[發明專利]燃料系統增壓泵蝸殼

有效

• 申請號: 201310016921.2
• 申請日: 2013-01-17
• 公開（公告）號: CN103206411A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: A.L.斯托伊塞斯庫;S.A.黑茨
• 申請（專利權）人: 哈米爾頓森德斯特蘭德公司
• 主分類號: F04D29/44
• 分類號: F04D29/44
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 吳超

技術領域

本公開涉及飛行器噴射發動機安裝的燃料離心增壓泵，例如，特別涉及離心增壓泵蝸殼。

背景技術

離心增壓泵通常與主燃料泵封裝在一起，主燃料泵通常是正排量齒輪泵類型，這兩者由公共軸驅動。離開增壓階段的燃料經過過濾器和燃料油換熱器，再進入主泵。壓力損失由這些部件和相關的管道系統引入，同時熱也被添加到燃料。饋給離心增壓泵的燃料通過主框架管道系統來自主框架燃料箱。燃料箱通常與周圍的大氣壓通風，或者在某些情況下，被加壓到比周圍大氣壓高幾個psi。這些燃料箱設有浸沒的泵送設備，這些泵送設備在一些情況下是由電機或渦輪機驅動的軸流泵，或者在其它情況下是噴射泵，統稱為主框架增壓泵。

在飛行過程中，燃料箱內的壓力由于周圍大氣壓的自然降低而隨海拔高度逐漸減小。?在正常操作狀態下，業界標準要求主框架增壓泵以高于燃料的真實蒸氣壓力最少5psi的壓力向發動機安裝的增壓泵提供不間斷的流動，并且沒有V/L（蒸氣液體比）或沒有蒸氣作為第二相存在。在異常操作下，這相當于不正常工作的主框架增壓泵，在增壓階段泵的進口處的壓力可能僅高于燃料真實蒸氣壓力2或3psi，而蒸氣可能存在從而有高達0.45或更高的V/L比。術語的定義、推薦的測試實踐、和燃料物理特征都在例如像協調研究委員會報告635、AIR1326、SAE?ARP492、SAE?ARP4024、ASTM?D2779和ASTM?D3827的業界規定和標準中概述。

在正常或異常操作期間，要求離心增壓泵在整個飛行任務中所遇到的全部操作狀態下都在主泵入口處維持足夠的壓力，使得主泵能夠維持所要求的向燃料控制和計量單元的輸出流動和壓力從而實現連續的且不間斷的發動機運行。對允許發動機安裝的離心增壓泵所傳遞的最大壓力升高還有限制以不超過燃料油換熱器的機械壓力額定值，或者還有關于最小葉輪葉片間距的限制，使得像從維修介入遺落的螺栓之類的大雜質將通過并安全地被捕獲在下游的過濾器中。所有這些要求以及滿足從起飛期間的大流動到飛行怠速降落期間的細流的全部流動操作范圍，并且燃料溫度從-40F變化到300F,使得發動機安裝的燃料泵的空氣動力學設計受到嚴重的挑戰。

蝸殼收集沿幾乎切線方向并且以接近葉輪尖端切線速度的高速度離開葉輪的流動，并且將其引導到泵排出端口。從泵入口到葉輪出口端口，向流體添加能量的唯一元件就是葉輪。該能量由泵驅動器在所述軸處提供。成功的泵被期望在泵排出端口處以相對低速、以高于泵入口壓力的所要求的壓力升高并以最佳可能效率傳送流動。

通常來說，葉輪自身展現出在75％和95％之間的高效率，這視在流動和運行速度方面的泵尺寸而定。離開葉輪出口端口的流動流，除了包含靜壓形式的勢能以外，還因流體流的高速度而包含相當大數量的動能。因此，為了實現整個泵的高的整體效率，蝸殼必須提供高度的壓力恢復，或者將盡可能多的動能轉換為勢能，或者靜壓。為了實現此目的，蝸殼截面沿著流動方向逐漸增大，這強迫流體流變慢，并且在此過程中，能量被恢復成壓力形式。

蝸殼由三個不同的部分構成。第一部分，其包圍葉輪出口端口，被稱為狹義蝸殼。第二部分，其通常是筆直的逐漸變細段，并具有圓形的截面，被稱為擴散器。最后的部分，其將流動從相對于葉輪軸線的法向平面轉向到軸向，被稱為出口彎曲部。對出口彎曲部的需要由給定應用的具體要求來規定。

發明內容

公開的增壓泵蝸殼包括在通道的長度上分布的與流動正交的截面表面。蝸殼包括狹義蝸殼、出口彎曲部和將狹義蝸殼流體地互連到出口彎曲部的擴散器。截面表面被定義為在一組數據中闡明的尺寸，這組數據包括用于狹義蝸殼的表N-1和N-2和用于蝸殼出口彎曲部的表N-3，其中N是同一值。

附圖說明

參照附圖考慮下面的詳細描述時，可進一步理解本公開，附圖中：

圖1是示例燃料傳送系統的示意圖。

圖2是發動機安裝的增壓泵的截面圖。

圖3是增壓階段殼體蓋的透視圖，示出了在銑削操作中的蝸殼和工具刀具。

圖4是增壓階段中心板的視圖。這里也示出了工具刀具。

圖5是增壓蝸殼流體體積的透視圖。

圖6是蝸殼流體體積的另一透視圖，其中畫出輪廓的區域描述了狹義蝸殼、蝸殼出口彎曲部和擴散器。

圖7A是蝸殼幾何形狀-尺寸標注方案。

圖7B是圖7A中示出的蝸殼幾何形狀-尺寸標注方案的另一方面，包括蝸殼出口彎曲部幾何形狀-尺寸標注方案。

圖8A是沿圖7A中線A-A截取的截面圖。