本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于渦輪增壓器性能試驗(yàn)臺(tái)上基于增壓器轉(zhuǎn)速的氣封裝置及使用方法，涉及渦輪增壓器技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

由于渦輪增壓試驗(yàn)臺(tái)的風(fēng)源系統(tǒng)采用大功率空壓機(jī)，往往因?yàn)榕_(tái)架實(shí)驗(yàn)的需要，會(huì)使空壓機(jī)的調(diào)節(jié)流量有較大的波動(dòng)，且臺(tái)架試驗(yàn)復(fù)雜的啟停工況，這就對(duì)渦輪增壓器的潤(rùn)滑系統(tǒng)和密封系統(tǒng)提出較高要求。但試驗(yàn)臺(tái)架的潤(rùn)滑系統(tǒng)輸出的油壓往往設(shè)定為定值，而渦輪增壓器中的兩端與潤(rùn)滑系統(tǒng)就靠活塞環(huán)隔開，活塞環(huán)靠近壓氣機(jī)的氣壓會(huì)大幅波動(dòng)，容易造成潤(rùn)滑油的大量泄漏。同時(shí)，復(fù)雜的啟停工況也會(huì)對(duì)增壓器中的密封環(huán)造成疲勞失效。如果密封環(huán)失效，當(dāng)外界氣壓小于潤(rùn)滑油油壓，則潤(rùn)滑油向外泄漏，造成機(jī)油浪費(fèi)；當(dāng)外界壓力大于潤(rùn)滑油油壓時(shí)，空氣通過密封環(huán)會(huì)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)。當(dāng)機(jī)油壓力和流量不足時(shí)會(huì)出現(xiàn)下列問題：供給軸頸和止推軸承的潤(rùn)滑油不足，用以使轉(zhuǎn)子軸頸和軸承軸頸保持浮動(dòng)的潤(rùn)滑油不足；增壓器已處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)潤(rùn)滑油還沒有供給到軸承，這將造成整個(gè)增壓器的破壞?；谝陨蠁栴}，提出一種適用于復(fù)雜工況下的渦輪增壓器密封裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用于渦輪增壓器性能試驗(yàn)臺(tái)上基于增壓器轉(zhuǎn)速的氣封裝置及使用方法，不僅結(jié)構(gòu)緊湊，而且達(dá)到密封目的，使?jié)櫥到y(tǒng)的潤(rùn)滑效果大大提高，同時(shí)使用方法簡(jiǎn)便。

本發(fā)明的技術(shù)方案在于：一種應(yīng)用于渦輪增壓器性能試驗(yàn)臺(tái)上基于增壓器轉(zhuǎn)速的氣封裝置，包括依次連接的空壓機(jī)、空壓機(jī)放氣閥、燃燒系統(tǒng)及與渦輪增壓器的渦輪機(jī)進(jìn)氣端相連接的波紋管，所述空壓機(jī)與空壓機(jī)放氣閥之間的支路上依次連接有第一電動(dòng)蝶閥、第一單向閥、存氣罐以及第二電動(dòng)蝶閥，所述第二電動(dòng)蝶閥的輸出端經(jīng)真空管與渦輪增壓器的壓氣機(jī)內(nèi)的環(huán)形氣室相連接，所述壓氣機(jī)的出氣管上旁接有壓氣機(jī)自循環(huán)回路，所述壓氣機(jī)自循環(huán)回路上依次連接有中冷器和第二單向閥，所述第二單向閥的輸出端旁接于空壓機(jī)的進(jìn)氣管上，空壓機(jī)進(jìn)氣管的輸入端上設(shè)置有空氣濾清器，空壓機(jī)出氣管的輸出端上設(shè)置有空壓機(jī)放氣閥。

進(jìn)一步地，所述燃燒系統(tǒng)由燃燒器與供油系統(tǒng)組成，所述波紋管的輸出端上設(shè)置有第一壓力傳感器和第一溫度傳感器，所述渦輪機(jī)的排氣管上設(shè)置有第二壓力傳感器、第二溫度傳感器以及第一流量計(jì)。

進(jìn)一步地，所述存氣罐內(nèi)設(shè)置有第三壓力傳感器，位于存氣罐與第二電動(dòng)蝶閥之間設(shè)置有第四壓力傳感器；所述中冷器與第二單向閥之間的管體內(nèi)設(shè)置有第三溫度傳感器，所述空壓機(jī)進(jìn)氣管的輸入端上設(shè)置有第二流量計(jì)，空壓機(jī)進(jìn)氣管的輸出端上還設(shè)置有第五壓力傳感器及第四溫度傳感器。

