泵送和計(jì)量系統(tǒng)中的定量泵的壓力補(bǔ)償控制及相關(guān)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種燃料系統(tǒng)，且特別地涉及包括至少一個(gè)附加的定量泵的系統(tǒng)。該燃料系統(tǒng)與燃料計(jì)量系統(tǒng)結(jié)合而獲得特別的應(yīng)用，并且將特別參照該燃料計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行描述。然而，應(yīng)理解的是，此示例性實(shí)施例也適用于其它相似的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，高速離心泵因其在功率消耗方面的優(yōu)點(diǎn)而為燃料系統(tǒng)中所需要的。此外，離心泵通常很輕、被認(rèn)為具有延長的壽命、具有有限的壓力脈動(dòng)、并且通常有助于大量的下游應(yīng)用。例如，當(dāng)試圖采用與燃料泵一一所述燃料泵與航空發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用相關(guān)聯(lián)一一有關(guān)的高速離心泵技術(shù)時(shí)，需要關(guān)注某些條件。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)是其中之一，因?yàn)橹钡桨l(fā)動(dòng)機(jī)速度增大到特定水平，高速離心泵才提供啟動(dòng)所需的提升燃料壓力。因而，存在對以相當(dāng)?shù)偷尿?qū)動(dòng)速度啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的需求。
[0003]定量泵常常集成在燃料系統(tǒng)中以便在低的發(fā)動(dòng)機(jī)速度下引導(dǎo)/傳遞來自離心泵的低的壓升。定量泵在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)提供額外所需的壓力和流量。除了使用定量泵級以供應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)(即，滿足發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)需求)，定量泵在當(dāng)有其它應(yīng)用需要時(shí)同樣傳遞超過由離心級傳遞的最大壓力的壓力。
[0004]為了提供精確計(jì)量的流量，并且使壓力降低至下游所需的水平，基于離心的泵送和計(jì)量系統(tǒng)根據(jù)由離心泵和節(jié)流型計(jì)量系統(tǒng)所產(chǎn)生的壓力而工作。然而，為了使定量泵在節(jié)流型計(jì)量系統(tǒng)中工作，定量泵必須進(jìn)行壓力補(bǔ)償。這將允許離心泵在低速下與定量泵提供的額外壓力和流量結(jié)合以滿足啟動(dòng)需求。此外，一旦離心泵達(dá)到最大速度和最大壓力輸出并且存在對額外輸出的需求時(shí)，定量泵隨后可有利地用于提供超過離心泵輸出壓力的壓力增加。
[0005]因此，存在以下需求:以經(jīng)濟(jì)、有效、緊湊、簡單、自動(dòng)、壓力補(bǔ)償、適于一個(gè)或多個(gè)計(jì)量環(huán)路并且滿足例如在發(fā)動(dòng)機(jī)速度低時(shí)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)所需的額外壓力和流量需求的方式，對包括離心泵和節(jié)流型計(jì)量系統(tǒng)的燃料系統(tǒng)提供額外系統(tǒng)能力(和相關(guān)方法)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]一種燃料系統(tǒng)包括泵單元，所述泵單元包括用以供應(yīng)加壓流的定量泵。燃料控制組件從泵單元接收流，并且包括至少一個(gè)計(jì)量閥和至少一個(gè)節(jié)流閥。用于定量泵的控制裝置接收指示至少跨節(jié)流閥或跨計(jì)量閥/節(jié)流閥結(jié)合體的壓差的第一和第二信號，用以響應(yīng)于該壓差來改變定量泵的運(yùn)行。
