CN205689340U - 航空发动机停车放油装置、供油系统及航空发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种航空发动机停车放油装置、供油系统及航空发动机，停车放油装置包括放油油路、第一活门(1)和第二活门(4)，放油油路的一端与航空发动机供油系统中的燃油总管(8)连通，第一活门(1)设在放油油路上，第二活门(4)设在供油系统中的供油油路上，第一活门(1)能够受控制燃油的作用处于第一状态或第二状态，在第一状态下，航空发动机工作时，第一活门(1)关闭，在第二状态下，航空发动机停车后，第一活门(1)打开，燃油总管(8)中的燃油通过放油油路流出。当燃油总管压力升高时，可通过放油油路使燃油总管中的燃油流出，避免燃油通过燃油喷嘴流到发动机燃烧室中，造成燃油喷嘴滴油和和结焦使喷嘴堵塞的问题。

Description

航空发动机停车放油装置、供油系统及航空发动机

技术领域

本实用新型涉及航空发动机技术领域，具体为航空发动机的燃油系统，尤其涉及一种航空发动机停车放油装置、供油系统及航空发动机。

背景技术

航空发动机燃油系统中包括供油系统，供油系统用于将燃油供应至发动机的燃烧室内，从而与燃烧室内的高压气体进行燃烧。传统航空发动机中供油系统的原理如图1所示，主要包括泵1a、计量活门2a和高压关断活门3a、燃油总管4a和燃油喷嘴5a，飞机来油经过泵1a进行增压后，再通过计量活门2a和高压关断活门3a进入燃油总管4a和燃油喷嘴5a供至发动机燃烧室。

其中，计量活门2a用于计量到发动机燃烧室的燃油量，根据发动机当前所需的燃油量，可以实时对计量活门2a进行调整。高压关断活门3a用于保持系统有足够的最小伺服压力，并在发动机停车后切断供应至发动机燃烧室的燃油。

为了防止发动机停车后通过燃油喷嘴5a向燃烧室滴油，燃油喷嘴5a自带单向阀。当发动机停车时，高压伺服燃油通至高压关断活门3a的控制腔，迫使高压关断活门3a关闭，从而将发动机燃烧室的燃油切断，此时燃油被封闭在高压关断活门3a和燃油喷嘴5a之间的燃油总管4a中。

虽然燃油喷嘴5a自带的单向阀可以阻止发动机停车后，燃油喷嘴5a向燃烧室滴油，但在发动机停车后，核心机舱温度会升高，造成燃油总管4a中的燃油体积会因温度升高而膨胀，使燃油总管4a中的压力超过燃油喷嘴5a自带单向阀的开启压力，燃油就会通过燃油喷嘴5a流到发动机燃烧室中，造成燃油喷嘴5a滴油和结焦，久而久之，便会造成燃油喷嘴5a堵塞。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种航空发动机停车放油装置、供油系统及航空发动机，停车放油装置能够解决在发动机停车后燃油喷嘴滴油的问题。

为实现上述目的，本实用新型第一方面提供了一种航空发动机停车放油装置，包括放油油路、第一活门和第二活门，所述放油油路的一端与航空发动机供油系统中的燃油总管连通，所述第一活门设在所述放油油路上，所述第二活门设在所述供油系统中的供油油路上，所述第一活门能够受控制燃油的作用处于第一状态或第二状态，在所述第一状态下，所述航空发动机工作时，所述第一活门关闭，在所述第二状态下，所述航空发动机停车后，所述第一活门打开，所述燃油总管中的燃油通过所述放油油路流出。

进一步地，所述第一活门的第一控制腔与的第二活门的第二控制腔连通。

进一步地，所述放油油路上还设有第一单向阀，所述第一单向阀位于所述第一活门的下游，所述第一单向阀的第一设定压力小于位于燃油喷嘴处的第二单向阀的第二设定压力，所述第一单向阀用于在所述燃油总管内的压力高于所述第一设定压力时打开，以使所述燃油总管内的部分燃油通过所述放油油路流出。

