CN216691271U - 一种燃油系统、燃气涡轮发动机及试验台架 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种燃油系统、燃气涡轮发动机及试验台架。所述燃油系统，用于燃烧室，包括：多条输油油路，输油油路包括输油段、供油段以及回油段，供油段、回油段与输油段通过第一阀连接，回油段设有可形成压降的第二阀，供油段通向燃烧室；油泵，用于从油箱抽取燃油输送至输油油路的输油段；多条回油油路，回油油路的一端与输油油路的输油段连接；其中，多条输油油路的每条输油油路一一对应连接多条回油油路的每条回油油路。降低了燃油系统的调节时间，提高了燃油系统供油的稳定性以及控制精确度。

Description

一种燃油系统、燃气涡轮发动机及试验台架

技术领域

本实用新型涉及一种燃油系统、燃气涡轮发动机及试验台架。

背景技术

燃烧室是发动机三大核心部件之一，燃烧室性能试验在发动机试验中占有较高的比重。试验中需要对燃烧室的燃油流量有精准的控制和计量，并且对供油压力的稳定性和操控的响应速率有一定要求。如果测量精度不高，会影响试验结果的准确性。如果供油压力不稳定，会造成熄火、燃烧振荡等现象，影响试验的进行。在此过程中，燃油系统起到至关重要的作用。

实用新型内容

本实用新型的一个目的提供一种燃油系统。

本实用新型的另一目的是提供一种燃气涡轮发动机。

本实用新型的又一目的是提供一种试验台架。

根据本实用新型一方面的一种燃油系统，用于燃烧室，包括：多条输油油路，所述输油油路包括输油段、供油段以及回油段，所述供油段、所述回油段与所述输油段通过第一阀连接，所述回油段设有可形成压降的第二阀，所述供油段通向所述燃烧室；油泵，用于从油箱抽取燃油输送至所述输油油路的所述输油段；多条回油油路，所述回油油路的一端与所述输油油路的所述输油段连接；其中，所述多条输油油路的每条所述输油油路一一对应连接所述多条回油油路的每条所述回油油路。

本申请的技术方案通过设置第一阀、第二阀，在燃油系统启动输油时，第一阀连通输油段与回油段，第二阀模拟燃烧室压降，调节燃油系统使供油稳定，然后燃烧室启动点火，第一阀切断输油段与回油段的连接、连通输油段与供油段，切换瞬时依然保证燃油系统供油稳定，降低了燃油系统的调节时间，提高了燃油系统供油的稳定性以及控制精确度。

在所述的燃油系统的一个或多个实施例中，各条所述输油油路均设置有一个所述油泵，多条所述输油油路之间并联连接。

在所述的燃油系统的一个或多个实施例中，所述油泵为定频泵。

在所述的燃油系统的一个或多个实施例中，所述燃油系统还包括流量计及流量调节阀，所述流量计、所述流量调节阀设置于所述输油段上。

在所述的燃油系统的一个或多个实施例中，所述回油油路上设置有压力调节阀。

在所述的燃油系统的一个或多个实施例中，在所述输油段上设置有蓄能器，所述蓄能器位于所述油泵的下游侧。

在所述的燃油系统的一个或多个实施例中，所述燃油系统还包括输油总路及回油总路，各条所述输油油路的上游端连接所述输油总路；各条所述回油油路的下游端及各条所述输油油路的所述回油段的下游端连接所述回油总路，所述回油总路的下游端连接所述输油总路。

在所述的燃油系统的一个或多个实施例中，所述第一阀为三通阀，所述燃油系统包括第一状态结构、第二状态结构：

在所述第一状态结构，所述三通阀连通所述输油段与所述回油段，所述输油段与所述供油段断开；

在所述第二状态结构，所述三通阀连通所述输油段与所述供油段，所述输油段与所述回油段断开。

根据本实用新型的另一方面的一种燃气涡轮发动机，包括燃烧室，以及如上所述的燃油系统，用于向所述燃烧室供油。

根据本实用新型的又一方面的一种试验台架，用于燃烧室的试验，包括如上所述的燃油系统。

附图说明

本实用新型上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，需要注意的是，这些附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本实用新型实际要求的保护范围构成限制，其中：

