CN211695480U - 一种用于航空油料的低温缓冲系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于航空油料的低温缓冲系统，包括真空压力油罐、真空泵和低温制冷机组，真空压力油罐中设置有温度感应器，真空泵与所述真空压力油罐连接，真空压力油罐上连接有油料输出管、油料回流管，低温制冷机组包括第一循环冷却机组和第二循环冷却机组，第一循环冷却机组和第二循环冷却机组均通过油管与真空压力油罐形成循环连接，第一循环冷却机组以乙二醇或甘油为冷冻剂，第二循环冷却机组以氟利昂为冷冻剂。本实用新型所提供的用于航空油料的低温缓冲系统，通过采用第一循环冷却机组和第二循环冷却机组对油料实行阶段降温，进而避免了油料在低温制冷机组中快速降温，有效提高了蒸发器的使用效率和使用寿命。

Description

一种用于航空油料的低温缓冲系统

技术领域

本实用新型属于供油系统领域，具体涉及一种用于航空油料的低温缓冲系统。

背景技术

随着航空技术的不断发展，对航空飞行器一些器件(如：电磁阀、柱塞泵和阀门等)的可靠性、耐候性等技术指标的要求越来越高，往往要对设计或生产的器件进行从地面到高空的模拟试验，并根据试验得出的数据进一步优化设计或生产的器件，电磁阀、柱塞泵和阀门等器件在航空飞行器中主要是用来输送各种航空油料(如：航空燃油、航空润滑油、航空冷冻液等)，这些油料在输送过程中，油料的温度会经历大范围的变化，从+200℃～+160℃到-45℃～-60℃，这就要求这些器件能耐受这样的温度变化。这类试验是一般有航空器件油料模拟试验系统进行。

在这类试验中能否提供流量、温度恒定油料是试验能否进行的关键；现有技术中，提供低温油料的方法是将油料放入保温箱内，同时将低温系统的蒸发器也放入保温箱内，这时蒸发器和油料便可以交换热量，油料和蒸发器就装在油槽内，油料通过油料进出口与用户的试验器相连。这样的油槽在低压力、油料粘度低、设备运行时间短的情况下可以勉强使用，但是如果试验器的压力高，温度低、运行时间长，油料粘度大的情况下，这样的油槽就不适用了，因为液体在低温下，其粘度会增大，无论是燃油还是滑油，在温度极低的情况下，其粘度会大幅度地提高(燃油在温度25℃时，粘度为3.7mPas，-60℃时，粘度为480mPas，滑油温度在25℃时，粘度为59mPas，-40℃时，粘度为20000mPas(动力粘度))；这样在降温的过程中，由于蒸发器中的铜管壁最先跟着降温，这就容易导致靠近蒸发器中铜管壁的油料在铜管壁的内部形成一层油膜，随着时间的推移蒸发器中铜管壁表面的油膜会越来越厚，最终使导致铜管壁被堵塞，进而使得该蒸发器无法进行热交换达到所需实验温度的缺陷。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的主要目的在于提供一种用于航空油料的低温缓冲系统，旨在解决现有低温缓冲系统容易发生堵塞，导致蒸发器无法进行热交换进而达不到所需试验温度的问题。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于航空油料的低温缓冲系统，包括真空压力油罐、真空泵和低温制冷机组，所述真空压力油罐中设置有温度感应器，所述真空泵与所述真空压力油罐连接，所述低温制冷机组包括第一循环冷却机组和第二循环冷却机组，所述第一循环冷却机组和第二循环冷却机组均通过油管与所述真空压力油罐形成循环连接，所述第一循环冷却机组以乙二醇或甘油为冷冻剂，所述第二循环冷却机组以氟利昂为冷冻剂。

优选地，其中所述第一循环冷却机组包括通过第一管路依次相连的压缩机、冷凝器、乙二醇或甘油储液罐、膨胀阀和蒸发器；所述第二循环冷却机组包括通过第二管路依次相连的压缩机、冷凝器、氟利昂储液罐、膨胀阀和蒸发器，所述蒸发器通过油管与所述真空压力油罐形成循环连接。

