一种节气门高温老化试验设备的制作方法

1.本发明涉及一种节气门高温老化试验设备，属于试验设备技术领域。


背景技术：

2.节气门是控制空气进入发动机的一道可控阀门，气体进入进气管后会和汽油混合变成可燃混合气，从而燃烧形成做功。它上接空气滤清器，下接发动机缸体，被称为是汽车发动机的咽喉。
3.节气门有传统拉线式和电子节气门两种，传统发动机节气门操纵机构是通过拉索(软钢丝)或者拉杆，一端连接油门踏板，另一端连接节气门连动板而工作。电子节气门主要通过节气门位置传感器，来根据发动机所需能量，控制节气门的开启角度，从而调节进气量的大小。
4.因此，看节气门的寿命及耐久性极其重要，一方面，汽油燃烧时发动机内温度从0～1000℃，而节气门在实际工作中是在发动机汽油燃烧的高温气体环境下工作，温度最高能够达到800℃，另一方面，节气门作为阀门是在反复开闭动作环境下进行，因此，为了生产与研究节气门的性能如何，工厂中对生产出的节气门需要进行耐久性试验。
5.现有技术中，由于节气门的高温老化试验中，需要模拟高温气体的环境，而高温气体需要采用轴流离心风机将外部空气输入至加热器加热，再将经过加热器加热后的空气通过节气门，以此模拟节气门的在汽车内的高温气体环境，但是由于气体温度过高，温度能够达到600℃甚至最高达到800℃，经过金属之间的热传导，会导致离心风机及与轴流风机连接的风叶轴温度变高，进而导致与风叶轴连接的轴承温度升高，但是一般的轴承耐高温程度仅在200℃左右，而特殊材料制成的耐高温轴承最多也仅能承受600℃的高温，因此超过600℃的高温环境下，轴承无法正常工作，进而导致风机无法工作。
6.如此一来，现有的对于节气门进行高温老化的设备，加热器最大上限也只能模拟出600℃的高温环境，一旦超过则风机不能正常运转，因此对于节气门的高温老化试验中，600℃-800℃高温的模拟环境无法实现，导致节气门的老化试验出现高温段断档的情况。
7.因此，目前亟需一种节气门高温老化试验设备，能够模拟节气门在600℃到800℃的高温气体环境下工作时的状态并测试耐久性能。


技术实现要素：

8.为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种节气门高温老化试验设备，能够模拟节气门在600℃到800℃的高温环境下工作时的状态，使风叶轴及轴承避免高温影响，正常进行老化试验。
9.本发明所要解决的技术问题采取以下技术方案来实现：
10.一种节气门高温老化试验设备，包括设备外壳，所述设备外壳内设有高温老化模拟器；
11.所述高温老化模拟器包括轴流风机，所述轴流风机进气端连接有吸气管，出气端
连接有加热器，所述加热器出气端连接有用于固定节气门的夹具，所述夹具连接有排气管，所述吸气管、轴流风机、加热器、夹具以及排气管依次通过管道系统连接；
12.所述轴流风机的风扇连接有风叶轴，所述风叶轴连接于驱动电机，风叶轴外部套接有轴承，所述轴承将风叶轴分成前端与后端，轴承前端的风叶轴在圆周方向上设有多个穿孔，轴承后端的风叶轴内部中空，后端风叶轴设有端孔，所述端孔连接有冷却喷嘴，所述冷却喷嘴吹出气体经过风叶轴的后端中空内部并从穿孔喷出。
13.作为优选实例，所述设备外壳内设有的高温老化模拟器个数为多个。
14.作为优选实例，所述管道系统的管道外部套接有隔热套。
15.作为优选实例，所述隔热套材质优选为刚玉。
16.作为优选实例，所述排气管与所述吸气管之间连通。
17.作为优选实例，所述驱动电机与风叶轴之间通过同步机构连接，所述同步机构包括主动同步轮、同步带以及从动同步轮，所述驱动电机驱动轴端部安装有主动同步轮，所述风叶轴后端安装有从动同步轮，主动同步轮与从动同步轮之间通过同步带连接。
18.作为优选实例，所述驱动电机一侧还设置有换热器。
19.作为优选实例，所述同步机构还包括涨紧轮，所述涨紧轮与所述同步带连接。
20.作为优选实例，所述轴流风机外部还套接有隔热箱，所述轴承套接在隔热箱外侧的风叶轴上。
21.作为优选实例，所述设备外壳内部设有内胆，所述夹具位于内胆内部，所述内胆前端安装有舱门，所述舱门上设有门锁以及观察窗。
22.本发明的有益效果是：
