CN110542085B - 油燃烧器燃油恒温恒压控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于油燃烧器技术领域，具体公开了一种油燃烧器燃油恒温恒压控制系统，包括燃烧单元、供油单元和供气单元，燃烧单元包括喷油嘴、火花塞和燃烧器；供油单元包括油管、冷却箱、油箱、燃油冷却器、油泵、溢流阀、燃油压力表和电磁阀；供气单元用于向喷油嘴提供气体。本发明为飞机材料的燃烧测试试验所需的油燃烧器提供一个燃烧高效、稳定、可靠、操作简单的燃油控制系统，可保证燃油流量和压力稳定，使喷油嘴能提供持续稳定的喷油效果，从而保证测试条件准确，燃油燃烧效果好，燃烧器长时间稳定工作，燃烧试验能长时间持续进行，且本系统具有通用性，可配合不同类型的燃烧器使用，并能达到不同种类飞机材料的燃烧试验的标准要求。

Description

油燃烧器燃油恒温恒压控制系统

技术领域

本发明属于油燃烧器技术领域，具体公开了一种油燃烧器燃油恒温恒压控制系统。

背景技术

飞机由于载客数量多，火灾风险大且不易逃生，为了确保飞机在使用过程中的安全，要求飞机/航空材料具有一定的阻燃性，且要求达到的阻燃性能级别非常严格。飞机材料的阻燃性能是根据Far25.853、CCAR 25.853等防火测试标准的规定，用油燃烧器对所需进行测试的材料进行燃烧，测试材料的抗火能力，并对有关数据进行统计和分析后得出的。

目前应用的油燃烧器主要是国外进口的，例如美国联邦航空管理局FAA认可的NexGen航空燃油燃烧器，可适用于众多航空材料燃油燃烧测试，该燃烧器通过配置不同的试验装置，可满足众多航空燃油燃烧测试标准，如座椅燃烧测试、隔热隔音材料耐烧穿试验、货舱衬板耐烧穿试验、软硬管组件、电动引擎装置及电气连接件的燃烧试验等。

一般来说，燃烧器主要由扰流器、喷油嘴、火花塞、固定片、通风管及壳体、消音器等部件组成，并配备供油系统、燃油压力表、燃油冷却装置、燃油温度检测装置、空气调压阀、空气温度控制装置及空气温度检测装置等，可对燃油温度、压力、流量以及空气压力温度等进行控制，通过改变喷油嘴及空气压力输入，可满足不同的测试标准要求。但是现有的油燃烧器在具体使用过程中存在以下问题：

1、通常情况下，飞机材料的燃烧测试试验持续时间较长，因此需要燃烧器长时间工作，而让燃烧器长时间工作最为关键的是燃油压力和流量，但现有设备中的供油系统结构简单、功能单一，燃油压力和流量的控制主要都是通过手动调节阀门的方式调整，调节方式不灵活，当燃油压力和流量出现波动时无法快速及时微调，造成供油系统不稳定，喷油嘴不能够提供稳定的喷油效果，使得燃油燃烧效果不好，影响燃烧试验。

2、目前的燃油降温冷却方式简单，就是将油箱放进冰箱里，然后需要使用时直接从油箱中抽出来，再输送到供油系统中，由于管路长度和外界环境温度等因素的影响，燃油温度很容易发生变化，最后送达燃烧器的油温很难达到标准中试验要求的温度。

3、现有的燃烧设备都需要人工对零部件材料的耐受温度、时长等数据进行统计和分析，耗时耗力，工作效率低。

发明内容

本发明的目的在提供一种油燃烧器燃油恒温恒压控制系统，以解决现有技术中油燃烧器的供油系统不稳定导致喷油嘴不能够提供稳定的喷油效果，燃油燃烧效果不好，影响燃烧试验的问题。

为了达到上述目的，本发明的基础方案为：一种油燃烧器燃油恒温恒压控制系统，包括燃烧单元、供油单元和供气单元，所述燃烧单元包括喷油嘴、火花塞和燃烧器，喷油嘴和火花塞设置在燃烧器内；所述供油单元包括油管、冷却箱、油箱、燃油冷却器、油泵、溢流阀和电磁阀，油箱和燃油冷却器位于冷却箱中，油箱、燃油冷却器、油泵、电磁阀和喷油嘴通过油管依次连接，溢流阀设在油泵和油箱之间，并通过油管分别与油泵和油箱相连接，溢流阀连接有燃油压力表，电磁阀和油箱之间通过油管相连接；所述供气单元用于向喷油嘴提供气体。

