CN113588235A - 一种发动机燃油喷嘴测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机燃油喷嘴测试装置，包括液压系统和电气控制系统；液压系统包括供压系统（1）、喷嘴测试系统（2）、抽风系统（3）和空气系统（4）；电气控制系统包括数据采集系统（5）和计算机系统（6）。本发明通过该装置能完成对发动机燃油喷嘴的密封、压力、流量和角度试验，装置集成性较高，经济适用性强；试验器具备在线检测及全自动测试功能，试验数据自动存储，试验结果输出方便，控制软件适应参数调整的设置变化、易于完善；设备稳定性好，维护操作方便，产品安装及试验操作简单，仪器仪表、过滤器等拆装和油箱清洗方便。

Description

一种发动机燃油喷嘴测试装置

技术领域

本发明涉及航空航天发动机燃油喷嘴测试技术领域，尤其涉及一种发动机燃油喷嘴测试装置。

背景技术

燃油喷嘴是航空发动机的核心关键部件，其功用是将燃油雾化或汽化，加速混合气的形成，保证稳定燃烧和提高燃烧效率，因此在航空发动机的大修过程中，燃油喷嘴的检查和测试至关重要。

航空发动机燃烧室内部工况十分恶劣，燃油喷嘴长时间工作在高温高压的环境下，其经常出现烧蚀、堵塞、流量超限等故障。随着现代航空公司发动机工作小时数和工作循环的飞速增加，从而导致燃油喷嘴的检修工作量不断增加，不仅需要大量具有专业维修技术的工作人员，而且对与其相关的维修设备和测试设备都提出了更高的要求和标准。

目前在航空航天领域，发动机燃油喷嘴系统的试验台都是自制的，国外对我们进行了技术封锁，这类试验台都是只有专业喷油嘴生产厂家才能有，且在政治上和技术上的封锁，致使在市场上无法买到，只能自行设计研发制造，在航空煤油喷雾角试验方面一直没有教好的试验设备。

在专利号为CN207019883U的实用新型中公开了一种燃油单喷嘴用喷雾角试验装置，该装置仅能实现对燃油喷嘴的喷雾角测试，较为单一，实用性不强。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种发动机燃油喷嘴测试装置，通过该装置能完成对发动机燃油喷嘴的密封、压力、流量和角度试验，装置集成性较高，经济适用性强；试验器具备在线检测及全自动测试功能，试验数据自动存储，试验结果输出方便，控制软件适应参数调整的设置变化、易于完善；设备稳定性好，维护操作方便，产品安装及试验操作简单，仪器仪表、过滤器等拆装和油箱清洗方便。

为实现上述目的，本发明提出一种发动机燃油喷嘴测试装置，包括液压系统和电气控制系统；所述液压系统包括供压系统、喷嘴测试系统、抽风系统和空气系统；所述电气控制系统包括数据采集系统和计算机系统；所述数据采集系统连接计算机系统；所述计算机系统控制液压系统；所述喷嘴测试系统包括喷嘴角度测试系统和喷嘴密封性能测试系统；所述供压系统连接喷嘴角度测试系统形成第一液压回路；所述供压系统连接喷嘴密封性能测试系统形成第二液压回路；所述第一液压回路和第二液压回路均设有空气系统；所述抽风系统连接喷嘴测试系统。

优选的，所述供压系统包括循环控温系统、回油系统、出油系统和油箱；所述循环控温系统包括离心泵组、散热器和恒温机组；所述油箱、离心泵组、散热器和恒温机组依次连接形成进油管路；所述恒温机组、散热器和油箱依次连接形成回油管路；所述进油管路上设有一级吸油过滤器和多个球阀；所述一级吸油过滤器设于油箱和离心泵组之间；所述油箱和离心泵组之间设有球阀；所述散热器和恒温机组之间设有球阀；所述回油管路上设有一级吸油过滤器、二级吸油过滤器和球阀；所述球阀设于恒温机组和散热器之间；所述一级吸油过滤器连接二级吸油过滤器设于散热器和油箱之间；所述回油系统包括两个一级吸油过滤器；所述两个一级吸油过滤器并联设置连接；所述回油系统一端连接油箱；所述回油系统另一端连接喷嘴测试系统；所述出油系统一端连接油箱；所述出油系统另一端连接第一液压回路和第二液压回路。

