一种燃油类试件高温工作态试验系统

摘要

本发明公开了一种燃油类试件高温工作态试验系统，包括主燃油箱；主燃油箱的第一出油口通过第一切断阀与第一三向转换阀的进口端相连；第一三向转换阀的第一出口端与柱塞增压泵的进口端相连；第一三向转换阀的第二出口端，与齿轮增压泵的进口端相连；齿轮增压泵的出口端，与第二三向转换阀的进口端相连；第二三向转换阀的第二出口端与耐压油箱的第一进油口相连；耐压油箱的出油口与第二切断阀的一端相连；第二切断阀的另一端和燃油过滤器的进口端相连；燃油过滤器的出口端与位于环境试验箱里面的试件的燃油入口相连；试件的燃油出口，与第三三向转换阀的进口端相连。本发明能够面向不同种类与技术条件的试件，实现可靠地模拟试件的正常工作状态。

说明书

技术领域

本发明涉及液压及液压传动试验技术领域，特别是涉及一种燃油类试件高温工作态试验系统。

背景技术

由于航空燃油类产品种类繁多且工作环境严酷，为了保证其具备较高的可靠性，在研制和生产过程中，综合环境试验需求量较大。航空燃油类试件(例如航空发动机控制附件，燃油泵类等试件)试验系统较为复杂，试验环境较多，在保证高低温等环境的同时，还需要提供工作环境的燃油压力、流量等指标，以模拟试件的正常工作状态，对于不同种类、型号的试件，其各项技术指标差异较大。

目前，大多数现有设备对于不同种类型号的试件的兼容程度较低，产品在研发过程中的建设经费较高，且人工操作成本高。

因此，目前急需一种覆盖面广、能够面向不同种类与技术条件试件的全面兼容的新型试验系统。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种燃油类试件高温工作态试验系统。

为此，本发明提供了一种燃油类试件高温工作态试验系统，其包括主燃油箱；

其中，主燃油箱右侧上部的第一出油口，通过第一切断阀，与第一三向转换阀的进口端相连；

第一三向转换阀的第一出口端，与柱塞增压泵的进口端相连；

第一三向转换阀的第二出口端，与齿轮增压泵的进口端相连；

齿轮增压泵的出口端，与第二三向转换阀的进口端相连；

第二三向转换阀的第二出口端，与一个耐压油箱顶部的第一进油口相连；

耐压油箱右侧的出油口，与第二切断阀的一端相连；

第二切断阀的另一端，通过管道与柱塞增压泵的出口端和第二三向转换阀的第一出口端汇流相交后，再分别与第二气动减压阀的一端、高温蓄能器的进口端和燃油过滤器的进口端相连；

