喷气燃料热氧化测试设备的制作方法

相关申请

本申请为pct国际申请，要求2017年11月29日提交的美国专利申请15/826,272号的优先权，该专利申请以引用方式整体并入于此。

本公开涉及喷气燃料热氧化测试，并且更具体地，涉及可与喷气燃料热氧化测试装备一起使用以提高准确度、效率和可靠性的设备。

背景技术：

现代喷气发动机系统包括以喷气燃料运行的燃气涡轮发动机。在正常操作条件下，喷气燃料由燃气涡轮发动机的热部件或热区加热，包括燃料喷嘴、燃料喷嘴支承组件和热交换器。现代喷气发动机系统使用喷气燃料的散热能力来冷却各种飞行器系统，包括液压、电子和润滑系统。然而，热管理以及最终喷气发动机系统和机身的性能是如下两者之间的微妙平衡：(i)利用空气冷却使燃料系统更冷地运行，导致性能、成本和重量损失，或(ii)尽可能热地运行系统，引起与不可接受的沉积速率相关联的问题。因此，工程师们经常将喷气发动机系统设计为最大程度地利用现有可用燃料的热稳定性。

整个发动机系统性能以及机身和发动机热负荷更高、同时燃料消耗降低的趋势迫使燃料系统温度进一步升高。因此，许多现代高性能喷气发动机系统利用热应力燃料。然而，在高温下，热应力喷气燃料中的较不稳定物质可能经历氧化反应，从而产生胶(gums)、漆(lacquers)、颗粒和焦炭沉积物。这些产物可能导致若干问题，包括过滤器堵塞、热交换器效率损失、控制单元中滑动部件的粘滞或滞后，以及喷射器结垢和喷射模式(pattern)变形。例如，热应力喷气燃料的氧化可能导致阻塞发动机燃料喷嘴的沉积物或颗粒，从而因燃料喷射模式变形而对发动机热段尤其是燃烧装置区域造成损坏。因此，喷气燃料的热稳定性对于实现现代燃气涡轮发动机的最佳性能是非常关键的。

用于评估喷气燃料热氧化的现行标准是美国国际测试与材料协会(“astm国际”)所公布的航空涡轮燃料热稳定性标准测试方法(thestandardtestmethodforthermalstabilityofaviationturbinefuels)编号d3241、ip323。该测试方法模拟喷气燃料在运行中遇到的热应力条件，而且虽然是在20世纪70年代早期开发的，现在仍然是评估喷气燃料热稳定性的最佳方法。更具体地说，d3241测试方法提出了对燃料系统内喷气燃料沉积分解产物的趋势进行分级的程序。d3241测试方法分为两(2)个阶段执行。第一阶段模拟飞机发动机运行期间存在的燃料条件，第二阶段量化在第一阶段形成的氧化热沉积物。

从那时起，已经开发了各种实验室装置，称为装备(rig)，以便于实施d3241测试方法。这些装备在模拟发动机实际运行期间遇到的那些条件的情况下，使铝加热器管经受样本喷气燃料。然而，这些装备难以使用，并且在将加热器管安装在测试段内以及制备喷气燃料样本时需要大量的专业知识。此外，这些已知装备包括泵系统，泵系统使燃料样本移动通过测试段，但通常有泄漏、不一致的流速和微裂，并且操作和维护非常昂贵。此外，这些已知装备具有原始温度控制系统，影响了测试结果和测试结果的再现性。

技术实现要素：

根据本公开，提供了一种用于将加热器管设置在套筒内的计量器。该计量器可以包括具有第一端和第二端的主体，以及从第一端延伸至主体内一定长度的孔，其中，该孔的直径尺寸设计为接纳套筒的开口端，其中，加热器管包括一对肩部，薄部分插置在所述一对肩部之间并且所述肩部从唇部延伸远离薄部分，并且其中，一个肩部延伸穿过套筒并进入孔的所述长度，从而使唇部设置为靠近套筒的出口。

在一些示例中，计量器的孔可以从第一端延伸比主体短的长度。在一些示例中，所述孔的靠近主体的第一端的一部分可以是带螺纹的。

在一些示例中，计量器还可以包括沿孔径向设置在距第一端等于所述长度的距离的位置处的肩部。在此类示例中，孔可以从主体的第一端延伸至第二端。

同样根据本公开，提供了一种用于自动对燃料样本曝气的系统。该系统可以包括用于促进气流的泵，用于测量气流的流量计，以及样本容器，气流注入样本容器中，其中，泵还包括控制器，控制器与流量计相关联并且经由控制回路自动地将气流维持在恒定速率。

在一些示例中，恒定速率是1.5升/分。在一些示例中，样本容器还可以包括布置在其中的扩散器。在一些示例中，系统还可以包括过滤器，用于在气流通过泵之前过滤气流。

在一些示例中，系统还可以包括空气干燥剂，用于去除气流中的湿气。在此类示例中，系统还可以包括湿度传感器，湿度传感器布置为对通过空气干燥剂的气流进行采样。

同样根据本公开，提供了一种用于使燃料样本移动通过热氧化装备的泵系统。泵系统可以包括第一注射器组件和第二注射器组件，每个注射器组件具有中空筒体，中空筒体限定用于保持燃料样本的容积、设置在筒体上端处的尖端、设置在筒体下端处的开口端，每个注射器组件具有入口阀和出口阀。泵系统还可以包括一对活塞，每个活塞布置为在筒体容积之一内滑动，每个活塞具有轴，该轴穿过筒体的开口端延伸至容积内并连接至头部，该头部抵接中空筒体的内壁，使得容积相对于筒体的开口端密封。此外，泵系统可以包括一对马达，每个马达联接至一个活塞并且被独立地控制，使得燃料样本的流速保持恒定，其中，每个马达控制其相应活塞的冲程，使得多个活塞同时加速和减速。