图1为一实施例的燃油系统的结构示意图。

附图标记：

1000-燃烧室；

100-燃油系统；

1-输油油路，101-输油段，102-供油段，103-回油段，1031-回油段的下游端，104-上游端，10-输油总路；

2-油泵；

3-回油油路，301-压力调节阀，302-回油油路的下游端，30-回油总路，3002-回油总路的下游端；

41-第一阀，411-三通阀；

42-第二阀，421-针阀；

5-油箱；

61-流量计，62-流量调节阀；

7-止回阀；

8-蓄能器，9-换热器，11-过滤器；

12-开关阀。

具体实施方式

现在将详细地参考本实用新型的各个实施方案，这些实施方案的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本实用新型将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本实用新型限制为那些示例性实施方案。相反，本实用新型旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本实用新型的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等效形式及其它实施方案。

在随后的描述中，“上游”、“下游”或者其他方位术语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和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或部件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的限制。另外，“上游”、“下游”以燃油流动方向为基准进行区分，具体地，燃油由“上游”流向“下游”。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”和/或“一实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

目前，随着对发动机的性能要求的日益提高，需要进一步改善燃油系统。

本申请的发明人经过深入研究发现，目前燃油系统的常规方案由油泵提供不同流量的燃油，经控制阀门等设备后，通入燃烧室试验件中。此方案在燃油控制的精确性和稳定性均不足，尤其在燃油流量的调整和切换过程中更为严重。常规由单一或几个组成的泵组在燃油总路上进行供油，对于多条油路供油需求，如果调整某一条油路的供油流量，将对其它条油路产生影响，尤其对大流量、宽范围的调节，燃油压力的波动性较大，需要较长时间来稳定供油流量。随着油泵输出功率的变化或阀门的切换，会造成燃油压力的瞬间波动，因而增加了控制的复杂性，也相应延长了试验时间。

基于以上考虑，发明人经过深入研究，设计了一种燃油系统，通过设置第一阀、第二阀，在燃油系统启动输油时，第一阀连通输油段与回油段，第二阀模拟燃烧室压降，调节燃油系统使供油稳定，然后燃烧室启动点火，第一阀切断输油段与回油段的连接、连通输油段与供油段，切换瞬时依然保证燃油系统供油稳定，降低了燃油系统的调节时间，提高了燃油系统供油的稳定性以及控制精确度。

虽然本申请实施例公开的燃油系统适用于发动机试验以达到燃油供油稳定、节约调节时间的效果，但不以此为限，只要是发动机可以应用本申请实施例公开的燃油系统即可。

参考图1所示，在一个实施例中，用于燃烧室1000的燃油系统100的具体结构可以是，包括多条输油油路1、油泵2以及多条回油油路3。输油油路1包括输油段101、供油段102以及回油段103，供油段102、回油段103与输油段101通过第一阀41连接，回油段103设有可形成压降的第二阀42，供油段102通向燃烧室1000。油泵2，用于从油箱5抽取燃油输送至输油油路1的输油段101。回油油路3的一端与输油油路1的输油段101连接。其中，多条输油油路的每条输油油路1一一对应连接多条回油油路的每条回油油路3。

此处的“输油段101”是指直接与油泵2相连进行燃油输送的管路。

此处的“供油段102”是指将燃油从输油段101输送至燃烧室1000进行燃烧的管路。

此处的“回油段103”是指在点火前油泵供油，使燃油从输油段101流经第二阀预先产生压降调节供油油量的管路，流经回油段103的燃油不参与燃烧，而是流回油泵2上游参与下一次的供油循环。

此处的“回油油路3”是指将输油油路1中多余的燃油输送回油泵2上游的管路。

此处的“供油段102、回油段103与输油段101通过第一阀41连接”是表示供油段102、回油段103各自通过一个第一阀41连接输油段101，或者是供油段102、回油段103共同通过一个第一阀41连接输油段101，例如图1所示，供油段102、回油段103通过三通阀411连接输油段101。第一阀41控制输油段101与供油段102、回油段103连接的通断。

此处的“可形成压降的第二阀42”是表示，当输油段101与供油段102连通时，供油段102因通向燃烧室1000会产生压降，当输油段101与回油段103连通时，第二阀42产生的压降模拟燃烧室1000产生的压降。例如图1所示，第二阀42采用针阀421。

本实施例的有益效果在于，通过设置第一阀、第二阀，在燃油系统启动输油时，第一阀连通输油段与回油段，第二阀模拟燃烧室压降，调节燃油系统使供油稳定，然后燃烧室启动点火，第一阀切断输油段与回油段的连接、连通输油段与供油段，切换瞬时依然保证燃油系统供油稳定，降低了燃油系统的调节时间，提高了燃油系统供油的稳定性以及控制精确度。

