CN210102021U - 燃油结冰试验系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种燃油结冰试验系统，涉及航空燃油试验的技术领域，以解决现有技术中的可靠性较差的技术问题。本申请的燃油结冰试验系统包括燃油模块和导热油模块，燃油模块包括燃油循环泵、燃油换热器、预冷油箱、油水混合器、油水分离器、燃油输送泵、试验油箱、含水量调整装置、电磁阀组及相关仪表；导热油模块与燃油模块相连，用于对燃油控温。其中，导热油模块包括导热油管道、膨胀油箱、导热油泵、加热装置和制冷装置，导热油模块中的膨胀油箱、导热油泵、加热装置和制冷装置可以形成一个导热油循环回路，制冷装置设置在导热油循环回路上，用于对导热油降温，加热装置设置在导热油循环回路上，用于对导热油加热。

Description

燃油结冰试验系统

技术领域

本申请涉及航空燃油试验的技术领域，具体而言，涉及一种燃油结冰试验系统。

背景技术

飞机在高空飞行时的低温(11O00m高空温度为-56℃)对燃油系统和部件会产生有害影响。低温使燃油中水分析出甚至结冰，从而阻塞阀、泵、过滤器和滤网，使燃油系统失效而无法给发动机正常供油，从而对飞行安全造成危害性影响。所以飞机燃油系统结冰试验应严格按照标准和条款要求进行，以验证飞机在低温燃油中水结冰情况下系统工作的合格性能。

现有的飞机燃油系统结冰试验往往是采用电加热器和制冷剂直接作用在飞机燃油上，可靠性较差，其中，制冷剂在换热器中从气液两相，再到饱和气，最后是过热气，各种状态下比热容完全不同，吸热能力不同，所以整个换热过程温度很难控制，最终无法保证燃油温度和冷却液温度差不超过13℃，无法保证飞机燃油中的水不在热交换器的壁上结冰这项试验指标，无法达到精准控温的效果，另外，一旦电加热器出现损坏、漏电、产生电火花，就会造成火灾甚至爆炸等严重的安全事故，存在巨大的安全隐患。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种燃油结冰试验系统，以解决现有技术中的可靠性较差的技术问题。

本申请的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种燃油结冰试验系统，包括燃油模块和导热油模块，所述导热油模块与所述燃油模块相连，用于对所述燃油模块控温。

其中，所述导热油模块包括导热油管道、膨胀油箱、导热油泵、加热装置和制冷装置，所述导热油管道用于输送导热油；所述膨胀油箱用于放置导热油；所述导热油泵的输入口通过所述导热油管道与所述膨胀油箱相连；所述加热装置的输入口通过所述导热油管道与所述导热油泵的输出口相连；所述制冷装置的输入口通过所述导热油管道与所述加热装置的输出口相连，所述制冷装置的输出口通过所述导热油管道与所述燃油模块相连，且所述燃油模块通过所述导热油管道连接至所述膨胀油箱或者所述导热油泵的输入口。

导热油模块中的膨胀油箱、导热油泵、加热装置和制冷装置形成一个导热油循环回路。制冷装置设置在导热油循环回路上，用于对导热油降温，加热装置设置在导热油循环回路上，用于对导热油加热。当燃油需要降温时，制冷装置工作，对导热油进行冷却，并将冷量传递给燃油模块中的燃油，此时加热装置可以不工作；当燃油需要升温时，加热装置工作，对导热油进行加热，并将热量传递给燃油模块中的燃油，此时制冷装置可以不工作。

故本申请以热容大的导热油作为中间换热介质，通过导热油模块中的加热装置和制冷装置直接对导热油进行加热或者制冷，来控制导热油温度，再通过导热油将冷量或者热量传递给燃油，控温精度高，可靠性强，使得试验真实性与准确性高。且因导热油具有绝缘性、燃点高的性质，本申请为对导热油进行加热，并将加热装置与燃油相隔离，大大提高了系统的安全性及可靠性。

于一实施例中，所述制冷装置包括导热油换热器和液氮制冷机构，所述导热油换热器的输入口与所述加热装置相连，所述导热油换热器的输出口与所述燃油模块相连；所述液氮制冷机构与所述导热油换热器相连，用于对所述导热油降温。

本申请的制冷装置采用液氮制冷机构，采用液氮作为冷源，因液氮固有的气化显热和潜热特性，制冷量大，可以通过精确控制液氮供给量，获得所需制冷量，控温精度高，且减少了用电负荷，节约了运行成本，降低了能耗，噪音低。

