專利名稱：包括補(bǔ)充固定排量主燃料泵的帶有可變壓力調(diào)節(jié)器的正排量驅(qū)動(dòng)泵的燃料輸送和控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于燃?xì)廨啓C(jī)的燃料輸送系統(tǒng)，并且特別地涉及高熱效率的雙泵燃料輸送和控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在航空應(yīng)用中，用于燃?xì)廨啓C(jī)的燃料輸送系統(tǒng)典型地運(yùn)用高壓的正排量泵以供給高壓燃料至驅(qū)動(dòng)飛行器的發(fā)動(dòng)機(jī)。另外，高壓燃料系統(tǒng)通常被使用以作為用于液壓系統(tǒng)和伺服機(jī)構(gòu)的高壓流體的源，所述伺服機(jī)構(gòu)定位控制發(fā)動(dòng)機(jī)或飛行器的其它方面的驅(qū)動(dòng)器 (或致動(dòng)器)。燃料泵典型地通過(guò)變速箱由渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。泵流量由此與發(fā)動(dòng)機(jī)速度成比例。 主燃料供給泵的尺寸被設(shè)定為在旋翼(windmill)起動(dòng)狀態(tài)過(guò)程中和/或在最大功率狀態(tài)過(guò)程中供給足夠的燃料至發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述旋翼起動(dòng)狀態(tài)典型地為大約6%至10%的常規(guī)巡航速度。因此，在許多發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下，發(fā)動(dòng)機(jī)流量要求顯著地小于由主泵供給的高壓流量。過(guò)剩的高壓泵流典型地繞回到泵的低壓入口。提高過(guò)剩流的壓力并且使所述過(guò)剩流返回到低壓實(shí)際上浪費(fèi)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。因此，將會(huì)期望提供一種用于燃?xì)廨啓C(jī)應(yīng)用的燃料輸送和控制系統(tǒng)，其使得被升至高壓的超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)燃料流量要求的燃料流的量最小化，由此減少通過(guò)泵輸入到燃料中的浪費(fèi)的熱能。通過(guò)在此提供的本發(fā)明的描述，本發(fā)明的所述優(yōu)點(diǎn)和其它優(yōu)點(diǎn)，以及其它的發(fā)明特征將變得清楚。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種雙泵流量共享燃料輸送和控制系統(tǒng)，其提供了容許各個(gè)系統(tǒng)泵被設(shè)定尺寸(或規(guī)格)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(dòng)以及其它最大流量要求狀態(tài)的高發(fā)動(dòng)機(jī)需求下的組合的泵流動(dòng)，并且允許各個(gè)泵流體回路彼此隔
1 O這樣，在本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施方式中，例如為固定輸送正排量泵的主燃料供給泵被提供并且被設(shè)定尺寸為在巡航燃燒流量狀態(tài)(Wf)下供給燃料。以這樣的方式，主泵與用于現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的泵相比是較小的泵，其帶有在臨界熱狀態(tài)下的最小的旁通流量。第二固定輸送正排量驅(qū)動(dòng)泵優(yōu)選地包括可變壓力調(diào)節(jié)器，并且被設(shè)定尺寸為供給驅(qū)動(dòng)、泄漏 (leakages)和冷卻流動(dòng)以及補(bǔ)充供給發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒流量的主正排量泵。驅(qū)動(dòng)泵優(yōu)選地被設(shè)定尺寸為提供充分的壓力以供給發(fā)動(dòng)機(jī)功能，并且包括可變壓力調(diào)節(jié)器以在所有的發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)過(guò)程中保持穿過(guò)泵和位于發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)的可能的最低差壓(ΔΡ)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)燃料要求超過(guò)主泵提供的流量時(shí)，主燃料供給泵和驅(qū)動(dòng)泵的高壓出口通過(guò)使來(lái)自驅(qū)動(dòng)泵的流動(dòng)結(jié)合以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)燃料要求的流量共享系統(tǒng)而互連。在本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施方式中，主泵供給系統(tǒng)的組合流動(dòng)能力的大約20 %，驅(qū)動(dòng)泵供給系統(tǒng)的組合流動(dòng)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控制和隔離各個(gè)泵流體回路，允許穿過(guò)較大驅(qū)動(dòng)泵的差壓最小化并且因此使得被加壓然后被再循環(huán)回到其較低壓力入口的超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)燃料流量要求的燃料流的量顯著減小，由此減小了由驅(qū)動(dòng)泵輸入燃料中的被浪費(fèi)的熱能。