变耦合技术，该技术通过模拟特种车辆在
极限工况条件下对散热系统提出的可靠性指标要求进行连续的台架试验测试，以保证散热 系统满足实车环境适应能力的指标要求。它将压力耐久脉冲和冷热交变两个可靠性试验内 容通过一个试验装置来完成。具体方案如下一种换热器性能实验装置，包括控制系统、依 次连接的热油箱、热循环管路和测试管路，其特征在于，所述测试管路上连接有冷油箱和冷 循环管路。 本发明的另一优选方式所述热循环管路上由热油箱开始依次安装有油滤器A、 闸阀/电动调节阀A、变频油泵、单向阀A、电动调节阀组、换向阀A和闸阀/电动调节阀E， 电动调节阀组的进油端安装有储能器A和压力传感器A，出口端安装有储能器B和压力传感 器B。 本发明的另一优选方式所述冷循环管路与热循环管路安装部件、部位顺序完全一致。 本发明的另一优选方式所述测试管路包括依次连接的换向阀B、油滤器B、闸阀/ 电动调节阀G、闸阀/电动调节阀F和并联的单向阀B、单向阀C，在闸阀/电动调节阀G和 闸阀/电动调节阀F之间安装试件，所述热循环管路、冷循环管路中换向阀的外路分别与测 试管路的单向阀B、单向阀B连接，所述测试管路中的换向阀B分别连接在热油箱的回油管 和冷油箱的回油管上。
本发明的另一优选方式所述试件的出油端安装温度传感器B、压力传感器C，进 油端安装温度传感器C、压力传感器D。 本发明的另一优选方式所述热油箱和冷油箱上安装有液位传感器和温度传感器 A。 本发明的另一优选方式所述热油箱内安装有加热器，所述冷油箱内安装有冷凝器。 本发明将冷热两种循环测试集成在一个装置里，不但能够完成压力交变和冷热交
变等独立的基础性试验，还能完成温度和压力同时变化的耦合试验，即通过温度(高温/ 低温/恒温)与压力(恒压/变压)之间的多种组合形式，模拟车辆发动机起停时温度和 压力的复合变化。本发明的技术方案与目前采用的环境变量互相分离的测试技术相比，能 够更真实地反映出换热器的可靠性能，对换热器的设计、生产以及使用有更好的指导作用。 压力耐久脉冲与冷热交变耦合技术的产生，使换热器可靠性试验手段上升到了一个新的层 次，填补了国内外的在此技术方面的空白。其次，换热器耐压力脉冲性能和耐冷热交变性能 的可靠性试验同时进行，与分别进行这两项试验相比能够大大节约试验时间和成本。例如，
《JB/T 10506-2005内燃机增压空气冷却器技术条件》中规定耐压力脉冲性能试验，循环次 数2X 104次，压力交变周期3s 6s ;耐冷热交变性能试验，循环次数3000次，温度交变周 期约为3min 5min，由此可知，完成这两项试验需要200h 300h。而压力耐久脉冲与冷热 交变耦合技术由于从根本上提高了对散热器的考核强度，因此通过较短的试验时间即可达 到相同的试验效果。对于这种耗时长、耗能高的试验来说，縮短试验时间显得非常有意义。
图l本发明连接示意图 图中1-热油箱、2_加热器、3_冷油箱、4_冷凝器、5_试验件、6_出油箱、7_液压 传感器、8-温度传感器A、9温度传感器B、 10-温度传感器C、 11-油滤器A、 12-油滤器B、 13-闸阀/电动调节阀A、14-闸阀/电动调节阀B、15-闸阀/电动调节阀C、16-闸阀/电 动调节阀D、17-闸阀/电动调节阀E、18-闸阀/电动调节阀F、19-闸阀/电动调节阀G、 20-变频油泵、21-单向阀A、22-单向阀B、23-单向阀C、24_储能器A、25_储能器B、26-压 力传感器八、27-压力传感器8、28-油滤器(:、29-压力传感器0、30-电动调节阀组、31-换向 阀A、32换向阀B
具体实施例方式
