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CN107490482B - 涡轮增压器耐久考核试验积炭收集器及收集积炭的方法 - Google Patents

涡轮增压器耐久考核试验积炭收集器及收集积炭的方法 Download PDF

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Abstract

涡轮增压器耐久考核试验积炭收集器及收集方法，收集器包括高温燃气支管、整流过滤器、积炭分离器及积炭收集瓶。整流过滤器的出气口与高温燃气支管的进气口连接，整流过滤器的进气口与积炭分离器的出气口连接，积炭分离器的积炭出口与积炭收集瓶连接。试验时，燃烧室的出气口与积炭分离器的进气口连接，高温燃气支管的出气口与连接管的进气口连接，连接管的出气口与涡轮增压器的进气口连接。当燃烧室中高温高压的燃气经过整流过滤器的整流驱动涡轮做功时,整流过滤器起到整流和过滤的作用，防止高温气流中的积炭进入燃气支管，燃烧室在试验过程中产生的积炭从积炭收集支管的积炭出口落入积炭收集瓶中。

Description

涡轮增压器耐久考核试验积炭收集器及收集积炭的方法
技术领域
本发明涉及涡轮增压器技术领域，特别是一种用于涡轮增压器耐久考核试验的积炭收集器及收集积炭的方法。
背景技术
废气涡轮增压技术主要是使燃油充分燃烧，进而降低燃油消耗，从而减少排气中的有害物，最终实现节能环保。为了适应发动机节能、减排、以及高原高功率恢复的要求，目前各发动机厂对增压器的高压比、轻量化提出更为严苛的要求。在增压器的试制开发阶段，对增压器的试验要求也越来越高，相应的试验项目也越来越多。例如，涡轮增压器的耐久考核试验。
现有的涡轮增压器耐久考核试验是在涡轮增压器耐久考核试验台上完成的，涡轮增压器耐久考核试验如附图1所示，试验台的燃烧室1进气口通过法兰与连接管2的进气口连接，连接管2的出气口通过法兰与涡轮增压器3的进气口连接。
试验过程中，主要是控制燃油的压力，即燃油的流量和压缩空气的混合比例，在试验台的燃烧室1中，经过电子打火点燃雾状的燃油，产生高温高压的热气，如此来完成模拟发动机产生高温高压的尾气，进而通过高温高压热气驱动涡轮做功，涡轮带动同轴联接的压气机叶轮高速旋转。
然而在试验过程中，燃烧室1中燃油并非完全充分的燃烧，由喷油嘴喷出微小的一部分燃油会在燃烧室1的内壁结焦，因试验台长时间在高温高压的环境的下运转，燃烧室1内壁上的结焦会渐渐变大最后成为积炭，当积炭突然脱落，随着高温高压气流进入涡轮增压器，就有可能打坏高速旋转的钢轮叶片。试验中发生这种情况，必须重新开启考核试验，如此不仅大大增加了试验的人工成本、燃油成本、试制样机成本等，又存在着极大的安全隐患。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种用于涡轮增压器耐久考核试验的积炭收集器及收集积炭的方法。
本发明的技术方案是：涡轮增压器耐久考核试验积炭收集器，包括高温燃气支管、整流过滤器、积炭分离器及积炭收集瓶。
所述的整流过滤器由两端带有法兰盘的筒体及滤清器组成，整流过滤器筒体的长度L1为筒体内径D1的1～2倍，滤清器固定安装在筒体内。
所述的滤清器采用复数根两种不同截面面积的小六方形不锈钢管和大六方形不锈钢管制成，大六方形不锈钢管的截面面积为小六方形不锈钢管截面面积的1.2～1.5倍。以筒体的横截面中心线X为基准，大六方形不锈钢管集中设置在中心线X的右侧，小六方形不锈钢管集中设置在中心线X的左侧，在中心线X处形成小六方形不锈钢管到大六方形不锈钢管的过渡区，整个滤清器的截面类似蜂窝状。滤清器的进气口为一个斜面，斜面的夹角a1为25度～35度，在斜面上，小六方形不锈钢管与大六方形不锈钢管的结合面与中心线X重合。
滤清器采用两种不同截面面积的不锈钢管并将滤清器的进气口设计为一个斜面，是为了更好的解决高温燃气支管4中高温燃气流场不均匀的问题。