继续参考图1所示，在一些实施例中，输油油路1的具体结构可以是，各条输油油路1均设置有一个油泵2，多条输油油路1之间并联连接。

此处的“并联连接”的含义是指，在调节其中一条输油油路时，其他条输油油路不受影响不会产生燃油压力波动，保持供油稳定性。图1中仅示出两条输油油路1，实际可根据供油需求，并联相应数量的油路。

此处的“油泵2”，可根据需求相应增大油泵供油能力，以满足较大流量、宽范围供油。

本实施例的有益效果在于，通过在各条输油油路均设置油泵且各条输油油路之间并联连接，可以实现大流量、多流路的稳定供油，提高控制精度。

继续参考图1所示，在一些实施例中，油泵2的具体结构可以是，油泵2为定频泵。此处的“定频泵”具体可以采用定频内啮合齿轮泵。如此设置的有益效果在于，实现对输油油路提供定额的燃油流量，不会产生压力的波动，提高燃油系统供油稳定性。

在一些实施例中，如图1所示，在油泵2的下游设置止回阀7，防止输油油路1中燃油倒吸。

继续参考图1所示，在一些实施例中，燃油系统100的具体结构可以是，还包括流量计61及流量调节阀62，流量计61、流量调节阀62设置于输油段101上。

此处的“流量计61”，可针对不同油路的燃油流量范围，选用不同量程的流量计或并联多个不同量程的流量计，以保证不同流量范围下的测量精度。在一些实施例中，流量计61采用防爆型科氏力质量流量计，测量精度≤±0.1％FS。

本实施例的有益效果在于，流量调节阀与流量计形成控制反馈，作为输油油路的主控方式，按照不同的流量需求提供精确的燃油流量，实现燃油系统的精准调节。

在一些实施例中，如图1所示，流量调节阀62设置于流量计61的下游，如此可使流量调节更加精确。

继续参考图1所示，在一些实施例中，回油油路3的具体结构可以是，回油油路3上设置有压力调节阀301，用于对输油油路1的回油调节，根据不同输油油路的燃油量的需求，过剩的燃油通过回油油路3返回到输油油路1的上游或油箱5，保证燃油系统供油油量的稳定。

继续参考图1所示，在一些实施例中，输油油路1的具体结构可以是，在输油段101上设置有蓄能器8，蓄能器8位于油泵2的下游侧，起到稳压的作用，用于保护油泵下游的管路和设备，避免油泵启停时对下游的管路和设备造成压力冲击，导致损坏。在一些实施例中，如图1所示，蓄能器8设置于止回阀7的下游侧。

继续参考图1所示，在一些实施例中，燃油系统100的具体结构可以是，还包括输油总路10及回油总路30。各条输油油路1的上游端104连接输油总路10。各条回油油路3的下游端302与输油油路1的回油段103的下游端1031连接回油总路30，回油总路30的下游端3001连接输油总路10。如此设置的有益效果在于，使得系统结构简单。

在一些实施例中，如图1所示，输油总路10上设有蓄能器8，起到稳压的作用，用于保护油泵上游的管路和设备，避免油泵启停时对上油的管路和设备造成压力冲击，导致损坏。输油总路10上回油总路30上设有换热器9，换热器9采用燃油-水换热器，用水来冷却循环管路中温度升高的燃油，避免燃油在管路循环中温度不断升高，进而对供油参数或设备安全造成影响。换热器的冷却水量根据回油的温度进行调节。燃油经过换热器9流至输油总路10，再进入油泵2进行下一次的供油循环。

在一些实施例中，如图1所示，燃油系统100还包括过滤器11，过滤器11用于对燃油过滤，设置于燃油总路10上蓄能器8的上游侧的过滤器11，过滤精度≤20μm；设置于各输油油路1上蓄能器8的下游侧的过滤器11，过滤精度≤5μm，对供油进一步过滤，避免对下游的设备造成堵塞。

在一些实施例中，如图1所示，燃油系统100还包括油箱5，输油总路10的上游端连接油箱5，油箱5下游侧还设有开关阀12，用于控制油箱来流燃油的开启或关闭。

继续参考图1所示，在一些实施例中，燃油系统100的具体结构可以是，第一阀41为三通阀411，燃油系统100包括第一状态结构、第二状态结构：

在第一状态结构，三通阀411连通输油段101与回油段103，输油段101与供油段102断开。承上所述的，此时油泵2启动供油，燃油通过输油段101流入回油段103流经针阀421，产生压降，再通过回油总路30流至输油总路10，根据流量计61读数调节流量调节阀62，得到所需的供油流量，待燃油系统100稳定。

