CN220525819U - 一种用于航空润滑油气相结焦倾向测定的实验管 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及气相结焦倾向测定技术领域，具体为一种用于航空润滑油气相结焦倾向测定的实验管，包括实验管；所述实验管为双层实验管，包括：内层管和外层管；所述内层管设置在外层管内，且内层管和外层管之间存在空隙。本方案能减缓热量流失，降低环境温度条件影响，以提高测试精确度，增强气相结焦倾向测定的重复性和再现性。
Description
技术领域
本实用新型涉及气相结焦倾向测定技术领域，具体为一种用于航空润滑油气相结焦倾向测定的实验管。
背景技术
航空润滑油是用于航空航天设备的润滑油，其中航空涡轮发动机润滑油(简称：涡轮滑油)是航空润滑油中的一种，其对航空发动机内器件的润滑和冷却，是航空发动机正常运行不可缺少的润滑剂；但是在涡轮滑油的日常使用过程中，处于发动机的高温运行环境下容易使涡轮滑油发生氧化和裂解，氧化或裂解的涡轮滑油会产生严重影响发动机性能的副产物，如积碳、油泥等。这些副产物可以称为气相结焦，即一种涡轮滑油在发动机无油浸润的高温通气管区域形成碳沉积物，而这些裂解副产物会阻碍发动机中轴承、齿轮、密封件、回油泵和进气系统的正常工作。严重时还会导致发动机的灾难性故障，影响飞行器的运行安全。
因此，涡轮滑油在研发过程中需要反复进行气相结焦倾向测定，现有气相结焦倾向特性主要是通过VPC气相结焦测试仪进行测定；如图1所示，VPC气相结焦测试仪主要包括三颈烧瓶、净化空气系统、加热炉测试部分、实验管部分和控制柜，具体地，三颈烧瓶1套接加热套2，一端开口连接净化空气供应子系统3，另一端开口连接油温指示热电偶4，中部开口连接加热炉5，加热炉5中设置有实验管6，实验管6上设置有热电偶；现有VPC气相结焦测试仪是按国外标准进行设定的，还存在很多问题，如：国外标准规定的实验管为直径12.7mm的单层圆柱形管，单层实验管的热量流失快，易受环境温度条件影响，而单层实验管与加热炉中保温套之间存在较大间隙，也会造成实验管热量大量流失，并易受环境温度条件影响；并且不符合国产航空涡扇发动机通风管的双层平椭圆柱形构造，其模拟的真实性低；
此外，发明人通过大量试验发现，标准型涡轮滑油在实验管内部的结焦温度范围大多数集中于170℃-270℃之间，高性能型涡轮滑油主要集中于190℃-240℃之间，而现有VPC气相结焦倾向测定仪实验管上热电偶只有6个，且由实验管底部到顶部均匀分布，使得测定的不同类别涡轮滑油的结焦温度范围有限，不能够准确测量不同涡轮滑油的气相结焦温度范围，影响试验精度；
上述实验管的问题都会直接或者间接的导致同一种涡轮滑油多次试验的气相结焦沉积物质量、实验管内形成碳沉积物和漆膜的温度分布、以及碳沉积物最大生成温度等关键参数差异较大，严重影响了涡轮滑油气相结焦倾向测定的精准性，导致涡轮滑油气相结焦倾向测定的重复性和再现性低，进而阻碍国产涡轮滑油的研制生产，制约我国涡轮滑油的适航审定。
因此现在急需一种能减缓热量流失，降低环境温度条件影响的实验管。
实用新型内容
本实用新型意在提供一种用于航空润滑油气相结焦倾向测定的实验管，能减缓热量流失，降低环境温度条件影响，以提高测试精确度，增强气相结焦倾向测定的重复性和再现性。
本实用新型提供如下基础方案：一种用于航空润滑油气相结焦倾向测定的实验管，包括实验管；
所述实验管为双层实验管，包括：内层管和外层管；
所述内层管设置在外层管内，且内层管和外层管之间存在空隙。