此外，將可理解的是，與由主供給泵所需要的情況相比，通過(guò)以這樣的方式配置泵，驅(qū)動(dòng)泵在發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)狀態(tài)過(guò)程中可以以較低的排出壓力運(yùn)行，這進(jìn)一步提高了本發(fā)明的燃料系統(tǒng)的熱的益處。因此，通過(guò)將穿過(guò)大驅(qū)動(dòng)泵的差壓降低至在穩(wěn)態(tài)狀態(tài)過(guò)程中支持驅(qū)動(dòng)器和伺服功能所需要的最小壓力，本發(fā)明至少部分地提供了在臨界燃料系統(tǒng)熱狀態(tài)下從泵送系統(tǒng)輸入的熱量的減小。與可變壓力調(diào)節(jié)器結(jié)合時(shí)，由驅(qū)動(dòng)泵供給的壓力可以在需要較高壓力來(lái)定位驅(qū)動(dòng)器時(shí)被提高，然后其可以被再次降低以減小泵上的負(fù)載，其減小產(chǎn)生的熱量。本發(fā)明還部分地提供了一種包括主燃料供給泵的系統(tǒng)，所述主燃料供給泵基本上不供給驅(qū)動(dòng)和電動(dòng)液壓伺服閥流量。因此，燃料計(jì)量單元(FMU)排出加壓閥不再需要被設(shè)定尺寸為保持運(yùn)行驅(qū)動(dòng)器和EHSV所需要的最小差壓。當(dāng)在FMU排出加壓閥上運(yùn)行時(shí)，降低 FMU排出加壓閥設(shè)定產(chǎn)生穿過(guò)主固定排量泵的較低的ΔΡ。穿過(guò)主泵的較低的ΔΡ使得在這些狀態(tài)下產(chǎn)生的廢熱的量額外地減小。另外，運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器所需的壓力隨運(yùn)行狀態(tài)而變化，并且典型地在穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下顯著低于在驅(qū)動(dòng)瞬變中。因此，固定排量驅(qū)動(dòng)泵包括可變壓力調(diào)節(jié)器，其允許泵ΔΡ變化以使得運(yùn)行驅(qū)動(dòng)器和電動(dòng)液壓伺服閥(EHSV)所需的最小ΔΡ可以在穿過(guò)泵時(shí)被保持。保持穿過(guò)驅(qū)動(dòng)泵的較低的ΔΡ的能力顯著地減小了由泵送系統(tǒng)產(chǎn)生的廢熱的量。此外，可變加壓閥調(diào)節(jié)器可用于提高穿過(guò)驅(qū)動(dòng)泵的ΔΡ，因此提高了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)的溫度以用于在燃料溫度低于凍結(jié)點(diǎn)時(shí)的冷啟動(dòng)。這一特征可以允許從燃料系統(tǒng)中去掉伺服換熱器。對(duì)于具有從大約旋翼起動(dòng)一直到巡航的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒流量(Wf)要求的運(yùn)行狀態(tài)， 兩個(gè)泵的高壓排出彼此完全隔離。將可理解的是，大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)間在這些狀態(tài)下度過(guò)。在大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下使驅(qū)動(dòng)供給與Wf供給完全隔離消除了在這些狀態(tài)下驅(qū)動(dòng)瞬變?cè)赪f上的影響。將可理解的是，本發(fā)明至少部分地提供了一種流量共享特征，其允許兩個(gè)泵中每一個(gè)的尺寸設(shè)定保持最小。在沒(méi)有流量共享的情況下，所述兩個(gè)泵典型地以不同的運(yùn)行狀態(tài)設(shè)定尺寸，這導(dǎo)致較大的泵和較差的熱性能。當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，通過(guò)以下詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的其它方面、目的和優(yōu)點(diǎn)將變得更清楚。


結(jié)合在申請(qǐng)文件中并且成為其一部分的附圖示出了本發(fā)明的多個(gè)方面，并且與說(shuō)明書(shū)一起用于說(shuō)明本發(fā)明的原理。在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面構(gòu)造的航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)，其示出了由與可變壓力或固定壓力調(diào)節(jié)器結(jié)合的固定排量驅(qū)動(dòng)泵補(bǔ)充的主正泵；雖然將結(jié)合某些優(yōu)選實(shí)施方式描述本發(fā)明，但并非意在將本發(fā)明局限于所述實(shí)施方式。相反地，意圖是要覆蓋包括在如所附權(quán)利要求書(shū)限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的備選形式、變化形式和等同形式。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的燃料輸送和控制系統(tǒng)100的一個(gè)示例性的實(shí)施方式在圖1中示出。