所述的积炭分离器的进气口设有进气口法兰盘，积炭分离器的出气口设有出气口法兰盘，积炭分离器的积炭出口设有与积炭收集瓶连接的内螺纹。积炭分离器积炭出口端面至积炭分离器进气口端面的距离小于积炭分离器出气口端面至积炭分离器进气口端面的距离。
所述的积炭收集瓶的内径D2不超过积炭分离器管道内径D3的1.5倍，积炭收集瓶的高度L2不超过积炭分离器管道内径D3的2倍。
整流过滤器的出气口与高温燃气支管的进气口通过法兰连接，整流过滤器的进气口与积炭分离器的出气口通过法兰连接，积炭分离器的积炭出口与积炭收集瓶采用螺纹连接。
本发明还提供了一种采用涡轮增压器耐久考核试验积炭收集器收集积炭的方法，其具体收集过程如下：
试验时，燃烧室的出气口与积炭分离器的进气口通过法兰连接，高温燃气支管的出气口与连接管的进气口通过法兰连接，连接管的出气口与涡轮增压器的进气口通过法兰连接。
当燃烧室中高温高压的燃气经过整流过滤器的整流驱动涡轮做功时,整流过滤器起到整流和过滤的作用，防止高温气流中的积炭进入燃气支管，燃烧室在试验过程中产生的积炭从积炭收集支管的积炭出口落入积炭收集瓶中。
本发明与现有技术相比具有如下特点：
本发明提供的涡轮增压器耐久考核试验积炭收集器，在不影响现有增压器试验台功能的前提下，使得涡轮增压器耐久考核试验过程中热气与积炭分离，积炭清理方便，进而降低因积炭导致的增压器故障，可以提高增压器耐久考核试验的持续性和稳定性，大大降低试验的人工成本、燃油成本、试制样机成本等，解决了试验中的安全隐患问题。
以下结合附图和具体实施方式对本发明的详细结构作进一步描述。
附图说明
附图1为现有的涡轮增压器耐久考核试验示意图；
附图2为本发明提供的涡轮增压器耐久考核试验示意图；
附图3为整流过滤器5的结构示意图；
附图4为附图3的A-A剖视图；
附图5为积炭收集支管6的结构示意图。
具体实施方式
涡轮增压器耐久考核试验积炭收集器，包括高温燃气支管4、整流过滤器5、积炭分离器6及积炭收集瓶7。
所述的整流过滤器5由两端带有法兰盘的筒体5-1及滤清器组成，整流过滤器5筒体5-1的长度L1为筒体5-1内径D1的1.5倍，滤清器固定安装在筒体5-1内。
所述的滤清器采用复数根两种不同截面面积的小六方形不锈钢管5-3和大六方形不锈钢管5-2制成，大六方形不锈钢管5-2的截面面积为小六方形不锈钢管5-3截面面积的1.3倍。以筒体5-1的横截面中心线X为基准，大六方形不锈钢管5-2集中设置在中心线X的右侧，小六方形不锈钢管5-3集中设置在中心线X的左侧，在中心线X处形成小六方形不锈钢管5-3到大六方形不锈钢管5-2的过渡区，整个滤清器的截面类似蜂窝状。滤清器的进气口为一个斜面，斜面的夹角a1为30度，在斜面上，小六方形不锈钢管5-3与大六方形不锈钢管5-2的结合面与中心线X重合。
滤清器采用两种不同截面面积的不锈钢管并将滤清器的进气口设计为一个斜面，是为了更好的解决高温燃气支管4中高温燃气流场不均匀的问题。
所述的积炭分离器6的进气口设有进气口法兰盘6-1，积炭分离器6的出气口设有出气口法兰盘6-2，积炭分离器6的积炭出口设有与积炭收集瓶7连接的内螺纹6-3。积炭分离器6积炭出口端面至积炭分离器6进气口端面的距离小于积炭分离器6出气口端面至积炭分离器6进气口端面的距离。
所述的积炭收集瓶7的内径D2不超过积炭分离器6管道内径D3的1.5倍，积炭收集瓶7的高度L2不超过积炭分离器6管道内径D3的2倍。
整流过滤器5的出气口与高温燃气支管4的进气口通过法兰连接，整流过滤器5的进气口与积炭分离器6的出气口通过法兰连接，积炭分离器6的积炭出口与积炭收集瓶7采用螺纹连接。
采用涡轮增压器耐久考核试验积炭收集器收集积炭的过程如下，
试验时，燃烧室1的出气口与积炭分离器6的进气口通过法兰连接，高温燃气支管4的出气口与连接管2的进气口通过法兰连接，连接管2的出气口与涡轮增压器3的进气口通过法兰连接。
当燃烧室1中高温高压的燃气经过整流过滤器5的整流驱动涡轮做功时,整流过滤器5起到整流和过滤的作用，防止高温气流中的积炭进入燃气支管4，燃烧室1在试验过程中产生的积炭从积炭收集支管6的积炭出口落入积炭收集瓶7中。

