CN115247621A - 一种航空发动机地面试车台的高温燃油加压系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种航空发动机地面试车台的高温燃油加压系统，包括增压系统、加压系统和润滑系统，增压溢流阀和加压溢流阀的背压分别设置为增压系统和加压系统的最高工作压力，增压电磁阀和加压电磁阀均为二位二通电磁阀，并配置为：处于断开状态时，增压泵输出的燃油压力等于增压溢流阀的背压；加压泵输出的燃油压力等于加压溢流阀的背压；润滑系统包括由润滑油箱、润滑泵组成的润滑单元和水循环冷却单元，为加压系统中的加压泵提供冷却润滑油。本发明，通过增压泵和加压泵依次对输入的高温燃油进行增压和加压，将高温燃油稳定加压至航空发动机燃油所需的工作压力，一方面提供了较高的燃油压力，另一方面压力稳定。

Description

一种航空发动机地面试车台的高温燃油加压系统

技术领域

本发明涉及航空发动机地面试车台技术领域，具体涉及一种航空发动机地面试车台的高温燃油加压系统。

背景技术

航空发动机是整架飞机的核心，按照一般的研制过程，从方案设计到研制成功再到交付使用，发动机至少需要试验五年以上的时间，因此，航空发动机地面试车台是研发航空发动机的重要设备。

在整个航空发动机试车台中，燃油控制系统起到了一个不可或缺的作用，它为航空发动机在试车台上的正常运行提供了保障，主要实现的功能是燃油加压系统的作用是将燃油从燃油箱中吸出、加压后向航空发动机燃烧室提供规定压力的燃油。如果事先将燃油箱中的燃油加热至规定温度，燃油加压系统则可向航空发动机燃烧室提供规定压力、规定温度的燃油。

随着飞行器飞行高度、速度的不断提高，作战适用性和机动性的不断增强，发动机的工作压力和工作温度要求越来越高。

目前，用于航空发动机地面试车台领域的航空航天行业专用输送航空燃油的变量柱塞泵，其公称压力为35MPa、最高工作温度为150℃。无法满足高性能航空发动机地面试车台较高工作压力和较高工作温度的要求。

有鉴于此，需要对现有的航空发动机地面试车台燃油加压系统进行改进，以满足较高工作压力和较高工作温度的工况要求。

发明内容

针对上述缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提供一种航空发动机地面试车台的高温燃油加压系统，以解决现有技术无法满足较高工作压力和较高工作温度的工况要求的问题。

为此，本发明提供的一种航空发动机地面试车台的高温燃油加压系统，包括增压系统、加压系统和润滑系统，

所述增压系统包括由增压泵、增压溢流阀和增压电磁阀组成的增压单元，所述增压溢流阀和所述增压电磁阀分别并联连接到所述增压泵的进液口和出液口上，所述增压溢流阀的背压设置为增压系统的最高工作压力，所述增压电磁阀为二位二通电磁阀，并配置为：所述增压电磁阀处于接通状态时，所述增压泵常压启动；所述增压电磁阀处于断开状态时，所述增压泵输出的燃油压力等于所述增压溢流阀的背压；

所述加压系统包括由加压泵、加压溢流阀和加压电磁阀组成的加压单元，所述加压溢流阀和所述加压电磁阀并联后，其入口端通过第一管路连接到所述加压泵的出液口，其出口端连接到所述加压泵的进液管路上，所述加压溢流阀的背压设置为加压系统的最高工作压力，所述加压电磁阀为二位二通电磁阀，并配置为：所述加压电磁阀处于接通状态时，所述加压泵常压启动；所述加压电磁阀处于断开状态时，所述加压泵输出的燃油压力等于所述加压溢流阀的背压；

所述润滑系统包括由润滑油箱、润滑泵组成的润滑单元和水循环冷却单元，所述润滑泵的进液口连接所述润滑油箱的出口，所述润滑泵的出液口连接到所述加压泵的润滑油入口，所述加压泵的润滑油出口通过润滑油回油管路连接到所述润滑油箱的回油口。