[0007]在另一個(gè)實(shí)施例中，泵單元包括集成到燃料系統(tǒng)中的附加泵，以在低的發(fā)動(dòng)機(jī)速度下傳遞來自離心泵的低的壓升。附加泵在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)提供額外所需壓力和流量。除了使用附加泵級以供應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)(即，滿足發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)需求)，附加泵在當(dāng)有其它用途需要時(shí)同樣傳遞超過由離心級傳遞的最大壓力的壓力。
[0008]為了提供精確計(jì)量的流量，并且使壓力降低至下游所需的水平，在燃料系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例中，基于離心的泵送和計(jì)量系統(tǒng)根據(jù)由離心泵和節(jié)流型計(jì)量系統(tǒng)所產(chǎn)生的壓力而工作。然而，為了使附加泵在節(jié)流型計(jì)量系統(tǒng)中工作，附加泵必須進(jìn)行壓力補(bǔ)償。這將允許離心泵在低速下與附加泵提供的額外壓力和流量結(jié)合以滿足啟動(dòng)需求。此外，一旦離心泵達(dá)到最大速度和最大壓力輸出并且存在對額外輸出的需要時(shí)，附加泵隨后可有利地用于提供超過離心泵輸出壓力的壓力增加。
[0009]在優(yōu)選實(shí)施例中，泵單元包括高速離心泵單元，和供應(yīng)加壓流的具有旁通閥控制裝置的附加泵、即定量泵或泵級。燃料控制組件從泵單元接收流并且包括至少一個(gè)計(jì)量閥和從計(jì)量閥處接收流的至少一個(gè)節(jié)流閥。定量泵的旁通閥控制裝置接收指示至少跨節(jié)流閥(或計(jì)量閥和節(jié)流閥結(jié)合體)的壓差的第一和第二信號，用以響應(yīng)于該壓差來改變定量泵的輸出。
[0010]第一和第二信號可指示至少跨節(jié)流閥或跨計(jì)量閥和節(jié)流閥結(jié)合體的壓差。
[0011]在一個(gè)優(yōu)選的布置中，旁通閥控制裝置是液壓機(jī)械式的壓力補(bǔ)償組件，并且第一和第二信號是從至少跨節(jié)流閥(或計(jì)量閥和節(jié)流閥結(jié)合體)處接收的壓力信號。
[0012]如果存在多于一個(gè)節(jié)流閥，則旁通閥控制裝置響應(yīng)于具有最小壓差的節(jié)流閥(或計(jì)量閥/節(jié)流閥結(jié)合體)。
[0013]在一個(gè)優(yōu)選的布置中，定量泵總是作用于主流路中并且至少提供最小的壓升。不需要在泵級之間切換并且因此在燃料系統(tǒng)中不存在潛在的擾動(dòng)以打開/關(guān)閉泵。
[0014]高速離心泵總是濕的并且基本上作為定量泵的高壓升壓級運(yùn)行，因此消除了打開或關(guān)閉高速泵、或者使高速泵干燥的需求。
[0015]在更大的壓差下，定量泵受旁通閥控制裝置的命令，以使輸送到計(jì)量系統(tǒng)的輸送流量輸出最小化。
[0016]如果壓差下降到低于最小壓差，旁通閥控制裝置信號指示該旁通閥關(guān)閉，以允許定量泵系統(tǒng)增大輸送流量并且提供足夠壓力以維持跨節(jié)流閥或計(jì)量閥/節(jié)流閥結(jié)合體的最小壓力水平。
[0017]當(dāng)不需要定量泵時(shí)，定量泵以最小的壓升運(yùn)行以使輸入軸的動(dòng)力最小化。
[0018]在一個(gè)優(yōu)選布置中，定量泵和離心泵以相對不同的轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)(例如，在一個(gè)實(shí)施例中，定量泵以離心泵的大約50%的轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)，并且可以同軸地驅(qū)動(dòng)(即，單個(gè)輸入驅(qū)動(dòng)軸)或可以具有多個(gè)驅(qū)動(dòng)軸)。
[0019]在一個(gè)變型中，設(shè)置有導(dǎo)流器級并且該導(dǎo)流器級以減小的轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)，以可操作地改進(jìn)離心泵的入口性能特性。
[0020]操作燃料系統(tǒng)的方法包括提供泵單元，所述泵單元包括用以供應(yīng)加壓流的定量泵。該方法還包括提供包括至少一個(gè)計(jì)量閥和至少一個(gè)節(jié)流閥的燃料控制組件，監(jiān)測跨節(jié)流閥或跨節(jié)流閥和計(jì)量閥結(jié)合體的壓差，以及響應(yīng)于該壓差控制泵單元的運(yùn)行。