燃料輸送和控制系統(tǒng)100在其最簡(jiǎn)單的形式中包括大致以102標(biāo)出的燃料供給裝置、包括用于在常規(guī)或穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)過(guò)程中提供燃料至發(fā)動(dòng)機(jī)的大致以104標(biāo)出的主燃料供給環(huán)路、 包括帶有供給液壓燃料至發(fā)動(dòng)機(jī)部件的壓力調(diào)節(jié)器組件112的正排量驅(qū)動(dòng)(actuation)泵 110的大致以108標(biāo)出的驅(qū)動(dòng)供給環(huán)路、以及使主供給環(huán)路104和驅(qū)動(dòng)環(huán)路108流體連接以在發(fā)動(dòng)機(jī)要求需要時(shí)結(jié)合/組合泵流動(dòng)的大致以114標(biāo)出的泵流量共享系統(tǒng)。燃料系統(tǒng)還包括大致以116標(biāo)出的燃料計(jì)量單元(FMU)，其用于計(jì)量流至渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)和燃油旁路118 的燃料。將可理解的是，圖1是本發(fā)明的概略視圖并且只示出了系統(tǒng)100的配置的一個(gè)示例，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道的那樣，其可以以許多方式實(shí)施。如圖1所示，燃料供給部102優(yōu)選地包括燃料箱122和增壓泵124。增壓泵124產(chǎn)生經(jīng)由導(dǎo)管或管線1 被供給至燃料輸送系統(tǒng)的低壓源1 ，所述導(dǎo)管或管線1 進(jìn)一步被分成管線130和132以向主泵106和驅(qū)動(dòng)泵110供給燃料。如將由本領(lǐng)域技術(shù)人員所清楚知道的那樣，增壓泵1 例如可以是離心泵，其以充分的壓力提供燃料至主泵106和驅(qū)動(dòng)泵 110中每一個(gè)的入口。如將為本領(lǐng)域技術(shù)人員所清楚知道的那樣，將可理解的是，管線128、 130和/或132可以各自包括至少一個(gè)止回閥和/或燃料過(guò)濾器(未示出)。主發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給環(huán)路104包括與主燃料供給正排量泵106(在下文中稱為“主泵 106”)的入口 134流體連通的低壓1 燃料供給管線130。處于如Psl標(biāo)出的壓力下的燃料在主泵的出口 136處離開(kāi)一直到高壓出口管線140，并且以所需流速輸送燃料至燃料計(jì)量單元116以滿足所需的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒流量要求。包括高壓減壓閥(HPRV) 144的減壓管線142 也被設(shè)置為控制被供給至燃料計(jì)量單元116的最大壓力。以150標(biāo)出的再循環(huán)或旁通管線被提供用于使流體流再循環(huán)回到主泵106的低壓輸入端。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將可理解到的那樣，再循環(huán)旁通管線可以包括旁通閥(未示出)。主泵106優(yōu)選地被充分設(shè)定尺寸以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒流量(Wf)要求，其范圍從超過(guò)旋翼一直到巡航狀態(tài)。因此，將可理解的是，由于主泵被設(shè)定尺寸為在穩(wěn)態(tài)和/或熱力最臨界狀態(tài)過(guò)程中以更密切地匹配發(fā)動(dòng)機(jī)要求的速率輸送燃料，因此高壓旁通/再循環(huán)流量的量被最小化。通過(guò)以這樣的方式設(shè)定主泵106的尺寸，其中高燃料流量狀態(tài)所需要的過(guò)剩流量已經(jīng)被切換至驅(qū)動(dòng)泵并且以低壓在驅(qū)動(dòng)環(huán)路108內(nèi)被旁通直到所述流量被需要，在這種穩(wěn)態(tài)狀態(tài)過(guò)程中在主供給環(huán)路104內(nèi)產(chǎn)生更少的熱量。此外，如將可理解的那樣，主泵 106具有充分的尺寸以滿足這些工作狀態(tài)過(guò)程中的壓力和流量需求，然而其不需要被設(shè)定尺寸為僅產(chǎn)生滿足旋翼再次起動(dòng)或高流量狀態(tài)和/或滿足用于驅(qū)動(dòng)器流的壓力需求所需要的壓力。這樣，主正排量泵可以比傳統(tǒng)燃料流動(dòng)系統(tǒng)的主燃料供給泵在尺寸上較小，并且由此具有較低的重量。在一個(gè)實(shí)施方式中，例如，主泵106被設(shè)定尺寸為提供組合泵流動(dòng)能力的大約 20%，而驅(qū)動(dòng)泵110提供組合流動(dòng)能力的大約80%。如下文中更詳細(xì)地描述的那樣，在圖 1中以數(shù)字290 —般地標(biāo)出的來(lái)自兩個(gè)泵的組合流足以滿足用于由發(fā)動(dòng)機(jī)所需要的旋翼再次起動(dòng)和最大流量狀態(tài)的發(fā)動(dòng)機(jī)流量要求。對(duì)于某些其它的應(yīng)用，可以被設(shè)定尺寸為提供發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒流量Wf以用于旋翼起動(dòng)和/或超出巡航的其它狀態(tài)。