在上述技术方案中，优选地，所述增压系统设有增压检测单元，用于实时检测增压系统输出油液的温度及压力，并远程输出或就近显示。

在上述技术方案中，优选地，所述加压系统设有加压检测单元，用于实时检测加压系统输出油液的温度及压力，并远程输出或就近显示。

在上述技术方案中，优选地，所述增压检测单元包括增压压力传感器，所述增压压力传感器设置在所述增压泵的输出管路上，所述增压压力传感器的前侧设置有增压散热器；所述加压检测单元包括加压压力传感器，所述加压压力传感器设置在所述加压泵的输出管路上，所述加压压力传感器的前侧设置有加压散热器。

在上述技术方案中，优选地，所述增压检测单元包括增压温度传感器，所述增压温度传感器设置在所述增压泵的输出管路上；所述加压检测单元包括加压温度传感器，所述加压温度传感器设置在所述加压泵的输出管路上。

在上述技术方案中，优选地，所述第一管路上设有蓄能器。

在上述技术方案中，优选地，所述加压泵的进液口和出液口处的管路中分别设有一段软管。

在上述技术方案中，优选地，所述加压泵的润滑油出口通过润滑油回油管路连接到所述润滑油箱的回油口，所述润滑油回油管路上设有水冷却器，所述水冷却器的入口和出口分别连接冷却水循环管路。

在上述技术方案中，优选地，所述润滑泵的出液口依次通过第一润滑单向阀和第一润滑过滤器连接到所述加压泵的润滑油入口，所述第一润滑过滤器的出口与所述水冷却器的入口之间通过溢流管路连接，所述溢流管路上设有润滑溢流阀，所述润滑溢流阀的背压设定为润滑系统的最高工作压力。

在上述技术方案中，优选地，所述润滑油箱上设有液位传感器、第一润滑温度传感器、空气滤清器和排污口。

由上述技术方案可知，本发明提供的一种航空发动机地面试车台的高温燃油加压系统，解决了现有技术无法提供较高工作压力和较高工作温度，从而无法满足高性能航空发动机燃油要求的问题。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

通过增压系统和加压系统依次对高温燃油进行增压和加压，将高温燃油稳定加压至航空发动机燃油所需的工作压力，一方面提供了较高的燃油压力，另一方面压力稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本发明实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做出简单地介绍和说明。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种航空发动机地面试车台的高温燃油加压系统原理图；

图2为本发明中增压系统的原理图；

图3为本发明中加压系统的原理图；

图4为本发明中润滑系统的原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，以下所描述的实施例，仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了对本发明的技术方案和实现方式做出更清楚地解释和说明，以下介绍实现本发明技术方案的几个优选的具体实施例。

需要说明的是，本文中“内、外”、“前、后”及“左、右”等方位词是以产品使用状态为基准对象进行的表述，显然，相应方位词的使用对本方案的保护范围并非构成限制。

高温燃油加压系统是对输入的高温燃油进行加压，输出高温高压燃油的设备。输入的高温燃油通过增压泵对加压泵进行供油，加压泵对高温燃油进行加压，从而输出高温高压燃油。

请参见图1，图1为本发明提供的一种航空发动机地面试车台的高温燃油加压系统的原理图。

如图1所示，本发明提供的一种航空发动机地面试车台的高温燃油加压系统，包括增压系统10、加压系统20和润滑系统30。其中，增压系统10用于将输入的高温燃油增压后提供给加压系统，加压系统20用于将增压系统10输出的高温高压燃油进一步加压后输出，供给航空发动机的燃烧室，润滑系统30用于为加压系统20中的加压泵提供冷却润滑油，避免加压泵过热导致密封及轴承损坏。

如图2所示，本发明中的增压系统10包括由增压泵11、增压溢流阀12和增压电磁阀13组成的增压单元和由增压散热器14、增加温度传感器15、增压压力传感器16和增压压力表17组成的增压检测单元。

增压溢流阀12和增压电磁阀13分别并联连接到增压泵11的进液口和出液口上，增压泵11由增压变频防爆电机111驱动，将从增压泵11的进液口输入的高温燃油从其出液口泵送输出。增压溢流阀12的背压设置为增压系统10的最高工作压力，提供增压并保证增压系统10安全稳定运行。增压电磁阀13为二位二通电磁阀，并配置为：增压电磁阀13失电时处于接通状态，高温燃油经增压泵11的出液口输出后，再经增压电磁阀13回流，于是增压泵11常压启动；增压电磁阀13得电时处于断开状态，高温燃油经增压泵11的出液口输出后，大于增压溢流阀12的背压时，增压溢流阀12打开，燃油回流，否则以背压压力输出。因此，增压泵11输出的高温燃油压力等于增压溢流阀12的背压，也就是增压系统10的最高工作压力，此状态下，增压泵11输出增压的高温燃油，为加压系统20提供稳定的入口燃油供应。

