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催化转化器的热态轴向推出力试验装置及其试验方法

阅读：80发布：2020-05-08

专利汇可以提供催化转化器的热态轴向推出力试验装置及其试验方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种催化转化器的热态轴向推出力试验装置，其包括材料拉伸试验机、用以固定所述催化转化器的样件固定模块以及用以测量位移的位移测量模块。所述催化转化器的热态轴向推出力试验装置还包括用以与所述催化转化器相连的进气模块以及用以与所述进气模块相连的热态气流源模块。本发明还涉及一种催化转化器的热态轴向推出力试验装置的试验方法。相较于现有技术，本发明通过设置样件固定模块、位移测量模块、数据记录模块、进气模块以及热态气流源模块，从而满足能够满足催化转化器在热态下的轴向推出力测试，从而可以比较准确的评估衬垫保持力设计的合理性。，下面是催化转化器的热态轴向推出力试验装置及其试验方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种催化转化器的热态轴向推出力试验装置，其包括材料拉伸试验机、用以固定所述催化转化器的样件固定模块以及用以测量位移的位移测量模块，其特征在于，所述催化转化器的热态轴向推出力试验装置还包括用以与所述催化转化器相连的进气模块以及用以与所述进气模块相连的热态气流源模块。
2.如权利要求1所述的催化转化器的热态轴向推出力试验装置，其特征在于：所述热态气流源模块为燃烧器。
3.如权利要求1所述的催化转化器的热态轴向推出力试验装置，其特征在于：所述催化转化器包括壳体、衬垫以及载体，所述样件固定模块包括用以固定所述壳体的横梁，所述壳体包括进气口以及出气口。
4.如权利要求3所述的催化转化器的热态轴向推出力试验装置，其特征在于：所述催化转化器竖直放置在所述样件固定模块中，所述壳体包括位于下部的进气端锥、位于上部的出气端锥以及连接所述进气端锥与所述出气端锥的中部壳体，其中所述进气口设于所述进气端锥上，所述出气口设于所述出气端锥上。
5.如权利要求4所述的催化转化器的热态轴向推出力试验装置，其特征在于：所述进气端锥、所述出气端锥以及所述中部壳体均安装有热电偶。
6.如权利要求3所述的催化转化器的热态轴向推出力试验装置，其特征在于：所述进气模块包括连接管，其中所述连接管的一端与所述催化转化器的所述进气口相连，所述连接管的另一端与所述热态气流源模块相连。
7.如权利要求6所述的催化转化器的热态轴向推出力试验装置，其特征在于：所述进气模块固定连接在所述样件固定模块的下方，所述连接管为柔性管，所述连接管上安装有流量计。
8.如权利要求3所述的催化转化器的热态轴向推出力试验装置，其特征在于：所述材料拉伸试验机包括用以沿轴向抵压所述载体的压头以及液压柱，所述位移测量模块包括与所述液压柱相配合的差动变压器以更精确的测量所述压头的位移数据。
9.如权利要求1所述的催化转化器的热态轴向推出力试验装置，其特征在于：所述催化转化器的热态轴向推出力试验装置还包括数据记录模块，所述位移测量模块通过第一数据传输线路与所述数据记录模块通讯，所述材料拉伸试验机通过第二数据传输线路与所述数据记录模块通讯，所述热态气流源模块通过第三数据传输线路选择性地与所述材料拉伸试验机通讯。
10.如权利要求1至9项中任意一项所述的催化转化器的热态轴向推出力试验装置的试验方法，其包括如下步骤：
S1：将所述催化转化器安装到所述样件固定模块中；
S2：将所述进气模块连接在所述热态气流源模块与所述催化转化器之间；
S3：启动所述材料拉伸试验机，使其压头与所述催化转化器的载体相接触；
S4：开启所述热态气流源模块，控制并调节进气流量；
S5：当达到试验条件时，控制所述压头轴向推动所述载体发生位移，所述位移测量模块测量所述位移。

说明书全文

催化转化器的热态轴向推出力试验装置及其试验方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种催化转化器的热态轴向推出力试验装置及其试验方法，属于发动机排气系统技术领域。

背景技术

[0002] 典型的催化转化器主要包括金属壳体、衬垫以及载体，其中衬垫包裹载体之后塞入金属壳体内。衬垫的主要作用是保持载体、密封间隙、隔热、缓冲以及降低流动噪声等。而在催化转化器的整个使用寿命中，衬垫对其耐久性、稳定性和使用性能有重要影响。而影响衬垫性能的关键因素就是衬垫保持力的设计：过低会使载体发生移动，过高会使载体发生碎裂，继而影响到催化转化器的性能。因此，衬垫保持力的设计需要维持在一个合理的范围。