對(duì)于某些其它應(yīng)用，主泵106還可以被設(shè)定尺寸為供給流量以用于除運(yùn)用燃料流以外的發(fā)動(dòng)機(jī)功能，例如提供流量至發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)器、閥以及其它液壓系統(tǒng)的至少一部分，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將可理解的那樣。這樣，兩個(gè)泵之間的約80/20 的流量分界僅僅是本發(fā)明所設(shè)想的流量共享或分界的類型的一個(gè)示例。然而，優(yōu)選地，為了使至燃料流的熱耗散最小化，燃料輸送和控制系統(tǒng)100的驅(qū)動(dòng)泵110被設(shè)定尺寸為在主泵 106的旋翼再次起動(dòng)和最大流量狀態(tài)過(guò)程中提供總發(fā)動(dòng)機(jī)流量要求的較大部分。驅(qū)動(dòng)環(huán)路108在其最簡(jiǎn)單的形式中包括與正排量驅(qū)動(dòng)泵110(在下文中稱為“驅(qū)動(dòng)泵110”)的入口 152流體連通的低壓燃料供給管線132。處于如Ps2標(biāo)出的壓力下的燃料在驅(qū)動(dòng)泵110的出口巧4處離開(kāi)一直到高壓出口管線156，并且以所需壓力和流速輸送燃料至發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器供給管線158。盡管并未示出，但如本領(lǐng)域技術(shù)人員將可理解的那樣，驅(qū)動(dòng)器供給管線158可以結(jié)合有最小壓力閥(AMPV)、旁通閥、過(guò)濾器等等。與驅(qū)動(dòng)泵110的出口 154流體連通的旁通管線160被提供并且與壓力調(diào)節(jié)器組件112連接。第二旁通管線162 被提供以將旁通燃料在驅(qū)動(dòng)泵110的低壓側(cè)引導(dǎo)回到燃料供給管線132。管線208使驅(qū)動(dòng)泵110的輸出端IM連接至泵流量共享系統(tǒng)114，以使得流動(dòng)可以在需要時(shí)選擇性地導(dǎo)向主發(fā)動(dòng)機(jī)供給管線四0。將可理解的是，驅(qū)動(dòng)泵110優(yōu)選地是正排量泵，其被充分地設(shè)定尺寸以提供驅(qū)動(dòng)器穩(wěn)態(tài)加上瞬變流動(dòng)，以保證驅(qū)動(dòng)器、泄漏和伺服流動(dòng)的合理的運(yùn)行。另外，驅(qū)動(dòng)器泵110 被設(shè)定尺寸為補(bǔ)充主泵106以在高峰需求工作狀態(tài)期間提供必要的人工流量至發(fā)動(dòng)機(jī)。驅(qū)動(dòng)泵110被控制以保持最小流量壓力1^2，其足以滿足驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)壓力要求。這種壓力通過(guò)運(yùn)用優(yōu)選為可變壓力調(diào)節(jié)器的壓力調(diào)節(jié)器112而實(shí)現(xiàn)，以根據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)壓力需求調(diào)節(jié)排出壓力1^2。這樣，當(dāng)主泵和驅(qū)動(dòng)泵彼此隔離時(shí)，驅(qū)動(dòng)泵110可以被控制到穩(wěn)態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)所需要的最小排出壓力1^2。排出壓力Ps2可以在被驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)需求所需要時(shí)容易地提高或降低。將可理解的是，因?yàn)樵诟綦x的泵模式下，驅(qū)動(dòng)泵110不再以穩(wěn)態(tài)和/或熱臨界狀態(tài)過(guò)程中燃料噴嘴/燃料調(diào)節(jié)系統(tǒng)所需要的壓力幫助供給燃料，因此驅(qū)動(dòng)泵110排出壓力1^2 將優(yōu)選地低于主泵106的排出壓力1^1。通過(guò)運(yùn)用壓力調(diào)節(jié)器112根據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)壓力需求調(diào)整驅(qū)動(dòng)泵110的壓力輸出，這種最小排出壓力Ps2得以實(shí)現(xiàn)。在隔離泵模式下，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)需要使驅(qū)動(dòng)器運(yùn)動(dòng)(“驅(qū)動(dòng)器瞬變狀態(tài)”)時(shí)，可變壓力調(diào)節(jié)器112可用于暫時(shí)地提高 Ps2至在穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下可能暫時(shí)高于I^sl的壓力。然而，當(dāng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)返回穩(wěn)態(tài)狀態(tài)時(shí)，Ps2被降回至最小所需系統(tǒng)壓力。在本發(fā)明的某些實(shí)施方式中，壓力調(diào)節(jié)器112可用于提高排出壓力1^2，并且來(lái)自驅(qū)動(dòng)泵110的旁通流因此可以用于在燃料溫度低于凍結(jié)溫度時(shí)提高用于冷啟動(dòng)的燃料溫度。