增压检测单元用于实时检测增压系统10输出油液的温度及压力，并远程输出或就近显示。具体地，增压温度传感器15和增压压力表17分别设置在增压泵11的输出管路上，增压压力表17的前侧还设有第一截止阀18。

增压压力传感器16也设置在增压泵11的输出管路上，增压压力传感器16的前侧依次设置有增压散热器14和第二截止阀19。增压散热器14对增压系统10的输出管路中的油液进行散热，保证油液进入增压压力传感器16时低于其极限温度，例如低于125℃。

输入的高温燃油经增压系统10增压后输出给加压系统20，加压系统20再次进行加压后输出高温高压燃油给航空发动机的燃烧室。

如图3所示，本发明中的加压系统20包括由加压泵21、加压溢流阀22和加压电磁阀23组成的加压单元和由加压散热器24、加压温度传感器25、加压压力传感器26和加压压力表27等组成加压检测单元。

加压溢流阀22和加压电磁阀23并联后，其入口端通过第一管路连接到加压泵21的出液口，其出口端连接到加压泵21的进液管路上，第一管路上设有蓄能器28，本实施例中蓄能器28共设置2个，用于吸收加压系统20中的压力脉冲，稳定输出压力。加压泵21由加压变频防爆电机211驱动，将从加压泵21的进液口输入的增压燃油从出液口泵送输出。加压溢流阀22的背压设置为加压系统20的最高工作压力，即等于发动机燃烧室的工作压力，保证向发动机燃烧室输出符合其工作压力的高温高压燃油，保障加压系统20安全稳定工作。加压电磁阀23为二位二通电磁阀，并配置为：加压电磁阀23失电时处于接通状态，燃油经加压泵21的出液口输出后，再经加压电磁阀23回流，加压泵21常压启动；加压电磁阀23得电时处于断开状态，燃油经加压泵21的出液口输出后，大于加压溢流阀22的背压时，加压溢流阀22打开，燃油回流，否则，保持加压溢流阀22的背压输出。因此，加压泵21输出的燃油压力等于加压溢流阀22的背压，也就是加压系统20的最高工作压力。

加压泵21的进液口和出液口处的管路中分别设有一段软管212，将软管212设置在管路中，能起到减振的作用。

加压泵21的进液口处的软管的前侧还设有第一过滤器213，加压泵21的出液口处的软管的后侧还依次设有第一单向阀214和第二过滤器215，由增压系统10输出的增压燃油经第一过滤器213进入加压泵21，输出后流经第一单向阀214和第二过滤器215继续输出，第一过滤器213和第二过滤器215用于滤除油液中的赃物颗粒。第一单向阀214用于保证油液单向流动。

加压检测单元用于实时检测加压系统20输出油液的温度及压力，并远程输出或就近显示。具体地，加压温度传感器25和加压压力表27分别设置在加压泵21的输出管路上，加压压力表27的前侧还设有第三截止阀271。

加压压力传感器26也设置在加压泵21的输出管路上，加压压力传感器26的前侧依次设置有加压散热器24和第四截止阀241。加压散热器24对加压系统20的输出管路中的油液进行散热，保证油液进入加压压力传感器26时低于其极限温度，例如低于125℃。

加压泵21的泄油管路上设有手动球阀29，泄油管路一端连接加压泵21的泄油口，另一端连接到加压泵21的回流管路上，用于加压泵21泄油。

加压泵21的输出管路的末端设有输出电磁阀216，输出电磁阀216为二位二通电磁阀，用于控制高温高压燃油输出或断开。

润滑系统30用于为加压系统20中的加压泵提供冷却润滑油，避免加压泵过热导致密封及轴承损坏。如图4所示，润滑系统30包括由润滑油箱31、润滑泵32组成的润滑单元和水循环冷却单元。

