CN213956788U - 试验供油系统及航空发动机试验平台 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种试验供油系统，包括：油箱；试验腔体，用于设置待进行供油试验的试验件；供油油路，连通于油箱的出油口与试验腔体的进油口之间，用于供给试验腔体以设定流量和温度的油液；回油油路，连通于试验腔体的出油口与油箱的进油口之间，用于将收集自试验腔体内的油液回流至油箱；以及旁通油路，进口端通过三通阀连接于供油油路，出口端连接于回油油路，从而与试验腔体并联地设置，被配置为通过控制自身的油液流量调整试验腔体的油液流量。本公开实施例实现能够满足不同供油流量的试验需求，节省设备建设成本，同时对回油温度的闭环控制，温度控制精度高且能耗小，节约设备运行成本。本公开还涉及一种航空发动机实验平台。

Description

试验供油系统及航空发动机试验平台

技术领域

本公开涉及航空发动机的试验与制造领域，尤其涉及一种供油系统及航空发动机试验平台。

背景技术

航空发动机各旋转部件对滑油流量的需求从零点几升每分钟，如石墨密封冷却供油，到几十升每分钟不等，如前轴承腔供油，而供油温度则从常温到160℃以上不等。在开展润滑相关试验时，每种试验件对于不同的试验工况，其供油流量和温度又各不相同，同时还需开展不同的供回油比匹配优化试验，例如验证轴承腔积油、封严漏油等。

因此，设计一种通用性好：既具有宽流量范围，如从零点几升每分钟到几十升每分钟，且供回油比可调而供油温度可控的试验供油系统，并使试验供油系统兼具运行可靠、节能的优点就显得尤为重要。

目前对于不同供油范围的试验供油系统通常选用调节阀、变量泵等方案对供油压力和流量进行调节。然而这类技术方案受限于泵的输出特性和阀门死区等原因，其供油流量的范围比(最大流量/最小流量)大概在10左右。而对于供油温度而言，一般采用供油加温、回油散热冷却的方法实现，但是不对回油根据供油温度的要求加以温度闭环控制，浪费供油加热能量。

实用新型内容

有鉴于此，本公开实施例提供一种试验供油系统及航空发动机试验平台，能够满足不同供油流量的试验需求。

在本公开的一个方面，提供一种试验供油系统，包括：

油箱；

试验腔体，用于设置待进行供油试验的试验件；

供油油路，连通于所述油箱的出油口与所述试验腔体的进油口之间，用于供给所述试验腔体以设定流量和温度的油液；

回油油路，连通于所述试验腔体的出油口与所述油箱的进油口之间，用于将收集自所述试验腔体内的油液回流至所述油箱；以及

旁通油路，进口端通过三通阀连接于所述供油油路，出口端连接于所述回油油路，从而与所述试验腔体并联地设置，被配置为通过控制自身的油液流量调整所述试验腔体的油液流量。

在一些实施例中，所述试验供油系统还包括：

供油泵，设置于所述供油油路，并位于所述油箱的出油口与所述三通阀之间，用于向所述试验腔体泵送油液；以及

加热器，设置于所述供油油路，并位于所述供油泵和所述三通阀之间，用于加热所述供油油路的油液。

在一些实施例中，所述试验供油系统还包括：

流量计，设置于所述供油油路，并位于所述三通阀与所述试验腔体的进油口之间，用于测量所述供油油路的油液流量；以及

第一温度传感器，设置于所述试验腔体的进油口，用于测量油液的温度，并信号连接于所述加热器；

其中，所述供油泵的转速可调，并被配置为根据所述流量计的测量结果调整自身的转速，所述加热器被配置为根据所述第一温度传感器的测量结果，调整对油液的加热温度。

在一些实施例中，所述试验供油系统还包括：

节流喷嘴旁路，进口端设置于所述加热器和所述三通阀之间，出口段设置于所述旁通油路，包括串联设置的节流喷嘴和截止阀，所述节流喷嘴用于使流经所述节流喷嘴旁路的油液具有设定的流量和压力，以满足所述供油泵最小工况流量和压力要求。

