专利名称：以调节燃料流速向燃气轮发动机供应燃料的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种以调节流速向发动机、特别是飞机燃气轮发动机供应燃料的装置。
背景技术：
一种向燃气轮发动机供应燃料的装置，通常包括由发动mil过连接到发动机轴 上的畐啮轮箱驱动的容积泵。容积泵接棘自飞机燃料回路中的燃料。电动-液压控 制计量阀安M连接容积泵出口到发动机机燃烧室的供应管中。带有可控变化气阻 旁通阀的燃料回路连接在容积泵的出口与入口之间。、Mffi控制旁通阀以将通过计量 阀的水头损失保持为常数或大致的常数，从而使被传送的燃料保持与计量阀相应位 置所要求的^il。在供应管中，可以与计量阀串联或并联设置发动机过速阀或过推 阀(over-thrustvalve),以便根据所检测到由于计量阀或其控制的失效而可能产生的 过量速度或推力，来减小燃料的流速。切断阀通常与计量阀和ilil阀串联设置，以 根据驾驶舱的直接命令中断燃料供应以关闭发动机。可特别参考专利文献EP 1355054和US 2004/0117102。在文献EP 1355054的实施方式中，迚鬼阀或过推阀具有两种操作状态正常条 件下完全打开的状态、以及预期更大气阻的状态以响应检观倒的舰或雌。这禾中 配置存在缺陷，在已经检观倒舰敏粒后，损錄动机的推力，或者3勧卩在某种操作条件下发动机可能不能接受的对比体积的燃料流速。文献EP 0377292中描述了一种向燃气轮供应燃料的装置。通过正常条件下调节流速的压縮机来输送燃料(压縮气体)。两个阀串联安装在气体压縮机与涡轮喷射器 之间。这些阀在正常条件下处于完全打开位置以避免水头损失，而在瞬变^i牛下(在 起动时)或者在突发的超载情况下处于受控状态以分别调节压力和减小的流速。在文献US 1280323中描述了一种向燃气轮供应燃料的装置，其包括串联连接 的,阀和调节阀。增大泵输送燃料的压力以便即使在低温(起动)时具有较大粘 度的燃料也能使涡轮喷射器保持预定压九这种操作是设计与相关关系相匹配的一 种简单类型，并且不带有调节环
发明内容
本发明的目的在于提供一禾中向燃气轮发动机供应燃料的供料装置，该装置具有 改良的操作，为此本发明提供一种装置，包括 用于将燃料供应给发动机的管；泵，连接到所述供应管上，并以随着发动禾腿度而变化的压力向供应管输送燃料；流速测量装置，用于测量所述供应管中的燃料流速； 第一控制可变阻阀，连接在所述供应管中；第一控制回路，连接在戶欣&髓测量装置和所述第一阀上，以便控制所述阀在 发动机的正常操作条件下输送调节的预期燃料流速；第二控制可变阻阀，与所述第一阀串联设置在所述供应管中；和第二控制回路，连接在所述第二阀上以减小戶，供应管中的燃料^il以响应所 检测的发动机过速或过推，同时保护用来调节流速的能力。因而，戶，第一阀调节发动机在正常操作模式下的燃料 ，而所述第二阀或 舰阀，可以取戶诚代第一阀，并且在己经检测到腿之后育,继续提像臓调节。所述、鹏测量體可以是质量流量计，所述控制系统可以包括局部伺服控制回 路，从发动机的自动调节系统接收质量、M的给定值。在一种变型中，所述^3I测量装置是体积流量计。在另一个变型中，所述、M测量装置是在已知压降和通过测量装置的流动部分 的基础上来测量 的装置。根据调节装置的特定特征，戶脱第一阀是电子控制的直f雜制阀。所述第一控 帝lj回足鲍括至少一个机电致动器，用于控制戶脱第一阀的打开禾號，伺服控制环接 收由、臓测量装置输送的信号和代表实际燃料^I的特征，接收代表预期燃料^！ 特征的给定信号，并将控制信号输送给致动器，作为所检测到的实际箭速与预期流 iEt间差值的函数。戶脱伺服控制环是插入在所述第一阀附近，所述发动机的电子 调节系统外面的环，提供给定信号。所述机械致动器能够在起动发动机时预设，所 述阀包括槽，槽由泵与在起动时输送的压力特性共同工作，以便在起动时伺服控制 燃料流速。所述第二阀也是直接控制阔，利用至少一个机电致动器进行电控。 还设有用于中断燃料流的第三阀，与所述第一和第二阀串联设置在所述供应管中。
通过阅读下面利用非限定性fei己的描述并参考附图，本发明将更加显而易见， 其中图1是根据本发明的装配有调节器电路的燃料供应装置的一个实施方式；和 图2和图3是图1中调节器电路变型实施方式的局部电路图。