因此，驅(qū)動(dòng)泵110可以被設(shè)定尺寸為供給組合流動(dòng)能力的大約80%，或者發(fā)動(dòng)機(jī)的峰值或最大燃料要求的80%。將可理解的是，驅(qū)動(dòng)泵和主泵之間的80-20的流量分界僅僅是本發(fā)明所設(shè)想的流量共享或流量平衡的類型的一個(gè)示例。實(shí)際上，泵之間的燃燒流量、 泄漏和冷卻流量功能的分界可以取決于給定的應(yīng)用而變化。流量計(jì)量單元(FMU) 116，其包括用于供給流動(dòng)至燃料計(jì)量閥280的管線四0，所述燃料計(jì)量閥觀0由大致以282標(biāo)出的例如為電動(dòng)液壓伺服閥(EHSV)的適當(dāng)伺服控制器設(shè)定，所述伺服控制器又被全權(quán)數(shù)字電子控制器(FADEC)(未示出)控制。在燃料計(jì)量閥280 的出口處流體連通的加壓/關(guān)閉閥300被提供以調(diào)節(jié)穿過(guò)燃料計(jì)量閥觀0的壓力降。閥 300包括出口 302，其用于以發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒要求流速(Wf)供給燃料至發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)，并且可以在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)過(guò)程中被完全地閉合。超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)要求的燃料可以通過(guò)管線150被再循環(huán)回到主泵106的較低壓入口。描述了流體輸送系統(tǒng)100的運(yùn)行和控制。特別地，本發(fā)明的燃料輸送和控制系統(tǒng) 100包括隔離泵模式，其中，主燃料供給環(huán)路104與驅(qū)動(dòng)環(huán)路108隔離開(kāi)。優(yōu)選地，系統(tǒng)100 在Wf要求的工作狀態(tài)過(guò)程中處于隔離泵模式下，所述工作狀態(tài)從旋翼起動(dòng)以上一直到巡航狀態(tài)。大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)間在這些狀態(tài)下度過(guò)。更特別地，在這些狀態(tài)過(guò)程中，泵106 和110中的每一個(gè)的高壓排放都彼此完全隔離。在隔離泵模式下，驅(qū)動(dòng)供給環(huán)路108運(yùn)行，從而以足夠運(yùn)行包括泄漏和冷卻流量的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的最小所需排出壓力Ps2供給燃料至驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)供給管線158。在隔離泵模式下， 這一最小所需壓力將依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行模式變化，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚知道的那樣?？勺儔毫φ{(diào)節(jié)器組件112允許驅(qū)動(dòng)泵110 Δ P變化，以使得運(yùn)行驅(qū)動(dòng)器和EHSV所需的最小Δ P 可以在這些運(yùn)行狀態(tài)過(guò)程中在穿過(guò)驅(qū)動(dòng)泵110時(shí)被保持。備選地，如果使用了固定壓力調(diào)節(jié)器112，則所述調(diào)節(jié)器被設(shè)定為將驅(qū)動(dòng)壓力保持在供給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所需的最大壓力，從而使泵熱輸入最小化。保持穿過(guò)驅(qū)動(dòng)泵110的低ΔΡ顯著地減小了由泵送系統(tǒng)產(chǎn)生的廢熱的量。在隔離泵模式下，主供給環(huán)路104向FMU 116提供發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒流量供給。在這一工作位置下，流量共享系統(tǒng)114起作用以僅允許輸出從主供給泵106流動(dòng)至與FMU 116連通的管線四0。這樣，將可理解的是，管線四0中的壓力和流量與管線140中的排出壓力Psl 大致相同，并且管線四0中的流量大致等于主泵106的出口處管線140中的流量減去管線 150中的旁通流量。如以上所描述的那樣，主泵106被設(shè)定尺寸為以更密切地匹配發(fā)動(dòng)機(jī)要求的速率輸送燃料，高壓旁通/再循環(huán)流的量被最小化，并且由此所產(chǎn)生的熱量被最小化。 因此，以最小再循環(huán)在這種穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行的過(guò)程中，主泵106可以輸送高的排出壓力 hi，而沒(méi)有顯著的熱沖擊進(jìn)入主燃料供給環(huán)路104中。優(yōu)選地，穩(wěn)態(tài)、預(yù)定排出壓力Psl高于驅(qū)動(dòng)泵110的排出壓力1^2。這樣，主泵106專用于供給Wf。特別地，高壓流通過(guò)管線140和四0被導(dǎo)向燃料計(jì)量單元116。此外，因?yàn)橹鞅?06沒(méi)有供給驅(qū)動(dòng)和EHSV流量，因此FMU排出加壓閥300可以被減小到最小尺寸。當(dāng)在FMU排出加壓閥300上運(yùn)行時(shí)，降低FMU排出加壓閥300設(shè)定產(chǎn)生較低的主泵106ΔΡ。