[0003] 催化转化器前期设计验证中，常会基于材料拉伸试验机进行轴向推力试验来评估衬垫的保持力设计是否合理，而实际上催化转化器使用环境是高温工况，高温和常温时衬垫保持力有很大差异。因此，该设备不能直接有效合理的评价衬垫保持力设计。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种能够比较准确的测试衬垫保持力的催化转化器的热态轴向推出力试验装置及其试验方法。

[0005] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种催化转化器的热态轴向推出力试验装置，其包括材料拉伸试验机、用以固定所述催化转化器的样件固定模块以及用以测量位移的位移测量模块，所述催化转化器的热态轴向推出力试验装置还包括用以与所述催化转化器相连的进气模块以及用以与所述进气模块相连的热态气流源模块。

[0006] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述热态气流源模块为燃烧器。

[0007] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述催化转化器包括壳体、衬垫以及载体，所述样件固定模块包括用以固定所述壳体的横梁，所述壳体包括进气口以及出气口。

[0008] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述催化转化器竖直放置在所述样件固定模块中，所述壳体包括位于下部的进气端锥、位于上部的出气端锥以及连接所述进气端锥与所述出气端锥的中部壳体，其中所述进气口设于所述进气端锥上，所述出气口设于所述出气端锥上。

[0009] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述进气端锥、所述出气端锥以及所述中部壳体均安装有热电偶。

[0010] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述进气模块包括连接管，其中所述连接管的一端与所述催化转化器的所述进气口相连，所述连接管的另一端与所述热态气流源模块相连。

[0011] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述进气模块固定连接在所述样件固定模块的下方，所述连接管为柔性管，所述连接管上安装有流量计。

[0012] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述材料拉伸试验机包括用以沿轴向抵压所述载体的压头以及液压柱，所述位移测量模块包括与所述液压柱相配合的差动变压器以更精确的测量所述压头的位移数据。

[0013] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述催化转化器的热态轴向推出力试验装置还包括数据记录模块，所述位移测量模块通过第一数据传输线路与所述数据记录模块通讯，所述材料拉伸试验机通过第二数据传输线路与所述数据记录模块通讯，所述热态气流源模块通过第三数据传输线路选择性地与所述材料拉伸试验机通讯。

[0014] 本发明还涉及一种催化转化器的热态轴向推出力试验装置的试验方法，其包括如下步骤：

[0015] S1：将所述催化转化器安装到所述样件固定模块中；

[0016] S2：将所述进气模块连接在所述热态气流源模块与所述催化转化器之间；

[0017] S3：启动所述材料拉伸试验机，使其压头与所述催化转化器的载体相接触；

[0018] S4：开启所述热态气流源模块，控制并调节进气流量；

[0019] S5：当达到试验条件时，控制所述压头轴向推动所述载体发生位移，所述位移测量模块测量所述位移。

[0020] 相较于现有技术，本发明通过设置样件固定模块、位移测量模块、数据记录模块、进气模块以及热态气流源模块，从而满足能够满足催化转化器在热态下的轴向推出力测试，从而可以比较准确的评估衬垫保持力设计的合理性。附图说明

[0021] 图1是本发明催化转化器的热态轴向推出力试验装置在一种实施方式中的示意图。

[0022] 图2是本发明催化转化器的热态轴向推出力试验装置在另一种实施方式中的示意图。

具体实施方式

[0023] 请参图1及图2所示，本发明揭示了一种催化转化器的热态轴向推出力试验装置100，其包括材料拉伸试验机1、用以固定催化转化器200的样件固定模块2、位移测量模块3、数据记录模块4、用以与所述催化转化器200相连的进气模块5以及用以与所述进气模块5相连的热态气流源模块6。在本发明的一种实施方式中，所述材料拉伸试验机1为材料拉伸试验机，所述热态气流源模块6为燃烧器。

[0024] 所述催化转化器200包括金属壳体、衬垫以及载体，其中衬垫包裹载体之后塞入金属壳体内。所述金属壳体包括位于下部的进气端锥201、位于上部的出气端锥202以及连接所述进气端锥201与所述出气端锥202的中部壳体203，其中所述进气端锥201设有进气口204，所述出气端锥202设有出气口205。

[0025] 所述材料拉伸试验机1包括用以沿轴向抵压所述载体的压头11以及液压柱。所述位移测量模块3包括与所述液压柱相配合的差动变压器，以更精确的测量所述压头11的位移数据。