本基础方案的工作原理在于：开启系统，启动油泵，冷却箱中的油箱内的燃油通过燃油冷却器冷却后到达油泵，通过调节油泵的转速可控制油泵的出口流量和压力，燃油压力表可直接显示系统的油压，当系统压力到达溢流阀设定压力后，燃油从溢流阀回流到油箱中，若驱动电磁阀，油箱到喷油嘴的油路接通，油泵将冷却后的燃油经过油管送往喷油嘴，喷油嘴喷油，与此同时，供气部分将气体输送到喷油嘴，燃油与气体混合，开启火花塞点火，燃油即可在燃烧器中燃烧；若不驱动电磁阀，油箱到喷油嘴的油路断开，喷油嘴不喷油且不进气，燃油就从电磁阀中回流到油箱中。

本基础方案的有益效果在于：

1、由于飞机高空飞行的特殊环境，飞机油箱中的燃油温度很低(一般为0～5℃)，为了能够模拟飞机高空飞行的实际环境，在进行燃烧测试试验时，供油系统需要将燃油冷却降温后再通入燃烧器中，普通的供油系统用于油燃烧器上，无法实现稳定可靠的供油效果，而本发明提供的油燃烧器燃油恒温恒压控制系统，可以为飞机材料的燃烧测试试验所需的油燃烧器提供一个燃烧高效、稳定、可靠、操作简单的供油单元，保证测试条件的准确性以及测试的安全性。

2、在燃烧器工作的过程中，当燃油压力和流量出现波动时，可以通过油泵转速的细微调节来精准调节压力，从而实现流量的细微调节，进而保证供油单元能够为喷油嘴提供压力和流量稳定的燃油，也可以通过调节溢流阀来实现燃油压力的细微调节，或者将油泵转速调节和溢流阀同时配合使用；喷油嘴获得一个稳定压力的燃油后，可以为燃烧器提供一个稳定流量的燃油，即喷油嘴能保持持续稳定的喷油效果，这样燃油燃烧效果好，保证燃烧器长时间稳定工作，燃烧测试条件稳定准确，从而提高测试结果的准确性。

3、本系统中的供油单元将油箱和燃油冷却器同时设置在冷却箱中，并让油箱、燃油冷却箱、油泵、溢流阀以及电磁阀形成一个内循环管道，通过电磁阀的控制可以实现油箱到喷油嘴的油路的通断；启动油泵后，可让燃油在内循环管道上一直处于冷却降温状态，只需通过燃油冷却器将燃油温度调节到所需的试验温度范围内，需要进行燃烧试验时，打开电磁阀即可为喷油嘴供油，需要暂停燃烧时，关闭电磁阀后，燃油会保持内循环冷却状态，燃油温度维持在试验所需的温度范围内，可随时启用，不需要重复预热启动，可节省试验时间，提高工作效率。

4、本系统具有通用性，可配合不同类型的燃烧器使用，并能够通过油箱、燃油冷却器、油泵、溢流阀和电磁阀的相互配合，调节控制燃油的压力、温度和流量，可以达到不同种类飞机材料的燃烧测试试验的标准要求。

进一步，所述供油单元还包括温度传感器、流量传感器和压力传感器，所述流量传感器位于电磁阀和喷油嘴之间的油管上；电磁阀和喷油嘴之间的油管上设有两根分油管，两根分油管分别与温度传感器和压力传感器相连接。

冷却后的燃油会送入流量传感器后再流向喷油嘴，同时燃油会分别通过第一分油管和第二分油管送入温度传感器和压力传感器，温度传感器、流量传感器和压力传感器即可采集系统中燃油的流量、温度和压力数据，反馈给系统统计分析处理，本方案可对燃烧试验数据进行自动采集和统计分析，不用人工进行数据统计分析，大大提高了工作效率，节约了人工成本。

进一步，所述燃油冷却器和油泵之间的油管上设有控制燃油流出油箱的第一单向阀，所述油泵和油箱之间的油管上设有用于控制燃油流回油箱的第二单向阀。

第一单向阀和第二单向阀的设置可以实现燃油的单向流通，避免燃油倒流，保证系统燃油温度、流量和压力的稳定性。

进一步，所述供油单元还包括过滤器，过滤器位于燃油冷却器和油泵之间，并通过油管分别与燃油冷却器和油泵相连接。

让油箱内的燃油通过过滤器过滤后再送往喷油嘴，可提高燃油的清洁度，保证燃油无杂质，避免系统管道或零部件发生堵塞或其他状况。

进一步，所述油泵连接有用于带动油泵工作的电机。

用电机来驱动油泵，通过电机的闭环控制，可以精确地实现无极调速，通过电机转速的细微调节来精准调节油泵转速，从而精准调节燃油压力，从而实现燃油流量的细微调节。

进一步，所述燃油冷却器为板式热交换器。

板式热交换器的热传导性能好，且可以根据系统的具体情况进行针对性设计和调整。

进一步，所述供气单元包括气管以及通过气管依次连接的空压机、蓄能器、空气冷却器和气阀，气阀通过气管和燃烧器相连接，空气冷却器和气阀之间的气管上设有分气管，分气管上连接有空气压力表。

