CN114476114A - 具有自动调节压缩机排气温度功能的飞机地面气源机组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有自动调节压缩机排气温度功能的飞机地面气源机组，其解决了现有机地面气源机组工作时，压缩机排气温度过高导致压缩机内高精密双螺杆高温烧毁的技术问题，其包括车体、车体罩壳、底座、风道、降噪风管、隔热外壳、螺旋软管、空滤固定法兰、空气滤清器、防雨帽和电动推杆，空气滤清器的下端口与空滤固定法兰连接，螺旋软管的上端法兰与空滤固定法兰连接，螺旋软管的下端法兰与风道的上端口连接，电动推杆的伸缩杆与空滤固定法兰连接；防雨帽通过连接杆与空滤固定法兰连接，降噪风管与隔热外壳的底部连接，风道内连接有进气温度传感器；底座与风道连接，底座设有与风道连通的通孔；其可广泛应用于飞机地面气源机组。

Description

具有自动调节压缩机排气温度功能的飞机地面气源机组

技术领域

本发明涉及为航空地面设备领域，具体而言，涉及一种具有自动调节压缩机排气温度功能的飞机地面气源机组。

背景技术

在航空地面设备领域，飞机地面气源机组是通过产生低压大流量的高温压缩空气直接启动飞机发动机的机场地面设备，飞机地面气源机组的基本结构可参考专利号为201820763647.3，名称为一种数字化飞机地面气源机组的实用新型专利以及专利号为201720220794.1，名称为低噪声飞机启动气源机组的实用新型专利。

根据飞机发动机气源需求曲线得知，在温度相对高的情况下，飞机发动机启动效果最好，但是IATA标准中要求，最大供气温度不能超过220℃，而气源机组在运行过程中，柴油机涡轮增压器、压缩机排气温度等都非常高，很快就会将机组罩壳内的空气加热，导致进入压缩机进风口的温度升高，根据气体状态方程，进气温度升高，经过压缩机压缩后的排气温度会相应升高，而压缩机排气温度过高，会导致压缩机内高精密双螺杆高温烧毁。

参考国家标准GB/T32084-2015，目前市场上的飞机地面气源机组都是通过柴油机驱动空压机产生低压、大流量的压缩空气来启动飞机发动机的机场地面设备，由于飞机地面气源机组为车载移动式，上装气源机组的柴油机功率基本都在500kw以上，柴油机的体积较大造成整个飞机地面气源机组的体积大，不适合移动式使用场景。为了节能环保，需要进行油改电，如何进行柴油机的替代技术改进已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明就是为了解决现有机地面气源机组工作时，压缩机排气温度过高导致压缩机内高精密双螺杆高温烧毁，现有飞机地面气源机组使用柴油机驱动空压机的结构体积很大，不适合移动式使用场景，如何进行柴油机替代技术改进的技术问题，提供一种具有自动调节压缩机排气温度功能的飞机地面气源机组。

本发明提供一种具有自动调节压缩机排气温度功能的飞机地面气源机组，包括车体，车体设有底盘，底盘连接有柴油机、压缩机、控制柜和车体罩壳，柴油机和压缩机位于车体罩壳的内部，飞机地面气源机组还包括气源机组空压机进气系统恒温控制装置，气源机组空压机进气系统恒温控制装置包括底座、风道、进气温度传感器、降噪风管、隔热外壳、螺旋软管、空滤固定法兰、空气滤清器、连接杆、防雨帽、密封条和电动推杆，空气滤清器的上端封闭，空气滤清器的下端口与空滤固定法兰连接，螺旋软管设有上端法兰和下端法兰，螺旋软管的上端法兰与空滤固定法兰连接，螺旋软管的下端法兰与风道的上端口连接；电动推杆的缸体与风道的外壁固定连接，电动推杆的伸缩杆与空滤固定法兰的外边缘连接；防雨帽通过两个连接杆与空滤固定法兰的外边缘连接；隔热外壳为圆筒状，隔热外壳的顶部设有顶部开口，隔热外壳的底部封闭；密封条与隔热外壳的顶部开口连接，防雨帽盖住隔热外壳的顶部开口；空气滤清器、空滤固定法兰、螺旋软管、风道、电动推杆、连接杆均位于隔热外壳的内腔中；