进一步地，还包括集油箱，所述放油油路的另一端与集油箱直接或间接连通。

进一步地，所述第一活门包括：第一阀体和第一阀芯，所述第一阀体上设有第一进油口和第一出油口，所述第一阀芯设在所述第一阀体内，并将所述第一阀体内的空间沿所述第一阀芯的运动方向依次分隔为第一控制腔、连通腔和弹性元件腔，所述第一进油口和第一出油口均与所述连通腔连通，且能通过所述第一阀芯的运动实现所述第一进油口和第一出油口之间的通断。

进一步地，所述第一阀体的内壁上与所述连通腔对应的区域设有凸台，用于在所述第一阀芯运动至抵靠在所述凸台上时使所述第一进油口和第一出油口之间断开，在所述第一阀芯运动至离开所述凸台时使所述第一进油口和第一出油口之间连通。

进一步地，所述凸台与所述第一阀芯接触的面上设有密封元件。

进一步地，所述弹性元件腔与所述第一进油口连通。

进一步地，所述第一单向阀包括第二阀体和第二阀芯，所述第二阀芯呈锥形结构，所述第二阀芯抵靠在设于所述第二阀体内壁的台阶上。

为实现上述目的，本实用新型第二方面提供了一种航空发动机供油系统，包括第二活门和上述实施例所述的航空发动机停车放油装置，所述第一活门的第一控制腔与所述第二活门的第二控制腔连通。

进一步地，还包括泵和计量活门，所述泵和计量活门依次设在所述供油油路上且位于所述第二活门的上游，所述计量活门的进油口和出油口之间设有压差活门，用于调节计量活门的进油口和出油口之间的压力。

为实现上述目的，本实用新型第三方面提供了一种航空发动机，包括上述实施例所述的航空发动机供油系统。

基于上述技术方案，本实用新型航空发动机停车放油装置，在发动机正常工作时，第一活门在低压伺服燃油的作用下关闭，在发动机停车后，第一活门在高压伺服燃油的作用下打开，当由于核心机舱温度升高引起燃油总管的温度升高，导致压力升高时，即可通过放油油路使燃油总管中的燃油流出，避免燃油通过燃油喷嘴滴到发动机燃烧室中，造成燃油结焦使喷嘴堵塞的问题。

在一个更优选的实施例中，第一活门与第二活门的控制腔连通，该停车放油装置能够利用供油油路中第二活门的结构和控制特点，自动实现发动机停车放油功能，无需额外增加控制设备，因而不会增加发动机控制系统的复杂程度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为现有技术中航空发动机供油系统的原理示意图；

图2为本实用新型航空发动机供油系统的一个实施例的原理示意图；

图3为本实用新型航空发动机停车放油装置的一个实施例的结构示意图。

附图标记说明

1a－泵；2a－计量活门；3a－高压关断活门；4a－燃油总管；5a－燃油喷嘴；

1－第一活门；2－第一单向阀；3－集油箱；4－第二活门；5－回油活门；6－压差活门；7－燃油喷嘴；8－燃油总管；9－低压泵；9’－高压泵；10－计量活门；

11－第一阀体；12－第一阀芯；13－第一出油口；14－弹性元件腔；15－第一弹性元件；16－凸台；17－第一进油口；18－第一控制腔；19－连通腔；21－第二阀体；22－第二阀芯；23－第二进油口；24－第二出油口；25－第二弹性元件；41－第三阀体；42－第三阀芯；43－第三进油口；44－第三出油口；45－第二控制腔；46－第三弹性元件。

具体实施方式

以下详细说明本实用新型。在以下段落中，更为详细地限定了实施例的不同方面。如此限定的各方面可与任何其他的一个方面或多个方面组合，除非明确指出不可组合。尤其是，被认为是优选的或有利的任何特征可与其他一个或多个被认为是优选的或有利的特征组合。

本实用新型中出现的“第一”、“第二”等用语仅是为了方便描述，以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“上”和“下”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，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置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实用新型保护范围的限制。

