[發明專利]包括補充固定排量主泵的可變排量驅動泵的燃料供給和控制系統

無效

• 申請號: 200980148768.0
• 申請日: 2009-09-29
• 公開（公告）號: CN102239325A
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發明（設計）人: C·C·貝克;J·F·沃爾施萊格
• 申請（專利權）人: 伍德沃德公司
• 主分類號: F02M59/20
• 分類號: F02M59/20;F02M59/24;F02M37/00;F04D27/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 王永建

技術領域

本發明一般地涉及用于燃氣輪機的燃料輸送系統，并且特別地涉及用于燃氣輪機應用中的高熱效率的飛行器燃料雙泵和控制系統。

背景技術

在航空應用中，用于燃氣輪機的燃料輸送系統典型地運用高壓的正排量泵以供給高壓燃料至驅動飛行器的發動機。另外，高壓燃料系統通常被使用以作為用于液壓系統和伺服機構的高壓流體的源，所述伺服機構定位控制發動機或飛行器的其它方面的驅動器(或致動器)。

有時被稱作齒輪泵的正的固定排量泵通過變速箱由渦輪發動機驅動。泵流量由此與發動機速度成比例。主燃料供給泵的尺寸被設定為在旋翼(windmill)起動狀態過程中和/或在最大功率狀態過程中供給足夠的燃料至發動機，其中所述旋翼起動狀態典型地為大約6％至10％的常規巡航速度。因此，在許多發動機運行狀態下，發動機流量要求顯著地小于由主泵供給的高壓流量。過剩的高壓泵流典型地繞回到泵的低壓入口。提高過剩流的壓力并且使所述過剩流返回到低壓實際上浪費了能量。所述能量成為熱量輸入到燃料中并且引起不良的較高燃料溫度。

運用固定排量驅動泵來補充主燃料供給泵可以提供熱的益處；然而，所述熱的益處通過在相對低的穩態壓力下運行相對大的驅動泵而得以實現。這樣，使用固定排量驅動泵的所述熱的益處隨著驅動壓力增大而迅速降低。

因此，將會期望提供一種用于燃氣輪機應用的燃料輸送和控制系統，其使得被升至高壓的超過發動機燃料流量要求的燃料流的量最小化，由此減少通過泵輸入到燃料中的浪費的熱能。通過在此提供的本發明的描述，本發明的所述優點和其它優點，以及其它的發明特征將變得清楚。

發明內容

本發明提供了一種雙泵流量共享燃料輸送和控制系統，其提供了容許各個系統泵被設定尺寸以用于給定流量分配的流體回路裝置，允許例如為旋翼起動以及其它最大流量要求狀態的高發動機需求下的組合的泵流動，并且允許各個泵流體回路在除高峰流量要求以外的狀態過程中彼此隔離。

這樣，在本發明的某些優選實施方式中，主、固定正排量泵被提供并且被設定尺寸(或規格)為在巡航燃燒流量狀態(Wf)下供給燃料。以這樣的方式，主泵與用于現有技術系統的泵相比是較小的泵，帶有在臨界熱狀態下的最小的旁通流量。

第二可變排量驅動泵被用于供給驅動、泄漏(leakages)和冷卻流動并且補充供給發動機燃燒流量的正排量泵。可變驅動泵的排量優選地被控制為以充分的壓力提供燃料以供給發動機功能，并且可以被控制以在被發動機所需要時供給擴充主燃料供給泵所需的燃料流量的最小量。當兩個泵處于隔離泵模式下時，驅動泵排量被或是液壓機械地控制和/或是以FADEC控制，以提供為供給驅動、伺服、泄漏和壓力調節器所需要的流量。在幾乎所有的穩態狀態下，驅動泵的排量典型地被設定為可用泵排量的一小部分。這導致在穩態狀態下所需的旁通流的量顯著減小。泵提供比其總流動能力少得多的量，這獲得少得多的能量浪費。可變壓力調節器被控制以設定滿足伺服和驅動需求所需要的最小壓力。將穿過泵的差壓降低至較接近系統所需值的值，當處于隔離泵模式下和/或在穩態下時，發動機運行狀態也導致更少的浪費的能量。

固定排量泵和可變排量驅動泵的高壓出口通過使來自驅動泵的流動結合以滿足發動機燃料要求的流量共享系統而互連。在本發明的某些優選實施方式中，主固定正排量泵供給系統的組合流動能力的大約20％，可變驅動泵供給系統的組合流動能力的大約80％。以這樣的方式劃分流量，以及提供流量共享裝置以在穩態和/或空轉速度狀態過程中控制并隔離每一個泵流體回路，允許驅動泵對于熱最臨界狀態以比主供給泵低的排出壓力運行，因為其不再需要滿足這些狀態下發動機噴嘴的高壓燃料要求。這樣，被加壓并且再循環回到驅動泵的低壓入口的超過發動機燃料流量要求的燃料流的量顯著減小，由此減小了通過泵輸入至燃料的浪費的熱能。

本發明還部分地提供了一種包括主燃料供給泵的系統，所述主燃料供給泵基本上不供給驅動和電動液壓伺服閥流量。因此，燃料計量單元(FMU)排出加壓閥不再需要被設定尺寸為保持運行驅動器和EHSV所需要的最小差壓。當在FMU排出加壓閥上運行時，降低FMU排出加壓閥設定產生穿過主固定排量泵的較低的ΔP。穿過主泵的較低的ΔP使得在這些狀態下產生的廢熱的量額外地減小。