降噪风管与隔热外壳的底部连接，降噪风管与隔热外壳的内腔连通；进气温度传感器连接于风道内；底座与风道固定连接，底座设有与风道连通的通孔；

隔热外壳的顶部穿过车体罩壳，底座与压缩机的进风口连接。

优选地，电动推杆的数量是两个。

本发明还提供一种具有自动调节压缩机排气温度功能的飞机地面气源机组，包括电动汽车底盘、罩壳、电池组、电动控制系统、永磁同步电动机、法兰轴一、分动箱、法兰轴二、联轴器、压缩机和压缩机进排气系统，电池组与电动汽车底盘连接，电动控制系统与电动汽车底盘连接，永磁同步电动机连接于分动箱的输出端，永磁同步电动机设有轴端法兰，永磁同步电动机的轴端法兰与法兰轴一的一端连接，法兰轴一的另一端与分动箱的输入端连接，法兰轴二与分动箱的主轴连接，法兰轴二上的法兰盘与联轴器的一端通过螺栓连接，联轴器的另一端与压缩机的输入轴端连接，压缩机进排气系统与压缩机连接，电动控制系统控制电池组为永磁同步电动机提供电力；永磁同步电动机、法兰轴一、分动箱、法兰轴二、联轴器、压缩机和压缩机进排气系统位于罩壳内部；

所述压缩机进排气系统包括气源机组空压机进气系统恒温控制装置和排气管，气源机组空压机进气系统恒温控制装置包括底座、风道、进气温度传感器、降噪风管、隔热外壳、螺旋软管、空滤固定法兰、空气滤清器、连接杆、防雨帽、密封条和电动推杆，空气滤清器的上端封闭，空气滤清器的下端口与空滤固定法兰连接，螺旋软管设有上端法兰和下端法兰，螺旋软管的上端法兰与空滤固定法兰连接，螺旋软管的下端法兰与风道的上端口连接；电动推杆的缸体与风道的外壁固定连接，电动推杆的伸缩杆与空滤固定法兰的外边缘连接；防雨帽通过两个连接杆与空滤固定法兰的外边缘连接；隔热外壳为圆筒状，隔热外壳的顶部设有顶部开口，隔热外壳的底部封闭；密封条与隔热外壳的顶部开口连接，防雨帽盖住隔热外壳的顶部开口；空气滤清器、空滤固定法兰、螺旋软管、风道、电动推杆、连接杆均位于隔热外壳的内腔中；

降噪风管与隔热外壳的底部连接，降噪风管与隔热外壳的内腔连通；进气温度传感器连接于风道内；底座与风道固定连接，底座设有与风道连通的通孔；

隔热外壳的顶部穿过罩壳，底座与压缩机进排气系统的进风口连接。

优选地，永磁同步电动机的数量是两个，两个永磁同步电动机的轴端法兰通过两个法兰轴一与分动箱的两个输入端连接。

本发明的有益效果是，可根据不同的环境温度及工况，动态调节压缩机进气温度，既能满足飞机启动时气源高温需求，又能有效降低高温对压缩机的影响，提高整车运行的可靠性。

通过两个以上的永磁同步电动机以及一台分动箱代替常规的柴油机，占用空间小、适合移动式使用场景，节能环保，可靠性强。将常规的分动箱逆向应用，分动箱的动力输出端作为动力输入端，两个或多个的永磁同步电动机安装于分动箱的动力输出端，通过电动控制系统控制，两个或多个的永磁同步电动机同时、同步运行，增大永磁同步电机的功率和扭矩，驱动分动箱运转，从而驱动安装于分动箱的输入端的压缩机进行运转，压缩机进排气系统输出低压大流量的压缩空气，满足飞机启动的需求，具有结构简单，逆向应用，小型化设计，低噪声的优点，打破技术偏见，突破飞机地面气源机组电动化的技术难题。多台永磁同步电动机能够产生满足要求的较大功率、扭矩。永磁同步电动机的体积比380V工业电机的体积小很多，适合移动式机场地面设备使用，此外，永磁同步电动机对电网的冲击相对较小。

本发明进一步的特征和方面，将在以下参考附图的具体实施方式的描述中，得以清楚地记载。

附图说明

图1是飞机地面气源机组的结构示意图；

图2是气源机组空压机进气系统恒温控制装置的结构图；

图3是用一台分动箱和两台永磁同步电动机代替柴油机进行改进后的逆分动电动飞机地面气源机组的主视图；

图4是用一台分动箱和两台永磁同步电动机代替柴油机进行改进后的逆分动电动飞机地面气源机组的俯视图；

图5是现有技术中分动箱使用原理图。

图中符号说明：

1.风道，2.进气温度传感器，3.底座，4.降噪风管，5.隔热外壳，6.螺旋软管，7.空滤固定法兰，8.空气滤清器，9.连接杆，10.防雨帽，11.密封条，12.车体罩壳，13.电动推杆。B10.柴油机，20.压缩机，30.控制柜，40.控制面板，50.车体。A1.电动汽车底盘，A2.电动控制系统，A3.电池组，A4.罩壳，A5.永磁同步电动机，A6.法兰轴一，A7.分动箱，A8.法兰轴二，A9.联轴器，A10.压缩机，A12.软管存放槽，A13.压缩机进排气系统。