Claims (2)

1.采用涡轮增压器耐久考核试验积炭收集器收集积炭的方法，其特征在于：
所述涡轮增压器耐久考核试验积炭收集器包括高温燃气支管、整流过滤器、积炭分离器及积炭收集瓶；
所述的整流过滤器由两端带有法兰盘的筒体及滤清器组成，滤清器固定安装在筒体内；
所述的滤清器采用复数根两种不同截面面积的小六方形不锈钢管和大六方形不锈钢管制成，大六方形不锈钢管的截面面积为小六方形不锈钢管截面面积的1.2～1.5倍；
以筒体的横截面中心线X为基准，大六方形不锈钢管集中设置在中心线X的右侧，小六方形不锈钢管集中设置在中心线X的左侧，在中心线X处形成小六方形不锈钢管到大六方形不锈钢管的过渡区，整个滤清器的截面类似蜂窝状；
滤清器的进气口为一个斜面，斜面的夹角a1为25度～35度，在斜面上，小六方形不锈钢管与大六方形不锈钢管的结合面与中心线X重合；
所述的积炭分离器的进气口设有进气口法兰盘，积炭分离器的出气口设有出气口法兰盘，积炭分离器的积炭出口设有与积炭收集瓶连接的内螺纹，积炭分离器积炭出口端面至积炭分离器进气口端面的距离小于积炭分离器出气口端面至积炭分离器进气口端面的距离；
所述的积炭收集瓶的内径D2不超过积炭分离器管道内径D3的1.5倍，积炭收集瓶的高度L2不超过积炭分离器管道内径D3的2倍；
整流过滤器的出气口与高温燃气支管的进气口通过法兰连接，整流过滤器的进气口与积炭分离器的出气口通过法兰连接，积炭分离器的积炭出口与积炭收集瓶采用螺纹连接；
其具体收集过程如下：
试验时，燃烧室的出气口与积炭分离器的进气口通过法兰连接，高温燃气支管的出气口与连接管的进气口通过法兰连接，连接管的出气口与涡轮增压器的进气口通过法兰连接；
当燃烧室中高温高压的燃气经过整流过滤器的整流驱动涡轮做功时，整流过滤器起到整流和过滤的作用，防止高温气流中的积炭进入燃气支管，燃烧室在试验过程中产生的积炭从积炭收集支管的积炭出口落入积炭收集瓶中。
2.如权利要求1所述的采用涡轮增压器耐久考核试验积炭收集器收集积炭的方法，其特征是：所述的整流过滤器筒体的长度L1为筒体内径D1的1～2倍。
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