在一些实施例中，所述试验供油系统还包括：

散热器，设置于所述回油油路，外接有冷却水，用于对回油油路的油液进行冷却；以及

电动三通比例阀，设置于所述试验腔体的出油口与所述散热器之间，并分有冷却旁路连接于所述散热器的出油口与所述油箱的进油口之间，以使所述冷却旁路与所述散热器并联设置。

在一些实施例中，所述试验供油系统还包括：

第二温度传感器，设置于所述油箱的进油口，用于测量油液的温度，并信号连接于所述散热器；

其中，所述电动三通比例阀被配置为：根据所述第二温度传感器的温度测量值，调整流经所述散热器的油液比例，使所述第二温度传感器的温度测量值与所述第一温度传感器的温度测量值的差值等于设定温差值。

在一些实施例中，所述试验供油系统还包括：

第一回油泵，设置于所述回油油路，并位于所述试验腔体的出油口和所述电动三通比例阀之间，用于向所述电动三通比例阀泵送油液；以及

第一单向阀，设置于所述第一回油泵和所述电动三通比例阀之间，并仅能使油液从所述第一回油泵向所述电动三通比例阀单向流动。

在一些实施例中，所述试验供油系统还包括：

第二回油泵，与所述第一回油泵并联地设置于所述试验腔体的出油口和所述电动三通比例阀之间，且排量较所述第一回油泵小；以及

第二单向阀，设置于所述第二回油泵和所述电动三通比例阀之间，并仅能使油液从所述第二回油泵向所述电动三通比例阀单向流动。

在一些实施例中，所述试验供油系统还包括：

溢流油路，连通于所述油箱的进油口与所述供油泵的出口之间，并设有溢流阀，用于调整所述溢流油路的溢流压力。

在本公开的另一个方面，提供一种航空发动机试验平台，包括根据前文任一项实施例所述的试验供油系统。

因此，根据本公开实施例，在保证供油泵运行在稳定的压力和流量的工况的基础上，通过设置旁通油路来实现供油流量范围从零到最大流量的无极可调，满足不同供油流量的试验需求，避免对于不同的供油要求设计多台套供油设备，节省设备建设成本。同时本公开所提供的试验供油系统通过对回油的分流及对温度的闭环控制，使回油温度接近于供油温度，从而无需对供油做过多的加热，只需采用小功率加热器对供油温度进行微调，达到温度控制精度高且能耗小的目的，节约设备运行成本。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1是根据本公开一些实施例的试验供油系统的结构示意图；

图2是根据本公开一些实施例的试验供油系统在试验准备或油液预热运行模式下的流动状态示意图；

图3是根据本公开一些实施例的试验供油系统在较大供油流量运行模式下的流动状态示意图；

图4是根据本公开一些实施例的试验供油系统在较小供油流量运行模式下的流动状态示意图。

图中：

1，油箱；2，过滤器；3，供油泵；4，供油泵驱动电机；5，加热器前温度传感器；6，溢流阀；7，加热器；8，三通阀；9，节流喷嘴；10，截止阀；11，流量计；12，第一温度传感器；13，试验腔体；14，第二回油泵驱动电机；15，第二回油泵；16，第一回油泵；17，第一回油泵驱动电机泵；18，电动三通比例阀；19，散热器；20，第二温度传感器；a，供油油路；b，回油油路；c，旁通油路；d，节流喷嘴旁路；e，溢流油路。

应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。

本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

如图1～4所示：在本公开的一个方面，提供一种试验供油系统，包括油箱1、实验腔体13、供油油路a、回油油路b和旁通油路c。其中的试验腔体用于设置待进行供油试验的试验件；供油油路a连通于所述油箱1的出油口与所述试验腔体的进油口之间，用于供给所述试验腔体以设定流量和温度的油液；回油油路b连通于所述试验腔体的出油口与所述油箱1的进油口之间，用于将收集自所述试验腔体内的油液回流至所述油箱1；而旁通油路c则进口端通过三通阀8连接于所述供油油路a，出口端连接于所述回油油路b，从而与所述试验腔体并联地设置，被配置为通过控制自身的油液流量调整所述试验腔体的油液流量。

