试验件排气处理系统的制作方法

1.本实用新型涉及航空发动机试验领域，尤其涉及一种试验件排气处理系统。


背景技术：

2.燃烧室是航空发动机的心脏，在其研制期间需开展大量的试验验证工作。在某些试验科目如喷嘴热防护试验和燃烧室雾化试验中，以及燃烧室性能试验中发生点火不成功或突然熄火情况时，试验器高温排气中含有大量的燃油颗粒和蒸气，如果将其直接通过排气塔排入大气，无法满足大气污染物的排放标准，甚至有可能对试验人员产生职业病危害。
3.因此，亟需设计一种燃烧室试验器排气油气分离处理系统对高温含油排气进行处理，以满足大气污染物排放标准，保护试验器及周围工作人员的身体健康。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种试验件排气处理系统，能够对高温含油排气进行处理，以满足大气污染物排放标准。
5.为满足前述目的的试验件排气处理系统，用于处理试验件的排气，具有管路，所述排气在所述管路中沿排气方向流动，所述管路中设置有第一降温组件、背压调节装置、第二降温组件、油气过滤装置以及碳吸附装置。背压调节装置沿所述排气方向设置于所述第一降温组件的下游，第二降温组件沿所述排气方向设置于所述背压调节装置的下游，油气过滤装置沿所述排气方向设置于所述第二降温组件的下游，碳吸附装置沿所述排气方向设置于所述油气过滤装置的下游。设置第一降温组件对高温排气进行降温，能够保证系统下游部件在适用温度范围内工作，避免高温燃气的冲刷。而第二降温组件对排气进行两段降温，使得能够将燃油液化，便于油气过滤装置进行油液分离。通过本试验件排气处理系统能够有效提升对试验件的排气处理效率以及处理质量，使其满足排放标准。
6.在一个或多个实施例中，所述第一降温组件包括第一喷淋单元以及第一测温单元；第一喷淋单元，用于将冷却水喷出至试验件的排气中；第一测温单元，沿所述排气方向设置于所述第一喷淋单元的下游；所述第二降温组件包括第二喷淋单元以及第二测温单元；第二喷淋单元用于将冷却水喷出至试验件的排气中；第二测温单元沿所述排气方向设置于所述第二喷淋单元的下游；其中，所述试验件排气处理系统还包括控制单元，所述控制单元根据所述第一测温单元检测的温度信息调节所述第一喷淋单元喷出的冷却水量，以及根据所述第二测温单元检测的温度信息调节所述第二喷淋单元喷出的冷却水量。控制单元控制第一喷淋单元以及第二喷淋单元喷出的冷却水量，以保证位于第一喷淋单元下游的排气温度能够达到所欲得到的温度，以及位于第二喷淋单元下游的排气温度能够达到所欲得到的温度。
7.在一个或多个实施例中，所述第一测温单元和/或所述第二测温单元包括两个或多个热电偶。通过设置两个或多个热电偶，能够保证第一测温单元和/或第二测温单元的测温准确性，提升对第一喷淋单元以及第二喷淋单元下游排气温度的控温准确度。
8.在一个或多个实施例中，所述油气过滤装置包括折流板以及滤网。通过设置折流板、滤网以及碳吸附装置三种方式对含油液滴及蒸汽进行处理，其结合可保证油气分离效率，使处理后的排气满足标准要求。
9.在一个或多个实施例中，所述管路包括主流路，以及与所述主流路分别连通的第一支路以及第二支路，所述第一降温组件、所述背压调节装置以及所述第二降温组件设置于所述主流路中，所述油气过滤装置以及所述碳吸附装置设置于所述第一支路中；所述第一支路中还设置有第一开关阀，所述第一开关阀沿所述排气方向设置于所述油气过滤装置的上游，用于启闭所述第一支路；所述第二支路中还设置有第二开关阀，用于启闭所述第二支路。通过设置第一支路、第二支路以及控制其启闭的开关阀，使得当试验排气在不需要进行油气分离处理时，可直接排入大气。在需要进行处理时，则通过开第一开关阀进入下游油气分离处理设备进行进一步处理，进一步提升了本试验件排气处理系统的适用范围。
10.在一个或多个实施例中，试验件排气处理系统还包括消音装置，所述第一支路以及所述第二支路分别与所述消音装置连通，所述排气通过所述消音装置排放至外部。消音装置用于对排气进行消音处理，降低排气过程中的噪声。
11.在一个或多个实施例中，所述消音装置为排气消音塔,排气消音塔在降低排气噪声的同时，能够将排气引至离地面一定高度后再排入到大气环境中。
12.在一个或多个实施例中，所述背压调节装置为背压阀。
13.在一个或多个实施例中，所述背压调节装置所在管路与所述第二降温组件所在管路之间通过膨胀节可拆卸连接。膨胀节为能够有效地起到补偿轴向变形作用的挠性元件，通过将背压调节装置所在管路与第二降温组件所在管路之间配置为可拆卸连接，使得便于试验件的拆装，同时膨胀节能够吸收排气管路的热膨胀，保证试验件排气处理系统的可靠性。
14.在一个或多个实施例中，所述试验件为航空发动机燃烧室试验器，以能够解决燃烧室试验时高温排气中含有大量的燃油颗粒和蒸气不能直接排入大气的问题，以满足大气污染物排放标准。