進(jìn)一步地，所述渦輪增壓器上還設(shè)置有潤(rùn)滑系統(tǒng)，所述潤(rùn)滑系統(tǒng)的出油端設(shè)置有第六壓力傳感器，潤(rùn)滑系統(tǒng)的回油端設(shè)置有第五溫度傳感器，所述渦輪增壓器的中間體內(nèi)還設(shè)置有速度傳感器。

進(jìn)一步地，所述渦輪增壓器的中間體上設(shè)置有用于連接真空管與環(huán)形氣室的氣孔，所述環(huán)形氣室包括與渦輪增壓器的轉(zhuǎn)子軸同軸設(shè)置并位于氣封板后側(cè)的凹腔，所述凹腔內(nèi)設(shè)置有套置于轉(zhuǎn)子軸上的凸字狀密封套及與密封套相配合的密封板，所述密封套與密封板之間形成環(huán)形氣室并與氣孔相連通。

進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)子軸上位于密封套的內(nèi)側(cè)自內(nèi)而外依次套置有浮動(dòng)軸承、止推套及止推軸承，轉(zhuǎn)子軸位于密封板與氣封板之間套置有限位軸套，轉(zhuǎn)子軸的外側(cè)端上還設(shè)置有位于渦輪增壓器壓氣機(jī)進(jìn)氣道內(nèi)的壓氣機(jī)葉輪。

進(jìn)一步地，所述密封套和密封板上分別套置于與凹腔相配合的活塞環(huán)，所述軸套上還套置有與氣封板相配合的第二活塞環(huán)。

一種應(yīng)用于渦輪增壓器性能試驗(yàn)臺(tái)上基于增壓器轉(zhuǎn)速的氣封裝置的使用方法，包括以下步驟：

1）當(dāng)空壓機(jī)打開后，先進(jìn)行冷吹，清除管道內(nèi)廢氣，并打開第一電動(dòng)蝶閥，對(duì)存氣罐進(jìn)行增壓，增壓到設(shè)定初始值，打開潤(rùn)滑系統(tǒng)，潤(rùn)滑油油壓到達(dá)計(jì)算機(jī)設(shè)定初始油壓，打開燃燒系統(tǒng)點(diǎn)火，進(jìn)行熱吹試驗(yàn)；

2）當(dāng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)到渦輪增壓器轉(zhuǎn)速增加時(shí)，相應(yīng)增加潤(rùn)滑油油壓，同時(shí)增加環(huán)形氣室氣壓，使得渦輪增壓器轉(zhuǎn)速、潤(rùn)滑油油壓及環(huán)形氣室氣壓中的前兩者保持正相關(guān)關(guān)系，后兩者處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)；

3）當(dāng)試驗(yàn)結(jié)束后，先關(guān)閉燃燒系統(tǒng)，再關(guān)閉空壓機(jī)，潤(rùn)滑系統(tǒng)，最后關(guān)閉第二電動(dòng)蝶閥，第一電動(dòng)蝶閥，關(guān)閉電源。

進(jìn)一步地，當(dāng)存氣罐的氣壓等于設(shè)定壓力時(shí)，計(jì)算機(jī)控制第一電動(dòng)蝶閥關(guān)閉，不再對(duì)存氣罐加壓；當(dāng)存氣罐氣壓下降一定閾值時(shí)，計(jì)算機(jī)又打開第一電動(dòng)蝶閥，對(duì)存氣罐加壓。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）通過控制環(huán)形氣室的氣壓與潤(rùn)滑油油壓大小，保持兩者動(dòng)態(tài)平衡，這樣在中間體中形成第一道密封。同時(shí)改進(jìn)后的潤(rùn)滑系統(tǒng)，采用計(jì)算機(jī)控制使采集到的潤(rùn)滑油油壓與環(huán)形氣室的氣壓保持相等，同時(shí)對(duì)潤(rùn)滑油油壓進(jìn)行一定調(diào)節(jié)，當(dāng)增壓器的轉(zhuǎn)速增加時(shí)，對(duì)增壓器軸承的供油量也應(yīng)該相應(yīng)增加，并提高環(huán)形氣室的氣壓。使得增壓器轉(zhuǎn)速—潤(rùn)滑油油壓—環(huán)形氣室氣壓，三者中前兩者保持正相關(guān)關(guān)系，后兩者處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，從而更加科學(xué)、有效的提高增壓器的密封性。這樣不僅達(dá)到密封的目的，又可以使增壓系統(tǒng)的潤(rùn)滑效果大大提高；

2）充分利用試驗(yàn)臺(tái)本身氣源，不需要另加輔助設(shè)備，節(jié)約成本的同時(shí)，能大大增加系統(tǒng)的密封性及潤(rùn)滑效果；