于一实施例中，所述导热油为硅油。

硅油具有燃点高(400℃以上)、绝缘性好、热容大等的良好性质，故本申请采用硅油，可以提高系统的可靠性和安全性。

于一实施例中，本申请采用专家级PID算法智能温度控制系统，可以精确的控制飞机燃油与冷却液的温差在13℃以内，保证试验的真实性与准确性。

于一实施例中，所述燃油模块包括燃油管道、试验油箱、燃油输送泵、预冷油箱、燃油循环泵和燃油换热器，其中，所述试验油箱、所述燃油输送泵和所述预冷油箱通过所述燃油管道相连，形成燃油输送回路；所述预冷油箱、所述燃油循环泵和所述燃油换热器通过所述燃油管道相连，形成燃油循环回路；所述导热油模块通过所述燃油换热器与所述燃油模块相连。

导热油模块通过燃油换热器与燃油模块相连，即本申请通过燃油换热器将导热油模块中导热油的冷量或者热量传递给在燃油模块中循环的燃油，达到控温效果。

本申请设有预冷油箱，故可以先运行燃油循环回路，先对预冷油箱进行预冷，达到一个设定的温度值，再运行燃油输送回路，将试验用燃油通入试验油箱进行控温。

于一实施例中，所述燃油模块还包括第一调节阀和第一流量计，所述第一调节阀和所述第一流量计设于所述燃油输送回路中，且所述第一调节阀设于所述燃油输送泵的输出口处，所述第一流量计设于所述第一调节阀处。

第一调节阀和第一流量计的设置，可以精确控制燃油输送回路中燃油的流量。

于一实施例中，所述预冷油箱上设有取样阀。

取样阀的设置，可以用于对预冷油箱进行取样。

于一实施例中，所述燃油模块还包括含水量调整装置、第一流体阀和第二流体阀，所述含水量调整装置设于燃油循环回路中，且所述含水量调整装置通过所述燃油管道连接在所述燃油循环泵和所述预冷油箱之间；所述第一流体阀的输入口与所述燃油循环泵的输出口相连，所述第一流体阀的输出口与所述燃油换热器相连；所述第二流体阀的输入口与所述燃油循环泵的输出口相连，所述第二流体阀的输出口与所述含水量调整装置相连。

含水量调整装置的设置，可以调节燃油到试验所需的含水量，提高试验的可靠性。燃油循环回路通过第一流体阀和第二流体阀形成两条支路，并可以分别控制支路断通，来分别执行令含水量调整装置工作、和令燃油换热器工作的操作。

于一实施例中，第一流体阀和第二流体阀可以是电磁阀。第一流体阀和第二流体阀可以组成一个电磁阀组。

于一实施例中，所述含水量调整装置包括输水装置和调节支路，所述输水装置通过所述调节支路与所述预冷油箱相连。

于一实施例中，所述输水装置包括水箱和水泵，所述水泵的输入口与所述水箱相连，所述水泵的输出口通过所述调节支路与所述预冷油箱相连。

于一实施例中，所述输水装置还包括第二调节阀和第二流量计，所述第二调节阀设于所述水泵的输出口处；所述第二流量计设于所述第二调节阀处。

第二调节阀和第二流量计的设置，可以精确控制燃油模块中水的流量，从而精确调节燃油到试验所需的含水量。

于一实施例中，所述调节支路还包括第一支路、第二支路和第三支路，所述第一支路包括依次连接的第三流体阀和油水混合器；所述第二支路包括依次连接的第四流体阀和油水分离器；所述第三支路包括第五流体阀；其中，所述第一支路、所述第二支路和所述第三支路的输入端相连，形成第一输入端，所述第一支路、所述第二支路和所述第三支路的输出端相连，形成第一输出端；所述输水装置、所述燃油换热器和所述燃油循环泵的输出口均与所述第一输入端相连，所述预冷油箱的输入口均与所述第一输出端相连。