优选地，其中所述蒸发器包括壳体和若干换热管，所述壳体的两端分别有油料进口和油料出口，所述壳体的侧壁两端分别设有换热介质进口和换热介质出口；所述换热管并联设置于所述壳体内，且所述换热管的两端分别与所述油料进口和油料出口接通，所述油料进口与油料出口通过油管与所述真空压力罐形成循环连接。

优选地，其中所述换热管由黄铜或紫铜材料构成。

优选地，其中所述第一循环冷却机组中蒸发器的油料进口与所述真空压力罐之间的油管上设置有第一电动调节阀，所述第二循环冷却机组中蒸发器的油料进口与所述真空压力罐之间的油管上设置有第二电动调节阀。

优选地，其中还包括控制器，所述真空泵、温度感应器、第一循环冷却机组、第二循环冷却机组、第一电动调节阀与第二电动调节阀均与所述控制器电连接。

优选地，其中所述第一电动调节阀和第二电动调节阀的执行模块为自动开关，所述自动开关在所述真空压力油罐内的油料温度达到或低于设定温度P1时，自动关闭第一电动调节阀，开启第二电动调节阀，且所述第一电动调节阀和第二电动调节阀在断电状态下为关闭状态。

优选地，其中还包括用于控制所述电动调节阀打开或关闭的手动开关以及用于所述自动开关与所述手动开关之间进行转换的切换装置。

优选地，其中所述控制器内置于一控制箱中，所述控制箱上安装有控制按钮和控制屏，所述控制按钮与所述控制屏与所述控制器电连接。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下优点：

本实用新型所提供的用于航空燃料的低温缓冲系统，通过设置在真空压力油罐内的温度感应器得知罐内油料的温度，首先开启第一循环冷却机组，通过第一循环冷却机组中的冷却液对罐内油料进行换热降温至P1时，关闭第一循环冷却机组，同时开启第二循环冷切机组，通过第二循环冷切机组中的冷却液对罐内油料进行换热降温至实验所需温度P2；本申请通过采用第一循环冷却机组和第二循环冷却机组对油料实行阶段降温，进而避免了油料在低温制冷机组中快速降温，导致靠近蒸发器的铜管壁内的油料由于降温速度太快导致的结晶形成油膜的问题，进而使得油料在低温制冷机组中的流动能够顺利进行，为能够进一步冷却油料的温度提供了可能，有效提高了蒸发器的使用效率和使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型所提供的低温缓冲系统的整体结构示意图；

图2为本实用新型所提供的低温缓冲系统的第一循环制冷机组中蒸发器的结构示意图；

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。

基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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实用新型中的具体含义。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

实施例1

如图1所示，一种用于航空油料的低温缓冲系统，包括储油罐(图中未画出)、真空压力油罐1、真空泵2和低温制冷机组，在真空压力油罐1中设置有温度感应器4，该温度感应器4可以是数显温度感应器，操作人员可以直接从数显温度感应器中读取相应的温度数据；储油罐与真空压力油罐1通过油管连接，在储油罐与真空压力油罐之间的油管上设置有开关阀门，该开关阀门用于控制储油罐中的油料输入值真空压力油罐中；真空泵2与真空压力油罐1连接，真空压力油罐1上连接有油料输出管5、油料回流管，低温制冷机组包括第一循环冷却机组和第二循环冷却机组，第一循环冷却机组和第二循环冷却机组均通过油管与真空压力油罐1形成循环连接，所述第一循环冷却机组以乙二醇或甘油为冷冻剂，所述第二循环冷却机组以氟利昂为冷冻剂。

具体使用时，通过设置在真空压力油罐中的温度感应器随时读取罐内油料的温度；开启开关阀门，从储油罐中的输入规定量的油料至真空压力油罐中，然后关闭开关阀门，开启真空泵和第一循环冷却机组，让罐内的油料跟第一循环冷却机组中的热交换介质进行热交换循环冷却，直至罐内的油料温度降至P1；然后关闭第一循环冷却机组，同时开启第二循环冷却机组，再次让降至温度P1的油料跟第二循环冷却机组中的热交换介质进行热交换循环冷却，直至罐内的油料温度降至P2；下面以航空燃油需要将其冷却至-55℃为例，将储油罐中的航空燃油输入至真空压力油罐中，开启真空泵和第一循环冷却机组，让罐内的油料跟第一循环冷却机组中的热交换介质进行热交换循环冷却，直至罐内的油料温度降至-10℃；然后关闭第一循环冷却机组，同时开启第二循环冷却机组，再次让降至温度-10℃的油料跟第二循环冷却机组中的热交换介质进行热交换循环冷却，直至罐内的油料温度降至-55℃，然后关闭第二循环冷却机组，将达到试验温度要求的油料通过油料输出管输出进行下一步的试验操作；