較低的ΔΡ使得在這些狀態(tài)下產(chǎn)生的廢熱的量額外地減小。在來(lái)自高于巡航的Wf要求的運(yùn)行狀態(tài)過(guò)程中，在旋翼再次起動(dòng)時(shí)或在其它峰值發(fā)動(dòng)機(jī)燃料要求下，本發(fā)明的燃料輸送和控制系統(tǒng)100處于共享泵模式中。當(dāng)預(yù)期發(fā)動(dòng)機(jī) Wf要求大于主泵106的流動(dòng)能力時(shí)，流量共享系統(tǒng)114從兩個(gè)隔離泵的模式過(guò)渡到共享泵模式。這允許來(lái)自壓力調(diào)節(jié)固定驅(qū)動(dòng)泵110的流動(dòng)被用于供給或補(bǔ)充發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒Wf要求。當(dāng)處于共享泵模式下時(shí)，主泵106排出壓力(Psl)和驅(qū)動(dòng)泵110排出壓力(1^2) 大致相等。在共享泵模式下，來(lái)自驅(qū)動(dòng)泵Iio和主泵106的組合輸出流量滿足最大發(fā)動(dòng)機(jī)流量要求。依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)所要求的流量的量，驅(qū)動(dòng)泵110供給擴(kuò)充主泵104所需要的補(bǔ)充流量體積。這樣，泵流量共享系統(tǒng)114改變由驅(qū)動(dòng)泵110提供的補(bǔ)充流量的量。這樣，來(lái)自驅(qū)動(dòng)泵110的過(guò)剩泵流量將通過(guò)管線160和壓力調(diào)節(jié)器112和管線162繼續(xù)再循環(huán)。并且， 在共享泵模式下超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)要求的任何流量可以經(jīng)由旁路系統(tǒng)118繞回主泵104的低壓入口側(cè)。將可理解的是，本發(fā)明提供補(bǔ)充主泵的驅(qū)動(dòng)泵，其中，流量共享系統(tǒng)允許兩個(gè)泵的尺寸設(shè)定保持最小。在沒(méi)有流量共享的情況下，所述兩個(gè)泵將典型地以不同的工作狀態(tài)被設(shè)定尺寸，這會(huì)導(dǎo)致較大的泵和較差的熱性能。在沒(méi)有流量共享的情況下，主泵被設(shè)定尺寸以用于起始流量。在本發(fā)明的一個(gè)示例中，主泵106排量大約為約1. 1厘升/轉(zhuǎn)(Cl/rev)。 驅(qū)動(dòng)泵被設(shè)定尺寸以用于起動(dòng)時(shí)的泄漏，并且排量大約為約1. 3厘升/轉(zhuǎn)。利用流量共享， 兩個(gè)泵的組合排量約為1. 45厘升/轉(zhuǎn)。包括在此提到的公開(kāi)文獻(xiàn)、專利申請(qǐng)和專利的所有引用文件在此通過(guò)對(duì)該文件的引用而被結(jié)合，正如每一個(gè)文件都通過(guò)引用而被分別地和特別地表示被引用并且其整體都已在本文中闡述那樣。在描述本發(fā)明的上下文中(特別是在以下權(quán)利要求書(shū)的上下文中)，術(shù)語(yǔ)“一”和 “一個(gè)”和“所述”以及類似的表示的使用應(yīng)該被理解為涵蓋單個(gè)和多個(gè)，除非在此作出了其它表示或者與環(huán)境明顯矛盾。術(shù)語(yǔ)“包括”、“具有”、“包含”以及“含有”將被理解為開(kāi)放性表示的術(shù)語(yǔ)(即意思是“包括但不限于”)，除非另有說(shuō)明。除非在此另有說(shuō)明，否則數(shù)值范圍在此的列舉僅僅用作單個(gè)地引述落入該范圍中的每個(gè)單獨(dú)的值的簡(jiǎn)述方法，并且每個(gè)單獨(dú)的值都結(jié)合在申請(qǐng)文件中，正如其在此被單獨(dú)地列舉那樣。在此描述的所有方法都可以以任何適當(dāng)?shù)捻樞蜻M(jìn)行，除非在此另有說(shuō)明或者相反地與上下文明顯矛盾。在此任何一個(gè)或所有示例、或者示例性的語(yǔ)言(比如像“例如”)的使用僅僅用于更好地說(shuō)明本發(fā)明而不形成對(duì)本發(fā)明的范圍的限制，除非在權(quán)利要求書(shū)中另行說(shuō)明。在本申請(qǐng)文件中不應(yīng)將任何語(yǔ)言理解為表示對(duì)實(shí)踐本發(fā)明來(lái)說(shuō)必要的任何不在權(quán)利要求中要求保護(hù)的原件。在此描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，包括對(duì)本發(fā)明人來(lái)說(shuō)用于執(zhí)行本發(fā)明的最佳的方式。在閱讀了前述描述的基礎(chǔ)上，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，這些優(yōu)選實(shí)施方式的變化形式可以是顯而易見(jiàn)的。本發(fā)明人預(yù)期有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員視情況而運(yùn)用這樣的變化形式，并且本發(fā)明人預(yù)期本發(fā)明以不同于在此所特別地描述的方式被實(shí)踐。因此，如適用的法律所允許的那樣，本發(fā)明包括在本申請(qǐng)文件所附權(quán)利要求書(shū)中描述的主題的所有變化形式和等同形式。此外，以上所述元件以其所有可能的變化形式的任何結(jié)合都被本發(fā)明所包括， 除非在此另有說(shuō)明或者相反于上下文明顯矛盾。
權(quán)利要求