由于旁通油路c的设置，使得自供油泵3泵出的油液能够有选择控制进入实验腔体13所在油路的比例，而在三通阀8的流量控制下，实验腔体13的油液流量可从零无极地变化至供油泵3的最大流量，从而满足不同供油流量的实验需求，避免对于不同的供油要求设计多台套供油设备，节省设备建设成本。

而为了满足实验腔体13的供油流量、压力和温度需求，在一些实施例中，所述试验供油系统还包括供油泵3和加热器7。其中的供油泵3设置于所述供油油路a，并位于所述油箱1的出油口与所述三通阀8之间，用于向所述试验腔体泵送油液；而加热器7则设置于所述供油油路a，并位于所述供油泵3和所述三通阀8之间，用于加热所述供油油路a的油液。

进一步的，为了对实验腔体13的供油流量、压力和温度需求进行回路控制，在一些实施例中，所述试验供油系统还包括流量计11和第一温度传感器12。其中的流量计11设置于所述供油油路a，并位于所述三通阀8与所述试验腔体的进油口之间，用于测量所述供油油路a的油液流量；而第一温度传感器12则设置于所述试验腔体的进油口，用于测量油液的温度，并信号连接于所述加热器7。并且所述供油泵3的转速可调，并被配置为根据所述流量计11的测量结果调整自身的转速，所述加热器7被配置为根据所述第一温度传感器12的测量结果，调整对油液的加热温度。

由此，供油泵3与流量计11组成供油流量闭环控制，加热器7与温度传感器组成供油温度闭环控制，使得对实验腔体13内的油液温度和流量的控制更为精准。

进一步的，考虑到供油泵3最小工况的流量和压力要求，在一些实施例中，所述试验供油系统还包括节流喷嘴旁路，进口端设置于所述加热器7和所述三通阀8之间，出口段设置于所述旁通油路c，包括串联设置的节流喷嘴9和截止阀10，所述节流喷嘴9用于使流经所述节流喷嘴旁路的油液具有设定的流量和压力，以满足所述供油泵3最小工况流量和压力要求。

节流喷嘴旁路上所串联设置的节流喷嘴9和截止阀10，能够保证在试验件小流量供油工况下供油泵3能继续稳定运行；能满足加热器7的最小加热功率和流量要求；并且节流喷嘴旁路与回油支路在电动三通比例阀18前汇流，能够达到更精准控制滑油回油温度。

而为了控制回油油路的油液温度，在一些实施例中，所述试验供油系统还包括散热器19和电动三通比例阀18。其中的散热器19设置于所述回油油路b，外接有冷却水，用于对回油油路b的油液进行冷却；而电动三通比例阀18则设置于所述试验腔体的出油口与所述散热器19之间，并分有冷却旁路连接于所述散热器19的出油口与所述油箱1的进油口之间，以使所述冷却旁路与所述散热器19并联设置。

进一步的，为了对回油油路的油液温度进行闭环控制，在一些实施例中，所述试验供油系统还包括第二温度传感器20，设置于所述油箱1的进油口，用于测量油液的温度，并信号连接于所述散热器19；其中，所述电动三通比例阀18被配置为：根据所述第二温度传感器20的温度测量值，调整流经所述散热器19的油液比例，使所述第二温度传感器20的温度测量值与所述第一温度传感器12的温度测量值的差值等于设定温差值。

电动三通比例阀18与第二温度传感器20组成回油温度闭环控制，同时根据供油温度的要求，考虑油箱1以及管路的散热、供油泵3对滑油的加热效应等因素，控制回油温度与供油温度的温差值，确保回油经过油箱1和供油管路后温度接近要求的供油温度。而当供油温度与目标温度有偏差时，通过加热器7对其微调，满足控制精度要求，同时大大减少加热功率和能量消耗。