如图1所示，本发明的实验装置，包括控制系统、热油箱和热循环管路、冷油箱和 冷循环管道以及测试管路。 测试管路包括依次连接的换向阀B32、油滤器B12、闸阀/电动调节阀G19、闸阀/ 电动调节阀F18和并联的单向阀B22、单向阀C23，在闸阀/电动调节阀G19和闸阀/电动 调节阀F18之间安装待测试的换热器试件5，试件5的出油端安装温度传感器B9、压力传感 器C28，试件5进油端安装温度传感器C10、压力传感器D29。 热油箱上安装有监控介质油的有液位传感器7和温度传感器A8，热油箱1内安装 有加热器2，冷油箱3上安装有液位传感器和温度传感器，冷油箱3内安装有冷凝器4。热油箱和冷油箱分别对介质油进行加热和降温。 热循环管路和冷循环管路的结构和部件完全一致，以下主要以热循环管路结构、 部件做详细说明。 热循环管路上由热油箱1开始依次安装油滤器A11、闸阀/电动调节阀A13、变频 油泵20、单向阀A21、电动调节阀组30、换向阀A31和闸阀/电动调节阀E17，电动调节阀组 30的进油端安装有储能器A24和压力传感器A26，出口端安装有储能器B25和压力传感器 B27。热油箱1通过闸阀/电动调节阀B14连接放油箱6，放油箱6用于承接热油箱和冷油 箱中的放出的介质油。 热循环管路和冷循环管路通过换向阀A31的外路分别和测试管路的单向阀B22、 单向阀C23连接。热循环管路与测试管路之间安装有闸阀/电动调节阀C15、闸阀/电动调 节阀D16形成液平衡阀组。 压力耐久脉冲和冷热交变耦合试验是在两个冷热系统相互融合的基础上实现的， 实验装置由控制系统进行监测和控制，通过控制系统设定试验的温度峰值和谷值、变温周 期、压力峰值和谷值、变压周期、试验次数。其中各液位传感器、温度传感器和压力传感器分 别收集冷热系统中的相应数据上传到控制系统，控制系统系统根据温度传感器传回的实时 参数，对加热器、冷凝器的功率、电动调节阀的开度进行调节，从而达到调整温度的目的；同 时，控制系统还根据压力传感器传回的实时参数，对油泵的转速、各电动调节阀的开度进行 调节，达到调整流量从而控制压力的目的；冷、热油在各自的管路内循环流动，通过电动调 节阀组、换向阀的开阖频率，控制进入试件冷热油的压力、温度的变化频率。整个过程冷热 系统通过油滤器进行杂质去除以保证油的洁净。从而实现实时控制、调整试验过程。
下面分别以本装置实现三种试验方式的工作过程一一说明 压力耐久脉冲试验通过液压驱动实现，仅涉及热循环系统。首先利用控制系统确 定介质油的油温(恒温)、压力的峰值和谷值、压力脉冲周期以及试验次数。试验开始后，根 据控制系统的指令，热油箱1的加热器2开始工作，热循环管路上的换向阀A31接通闸阀/ 电动调节阀E17，使介质油在热循环管路中循环加热，当介质油的温度均达到设定值后，调 整换向阀A31接通测试管路的换向阀B22，热循环管路上的闸阀/电动调节阀A13和变频油 泵20调节介质油的流量，两路电动调节阀组30分别以不同的开度交替开阖，使介质油按照 设定的压力和变压周期进入被测试的试件5中，此过程中，换向阀B32保持接通热循环管路 一侧，使从试件5出来的介质油流回热油箱。 冷热交变试验首先通过控制系统确定冷热油交替的周期、冷热油的压力(恒 压)、温度的峰值和谷值以及试验次数。试验开始后，根据控制系统的指令，热油箱1的加热 器2和冷油箱3的冷凝器4同时工作，调整各循环管路中介质油的温度，热循环管路和冷循 环管路中的换向阀A31保持接通各自的循环管路，即热油、冷油只在各自油箱和内部管路 中循环。当热循环管路和冷循环管路中介质油温度均达到设定值后，按控制系统设定的周 期和压力交替通过各自的换向阀A31流入试件5中，在热循环管路接通试件5时，冷循环管 路断开与测试管路的连接进行内循环，而当冷循环管路接通试件5时，热循环管路断开与 测试管路的连接而进行内循环。 压力耐久脉冲和冷热交变耦合试验通过控制系统设定试验的温度峰值和谷值、 变温周期、压力峰值和谷值、变压周期、试验次数。试验开始后，根据控制系统的指令，加热