在第二状态结构，三通阀411连通输油段101与供油段102，输油段101与回油段103断开。承上所述的，此时燃烧室1000启动点火，三通阀411瞬时切换到连通输油段101与供油段102，供油流量保持稳定，燃油通过输油段101流入供油段102流至燃烧室1000进行燃烧反应。

在一些实施例中，三通阀411采用气动三通球阀。

继续参考图1所示，在一个实施例中，燃气涡轮发动机的具体结构可以是，包括燃烧室1000，以及如上所述的燃油系统100，用于向燃烧室1000供油。本实施例的有益效果在于，燃气涡轮发动机采用上述燃油系统对燃烧室进行供油，通过设置并联油路，使各条油路在调节时互不影响设置第二阀模拟燃烧室压降，使燃油精准切换，降低调节时间，实现燃油系统大流量、稳定供油。

继续参考图1所示，在一个实施例中，试验台架的具体结构可以是，用于燃烧室1000的试验，包括如上所述的燃油系统100。本实施例的有益效果在于，通过采用如上所述的燃油系统进行试验，可实现大流量、宽范围的精准调节，燃油系统供油稳定性高，且能够提高对燃油系统的调节速率，进而降低试验时间，减少燃油的消耗量。

综上所述，以上实施例介绍的燃油系统、燃气涡轮发动机及试验台架的有益效果包括但不限于以下之一或组合：

1.本申请的燃油系统通过设置第一阀、第二阀，在燃油系统启动输油时，第一阀连通输油段与回油段，第二阀模拟燃烧室压降，调节燃油系统使供油稳定，然后燃烧室启动点火，第一阀切断输油段与回油段的连接、连通输油段与供油段，切换瞬时依然保证燃油系统供油稳定，降低了燃油系统的调节时间，提高了燃油系统供油的稳定性以及控制精确度。

2.本申请的燃气涡轮发动机采用上述燃油系统对燃烧室进行供油，通过设置并联油路，使各条油路在调节时互不影响设置第二阀模拟燃烧室压降，使燃油精准切换，降低调节时间，实现燃油系统大流量、稳定供油。

3.本申请的试验台架通过采用如上所述的燃油系统进行试验，可实现大流量、宽范围的精准调节，燃油系统供油稳定性高，且能够提高对燃油系统的调节速率，进而降低试验时间，减少燃油的消耗量。

本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种燃油系统，用于燃烧室，其特征在于，包括：

多条输油油路，所述输油油路包括输油段、供油段以及回油段，所述供油段、所述回油段与所述输油段通过第一阀连接，所述回油段设有可形成压降的第二阀，所述供油段通向所述燃烧室；

油泵，用于从油箱抽取燃油输送至所述输油油路的所述输油段；

多条回油油路，所述回油油路的一端与所述输油油路的所述输油段连接；

其中，所述多条输油油路的每条所述输油油路一一对应连接所述多条回油油路的每条所述回油油路。

2.根据权利要求1所述的燃油系统，其特征在于，各条所述输油油路均设置有一个所述油泵，多条所述输油油路之间并联连接。

3.根据权利要求2所述的燃油系统，其特征在于，所述油泵为定频泵。

4.根据权利要求1所述的燃油系统，其特征在于，所述燃油系统还包括流量计及流量调节阀，所述流量计、所述流量调节阀设置于所述输油段上。

5.根据权利要求1所述的燃油系统，其特征在于，所述回油油路上设置有压力调节阀。

6.根据权利要求1所述的燃油系统，其特征在于，在所述输油段上设置有蓄能器，所述蓄能器位于所述油泵的下游侧。

7.根据权利要求6所述的燃油系统，其特征在于，所述燃油系统还包括输油总路及回油总路，各条所述输油油路的上游端连接所述输油总路；各条所述回油油路的下游端连接所述回油总路，所述回油总路的下游端及各条所述输油油路的所述回油段的下游端连接所述输油总路。

8.根据权利要求1所述的燃油系统，其特征在于，所述第一阀为三通阀，所述燃油系统包括第一状态结构、第二状态结构：

在所述第一状态结构，所述三通阀连通所述输油段与所述回油段，所述输油段与所述供油段断开；

在所述第二状态结构，所述三通阀连通所述输油段与所述供油段，所述输油段与所述回油段断开。

9.一种燃气涡轮发动机，其特征在于，包括燃烧室，以及如权利要求1-8任意一项所述的燃油系统，用于向所述燃烧室供油。

10.一种试验台架，用于燃烧室的试验，其特征在于，包括如权利要求1-8所述的燃油系统。

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