具体实施方式
图1中的燃料供应回路10，接 自飞机燃料回路10中的燃料并将燃茅斗流输 送给喷射系统12，喷射系统12用于将燃料喷入到飞机发动机14的燃气轮燃烧室中。回路10包括构成回路主泵的离心泵100。泵100具有连接到燃料回路11上的 入口 100a，和高压出口 100b，以随着泵,而变化的压力输送燃料。泵由与发动机 14的辅助驱动模±央16的机械连接来驱动，并连接到其涡轮上。辅助泵单元110包括正排量泵112，具有连接到离心泵100出口上的入口 112a， 用于在电控回路115的控制下驱动泵112的电动机114，和减压阀116。举例来说，泵112为齿轮泵。过滤器118可安装在泵100的出口 100b与泵112 的入口 112a之间，使泵112免受可能由来自回路11中的燃料所携带的固体颗粒的 影响。离心泵100的操作不受这些颗粒的影响。电控回路115连接到全权限数字电子控制(Full Authority Digital Engine Control, FADEC)模块15,用于控制发动机14以便控制泵112的操作。控制回路115还可 以一体置于调节模块15中。减压阀116具有连接到泵112的出口 112b上的第一入口 116a、连接到飞机燃 料回路上并且为阀116鹏参考压力的第二入口 116b，和连接泵112的入口 112a 的出口 116c。调节减压阀以便在入口 116a与116b之间的压力差超过预定阈值时打 开并使第一入口 U6a与出口 116b连通。为制成阀116,可以使用滑动器117，其一 端通过卸压口 116d受到泵112的出口压力，另一端受到第二入口 116b的压力以及 弹簧所施加的外力。离心泵100的出口 100b通过止回阀102连接到回路120的入口，用于调节输 送到燃料喷射系统12中的燃料的流速，而泵112的出口 112b连接调节回路120的入口。具体操作如下将减压阀116设置成在与规定最小压力Pm，即满足发动机14起动时的最小燃 料需求相对应的压力下打开。正排量泵112起动并以超过调节系统120所设定的发动禾几14初始需要的速率 来输送燃料的适宜速率被驱动，以使泵112的出口 112b处的压力几乎立即达到最小 压力Pm，从而使减压阀116打开。离心泵的出口 100b的压力在发动机14起动时开 始增大，但是不会开始就能满足燃料压力要求。泵112的出口 112b处的压力然后被 设置成压力值Pm，由泵112供应的不输送给喷射回路12的燃料，然后通过阀116 在泵112的出口和入口之间的闭合回路中流动。止回阀102防止由泵112所输送的 燃料返回到离心泵100中。泵单元110因而提供起动时的辅助功能，阀116使正排量泵112转换成在压力 下以与离心泵相同的方式输送燃料的泵。然而，与离心泵的情况不同，正排量泵112 的操作不受燃料中从回路ll中带来的气体或蒸汽的影响。泵100出口处的压力随着发动机速度的增大而增大，并且当所述压力超过值Pm 时，止回阀102打开。提供给、M调节器电路100的压力是由离心泵100提供的。包括泵100、泵单元110和止回阀102的该组件，起到与在泵112与100之间 可以获得较占优势转换的泵送系统相同的作用，输送给调节器电路的燃料的压力大 于从泵112和100的出口平行输送的压力。一旦泵100己取代泵112，则泵112可以停止。可以通自压力阈值&超过泵 100出口的压力进行响应，或者通舰超出发动机14的 阈值Vi进行响应来控 制停止。这样可以Mil作用在电控回路115上的电子调节模±央15进行控制，以响应 由燃料压力传麟或者由用来感应发动机14的涡舰度的传麟所提供的信息。可 以选择与比Pm稍大的值相对应的值来选择阈值P！和V,。应该注意到泵单元110不仅可以在起动时使用，还可以在发动机操作的其它阶 段，例如空载或在离心泵100开始不能在最小压力Pm下输送燃料的情况下漫速操作 时{顿。在燃料压力被检测到低于确定压力阈值时或者发动才腿度被检领倒低于确 定速度阈值时，泵单元110有能力通过控制回路115重新起动发动机114。而泵单元IIO不仅起到起动时辅助单元的作用，还作为在发动机低速时的辅助 单元以确保在任何条件下提供燃料的最小压力是足够的。 在所示的实施方式中，泵112通过相对于起动泵112是'透明"的离心泵，连接 到燃料回路11。