第二气动减压阀的另一端，与主燃油箱底部的第一进油口相连；

燃油过滤器的出口端，通过连接管道，与位于环境试验箱里面的试件的燃油入口相连；

试件的燃油出口，通过依次设置有流量计和第四气动调压阀的连接管道，与第三三向转换阀的进口端相连；

其中，主燃油箱左侧上部的第二出油口，与一个燃油加热箱上部的进油口相连；

燃油加热箱下部的出油口，与第一换热器的第一进口端相连；

第一换热器的第一出口端，与主燃油箱左侧下部的第二进油口相连；

第一换热器的第二进口端，通过第三气动调压阀，与外循环冷却水提供装置的第一出水口相连；

外循环冷却水提供装置的第一进水口，与第一换热器的第二出口端相连。

优选地，燃油过滤器的进口端所连接的管道外壁，安装有管壁加热装置。

优选地，耐压油箱左侧的第二进油口，通过第一气动调压阀与氮气加压装置的出气口相连。

优选地，燃油过滤器的出口端与环境试验箱里面的试件的燃油入口之间的连接管道，贯穿通过环境试验箱的侧壁上法兰的中心通孔。

优选地，燃油过滤器的出口端与试件的燃油入口之间的连接管道上，依次设置有第一压力传感器和第一温度传感器；

试件的燃油出口与流量计之间的连接管道上，设置有第二温度传感器和第二压力传感器。

优选地，试件上的润滑油入口，与润滑油供油系统的出油端相连；

润滑油供油系统的进油端，与第二换热器的第一出口端相连；

第二换热器的第一进口端，与试件上的润滑油出口相连；

第二换热器的第二进口端，与外循环冷却水提供装置的第二出水口相连；

第二换热器的第二出口端，与外循环冷却水提供装置的第二进水口相连。

优选地，第三三向转换阀的第一出口端，与主燃油箱底部的第三进油口相连；

第三三向转换阀的第二出口端，与耐压油箱底部的第三进油口相连。

优选地，主燃油箱上，安装有第四温度传感器；

加热箱上，安装有第三温度传感器。

优选地，还包括驱动电机和转速传感器；

试件与驱动电机的动力输出端相连接；

转速传感器，用于对试件进行转速测量。

由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种燃油类试件高温工作态试验系统，其能够面向不同种类与技术条件的试件，在保证高低温等环境的同时，提供工作环境的燃油压力、流量等指标，实现可靠地模拟试件的正常工作状态，具有重大的实践意义。

附图说明

图1为本发明提供的一种燃油类试件高温工作态试验系统的结构框图；

图2为本发明提供的一种燃油类试件高温工作态试验系统的具体连接方式图；

图中：1为主燃油箱；2为第一切断阀；3为第一三向转换阀；4为柱塞增压泵；5为齿轮增压泵；

6为第二三向转换阀；7为耐压油箱；8为氮气加压装置；9为第一气动调压阀；10为第二气动调压阀；

11为管壁加热装置；12为燃油过滤器；13为第一压力传感器；14为第一温度传感器；15为试件；

16为环境试验箱；17为第二温度传感器；18为第二压力传感器；19为流量计；20为燃油加热器；

21为第三温度传感器；22为齿轮泵；23为第一换热器；24为外循环冷却水提供装置；25为第四温度传感器；

26为驱动电机；27为转速传感器；28为润滑油供油系统；29为第二换热器；30为第三三向转换阀；

31为高温蓄能器；32为第三气动调压阀，33为第四气动调压阀；

34为第二切断阀。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段更容易理解，下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，还需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”等应做广义理解，例如，可以是固定安装，也可以是可拆卸安装。

对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

参见图1、图2，本发明提供了一种燃油类试件高温工作态试验系统，包括主燃油箱1；

其中，主燃油箱1右侧上部的第一出油口，通过第一切断阀2，与第一三向转换阀3的进口端相连；

第一三向转换阀3的第一出口端，与柱塞增压泵4的进口端相连；

第一三向转换阀3的第二出口端，与齿轮增压泵5的进口端相连；

齿轮增压泵5的出口端，与第二三向转换阀6的进口端相连；

第二三向转换阀6的第二出口端，与一个耐压油箱7顶部的第一进油口相连；

耐压油箱7右侧的出油口，与第二切断阀34的一端相连；

第二切断阀34的另一端，通过管道与柱塞增压泵4的出口端和第二三向转换阀6的第一出口端汇流相交后，再分别与第二气动减压阀10的一端、高温蓄能器的进口端和燃油过滤器12的进口端相连；