15.上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。
附图说明
16.通过阅读对下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本技术的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中：
17.图1为根据本技术第一些实施例的试验件排气处理系统示意图；
18.图2为根据本技术第二些实施例的试验件排气处理系统示意图。
具体实施方式
19.下面将结合附图对本技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本技术的保护范
围。
20.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术；本技术的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
21.为了保证试验件的排气满足排放标准，根据本技术的一些实施例，提供了一种试验件排气处理系统用于处理试验件的排气，请参见图1，图1为根据本技术第一些实施例的试验件排气处理系统示意图。
22.试验件排气处理系统具有管路，排气在管路中沿排气方向a流动，管路中设置有第一降温组件1、背压调节装置2、第二降温组件3、油气过滤装置4以及碳吸附装置5。背压调节装置2沿排气方向a设置于第一降温组件1的下游，第二降温组件3沿排气方向a设置于背压调节装置2的下游，油气过滤装置4沿排气方向a设置于第二降温组件3的下游，碳吸附装置5沿排气方向a设置于油气过滤装置4的下游。
23.在本技术实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。
24.可以理解的是，图1中未示出试验件排气处理系统中的管路，仅以箭头的形式示意性示出了在试验件排气处理系统中的排气方向a，以及沿排气方向a各部件的相对位置布设关系。可以理解的是，如第一降温组件1、背压调节装置2、第二降温组件3、油气过滤装置4以及碳吸附装置5可以设置于管路中或是设置在形成于管路内部的排气流路中。
25.由试验件100排出的排气流经第一降温组件1以及第二降温组件3时，将分别被降温，背压调节装置2用于对试验件100工作背压的调节。排气经过油气过滤装置4时，含油的排气将被过滤，将油滴与液滴之间进行分离。碳吸附装置5对流经的排气中的燃油蒸气进行吸附处理。
26.试验时，由试验件100排出的排气首先经过第一降温组件1，对高温排气进行第一次降温，随后经过背压调节装置2后，再次经过第二降温组件3，对高温排气进行第二次降温，最后经过油气过滤装置4的过滤以及碳吸附装置5的吸附，使得排出的气体能够满足标准要求。
27.设置第一降温组件1对高温排气进行降温，能够保证系统下游部件在适用温度范围内工作，避免高温燃气的冲刷。而第二降温组件3对排气进行两段降温，使得能够将燃油液化，便于油气过滤装置4进行油液分离。通过本试验件排气处理系统能够有效提升对试验件的排气处理效率以及处理质量，使其满足排放标准。
28.根据本技术的一些实施例，第一降温组件1包括第一喷淋单元10以及第一测温单元11，第一喷淋单元10用于将冷却水喷出至试验件100的排气中，第一测温单元11沿排气方向a设置于第一喷淋单元10的下游。第二降温组件包括3第二喷淋单元30以及第二测温单元31，第二喷淋单元30用于将冷却水喷出至试验件100的排气中，第二测温单元31沿排气方向a设置于第二喷淋单元30的下游。其中，试验件排气处理系统还包括控制单元，控制单元根据第一测温单元11检测的温度信息调节第一喷淋单元10喷出的冷却水量，以及根据第二测温单元31检测的温度信息调节第二喷淋单元30喷出的冷却水量。
29.在试验时，第一喷淋单元10与试验件100出口连接，用于将常温冷却水喷淋进入来自试验件100出口的高温排气中，使排气温度降低至500k～573k，以保证系统下游管路、背压调节装置2等设备在适用温度范围内工作，避免高温燃气的冲刷。当排气流动至第二降温组件包括3处时，第二喷淋单元30将常温冷却水喷入高温排气中对其进一步降温至400k，并将燃油液化。第一测温单元11以及第二测温单元31分别对第一喷淋单元10下游处的排气、第二喷淋单元30下游处的排气温度进行检测，并将温度信息反馈至控制单元，控制单元控制第一喷淋单元10以及第二喷淋单元30喷出的冷却水量，以保证位于第一喷淋单元10下游的排气温度能够达到所欲得到的温度，如500k～573k；以及位于第二喷淋单元30下游的排气温度能够达到所欲得到的温度，如400k。
