飞机加油车管内压力控制阀小膜片作用浅析.doc

目 录摘 要 2引 言 3一、管内压力控制阀的结构 3二、管内压力控制阀的工作原理. 3三、“小膜片”功用的传统认识 6四、“小膜片”功用的探讨及试验 74.1、试验前准备: 104.2、试验步骤10五、结论： 11参考文献 12摘 要 本文通过对飞机加油车压力控制系统中PCV阀的三个膜片介绍,重点分析了小膜片的工作原理及作用,并通过试验验证小膜片如何在异常状态中起到保护大膜片的作用。 关键词 小膜片 管内压力控制阀 大膜片 中膜片 水击压力引 言飞机加油车压力控制系统是为保证飞机加油胶管末端的压力不超过0.35MPa，同时能满足当航空器油箱在0.5s内关闭时,水击压力不超过0.84MPa，15s后不超过0.42MPa的要求，在加油车设计、制造过程中，设置了管内压力控制阀，它是安装在飞机加油车过滤器进口前的一个重要压力控制元件.是为了保证加油接头处压力不超过0.35 MPa,保护飞机燃油系统免受过载流量和水击压力的危害,所安装的压力控制设备.另外它还有加油开始和结束时的开关作用以及发生意外时可以及时断流。一、 管内压力控制阀的结构：管内压力控制阀（PCV）主要由法兰壳体、文氏管反馈压力油道、进油口快进慢开组件、油室、空气管路、慢进快排组件、空气室、膜片、弹簧组件、活塞连杆机构组成。二、管内压力控制阀的工作原理 该阀是由两个铝合金件组成,如图1所示。其两部分通过法兰由螺拴连接,法兰间由O型密封圈密封. PCV内部分为内、外两腔, 外腔是油料通道, 内腔由大膜片将PCV内部分为“气室”和“油室”,(气室与标准压力控制空气管路相连接,油室与文氏管反馈油路相连接),外腔的燃油通道控制活塞由连杆固定在大膜片上，油室内弹簧使膜片向关闭位置移动,因此在呆德曼处于切断位置时,阀门被关闭. 反馈油管接头的单向阀和因定小孔,构成了单向不可调节流阀,用来控制阀门开启时间。按标准PCV阀的关闭时间,当排气孔直径设定1.0mm 时关闭时间为 5秒，如图2所示。 图1 PCV阀结构示意图图2 标准关闭排气孔 该阀除了大膜片以外还有两个膜片.一个在进气口的阀座上，因其比大膜片小,比小膜片大，我们暂称其为“中膜片”.中膜片上有两个细微的小孔,小孔的位置在阀座进气室孔的圆形凹槽上,使标准压力气体可以通过凹槽进入气室,阀座中间是一个高于凹槽平面的平台,上有四个小孔,这四个小孔与小膜片阀座两侧的小孔相通,并与排气孔相通,中膜片在该阀正常工作时在气压的作用下盖住这四个小孔,以防止气体外泄，如图3所示。辅助排气孔与排气孔相通进气室孔与小膜片两侧小孔相通 图3 进气口阀座示意图小膜片是“凸”型橡胶膜片,安装在排气管路旁路上,其一边是通过其阀座两侧小孔与进气口阀座上的小孔相通,并与标准排气孔相通,中间大孔顶部高于两个小孔顶部,使小膜片盖住大孔时不会盖住两侧的小孔,大孔与大气相通,其排气孔在进气管接嘴下,为固定孔径的小孔;另一边与文氏管反馈油路的相通.“凸”面朝向油路.可以说小膜片两边又形成微型的气室和油室，如图4-1、4-2所示。图4-1 小膜片阀座示意图(中间大孔通向辅助排气孔,两侧小孔通向进气口阀座)图4-2 小膜片与阀座三、“小膜片”的传统认识 这三个尺寸大小不一的膜片在PCV阀中的作用,其大膜片与中膜片大家的认识都比较清晰统一,但是对于小膜片的作用还没有形成一致的认识,查阅了很多资料也没有对该膜片的详细描述,大家对它的作用也是众说纷纭,比较有代表性的有以下两种: 1、小膜片在正常工作时是堵住阀座内通向大气的小孔,当文氏管反馈压力急剧增大时膜片压入小孔内一段,当遭受水击压力时为保护大膜片小膜片会被击穿,反馈油路的压力大量泄荷,油进入气路减小对大膜片的压力冲击从而保护大膜片不被击穿。 