基础方案的有益效果：实验管为双层实验管，其内层管设置在外层管内，内层管和外层管之间存在空隙，当温度上升以后，空隙中的空气层能帮助内层管隔热，防止内层管热量快速散失，同时降低实验管外的环境温度对实验管内蒸汽的直接影响，增强实验管的保温效果，使测试精确度得到提高，进而对同一种涡轮滑油多次试验的气相结焦沉积物质量、实验管内形成碳沉积物和漆膜的温度分布、以及碳沉积物最大生成温度等关键参数差异也会减小，从而增强气相结焦倾向测定的重复性和再现性。
相对于现有的实验管在进行气相结焦倾向测定时，由于热量流失快，受环境温度影响大，使得气相结焦倾向测定的重复性和再现性差，无法保障涡轮滑油气相结焦倾向测定的准确性，从而无法获取准确的滑油气相结焦特性，使得测定结果的可参考性低。现有国产涡轮滑油的研制无法参考涡轮滑油气相结焦倾向的测定结果，进行涡轮滑油的设计，极大地阻碍国产涡轮滑油的研制生产，制约我国涡轮滑油的适航审定同时，也使得现有国产发动机的研制也无法根据滑油的气相结焦特性对发动机高温轴承腔通风管路的尺寸、材质和构型进行准确设计，极大的限制了国产发动机的研发。
本方案增强了气相结焦倾向测定的重复性和再现性，保障涡轮滑油气相结焦测定的准确性，从而获取准确的滑油气相结焦特性，使得测定结果的可参考性提升。现有国产涡轮滑油的研制可参考涡轮滑油气相结焦倾向的测定结果，进行涡轮滑油的设计，推动国产涡轮滑油的研制生产；同时，现有国产发动机的研制可根据滑油的气相结焦特性进行型号设计和参数调整，例如：确定了使用具体国产涡轮滑油后，可根据国产涡轮滑油的气相结焦倾向测定结果，精确设计发动机高温轴承腔通风管尺寸、材质和构型等，确保国产发动机在使用选定的国产涡轮滑油时的性能最优，从而提升我国航空发动机的正向设计能力。
进一步，所述内层管和外层管均为平椭圆柱形管。
有益效果：内层管和外层管均为平椭圆柱形管，符合国产航空涡扇发动机通风管的双层平椭圆柱形构造，提升模拟的真实性，进而提高测定的精准度。
进一步，所述实验管，还包括：管接头；
管接头一端为平椭圆柱形管接头，另一端为柱形管接头；
平椭圆柱形管接头用于连接内层管和外层管，柱形管接头用于实验管的安装。
有益效果：管接头可以将平椭圆柱形转换为常规的柱形，使内层管和外层管能和加热炉中的金属管或者其他器件的管件连接。
进一步，所述实验管外部设置有保温套管。
有益效果：实验管外部设置有保温套管，保温套管包覆实验管，减小实验管热量流失，降低环境温度条件影响。
进一步，所述实验管，由底部到顶部，依次设置有10支热电偶，用于监控实验管上不同地方的温度变化。
有益效果：实验管上设置10支热电偶，以便更精确的测定不同类别涡轮滑油的结焦温度范围。
进一步，所述实验管，由底部到顶部，依次设置有10支热电偶，包括：与实验管底部的距离范围分别为：18-27mm、28-37mm、38-47mm、48-59mm、60-71mm、72-84mm、85-99mm、100-115mm、116-136mm和137-160mm。
有益效果：提升测定的不同类别涡轮滑油的结焦温度范围的测量精度。
进一步，所述热电偶的导线采用直径小于等于预设直径的柔性热电偶线，并通过焊接的方式与内层管连接。
有益效果：热电偶的导线采用直径小于等于预设直径的柔性热电偶线，其预设直径根据需求进行设置，预设直径一般选择小直径，因为小直径的柔性热电偶线需要空间小，并通过焊接的方式与内层管连接，极大减小了内层管与外层管之间的空隙，使空隙中的空气层在起到一定程度的隔热作用的同时，防止空隙过大造成热量流失，进一步减小实验管内的热量流失。
进一步，所述实验管的材料为MAS7101标准的GH625钢材。
有益效果：实验管的材料为MAS7101标准的GH625钢材，与国产航空涡轮风扇发动机通风管材料一致，不同于原VPC气相结焦实验管的304不锈钢，提升了模拟真实性。
进一步，所述内层管的表面粗糙度范围为2.0-5.0，长端范围为20-50，圆面轮廓度范围为0.1-0.4；上下边为两个半圆管，外径范围为15-20mm，厚度范围为0.5-2.0mm，长度范围为100-200mm；平板长度范围为100-200mm，厚度范围为0.5-2.0mm，宽度范围为10-25mm。