在现有技术的基础上，发明人发现，航空发动机核心机舱中燃烧室部分和涡轮部分的温度最高。由于燃油喷嘴5a分布在燃烧室进口一周，燃油总管4a布置在燃烧室机匣上，其环境温度较高。一旦发动机停车，高温部件和机匣的热量将主要散发到核心机舱的空气中，致使核心机舱的环境温度持续升高，进而使燃油总管4a中的燃油温度升高，这会导致燃油总管内的燃油体积膨胀，从而使燃油的压力也随之升高。当燃油总管4a中的压力超过燃油喷嘴5a自带单向阀的开启压力时，该单向阀打开，燃油就会通过燃油喷嘴5a流到发动机燃烧室中。

为了解决这一问题，本实用新型提供了一种航空发动机停车放油装置，在一个示意性的实施例中，如图2和图3所示，在发动机燃油系统的供油系统中增设放油油路，放油油路的一端与航空发动机供油系统中的燃油总管8连通，放油油路上设有第一活门1，具体地，第一活门1与燃油总管8连通，第二活门4设在供油系统中的供油油路上，第一活门1能够受控制燃油的压力作用处于第一状态或第二状态。

在第一状态下，航空发动机正常工作，控制燃油为低压伺服燃油，第二活门4打开，以使飞机来油通过供油油路流入燃油总管8，再由燃油喷嘴7喷入发动机燃烧室。同时，第一活门1关闭，以切断放油油路。

在第二状态下，航空发动机停车后，控制燃油切换为高压伺服燃油，第二活门4关闭，以切断供油油路，停止通过燃油喷嘴7向发动机燃烧室喷油。同时，第一活门1受控制燃油的压力作用打开，以接通放油油路，当燃油总管8的温度升高使燃油体积膨胀导致内部压力增大时，超出燃油总管8容积的燃油通过放油管路流出。

本实用新型的该实施例，当由于核心机舱温度升高引起燃油总管的温度升高，导致压力升高后，即可通过放油油路使燃油总管中的燃油流出，避免燃油通过燃油喷嘴流到发动机燃烧室中，燃油喷嘴滴油造成喷嘴堵塞的问题，从而提高发动机工作的安全性和可靠性。

优选地，第一活门1的第一控制腔18与设在供油系统中的供油油路上用于通断燃油的第二活门4的第二控制腔45连通，第一控制腔18和第二控制腔45用于接收外部的控制燃油。

该实施例的停车放油装置能够利用第二活门的结构和控制特点，即在正常工作时通入低压伺服燃油，在停车时通入高压伺服燃油，从而根据供油系统的工作状态自动实现发动机停车放油功能，无需额外增加控制设备，因而不会增加发动机控制系统的复杂程度。当然，第一活门1也可以通过一路独立的外部控制燃油实现控制。

在本实用新型的另一个实施例中，如图2所示，放油油路上还设有第一单向阀2，第一单向阀2位于第一活门1沿燃油流动方向的下游，第一单向阀2的第一设定压力小于位于燃油喷嘴7的第二单向阀的第二设定压力，第一单向阀2用于在燃油总管8内的压力高于第一设定压力时打开，以使燃油总管8内的部分燃油通过放油油路流出。该实施例的优点体现在，既能防止发动机停车后燃油喷嘴7滴油，又能使燃油总管8中的燃油始终填充充分，这样在发动机下次启动供油时，燃油能够在较短的时间内喷入发动机燃烧室，节约了填充燃油总管8所耗费的时间，能够提高发动机开始供油的响应速度。

在另一个实施例中，停车放油装置还包括集油箱3，用于收集从燃油总管8内通过放油油路流出的燃油，放油油路的另一端与集油箱3直接或间接连通。在其它的使用方式中，从放油油路流出的燃油也可汇入飞机上的其它液压子系统，而不设置专用的集油箱3收集发动机停车后通过放油油路收集的燃油。

在了解了本实用新型停车放油装置的原理之后，接下来将对各个活门或阀可采用的具体结构进行说明。

在一个实施例中，如图3所示，第一活门1包括：第一阀体11和第一阀芯12，第一阀体11上设有第一进油口17和第一出油口13，第一阀芯12设在第一阀体11内，能够沿第一阀体11的长度方向运动，并将第一阀体11内的空间沿第一阀芯12的运动方向依次分隔为第一控制腔18、连通腔19和弹性元件腔14，第一进油口17和第一出油口13均与连通腔19连通，且能通过第一阀芯12的运动实现第一进油口17和第一出油口13之间的通断。