具体实施方式

以下参照附图，以具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

如图1所示，现有技术的飞机地面气源机组主要包括车体50、柴油机B10、压缩机20和控制柜30，柴油机B10、压缩机20和控制柜30均安装在车辆的车体50的底盘的框架上，控制柜30能够控制柴油机B10、压缩机20工作，控制柜30设有控制面板40。车体罩壳12与车体50的底盘连接，车体罩壳12罩住柴油机B10、压缩机20，柴油机B10、压缩机20位于车体罩壳12的内部。

如图2所示，气源机组空压机进气系统恒温控制装置包括底座3、风道1、进气温度传感器2、降噪风管4、隔热外壳5、螺旋软管6、空滤固定法兰7、空气滤清器8、连接杆9、防雨帽10、密封条11、电动推杆13。

空气滤清器8的下端口与空滤固定法兰7连接。螺旋软管6可伸缩，螺旋软管6的两端设有法兰。螺旋软管6上端的法兰与空滤固定法兰7连接，螺旋软管6下端的法兰与风道1的上端口连接。电动推杆13的缸体固定安装在风道1的外壁上，设置了两个电动推杆13。电动推杆13的伸缩杆与空滤固定法兰7的外边缘固定连接。防雨帽10通过两个连接杆9与空滤固定法兰7的外边缘连接，两个连接杆9支撑防雨帽10，防雨帽10盖住隔热外壳5的顶部开口。隔热外壳5为圆筒状，隔热外壳5的顶部设有顶部开口，隔热外壳5的底部封闭。密封条11与隔热外壳5的顶部开口连接。空气滤清器8、空滤固定法兰7、螺旋软管6、风道1、电动推杆13、连接杆9均位于隔热外壳5的内腔中。

空气滤清器8的上端封闭。隔热外壳5的底部钻有通孔，降噪风管4与隔热外壳5底部的通孔连接，降噪风管4与隔热外壳5的内腔连通。进气温度传感器2安装在风道1内。风道1与底座3固定连接，底座3设有与风道1连通的通孔3-1。

隔热外壳5的顶部穿过车体罩壳12。

底座3与压缩机20的进风口连接。

底座3、风道1、隔热外壳5、空气滤清器8、防雨帽10组成一个密闭的独立的进风系统，隔热外壳5的底部焊接有降噪风管4。当气源机组低温环境运行时，采用底部进风的方式，电动推杆13处于收缩状态，此时防雨帽10下压隔热外壳5顶部开口的密封条11，防雨帽10通过密封条11与隔热外壳5形成一个密闭风道，此时压缩机进风量只来自于车体罩壳12内的空气(车体罩壳12内的空气经过降噪风管4进入隔热外壳5内腔，隔热外壳5内腔中的空气穿过空气滤清器8后依次经过螺旋软管6、风道1、底座3的通孔进入压缩机的压缩腔)，飞机地面气源机组的柴油机、压缩机工作时能够对车体罩壳12内的空气加热，导致车体罩壳12内的空气温度快速升高，因此，压缩机输出空气的温度可快速达到飞机启动时飞机发动机的温度需求，进而可以快速进行飞机保障。

当气源机组在高温环境运行时，车体罩壳12内的空气会受到外部环境的影响而温度持续升高，导致压缩机进风温度高，当进气温度传感器2检测的温度超过设定值时，电动推杆13伸出将空气滤清器8举升(防雨帽10同步运动，防雨帽10与密封条11分离)，螺旋软管6随之伸长，空气滤清器8的上端向上移动出车体罩壳12，此时车体罩壳12外面的空气与隔热外壳5内的热空气混合，混合后依次经过空气滤清器8、螺旋软管6、风道1、底座3的通孔进入压缩机的压缩腔，从而降低进入压缩机的空气的温度，进一步降低压缩机排气温度，避免压缩机排气温度不能过高，杜绝压缩机内高精密双螺杆出现高温烧毁情况的发生。可见，外部控制器根据温度传感器2检测的温度信号，动态调整电动推杆13的行程，可实现车体罩壳内热空气与车体外空气混合冷却,进而可有效地将压缩机进气温度锁定在相对稳定的范围内，既可有效满足飞机的启动需求，又能有效避免压缩机烧毁的风险，提高车辆运行的可靠性。