有益效果：内层管的尺寸能适应现有VPC气相结焦测试仪其他器件，减少更改量，其内层管构型与国产航空涡轮风扇发动机通风管构型一致。
进一步，所述外层管的表面粗糙度范围为2.0-5.0，长端范围为20-55，圆面轮廓度范围为0.1-0.4；上下边为两个半圆管，外径范围为18-30mm，厚度范围为0.5-2.0mm，长度范围为150-250mm；平板长度范围为150-250mm，厚度范围为0.5-2.0mm，宽度范围为10-25mm。
有益效果：外层管的尺寸能适应现有VPC气相结焦测试仪其他器件，减少更改量，其外层管构型与国产航空涡轮风扇发动机通风管构型一致。
进一步，所述管接头，用于将内层管的尺寸转换为长度范围为18-30mm，外径范围为8-20mm、厚度范围为0.8-2.0mm的柱形管接头；管接头最大截面长度和宽度均小于50mm。
有益效果：管接头的尺寸适配内层管和外层管，保证连接的稳定性。
附图说明
图1为现有技术的VPC气相结焦测试仪的结构示意图；
图2为本实用新型一种用于航空润滑油气相结焦倾向测定的实验管实施例的结构示意图；
图3为本实用新型一种用于航空润滑油气相结焦倾向测定的实验管实施例中无保温套管的结构示意图；
图4为本实用新型一种用于航空润滑油气相结焦倾向测定的实验管实施例中管接头的结构示意图；
图5为本实用新型一种用于航空润滑油气相结焦倾向测定的实验管实施例中热电偶的安装位置示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：三颈烧瓶1、加热套2、净化空气供应子系统3、油温指示热电偶4、加热炉5、实验管6、双层实验管7、保温套管8、内层管701、外层管702、管接头703、平椭圆柱形管接头704、柱形管接头705、热电偶9。
本实施例基本如附图2所示：一种用于航空润滑油气相结焦倾向测定的实验管，包括实验管；实验管外部设置有保温套管8，保温套管8包覆实验管，减小实验管热量流失，降低环境温度条件影响；本实施例中保温套管8采用橡胶保温套管8；
实验管为双层实验管7，包括：内层管701、外层管702和管接头703，如图3所示；内层管701和外层管702均为平椭圆柱形管，通过两个半圆形管和两个平板焊接而成，符合国产航空涡扇发动机通风管的双层平椭圆柱形构造，提升模拟的真实性，进而提高测定的精准度；
内层管701设置在外层管702内，且内层管701和外层管702之间存在空隙；
内层管701的表面粗糙度范围为2.0-5.0，长端范围为20-50，圆面轮廓度范围为0.1-0.4；上下边为两个半圆管，外径范围为15-20mm，厚度范围为0.5-2.0mm，长度范围为100-200mm；平板长度范围为100-200mm，厚度范围为0.5-2.0mm，宽度范围为10-25mm；本实施例中内层管701的表面粗糙度范围为5.0，长端范围为50，圆面轮廓度范围为0.4；上下边为两个半圆管，外径范围为20mm，厚度范围为1mm，长度范围为180mm；平板长度范围为180mm，厚度范围为1mm，宽度范围为25mm；
外层管702的表面粗糙度范围为2.0-5.0，长端范围为20-55，圆面轮廓度范围为0.1-0.4；上下边为两个半圆管，外径范围为18-30mm，厚度范围为0.5-2.0mm，长度范围为150-250mm；平板长度范围为150-250mm，厚度范围为0.5-2.0mm，宽度范围为10-25mm；本实施例中外层管702的表面粗糙度范围为5.0，长端范围为55，圆面轮廓度范围为0.4；上下边为两个半圆管，外径范围为30mm，厚度范围为1mm，长度范围为180mm；平板长度范围为180mm，厚度范围为1mm，宽度范围为25mm；