具体地，润滑泵32由润滑变频防爆电机321驱动，润滑泵32的进液口通过第二手动球阀322连接润滑油箱31，润滑泵32的出液口依次通过第一润滑单向阀323和第一润滑过滤器324连接到加压泵21的润滑油入口，加压泵21的润滑油出口通过润滑油回油管路连接到润滑油箱31的回油口，为加压泵21提供稳定的润滑冷却燃油。润滑油回油管路上依次设有水冷却器33和第二润滑过滤器34。第一润滑单向阀323用于保证润滑油单向流动。第一润滑过滤器324和第二润滑过滤器34用于滤除油液中的赃物颗粒。

润滑油箱31上分别设有液位传感器311、第一润滑温度传感器312和空气滤清器313，液位传感器311和第一润滑温度传感器312用于实时检测润滑油箱1的液位及温度，空气滤清器313可以过滤吸入的空气，还可以滤除新注入润滑油箱31内油液的赃物颗粒。润滑油箱31还设有排污口，排污口上设有排污手动球阀314，用于润滑油箱31排污。

水冷却器33的入口和出口分别连接冷却水循环管路，形成水冷循环，通过冷水与热油的热量交换，将加压泵密封及润滑部位的热量带走，避免加压泵过热导致密封及轴承损坏。冷却水循环管路上分别设有第一水冷温度传感器331和第二水冷温度传感器332，用于检测冷却水的进水和出水的温度。

第一润滑过滤器324的出口与水冷却器33的入口之间通过溢流管路连接，溢流管路上设有润滑溢流阀35，润滑溢流阀35的背压设定为润滑系统的最高工作压力，当润滑管路中的压力大于润滑溢流阀35的背压时，润滑溢流阀35打开，润滑管路中的润滑油通过润滑溢流阀35溢流回到润滑油箱31，保证润滑系统安全稳定运行。

润滑溢流阀35的入口管路上设有润滑压力表36，润滑压力表36的前侧设有第一润滑单向阀361，润滑管路上还设有润滑压力传感器362和第二润滑温度传感器363，润滑压力传感器362和第二润滑温度传感器363用于实时检测润滑系统30中润滑油的压力及温度，并远程输出或就近显示。第二润滑温度传感器363的前侧还设有第五截止阀364。

本文中，前侧是指与元件的入口连接的管路，例如第二润滑温度传感器363的前侧还设有第五截止阀364，即是与第二润滑温度传感器363的入口连接的管路上设有第五截止阀364。截止阀用于在检修温度传感器时关闭管路。

下面再结合图1中的箭头指示方向分别说明本发明提供的航空发动机地面试车台的高温燃油加压系统正常工作状态下，燃油和润滑油的流动方向。

正常工作状态下燃油流动方向如下：高温燃油输入—增压泵11(此时增压电磁阀13断开)—第一过滤器213—加压泵21(加压电磁阀23断开)—第一单向阀214—第二过滤器215—输出电磁阀216。

正常工作状态下润滑油的流动方向：润滑油箱31—第二手动球阀322—润滑泵32—第一润滑单向阀323—第一润滑过滤器324—加压泵21—水冷却器33—第二润滑过滤器34—润滑油箱31。

当润滑系统30压力过大时，润滑油从第一润滑过滤器324输出后，经润滑溢流阀35、-水冷却器33、第二润滑过滤器34流回润滑油箱31。

综合以上具体实施例的描述，本发明提供的航空发动机地面试车台的高温燃油加压系统，与现有技术相比，具有如下优点：

第一，通过增压泵和加压泵依次对输入的高温燃油进行增压和加压，将高温燃油稳定加压至航空发动机燃油所需的工作压力，一方面提供了较高的燃油压力，另一方面压力稳定。

第二，润滑系统采用水循环冷却，冷却效果好，避免加压泵过热导致密封及轴承损坏。

第三，通过二位二通电磁阀实现增加和加压，结构和实现方式简单，成本低，压力稳定可靠。

第四，在增压系统和加压系统的压力传感器入口管路上分别设置增压散热器和加压散热器，对输出管路中的油液进行散热，保证油液进入压力传感器时低于其极限温度，对压力传感器起到保护作用。