在一些示例中，泵系统还可以包括共用入口管线，用于供给第一注射器组件的入口阀和第二注射器组件的入口阀两者。在这些示例中，共用入口管线可以连接至保持燃料样本的样本容器。

在一些示例中，泵系统还可以包括共用出口管线，用于从第一注射器组件的出口阀和第二注射器组件的出口阀两者接收。在这些示例中，燃料样本可以以恒定流运动通过共用出口管线。

在一些示例中，泵系统还可以包括一对滚珠丝杠传动装置，其中，每个滚珠丝杠传动装置介于相应的马达和活塞之间。

同样根据本公开，提供了一种温度系统，用于独立地控制汇流条的温度以改善热氧化装备中的加热器管的热分布。温度系统可以包括散热器，散热器布置为靠近汇流条的基部，所述基部将汇流条固定至热氧化装备。温度系统还可以包括冷却元件，冷却元件介于散热器和汇流条的基部之间。温度系统还可以包括强制对流装置。温度系统还可以包括热电偶，热电偶布置在与基部相对且靠近加热器管的汇流条的端部，其中，热电偶测量汇流条的温度。温度系统还可以包括控制器，控制器与冷却元件和强制对流装置相关联，其中，控制器基于热电偶测量的温度来控制冷却元件和强制对流装置。在一些示例中，基部条可以包括从基部延伸的孔，用于接纳热管。

同样根据本公开，提供了一种用于将加热器管固定至热氧化装备的汇流条的夹持系统。夹持系统可以包括延伸至汇流条的端部中并且在汇流条的内面终止的孔。夹持系统还可以包括从汇流条的内面延伸至端部的一对叉状物，其中，该叉状物限定与孔一起延伸的间隙。夹持系统还可以包括布置为沿轴向方向在间隙内滑动的板，以及布置在孔内且联接至板的螺钉，其中，螺钉的旋转转化为板在轴向方向上的位移。

附图说明

包括以下附图以说明本公开的某些方面，但这些附图不应视为排他性实施例。所公开的主题能够在形式和功能上进行相当大的修改、变更、组合和等效替代而不脱离本公开的范围。

图1a是可以结合本公开原理的示例性装备的透视图。

图1b是图1a的示例性装备的详细透视图，示出可以结合本公开原理的示例性测试段。

图2是图1b的装备中使用的拆解测试段的侧视图。

图3a是图1b的测试段中使用的套筒和加热器管组件的详细侧视图，并且示出加热器管布置在套筒内时的流体出口。

图3b是图3a的流体出口的横截面侧视图。

图4a-4b是图3a的套筒和加热器管组件的侧视图，并且示出利用计量器将加热器管设置在套筒内。

图4c是图4a-4b的计量器的横截面侧视图，该计量器可以用于将加热器管设置在套筒内。

图5是示出用于对燃料样本曝气的图1a的装备的各种功能的示意图。

图6a是示出手动燃料样本曝气程序的示例操作的示意图。

图6b是示出自动燃料样本曝气程序的示例操作的示意图。

图7是示出具有双注射器布置的泵系统的示例操作的示意图。

图8是示出图1a的装备中使用的加热系统的操作的示意图。

图9a是示出图1a的装备中使用的汇流条冷却系统的操作的示意图。

图9b是图9a的汇流条冷却系统的示意图。

图10是示出独立控制单独汇流条的汇流条冷却系统的示例操作的示意图。

图11a是示出可以用于将套筒和加热器管组件固定至汇流条(例如图1b的下汇流条处)的夹持系统的示意图。

图11b是示出可以用于将套筒和加热器管组件固定至汇流条的替代夹持系统的示意图。

具体实施方式

本文描述的实施例提供了用于将加热器管布置在装备测试段的套筒内的定位计量器。本文描述的其它实施例提供了通过自动气流控制提供燃料样本的自动曝气的空气控制系统。此外，本文描述的实施例提供了具有双注射器布置的泵系统。此外，本文描述的实施例提供了独立控制单独汇流条的冷却系统。

astm国际喷气燃料热氧化测试(d3241，ip323)标准测试方法(“测试方法”)分两(2)个阶段进行。第一阶段模拟飞机发动机操作期间存在的燃料条件，第二阶段量化在第一部分期间形成的氧化热沉积物。技术人员通过对燃气涡轮发动机燃料系统操作期间存在的条件进行模拟的设备来执行第一阶段。该设备在本文中称为装备，包括测试段，测试段一般包括管壳式(tube-in-shell)热交换器，用于保持试样并引导试样上方的燃料流。第二阶段包括通过原子测量热氧化沉积物厚度的仪器或通过视觉检查来检查试样。以下公开内容主要集中在该测试方法的第一阶段以及其中利用的用于形成热氧化沉积物的装备。

图1a是可以结合本公开原理的示例性装备100的部分透视图。所描绘的装备100仅仅是可以适当地结合本公开原理的一种示例性测试装备。实际上，可以采用装备100的许多替代设计和构造而不脱离本公开的范围。

在所示实施例中，装备100配置为自动执行测试方法；然而，其也可以配置为自动执行其它石油产品测试，例如iso6249。如图所示，装备100包括样本容器102、废料容器104和测试段110，测试段110与样本容器102和废料容器104流体互连，如下文所述。在使用中，技术人员将喷气燃料样本s放置在样本容器102中，并且在启动装备100执行测试方法时，装备100将喷气燃料样本s从样本容器102泵送通过测试段110，并且在测试方法完成时使燃料样本s进入废料容器102中。