相比于先前直接采用以氟利昂作为冷却剂的循环冷却机组对真空压力油罐内的油料进行降温比较起来(真空压力油罐内的油料的温度冷却至-38℃时，油料已经无法流动，使得低温冷却试验无法正常进行)；本申请的冷却装置不仅能够使得油料达到更低的冷却温度(可达-50℃)，同时也保证了蒸发器的使用效率和使用寿命，为油料的安全使用提供了技术支持。

其中第一循环冷却机组包括通过第一管路依次相连的压缩机311、冷凝器312、乙二醇或甘油储液罐313、膨胀阀314和蒸发器315；第二循环冷却机组包括通过第二管路依次相连的压缩机321、冷凝器322、氟利昂储液罐323、膨胀阀324和蒸发器325，蒸发器均通过油管与真空压力油罐形成循环连接，具体的，乙二醇或甘油制冷剂自乙二醇或甘油储液罐进入第一管路中流通，氟利昂制冷剂自氟利昂储液罐进入第二管路中流通；

其中第一循环制冷机组和第二循环制冷机组中的蒸发器的结构相同，下面以第一循环制冷机组中的蒸发器的结构为例，如图2所示，蒸发器包括壳体3151和若干换热管3152，该换热管3152由黄铜或紫铜材料构成；壳体3151的两端分别有油料进口3153和油料出口3154，壳体3151的侧壁两端分别设有换热介质进口3155和换热介质出口3156；换热管3152并联设置于壳体3151内，且换热管3151的两端分别与油料进口3153和油料出口3154接通，油料进口3153与油料出口3154通过油管与真空压力罐1形成循环连接；

实施例2

再次参考图1，在实施例1的基础上，该低温缓冲系统还包括控制器8，控制器8内置于一控制箱中，在控制箱上安装有控制按钮和控制屏，其中第一循环冷却机组中蒸发器315的油料进口与真空压力罐1之间的油管上设置有第一电动调节阀6，第二循环冷却机组中蒸发器325的油料进口与真空压力罐1之间的油管上设置有第二电动调节阀7，且控制按钮和控制屏、真空泵2、温度感应器4、第一循环冷却机组、第二循环冷却机组、第一电动调节阀6与第二电动调节阀7均与控制器8电连接，该控制器8的设置为该低温缓冲系统的智能自动化和方便实用性提供了技术支持。

其中，控制器可以是包括微控制器(Micro Controller Unit,MCU)的集成电路。本领域技术人员所熟知的是，微控制器可以包括中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)、只读存储模块(Read-Only Memory，ROM)、随机存储模块(Random Access Memory，RAM)、定时模块、数字模拟转换模块(A/D Converter)、以及若干输入/输出端口。当然，控制装置也可以采用其它形式的集成电路，如特定用途集成电路(Application SpecificIntegrated Circuits,ASIC)或现场可编程门阵列(Field-programmable Gate Array，FPGA)等。

另外，说明书中的真空泵、温度感应器、第一循环冷却机组、第二循环冷却机组、第一电动调节阀、第二电动调节阀、控制箱、控制按钮和控制屏等其他部件无特殊说明的，均可以通过商业途径购买获得。

优选地，在本实施例的一个优选技术方案中，其中第一电动调节阀6和第二电动调节阀7的执行模块为自动开关，自动开关在真空压力油罐内的油料温度达到或低于设定温度P1时，自动关闭第一电动调节阀，开启第二电动调节阀，且第一电动调节阀和第二电动调节阀在断电状态下为关闭状态，其中P1的设定温度可以根据实际测试油料的种类自行设定，一般设置为-5～-20℃。