如图4所示，管接头703一端为平椭圆柱形管接头704，另一端为柱形管接头705；平椭圆柱形管接头704用于连接内层管701和外层管702，柱形管接头705用于实验管的安装；具体地，如图4所示，管接头703，用于将内层管701的尺寸转换为长度范围为18-30mm，外径范围为8-20mm、厚范围为0.8-2.0mm的柱形管接头705；管接头703最大截面长度和宽度均小于50mm；本实施例中管接头703，用于将内层管701的尺寸转换为长度范围为30mm，外径范围为20mm、厚范围为1mm的柱形管接头705；管接头703最大截面长度和宽度均小于49mm；
实验管，由底部到顶部，依次设置有10支热电偶9，用于监控实验管上不同地方的温度变化，具体位置如下表1所示：
表1：热电偶9在实验管上的安装参数
其中1#、3#、5#和7#的热电偶9相对于现有技术中设置的六个热电偶9，为新增的热电偶9，热电偶9，均与控制系统连接；本实施例的热电偶9采用J型热电偶9，304型不锈钢外壳，外壳直径0.125英寸，长12英寸，未接地，双连接器，1#-9#的热电偶9设置的具体位置依次为与实验管底部的距离范围27、37、47、59、71、84、99、115、136和160，单位均为(mm)，如图5所示。
热电偶9的导线采用直径小于等于预设直径的柔性热电偶9线，并通过焊接的方式与内层管701连接，热电偶9的导线采用直径小于等于预设直径的柔性热电偶9线，其预设直径根据需求进行设置，预设直径一般选择小直径，因为小直径的柔性热电偶9线需要空间小，并通过焊接的方式与内层管701连接，极大减小了内层管701与外层管702之间的空隙，使空隙中的空气层在起到一定层度的隔热作用的同时，防止空隙过大造成热量流失，进一步减小实验管内的热量流失。本实施例中预设直径小于等于1mm。
本实施例中实验管的材料为MAS7101标准的GH625钢材。
采用本方案中的实验管替换图1中的实验管进行气相结焦倾向测定与传统的实验管进行气相结焦倾向测定的结果如下：
表2：使用原标准要求实验管的测试结果
注：上述所有试验均在204℃涡轮滑油温度、371℃实验管加热炉5温度、765mL/min空气流量、18h试验时间下完成。
表3：使用改型后实验管的测试结果
注：上述所有试验均在204℃涡轮滑油温度、371℃实验管加热炉5温度、765mL/min空气流量、18h试验时间下完成。
根据表2和表3可以明显看出，采用本实验管进行测定的对同一种涡轮滑油多次试验获得结焦物重量、涡轮滑油的消耗量、运动粘度和总酸值变化值的差异更小，并且针对标准型涡轮滑油和高性能型涡轮滑油测定的范围更精确，气相结焦倾向测定的重复性和再现性更高。
重复性和再现性的提高，结合采用的涡轮滑油气相结焦倾向测定系统中实验管的形状符合国产航空涡扇发动机通风管的双层平椭圆柱形构造，且实验管内形成碳沉积物和漆膜的温度梯度分布均匀，保障测定涡轮滑油气相结焦的准确性，从而获取准确的滑油气相结焦特性，使得测定结果的可参考性提升。
现有国产涡轮滑油的研制可参考气相结焦倾向的测定结果，进行涡轮滑油的设计，推动国产涡轮滑油的研制生产，使研发的国产涡轮滑油更适用于国产发动机；
同时，现有国产发动机的研制可根据滑油的气相结焦特性进行型号设计和参数调整，例如：明确各种国产涡轮滑油的气相结焦特性后，可根据需求选择国产涡轮滑油，并根据国产涡轮滑油的气相结焦倾向测定结果，精确设计发动机高温轴承腔通风管尺寸、材质和构型等，确保国产发动机在使用选定的国产涡轮滑油时的性能最优，从而提升我国航空发动机的正向设计能力。此外实验管6适用于各类航空润滑油，不局限于涡轮滑油。