为了能够定位出第一活门1的关断位置，在一种结构形式中，在第一阀体11的内壁上与连通腔19对应的区域设置凸台16，用于在第一阀芯12运动至抵靠在凸台16上时使第一进油口17和第一出油口13之间断开，以实现第一活门1的关闭；在第一阀芯12运动至离开凸台16时使第一进油口17和第一出油口13之间连通，以实现第一活门1的打开。

具体地，第一阀体11可以设计为具有中空结构的柱体结构，中空结构为设在柱体结构内的台阶孔，以形成凸台16，在第一阀体11具有凸台16的长度段上开设第一进油口17，在第一阀体11未设凸台16的长度段上开设第一出油口13。

第一阀芯12的纵截面形成工字形结构，第一阀芯12包括依次连接的第一滑动部、连接部和第二滑动部，第一滑动部与第一阀体11具有凸台16的长度段的内孔滑动配合，第二滑动部与第一阀体11未设凸台16的长度段的内孔滑动配合，连接部用于连接第一滑动部和第二滑动部，第一阀体11内与连接部对应的空间形成腔19。第一滑动部的端面与第一阀体11之间形成第一控制腔18，第二滑动部的端面与第一阀体11之间形成弹性元件腔14，弹性元件腔14内设有第一弹性元件15，例如弹簧，第一弹性元件15抵接在第二滑动部的端面与第一阀体11之间，用于使第一阀芯12复位。

优选地，弹性元件腔14与第一进油口17连通，目的是为了使第一阀体11向右运动时，能够排出弹性元件腔14内的燃油。图3的实施例在弹性元件腔14与第一进油口17之间设置了外部油道，当然，也可以在第一阀芯12上设置内部油道，以将弹性元件腔14与第一进油口17连通。

优选地，凸台16与第一阀芯12接触的面上设有密封元件。如图3所示，在凸台16的端面上设置环形的密封圈，用于保证第一活门1关闭时第一进油口17与第一出油口13之间的密封性。另外，还可以在第一阀芯12与第一阀体11的配合面上设置多组密封圈，以保证第一阀体11内的各个腔体之间相互隔离。

对于此种实施例的第一活门1，当第一控制腔18通入的控制燃油的压力大于第一弹性元件15的作用力及弹性元件腔14内的油压之和时，第一阀芯12向右运动离开凸台16，第一进油口17与第一出油口13之间连通，第一活门1打开。当第一控制腔18通入的控制燃油的压力小于第一弹性元件15的作用力及弹性元件腔14内的油压之和时，第一阀芯12在第一弹性元件15的作用下向左运动最终抵靠在凸台16上，第一进油口17与第一出油口13之间关断，第一活门1关闭。

在一个实施例中，如图3所示，第一单向阀2包括第二阀体21和第二阀芯22，第二阀体21上设有第二进油口23和第二出油口24。第二阀体21内在第二阀芯22靠近第二出油口24的一侧的腔体内设有第二弹性元件25，例如弹簧。第二阀体21可以设计为柱形结构，且内部开设有台阶孔，当第二进油口23处燃油的压力小于第二弹性元件25的作用力时，第二阀芯22在第二弹性元件25的作用下抵靠在台阶位置，第一单向阀2处于关闭状态。当第二进油口23处的燃油压力大于第二弹性元件25的作用力时，克服第二弹性元件25的作用下推动第二阀芯22向右运动，将第一单向阀2打开。

优选地，第二阀芯22呈锥形结构，第二阀芯22抵靠在设于第二阀体21内壁的台阶上时，能够保证第一单向阀2在关闭时的密封性。

在再一个实施例中，如图3所示，第二活门4包括第三阀体41和第三阀芯42，第三阀芯42设在第三阀体41内并能在第三阀体41内运动，第三阀体41上设有第三进油口43和第三出油口44，且位于第三阀芯42的同一侧，这样能够尽量减小燃油在第三阀体41内流动的损失，第二控制腔45位于第三阀芯42的另一侧，且第二控制腔45内设有第三弹性元件46，第二控制腔45与第一控制腔18通过管路连通，能够使控制燃油同时对第一活门1和第二活门4进行控制。