图1b是根据一个或多个实施例的图1a的测试段110的详细视图。如图所示，测试段110可以包括套筒112，其中，加热器管114(在图1b中被部分遮挡而看不到)被气密密封。这里，加热器管114经由一对螺母组件136a、136b固定在套筒112内，然而，也可以利用其它组件将加热器管114固定在套筒112内，并不脱离本公开。套筒112是中空的，并且在其每个端部112a、112b处都是开口的(在图1b中被遮挡而看不到)。测试段110还包括布置在套筒112上并且位于开口端112a、112b之间的燃料入口116和出口118。流体入口116流体连接至样本容器102，并且流体出口118流体连接至废料容器104。此外，测试段110包括测试过滤器120，其布置为靠近出口118，位于出口118与废料容器104之间的位置处。

图1b还示出装备100包括一对夹钳或汇流条122a、122b，布置为经由夹持系统将测试段110固定在期望朝向，夹持系统将在下面参考图11a进一步描述。然而，例如，如参照图11b所述，也可以使用替代夹持系统。如下文所述，汇流条122a、122b向加热器管114提供受控的高安培、低电压电流，从而使其可以在测试方法持续期间保持精确温度。因此，汇流条122a、122b直接或间接地连接至变压器或其它电源(未示出)。在一些实施例中，汇流条122a、122b由黄铜或热导率低于如下所述的加热器管114的材料制成。此外，热电偶124布置为提供测试段110的温度测量，如下所述。

图2示出从装备100拆卸并分离时测试段110的侧视图。如图所示，套筒112是中空的，并且燃料入口116和出口118设置在其开口端112a、112b之间，使得燃料入口116、出口118和开口端112a、112b彼此流体结合。图2还示出从套筒112中抽出时的加热器管114，如测试方法前后可能发生的。如图所示，加热器管114包括薄部分130，其插置在设置于加热器管114的相对端134a、134b处的一对肩部132a、132b之间。在操作中，加热器管114插入并穿过套筒112，并且经由一对夹持螺母组件136a、136b固定在套筒112上，夹持螺母组件136a、136b允许技术人员例如在执行测试方法前后将加热器管114从套筒112上移除。在所示实施例中，夹持螺母组件136a、136b分别包括垫圈、垫片、密封件和螺母，以将加热器管114的肩部132a固定在套筒112的开口端112a处，并将肩部132b固定在开口端112b处。然而，应当理解的是，螺母组件136a、136b可以不同地布置为具有相同和/或不同部件而不脱离本公开。

加热器管114还包括布置在其内部容积内的热电偶(被遮挡而看不到)，并且加热器管114经由一对汇流条122a、122b通过电导电阻式加热，每个汇流条分别夹持加热器管114的一对肩部132a、132b中的相应一个。在一些实施例中，加热器管114是由汇流条122a、122b控制在升高温度下的铝(或其它金属)试样，燃料样本s在加热器管114上泵送。

如上所述，在测试方法之前、期间和之后的各个点，技术人员可能需要组装或拆卸套筒112和加热器管114。例如，测试方法可能需要技术人员在开始测试方法之前精确地组装测试段110(即，将加热器管114安装在套筒112内而没有任何泄漏)，和/或在测试方法结束时拆卸测试段110。此外，测试方法可能要求技术人员在拆卸阶段清洁、冲洗和干燥某些部件。准确的分析和测试方法结果取决于测试方法部件的正确组装、分解、清洁、冲洗和干燥。因此，需要大量技术专家来正确地执行测试方法的这些阶段，而这可能会消耗大量的时间和资源。

图3a-3b示出组装在套筒112内并经由夹持螺母组件136a、136b固定在其中的加热器管114的侧视图。测试方法规定，加热器管114要由技术人员手动定位在测试段110内。更具体地，测试方法规定，加热器管114应相对于套筒112精确定位，并且在视觉上调节以使(加热器管114的)上肩部132a的唇部302在燃料出口118的孔304内居中，如图3a-3b所示。这种布置允许燃料样本s流经燃料出口118并流至其它下游仪器，诸如下文所述的压差测量仪器。

一旦上肩部132a的唇部302在燃料出口118内居中，技术人员将例如经由螺母组件136a、136b将加热器管114紧固并固定在套筒112内。将加热器管114紧固在套筒112内将有助于密封燃料样本s流过的内部容积，然而，所产生的夹持力时常导致加热器管114相对于套筒112的非预期重新定位，使得唇部302不再如上所述地适当地定位。因此，需要极其精细的调整来预定位加热器管114的唇部302，以解决或预期紧固期间的此类位移。因此，技术人员需要大量的专业知识才能将加热器管114正确地安装在套筒112内。

图4a-4b示出根据一个或多个实施例的可以用于相对于套筒112可靠地定位加热器管114的定位计量器或计量器402。计量器402可以作为辅助技术人员的附件提供，否则，技术人员就需要依赖出口118内唇部302的视觉位置来准备测试段110。在所示实施例中，计量器402在其第一端404处开口，并且第一端404的内孔406有螺纹，使得计量器402可以例如在布置在开口端112a处的多个螺纹408处拧到套筒112的端部上。在一些实施例中，计量器402在其第二端处开口，并且可以包括上述第二端处的螺纹孔，螺纹孔包括相同或不同布置的螺纹，并且这种布置可以为计量器402提供与各种测试段110一起使用的能力。计量器402的主体包括延伸通过主体的长度的中心孔，并且孔延伸的长度可以等于或小于主体长度。在一些实施例中，孔延伸穿过小于主体的长度，并且在此类实施例中，可以沿内孔表面设置肩部以用作阻制肩部132a的进一步轴向移动的抵接部。