1.一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料輸送和控制系統(tǒng)，所述燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)具有最大燃料流量需求和小于所述最大燃料流量需求的穩(wěn)態(tài)需求并且還包括燃料計(jì)量單元，所述燃料輸送和控制系統(tǒng)包括固定排量驅(qū)動(dòng)泵，其具有能夠提供發(fā)動(dòng)機(jī)的所述最大燃料流量需求的第一部分的尺寸，所述泵具有入口和出口 ；與所述驅(qū)動(dòng)泵的出口流體連通的可變壓力調(diào)節(jié)器，所述可變調(diào)節(jié)器能夠調(diào)整穿過(guò)所述驅(qū)動(dòng)泵的入口和出口的壓力降以保持最小排出壓力；以及固定排量主泵，其具有配置為提供發(fā)動(dòng)機(jī)的所述最大燃料流量需求的第二部分的尺寸，所述主泵具有與所述燃料計(jì)量單元流體連通并且選擇性地與所述驅(qū)動(dòng)泵的出口流體連通的出口，其中，所述燃料輸送和控制系統(tǒng)可配置在隔離泵模式和共享泵模式之間，其中在所述隔離泵模式下所述驅(qū)動(dòng)泵和所述主泵各自的出口彼此分離，并且在所述共享泵模式下所述驅(qū)動(dòng)泵和所述主泵各自的出口彼此流體連通以使得發(fā)動(dòng)機(jī)的所述最大燃料流量的第一部分與發(fā)動(dòng)機(jī)的所述最大燃料流量的第二部分組合，并且其中所述組合流被供給至所述發(fā)動(dòng)機(jī)的所述燃料計(jì)量單元。
2.如權(quán)利要求1所述的燃料輸送和控制系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)泵被設(shè)定尺寸為， 除了所述最大燃料流量需求的第一部分之外，還以充分的預(yù)定壓力和流量提供燃料至所述發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的多個(gè)液壓驅(qū)動(dòng)裝置。
3.如權(quán)利要求1所述的燃料輸送和控制系統(tǒng)，其特征在于，所述主泵被配置為，在所述系統(tǒng)處于隔離泵模式下并且所述發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行于穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下時(shí)，以大于所述驅(qū)動(dòng)泵的排出壓力的壓力提供燃料至所述燃料計(jì)量單元。
4.如權(quán)利要求1所述的燃料輸送和控制系統(tǒng)，其特征在于，所述主泵被設(shè)定尺寸為提供所述發(fā)動(dòng)機(jī)的所述最大燃料流量需求的大致20%，并且所述驅(qū)動(dòng)泵被設(shè)定尺寸為提供所述發(fā)動(dòng)機(jī)的所述最大燃料流量需求的大致約80%。
5.如權(quán)利要求1所述的燃料輸送和控制系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料輸送和控制系統(tǒng)還包括與所述燃料計(jì)量單元流體連通的燃料旁通管線，所述旁通管線將燃料引導(dǎo)回到所述主泵的入口。
6.一種在具有最大燃料流量要求的航空發(fā)動(dòng)機(jī)中使用的燃料系統(tǒng)，所述燃料系統(tǒng)包括用于對(duì)來(lái)自燃料供給裝置的燃料加壓的主燃料泵，所述主燃料泵具有入口和出口，所述固定泵以預(yù)定流量和排出壓力提供燃料至所述發(fā)動(dòng)機(jī)；以及包括壓力調(diào)節(jié)器的驅(qū)動(dòng)泵，所述驅(qū)動(dòng)泵具有入口和出口，并且能夠以低于所述主泵的排出壓力的排出壓力提供輸出燃料，所述驅(qū)動(dòng)泵的出口選擇性地與所述主泵的出口流體連通，其中來(lái)自所述主泵和驅(qū)動(dòng)泵的組合輸出流量足以滿足所述發(fā)動(dòng)機(jī)的最大燃料要求。
7.如權(quán)利要求6所述的燃料系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)泵的可變排出壓力被控制到足以運(yùn)行所述發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的多個(gè)液壓驅(qū)動(dòng)裝置的最小壓力。
8.如權(quán)利要求6所述的燃料系統(tǒng)，其特征在于，所述主泵被設(shè)定尺寸為提供來(lái)自所述發(fā)動(dòng)機(jī)的最大燃料要求的大致20%，并且所述驅(qū)動(dòng)泵被設(shè)定尺寸為提供所述發(fā)動(dòng)機(jī)的最大燃料要求的大致約80%。
9.如權(quán)利要求6所述的燃料系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料系統(tǒng)還包括與所述驅(qū)動(dòng)泵連通的調(diào)節(jié)器閥組件，以用于控制操作穿過(guò)所述驅(qū)動(dòng)泵的出口和入口的壓力降。
10.如權(quán)利要求6所述的燃料系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力調(diào)節(jié)器組件是可變壓力調(diào)節(jié)ο
11.如權(quán)利要求6所述的燃料系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料系統(tǒng)還包括與所述調(diào)節(jié)器閥組件連通的控制閥，所述控制閥配置為用于設(shè)定穿過(guò)所述驅(qū)動(dòng)泵的壓力差。