当第二控制腔45通入的控制燃油压力与第三弹性元件46的作用力之和大于第三进油口43处的压力时，第三阀芯42向上运动，将第三进油口43与第三出油口44之间的通路切断，第二活门4关闭。当第二控制腔45通入的控制燃油压力与第三弹性元件46的作用力之和小于第三进油口43处的压力时，第三阀芯42向下运动，将第三进油口43与第三出油口44之间的通路接通，第二活门4打开，供油油路接通。

其次，本实用新型还提供了一种航空发动机供油系统，用于向发动机燃烧室内提供燃油。在一个实施例中，如图2所示，包括第二活门4和上述各实施例的航空发动机停车放油装置，第二活门4设置在供油油路上，第一活门1设置在放油油路上，第一活门1的第一控制腔18与第二活门4的第二控制腔45连通。

以图2为例，在发动机正常工作时，控制燃油为低压伺服燃油，第一活门1关闭，第二活门2打开，飞机来油依次经过供油油路、燃油总管8和燃油喷嘴7后，供应至发动机燃烧室中，在发动机停车时控制燃油为高压伺服燃油，第一活门1打开，第二活门2关闭，这时停止向发动机燃烧室提供燃油，一旦燃油总管8中的压力超过第一单向阀2的第一设定压力时，第一单向阀2打开，多余体积的燃油即通过放油油路流出，当燃油总管8中的压力恢复至小于第一单向阀2的第一设定压力时，第一单向阀2关闭，使燃油总管8内始终填充充分。

此种航空发动机供油系统能够利用第二活门的结构和控制特点，根据供油油路的工作状态自动实现发动机停车放油功能，无需额外增加控制设备，因而不会增加发动机控制系统的复杂程度。在发动机停车供油油路停止供油后，一旦燃油总管由于温度升高导致内部压力增大时，超出预设压力的燃油就可以通过停车放油装置中的放油油路流出，尽量避免燃油结焦使喷嘴堵塞的问题，从而提高发动机工作的安全性和可靠性。

进一步地，航空发动机供油系统还可包括泵和计量活门10，泵和计量活门10依次设在供油油路上且位于第二活门4的上游，此处提到的上游是指沿着燃油流动方向的上游。计量活门10用于计量供应到发动机燃烧室的燃油量，在发动机工作过程中可以通过调整计量活门10来调整供应到发动机燃烧室的燃油量。在发动机正常工作状态下，飞机来油通过泵增压后，依次经过计量活门10、第二活门4、燃油总管8和燃油喷嘴7向发动机燃烧室供油。

优选地，计量活门10的进油口和出油口之间设有压差活门6，用于调节计量活门10的进油口和出油口之间的压力。压差活门6用于保证计量活门10前后压差恒定，这样控制计量活门10的位置便能控制供应至发动机燃烧室的燃油量，从而提高控制精度。

优选地，泵既可以设置为单独的一台泵，也可以设置为串联的低压泵9和高压泵9’，且低压泵9设置在高压泵9’的上游，由于泵在刚开始启动时，燃油不能立刻从油箱进入泵内，以使泵的出口从零压力在短时间内上升至需求的压力，因而泵在启动初期会有气体进入泵内，导致泵的内部零件发生气蚀，而低压泵9的设置可以预先使燃油达到一定的压力，从而提高高压泵9’的入口压力，从而降低气蚀的影响。

进一步地，为了能够将将高压泵9’提供的多余发动机需求的燃油返回至低压泵9，还可在高压泵9’的两端设置回油活门5。

另外，本实用新型还提供了一种航空发动机，包括上述实施例所述的航空发动机供油系统。该发动机能够在发动机停车状态下，当核心机舱温度较高时，将燃油总管8内由于体积膨胀产生的超出燃油总管容积的燃油自动排出，从而避免燃油总管8内的燃油通过燃油喷嘴8滴到燃烧室内，也能防止燃油在燃油喷嘴7处积累导致堵塞，进而提高发动机工作的可靠性，为飞机的飞行安全提供保障。