优选的，所述出油系统包括柱塞泵组、单向阀、一级吸油过滤器、二级吸油过滤器；所述柱塞泵组、单向阀、一级吸油过滤器和二级吸油过滤器依次连接；所述柱塞泵组与油箱之间设有一级吸油过滤器；所述一级吸油过滤器与柱塞泵组之间设有球阀；所述柱塞泵组与单向阀之间设有起保护作用的溢流阀；所述单向阀与一级吸油过滤器之间设有缓冲油泵脉动产生的压力波动的蓄能器。

优选的，所述出油系统与第一液压回路和第二液压回路之间设有第一出油回路、第二出油回路和第三出油回路；所述第一出油回路设有针型阀；所述第二出油回路设有溢流阀和耐震压力表；所述第三出油回路设有与空气系统连接的气控阀。

优选的，所述油箱内设有液位控制器、液位计、空气滤清器和铂电阻；所述铂电阻和液位控制器均设于油箱内部；所述空气滤清器和液位计分别设于油箱的表面和侧面；所述油箱底部设有方便出油的球阀。

优选的，所述第一液压回路设有压力变送器和与空气系统连接的气控阀。

优选的，所述第二液压回路按进油方向依次设有气控阀、气控减压阀、质量流量计、针型阀、铂电阻和压力变送器。

优选的，所述喷嘴角度测试系统包括产品角度工装、摄像机、光源和废油箱。

优选的，所述空气系统通过多个电磁阀分别与第三出油回路、第一液压回路和第二液压回路上设有的气控阀连接形成第一气控回路；所述空气系统通过减压阀连接电磁阀形成产品吹扫回路和摄像吹扫回路；所述产品吹扫回路和摄像吹扫回路并联设置于空气系统中；所述第一气控回路、产品吹扫回路和摄像吹扫回路均通过主回路连接空气过滤器。

优选的，所述抽风系统包括风机和油气分离器；所述油气分离器一端连接喷嘴测试系统；所述油气分离器另一端连接风机。

本发明的有益效果具体包括：

（一）试验器具备在线检测及全自动测试功能，试验数据自动存储，试验结果输出方便，控制软件适应参数调整的设置变化、易于完善；

（二）设备稳定性好，维护操作方便，产品安装及试验操作简单，仪器仪表、过滤器等拆装和油箱清洗方便；

（三）考虑防人为差错设计，消除设备使用中的安全隐患；

（四）液压系统采用模块化设计，方便安装、维护、操作，供压系统具备油液过滤、自循环、恒温、超压、超温、低液位报警和停机功能；

（五）通过该装置能完成对发动机燃油喷嘴的密封、压力、流量和角度试验，装置集成性较高，经济适用性强。

附图说明

图1为本发明提出的一种发动机燃油喷嘴测试装置液压原理图；

图2为本发明提出的一种发动机燃油喷嘴测试装置工作原理图；

图3为角度测试原理图。

附图标号说明：

1-供压系统，2-喷嘴测试系统，3-抽风系统，4-空气系统，5-数据采集系统，6-计算机系统，7-喷嘴角度测试系统，8-喷嘴密封性能测试系统，9-循环控温系统，10-回油系统，11-油箱，12-离心泵组，13-散热器，14-恒温机组，15-一级吸油过滤器，16-球阀，17-二级吸油过滤器，18-出油系统，19-柱塞泵组，20-单向阀，21-溢流阀，22-蓄能器，23-第一出油回路，24-第二出油回路，25-第三出油回路，26-针型阀，27-耐震压力表，28-气控阀，29-气控减压阀，30-质量流量计，31-压力变送器，32-铂电阻，33-产品角度工装，34-摄像机，35-光源，36-废油箱，37-电磁阀，38-减压阀，39-空气过滤器，40-风机，41-油气分离器，42-液位控制器，43-液位计，44-空气滤清器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1-2所示，在本实施例中，本发明提出一种发动机燃油喷嘴测试装置包括液压系统和电气控制系统；

在本实施例中，液压系统包括供压系统1、喷嘴测试系统2、抽风系统3和空气系统4；电气控制系统包括数据采集系统5和计算机系统6；数据采集系统5连接计算机系统6；计算机系统6控制液压系统；喷嘴测试系统2包括喷嘴角度测试系统7和喷嘴密封性能测试系统8；供压系统1连接喷嘴角度测试系统7形成第一液压回路；供压系统1连接喷嘴密封性能测试系统8形成第二液压回路；第一液压回路和第二液压回路均设有空气系统4；抽风系统3连接喷嘴测试系统2。

