СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ТОПЛИВНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ

Полезная модель относится к двигателестроению, в частности к области испытания агрегатов топливных систем двигателей внутреннего сгорания (ДВС), а более конкретно к стендам для испытаний топливных коллекторов авиационных газотурбинных двигателей (ГТД).
Известны устройства измерения расхода топлива через форсунки, содержащие измерительные емкости, установленные на весах, управляющие блоки и регистраторы («Дизели» Справочник под редакцией В.А.Вайда, Л., Машиностроение, 1977 г., с.418).
Недостатками известных стендов являются: сложность конструкции - применение рычажных весов с измерительной емкостью и соединение ее с подающей и сливной магистралями, низкая технологическая точность измерения расхода, отсутствие автоматизации обработки результатов.
Известен также стенд для испытания топливных систем ДВС, содержащий: измерительную емкость, установленную на весы, подающую и сливную магистрали, краны, регистратор (Леонтьев В.Н., «Испытание авиационных двигателей и их агрегатов», М., Машиностроение, 1976 г.), принятый нами за прототип.
Недостатки прототипа: сложность конструкции, низкая технологическая точность измерения расхода, так как измерительная емкость установлена на весы, которые под воздействием факторов окружающей среды (вибрация, температура, давление), а также из-за погрешностей взвешивания (отсчет времени, емкости) не обеспечивают необходимой точности измерений. Стенд требует больших трудозатрат при испытаниях, и, как следствие, низкую производительность, так как требует ручного переключения для испытания каждой форсунки.
Задачей полезной модели является повышение технологической точности измерения расхода топлива через форсунку, упрощение конструкции стенда, автоматизация процесса обработки результатов измерений, повышение производительности, удобства эксплуатации стенда.
Решение задачи достигается тем, что в магистрали слива топлива от одной из форсунок смонтирован измерительный канал с датчиком массового расхода, который подключен к входу системы управления, к другому входу которой подключен датчик давления топлива на входе в коллектор, причем к одному выходу системы управления подключен блок индикации и регистрации параметров измерения расхода испытываемой форсунки, а к другому выходу - электропривод сливного вентиля.
Также стенд может дополнительно быть снабжен задатчиком номера испытываемой форсунки, подключенным к дополнительному входу системы управления, а система управления может иметь дополнительный выход, а к дополнительному выходу системы управления подключено исполнительное устройство, которое представляет собой привод поворота подвески.
На чертеже представлена схема устройства стенда для испытаний топливных коллекторов.
Стенд содержит узел подвески 1, с тремя фиксаторами 2, для крепления проверяемого коллектора 3. Узел подвески 1 шарнирно закреплен на штоке 4 пневматического цилиндра 5. Топливо подводится к коллектору гибким трубопроводом 6, а для слива из форсунок 7 коллектора 3 предусмотрен приемник топлива 8. Одна из форсунок 7 имеет отдельный сливной канал 9, в котором установлен датчик 10 измерения расхода. Стенд оборудован системой подачи топлива, которая включает бак с топливом 11, насос 12, предохранительный клапан 13, гидрораспределитель 14, вентиль сливной 15. Стенд снабжен также датчиком 16 измерения давления на входе в коллектор. Оба датчика 10 и 16 подключены к системе управления 17, к одному из выходов которой подключен блок 18 регистрации и отображения информации. К другому выходу подключен электропривод 19 вентиля 15.
Для того чтобы повысить производительность работы на стенде он может дополнительно быть снабжен задатчиком 20 номера испытываемой форсунки, подключенным к дополнительному входу в систему управления 17, а система управления может иметь дополнительный выход, к которому подключено исполнительное устройство 21, которое представляет собой привод поворота подвески 1.
Стенд работает следующим образом.
Проверяемый коллектор 3 устанавливают на узел подвески 1 и крепят тремя фиксаторами 2. Подключают гибкий трубопровод 6 подачи топлива, и опускают подвеску 1 с коллектором 3, при помощи штока 4 цилиндра 5, на приемник топлива 8. При этом одна из форсунок 7 устанавливается в отдельный сливной канал 9, в котором установлен датчик 10 измерения расхода. Включают насос 12, который начинает подавать топливо из бака 11, в напорную магистраль к гидрораспределителю 14. В результате того, что последний в исходном положении, как показано на чертеже, направляет поток топлива на слив в бак, то запуск насоса 12 происходит без давления, вхолостую. Это обеспечивает снижение расхода энергии и уменьшает износ насоса.
Затем, по команде системы управления 17 включается электромагнит гидрораспределителя 14, и он переключается в рабочее положение, при котором слив прекращается, а топливо подается в коллектор 3 по гибкому трубопроводу 6. Из полости коллектора 3 топливо через форсунки 7 сливается вниз в приемник 8, а через одну из форсунок 7 топливо попадает в отдельный измерительный канал 9. Датчик давления 16 должен показывать требуемое по технологическому процессу давление топлива на входе в коллектор 3. Давление топлива перед коллектором создается за счет гидравлического сопротивления в результате распыления и завихрения топлива в каналах форсунок 7, при условии подачи на вход коллектора 3 определенного количества топлива от насоса 12. Расход топлива регулируется путем частичного его сброса на слив вентилем 15. Система управления 17 по заложенной в ней программе регулирует с помощью элетропривода 19 слив топлива через вентиль 15 таким образом, чтобы давление на входе в коллектор, по показаниям датчика 16, соответствовало техническим условиям на изделие и технологическому процессу испытаний топливного коллектора. Датчик 10, который установлен в отдельном сливном канале 9, фиксирует массовый расход топлива в единицу времени через данную форсунку 7, а система управления обрабатывает полученную информацию и передает ее в блок индикации и регистрации 18. Затем узел подвески 1, вместе с коллектором 3, поднимают с помощью штока 4 пневматического цилиндра 5 и поворачивают так, что в измерительный канал 9 попадает следующая форсунка, и повторяют операцию измерения расхода.
Таким образом испытывают все форсунки 7 данного коллектора 3, а вся информация накапливается в системе управления 17 и блоке регистрации 18.
Для того чтобы автоматически выбрать нужную форсунку, и повысить производительность работы на стенде, на задатчике 20 набирают номер испытываемой форсунки, а система управления дает команду исполнительному устройству 21, которое поворачивает узел подвески 1 с коллектором 3, до тех пор, пока заданная форсунка не окажется напротив измерительного канала 9. Затем подвеска 1 при помощи штока 4 цилиндра 5 опускается на приемник топлива 8 и выбранная форсунка 7 попадает в измерительный канал 9.
Таким образом, применение в стенде измерительного канала с датчиком массового расхода, который подключен к входу системы управления, а к выходу системы управления подключен блок индикации и регистрации параметров измерения расхода испытываемой форсунки, позволяет автоматизировать процесс снятия характеристик каждой форсунки. Использование в качестве датчика массового расхода современного расходомера, выполненного, например, с использованием эффекта кариолисового ускорения, позволяет обеспечить высокую точность измерения расхода топлива через форсунку. Управление электроприводом сливного вентиля позволяет автоматически устанавливать требуемое давление на входе в испытываемый коллектор. Применение системы автоматического выбора и установки заданной форсунки, вместо ручной установки, значительно ускорит процесс испытаний топливного коллектора.