由于采用上述方案，具有结构简单、控制准确、操控方便的优点，可实现气源机组压缩机进气系统恒温控制。根据压缩机进气温度的变化，电动推杆举升空气滤清器位置，进行进气温度的动态调节，保证进气温度的相对稳定，降低进气温度对压缩机排气温度的影响，降低压缩机由于温度过高烧毁的风险，提高整车运行的可靠性。

实施例2

为了对气源机组整车进行油改电，节能环保，通过以下技术方案取代柴油机。

如图3和4所示，飞机地面气源机组包括电动汽车底盘A1，电池组A3安装在电动汽车底盘A1上，电动汽车底盘A1设有驾驶室，电池组A3位于驾驶室的后面，电池组A3给电动汽车底盘A1提供电源。电动控制系统A2安装在电动汽车底盘A1上，通过电动控制系统A2实现电动汽车底盘A1与永磁同步电动机共用电池组A3，可实现电动汽车底盘、上装气源机组两大模块的分别独立供电和同时供电需求。软管存放槽A12通过螺栓安装在电动汽车底盘A1的尾部，用于对压缩机进排气系统A13中的供气软管进行存放。

上装气源机组主要由永磁同步电动机A5、法兰轴一A6、分动箱A7、法兰轴二A8、联轴器A9、压缩机A10等组成，当需要飞机启动供气时，通过电动控制系统A2控制电池组A3为两个或两个以上永磁同步电动机A5提供电力。两个或两个以上的永磁同步电动机A5安装于分动箱A7的输出端，永磁同步电动机A5的轴端法兰与法兰轴一A6的一端连接，法兰轴一A6的另一端插装于分动箱A7的轴槽内(该轴槽是分动箱A7本身的输入端)，第一台永磁同步电动机A5通过一个法兰轴一A6与分动箱A7的第一轴槽连接，第二台永磁同步电动机A5通过另一个法兰轴一A6与分动箱A7的第二轴槽连接。两个或两个以上永磁同步电动机A5在电动控制系统A2的控制下同步运转，驱动分动箱A7的主轴运转(分动箱A7的主轴是分动箱本身的输入端，该主轴在本发明的结构中作为动力输出使用)，法兰轴二A8与分动箱A7的主轴连接，法兰轴二A8上的法兰盘与联轴器A9的一端通过螺栓连接(联轴器A9的另一端与压缩机A10输入轴端连接)，进而通过联轴器A9驱动压缩机A10高速运转，输出低压大流量压缩空气，通过压缩机进排气系统A13对飞机进行供气(压缩机进排气系统A13与压缩机A10连接)。罩壳A4与电动汽车底盘A1固定连接从而将永磁同步电动机A5、法兰轴一A6、分动箱A7、法兰轴二A8、联轴器A9、压缩机A10、压缩机进排气系统A13罩住，进行降噪和防尘、防淋雨作业。

参考图5，现有技术中，分动箱的使用结构是，柴油机的输出端与分动箱的输入端连接，分动箱的两个输出端分别与前轮、后轮连接，可见分动箱的作用是分配动力。

本发明打破技术偏见，逆向使用分动箱，将分动箱的两个输出端接入动力源，将分动箱的输入端作为动力输出使用，可见分动箱起到合力的作用。本发明采用两个或多个小功率的永磁同步电动机，逆向驱动分动箱，解决飞机地面气源机组无法电动化的技术难题，具有结构简单、绿色环保、节能减排，噪声低，可靠性高等优点。

两个以上永磁同步电动机的空间分布由分动箱决定，如果分动箱的多个轴槽沿竖直方向上下分布，那么多台永磁同步电动机也就沿竖直方向上下分布；如果分动箱的多个轴槽在水平面上左右分布，那么多台永磁同步电动机也就在水平面上左右分布。

本实施例中，也安装一套实施例1中的气源机组空压机进气系统恒温控制装置，压缩机进排气系统A13包括气源机组空压机进气系统恒温控制装置和排气管，气源机组空压机进气系统恒温控制装置中隔热外壳的顶部穿过罩壳A4。气源机组空压机进气系统恒温控制装置中的底座与压缩机A10的进风口连接。