5器2和冷凝器4开始调整热油箱1和冷油箱3内介质油的温度，在这个过程中热循环管路和 冷循环管路中的换向阀A31保持接通各自的内循环，即热介质油和冷介质油不进入试件， 只在各自的油箱和内部管路中循环。当温度均达到设定值后，冷循环管路状态保持不变，热 循环管路的换向阀A31接通测试管路，闸阀/电动调节阀A13和变频油泵20调节介质油流 量，两路电动调节阀组30分别以不同的开度交替开阖，使热的介质油按照设定的压力和变 压周期进入被测试的试件5中，这个过程中换向阀B32保持接通热循环管路一侧，使从试件 出来的介质油流回热油箱。半个变温周期结束后，热油路换向阀A31断开与测试管路而接 通内循环，冷循环管路的换向阀A31接通测试管路，使冷的介质油按照设定的压力和变压 周期进入被测试的试件5中，换向阀B32接通冷循环管路一侧，与热循环管路相同的原理进 行压力、周期的变化，完成后半个变温周期，组成一个完整的温度与压力交变的耦合循环。
权利要求
一种换热器性能实验装置，包括控制系统、依次连接的热油箱(1)、热循环管路和测试管路，其特征在于，所述测试管路上连接有冷油箱(3)和冷循环管路。
2. 如权利要求1所述的一种换热器性能实验装置，其特征在于，所述热循环管路上 由热油箱开始依次安装有油滤器A(11)、闸阀/电动调节阀A(13)、变频油泵(20)、单向阀 A(21)、电动调节阀组(30)、换向阀A(31)和闸阀/电动调节阀E(17)，电动调节阀组(30) 的进油端安装有储能器A(24)和压力传感器A(26)，出口端安装有储能器B(25)和压力传感 器B(27)。
3. 如权利要求2所述的一种换热器性能实验装置，其特征在于，所述冷循环管路与热 循环管路安装部件、部位顺序完全一致。
4.如权利要求3所述的一种换热器性能实验装置，其特征在于，所述测试管路包括依次 连接的换向阀B (32)、油滤器B (12)、闸阀/电动调节阀G (19)、闸阀/电动调节阀F (18)和 并联的单向阀B (22)、单向阀C (23)，在闸阀/电动调节阀G (19)和闸阀/电动调节阀F (18) 之间安装试件(5)，所述热循环管路、冷循环管路中换向阀的外路分别与测试管路的单向阀 B(22)、单向阀B(23)连接，所述测试管路中的换向阀B(32)分别连接在热油箱(1)的回油 管和冷油箱(3)的回油管上。
5. 如权利要求4所述的一种换热器性能实验装置，其特征在于，所述试件(5)的出 油端安装温度传感器B(9)、压力传感器C(28)，进油端安装温度传感器C(IO)、压力传感器 D(29)。
6. 如权利要求1所述的一种换热器性能实验装置，其特征在于，所述热油箱和冷油箱 上安装有液位传感器(7)和温度传感器A(8)。
7. 如权利要求6所述的一种换热器性能实验装置，其特征在于，所述热油箱(1)内安装 有加热器(2)，所述冷油箱(3)内安装有冷凝器(4)。
全文摘要
本发明公开一种换热器性能实验装置，具体涉及一种对换热器的耐压力脉冲性能和耐冷热交变性能进行测试的实验装置。包括冷、热油箱、测控系统、泵组、管路。在一个系统内并存冷热两套基本对称的分系统，冷热介质分别通过各自分系统内的调压装置达到要求的高压和低压，通过切换装置调整高低压力交变周期。采用这种新技术建立的换热器可靠性试验台不但能够完成压力交变，冷热交变等独立的基础性试验，而且还能完成温度和压力同时变化的耦合试验，从而模拟了换热器使用时所受到的复合冲击，与目前采用的环境变量互相分离的测试技术相比，能够更真实的反映换热器的可靠性，对换热器的设计、生产以及使用有更好的指导作用。
文档编号G01N3/60GK101793652SQ201010111399
公开日2010年8月4日 申请日期2010年2月10日 优先权日2010年2月10日
发明者周文俊, 曲民生, 王雅静, 董庆丽, 谷操, 靳霏 申请人:中国北方车辆研究所