图4c示出根据一个或多个实施例的计量器402的示例。在所示实施例中，计量器402包括在其第一端404处开口的主体410。如图所示，主体410包括从第一端404朝第二端414延伸穿过主体410的孔412，在所示实施例中，第二端414不是开口的。因此，孔412通过第一端404延伸至主体410中，但在介于第一端404和第二端414之间的位置416处停止。如图所示，孔412包括螺纹内孔406，螺纹内孔406延伸至主体410中并终止于抵接部418。图中还示出孔412包括无螺纹内孔420，无螺纹内孔420从抵接部418延伸至主体410中，使得抵接部418介于螺纹内孔406和无螺纹内孔420之间。在所示实施例中，抵接部418布置为肩部，与螺纹内孔406相比，该肩部减小了无螺纹内孔420的直径；然而，在其它实施例中，抵接部418可以设置为突起、环或其它结构，其可以影响或不影响无螺纹内孔420的直径。这里，螺纹内孔406布置为靠近主体410的第一端404，并且包括布置为与套筒112的开口端112a处的螺纹408啮合的多个螺纹422，而无螺纹内孔416布置为介于抵接部418和主体410的第二端414之间。

在使用中，技术人员将计量器402的第一端404设置为沿第一方向d1朝向套筒112的开口端112a，并将其螺纹内孔406在开口端112a处拧到套筒112的螺纹408上。然后，技术人员沿第二方向d2将加热器管114插入套筒112底部的开口端112b中。将加热器管114定位在套筒112中后，技术人员例如经由螺母组件136b将加热器管114夹持在套筒112底端处的位置中。然后，技术人员移除计量器402，并例如经由螺母组件136a将加热器管114夹持在套筒112顶端处的位置中。之后，技术人员可以将加热器管114拧紧就位。

如前所述，该测试方法分两(2)个部分进行。首先，测试装备100用于产生热氧化沉积物。其次，利用专用仪器量化第一阶段期间形成的热氧化沉积物。图5示出根据一个或多个实施例，在产生热氧化沉积物的测试方法的第一部分期间，由装备100执行的序列功能502。如图所示，序列功能502包括曝气步骤或程序504、预过滤步骤或程序508、汇流条冷却步骤或程序、管加热步骤或程序510，以及压差测量步骤或程序512。下面将详细描述汇流条冷却。

喷气燃料样本s是固定体积的喷气燃料，并且储存在样本容器102中。装备100利用泵系统506以稳定速率从样本容器102移动或泵送燃料样本s，使其通过测试段110并穿过加热器管114，最终进入废料容器104。喷气燃料样本s可以在加热的加热器管114上降解以形成热氧化沉积物，该沉积物可以表现为加热器管上的可见膜。另外，来自喷气燃料样本s的降解材料可以从加热器管114向下游流动，并且例如被捕获在测试过滤器120中。

因此，首先通过经由曝气程序504用干燥空气进行曝气或使其饱和来制备燃料样本s。曝气程序504结束后，装备100例如通过将燃料样本s泵送通过纸膜而使燃料样本s经受预过滤步骤508。在一个实施例中，预过滤步骤508的纸膜是0.45μm的膜过滤器。然后，泵系统506以固定容积流率将燃料样本s通过套筒112的流体入口116移动至测试段110中。燃料样本s流过套筒112的内壁和加热器管114的外壁之间的测试段110，并且通过出口118离开套筒112。离开套筒112之后，燃料样本s穿过测试过滤器120，并且装备100执行压差测量步骤512。

在所示实施例中，压差测量步骤512包括通过对测试过滤器上游管线中的压力(δp+)与测试过滤器下游管线中的压力(δp-)之间的压差进行测量来估计测试过滤器120的堵塞率。整个测试过滤器120的堵塞率(下文称压差降(δp))通过水银压力计或电子换能器测量。装备100还可以包括带阀差动旁通管线，阀可以选择性地打开或关闭，以便于燃料样本s流过旁路管线。例如，如果整个测试过滤器120上的压差降δp开始急剧上升(并且技术人员希望运行完整的测试方法)，则可以打开旁路管线的阀以完成测试方法。

如上文简要描述的，测试方法需要技术人员通过曝气程序504制备燃料样本s。更具体地，该测试方法指导技术人员在执行测试方法之前，以每分钟(“min”)1.5升(“l”)的速率将干燥空气注入容纳在样本容器102中的燃料样本s中6分钟。然而，现有仪器利用手动气流调节，可能会影响或干扰测试方法结果的准确性和再现性。图6a示出示例性曝气程序502，包括现有仪器使用的多个手动曝气序列602。如图所示，手动曝气序列602(有时称曝气阶段)开始于提供大气压力下的空气a，然后经由泵606以1.5l/min的速率将空气a泵送通过过滤器604。然后，预过滤的空气a例如经由空气干燥剂608和湿度传感器610经受干燥处理，空气干燥剂608和湿度传感器610共同干燥并测量空气a中的湿气量。然后，将空气a引导至变面积流量计612中，手动调节变面积流量计612以确保空气a以期望速率注入样本容器102中，从而确保充分曝气。在所示实施例中，将空气a从变面积流量计610引导至布置在样本容器102内的扩散器614中，并且如测试方法所规定的，扩散器614可以是大约12毫米(“mm”)的硼硅酸盐玻璃分散管。如将理解的，燃料样本s的曝气导致经由通风系统从系统排出烟气。然而，曝气序列602是手动的，并且依赖于技术人员的技能和变面积流量计612的操作，测试方法结果可能是准确的，也可能是不准确的。