这种连接使泵112可以在泵100 —开始被驱动时就产生的压力的增 大中受益。自然地，也可以不通过离心泵100，通过过滤器将泵112的入口 U2a连接到燃 料回路11上。用于调节燃料^I的调节器电路120，接收泵100在没有被调节且依赖于发动 才/UI度的压力下输送的燃料。其包括置于将泵100与辅助泵单元110连接到燃料喷 射装置12上的管126中的质量流量计122和直,制燃料阀124。流量计122 地安装在阀124的上游侧。热颗粒过滤器(heat particle filter) 130和在用于润滑发 动机部件的润滑油与燃料之间进行热交换的换热器回路128，都可以被插入到流量 计120上游的管110中，这种换热器电路和过滤器众所周知。執崃说，阀124是电控的直接控制阀。禾偶像致动器或电动机等机电致动器 125来控制阀被打开的程度。致动器125接收来自发动机14电路的电源，例如来自 发动机的电子调节系统15中的电源，或者来自发动机14电源总线的电源。出于备 用的目的，可以设置平行操作的两个相似致动器125、 125'。/A^动机电路供给的局部伺服控制环132，接收由质量流量计122输送的电信 号和管126中燃料的实际质量流速的特征，和由发动机的电子调节模决15输送的电 信号和用于输送给发动机14的质量，BI的预期给定值的特征。伺，re制环132 制电信号输邀合致动器125，其依赖于在实际与给定麵量、M之间检测至啲差值 以布置阀124，以便在发动机的正常操作条件下以预期给定值调节流速。如果存在， 相同的控制信号被平行地输送到致动器125'。自然地，可以由发动机14的自动调节系统15中的电子模块进行调节。使用所 述系统壳体外部的局部环132来避免在后者与流量计122之间的连接。阀124可以是美国专利号6 367 768中所述类型的阀，其操作包Mf页置致动器 的模式。致动器包括位置测量(绝对直接位置或增量位置)，该阀具有规定轮廓的槽。 在以预设方^动发动机时调节流速，可以通过与由带有减压阀116的泵送单元110 输送的流速特征相关联而得到。可以利用流量计以备用方式调节流速，以便在流量 计的技术不合格的情况下也能在低速时进行有效调节。发动机14的313I或过推安全阀134安装在位于阀124下游的管126中。有利 地，可以以与阀124和致动器125相似的方式使用带有机电致动器135的直接控制
。出于安全的原因，发动机14的自动调节系统15通过与利用阀124进行调节的 模±央不同的模±央来控制致动器135。实际上，由于阀124或其控制装置的失效可能 会产生发动机过速或过推，使阀处于完全打开的状态(正确？)。为了备用，可设置 两个平行操作的相似致动器135、 135'。以正常的发动机速度并依照给定值时，阀134处于最大开放位置，由阀124来 控制流速。发动机的电子调节模±央15接收代表发动mil度特征的信息，例如代表高速涡 轮旋^I^的特征的信息。在检测到过速(或者过推)状态，即速度超出速度给定 f彭见定差值时，并且在不能通过作用在阀124来纠正时，控制阀134以减小管126 中的燃料^il。自动调节系统15可以被设计成使阀134达到规定的部分闭合的位置，该位置 是安全的且可以以低速供给燃料。使用阀134的直接控制阀的优势在于至少可以在减小的范围内通过调节燃料,Ji^发动miSfi^续控制。作为规定的发动禾皿度的函数，这种调节可以通过自动调节系统15进行。因而，当检测到ilil时，阀134 取代阀124，并继续允许流速至少在规定范围内进行变化。与过速阀具有两种操作状态即(i)完全打开；(ii)以规定减小量切断或打开， 的现有系统相比，在已经检测到舰或者过粒后调节、臓可以保护发动机推力， 并可以避免强加的减小流速在某种情况下可能不被发动机接受的情况。开关型闭合阀136安装在例如阀134下游的管126中。可以通过机电致动器137 来控制阀136。可以根据来自发动机的自动调节系统15的指令或者来自飞机驾 的优先指令，以已知方式激励闭合阀136，以便M中断燃料供应来关闭发动机15。同样以已知方式，测SM量流量计138可以设置在位于阀136下游的管126中， 以提供关于发动机在燃料重量方面总消耗量的信息。发动机的燃料需要以重量表示。