为了对回油油路的油液进行泵送，在一些实施例中，所述试验供油系统还包括第一回油泵16和第一单向阀。其中的第一回油泵16设置于所述回油油路b，并位于所述试验腔体的出油口和所述电动三通比例阀18之间，用于向所述电动三通比例阀18泵送油液；而第一单向阀则设置于所述第一回油泵16和所述电动三通比例阀18之间，并仅能使油液从所述第一回油泵16向所述电动三通比例阀18单向流动。

进一步的，在一些实施例中，所述试验供油系统还包括第二回油泵15和第二单向阀。其中的第二回油泵15与所述第一回油泵16并联地设置于所述试验腔体的出油口和所述电动三通比例阀18之间，且排量较所述第一回油泵16小；而第二单向阀则设置于所述第二回油泵15和所述电动三通比例阀18之间，并仅能使油液从所述第二回油泵15向所述电动三通比例阀18单向流动。

第一回油泵16和第二回油泵15的设置，使得回油油路能够根据供回油比的需求，有选择地选择开启大排量的第一回油泵16还是同时开启第一回油泵16和第二回油泵15。并且，第一回油泵16和第二回油泵15的流量/转速可调，组合使用满足回油流量要求。

为了保证实验供油系统的安全，在一些实施例中，所述试验供油系统还包括溢流油路，连通于所述油箱1的进油口与所述供油泵3的出口之间，并设有溢流阀6，用于调整所述溢流油路的溢流压力。

以下结合附图对本申请做进一步描述：如图2所示，为试验准备/滑油预热运行模式。在该模式下，滑油经供油泵3、加热器7、三通阀8旁路、电动三通比例阀18旁路非散热器19支路后回到油箱1，直到油箱1滑油T0接近供油温度，该运行模拟滑油不经过试验供油支路和回油冷却支路，供油流量和加热器7功率皆运行在最大状态，保证最短时间完成试验准备。

如图3所示，为试验腔体较大供油流量运行模式。在该模式下，滑油经供油泵3、加热器7、三通阀8后经供油支路到达试验腔体，节流喷嘴9旁路截止阀10关闭。流量计11与供油泵3组成供油流量闭环控制，满足供油流量及精度要求，回油泵根据供回油比的需求选择开启大排量的第一回油泵16还是同时开启第一回油泵16和第二回油泵15，回油经过电动三通比例阀18后分两路，一路通过旁路直接回油箱1，另一路经散热器19回油箱1，回油温度T5的设定根据供油温度要求确定，同时通过调节电动三通比例阀18开度闭环控制T5温度。

如图4所示，为试验腔体较小供油流量运行模式。为了满足供油泵3能运行在压力和流量比较稳定的工况，截止阀10处于打开状态，滑油经供油泵3、加热器7后分两路：节流喷嘴9旁路和供油支路。节流喷嘴9旁路与回油泵出口回油汇流三通阀8后，供油支路通过流量计11与供油泵3组成供油流量闭环控制，回油根据供油比选择开启第一回油泵16或者第二回油泵15满足供回油比要求。回油泵出口与节流喷嘴9汇流后经电动三通比例阀18分两路会油箱1，同理，回油温度T5通过三通比例阀闭环温度控制。

在本公开的另一个方面，提供一种航空发动机试验平台，包括根据前文任一项实施例所述的试验供油系统。

因此，根据本公开实施例，在保证供油泵3运行在稳定的压力和流量的工况的基础上，通过设置旁通油路c来实现供油流量范围从零到最大流量的无极可调，满足不同供油流量的试验需求，避免对于不同的供油要求设计多台套供油设备，节省设备建设成本。同时本公开所提供的试验供油系统通过对回油的分流及对温度的闭环控制，使回油温度接近于供油温度，从而无需对供油做过多的加热，只需采用小功率加热器7对供油温度进行微调，达到温度控制精度高且能耗小的目的，节约设备运行成本。

