CN104897404A - 一种测量离心式通风器性能的实验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的是一种测量离心式通风器性能的实验装置及方法，包含空气支路、滑油支路、混合路和尾气路,其中滑油箱、滑油泵和球阀组成的滑油支路可以实现对滑油的流量进行较大范围的精确调节,空气支路通过空气压缩机、储气罐、管道加热器和阀门连接，掺混箱、颗粒分析仪、通风器实验箱依次连接组成混合路，其中滑油和空气在掺混箱中按比例要求混合形成油气混合物，颗粒分析仪可以测量进入通风器实验箱前滑油粒径分布，通过计量滑油和空气的流量可以得出进入通风器油气混合物的气液比。通风器实验箱一端连有变频电机，可以实现对通风器不同转速的调节。本发明完成对离心式通风器性能的测试。

Description

一种测量离心式通风器性能的实验装置及方法

技术领域

本发明涉及一种航空发动机润滑油系统领域，尤其涉及一种测量离心式通风器性能的实验装置及方法。

背景技术

润滑油系统是航空发动机不可缺少的辅助系统，而不同功率的发动机对润滑油系统的尺寸和重量要求也不同，故需对其润滑油系统各元件进行单独的设计研究。在发动机工作过程中，轴承腔内空气与滑油掺混形成油气混合物，如果将混合物直接排出将造成润滑油的大量消耗。通风器的作用是将混合物中的润滑油分离出来，以减少润滑油的消耗量。因此，通风器性能的优劣，决定了整个滑油系统工作的好坏。

沈阳发动机设计研究所的谷智赢等人在2013年申请的专利CN103411785《一种测量离心式通风器性能的方法》中，给出了一种测量通风器性能的试验系统，搭建了通风器性能测试的试验平台。试验时通过改变齿轮箱的转速、通风器入口混合物的流量和温度，来测量不同状态下通风器的分离效率和阻力特性。该装置不足之处在于无法对滑油流量进行较大范围的精确调节；不能得出进口液体粒径分布、油气的混气比与分离效率和阻力的关系；当调试实验系统或调节实验参数时，混合气体会继续通入通风器，这就造成后续试验的不便和实验数据的不准确；该系统中马尔文仪与脱脂棉连在同一支路，测量未分离滑油量时会产生较大误差。

发明内容

本发明的目的是为了模拟真实的离心式通风器工作环境，全面而又准确的得出离心式通风器的分离效率和阻力特性，对通风器的性能做出可靠的判定而提供一种测量离心式通风器性能的实验装置及方法。

本发明的目的是这样实现的：一种测量离心式通风器性能的实验装置：

包括滑油支路、空气支路、混合路和尾气路，所述滑油支路包括依次用管道连接的滑油箱(1)、滑油泵(2)和第一管道加热器(3)，滑油泵(2)出口端与滑油箱(1)之间设置有第一调节阀(13)，第一管道加热器(3)与滑油泵(2)之间设置有液体流量计(18)和第一压力传感器(20)，所述空气支路包括依次用管道连接的压缩机(4)、储气罐(5)、第二管道加热器(6)和第二调节阀(14)，且所述储气罐(5)和第二管道加热器(6)之间的管路上设置有气体流量计(19)和第二压力传感器(21)，所述混合路包括掺混器(7)、与掺混器(7)出口端连接的第一颗粒分析仪(8)、与第一颗粒分析仪(8)连接的通风器实验箱(9)，通风器实验箱(9)的底部通过管路设置有自动阀(16)，且通风器实验箱(9)的一端连接有变频电机(27)，所述尾气支路包括与通风器实验箱(9)另一端连接的自动三通阀(17)和第二颗粒分析仪(28)，且通风器实验箱(9)和自动三通阀(17)之间的管路上设置有第四压力传感器(23)，所述掺混器包括进油端管路、进气端管路、出口端和出油端，所述第一管道加热器(3)的端部与掺混器(7)的进油端管路连接，且在掺混器(7)内部的进油端管路的端部设置有可更换的雾化喷头(29)，所述第二调节阀(14)的端部与掺混器(7)的进气端管路连接，所述掺混器(7)的出油端还通过管路依次连接有第三调节阀(15)、称重装置(10)、回油箱(11)和回油泵(12)，所述回油泵(12)通过管路与滑油箱(1)连接，所述通风器实验箱上设置有第三压力传感器(22)，第一管道加热器(3)与掺混器(7)之间的管路上设置有第一温度传感器(24)，第二管道加热器(6)与掺混器(7)连接的管路上设置有第二温度传感器(25)，通风器实验箱(9)上设置第三温度传感器(26)。