23.(1)通过本发明，提供一种节气门高温老化试验设备，在高温老化模拟器的轴流风机的风叶轴上开设一圈穿孔，并通过冷却喷嘴从风叶轴一端向内部吹气，将风叶轴另一端的热量吹飞隔断，达到散热的效果，避免高温的风叶轴对轴承造成性能影响；
24.(2)通过本发明，在设备外壳内部设置有多个高温老化模拟器，多个高温老化模拟器能够同时工作，对多个节气门进行高温老化试验，收集更加充足的试验数据，避免单个节气门高温老化试验的数据过于单一，误差和偶然性大；
25.(3)通过本发明，在管道系统的外部套接隔热套，能够减少管道内的热量散发，隔热套优选采用刚玉材料，刚玉比传统隔热棉材料体积小且薄，隔热效果更好；
26.(4)通过本发明，将高温老化模拟器的排气管与吸气管之间连通，排气管中带有余热的气流一部分能够进入吸气管，与吸气管吸入的空气混合，达到预热吸气的目的；
27.(5)通过本发明，在驱动电机一侧还设置有换热器，能够加速驱动电机的散热，提高驱动电机工作效率；
28.(6)通过本发明，在同步机构的同步带上设置涨紧轮，涨紧轮能够调节同步带的张紧度；
29.(7)通过本发明，在轴流风机外部还套接有隔热箱，轴承套接在隔热箱外侧的风叶轴上，隔热箱能够将轴流风机的热量隔绝在内部，减少热量溢出对轴承造成影响；
30.(8)通过本发明，在设备外壳内部设有内胆，夹具与节气门位于内胆内部，在内胆前端安装有舱门，舱门上设有门锁以及观察窗，工作人员能够直接由舱门的观察窗查看内部试验情况，或打开舱门观察内部情况。
附图说明
31.图1为本发明实施例的总体外部立体结构示意图；
32.图2为本发明实施例中去除舱门及下部外壳封板后的总体立体结构示意图；
33.图3为本发明实施例中内胆及高温老化模拟器的立体结构示意图；
34.图4为本发明实施例中内胆及高温老化模拟器的侧视结构示意图；
35.图5为本发明实施例中多个高温老化模拟器并列的立体结构示意图；
36.图6为本发明实施例中单个高温老化模拟器的立体结构示意图；
37.图7为本发明实施例中单个高温老化模拟器的侧视结构示意图；
38.图8为本发明实施例中轴流风机与驱动电机之间的连接结构立体示意图；
39.图9为本发明实施例中风叶轴与冷却喷嘴之间的连接结构立体示意图；
40.图10为本发明实施例中风叶轴与冷却喷嘴之间的连接结构侧视示意图；
41.图11为图10中沿a-a方向的剖面结构示意图。
42.图中：1、设备外壳；101、前侧外壳；102、中部外壳；103、后侧外壳；104、框架；105、封板；106、槽钢底架；107、脚轮；108、网孔板；2、电器柜；3、内胆；4、舱门；401、观察窗；402、门锁；5、高温老化模拟器；501、轴流风机；5011、蜗壳；5012、进气口；5013、出气口；502、驱动电机；503、风叶轴；5031、前端；5032、后端；5033、穿孔；5034、吹气通道；5035、端孔；504、吸气管道；505、排气管道；506、回收管道；507、三通接头；508、金属波纹管；509、风机支架；510、主动同步轮；511、同步带；512、从动同步轮；513、轴承座立板；514、轴承座固定板；515、轴承；516、轴孔套管；517、密封圈；518、涨紧轮；519、吸气阀；520、排气阀；521、回收阀；522、吸气阀执行器；523、排气阀执行器；524、回收阀执行器；525、转轴；526、执行器固定板；527、隔热箱；528、隔热套；6、夹具；7、节气门；8、装夹法兰；9、加热器；10、喷嘴固定板；11、冷却喷嘴；12、换热器。
具体实施方式
43.为了对本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示及实施例，进一步阐述本发明。
44.实施例：
45.如图1-图11所示，为本发明实施例提供的一种节气门高温老化试验设备，能够模拟节气门在600℃到800℃的高温气体环境下工作时的状态，并进行高温老化性能试验。