使用质量流量计122因而可以在质量、 的给 定值的基础上，在误差范围内精确地调节燃料供应。质量流量计可以是文献US 2004/0123674和US 2004/0129088中所述的类型。如图2所示，仍然可以使用体积流量计222来代替质量流量计。将由流量计222 测量到的实际体积箭速的相关信息传输给发动机14的自动调节系统15。该系统15 被设计成从燃料密度的估计值转换成将发动机在给定体积流速方面的要求。然后由 系统15根据预期的给定f魏控制直接控制阀124以伺服控制管126中的体积、臓。在另一个实施方式中，如图3所示，可以使用装置322，其可以在知道通过该 装置322的压降AP、通过装置322的燃料的流动部分(flowsection)和燃料的密度 的基础上使^3t被领糧。由测量阀的位置的传感器(未示出)来确定涼i3衷，由弹簧 通过传感器设定水头损失。应该注意到装置322本身是已知的。可参考文献EP 1 344 917。装置322还可 以具有在向飞机发动机提供燃料的已知系统中所使用的液压计量阀类似的结构，例 如文献EP 1 355 054所述的结构。在战描述中，预期4顿电子控制阀124、 134、 136。但作为变型，也可以使 用液压控制阀。此外，上述供料装置也可i顿在除燃气轮飞机发动m^外的其它航空发动纟肚， 例如直升机发动机等。
权利要求
1.一种以调节流速向燃气轮发动机供应燃料的供料装置，所述装置包括用于将燃料供应给发动机的管；泵，连接到所述供应管上，并以随着发动机速度而变化的压力向所述供应管输送燃料；流速测量装置，用于测量所述供应管中的燃料流速；第一控制可变阻阀，连接在所述供应管中；第一控制回路，连接到所述流速测量装置和所述第一阀上，以便控制所述阀在发动机的正常操作条件下输送调节的预期燃料流速；第二控制可变阻阀，与所述第一阀串联设置在所述供应管中；和第二控制回路，连接在所述第二阀上以减小所述供应管中的燃料流速以响应所检测的发动机过速或过推，同时保护用来调节流速的能力。
2. 如权利要求i戶诚的體，其中所述》iui测量體是质量流量计，戶;f^e制系统包括局部伺月艮控制电路，从发动机的自动调节系统接 量流速的给定值。
3. 如权利要求l所述的装置，其中所述、M测量装置是体积流量计。
4. 如权利要求i所逸的^a，其中所述^I测量装置是在已知压降和M:所述测量装置的流动部分的基础上来测量^OI的装置。
5. 如权利要求1至4戶腿的任一种装置，其中戶诚第一阀是电子控制的直接 控制阀。
6. 如权利要求5戶服的装置，其中戶服第一控制回路包括至少一个机电致动 器，用于控制戶脱第一阀的打开離，伺服控帝杯接收由戶腿^I测量驢输送的 信号和代表实际燃料i^I的特征，接收代表预期燃料涼LiI特征的给定信号，并鹏 制信号输送给致动器，作为所检观倒的实际流速与预期流速之间差值的函数。
7. 如权利要求6戶诚的體，其中戶脱伺服控第杯是局部地插入在所述第一阀附近和所述发动机的电子调节系统外面的环，提供给定信号。
8. 如权利要求6或7所述的装置，其中所述机电致动器能够在起动发动机时预设，戶欣阀包括槽，戶脱槽与由泵在起动时输送的压力特性共同协作，以便在起 动时伺服控制燃料^il。
9. 如权利要求1至4所述的任一种装置，其中所述第二阀是直,制阀，其由至少一个电子致动器电力地控制。
10. 如权禾腰求1至9所述的任一种装置，其特征在于还包f舒刀断、第三阀，其与所述第一和第二阀串联设置在所述供应管中。
全文摘要
一种供料装置，包括燃料管(126)，以非调节压力接收由泵(100)所输送的燃料；管(126)中的燃料流速测量装置(122)；第一控制可变阻阀(124)，置于供应管中；第一控制系统，连接在流速测量装置和第一阀上，以便控制阀在发动机的正常操作条件下以预期流速将燃料输送给发动机；第二控制可变阻阀(134)，与第一阀串联设置在供应管中；和用于控制第二阀的装置，响应检测的发动机过速或过推，以可调节的、减小的流速向发动机提供燃料。
文档编号F02C9/26GK101128661SQ200680005315
公开日2008年2月20日 申请日期2006年2月17日 优先权日2005年2月17日
发明者菲利普·格罗西奥, 让-玛丽·布朗卡特, 迈克尔·马蒂尼, 阿兰·瓦里佐特, 雷吉斯·德尔戴勒 申请人:伊斯帕诺-絮扎公司