本实施例中，该装置外形采用底座加钣金壳体的结构，用碳钢钢板折弯成型后焊接制成，壳体整体表面喷塑，试验腔部分采用不锈钢折弯焊接而成，试验台四周都设有维修门便于安装及维修；试验台正面右侧安装防爆显示柜，用于安装操作显示器和操作旋钮，工控机集成在防爆箱内，台面左侧为试验腔，用于进行产品试验，试验腔内部还设有流量角度试验进油口、密封进油口、压缩空气吹扫口。

在具体实施例中，供压系统1主要用于为产品提供压力、温度、流量符合要求的油源，并提供必要的安全保护措施，介质经柱塞泵组19增压后，通过一级吸油过滤器15和二级吸油过滤器17过滤后，分两路进入产品。一路经气控阀28对产品进行密封试验；一路经气控阀28、气控减压阀29、质量流量计30对产品进行压力、流量和角度试验，油泵出口和靠近产品附近分别安装溢流阀21，用于对油泵和产品进行超压保护，管路上安装蓄能器22来缓冲油泵脉动产生的压力波动。

在具体实施例中，抽风系统3用于抽取试验腔内产品喷出产生的油雾，试验时，风机40启动，试验腔内含油空气经油气分离器41分离后被风机排出。

在具体实施例中，空气系统4主要用于为设备各气动执行元件提供压力空气源，吹扫产品内残留油液，吹扫摄像头位置玻璃上积存油液，防止影响角度试验拍照效果。

在具体实施例中，电气控制系统由数据采集系统5和计算机系统6组成。数据采集5系统主要将相关的温度、压力及流量等信号采集到NI采集板卡上，通过板卡传输给计算机系统6。操作员可以在电脑的界面上查看相关数据，并做出相应的控制，再通过相应模块来控制继电器，来达到控制对应的电磁阀37和气动阀28，设备具有自动测试功能，操作人员只需将产品安装完成以后，进入操作界面选择自动测试，设备自动按照设定好的试验流程进行自动测试，测试结果自动录入数据库，并生成对应的报表，手动功能测试数据也能生成报表，将实验数据单独呈现出来。设备数据可以进行远程传输和打印。

通过计算机系统6的控制以及各个系统的配合完成对发动机燃油喷嘴的各项性能测试。

该计算机系统6针对不同的用户登录，软件呈现不同的操作内容，在主界面上，直观地放置设备的液压原理图，方便操作员在试验时对液压管路的理解、排故、读取状态显示等作用，在软件界面的顶端，是针对4种权限各种工作按钮，其具体如下：

系统原理图区域：该区域按照系统真实原理图绘制，可以根据油路和气路走向进行高亮显示，方便操作者观察系统流向，同时在传感器和比例阀位置设置有就近数值显示方便观察，同时设置有各电磁阀、恒温机组以及循环泵、供油泵开关按钮，压力快速设定按钮；

摄像头图像采集区域：该区域为摄像头图像采集显示区域，包括摄像头实时图像显示、计算角度数据以及保存角度数据按钮；

软件功能操作区域：包括各种用户操作功能按钮以及实验产品信息输入选择框；

系统信息显示区域：显示系统状态、当前登录用户及当前时间。

本实施例进一步设置为，供压系统1包括循环控温系统9、回油系统10、出油系统18和油箱11；循环控温系统9包括离心泵组12、散热器13和恒温机组14；油箱11、离心泵组12、散热器13和恒温机组14依次连接形成进油管路；恒温机组14、散热器13和油箱11依次连接形成回油管路；进油管路上设有一级吸油过滤器15和多个球阀16；一级吸油过滤器15设于油箱11和离心泵组12之间；油箱11和离心泵组12之间设有球阀16；散热器13和恒温机组14之间设有球阀16；回油管路上设有一级吸油过滤器15、二级吸油过滤器17和球阀16；球阀16设于恒温机组14和散热器13之间；一级吸油过滤器15连接二级吸油过滤器17设于散热器13和油箱11之间；回油系统10包括两个一级吸油过滤器15；两个一级吸油过滤器15并联设置连接；回油系统10一端连接油箱11；回油系统10另一端连接喷嘴测试系统2；出油系统18一端连接油箱11；出油系统18另一端连接第一液压回路和第二液压回路。