图6b示出根据一个或多个实施例，用于在测试方法期间自动控制气流的替代曝气序列622。与手动曝气序列602一样，曝气序列622类似地包括利用布置在样本容器102内的过滤器604、泵606、空气干燥剂608、湿度传感器610和扩散器614。然而，曝气序列622是自动执行的，因此不需要手动动作或调节来维持期望流速，从而确保了在整个曝气序列622中利用/获得测试方法规定的流速。在所示实施例中，曝气序列622因此利用电子流量计624(代替手动曝气序列602的变面积流量计610)，并且泵606包括控制回路或控制器626，其与电子流量计624相关联，以在至少部分自动控制曝气序列622期间，在将空气a泵送通过空气干燥剂608和湿度传感器610时维持期望流速。在一个实施例中，控制器626是伺服控制器，利用脉宽调制来协调泵606和电子流量计624的操作，使得燃料样本s如所规定的那样适当地进行曝气。然而，在其它实施例中，曝气程序622的自动气流控制可以不同地布置，例如，泵606和电子流量计624可以包括多个传感器和使用逻辑来维持规定流速。

如上所述，泵系统506以稳定速率将燃料样本s从样本容器102移动通过测试段110，并穿过加热器管114，最终进入废料容器104。实际上，测试方法规定燃料样本s应当在500磅/平方英寸(“psi”)的压力下以3ml/min的速率流动。这种低流速，加上燃料样本s的机械性能(即粘度、密度等)的可变性，可能会妨碍以可靠方式使用常规泵系统(即隔膜泵、活塞泵等)的能力，进而不利地影响测试方法结果的准确性。此外，流速可以影响形成在加热器管114上的热氧化沉积物的质量。例如，在低流速期间，随后流速急剧增加以及大的温度梯度可能导致热表面附近的轴对称不稳定性(即泰勒型环状涡流)，这些“局部涡流”不会使通过加热器管114的所有流成为湍流，同时可以操作以从加热器管114去除热氧化沉积物的薄层(当其形成在加热器管114上时)。因此，所使用的泵系统506应当提供顺滑平稳的流速，以避免破坏所产生的热氧化沉积物。

过去，常规泵系统506包括单个注射器，这意味着测试所需的整个燃料体积(即燃料样本s)容纳在单个注射器中。然而，这种仪器的产生具有与注射器的尺寸及其操作和泄漏相关的许多问题。例如，在使用的单个注射器的容积小于测试方法所需的样本燃料s的总体积的情况下，中间抽吸时流的停顿间隙是不可避免的。其它现有泵系统506已经使用具有双活塞的高效液相色谱(“hplc”)泵。然而，hplc泵不能令人满意，因为在每个活塞循环结束时会出现微裂。此外，hplc泵的购买和维护都非常昂贵。

在一个实施例中，泵系统506具有双注射器布置，因此，无论燃料样本s的机械性能如何，都可以确保燃料样本s的稳定流。图7示出根据一个或多个实施例的利用双注射器/活塞布置的泵系统702。如图所示，泵系统702包括两(2)个注射器或活塞组件704、706，分别由一对马达708、710操作。因此，第一马达708操作以驱动第一注射器组件704，第二马达710操作以驱动第二注射器组件706。

在所示实施例中，每个注射器组件704、706包括筒体712，该筒体是中空的，并且限定可以将燃料样本s泵送至其中的内部容积714。筒体712包括筒体712第一端处的尖端部分716和筒体712第二端处的开口端718，开口端718与尖端部分716相反地定向。每个注射器组件704、706还包括柱塞(或活塞)720，其通过筒体的开口端718延伸至筒体的内部容积714中，并且可以在筒体内滑动，以增加或减少可以填充内部容积714的燃料样本s的量。活塞720包括头部722和连接至头部722的后面的轴724。头部722的尺寸设计为适配在内部容积714中，使其外周边或外围抵接筒体712的内壁，从而在头部722的外围和筒体712的内壁之间形成密封，以阻止燃料样本s从筒体712的开口端718泄漏或流出。轴724从头部722的后面延伸，穿过内部容积714，并经由开口端718离开筒体712。

此外，轴724包括端部726，端部726布置为与头部722相对，并且可操作地联接至马达708、710中的一个。在一个实施例中，马达708、710是步进马达，每个马达包括滚珠丝杠传动装置728，该滚珠丝杠传动装置继而驱动活塞720。在该实施例中，滚珠丝杠传动装置728连接至轴724的端部726，以相对于筒体712驱动柱塞的头部722，从而改变内部容积714的尺寸。活塞720的进给速度由马达708、710经由滚珠丝杠传动装置728施加。

每个注射器组件704、706还包括一对止回阀730、732，用于控制进入和离开筒体712的内部容积714的燃料样本s的流。这里，止回阀730、732布置在每个尖端部分716处。第一止回阀730布置在输入管线734上，输入管线734将样本容器102流体互连至筒体712的内部容积714，并且第一止回阀730允许燃料样本s从样本容器102流入筒体712的内部容积714中，但不允许其相反方向的流。类似地，止回阀732布置在流体输出线路736上，流体输出线路736将内部容积714流体互连至其它下游系统，例如预过滤步骤508中使用的那些下游系统，并且止回阀732允许从筒体712至此类下游设备的流，但不允许相反方向的流。

注射器组件704、706以交替的击发顺序操作。例如，当第一注射器组件704将燃料样本s吸入其相应的筒体712中(即抽吸阶段)时，第二注射器组件706将燃料样本s从其相应的筒体712逐出(即排出阶段)。利用这种布置，注射器组件704、706中的一个总是执行排出阶段，从而确保将燃料样本s以恒定流速提供至下游设备，如测试方法所规定的。