[0026] 所述样件固定模块2包括用以固定所述金属壳体的横梁。在本发明图示的实施方式中，所述催化转化器200竖直放置在所述样件固定模块2中，所述进气口204朝下，所述出气口205朝上。所述横梁包括用于固定所述催化转化器200上部的上侧横梁、用于固定所述催化转化器200下部的下侧横梁以及位于左右两侧的支撑梁。其中，所述上侧横梁、所述下侧横梁以及所述支撑梁预留位置便于在所述进气端锥201、所述出气端锥202以及所述中部壳体203上安装热电偶，以实时监控温度。

[0027] 所述进气模块5连接在所述热态气流源模块6与所述催化转化器200之间。在本发明图示的实施方式中，所述进气模块5固定连接在所述样件固定模块2的下方。所述进气模块5包括连接管51，其中所述连接管51的一端与所述催化转化器200的所述进气口204相连，所述连接管51的另一端与所述热态气流源模块6相连，以将热气流导入所述催化转化器200中。在本发明的一种实施方式中，所述连接管51为柔性管，所述连接管51上安装有流量计，以测试经过所述载体的流量。

[0028] 所述位移测量模块3通过第一数据传输线路71与所述数据记录模块4通讯，所述材料拉伸试验机1通过第二数据传输线路72与所述数据记录模块4通讯，所述热态气流源模块6通过第三数据传输线路73选择性地与所述材料拉伸试验机1通讯。当所述热态气流源模块
6与所述材料拉伸试验机1联通时，如果催化转化器200的温度稳定，材料拉伸试验机直接获得信号，启动轴向推出力测试；当所述热态气流源模块6与所述材料拉伸试验机1断开时，如果催化转化器200的温度稳定，通过显示模块提示使用者手动启动材料拉伸试验机轴向推出力测试。

[0029] 数据记录模块4同时记录位移、压头压力和温度等数据，并可以输出到便携式存储设备。

[0030] 本发明还揭示了一种催化转化器的热态轴向推出力试验装置的试验方法，其包括如下步骤：

[0031] S1：将所述催化转化器200安装到所述样件固定模块2中；

[0032] S2：将所述进气模块5连接在所述热态气流源模块6与所述催化转化器200之间；

[0033] S3：启动所述材料拉伸试验机1，使其压头11与所述催化转化器200的载体相接触；

[0034] S4：开启所述热态气流源模块6，控制并调节进气流量；

[0035] S5：当达到试验条件时，控制所述压头11轴向推动所述载体发生位移，所述位移测量模块3测量所述位移。

[0036] 在步骤S1中，同时安置好进、出气端锥201、202处的热电偶。

[0037] 在步骤S2中，柔性的连接管51与进气端锥201通过卡箍紧固连接。

[0038] 在步骤S3中，启动所述材料拉伸试验机1，缓慢向下移动压头11直到压头11的下表面与载体的上端面轻微接触(接触程度可以以显示的接触压力由0突变为某一数值时，认为刚好接触)。

[0039] 在步骤S4中，同时监控金属壳体表面热电偶温度，待进气流量和温度都满足设计要求时，稳定一定的时间，若流量和温度波动在可接受的误差范围内，则可以进行步骤S5。具体地，若热态气流源模块6的温度监控功能与材料拉伸试验机信号联通，即试验设备可以自启动轴向推出力测试(即自动完成)；若热态气流源模块6的温度监控功能与材料拉伸试验机信号未联通，在获得温度监控提示后，使用者手动启动材料拉伸试验机轴向推出力测试(即手动完成)。

[0040] 在步骤S5中，基于提前设置好的压入速度，控制压头11使其开始缓慢向下运动，轴向推动载体发生位移，同时通过拉伸试验机显示设备，同步观察到力随时间的变化曲线。力随时间的变化曲线明显可以分为三个阶段：

[0041] 阶段一，力随位移迅速升高，这个阶段载体实际并未发生位移，主要是衬垫发生剪切变形，衬垫与载体接触面发生静摩擦所致；

[0042] 阶段二，伴随位移逐渐增大，衬垫的剪切变形也逐渐接近临界值，直到衬垫与载体接触面满足最大静摩擦力条件，接触摩擦力由静摩擦力转变为动摩擦力(最大静摩擦力＞动摩擦力)，载体和衬垫开始相对运动，对应推出力在达到峰值后继而开始下降；

[0043] 阶段三，推出力随载体位移波动很小，表明载体相对衬垫已开始稳定运动，轴向推动继而可以停止，此时的力即为所需的轴向推出力。

[0044] 相较于现有技术，本发明通过设置样件固定模块2、位移测量模块3、数据记录模块4、进气模块5以及热态气流源模块6，从而满足催化转化器200在热态，即高温工况下的轴向推出力测试，从而可以有效的评估衬垫保持力设计的合理性。

[0045] 以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，对本说明书的理解应该以所属技术领域的技术人员为基础，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

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