调节支路通过第三流体阀、第四流体阀和第五流体阀分别控制第一支路、第二支路和第三支路的断通，来分别执行令燃油和水混合、令燃油和水分离和令燃油直接通过的操作。

其中，油水混合器可以是静态混合器。

于一实施例中，第三流体阀、第四流体阀和第五流体阀可以是电磁阀。第三流体阀、第四流体阀和第五流体阀可以组成一个电磁阀组。

于一实施例中，所述燃油模块还包括温度计等相关仪表。

本申请相对于现有技术的有益效果是：故本申请以热容大的导热油作为中间换热介质，通过导热油模块中的加热装置和制冷装置直接对导热油进行加热或者制冷，来控制导热油温度，再通过导热油将冷量或者热量传递给燃油，控温精度高，可靠性强，使得试验真实性与准确性高。且因导热油具有绝缘性、燃点高的性质，本申请为对导热油进行加热，并将加热装置与燃油相隔离，大大提高了系统的安全性及可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请一实施例示出的燃油结冰试验系统的结构示意图；

图2为本申请一实施例示出的燃油结冰试验系统的结构示意图；

图3为本申请一实施例示出的燃油结冰试验系统的结构示意图；

图4为本申请一实施例示出的燃油循环回路的结构示意图；

图5为本申请一实施例示出的燃油结冰试验系统的结构示意图。

图标：300-燃油结冰试验系统；100-燃油模块；101-燃油；102-燃油管道；103-试验油箱；104-燃油输送泵；105-预冷油箱；106-燃油循环泵；107-燃油换热器；108-第一流体阀；109-第二流体阀；100a-燃油输送回路；100b-燃油循环回路；110-第一调节阀；111-第一流量计；112-取样阀；113-含水量调整装置；A1-输水装置；A11-水箱；A12-水泵；A13-第二调节阀；A14-第二流量计；A2-调节支路；A21-第一支路；A211-第三流体阀；A212-油水混合器；A22-第二支路；A221-第四流体阀；A222-油水分离器；A23-第三支路；A231-第五流体阀；200-导热油模块；201-导热油；202-导热油管道；203-膨胀油箱；204-导热油泵；205-加热装置；206-制冷装置；2061-导热油换热器；2062-液氮制冷机构。

具体实施方式

术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，并不表示排列序号，也不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。

请参照图1，其为本申请一实施例示出的燃油结冰试验系统300的结构示意图。一种燃油结冰试验系统300，包括燃油模块100和导热油模块200；导热油模块200与燃油模块100相连，用于对燃油模块100控温。

于一实施例中，燃油模块100包括燃油101，导热油模块200包括导热油201，并通过控制导热油201的温度控制燃油模块100的燃油101的温度。

请参照图2，其为本申请一实施例示出的燃油结冰试验系统300的结构示意图。一种燃油结冰试验系统300，包括燃油模块100和导热油模块200，燃油模块100包括燃油101和燃油管道102；导热油模块200与燃油模块100相连，用于对燃油101控温。

其中，导热油模块200包括导热油201、导热油管道202、膨胀油箱203、导热油泵204、加热装置205和制冷装置206，导热油管道202用于输送导热油201；膨胀油箱203用于放置导热油201；导热油泵204的输入口通过导热油管道202与膨胀油箱203相连；加热装置205的输入口通过导热油管道202与导热油泵204的输出口相连；制冷装置206的输入口通过导热油管道202与加热装置205的输出口相连，制冷装置206的输出口通过导热油管道202与燃油模块100相连，且燃油模块100通过导热油管道202连接至膨胀油箱203或者导热油泵204的输入口。

导热油模块200中的膨胀油箱203、导热油泵204、加热装置205和制冷装置206形成一个导热油循环回路。制冷装置206设置在导热油循环回路上，用于对导热油201降温，加热装置205设置在导热油循环回路上，用于对导热油201加热。当燃油101需要降温时，制冷装置206工作，对导热油201进行冷却，并将冷量传递给燃油模块100中的燃油101，此时加热装置205可以不工作；当燃油101需要升温时，加热装置205工作，对导热油201进行加热，并将热量传递给燃油模块100中的燃油101，此时制冷装置206可以不工作。

故本申请以热容大的导热油201作为中间换热介质，通过导热油模块200中的加热装置205和制冷装置206直接对导热油201进行加热或者制冷，来控制导热油201温度，再通过导热油201将冷量或者热量传递给燃油101，控温精度高，可靠性强，使得试验真实性与准确性高。且因导热油201具有绝缘性、燃点高的性质，本申请为对导热油201进行加热，并将加热装置205与燃油101相隔离，大大提高了系统的安全性及可靠性。