至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种试验供油系统，其特征在于，包括：

油箱(1)；

试验腔体，用于设置待进行供油试验的试验件；

供油油路(a)，连通于所述油箱(1)的出油口与所述试验腔体的进油口之间，用于供给所述试验腔体以设定流量和温度的油液；

回油油路(b)，连通于所述试验腔体的出油口与所述油箱(1)的进油口之间，用于将收集自所述试验腔体内的油液回流至所述油箱(1)；以及

旁通油路(c)，进口端通过三通阀(8)连接于所述供油油路(a)，出口端连接于所述回油油路(b)，从而与所述试验腔体并联地设置，被配置为通过控制自身的油液流量调整所述试验腔体的油液流量。

2.根据权利要求1所述的试验供油系统，其特征在于，还包括：

供油泵(3)，设置于所述供油油路(a)，并位于所述油箱(1)的出油口与所述三通阀(8)之间，用于向所述试验腔体泵送油液；以及

加热器(7)，设置于所述供油油路(a)，并位于所述供油泵(3)和所述三通阀(8)之间，用于加热所述供油油路(a)的油液。

3.根据权利要求2所述的试验供油系统，其特征在于，还包括：

流量计(11)，设置于所述供油油路(a)，并位于所述三通阀(8)与所述试验腔体的进油口之间，用于测量所述供油油路(a)的油液流量；以及

第一温度传感器(12)，设置于所述试验腔体的进油口，用于测量油液的温度，并信号连接于所述加热器(7)；

其中，所述供油泵(3)的转速可调，并被配置为根据所述流量计(11)的测量结果调整自身的转速，所述加热器(7)被配置为根据所述第一温度传感器(12)的测量结果，调整对油液的加热温度。

4.根据权利要求2所述的试验供油系统，其特征在于，还包括：

节流喷嘴旁路，进口端设置于所述加热器(7)和所述三通阀(8)之间，出口段设置于所述旁通油路(c)，包括串联设置的节流喷嘴(9)和截止阀(10)，所述节流喷嘴(9)用于使流经所述节流喷嘴旁路的油液具有设定的流量和压力，以满足所述供油泵(3)最小工况流量和压力要求。

5.根据权利要求3所述的试验供油系统，其特征在于，还包括：

散热器(19)，设置于所述回油油路(b)，外接有冷却水，用于对回油油路(b)的油液进行冷却；以及

电动三通比例阀(18)，设置于所述试验腔体的出油口与所述散热器(19)之间，并分有冷却旁路连接于所述散热器(19)的出油口与所述油箱(1)的进油口之间，以使所述冷却旁路与所述散热器(19)并联设置。

6.根据权利要求5所述的试验供油系统，其特征在于，还包括：

第二温度传感器(20)，设置于所述油箱(1)的进油口，用于测量油液的温度，并信号连接于所述散热器(19)；

其中，所述电动三通比例阀(18)被配置为：根据所述第二温度传感器(20)的温度测量值，调整流经所述散热器(19)的油液比例，使所述第二温度传感器(20)的温度测量值与所述第一温度传感器(12)的温度测量值的差值等于设定温差值。

7.根据权利要求5所述的试验供油系统，其特征在于，还包括：

第一回油泵(16)，设置于所述回油油路(b)，并位于所述试验腔体的出油口和所述电动三通比例阀(18)之间，用于向所述电动三通比例阀(18)泵送油液；以及

第一单向阀，设置于所述第一回油泵(16)和所述电动三通比例阀(18)之间，并仅能使油液从所述第一回油泵(16)向所述电动三通比例阀(18)单向流动。

8.根据权利要求7所述的试验供油系统，其特征在于，还包括：

第二回油泵(15)，与所述第一回油泵(16)并联地设置于所述试验腔体的出油口和所述电动三通比例阀(18)之间，且排量较所述第一回油泵(16)小；以及

第二单向阀，设置于所述第二回油泵(15)和所述电动三通比例阀(18)之间，并仅能使油液从所述第二回油泵(15)向所述电动三通比例阀(18)单向流动。

9.根据权利要求2所述的试验供油系统，其特征在于，还包括：

溢流油路，连通于所述油箱(1)的进油口与所述供油泵(3)的出口之间，并设有溢流阀(6)，用于调整所述溢流油路的溢流压力。

10.一种航空发动机试验平台，其特征在于，包括根据权利要求1～9任一项所述的试验供油系统。

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