第二气动减压阀10的另一端，与主燃油箱1底部的第一进油口相连；

燃油过滤器12的出口端，通过连接管道，与位于环境试验箱16里面的试件15的燃油入口相连；

试件15的燃油出口，通过依次设置有流量计33和第四气动调压阀33的连接管道，与第三三向转换阀30的进口端相连；

其中，主燃油箱1左侧上部的第二出油口，与一个燃油加热箱20上部的进油口相连；

燃油加热箱20下部的出油口，与第一换热器23的第一进口端相连；

第一换热器23的第一出口端，与主燃油箱1左侧下部的第二进油口相连；

第一换热器23的第二进口端，通过第三气动调压阀32，与外循环冷却水提供装置24的第一出水口相连；

外循环冷却水提供装置24的第一进水口，与第一换热器23的第二出口端相连。

需要说明的是，第一换热器23的第一出口端和第一进口端相连通，第二进口端和第二出口端相连通。换热器为现有的技术设备，换热原理在此不再赘述。

在本发明中，具体实现上，燃油过滤器12的进口端所连接的管道外壁，安装有管壁加热装置11。

在本发明中，具体实现上，耐压油箱7左侧的第二进油口，通过第一气动调压阀9与氮气加压装置8的出气口相连。

在本发明中，具体实现上，燃油过滤器12的出口端与环境试验箱16里面的试件15的燃油入口之间的连接管道，贯穿通过环境试验箱16的侧壁上法兰的中心通孔。

在本发明中，具体实现上，燃油过滤器12的出口端与试件15的燃油入口之间的连接管道上，依次设置有第一压力传感器13和第一温度传感器14。

在本发明中，具体实现上，试件15的燃油出口与流量计33之间的连接管道上，设置有第二温度传感器17和第二压力传感器18。

在本发明中，具体实现上，试件15上的润滑油入口，与润滑油供油系统28的出油端相连；

润滑油供油系统28的进油端，与第二换热器29的第一出口端相连；

第二换热器29的第一进口端，与试件15上的润滑油出口相连；

第二换热器29的第二进口端，与外循环冷却水提供装置24的第二出水口相连；

第二换热器29的第二出口端，与外循环冷却水提供装置24的第二进水口相连；

需要说明的是，第二换热器29的第一出口端和第一进口端相连通，第二进口端和第二出口端相连通。换热器为现有的技术设备，换热原理在此不再赘述。

在本发明中，具体实现上，第三三向转换阀30的第一出口端，与主燃油箱1底部的第三进油口相连；

第三三向转换阀30的第二出口端，与耐压油箱7底部的第三进油口相连。

在本发明中，具体实现上，主燃油箱1上，安装有第四温度传感器25；

加热箱20上，安装有第三温度传感器21。

在本发明中，具体实现上，试件15与驱动电机26的动力输出端相连接(通过联轴器)，驱动电机用于驱动试件15转动，并提供相应的转速；

具体实现上，本发明的系统，还包括转速传感器27，用于对试件15进行转速测量。转速传感器27一般安装在驱动电机26的输出轴旁边。

在本发明中，具体实现上，氮气加压装置8，具体可以包括氮气瓶与氮气减压器(带压力表阀门)，氮气瓶中充满高压氮气，氮气减压器与氮气瓶的出口相连接，通过氮气减压器控制氮气瓶出口处的氮气压力。

在本发明中，具体实现上，管壁加热装置11，安装在燃油过滤器12的进口端所连接的管道外壁，具体可以采用现有的管壁加热装置，其主要包括部件有加热丝。例如可以采用专利申请号为CN202010328296.5、专利名称为《一种用于燃油试验系统中的硅油直列式管路辅助加热装置》的技术方案，该装置可以安装在管道外壁上，通过加热丝加热硅油，然后由加热后的硅油来加热管道内流动的介质。

在本发明中，具体实现上，环境试验箱16，为现有的试验箱，例如可以采用北京航天希尔测试技术有限公司生产的“防爆型环境试验箱”，该环境试验箱，主要用于提供试件所处工况下需要的高温或低温环境。

在本发明中，具体实现上，外循环冷却水提供装置24，可以采用现有的风冷冷水机，例如可以采用惠州市雅仕达制冷设备有限公司生产的YSD系列风冷冷水机，主要用于提供循环冷却水。