燃料样本s经由活塞720的轴向移动被吸入和排出筒体712，从而进出筒体712。当将活塞720以恒定速度沿第一方向x1从第一注射器组件704中拉出时，一定体积的燃料样本s从样本容器102中被吸出。同时，第二注射器组件706的活塞720以固定速度被推入筒体712中。当将活塞720推入第二注射器组件706中时，相应筒体712中的燃料样本s以取决于头部722的直径和在内部容积714中的移位速度的速率排出。该对止回阀730、732确保如上所述的抽吸阶段和排出阶段的交替操作，并且在一些实施例中，该对止回阀730、732是主动阀，而在其它实施例中，该对止回阀730、732是被动阀。

泵系统702在从注射器组件704、706中的一个切换到另一个期间以不可察觉的流量波动泵送燃料样本s。这通过使一个活塞720在其冲程开始时在筒体712底部(即靠近开口端718)随着其沿第一方向x2朝尖端716行进而加速，并且同时使第二活塞720在靠近其冲程终点时(即靠近尖端716)减速来实现。因此，一个(例如，第一注射器组件704的)活塞720在循环结束时的减速由另一(例如，第二注射器组件706的)活塞720的加速补偿，反之亦然。提供该相位调整以使第一和第二注射器组件704、706的活塞720速度之和总是等于标称进给速率，由此确保对于筒体712的选定直径的恒定流速。在所示实施例中，每个筒体712的内部容积714为5ml，并且燃料样本s流速为3ml/min。在所示实施例中，从注射器组件704、706中的一个到另一个的切换周期为总循环时间的约20％，从而消除了任何流量波动。

当燃料样本s被泵送通过测试段110时，稳定电流经由汇流条122a、122b施加至加热器管114，并且取决于特定测试中所使用的燃料样本温度和/或质量，热氧化沉积物可以作为可见膜形成在加热器管114上。加热器管114保持在相对高温度，例如260℃；然而，在一些应用中，该温度可以更高或更低。施加至加热器管114的电流控制为在测量点处维持稳定温度。

图8是示出用于经由汇流条122a、122b加热加热器管114的常规加热系统802的示意图。如图所示，常规加热系统802包括电源804、控制系统806、在加热器管114上的点p处测量加热器管114的热点808的热电偶124，以及固定加热器管114的一对汇流条122a、122b。加热器管114通过从电源804流经加热器管114的高安培、低电压电流的电导进行电阻加热，从而使加热器管114具有如图所示的热分布。这里，热电偶124的测量点p的位置位于加热器管114内，并且由加热器管114的肩部132a、132b的长度固定，根据本测试方法，该长度为39mm。因此，该39mm点位于测试方法中所使用的加热器管114的最热区域(即热点808)中。

在所示实施例中，汇流条122a、122b相对较重并且是水冷的，从而在被供应电流时引起相对最小的温度上升。控制系统806用作指示器和/或控制器。例如，其可以自动控制温度并根据需要改变电源804供应的功率，从而将稳定的热源提供给汇流条122a、122b和加热器管114。因此，加热系统802可以用于维持目标温度，例如260℃，如测试方法所规定的。控制系统806可以替代地用于手动操作，并进而仅向技术人员提供温度读数，使其可以根据需要手动地调节温度。

加热器管114的热分布，以及因此其上热点808的位置，可能受许多因素影响。这些因素包括燃料样本s的热特性、汇流条122a、122b的温度，以及汇流条122a、122b之间的温差(δt)。此外，控制加热器管114的热分布的能力可以改进测试方法结果及其再现性。然而，常规仪器不包括允许对加热器管114热分布进行微调的控制系统。例如，虽然现有仪器确实包括通过传导从热的加热器管114移除进入汇流条122a、122b的热量的冷却系统，但是，技术人员可能不会控制这些现有冷却系统来优化加热器管114的热量分布。

现有装备100的汇流条122a、122b经由水冷却系统冷却，该系统使水沿流经每个汇流条122a、122b的单个路径循环。水可以从外部水源提供，例如实验室水槽，或者现有仪器可以包括内部循环和散热器冷却水系统以实现水循环。图9a是示出现有汇流条水冷却系统902如何操作的示意图，图9b示出可以集成到现有仪器中的示例性内部冷却系统904。然而，这些现有系统不是温度可控的，因为这些系统仅包括液体泵906，其使液体循环通过汇流条122a、122b，然后进入与风扇910相关联的热交换器908，风扇在环境温度下吹送空气，从而冷却液体。

在现有仪器操作期间，最初未加热的燃料样本s被引入套筒112中，靠近下汇流条122b，然后沿加热器管114的长度被加热，同时沿其向上流动，并且在较高温度下靠近顶部汇流条122a离开套筒112。然而，包括传热性能良好的燃料在内的燃料样本s会降低下汇流条122b的温度，但是这种燃料样本s不会对上汇流条122a产生相同的效果。这将继而影响加热器管114的热量分布，例如，通过使热点808的大小偏斜和/或通过将最热点p移动为更靠近上肩部132a。这些影响可能会不利地影响测试方法结果，因为温度控制系统806设计为从被认为是加热器管114上的最热点p的单个点进行温度测量；然而，当温度曲线偏斜并且最热点p沿加热器管114向上移动时，温度控制系统806将不再测量最热点p，并进而提供不准确的结果。此外，当连续执行测试时，例如，当快速连续地执行若干测试时，冷却流体可能会变得更热，并且加热器管114的热条件对于随后的每个测试都将不相同。

图10示出根据一个或多个实施例，用于控制汇流条122a、122b的温度的温度系统1002。温度系统1002单独控制汇流条122a、122b中每一个的温度，使其彼此独立地被控制，从而维持加热器管114的恒定热分布。这样，汇流条122a、122b之间的温差(δt)可以最小化和/或锁定或设定为期望值。另外，通过锁定顶部和底部汇流条122a、122b之间的温差(δt)，温度系统1002还可以限制所测试的燃料样本s的热属性可变性的影响。