优选地，在本实施例的一个优选技术方案中，其中还包括用于控制电动调节阀打开或关闭的手动开关以及用于自动开关与所述手动开关之间进行转换的切换装置，控制电动调节阀打开或关闭的手动开关与控制器8、真空泵2和温度感应器4等电连接，且设于控制箱上，该手动开关可以控制电动调节阀的开启和关闭，当控制器、真空泵、或温度感应器出现故障时，切换装置可以将电动调节阀的开启或关闭方式切换到手动开关，从而由手动开关实现电动调节阀的开启或关闭，为保证低温缓冲系统的安全运行提供了技术支持。

在该低温缓冲系统运行的过程中，能够通过第一调节阀、第二调节阀控制油料进入循环冷却机组的量，以及通过膨胀阀控制热交换介质的循环量，达到很好的控制油料的降温速度的目的，根据实际油料的类型，调整换热管中的油料温度与换热介质的温度始终处于温差T1内，进而为进一步提高油料的冷却温度提供了技术支持。

以上，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种用于航空油料的低温缓冲系统，其特征在于，包括真空压力油罐、真空泵和低温制冷机组，所述真空压力油罐中设置有温度感应器，所述真空泵与所述真空压力油罐连接，所述低温制冷机组包括第一循环冷却机组和第二循环冷却机组，所述第一循环冷却机组和第二循环冷却机组均通过油管与所述真空压力油罐形成循环连接，所述第一循环冷却机组以乙二醇或甘油为冷冻剂，所述第二循环冷却机组以氟利昂为冷冻剂。

2.根据权利要求1所述的用于航空油料的低温缓冲系统，其特征在于，所述第一循环冷却机组包括通过第一管路依次相连的压缩机、冷凝器、乙二醇或甘油储液罐、膨胀阀和蒸发器；所述第二循环冷却机组包括通过第二管路依次相连的压缩机、冷凝器、氟利昂储液罐、膨胀阀和蒸发器，所述蒸发器通过油管与所述真空压力油罐形成循环连接。

3.根据权利要求2所述的用于航空油料的低温缓冲系统，其特征在于，所述蒸发器包括壳体和若干换热管，所述壳体的两端分别有油料进口和油料出口，所述壳体的侧壁两端分别设有换热介质进口和换热介质出口；所述换热管并联设置于所述壳体内，且所述换热管的两端分别与所述油料进口和油料出口接通，所述油料进口与油料出口通过油管与所述真空压力罐形成循环连接。

4.根据权利要求3所述的用于航空油料的低温缓冲系统，其特征在于，所述换热管由黄铜或紫铜材料构成。

5.根据权利要求4所述的用于航空油料的低温缓冲系统，其特征在于，所述第一循环冷却机组中蒸发器的油料进口与所述真空压力罐之间的油管上设置有第一电动调节阀，所述第二循环冷却机组中蒸发器的油料进口与所述真空压力罐之间的油管上设置有第二电动调节阀。

6.根据权利要求5所述的用于航空油料的低温缓冲系统，其特征在于，还包括控制器，所述真空泵、温度感应器、第一循环冷却机组、第二循环冷却机组、第一电动调节阀与第二电动调节阀均与所述控制器电连接。

7.根据权利要求6所述的用于航空油料的低温缓冲系统，其特征在于，所述第一电动调节阀和第二电动调节阀的执行模块为自动开关，所述自动开关在所述真空压力油罐内的油料温度达到或低于设定温度P1时，自动关闭第一电动调节阀，开启第二电动调节阀，且所述第一电动调节阀和第二电动调节阀在断电状态下为关闭状态。

8.根据权利要求7所述的用于航空油料的低温缓冲系统，其特征在于，还包括用于控制所述电动调节阀打开或关闭的手动开关以及用于所述自动开关与所述手动开关之间进行转换的切换装置。

9.根据权利要求8所述的用于航空油料的低温缓冲系统，其特征在于，所述控制器内置于一控制箱中，所述控制箱上安装有控制按钮和控制屏，所述控制按钮与所述控制屏与所述控制器电连接。

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