在本发明中，具体实现上，润滑油供油系统，可以采用现有的润滑油供油系统，只要是能够保证可靠地提高润滑油供给即可，例如，可以采用专利申请号为CN202010346205.0、专利名称为《一种智能化泵用多通路润滑油站》的技术方案，其主要通过增压泵将润滑油箱内的润滑油输出，增压泵的进油端连接润滑油箱。

基于以上技术方案可知，对于本发明，本系统主要由燃油供油系统、增压系统、温度测量控制系统、产品驱动系统、润滑油供油系统、控制管理软件及环境试验箱组成。本系统克服了传统试验台对试验技术指标兼容度低的问题，流量、压力、温度范围广，能够为不同种类试件提供压力、流量、转速、环境温度及介质温度的精准控制测量。

对于本发明，燃油供油系统包括一个密闭式大容量的主燃油箱1与一个密封的耐压油箱7。二者依据试验技术条件不同，可分别使用或同时工作。当试件15的入口流量较大或入口压力较大、试件15的入口吸油量无徒增徒减条件时，使用密封式大容量的主燃油箱单独工作；当试件15的入口(即燃油入口)压力低、流量较小时，使用密封的耐压油箱7单独工作；当试件15的入口吸油量由徒增徒减条件时，二者同时工作，此时密封的耐压油箱7为大容积低压蓄能器。以此方式实现该系统的流量、压力控制测量范围广域覆盖。

对于本发明，增压系统主要包括齿轮增压泵5、柱塞增压泵4、氮气增压装置8及试件15的出入口处的各类测量传感器。三种增压装置依据试验技术条件不同进行切换。当试件15的入口压力较小、流量较大时，控制齿轮增压泵5及其对应管路工作；当试件15的入口压力较大、流量较小时，控制柱塞增压泵4工作及其对应管路工作；当试件15的入口压力较小、流量较小或入口流量波动较大时，控制氮气增压装置8及其对应管路工作。

对于本发明，温度测量控制系统主要包括加热箱20、外循环冷却水提供装置24、管壁加热装置(即管壁加热器)11、第一换热器23、第二换热器29及相应测量传感器。当使用密封式大容量的主燃油箱1供油时，使用加热箱20及外循环水提供装置24控制燃油介质的温度，通过齿轮泵22使燃油介质在主燃油箱1与加热箱20之间循环流动，加热箱20加热油温，外循环冷却水通过加热箱20与主燃油箱1之的第一间换热器23适量降温，使用第四温度传感器24测量燃油介质的温度，信号采集至控制系统进行PID控制。当使用密封的耐压油箱7时，由于燃油介质容量较少，使用低功率的管壁加热装置(即管壁加热器)11进行温度控制。在环境温度较低时，主燃油箱1的温度流至试件15前，可能存在管路中的热量损耗，使用管壁加热装置(即管壁加热器)1进行辅助加热，并使用试件前的第一温度传感器14采集温度信号。

对于本发明，产品驱动系统主要包括驱动电机26、转速传感器27及相应的传动轴承等，驱动电机26提供相应转速，使用转速传感器27进行转速测量。同时，润滑油供油系统28为产品驱动系统提供润与降温，降温主要通过管路中的第二换热器29连接至外循环水完成。

需要说明的是，当试验过程中的试件15需要提供环境温度时，试件可放置于防爆的环境试验箱内，管路通过环境试验箱壁的法兰孔连接至试件。防爆的环境试验箱用于提供试件所处工况下需要的高温或低温环境。

需要说明的是，本发明提供的是一种航空燃油类试件工作态综合环境试验系统。本发明主要包括增压系统、温度测量控制系统、润滑油供油系统、产品驱动系统、燃油供油系统(即油源系统)和环境试验箱，不仅可以实现试件入口的压力提供，并且进行试件的转速控制，同时，还可以对试件进行环境温度控制及油液介质温度、出口压力和流量的控制测量。