温度系统1002将加热器管114的恒定热分布维持为测试方法温度(例如，根据本测试方法为260℃)的函数。为此，完美地控制每个汇流条122a、122b的温度，并且它们的温度曲线是基于从现有仪器提取的典型温度曲线，以保证完美相关的结果。再现的曲线是在正常环境温度和非连续测试条件下进行的测试的图像。此外，如果测试方法规程在将来改变或发展，要求例如上下汇流条122a、122b维持相同温度(例如35℃)，则温度系统1002将与此类新要求兼容，而利用液体循环的现有仪器则无法满足此类新要求。

如图所示，温度系统1002包括上汇流条子系统1004和下汇流条子系统1006，分别用于控制上汇流条122a和下汇流条122b的温度。每个汇流条子系统1004、1006包括冷却模块1010、散热器1012、控制器1014、强制对流装置1016和测量相应汇流条122a、122b的温度的热电偶1018。在所示实施例中，冷却模块1010是珀耳帖(peltier)元件，并且强制对流装置1016是风扇，但是，也可以使用其它冷却模块1010和/或强制对流装置1016而不偏离本公开。如将理解的，每个汇流条子系统1004、1006包括单独的控制器1014和部件，从而可以单独调节由相应的热管1008从汇流条122a、122b提取的热。

电力被供应至冷却模块1010，并且因此，从汇流条122a、122b传递至其相应散热器1012的热能的量通过在每个汇流条122a、122b上执行的温度测量来控制。用于这些温度测量的测量点位于汇流条122a、122b上靠近与加热器管114的界面的点处，并且可以分别例如位于与现有仪器的汇流条上进行测量的相同点处。

汇流条122a、122b可以具有优化热传递的几何形状。例如，汇流条122a、122b的外轮廓或形状1019可以如所示的那样成形，从而能够利用冷却模块1010的整个交换表面。同样在所示实施例中，每个汇流条122a、122b包括基部1020和从基部向内朝保持或固定加热器管114的锥形端1024延伸的孔1022；并且热管1008插入汇流条122a、122b的孔1022中。由于热管1008的导热率高于汇流条122a、122b(例如可以由黄铜制成)的导热率，因此，热量更有效地从每个汇流条122a、122b的一端传递至另一端。可以减小汇流条的测量点(即热电偶1018的测量点)与冷却模块1010的冷面的支承表面之间的温差(δt)，从而提高冷却系统1002的效率，改善控制回路的响应时间。因此，温度系统1002提供了对单独汇流条122a、122b的独立热控制，同时与仅基于与环境温度的热交换的冷却解决方案相比，消除了环境温度的影响。

图11a示出用于将加热器管114的下肩部132b(在套筒112内)固定至下汇流条122b的夹持系统1102。如图所示，夹持系统1102包括板1104，板1104可移动地设置为靠近下汇流条122b的端面1106，并且布置为压缩或夹持设置在下汇流条122b内的加热器管114的下肩部132b。夹持系统1102还包括一对螺钉1108，螺钉1108延伸穿过板1106的外表面1110和内表面(被遮挡而看不到)，并进入下汇流条122b的端面1106。如将理解的，技术人员可以拧紧或松开螺钉1108以相对于下汇流条122b压缩或按压板1104。因此，当加热器管114的下肩部132b(固定在套筒112内)设置在板1104的内面(被遮挡而看不到)与下汇流条122b的端面1106之间时，技术人员可以拧紧或松开螺钉1108以固定或移除测试段110。在一些实施例中，板1104的内面(被遮挡而看不到)和下汇流条122b的端面1106中的任一个或两个的轮廓设计为接纳加热器管114的下肩部132b。此外，螺钉1108可以包括从其延伸的杠杆1112，以便于其紧固和松开。应当理解的是，虽然未示出，但夹持系统1102类似地布置在上汇流条122a处，以将上肩部132a固定至上汇流条122a/将上肩部132a从上汇流条122a取消固定。

为了相对于下汇流条122b安装或拆卸套筒112和加热器管114组件(即测试段110)，技术人员必须移动板1104，使得板1104不再阻挡端面1106上接纳加热器管114的下肩部132b的位置。在一种方法中，技术人员必须完全移除一(1)个螺钉1108，然后松开另一(1)个螺钉1108，使得板1104可以在(剩余的)螺钉1108上枢转，从而不阻挡下肩部132b并将其呈现在下汇流条122b的端面1106内。替代地，技术人员可以移除两个螺钉1108，以从下汇流条122b的端面1106完全移除板1104，从而安装或拆卸测试段110。虽然没有描述，但应当理解的是，夹持系统1102的上述操作可以类似地在上汇流条122a处使用，以将上肩部132a固定至上汇流条122a/将上肩部132a从上汇流条122a取消固定。

然而，也可以使用替代夹持系统，其不需要两(2)个螺钉并且在肩部132a、132b和汇流条122a、122b之间提供改进的电接触和/或热接触。例如，图11b示出根据一个或多个实施例的夹持系统1120。如下文详细描述的，所示夹持系统1120利用单个螺钉，该螺钉可以移除以安装或拆卸加热器管114，并且可以提供增强的热接触和电接触。虽然图11b的夹持系统1120可以用于上下汇流条122a、122b中的任一个或两个，但下文将其描述为用于可以用作上下汇流条122a、122b中任一个的单个非特定汇流条122上。