一种测量离心式通风器性能的方法：

测量离心式通风器性能包括测量分离效率μ、油气比B、阻力损失Δp和通风器实验箱入口和出口的滑油的粒径分布，

第一步：启动变频电机(27)，打开第二调节阀(14)、第三调节阀(15)和自动阀(16)，调节自动三通阀(17)至与外界环境连通的一端，压缩机(4)工作，使装置的管道中充满空气，将装置中的滑油清除干净；

第二步：调节第二调节阀(14)，启动滑油泵(2)并调节第一调节阀(13)，使掺混箱(7)中填充滑油和空气，关闭第三调节阀(15)和自动阀(16)并记录此时刻t₁，液体流量计(18)的视数是q₁，气体流量计(19)的视数是q₂，通过第一颗粒分析仪(8)和第二颗粒分析仪(28)分别记录通风器实验箱(9)的入口和出口的油气混合物中滑油的粒径和分布；

第三步：打开第三调节阀(15)和自动阀(16)并记录此时刻t₂，称量称重装置(10)内滑油质量m₁，称量从自动阀(16)流出的滑油质量m₂，

从而获得分离效率μ：

$\mathrm{\μ}=\frac{m_2}{\mathrm{\ρ}{q}_1(t_2-t_1)-m_1}$

式中，ρ是滑油的密度，

油气比B是：

$B=\frac{q_1}{q_2}$

计时过程t₁至t₂中，通过第三压力传感器(22)和第四压力传感器(23)分别记录通风器实验箱前后的压力值p₁和p₂，阻力损失Δp＝p₁-p₂；

第四步：打开回油泵(12)使回油箱(11)中的滑油回到滑油箱，完成通风器实验箱性能的测试。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的测量离心式通风器性能的实验装置能够模拟真实的离心式通风器工作环境，全面而又准确的得出通风器的分离效率和阻力特性，对通风器的性能做出可靠的判定，通过设置的调节阀，可以实现对滑油流量进行精确的调节，本发明还设置有可更换的雾化喷头，而更换不同的雾化喷头结合所设置的颗粒分析仪还可以得出通风器实验箱入口和出口的滑油粒径分布规律，进而得出滑油粒径分布对分离效率和阻力特性的影响；本发明的测量离心式通风器性能的方法在利用本发明所提供的实验装置的基础上，能简单便捷的测出离心式通风器的性能参数，包括分离效率μ、油气比B、阻力损失Δp以及通风器实验箱入口和出口的滑油的粒径分布，根据所得到的参数对离心式通风器的性能做出可靠的判定。

附图说明

图1是本发明的实验装置的原理图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

结合图1，本发明的一种测量离心式通风器性能的实验装置：包括滑油支路、空气支路、混合路和尾气路，所述滑油支路包括依次用管道连接的滑油箱1、滑油泵2和第一管道加热器3，滑油泵2出口端与滑油箱1之间设置有第一调节阀13，第一管道加热器3与滑油泵2之间设置有液体流量计18和第一压力传感器20，所述空气支路包括依次用管道连接的压缩机4、储气罐5、第二管道加热器6和第二调节阀14，且所述储气罐5和第二管道加热器6之间的管路上设置有气体流量计19和第二压力传感器21，所述混合路包括掺混器7、与掺混器7出口端连接的第一颗粒分析仪8、与第一颗粒分析仪8连接的通风器实验箱9，通风器实验箱9的底部通过管路设置有自动阀16，且通风器实验箱9的一端连接有变频电机27，所述尾气支路包括与通风器实验箱9另一端连接的自动三通阀17和第二颗粒分析仪28，且通风器实验箱9和自动三通阀17之间的管路上设置有第四压力传感器23，所述掺混器包括进油端管路、进气端管路、出口端和出油端，所述第一管道加热器3的端部与掺混器7的进油端管路连接，且在掺混器7内部的进油端管路的端部设置有可更换的雾化喷头29，所述第二调节阀14的端部与掺混器7的进气端管路连接，所述掺混器7的出油端还通过管路依次连接有第三调节阀15、称重装置10、回油箱11和回油泵12，所述回油泵12通过管路与滑油箱1连接，所述通风器实验箱上设置有第三压力传感器22，第一管道加热器3与掺混器7之间的管路上设置有第一温度传感器24，第二管道加热器6与掺混器7连接的管路上设置有第二温度传感器25，通风器实验箱9上设置第三温度传感器26。