相较于传统的燃油类试验设备，本发明可针对不同种类试件及不同技术指标要求，可实现一台多用，对于不同阶段与种类的航空燃油类试件覆盖面极广。

为了更加清楚地理解本发明的技术方案，下面说明本发明的工作原理。

对于本发明，当试验技术条件中，试件15的入口流量较大时，通过控制系统软件进行选择，系统控制主燃油箱1工作，第一切断阀2打开，第二切断阀34关闭。第一三向转换阀3控制燃油流向齿轮增压泵5，齿轮增压泵5工作，第二三向转换阀6关闭密封式的耐压油箱7入口，通过燃油过滤器12进入试件15的燃油入口。其中，第二气动调压阀10，用于控制试件15的燃油入口旁通路回主燃油箱1的流量大小，以此方式控制试件15的燃油入口压力。

试件15的燃油入口前设置第一压力传感器13与第一温度传感器14，用以监控测量试件15的燃油入口处的压力及温度，并通过第一压力传感器13采集的数据，来调整第二气动调压阀10开度，以此进行试件15的燃油入口压力PID控制。

燃油由试件15的燃油出口流出后，经过第二温度传感器17、第二压力传感器18及流量计19，用以测量试件15的燃油出口相应数据。第三三向转换阀30关闭密封式的耐压油箱7的通路，使燃油经第三气动调压阀33流回主油箱1，其中，第三气动调压阀33用于通过控制开度大小，以调节试件15的燃油出口压力。管路中的高温蓄能其31，主要用以消除流速不稳等原因引起的系统内压力脉冲现象。

当试件技术条件中入口压力较大时，通过控制系统软件进行选择，系统控制三向转换阀3使燃油由主油箱流至柱塞泵4，柱塞增压泵4工作。其余工作方式与上文相同。

对于本发明，当试验技术条件中，试件15的燃油入口压力、流量较小时，或存在流量徒增徒减过程，系统控制密封的耐压油箱7工作，第一切断阀2关闭，第二切断阀34开启。通过第一气动调压阀9控制由氮气增压装置8输入的气压，同时通过旁通的第二气动调压阀10控制进入试件15的压力大小。使用该方式时，系统控制第三三向转换阀30，使试件15的出口流出的燃油，流回密封式的耐压油箱7。

对于本发明，当试验技术条件要求燃油介质温度时，可以通过控制系统软件进行选择，系统控制齿轮泵22工作，使燃油在主燃油箱1与加热箱20之间循环流动，同时加热箱20工作，加热加热箱20中的燃油介质，外循环冷取水提供装置24提供的外循环冷取水，通过第一换热器23使燃油降温。第三温度传感器21与第四温度传感器25监控测量两处油液温度，并传送至控制系统，控制系统控制加热器20的工作功率，同时通过控制第三气动调压阀32的开度，来控制外循环水进入散热器(即第一换热器23)的水流量大小，以此完成燃油温度的PID控制。当使用密封式耐压油箱供油，或外部环境对试验系统内温度影响较大时，可依据实际情况，选择开启管壁加热装置11，并使用第一温度传感器14进行温度监测。

对于本发明，当试验技术条件要求试件转速时，可以通过控制系统软件进行选择，系统控制润滑油供油系统28工作，为传动系统提供润滑并降温。润滑油供油系统28通过第二换热器29与外循环冷取水提供装置24相连，为润滑油降温。同时系统控制驱动电机26工作，通过转速传感器27采集转速信号至控制系统，进行转速PID控制。

对于本发明，当试验技术条件要求试件环境温度时，控制环境试验箱16工作，提供温度和湿度环境条件，试件15的连接管路通过环境试验箱侧壁的法兰进入试验箱内。

需要说明的是，根据试件试验参数的不同需要，可对图2所示系统连接方式和不同部件的使用或者功能进行修改或者润饰。

综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种燃油类试件高温工作态试验系统，其能够面向不同种类与技术条件的试件，在保证高低温等环境的同时，提供工作环境的燃油压力、流量等指标，实现可靠地模拟试件的正常工作状态，具有重大的实践意义。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。