[0021]操作泵組件的另一實(shí)施例的方法包括提供燃料系統(tǒng)，所述燃料系統(tǒng)包括高速離心泵和供應(yīng)加壓流的具有旁通閥控制裝置的定量泵。該方法還包括提供燃料控制組件，所述燃料控制組件從泵單元接收流量，并且包括至少一個(gè)計(jì)量閥和從至少一個(gè)計(jì)量閥接收流的至少一個(gè)節(jié)流閥。該方法還包括監(jiān)測至少跨節(jié)流閥(或者跨節(jié)流閥和計(jì)量閥結(jié)合體)的壓差并且響應(yīng)于所述壓差控制泵單元的運(yùn)行。
[0022]該方法還包括從節(jié)流閥的上游、或計(jì)量閥和節(jié)流閥結(jié)合體的上游接收第一壓力信號和從節(jié)流閥、或計(jì)量閥/節(jié)流閥結(jié)合體下游接收第二壓力信號，所述第一壓力信號連通至燃料控制組件。
[0023]該方法包括使用所述信號液壓機(jī)械式地改變泵單元的運(yùn)行。
[0024]在一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括使用具有旁通閥控制裝置的定量泵級以供應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)并且達(dá)到超過由離心泵級傳遞的最大壓力的壓力。
[0025]該方法可包括使用以減小的轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)的導(dǎo)流器以可操作地改進(jìn)離心泵的入口性能特性。
[0026]主要的優(yōu)點(diǎn)是在燃料系統(tǒng)中補(bǔ)充離心泵輸出的能力。
[0027]一優(yōu)點(diǎn)在于將受控的旁通特征集成到定量泵級，以供應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)并且在需要時(shí)增加壓力。
[0028]期望地，來自定量泵的輸出得以增加，并且可僅在需要時(shí)自動(dòng)接合。
[0029]此外，具有旁通閥控制裝置的定量泵優(yōu)選地由流體力學(xué)壓力來控制。
[0030]使用流體力學(xué)壓力來補(bǔ)償定量泵帶來更好的系統(tǒng)穩(wěn)定性和相比于使用電子控制裝置的系統(tǒng)而言對系統(tǒng)擾動(dòng)更快的響應(yīng)。
[0031]通過閱讀和理解以下詳細(xì)的描述，本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和益處將變得顯而易見。
【附圖說明】
[0032]圖1是處于單計(jì)量回路構(gòu)型的燃料系統(tǒng)的示意圖。
[0033]圖2是處于多計(jì)量回路構(gòu)型的燃料系統(tǒng)的示意圖。
[0034]圖3是燃料系統(tǒng)的系統(tǒng)示意圖，該燃料系統(tǒng)向致動(dòng)控制模塊和燃料計(jì)量單元提供加壓流體。
[0035]圖4是燃料系統(tǒng)的系統(tǒng)示意圖，該燃料系統(tǒng)向致動(dòng)控制模塊和燃料計(jì)量單元提供加壓流體。
[0036]圖5是另一個(gè)燃料系統(tǒng)的系統(tǒng)示意圖，該燃料系統(tǒng)向致動(dòng)控制模塊和燃料計(jì)量單元提供加壓流體。
【具體實(shí)施方式】
[0037]圖1是燃料系統(tǒng)或者泵送和計(jì)量系統(tǒng)100的示意圖，且尤其示出單計(jì)量回路。系統(tǒng)100包括泵單元110 (如用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料泵)，該泵單元從用附圖標(biāo)記112標(biāo)示的上游源頭(未示出)處接收流體，并且將加壓流體114輸送到下游燃料控制裝置120，所述燃料控制裝置120控制用于一個(gè)或多個(gè)下游應(yīng)用的、用附圖標(biāo)記122標(biāo)示的流體。最寬泛地說，燃料控制裝置120包括計(jì)量閥130和節(jié)流閥140。
[0038]計(jì)量閥130從泵單元110接收加壓流體114并且計(jì)量或輸送向下游流到節(jié)流閥140的加壓流體150。泵單元110，通常為用作航空發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料泵的泵單元，例如，包括離心泵，包括該離心泵的原因如【背景技術(shù)】部分所述。如上文中更進(jìn)一步所述，也需要具有旁通閥控制裝置的定量泵的其他用途，以補(bǔ)充/提供在特定情形下所需的壓力和流量。為了在此系統(tǒng)中使用具有旁通閥控制裝置的定量泵，具