一种测量离心式通风器性能的实验装置中包含空气支路、滑油支路、混合路和尾气路。其中滑油箱1、滑油泵2和球阀13组成的滑油支路可以实现对滑油的流量进行较大范围的精确调节。空气支路通过空气压缩机4、储气罐5、管道加热器6和阀门14连接，其中管道加热器8可以保证实验工况所需的温度要求，阀门可以实现对空气流量的调节。掺混箱7、颗粒分析仪8、通风器实验箱9依次连接组成混合路，其中滑油和空气在掺混箱中按比例要求混合形成油气混合物，颗粒分析仪8可以测量进入通风器实验箱前滑油粒径分布，通过计量滑油和空气的流量可以得出进入通风器油气混合物的气液比B。通风器实验箱9一端连有变频电机27，可以实现对通风器不同转速的调节。油气混合物通过通风器后部分滑油被分离，剩余混合物中的滑油通入图像颗粒分析仪28测量通风器最小分离直径。

本发明主要由空气支路、滑油支路、混合路和尾气路组成。其中空气路由压缩机、储气罐、气体流量计、压力传感器、管道加热器2、温度传感器、调节阀、掺混箱依次通过管路连接组成，气体流量计计量空气流量。滑油路由滑油箱、滑油泵、液体流量计、压力传感器、管道加热器1、温度传感器、雾化喷嘴(掺混箱内)依次通过管路连接组成，液体流量计计量滑油流量，通过雾化喷嘴雾化后的滑油在掺混箱中与空气均匀混合。混合路由掺混箱、颗粒分析仪和通风器实验箱依次通过管路连接组成，在通风器实验箱上装有压力传感器和温度传感器，测量混合物的压力和温度，在通风器实验箱9中油气混和物进入通风器进行气液分离。尾气路由压力传感器、自动三通阀、颗粒分析仪依次通过管路连接组成，通过自动三通阀切换管路实现粒径分析管和排气管的切换。

一种测量离心式通风器性能的方法，测量离心式通风器性能包括测量分离效率μ、油气比B、阻力损失Δp和通风器实验箱入口和出口的滑油的粒径分布，

第一步：启动变频电机27，打开第二调节阀14、第三调节阀15和自动阀16，调节自动三通阀17至与外界环境连通的一端，压缩机4工作，使装置的管道中充满空气，将装置中的滑油清除干净；

第二步：调节第二调节阀14，启动滑油泵2并调节第一调节阀13，使掺混箱7中填充滑油和空气，关闭第三调节阀15和自动阀16并记录此时刻t₁，液体流量计18的视数是q₁，气体流量计19的视数是q₂，通过第一颗粒分析仪8和第二颗粒分析仪28分别记录通风器实验箱9的入口和出口的油气混合物中滑油的粒径和分布；

第三步：打开第三调节阀15和自动阀16并记录此时刻t₂，称量称重装置10内滑油质量m₁，称量从自动阀16流出的滑油质量m₂，

从而获得分离效率μ：

$\mathrm{\μ}=\frac{m_2}{\mathrm{\ρ}{q}_1(t_2-t_1)-m_1}$

式中，ρ是滑油的密度，

油气比B是：

$B=\frac{q_1}{q_2}$

计时过程t₁至t₂中，通过第三压力传感器22和第四压力传感器23分别记录通风器实验箱前后的压力值p₁和p₂，阻力损失Δp＝p₁-p₂；

第四步：打开回油泵12使回油箱11中的滑油回到滑油箱，完成通风器实验箱性能的测试。

也即本发明在工作时，首先启动电机27，打开阀门14、15和自动阀16，自动三通阀17切换到没有粒径分析仪的一侧管路，其余阀门处于关闭状态，对系统管路进行吹气，将系统中的滑油清除干净。然后通过调节阀门14，使空气流量满足实验要求。再启动滑油泵2，系统开始运行，通过调节滑油泵频率和调节阀门13，调节滑油管路流量满足实验要求的流量，待通风器实验箱压力稳定为保持不变，视系统达到稳定。关闭阀门15和自动阀16并记录此时刻t₁，滑油路流量计视数q₁，空气路流量计视数q₂，实验过程中通过颗粒分析仪8和28记录通风器实验箱入口和出口油气混合物中滑油的粒径和分布，实验结束打开阀门15、16并记录此时刻t₂，称量称重装置10内滑油质量m₁，称量从自动阀16流出的滑油质量m₂，则分离效率可表示为油气比为计时过程中，通过第三压力传感器22和第四压力传感器23分别记录通风器实验箱前后的压力值p₁和p₂，通风器实验箱的阻力损失可表示为Δp＝p₁-p₂。实验结束后，需将回油箱11中的滑油抽回到滑油箱，打开回油泵12使回油箱中的滑油回到滑油箱为止。