供气单元中，首先由空压机压缩气体，提供压力，经过蓄能器，然后通过空气冷却器，将气体通过气阀控制，输送到喷油嘴；分气管处分出气体至空气压力表，空气压力表可直接显示空气压力。

进一步，还包括可进行数据采集并对数据进行分析处理的控制器，所述控制器分别与温度传感器、流量传感器、压力传感器电性连接。流量传感器、温度传感器和压力传感器采集系统流量、温度和压力数据后，反馈给控制器，控制器对数据进行采集，并进行统计分析处理。

进一步，所述控制器还分别与电磁阀、溢流阀、燃油压力表、气阀和空气压力表电性连接。通过控制器可以实时控制调节各阀门，并实时采集燃油和空气压力数据，进行统计分析处理。

进一步，还包括与控制器电性连接的触摸屏。触摸屏可实时显示供油单元的燃油温度、流量和压力及供气单元的压力，以及电磁阀和气阀的通断等有关信息，便于试验人员监控试验，对系统进行操作控制调节。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：喷油嘴101、火花塞102、燃烧器103、冷却箱201、油箱202、燃油冷却器203、第一单向阀204、过滤器205、油泵206、伺服电机207、溢流阀208、燃油压力表209、电磁阀2010、温度传感器2011、流量传感器2012、压力传感器2013、分油管2014、第二单向阀2015、空压机301、空气冷却器302、蓄能器303、分气管304、空气压力表305、气阀306。

实施例基本如附图1所示：一种油燃烧器燃油恒温恒压控制系统，包括燃烧单元、供油单元、供气单元、控制器和触摸屏，燃烧单元包括喷油嘴101、火花塞102和燃烧器103，喷油嘴101和火花塞102设置在燃烧器103内，具体的，喷油嘴101可以采用80-degreeDelavan喷嘴(英国产，额定流量为2gallon)，当进油压力保持不变时，该喷嘴可以提供一个稳定流量的燃油，从而保持持续稳定的喷油效果。

供油单元包括油管、冷却箱201、油箱202、燃油冷却器203、过滤器205、油泵206、溢流阀208、电磁阀2010、温度传感器2011、流量传感器2012和压力传感器2013，油箱202和燃油冷却器203位于冷却箱201中，燃油冷却器203为板式热交换器；油箱202、燃油冷却器203、过滤器205、油泵206、电磁阀2010和喷油嘴101通过油管依次连接，油泵206连接有用于带动油泵206工作的电机，电机为伺服电机207，用伺服电机207来驱动油泵206，通过伺服电机207的闭环控制，可以精确的实现无极调速，为供油系统提供一个稳定的流量。溢流阀208设在油泵206和油箱202之间，并通过油管分别与油泵206和油箱202相连接，溢流阀208连接有燃油压力表209，燃油压力表209可直接显示供油单元的燃油压力；电磁阀2010和油箱202之间通过油管相连接，电磁阀2010可控制喷油嘴101燃油的喷出或停止；燃油冷却器203和油泵206之间的油管上设有控制燃油流出油箱202的第一单向阀204，油泵206和油箱202之间的油管上设有用于控制燃油流回油箱202的第二单向阀2015。

流量传感器2012位于电磁阀2010和喷油嘴101之间的油管上；电磁阀2010和喷油嘴101之间的油管上设有两根分油管2014，两根分油管2014分别与温度传感器2011和压力传感器2013相连接。流量传感器2012、温度传感器2011、压力传感器2013采集系统中的燃油流量、温度和压力数据，反馈给系统统计分析处理。

供气单元用于向喷油嘴101提供气体，以供燃油燃烧使用，供气单元包括气管以及通过气管依次连接的空压机301、蓄能器303、空气冷却器302和气阀306，气阀306通过气管和燃烧器103相连接，空气冷却器302和气阀306之间的气管上设有分气管304，分气管304上连接有空气压力表305。

控制器(图中未示出)分别与温度传感器2011、流量传感器2012、压力传感器2013电性连接，控制器可对供油单元的燃油温度、流量和压力数据进行采集，并进行统计和分析处理。

控制器还分别与电磁阀2010、溢流阀208、燃油压力表209、气阀306和空气压力表305电性连接。通过控制器可以实时控制调节各阀门，并实时采集燃油和空气压力数据，进行统计分析处理。

触摸屏(图中未示出)与控制器电性连接，触摸屏可实时显示供油单元的燃油温度、流量和压力及供气单元的压力，以及电磁阀2010和气阀306的通断等有关信息，便于试验人员监控试验，对系统进行操作控制调节。