30.首先通过第一喷淋单元10将排气降温至500～573k，保证背压调节装置2前喷淋冷却水处于汽化状态，减少喷淋水流量同时避免出现水蒸气凝结而形成积水。之后通过第二喷淋单元30将排气降温至400k，排气温度高于冷却水沸点而低于燃油沸点，使燃油液化的同时避免冷却水液化，可减少喷淋水以及废水的流量。
31.在一些其他合适的实施例中，也可以通过多次试错后，直接对第一喷淋单元10以及第二喷淋单元30的喷出水量进行调节，从而在不设置第一测温单元11或第二测温单元31的情况下，实现对排气温度的调节。
32.根据本技术的一些实施例，第一测温单元11和/或第二测温单元31包括两个或多个热电偶。
33.在本技术实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。在本技术实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
34.通过设置两个或多个热电偶，能够保证第一测温单元11和/或第二测温单元31的测温准确性，提升对第一喷淋单元10以及第二喷淋单元30下游排气温度的控温准确度。
35.根据本技术的一些实施例，油气过滤装置4包括折流板以及滤网。
36.其中，折流板可对大粒径(如20um以上)的油滴和液滴进行有效分离，而滤网可对小粒径(如20um以下、5um以上)的油滴及液滴进行有效分离。
37.通过设置折流板、滤网以及碳吸附装置5三种方式对含油液滴及蒸汽进行处理，其结合可保证油气分离效率，使处理后的排气满足标准要求。在一个具体的实施例中，折流板为多层折流板，滤网为丝网。
38.根据本技术的一些实施例，背压调节装置2为背压阀。
39.根据本技术的一些实施例，背压调节装置2所在管路与第二降温组件3所在管路之间通过膨胀节6可拆卸连接。
40.膨胀节6为能够有效地起到补偿轴向变形作用的挠性元件，通过将背压调节装置2所在管路与第二降温组件3所在管路之间配置为可拆卸连接，使得便于试验件的拆装，同时膨胀节6能够吸收排气管路的热膨胀，保证试验件排气处理系统的可靠性。
41.根据本技术的一些实施例，试验件100为航空发动机燃烧室试验器，以能够解决燃烧室试验时高温排气中含有大量的燃油颗粒和蒸气不能直接排入大气的问题，以满足大气污染物排放标准。
42.根据本技术的一些实施例，请参见图2，图2为根据本技术第二些实施例的试验件排气处理系统示意图，在图1所示实施例的基础上，本试验件排气处理系统管路包括主流路90，以及与主流路90分别连通的第一支路91以及第二支路92，第一降温组件1、背压调节装置2以及第二降温组件3设置于主流路90中，油气过滤装置4以及碳吸附装置5设置于第一支路91中，第一支路91中还设置有第一开关阀7，第一开关阀7沿排气方向a设置于油气过滤装置4的上游，用于启闭第一支路91，第二支路92中还设置有第二开关阀8，用于启闭第二支路92。
43.当第一开关阀7开启、第二开关阀8关闭时，排气气流仅可通过第一支路91，从而经由油气过滤装置4以及碳吸附装置5进行排气处理后排出。当第一开关阀7关闭、第二开关阀8开启时，排气气流仅可通过第二支路92排出，从而不被过滤而排出。
44.通过设置第一支路91、第二支路92以及控制其启闭的开关阀，使得当试验排气在不需要进行油气分离处理时，可直接排入大气。在需要进行处理时，则通过开第一开关阀7进入下游油气分离处理设备进行进一步处理，进一步提升了本试验件排气处理系统的适用范围。
45.根据本技术的一些实施例，请参见图1以及图2，本试验件排气处理系统还包括消音装置81，第一支路91以及第二支路92分别与消音装置81连通，排气通过消音装置排放至外部。
46.消音装置81用于对排气进行消音处理，降低排气过程中的噪声。
47.根据本技术的一些实施例，消音装置81为排气消音塔，排气消音塔在降低排气噪声的同时，能够将排气引至离地面一定高度后再排入到大气环境中。
48.在本技术实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，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。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技术实施例中的具体含义。
49.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
50.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本技术的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本技术并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。