于一实施例中，导热油201为硅油。硅油具有燃点高(400℃以上)、绝缘性好、热容大等的良好性质。

于一实施例中，本申请采用PID算法智能温度控制系统，可以精确的控制飞机燃油101与冷却液的温差在13℃以内，保证试验的真实性与准确性。

请参照图3，其为本申请一实施例示出的燃油结冰试验系统300的结构示意图。于一实施例中，燃油模块100还包括试验油箱103、燃油输送泵104、预冷油箱105、燃油循环泵106和燃油换热器107，其中，试验油箱103、燃油输送泵104和预冷油箱105通过燃油管道102相连，形成燃油输送回路100a；预冷油箱105、燃油循环泵106和燃油换热器107通过燃油管道102相连，形成燃油循环回路100b；导热油模块200通过燃油换热器107与燃油模块100相连。

于一实施例中，可以先运行燃油循环回路100b，先对预冷油箱105进行预冷，达到一个设定的温度值，再运行燃油输送回路100a，将试验用燃油101通入试验油箱103进行控温。

于一实施例中，燃油模块100还包括第一调节阀110和第一流量计111，第一调节阀110和第一流量计111设于燃油输送回路100a中，且第一调节阀110设于燃油输送泵104的输出口处，第一流量计111设于第一调节阀110处。

请参照图4，其为本申请一实施例示出的燃油循环回路100b的结构示意图。于一实施例中，燃油模块100还包括含水量调整装置113、第一流体阀108和第二流体阀109，含水量调整装置113设于燃油循环回路100b中，且含水量调整装置113通过燃油管道102连接在燃油循环泵106和预冷油箱105之间；第一流体阀108的输入口与燃油循环泵106的输出口相连，第一流体阀108的输出口与燃油换热器107相连；第二流体阀109的输入口与燃油循环泵106的输出口相连，第二流体阀109的输出口与含水量调整装置113相连。

含水量调整装置113的设置，可以调节燃油101到试验所需的含水量，提高试验的可靠性。燃油循环回路100b通过第一流体阀108和第二流体阀109形成两条支路，并可以分别控制支路断通，来分别执行令含水量调整装置113工作、和令燃油换热器107工作的操作。

于一实施例中，第一流体阀108和第二流体阀109可以是电磁阀。第一流体阀108和第二流体阀109可以组成一个电磁阀组。

于一实施例中，含水量调整装置113包括输水装置A1和调节支路A2，输水装置A1通过调节支路A2与预冷油箱105相连。

请参照图5，其为本申请一实施例示出的燃油结冰试验系统300的结构示意图。于一实施例中，制冷装置206包括导热油换热器2061和液氮制冷机构2062，导热油换热器2061的输入口与加热装置205相连，导热油换热器2061的输出口与燃油模块100相连；液氮制冷机构2062与导热油换热器2061相连，用于对导热油201降温。

本申请的制冷装置206采用液氮制冷机构2062，采用液氮作为冷源，因液氮固有的气化显热和潜热特性，制冷量大，可以通过精确控制液氮供给量，获得所需制冷量，控温精度高，且减少了用电负荷，节约了运行成本，降低了能耗。

于一实施例中，输水装置A1包括水箱A11和水泵A12，水泵A12的输入口与水箱A11相连，水泵A12的输出口通过调节支路A2与预冷油箱105相连。

于一实施例中，输水装置A1还包括第二调节阀A13和第二流量计A14，第二调节阀A13设于水泵A12的输出口处；第二流量计A14设于第二调节阀A13处。

于一实施例中，调节支路A2还包括第一支路A21、第二支路A22和第三支路A23，第一支路A21包括依次连接的第三流体阀A211和油水混合器A212；第二支路A22包括依次连接的第四流体阀A221和油水分离器A222；第三支路A23包括第五流体阀A231；其中，第一支路A21、第二支路A22和第三支路A23的输入端相连，形成第一输入端，第一支路A21、第二支路A22和第三支路A23的输出端相连，形成第一输出端；输水装置A1、燃油换热器107和燃油循环泵106的输出口均与第一输入端相连，预冷油箱105的输入口均与第一输出端相连。

调节支路A2通过第三流体阀A211、第四流体阀A221和第五流体阀A231分别控制第一支路A21、第二支路A22和第三支路A23的断通，来分别执行令燃油101和水混合、令燃油101和水分离和令燃油101直接通过的操作。