12.如權(quán)利要求6所述的燃料系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料系統(tǒng)還包括泵流量共享系統(tǒng)，當(dāng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒流量燃料要求大于所述主泵的流量時(shí)，所述泵流量共享系統(tǒng)選擇性地使所述主燃料泵的出口和所述驅(qū)動(dòng)泵的出口互連。
13.一種雙泵燃料供給系統(tǒng)，其用于輸送燃料至具有最大燃料要求的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料計(jì)量單元，所述燃料供給系統(tǒng)包括具有與所述燃料計(jì)量單元流體連通的輸入部和輸出部的固定輸送主燃料泵；以及具有輸入部和輸出部的固定輸送驅(qū)動(dòng)泵；使所述主泵和所述驅(qū)動(dòng)泵互連的流量共享系統(tǒng)，所述流量共享系統(tǒng)具有第一配置和第二配置，其中在所述第一配置中所述主泵的流量輸出與所述驅(qū)動(dòng)泵的流量輸出隔離，在所述第二配置中所述主泵的流量輸出與所述驅(qū)動(dòng)泵的流量輸出組合，其中所組合的輸出被供給至所述發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料計(jì)量單元。
14.如權(quán)利要求13所述的雙泵燃料供給系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)泵還包括壓力調(diào)節(jié)器組件以控制穿過(guò)所述驅(qū)動(dòng)泵的輸入部和輸出部的壓力降。
15.如權(quán)利要求14所述的雙泵燃料供給系統(tǒng)，其特征在于，壓力調(diào)節(jié)器組件是可變壓力調(diào)節(jié)器。
16.如權(quán)利要求15所述的雙泵燃料供給系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)泵被控制為以充分的壓力和流量提供燃料至所述發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的多個(gè)液壓驅(qū)動(dòng)裝置。
17.—種輸送燃料至具有最大燃料要求的航空發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，所述方法包括提供第一泵，其被設(shè)定尺寸為供給所述發(fā)動(dòng)機(jī)的最大燃料要求的至少大約20% ；提供具有選擇性地與所述第一泵的出口流體連通的出口的第二泵，所述第二泵能夠提供所述發(fā)動(dòng)機(jī)的最大燃料要求的至少大約80% ；以及在隔離泵模式和共享泵模式之間交替變換，其中在所述隔離泵模式中所述第二泵僅提供流體流至所述發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)，在所述共享泵模式中所述第一泵和所述第二泵的出口流體連通以提供所述發(fā)動(dòng)機(jī)需要的最大燃料量。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述第二泵是包括可變壓力調(diào)節(jié)器的固定排量泵。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述第二泵被配置為供給足以運(yùn)行所述發(fā)動(dòng)機(jī)的所述驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)的最小排出壓力，當(dāng)泵處于隔離泵模式下時(shí)，所述第二泵的排出壓力被保持為低于所述第一泵。
全文摘要
提供了一種包括雙泵流體回路結(jié)構(gòu)的燃料輸送和控制系統(tǒng)，其包括設(shè)定尺寸為供給從超過(guò)旋翼一直到巡航的范圍內(nèi)的主發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒流的固定正排量泵、包含可變壓力調(diào)節(jié)器的正排量驅(qū)動(dòng)泵、以及使所述兩個(gè)泵互連的泵流量共享系統(tǒng)，其中所述驅(qū)動(dòng)泵被設(shè)定尺寸為供給流體至發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器、閥以及其它液壓運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)部件。來(lái)自兩個(gè)泵的組合流足以滿足用于旋翼再次起動(dòng)和最大流量狀態(tài)的發(fā)動(dòng)機(jī)流量要求。在巡航或常規(guī)運(yùn)行狀態(tài)期間，泵在完全隔離的流動(dòng)回路中運(yùn)行，使再循環(huán)最小化并且因此使進(jìn)入燃料供給系統(tǒng)中的熱輸入最小化。
文檔編號(hào)F02M59/24GK102239326SQ200980148770
公開(kāi)日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2009年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月15日
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