Claims (2)

1.一种测量离心式通风器性能的实验装置，其特征在于：包括滑油支路、空气支路、混合路和尾气路，所述滑油支路包括依次用管道连接的滑油箱(1)、滑油泵(2)和第一管道加热器(3)，滑油泵(2)出口端与滑油箱(1)之间设置有第一调节阀(13)，第一管道加热器(3)与滑油泵(2)之间设置有液体流量计(18)和第一压力传感器(20)，所述空气支路包括依次用管道连接的压缩机(4)、储气罐(5)、第二管道加热器(6)和第二调节阀(14)，且所述储气罐(5)和第二管道加热器(6)之间的管路上设置有气体流量计(19)和第二压力传感器(21)，所述混合路包括掺混器(7)、与掺混器(7)出口端连接的第一颗粒分析仪(8)、与第一颗粒分析仪(8)连接的通风器实验箱(9)，通风器实验箱(9)的底部通过管路设置有自动阀(16)，且通风器实验箱(9)的一端连接有变频电机(27)，所述尾气支路包括与通风器实验箱(9)另一端连接的自动三通阀(17)和第二颗粒分析仪(28)，且通风器实验箱(9)和自动三通阀(17)之间的管路上设置有第四压力传感器(23)，所述掺混器包括进油端管路、进气端管路、出口端和出油端，所述第一管道加热器(3)的端部与掺混器(7)的进油端管路连接，且在掺混器(7)内部的进油端管路的端部设置有可更换的雾化喷头(29)，所述第二调节阀(14)的端部与掺混器(7)的进气端管路连接，所述掺混器(7)的出油端还通过管路依次连接有第三调节阀(15)、称重装置(10)、回油箱(11)和回油泵(12)，所述回油泵(12)通过管路与滑油箱(1)连接，所述通风器实验箱上设置有第三压力传感器(22)，第一管道加热器(3)与掺混器(7)之间的管路上设置有第一温度传感器(24)，第二管道加热器(6)与掺混器(7)连接的管路上设置有第二温度传感器(25)，通风器实验箱(9)上设置第三温度传感器(26)。

2.一种基于权利要求1的测量离心式通风器性能的方法，其特征在于：测量离心式通风器性能包括测量分离效率μ、油气比B、阻力损失Δp和通风器实验箱入口和出口的滑油的粒径分布，

第一步：启动变频电机(27)，打开第二调节阀(14)、第三调节阀(15)和自动阀(16)，调节自动三通阀(17)至与外界环境连通的一端，压缩机(4)工作，使装置的管道中充满空气，将装置中的滑油清除干净；

第二步：调节第二调节阀(14)，启动滑油泵(2)并调节第一调节阀(13)，使掺混箱(7)中填充滑油和空气，关闭第三调节阀(15)和自动阀(16)并记录此时刻t₁，液体流量计(18)的视数是q₁，气体流量计(19)的视数是q₂，通过第一颗粒分析仪(8)和第二颗粒分析仪(28)分别记录通风器实验箱(9)的入口和出口的油气混合物中滑油的粒径和分布；

第三步：打开第三调节阀(15)和自动阀(16)并记录此时刻t₂，称量称重装置(10)内滑油质量m₁，称量从自动阀(16)流出的滑油质量m₂，

从而获得分离效率μ：

$\mathrm{\μ}=\frac{m_2}{\mathrm{\ρ}{q}_1(t_2-t_1)-m_1}$

式中，ρ是滑油的密度，

油气比B是：

$B=\frac{q_1}{q_2}$

计时过程t₁至t₂中，通过第三压力传感器(22)和第四压力传感器(23)分别记录通风器实验箱前后的压力值p₁和p₂，阻力损失Δp＝p₁-p₂；

第四步：打开回油泵(12)使回油箱(11)中的滑油回到滑油箱，完成通风器实验箱性能的测试。