2、小膜片是为了在当飞机燃油系统受到过载流量和水击压力时,配合中膜片的动作,加速气室气体的泄荷,从而保护大膜片更快地关闭PCV阀,以免损坏飞机燃油系统.当文氏管反馈压力达到水击压力时,油压将小膜片瞬时压扁从而盖住小膜片气室内与大气相通的孔,此时与中膜片处相通的两侧小孔没有被盖住,其通向中膜片的管路内气体压力瞬时增大(因为此管路瞬时变为密闭管路并且小膜片有轻微压缩动作)将中膜片顶起,加速气室内气体的排泄,从而迅速关闭PVC阀以免损坏飞机燃油系统。 四、“小膜片”功用的探讨及试验： 对以上两种认识，我不敢苟同。现在我就小膜片的作用以及通过对PVC阀的拆装、实验后,来谈谈我的一点认识. 我认为小膜片气室正常时是与大气相通,并与排气管路相通.在正常情况下停止加油时,是断开呆德曼气控阀，PCV切断主油路是靠其油室中的弹簧起作用。这时标准排气孔进行排气,同时小膜片气室通过其与中膜片处相通的两侧小孔与中间通大气的大孔相串，亦参与排气，起到辅助排气的作用.当文氏管反馈压力急剧增大时,小膜片瞬时受到反馈油的压力而变形盖住其中间通向大气的大孔,此时PCV阀原先排气由两个孔向外排气变为一个孔排气,背压升高，从而减缓PCV阀的关闭时间,吸收压力徒增的冲击,以免大膜片移动太快而损坏,起到了保护大膜片的作用。 为进一步说明此问题我来简要介绍一下PCV阀的工作原理:当标准空气压力高于控制油压力(大约0.41MPa)时，压缩空气在气室内克服油室内的油压及弹簧力，推动大膜片向“左” 移动,活塞被打开,油流通道形成，开始加油.当油料流量增大,油料压力通过文氏管喉管反馈到该阀的内腔油室内,当油压与弹簧力之和与空气压力处于平衡时,活塞停止移动. 当文氏管反馈压力达到0.35MPa+_0.035MPa时,平衡被破坏，在油压与弹簧力的作用下推动大膜片向“右”移动,活门关闭.其中整个关闭过程是这样的：当文氏管反馈压力与弹簧力之和大于标准空气压力时,大膜片向右移动,此时气室的空间被压缩，气室内被压缩的气体克服标准空气气压力瞬间将中膜片顶起,气室内的气体通过进气口阀座上与排气孔相连的二个小孔排出阀体外,同时也通过与小膜片处相通的孔经过小膜片气室与大气相通的孔排出阀体外,起到了辅助排气的作用.当油室与气室两边的压力平衡时,中膜片又在气压的作用下将小孔盖住即停止排气,大膜片停止移动,油流通道完成节流作用.当文氏管瞬时压力骤增(飞机油箱活门突然关闭),小膜片受到反馈油压的作用，“凸”面被压平盖住中间的大孔,同时中膜片被气室的反馈压力顶起,气体通过标准排气孔向外排泄,由于此时的气压小于反馈油压压力所以小膜片无法恢复原状,小膜片处的辅助排气被切断.由于此时的油压比正常工作时大两倍左右,导致了小膜片辅助排气功能的临时性丧失，延缓了气室的排气时间,自然气室的背压增大，使大膜片不致移动过快而损坏。 回过头，我们再来看看第一种说法：小膜片在PCV阀刚开始工作时就变形堵住其气室中间的大孔, 理由是小膜片气室处的压力约为一个大气压即0.1013MPa,此时反馈的油压应该逐渐接近0.35MPa,由于此时的压力差小膜片变形盖住中间的大孔.当受到水击压力时,小膜片在油压的作用下瞬时扭曲变形,小膜片的油室与气室贯通,油串入气路从排气孔排出,使大膜片不至于受到过大的压力冲击而损坏。此种观点中强调了小膜片变形。