46.如图1所示，为本发明试验设备的外部整体的立体结构图，本发明试验设备包括设备外壳1，设备外壳1整体大致呈矩形体，设备外壳1由不锈钢钣金件制成，设备外壳1分由上部壳体与下部壳体两个部分组成，其中上部壳体又包括前侧外壳101、中部外壳102以及后侧外壳103；下部外壳由框架104以及围绕在框架104四周的不锈钢封板105封闭组成，为了方便设备移动，在下部外壳的框架104底部连接有槽钢底架106，在槽钢底架106底部的四角分别安装有脚轮107。
47.本发明试验设备还配备有电器柜2，电器柜2设在设备外壳1的一侧，电器柜2内部安装有超温仪表、电流仪表、压力仪表、变频器等电气仪表设备。
48.如图1与图2所示，在上部壳体的前侧外壳101中还设有内胆3，在内胆3的前侧开口处安装有双开的舱门4，在前侧外壳101的顶部以及下部外壳的框架104上均设有网孔板
108。
49.如图1-图5所示，本发明试验设备的设备外壳1内部安装有四个高温老化模拟器5，高温老化模拟器5能够模拟出节气门7在汽车内的高温工作环境，多个高温老化模拟器5能够同时满足对多个节气门7进行高温老化试验，避免单个节气门7高温老化试验的数据过于单一，误差和偶然性大，收集更加充足的试验数据，如图6-图7所示，图6为单个高温老化模拟器5的立体结构示意图，图7为单个高温老化模拟器5的侧视结构示意图，每个高温老化模拟器5包括轴流风机501及管道系统，轴流风机501安装在风机支架509上，轴流风机501的进气口5012通过管道系统的不锈钢管道连接有不锈钢三通接头507的其中竖直一端，三通接头507水平一端通过法兰连接有一根不锈钢吸气管道504，吸气管道504端部设有吸气阀519，吸气管道504的端部伸出后侧外壳103的后侧面，吸气阀519由吸气阀执行器522控制转轴525转动来控制吸气阀504的阀片开合，吸气阀执行器522通过执行器固定板526安装在后侧外壳103上。
50.轴流风机501的出气口5013通过不锈钢水平管道以及弯管管道连接有加热器9，加热器9为现有技术手段中常用的高温加热器9，加热器9采用电加热的方式，能够将管道内通过的空气加热，加热器9上方的管道上连接有夹具6，如图3-图6所示，夹具6通过装夹法兰8设置在内胆3内部，打开舱门4时能够看到夹具6上的节气门7，如图1所示，舱门4上设有门锁402以及观察窗401，工作人员能够直接由舱门4的观察窗401查看内部试验情况，或打开舱门4观察内部情况，夹具6用于将节气门7安装在管道上，使节气门7的进、出气端接通到管道系统内，节气门7的进气端连通加热器9上方的管道，节气门7的出气端通过竖直管道及水平管道连接至排气管道505，排气管道505出口穿过后侧外壳103的顶部并通过法兰进行固定，排气管道505端部设有排气阀520，排气阀520由排气阀执行器523控制转轴525转动来控制排气阀520的阀片开合，排气阀执行器523通过执行器固定板526安装在下部外壳上。本发明中，其他管道与排气管道505之间由三通接头507连接，其他管道与吸气管道504之间也由另一个三通接头507连接，排气管道505与吸气管道507之间还连接有回收管道506，排气管道505排出的带有热量的气流，一部分余热会进入回收管道506并回收到吸气管道507，与吸气管道507吸进的空气混合，达到预热吸气的目的，回收管道506上设有回收阀521，回收阀521由回收阀执行器524控制转轴525转动来控制回收阀521的阀片开合，回收阀执行器524通过执行器固定板526安装在后侧外壳103上。
51.在管道系统的结构设计上，在每个竖直方向上或水平方向上的管道系统上，还装配有金属波纹管508，由于波纹管是柔性的，金属波纹管208可以方便的弯曲、拉长、压缩，使管道系统更加灵活。
52.另外，在管道系统的外部套接隔热套528，能够减少管道内的热量散发，隔热套528优选采用刚玉材料，刚玉比传统隔热棉材料体积小且薄，隔热效果更好。
53.由于节气门7的高温老化试验中，需要模拟高温气体的环境，而高温气体需要采用轴流风机501将外部空气输入至加热器9加热，再将经过加热器9加热后的空气通过节气门7，以此模拟节气门7的在汽车内的高温气体环境，但是由于气体温度过高，温度能够达到600℃甚至最高达到800℃，经过金属之间的热传导，会导致轴流风机501及与轴流风机501连接的风叶轴503温度变高，进而导致与风叶轴503连接的轴承515温度升高，但是一般的轴承515耐高温程度仅在200℃左右，而特殊材料制成的耐高温轴承515最多也仅能承受600℃