在具体实施例中，循环控温系统9用于对系统介质进行循环过滤并保证介质温度满足使用要求，介质经离心泵组12吸出后进入散热器13和一级吸油过滤器15、二级吸油过滤器17热交换和过滤后回到油箱11；散热器13冷却端采用水冷换热，冷却水温度由恒温机组14根据需求自动控制。

本实施例进一步设置为，出油系统18与第一液压回路和第二液压回路之间设有第一出油回路23、第二出油回路24和第三出油回路25；第一出油回路23设有针型阀26；第二出油回路24设有溢流阀21和耐震压力表27；第三出油回路25设有与空气系统4连接的气控阀28。

本实施例进一步设置为，油箱11内设有液位控制器42、液位计43、空气滤清器44和铂电阻32；铂电阻32和液位控制器42均设于油箱11内部；空气滤清器44和液位计43分别设于油箱11的表面和侧面；油箱11底部设有方便出油的球阀16。

本实施例进一步设置为，喷嘴角度测试系统7包括产品角度工装33、摄像机34、光源35和废油箱36。

在具体实施例中，角度试验采用工业相机照相进行测量，相机放置在试验箱侧方，后方放置防爆灯，试验时，将产品进口压力调至工艺要求压力，系统自动进行拍照并通过软件自动计算出喷雾角度。

本实施例中，角度测试系统采用高清工业相机对在不同压力下喷嘴的喷雾角度进行拍摄，并传输到上位机，通过软件处理得到对应的角度；试验箱内安装一个LED防爆灯，从喷嘴口的侧面或者后方照射，可以清晰地照射出喷嘴喷出的雾化角度图像，不影响相机的感光效果；采用变频风机，抽风量的大小可调，便于去除试验箱内的油雾并且不会使喷雾角度的变形，更好的观察和拍摄喷雾角度。

本实施例进一步设置为，用12个称重传感器对各集油管两次称重，上电后，软件自动对12个测量值清进行清零，测量过程中实时测量整个过程的重量变化，测量时间结束后，软件自动计算12个集油管的均匀度值，并上传给数据库，从而进行均匀度测量。

本实施例进一步设置为，还设置有报警系统：喷嘴进口超压报警，报警后超压泵组停止运行；喷嘴进口超温报警，报警后超温系统停止运行；油箱低液位报警，报警后泵组停止运行。

本实施例进一步设置为，还具有数据存储系统，试验过程中的所有数据保存在固定位置的数据库中，数据库有安全密码，需管理员身份输入密码，才能查看后台数据库，对应试验数据可自动上传到需要的报表格式中进行打印。

该装置的布局措施：按照电气元器件接线图进行电气接线，接线牢固、良好，配线成排成束有规律铺设，整齐、美观、清晰；所有电气元件有线标、标注、电路图对应的名称或者序号；液压系统严格保证其密封性，无跑冒滴漏等现象；外壳、起支撑减震作用的角钢等表面喷漆，设备内部的管道、油箱等不锈钢材料保留其本色；密封件：采用硬密封，在必要时可采用紫铜垫、氟橡胶O型密封圈、组合垫圈、四氟乙烯垫，严禁使用毛毡、石棉垫、生料带；管道、油箱、弯头、法兰、三通、接头选用不锈钢，管道严禁使用抛光不锈钢管、卫生钢管、镀锌钢管。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (10)

1.一种发动机燃油喷嘴测试装置，其特征在于，包括液压系统和电气控制系统；所述液压系统包括供压系统（1）、喷嘴测试系统（2）、抽风系统（3）和空气系统（4）；所述电气控制系统包括数据采集系统（5）和计算机系统（6）；所述数据采集系统（5）连接计算机系统（6）；所述计算机系统（6）控制液压系统；所述喷嘴测试系统（2）包括喷嘴角度测试系统（7）和喷嘴密封性能测试系统（8）；所述供压系统（1）连接喷嘴角度测试系统（7）形成第一液压回路；所述供压系统（1）连接喷嘴密封性能测试系统（8）形成第二液压回路；所述第一液压回路和第二液压回路均设有空气系统（4）；所述抽风系统（3）连接喷嘴测试系统（2）。