3）同時(shí)根據(jù)計(jì)算機(jī)采集的增壓器轉(zhuǎn)速—潤(rùn)滑油壓—?dú)馐覛鈮旱木唧w數(shù)據(jù)可以繪制三者的關(guān)系曲線，作為實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)增壓器上潤(rùn)滑油壓與密封氣壓的控制參考曲線，通過不斷試驗(yàn)最終得出在渦輪增壓器確定轉(zhuǎn)速下的最佳潤(rùn)滑油油壓和密封氣壓的關(guān)系曲線，具有重大實(shí)踐意義。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的增壓器壓力機(jī)端的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1-壓氣機(jī)放氣閥 2-中冷器 21-第三溫度傳感器 3為單向閥 4-空氣濾清器 5-壓氣機(jī) 51-中間體 52-活塞環(huán) 53-密封套 54-密封板 55-止推軸承 56-浮動(dòng)軸承 57-轉(zhuǎn)子軸 58-止推套 59-環(huán)形氣室 510-活塞環(huán) 511-螺紋入口 512-橡膠密封圈 513-橡膠密封圈 514-氣封板 515-壓氣機(jī)葉輪 516-第二活塞環(huán) 517-軸套 518-氣孔 519-空壓機(jī)進(jìn)氣管 520-空壓機(jī)出氣管 521-第二流量計(jì) 522-第五壓力傳感器 523-第四溫度傳感器 524-凹腔 525-油壓孔 6-渦輪機(jī) 61-渦輪機(jī)排氣管 62-第二壓力傳感器 63-第二溫度傳感器 64-第一流量計(jì) 7-電動(dòng)蝶閥 8-存氣罐 81-第三壓力傳感器 82-第四壓力傳感器 9-單向閥 10-電動(dòng)蝶閥 11-空壓機(jī) 12-空壓機(jī)放氣閥 13-供油系統(tǒng) 14-燃燒器 15-波紋管 151-第一壓力傳感器 152-第一溫度傳感器 16-潤(rùn)滑系統(tǒng) 161-第六壓力傳感器 162-第五溫度傳感器 17-真空體 18-壓氣機(jī)自循環(huán)回路 19-速度傳感器。

具體實(shí)施方式

為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下，但本發(fā)明并不限于此。

參考圖1和圖2

一種應(yīng)用于渦輪增壓器性能試驗(yàn)臺(tái)上基于增壓器轉(zhuǎn)速的氣封裝置，包括依次連接的空壓機(jī)11、空壓機(jī)放氣閥12、燃燒系統(tǒng)及與渦輪增壓器的渦輪機(jī)6進(jìn)氣端相連接的波紋管15，所述空壓機(jī)與空壓機(jī)放氣閥之間的支路上依次連接有第一電動(dòng)蝶閥10、第一單向閥9、存氣罐8以及第二電動(dòng)蝶閥7，所述第二電動(dòng)蝶閥的輸出端經(jīng)真空管17與渦輪增壓器的壓氣機(jī)5內(nèi)的環(huán)形氣室59相連接，所述壓氣機(jī)的出氣管上旁接有壓氣機(jī)自循環(huán)回路18，所述壓氣機(jī)自循環(huán)回路上依次連接有中冷器2和第二單向閥3，所述第二單向閥的輸出端旁接于空壓機(jī)的進(jìn)氣管519上，空壓機(jī)進(jìn)氣管的輸入端上設(shè)置有空氣濾清器4，空壓機(jī)出氣管520的輸出端上設(shè)置有空壓機(jī)放氣閥1。

本實(shí)施例中，所述燃燒系統(tǒng)由燃燒器13與供油系統(tǒng)14組成，所述波紋管的輸出端上設(shè)置有第一壓力傳感器151和第一溫度傳感器152，所述渦輪機(jī)排氣管61上設(shè)置有第二壓力傳感器62、第二溫度傳感器63以及第一流量計(jì)64。

本實(shí)施例中，所述存氣罐內(nèi)設(shè)置有第三壓力傳感器81，位于存氣罐與第二電動(dòng)蝶閥之間設(shè)置有第四壓力傳感器82；所述中冷器與第二單向閥之間的管體內(nèi)設(shè)置有第三溫度傳感器21，所述空壓機(jī)進(jìn)氣管的輸入端上設(shè)置有第二流量計(jì)521，空壓機(jī)進(jìn)氣管的輸出端上還設(shè)置有第五壓力傳感器522及第四溫度傳感器523。

本實(shí)施例中，所述渦輪增壓器上還設(shè)置有潤(rùn)滑系統(tǒng)16，所述潤(rùn)滑系統(tǒng)的出油端設(shè)置有第六壓力傳感器161，潤(rùn)滑系統(tǒng)的回油端設(shè)置有第五溫度傳感器162，所述渦輪增壓器的中間體51內(nèi)還設(shè)置有速度傳感器19。