以上所述仅对本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡是在本发明的权利要求限定范围内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种具有自动调节压缩机排气温度功能的飞机地面气源机组，包括车体，所述车体设有底盘，所述底盘连接有柴油机、压缩机、控制柜和车体罩壳，所述柴油机和压缩机位于车体罩壳的内部，其特征在于，所述飞机地面气源机组还包括气源机组空压机进气系统恒温控制装置，所述气源机组空压机进气系统恒温控制装置包括底座、风道、进气温度传感器、降噪风管、隔热外壳、螺旋软管、空滤固定法兰、空气滤清器、连接杆、防雨帽、密封条和电动推杆，所述空气滤清器的上端封闭，空气滤清器的下端口与空滤固定法兰连接，所述螺旋软管设有上端法兰和下端法兰，螺旋软管的上端法兰与空滤固定法兰连接，螺旋软管的下端法兰与风道的上端口连接；所述电动推杆的缸体与风道的外壁固定连接，所述电动推杆的伸缩杆与空滤固定法兰的外边缘连接；所述防雨帽通过两个连接杆与空滤固定法兰的外边缘连接；所述隔热外壳为圆筒状，隔热外壳的顶部设有顶部开口，隔热外壳的底部封闭；所述密封条与隔热外壳的顶部开口连接，所述防雨帽盖住隔热外壳的顶部开口；所述空气滤清器、空滤固定法兰、螺旋软管、风道、电动推杆、连接杆均位于隔热外壳的内腔中；

所述降噪风管与隔热外壳的底部连接，降噪风管与隔热外壳的内腔连通；所述进气温度传感器连接于风道内；所述底座与风道固定连接，底座设有与风道连通的通孔；

所述隔热外壳的顶部穿过车体罩壳，所述底座与压缩机的进风口连接。

2.根据权利要求1所述的具有自动调节压缩机排气温度功能的飞机地面气源机组，其特征在于，所述电动推杆的数量是两个。

3.一种具有自动调节压缩机排气温度功能的飞机地面气源机组，其特征在于，包括电动汽车底盘、罩壳、电池组、电动控制系统、永磁同步电动机、法兰轴一、分动箱、法兰轴二、联轴器、压缩机和压缩机进排气系统，所述电池组与电动汽车底盘连接，所述电动控制系统与电动汽车底盘连接，所述永磁同步电动机连接于分动箱的输出端，所述永磁同步电动机设有轴端法兰，永磁同步电动机的轴端法兰与法兰轴一的一端连接，所述法兰轴一的另一端与分动箱的输入端连接，所述法兰轴二与分动箱的主轴连接，法兰轴二上的法兰盘与联轴器的一端通过螺栓连接，联轴器的另一端与压缩机的输入轴端连接，压缩机进排气系统与压缩机连接，所述电动控制系统控制电池组为永磁同步电动机提供电力；所述永磁同步电动机、法兰轴一、分动箱、法兰轴二、联轴器、压缩机和压缩机进排气系统位于罩壳内部；

所述压缩机进排气系统包括气源机组空压机进气系统恒温控制装置和排气管，所述气源机组空压机进气系统恒温控制装置包括底座、风道、进气温度传感器、降噪风管、隔热外壳、螺旋软管、空滤固定法兰、空气滤清器、连接杆、防雨帽、密封条和电动推杆，所述空气滤清器的上端封闭，空气滤清器的下端口与空滤固定法兰连接，所述螺旋软管设有上端法兰和下端法兰，螺旋软管的上端法兰与空滤固定法兰连接，螺旋软管的下端法兰与风道的上端口连接；所述电动推杆的缸体与风道的外壁固定连接，所述电动推杆的伸缩杆与空滤固定法兰的外边缘连接；所述防雨帽通过两个连接杆与空滤固定法兰的外边缘连接；所述隔热外壳为圆筒状，隔热外壳的顶部设有顶部开口，隔热外壳的底部封闭；所述密封条与隔热外壳的顶部开口连接，所述防雨帽盖住隔热外壳的顶部开口；所述空气滤清器、空滤固定法兰、螺旋软管、风道、电动推杆、连接杆均位于隔热外壳的内腔中；

所述降噪风管与隔热外壳的底部连接，降噪风管与隔热外壳的内腔连通；所述进气温度传感器连接于风道内；所述底座与风道固定连接，底座设有与风道连通的通孔；

所述隔热外壳的顶部穿过罩壳，所述底座与压缩机进排气系统的进风口连接。

4.根据权利要求3所述的具有自动调节压缩机排气温度功能的飞机地面气源机组，其特征在于，所述永磁同步电动机的数量是两个，两个永磁同步电动机的轴端法兰通过两个法兰轴一与分动箱的两个输入端连接。

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