第五，加压系统中加压溢流阀和加压电磁阀入口端的第一管路上设有蓄能器，可吸收加压系统中的压力脉冲，稳定输出压力。

第六，加压泵的进液口和出液口处的管路中分别设有一段软管，能起到减振的作用，保证燃油压力稳定输出。

最后，还需要说明的是，在本文中使用的术语"包括"、"包含"或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句"包括一个…"限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本发明并不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种航空发动机地面试车台的高温燃油加压系统，包括增压系统、加压系统和润滑系统，其特征在于：

所述增压系统包括由增压泵、增压溢流阀和增压电磁阀组成的增压单元，所述增压溢流阀和所述增压电磁阀分别并联连接到所述增压泵的进液口和出液口上，所述增压溢流阀的背压设置为增压系统的最高工作压力，所述增压电磁阀为二位二通电磁阀，并配置为：所述增压电磁阀处于接通状态时，所述增压泵常压启动；所述增压电磁阀处于断开状态时，所述增压泵输出的燃油压力等于所述增压溢流阀的背压；

所述加压系统包括由加压泵、加压溢流阀和加压电磁阀组成的加压单元，所述加压溢流阀和所述加压电磁阀并联后，其入口端通过第一管路连接到所述加压泵的出液口，其出口端连接到所述加压泵的进液管路上，所述加压溢流阀的背压设置为加压系统的最高工作压力，所述加压电磁阀为二位二通电磁阀，并配置为：所述加压电磁阀处于接通状态时，所述加压泵常压启动；所述加压电磁阀处于断开状态时，所述加压泵输出的燃油压力等于所述加压溢流阀的背压；

所述润滑系统包括由润滑油箱、润滑泵组成的润滑单元和水循环冷却单元，所述润滑泵的进液口连接所述润滑油箱的出口，所述润滑泵的出液口连接到所述加压泵的润滑油入口，所述加压泵的润滑油出口通过润滑油回油管路连接到所述润滑油箱的回油口。

2.根据权利要求1所述的航空发动机地面试车台的高温燃油加压系统，其特征在于，所述增压系统设有增压检测单元，用于实时检测增压系统输出油液的温度及压力，并远程输出或就近显示。

3.根据权利要求2所述的航空发动机地面试车台的高温燃油加压系统，其特征在于，所述加压系统设有加压检测单元，用于实时检测加压系统输出油液的温度及压力，并远程输出或就近显示。

4.根据权利要求3所述的航空发动机地面试车台的高温燃油加压系统，其特征在于，所述增压检测单元包括增压压力传感器，所述增压压力传感器设置在所述增压泵的输出管路上，所述增压压力传感器的前侧设置有增压散热器；所述加压检测单元包括加压压力传感器，所述加压压力传感器设置在所述加压泵的输出管路上，所述加压压力传感器的前侧设置有加压散热器。

5.根据权利要求3所述的航空发动机地面试车台的高温燃油加压系统，其特征在于，所述增压检测单元包括增压温度传感器，所述增压温度传感器设置在所述增压泵的输出管路上；所述加压检测单元包括加压温度传感器，所述加压温度传感器设置在所述加压泵的输出管路上。

6.根据权利要求1所述的航空发动机地面试车台的高温燃油加压系统，其特征在于，所述第一管路上设有蓄能器。

7.根据权利要求1所述的航空发动机地面试车台的高温燃油加压系统，其特征在于，所述加压泵的进液口和出液口处的管路中分别设有一段软管。

8.根据权利要求1所述的航空发动机地面试车台的高温燃油加压系统，其特征在于，所述加压泵的润滑油出口通过润滑油回油管路连接到所述润滑油箱的回油口，所述润滑油回油管路上设有水冷却器，所述水冷却器的入口和出口分别连接冷却水循环管路。

9.根据权利要求8所述的航空发动机地面试车台的高温燃油加压系统，其特征在于，所述润滑泵的出液口依次通过第一润滑单向阀和第一润滑过滤器连接到所述加压泵的润滑油入口，所述第一润滑过滤器的出口与所述水冷却器的入口之间通过溢流管路连接，所述溢流管路上设有润滑溢流阀，所述润滑溢流阀的背压设定为润滑系统的最高工作压力。

10.根据权利要求1所述的航空发动机地面试车台的高温燃油加压系统，其特征在于，所述润滑油箱上设有液位传感器、第一润滑温度传感器、空气滤清器和排污口。

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