的高温，因此超过600℃的高温环境下，轴承515无法正常工作，进而导致轴流风机501无法工作。
54.为了解决上面的技术问题，本发明做出如下创新，每个高温老化模拟器5的轴流风机501的风扇都连接有一根风叶轴503，如图8所示，驱动电机502采用三相异步电机，驱动电机502与风叶轴503之间通过同步机构连接，同步机构包括主动同步轮510、同步带511以及从动同步轮512，驱动电机502驱动轴端部安装有主动同步轮510，风叶轴503后端安装有从动同步轮512，主动同步轮510与从动同步轮512之间通过同步带511连接，风叶轴503上套接有两个轴承515，每个轴承515均安装在轴承座固定板514上的轴承座内，轴承座固定板514安装在轴承座立板513上，风叶轴503穿过轴流风机501的蜗壳5011依次与轴承515连接，蜗壳5011与轴承座固定板514之间的风叶轴503上套接有轴孔套管516，驱动电机502工作时，驱动电机502驱动轴转动带动同步机构转动风叶轴503，风叶轴503带动蜗壳5011内的风扇叶片转动，进而使吸气管道504吸入外部空气进入管道系统并驱动管道系统内空气流动。
55.如图8-图11所示，轴承515以及轴孔套管516将风叶轴503分成前端5031与后端5032，风叶轴503前端5031在圆周方向上设有多个穿孔5033，即连接于轴流风机501的风扇一端的风叶轴503在圆周方向上设有多个穿孔5033，风叶轴503后端5032内部中空，中空部分为吹气通道5034，轴孔套管516配合密封圈517将风叶轴503前端5031与后端5032之间密封隔绝，风叶轴503后端5032端部设有端孔5035，端孔5035连接有冷却喷嘴11，冷却喷嘴11外接冷却吹气装置(未画出)吹出冷却气体经过风叶轴503的吹气通道5034内部并从穿孔5033喷出，冷却喷嘴11安装在安装在喷嘴固定板10上，喷嘴固定板10固定在轴承座固定板514上，其中冷却吹气装置为现有技术中常用的吹气装置，吹出的气体可以为外部空气或者经过冷却后的低温气体。通过冷却喷嘴11从风叶轴503后端5032向内部吹气，将风叶轴503前端5031的热量吹飞隔断，达到散热的效果，使得经过节气门7的空气温度能够达到600℃到800℃，仍能避免高温的风叶轴503对轴承515造成性能影响。
56.另外，在驱动电机502一侧还设置有换热器12，能够加速驱动电机502的散热，提高驱动电机502工作效率。
57.在同步机构的同步带511上设置涨紧轮518，涨紧轮518能够调节同步带511的张紧度。
58.在轴流风机501外部还套接有隔热箱527，轴承515套接在隔热箱527外侧的风叶轴503上，隔热箱527能够将轴流风机501的热量隔绝在内部，减少热量溢出对轴承515造成影响。
59.工作原理：
60.驱动电机502工作，带动同步机构及风叶轴503转动，风叶轴503带动轴流风机501的风扇转动，外部空气由吸气管道504进入轴流风机501的进气口5012，轴流风机503出气口5013出气，空气经过管道运输至加热器9，加热器9对空气加热至600℃到800℃高温，加热后的空气经过夹具6上装夹的节气门7，此时节气门7内部环境达到600℃到800℃的高温气体环境，高温空气经过管道传输，直至排气管道505并排出，部分气流经过回收管道506循环至吸气管道504。
61.在以上过程持续进行时，热量经过热传导会使整个设备内部温度升高，风叶轴503及轴承515同样会受到高温影响，冷却喷嘴11外接冷却吹气装置，冷却喷嘴11吹出冷却气
体，冷却气体经过风叶轴503内部吹气通道5034从风叶轴503前端5031的穿孔5033吹出，将风叶轴503前端5031的热量吹飞隔断，达到散热的效果，避免热传导致使高温的风叶轴503对轴承515造成影响，从而保证高温老化试验能够持续进行
62.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。