本實(shí)施例中，所述渦輪增壓器的中間體上設(shè)置有用于連接真空管與環(huán)形氣室的氣孔518，所述氣孔上和設(shè)置有螺紋入口511，所述環(huán)形氣室包括與渦輪增壓器的轉(zhuǎn)子軸57同軸設(shè)置并位于氣封板后側(cè)的凹腔524，所述凹腔內(nèi)設(shè)置有套置于轉(zhuǎn)子軸上的凸字狀密封套53及與密封套相配合的密封板54，所述密封套與密封板之間形成環(huán)形氣室59并與氣孔相連通，所述凹腔側(cè)壁設(shè)置有與潤(rùn)滑油相通的油壓孔525。

上述環(huán)形氣室與第二電動(dòng)蝶閥用真空管相連接，使環(huán)形氣室的氣壓與密封套左邊的潤(rùn)滑油油壓保持動(dòng)態(tài)平衡，即所述環(huán)形氣室的密封套通過控制密封套受到左側(cè)潤(rùn)滑油壓的壓力等于其右側(cè)受到環(huán)形氣室氣壓壓力時(shí)，達(dá)到密封的目的。

本實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)子軸上位于密封套的內(nèi)側(cè)自內(nèi)而外依次套置有浮動(dòng)軸承56、止推套58及止推軸承55，轉(zhuǎn)子軸位于密封板與氣封板之間套置有限位軸套517，轉(zhuǎn)子軸的外側(cè)端上還設(shè)置有位于渦輪增壓器壓氣機(jī)進(jìn)氣道內(nèi)的壓氣機(jī)葉輪515。

本實(shí)施例中，所述密封套和密封板上分別套置于與凹腔相配合的活塞環(huán)52、510，所述軸套上還套置有與氣封板相配合的第二活塞環(huán)516。

一種應(yīng)用于渦輪增壓器性能試驗(yàn)臺(tái)上基于增壓器轉(zhuǎn)速的氣封裝置的使用方法，包括以下步驟：

1）當(dāng)空壓機(jī)打開后，先進(jìn)行冷吹，清除管道內(nèi)廢氣，并打開第一電動(dòng)蝶閥，對(duì)存氣罐進(jìn)行增壓，增壓到設(shè)定初始值，打開潤(rùn)滑系統(tǒng)，潤(rùn)滑油油壓到達(dá)計(jì)算機(jī)設(shè)定初始油壓，打開燃燒系統(tǒng)點(diǎn)火，進(jìn)行熱吹試驗(yàn)；

2）當(dāng)計(jì)算機(jī)檢測(cè)到渦輪增壓器轉(zhuǎn)速增加時(shí)，根據(jù)增壓器轉(zhuǎn)速—潤(rùn)滑油油壓關(guān)系曲線，相應(yīng)增加潤(rùn)滑油油壓，同時(shí)根據(jù)輸出潤(rùn)滑油油壓增加環(huán)形氣室氣壓，使得渦輪增壓器轉(zhuǎn)速、潤(rùn)滑油油壓及環(huán)形氣室氣壓中的前兩者保持正相關(guān)關(guān)系，后兩者處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)；

3）當(dāng)試驗(yàn)結(jié)束后，先關(guān)閉燃燒系統(tǒng)，再關(guān)閉空壓機(jī)，潤(rùn)滑系統(tǒng)，最后關(guān)閉第二電動(dòng)蝶閥，第一電動(dòng)蝶閥，關(guān)閉電源。

本發(fā)明的密封系統(tǒng)主要通過空壓機(jī)部分氣流引流，在分支上連接第一電動(dòng)蝶閥，第一單向閥，存氣罐，第二電動(dòng)蝶閥，最后連接環(huán)形氣室，而存氣罐會(huì)形成擁有一定壓力的氣罐，作為環(huán)形氣室的氣源。而環(huán)形氣室的氣壓由存氣罐調(diào)節(jié)，同時(shí)存氣罐內(nèi)的氣壓大小由計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制第一電動(dòng)蝶閥的開閉來確定。當(dāng)存氣罐的氣壓等于設(shè)定壓力時(shí)，計(jì)算機(jī)控制第一電動(dòng)蝶閥關(guān)閉，不再對(duì)存氣罐加壓；當(dāng)存氣罐氣壓下降一定閾值時(shí)，計(jì)算機(jī)又打開第一電動(dòng)蝶閥，對(duì)存氣罐加壓。整個(gè)過程由計(jì)算機(jī)協(xié)同遠(yuǎn)程控制。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，設(shè)計(jì)出不同形式的氣封裝置并不需要?jiǎng)?chuàng)造性的勞動(dòng)，在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化、修改、替換和變型，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。