具体的，控制器可采用LZP-A型流量压力温度采集控制器，触摸屏可以采用MCGS型工控触摸屏。

具体实施过程如下：开启系统，首先伺服电机207带动油泵206工作，为系统提供动力，燃油从油箱202通过过滤器205过滤后到达油泵206，通过伺服电机207转速的调节来精准调节油泵206的转速，从而控制油泵206的出口流量和压力；当系统压力达到溢流阀208设定压力后，燃油从溢流阀208回流到油箱202，若驱动电磁阀2010，油箱202到喷油嘴101油路接通，油泵206将冷却后的燃油经过油管送往喷油嘴101，喷油嘴101喷油，同时空压机301压缩气体，经过蓄能器303，然后通过空气冷却器302，将气体通过气阀306控制，输送到喷油嘴101，燃油与气体混合，开启火花塞102点火，燃油在燃烧器103中燃烧，同时流量传感器2012、温度传感器2011、压力传感器2013采集系统温度和压力数据，反馈给系统统计分析处理显示，燃油压力表209和空气压力表305也会直接显示系统的燃油压力空气压力。

若不驱动电磁阀2010和气阀306，油箱202到喷油嘴101油路断开，喷油嘴101不喷油且不进气，燃油从电磁阀2010中回流到油箱202中。

在燃烧器103工作过程中，当燃油压力和流量出现波动时，可以通过伺服电机207转速的细微调节来精准调节油泵206的转速，从而精准调节燃油的压力和流量，进而保证供油单元能够为喷油嘴101提供压力和流量稳定的燃油，也可以通过调节溢流阀208来实现燃油压力的细微调节，或者将电机转速调节和溢流阀208同时配合使用；当喷油嘴101获得一个稳定压力的燃油后，可以为燃烧器103提供一个稳定流量的燃油，即喷油嘴101能保持持续稳定的喷油效果，这样燃油燃烧效果好，保证燃烧器103长时间稳定工作，燃烧测试条件稳定准确，从而提高测试结果的准确性。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (9)

1.油燃烧器燃油恒温恒压控制系统，其特征在于：包括燃烧单元、供油单元和供气单元，所述燃烧单元包括喷油嘴、火花塞和燃烧器，喷油嘴和火花塞设置在燃烧器内；所述供油单元包括油管、冷却箱、油箱、燃油冷却器、油泵、溢流阀和电磁阀，油箱和燃油冷却器位于冷却箱中，油箱、燃油冷却器、油泵、电磁阀和喷油嘴通过油管依次连接，溢流阀设在油泵和油箱之间，并通过油管分别与油泵和油箱相连接，溢流阀连接有燃油压力表，电磁阀和油箱之间通过油管相连接；所述供气单元用于向喷油嘴提供气体；所述供油单元还包括温度传感器、流量传感器和压力传感器，所述流量传感器位于电磁阀和喷油嘴之间的油管上；电磁阀和喷油嘴之间的油管上设有两根分油管，两根分油管分别与温度传感器和压力传感器相连接。

2.根据权利要求1所述的油燃烧器燃油恒温恒压控制系统，其特征在于：所述燃油冷却器和油泵之间的油管上设有控制燃油流出油箱的第一单向阀，所述油泵和油箱之间的油管上设有用于控制燃油流回油箱的第二单向阀。

3.根据权利要求2所述的油燃烧器燃油恒温恒压控制系统，其特征在于：所述供油单元还包括过滤器，过滤器位于燃油冷却器和油泵之间，并通过油管分别与燃油冷却器和油泵相连接。

4.根据权利要求3所述的油燃烧器燃油恒温恒压控制系统，其特征在于：所述油泵连接有用于带动油泵工作的电机。

5.根据权利要求4所述的油燃烧器燃油恒温恒压控制系统，其特征在于：所述燃油冷却器为板式热交换器。

6.根据权利要求1～5任一项所述的油燃烧器燃油恒温恒压控制系统，其特征在于：所述供气单元包括气管以及通过气管依次连接的空压机、蓄能器、空气冷却器和气阀，气阀通过气管和燃烧器相连接，空气冷却器和气阀之间的气管上设有分气管，分气管上连接有空气压力表。

7.根据权利要求6所述的油燃烧器燃油恒温恒压控制系统，其特征在于：还包括可进行数据采集并对数据进行分析处理的控制器，所述控制器分别与温度传感器、流量传感器、压力传感器电性连接。

8.根据权利要求7所述的油燃烧器燃油恒温恒压控制系统，其特征在于：所述控制器还分别与电磁阀、溢流阀、燃油压力表、气阀和空气压力表电性连接。

9.根据权利要求8所述的油燃烧器燃油恒温恒压控制系统，其特征在于：还包括与控制器电性连接的触摸屏，触摸屏用于显示供油单元的温度、流量和压力。

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