以上对本实用新型所提供的一种航空发动机停车放油装置、供油系统及航空发动机进行了详细介绍。本文中应用了具体的实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (12)

1.一种航空发动机停车放油装置，其特征在于，包括放油油路、第一活门(1)和第二活门(4)，所述放油油路的一端与航空发动机供油系统中的燃油总管(8)连通，所述第一活门(1)设在所述放油油路上，所述第二活门(4)设在所述供油系统中的供油油路上，所述第一活门(1)能够受控制燃油的作用处于第一状态或第二状态，在所述第一状态下，所述航空发动机工作时，所述第一活门(1)关闭，在所述第二状态下，所述航空发动机停车后，所述第一活门(1)打开，所述燃油总管(8)中的燃油通过所述放油油路流出。

2.根据权利要求1所述的航空发动机停车放油装置，其特征在于，所述第一活门(1)的第一控制腔(18)与的第二活门(4)的第二控制腔(45)连通。

3.根据权利要求1所述的航空发动机停车放油装置，其特征在于，所述放油油路上还设有第一单向阀(2)，所述第一单向阀(2)位于所述第一活门(1)的下游，所述第一单向阀(2)的第一设定压力小于位于燃油喷嘴(7)处的第二单向阀的第二设定压力，所述第一单向阀(2)用于在所述燃油总管(8)内的压力高于所述第一设定压力时打开，以使所述燃油总管(8)内的部分燃油通过所述放油油路流出。

4.根据权利要求1所述的航空发动机停车放油装置，其特征在于，还包括集油箱(3)，所述放油油路的另一端与集油箱(3)直接或间接连通。

5.根据权利要求1所述的航空发动机停车放油装置，其特征在于，所述第一活门(1)包括：第一阀体(11)和第一阀芯(12)，所述第一阀体(11)上设有第一进油口(17)和第一出油口(13)，所述第一阀芯(12)设在所述第一阀体(11)内，并将所述第一阀体(11)内的空间沿所述第一阀芯(12)的运动方向依次分隔为第一控制腔(18)、连通腔(19)和弹性元件腔(14)，所述第一进油口(17)和第一出油口(13)均与所述连通腔(19)连通，且能通过所述第一阀芯(12)的运动实现所述第一进油口(17)和第一出油口(13)之间的通断。

6.根据权利要求5所述的航空发动机停车放油装置，其特征在于，所述第一阀体(11)的内壁上与所述连通腔(19)对应的区域设有凸台(16)，用于在所述第一阀芯(12)运动至抵靠在所述凸台(16)上时使所述第一进油口(17)和第一出油口(13)之间断开，在所述第一阀芯(12)运动至离开所述凸台(16)时使所述第一进油口(17)和第一出油口(13)之间连通。

7.根据权利要求6所述的航空发动机停车放油装置，其特征在于，所述凸台(16)与所述第一阀芯(12)接触的面上设有密封元件。

8.根据权利要求5所述的航空发动机停车放油装置，其特征在于，所述弹性元件腔(14)与所述第一进油口(17)连通。

9.根据权利要求3所述的航空发动机停车放油装置，其特征在于，所述第一单向阀(2)包括第二阀体(21)和第二阀芯(22)，所述第二阀芯(22)呈锥形结构，所述第二阀芯(22)抵靠在设于所述第二阀体(21)内壁的台阶上。

10.一种航空发动机供油系统，其特征在于，包括第二活门(4)和权利要求1～9任一所述的航空发动机停车放油装置，所述第一活门(1)的第一控制腔(18)与所述第二活门(4)的第二控制腔(45)连通。

11.根据权利要求10所述的航空发动机供油系统，其特征在于，还包括泵和计量活门(10)，所述泵和计量活门(10)依次设在所述供油油路上且位于所述第二活门(4)的上游，所述计量活门(10)的进油口和出油口之间设有压差活门(6)，用于调节计量活门(10)的进油口和出油口之间的压力。

12.一种航空发动机，其特征在于，包括权利要求10或11所述的航空发动机供油系统。