2.如权利要求1所述的一种发动机燃油喷嘴测试装置，其特征在于，所述供压系统（1）包括循环控温系统（9）、回油系统（10）、出油系统（18）和油箱（11）；所述循环控温系统（9）包括离心泵组（12）、散热器（13）和恒温机组（14）；所述油箱（11）、离心泵组（12）、散热器（13）和恒温机组（14）依次连接形成进油管路；所述恒温机组（14）、散热器（13）和油箱（11）依次连接形成回油管路；所述进油管路上设有一级吸油过滤器（15）和多个球阀（16）；所述一级吸油过滤器（15）设于油箱（11）和离心泵组（12）之间；所述油箱（11）和离心泵组（12）之间设有球阀（16）；所述散热器（13）和恒温机组（14）之间设有球阀（16）；所述回油管路上设有一级吸油过滤器（15）、二级吸油过滤器（17）和球阀（16）；所述球阀（16）设于恒温机组（14）和散热器（13）之间；所述一级吸油过滤器（15）连接二级吸油过滤器（17）设于散热器（13）和油箱（11）之间；所述回油系统（10）包括两个一级吸油过滤器（15）；所述两个一级吸油过滤器（15）并联设置连接；所述回油系统（10）一端连接油箱（11）；所述回油系统（10）另一端连接喷嘴测试系统（2）；所述出油系统（18）一端连接油箱（11）；所述出油系统（18）另一端连接第一液压回路和第二液压回路。

3.如权利要求2所述的一种发动机燃油喷嘴测试装置，其特征在于，所述出油系统（18）包括柱塞泵组（19）、单向阀（20）、一级吸油过滤器（15）、二级吸油过滤器（17）；所述柱塞泵组（19）、单向阀（20）、一级吸油过滤器（15）和二级吸油过滤器（17）依次连接；所述柱塞泵组（19）与油箱（11）之间设有一级吸油过滤器（15）；所述一级吸油过滤器（15）与柱塞泵组（19）之间设有球阀（16）；所述柱塞泵组（19）与单向阀（20）之间设有起保护作用的溢流阀（21）；所述单向阀（20）与一级吸油过滤器（15）之间设有缓冲油泵脉动产生的压力波动的蓄能器（22）。

4.如权利要求1-3任意一条所述的一种发动机燃油喷嘴测试装置，其特征在于，所述出油系统（18）与第一液压回路和第二液压回路之间设有第一出油回路（23）、第二出油回路（24）和第三出油回路（25）；所述第一出油回路（23）设有针型阀（26）；所述第二出油回路（24）设有溢流阀（21）和耐震压力表（27）；所述第三出油回路（25）设有与空气系统（4）连接的气控阀（28）。

5.如权利要求2所述的一种发动机燃油喷嘴测试装置，其特征在于，所述油箱（11）内设有液位控制器（42）、液位计（43）、空气滤清器（44）和铂电阻（32）；所述铂电阻（32）和液位控制器（42）均设于油箱（11）内部；所述空气滤清器（44）和液位计（43）分别设于油箱（11）的表面和侧面；所述油箱（11）底部设有方便出油的球阀（16）。

6.如权利要求1所述的一种发动机燃油喷嘴测试装置，其特征在于，所述第一液压回路设有压力变送器（31）和与空气系统（4）连接的气控阀（28）。

7.如权利要求1所述的一种发动机燃油喷嘴测试装置，其特征在于，所述第二液压回路按进油方向依次设有气控阀（28）、气控减压阀（29）、质量流量计（30）、针型阀（26）、铂电阻（32）和压力变送器（31）。

8.如权利要求1所述的一种发动机燃油喷嘴测试装置，其特征在于，所述喷嘴角度测试系统（7）包括产品角度工装（33）、摄像机（34）、光源（35）和废油箱（36）。

9.如权利要求1所述的一种发动机燃油喷嘴测试装置，其特征在于，所述空气系统（4）通过多个电磁阀（37）分别与第三出油回路（25）、第一液压回路和第二液压回路上设有的气控阀（28）连接形成第一气控回路；所述空气系统（4）通过减压阀（38）连接电磁阀（37）形成产品吹扫回路和摄像吹扫回路；所述产品吹扫回路和摄像吹扫回路并联设置于空气系统中；所述第一气控回路、产品吹扫回路和摄像吹扫回路均通过主回路连接空气过滤器（39）。

10.如权利要求1所述的一种发动机燃油喷嘴测试装置，其特征在于，所述抽风系统（3）包括风机（40）和油气分离器（41）；所述油气分离器（41）一端连接喷嘴测试系统（2）；所述油气分离器（41）另一端连接风机（40）。

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