于一实施例中，油水混合器A212可以是静态混合器。

于一实施例中，第三流体阀A211、第四流体阀A221和第五流体阀A231可以是电磁阀。第三流体阀A211、第四流体阀A221和第五流体阀A231可以组成一个电磁阀组。

于一实施例中，燃油模块100还包括温度计等相关仪表。

于一实施例中，预冷油箱105上设有取样阀112。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种燃油结冰试验系统，其特征在于，包括：

燃油模块；

导热油模块，所述导热油模块与所述燃油模块相连，用于对所述燃油模块控温；

其中，所述导热油模块包括：

膨胀油箱，用于放置导热油；

导热油管道，用于输送所述导热油；

导热油泵，所述导热油泵的输入口通过所述导热油管道与所述膨胀油箱相连；

加热装置，所述加热装置的输入口通过所述导热油管道与所述导热油泵的输出口相连；

制冷装置，所述制冷装置的输入口通过所述导热油管道与所述加热装置的输出口相连，所述制冷装置的输出口通过所述导热油管道与所述燃油模块相连，且所述燃油模块通过所述导热油管道连接至所述膨胀油箱或者所述导热油泵的输入口。

2.根据权利要求1所述的燃油结冰试验系统，其特征在于，所述制冷装置包括：

导热油换热器，所述导热油换热器的输入口与所述加热装置相连，所述导热油换热器的输出口与所述燃油模块相连；

液氮制冷机构，所述液氮制冷机构与所述导热油换热器相连，用于对所述导热油降温。

3.根据权利要求1或2所述的燃油结冰试验系统，其特征在于，所述燃油模块包括燃油管道、试验油箱、燃油输送泵、预冷油箱、燃油循环泵和燃油换热器，

其中，所述试验油箱、所述燃油输送泵和所述预冷油箱通过所述燃油管道相连，形成燃油输送回路；

所述预冷油箱、所述燃油循环泵和所述燃油换热器通过所述燃油管道相连，形成燃油循环回路；

所述导热油模块通过所述燃油换热器与所述燃油模块相连。

4.根据权利要求3所述的燃油结冰试验系统，其特征在于，所述燃油模块还包括第一调节阀和第一流量计，所述第一调节阀和所述第一流量计设于所述燃油输送回路中；

且所述第一调节阀设于所述燃油输送泵的输出口处，所述第一流量计设于所述第一调节阀处。

5.根据权利要求3所述的燃油结冰试验系统，其特征在于，所述预冷油箱上设有取样阀。

6.根据权利要求3所述的燃油结冰试验系统，其特征在于，所述燃油模块还包括：

含水量调整装置，所述含水量调整装置设于燃油循环回路中，且所述含水量调整装置通过所述燃油管道连接在所述燃油循环泵和所述预冷油箱之间；

第一流体阀，所述第一流体阀的输入口与所述燃油循环泵的输出口相连，所述第一流体阀的输出口与所述燃油换热器相连；

第二流体阀，所述第二流体阀的输入口与所述燃油循环泵的输出口相连，所述第二流体阀的输出口与所述含水量调整装置相连。

7.根据权利要求6所述的燃油结冰试验系统，其特征在于，所述含水量调整装置包括输水装置和调节支路，所述输水装置通过所述调节支路与所述预冷油箱相连。

8.根据权利要求7所述的燃油结冰试验系统，其特征在于，所述输水装置包括水箱、水泵、第二调节阀和第二流量计，

水箱；

水泵，所述水泵的输入口与所述水箱相连，所述水泵的输出口通过所述调节支路与所述预冷油箱相连。

9.根据权利要求8所述的燃油结冰试验系统，其特征在于，所述输水装置还包括：

第二调节阀，所述第二调节阀设于所述水泵的输出口处；

第二流量计，所述第二流量计设于所述第二调节阀处。

10.根据权利要求8所述的燃油结冰试验系统，其特征在于，所述调节支路还包括：

第一支路，所述第一支路包括依次连接的第三流体阀和油水混合器；

第二支路，所述第二支路包括依次连接的第四流体阀和油水分离器；

第三支路，所述第三支路包括第五流体阀；

其中，所述第一支路、所述第二支路和所述第三支路的输入端相连，形成第一输入端，所述第一支路、所述第二支路和所述第三支路的输出端相连，形成第一输出端；

所述输水装置、所述燃油换热器和所述燃油循环泵的输出口均与所述第一输入端相连，所述预冷油箱的输入口均与所述第一输出端相连。

Images