如图所示，夹持系统1120中使用的汇流条122在锥形端1024处分叉。因此，汇流条122的锥形端1024包括从其远离汇流条122的基部1020延伸的一对叉或叉状物1122a、1122b。一对叉状物1122a、1122b在其间限定凹部或间隙1124。这里，间隙1124的尺寸设计为使得加热器管114的肩部132a、132b可以如下文所述地穿过该间隙插入或缩回其中。另外，锥形端1024可以是中空的，以限定延伸至汇流条122中至少叉状物1122a、1122b的长度的螺纹孔1126。

在所示实施例中，夹持系统1120还包括具有螺纹部分1130的螺钉1128，螺纹部分1130容纳在汇流条122的螺纹孔1126中并与该螺纹孔啮合。而且，夹持系统1120包括设置在一对叉状物1122a、1122b之间的间隙1124内的板1132，并且板1132布置为在叉状物1122a、1122b之间朝向和远离汇流条122的内面1134滑动，该内面将抵接加热器管114的肩部132a、132b之一。在操作中，肩部132a、132b之一将设置为靠近汇流条122的内面1134，并且螺钉1128随后可以旋转以驱动其螺纹部分1130进入或离开螺纹孔1126，这进而朝向或远离内面1134驱动板1132，从而压缩或解压缩设置在两者之间的肩部132a、132b之一。当螺钉1128和板1132从汇流条122的锥形端部1024撤回时，间隙将不被阻挡，从而使加热器管114的肩部132a、132b可以插入或抽出。在所示实施例中，板1132和内面1134分别包括底座1132'、1134'，底座1132'、1134'的轮廓形成为接纳肩部1132a、1132b'。

同样在所示实施例中，螺钉1128是中空的，并且包括具有窄部1137a和宽部1137b的孔1136，板1132包括轴1138，轴1138是中空的，并且限定与螺钉1128的孔1136同轴的孔1140。如图所示，轴1138及其孔1140沿远离汇流条122的基部1020的方向从板1132延伸穿过螺钉1128的孔1136的窄部1137a并进入宽部1137b。

锁定装置1142可以用于限制或抑制板1132在间隙1124内相对于螺钉1128的轴向移动量，同时允许螺钉1128相对于板1132旋转。锁定装置1142固定在板1132的孔1140内。另外，锁定装置1142可以包括凸缘1144，凸缘1144在螺钉1128的孔1136的宽部1137b内浮动，并且在螺钉1128从汇流条122的孔1126缩回时抵接螺钉1128的孔1136内的肩部1146(即，设置在窄部1137a与宽部1137b之间)。此外，板1132可以附接至螺钉1128，以允许板1132与螺钉1128之间的相对旋转，但通过凸缘1144与肩部1146之间的相互作用抑制板1132的轴1138从螺钉1128的孔1136完全抽出。因此，当螺钉1128从汇流条122的螺纹孔1126中抽出时，板1132(附接至锁定装置1142)将由(旋转的)螺钉1128沿轴向方向拉动远离汇流条122的基部1020。换句话说，螺钉1128的旋转转化为板1132在间隙1124内的轴向位移。因此，板1132由螺钉1128携载(或缩回)，螺钉1128可以从汇流条124的锥形端1024上移除以露出间隙1124，使得加热器管的肩部132a、132b可以相对于其组装或拆卸，从而便于加热器管114从汇流条122上移除。

在一些实施例中，汇流条122可以包括一对凹部1018a、1018中的一个或两个，这些凹部设置在汇流条122的上侧或下侧处并且布置为接纳温度系统1002的一个热电偶1018，如上文详细描述的。

因此，所公开的系统和方法非常适合用于获得所提及的以及其中固有的目的和优点。上文所公开的特定实施例仅为说明性的，因为本公开的教导可以以不同但等效的方式修改和实践，这些方式对于受益于本文教导的本领域技术人员来说是显而易见的。此外，除权利要求书中所描述的之外，不希望对本文所说明的构造或设计的细节进行限制。因此，显然可以改变、组合或修改上文所公开的特定说明性实施例，并且所有此类变型均视为在本公开的范围内。本文说明性地公开的系统和方法可以在不存在本文未具体公开的任意元件和/或本文公开的任意可选元件的情况下适当地实施。虽然组合物和方法是按照“包含”、“含有”或“包括”各种组分或步骤来描述的，但是组合物和方法也可以“基本上由”或“由”各种组分和步骤组成。以上公开的所有数字和范围可以有一定量的改变。无论何时公开的具有下限和上限的数值范围，都具体公开了落入该范围内的任意数值和任意包含的范围。特别地，本文公开的每个数值范围(形式为“约a至约b”，或等同地“约a至b”，或等同地“约a-b”)应理解为阐述了包含在较宽数值范围内的每个数值和范围。而且，权利要求中的术语具有其普通的简单含义，除非专利权人另外明确且清楚地定义。此外，如权利要求书中所使用的不定冠词“一”或“一个”在本文中定义为意指其引入的一个或多于一个所述元件。如果本说明书中使用的词语或术语与以引用方式并入本文的一个或多个专利或其它文献有任何冲突，则应当采用与本说明书一致的定义。

方向术语的使用，例如上方、下方、上、下、向上、向下、左、右等，是相对于如附图中所描绘的说明性实施例而使用的，向上或上方向朝向对应附图的顶部，而向下或下方向朝向对应附图的底部。

如本文所用的，一系列项目之前的短语“至少一个”，以及用于分开任意项目的术语“和”或“或”，将列表作为整体修改，而非修改列表中的每个成员(即每个项目)。短语“至少一个”允许包括任一项目中的至少一个、和/或任意项目组合中的至少一个和/或每个项目中的至少一个的含义。举例来说，短语“a、b和c中的至少一个”或“a、b或c中的至少一个”分别指仅a、仅b或仅c；a、b和c的任意组合；和/或a、b和c中每一个的至少一个。