其实鉴于小膜片的材料强度和厚度,一开始的压差不会使其变形,如果一开始就堵住辅助排气孔的话,PCV阀正常关闭时(松开呆德曼阀)辅助排气孔就不会有排气现象(我们后面试验会提到);另外如果小膜片已经变形,当遭遇更大的压力时其再变形的空间就很小了,无法吸收压力冲击或传递压力变化的感受,而其如果经常变形会加速小膜片的老化,都很容易被击穿损坏,增加了PCV阀的故障率.再则设计理念也决不会让油与气互通。 再来看看第二种说法,这种说法看似也有些道理,但是也是经不起推敲.首先这种说法的关键是小膜片变形引起其通向中膜片管路的压力变化,使其顶起中膜片导通排气管路.我们想一下,小膜片气室的压力正常时应该在一个大气压即0.1013 MPa,那么如此小的气压在小膜片如此小的动作下如何克服0.41 MPa的标准气压来顶开中膜片呢?就是可以，顶开它的速度会有气室中气体顶开中膜片的速度快吗？气室中的气压大于小膜片管路的压力三四倍,应该会比小膜片这边的动作快,这样小膜片顶起中膜片的作用就毫无意义.我们再看加速排气的作用，不妨用试验来证明其受到水击压力时,是否是加速排气。 4.1、试验前准备: 飞机加油车一部,带有膜片式管内压力控制阀；FJZ-1型多功能试验台，见图5；胶管一根(长约3.5米,通径2 1/2的输油胶管一根,其俩端分别与加油接头连接而成) 图5 多功能试验机4.2、试验步骤:1）、检查多功能试验台各压力表是否在鉴定有效期内,是否完好.检查试验台回收油箱液面是否正常.关闭阀2,5,21,将附件2插入快接口18.用专用工具超越试验台中间的加油接头.用手摇泵打压,当有油从附件2排除时,关闭阀17卸下附件2.继续打压至1 MPa,三分钟后压力无明显下降,证明该实验平台密封性完好.打开阀5,21泄压。2）、将车以操作面板对着试验台的位置停好,拉手刹、挂泵,将油车导静电线与测试台的接地点良好连接,将附件1的一端与加油车灌油口对接,另一端与试验台的接头1连接.将一根加油胶管与试验台12连接,并用专用工具将加油接头上稳压阀超越.流量计回零并记录累计读数.打开呆得曼让约200升的油料通过胶管以排除空气。3）、将油车的空气参比压力调至0.35 MPa,使所连接的胶管达到最大加油流速,油泵输出压力示值为0.7 MPa左右.打开阀2,观察压力表3的读数,同时调节空气参比压力使压力表读数达到并不超过0.32 MPa为止。4）、关闭试验台所有阀门,打开阀2,11.打开加油车加油阀门,开始模拟正常加油.当流量和压力达到正常值时,松开呆得曼,此时可以听到PCV排气声,声音短促.用少许肥皂水涂抹于小膜片排气孔处,重复上述动作,可以发现该排气孔与PCV主排气孔共同排气。5）、当流量和压力达到正常值时,迅速关闭试验台阀2(1-2秒内),此时压力表压力3可以达到0.68MPa到0.75 MPa,此时可以听到PCV排气声,但是排气声比前次正常关闭时的排气声平缓.用少许肥皂水涂抹于小膜片排气孔处,重复上述动作,发现PCV排气时,该处无气体排出。五、结论： 试验结果证明,小膜片在正常工作时起到辅助排气的作用,当遭遇反馈的水击压力时它能迅速关闭辅助排气孔，使PCV阀气室排气减慢，背压增大，大膜片平稳移动，不致移动过快、幅度过大而损坏大膜片,从而起到了保护大膜片的作用. 实现了PCV阀压力调节和压力控制的功能。由此试验证明，我对小膜片作用的认识理念是符合逻辑的。参考文献1、CF2050TJYGX型管线加油车使用维护 承飞特种设备有限公司编制2、航空油料特种设备修理 朱晓峰主编 2000年12月第一版 中国法制出版社出版