以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前实用新型所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (9)
1.一种用于航空润滑油气相结焦倾向测定的实验管，其特征在于：包括实验管；
所述实验管为双层实验管，包括：内层管、外层管和管接头；
所述内层管设置在外层管内，且内层管和外层管之间存在空隙；
所述内层管和外层管均为平椭圆柱形管；
管接头一端为平椭圆柱形管接头，另一端为柱形管接头；
平椭圆柱形管接头用于连接内层管和外层管，柱形管接头用于实验管的安装。
2.根据权利要求1所述的用于航空润滑油气相结焦倾向测定的实验管，其特征在于：所述实验管外部设置有保温套管。
3.根据权利要求1所述的用于航空润滑油气相结焦倾向测定的实验管，其特征在于：所述实验管，由底部到顶部，依次设置有10支热电偶，用于监控实验管上不同地方的温度变化。
4.根据权利要求3所述的用于航空润滑油气相结焦倾向测定的实验管，其特征在于：所述实验管，由底部到顶部，依次设置有10支热电偶，包括：与实验管底部的距离范围分别为：18-27mm、28-37mm、38-47mm、48-59mm、60-71mm、72-84mm、85-99mm、100-115mm、116-136mm和137-160mm。
5.根据权利要求3所述的用于航空润滑油气相结焦倾向测定的实验管，其特征在于：所述热电偶的导线采用直径小于等于预设直径的柔性热电偶线，并通过焊接的方式与内层管连接。
6.根据权利要求1所述的用于航空润滑油气相结焦倾向测定的实验管，其特征在于：所述实验管的材料为MAS7101标准的GH625钢材。
7.根据权利要求1所述的用于航空润滑油气相结焦倾向测定的实验管，其特征在于：所述内层管的表面粗糙度范围为2.0-5.0，长端范围为20-50，圆面轮廓度范围为0.1-0.4；上下边为两个半圆管，外径范围为15-20mm，厚度范围为0.5-2.0mm，长度范围为100-200mm；平板长度范围为100-200mm，厚度范围为0.5-2.0mm，宽度范围为10-25mm。
8.根据权利要求1所述的用于航空润滑油气相结焦倾向测定的实验管，其特征在于：所述外层管的表面粗糙度范围为2.0-5.0，长端范围为20-55，圆面轮廓度范围为0.1-0.4；上下边为两个半圆管，外径范围为18-30mm，厚度范围为0.5-2.0mm，长度范围为150-250mm；平板长度范围为150-250mm，厚度范围为0.5-2.0mm，宽度范围为10-25mm。
9.根据权利要求1所述的用于航空润滑油气相结焦倾向测定的实验管，其特征在于：所述管接头，用于将内层管的尺寸转换为长度范围为18-30mm，外径范围为8-20mm、厚范围为0.8-2.0mm的柱形管接头；管接头最大截面长度和宽度均小于50mm。
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| CN202321724047.3U Active CN220525819U (zh) | 2022-08-12 | 2023-06-30 | 一种用于航空润滑油气相结焦倾向测定的实验管 |
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2023
- 2023-06-30 CN CN202321724047.3U patent/CN220525819U/zh active Active
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| GR01 | Patent grant | ||
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