涡轮机的射流泵，包括用于施加旋转到有源流体的叶片的制作方法

本发明涉及飞机涡轮机，例如涡轮喷气发动机和涡轮螺旋桨发动机。更确切地，其涉及用于涡轮机的流体，特别是燃料，供应系统。

背景技术

一些流体供应系统，例如在由斯奈克玛公司提交的国际申请wo2011/135240中公开流体供应系统，包括射流泵。

一种射流泵包括有源流体入口管道，通过壁与该有源流体入口管道分隔的无源流体管道，混合器，其中混合该有源流体和无源流体以驱动无源流体，以及用于在泵的出口处使流体混合速率均质化的扩散器。

射流泵具有不包含移动部件的优点，这使它们更可靠并趋向于减小它们的质量。

然而，需要进一步提高射流泵在供应系统中的效率。还需要使效率更少地依赖于射流泵的温度和操作点。

技术实现要素：

本发明旨在至少部分地解决现有技术的解决方案中所遇到的问题。

在这方面，本发明的目的是一种用于涡轮机的流体供应系统的射流泵。

该射流泵包括有源流体入口管道，其包括一个限定该有源流体入口管道(5)的管，以及通过该管与有源流体入口管道流体地分离的无源流体入口管道。

根据本发明，该有源流体入口管道包括位于管内侧并且被构造成相对于管的纵轴线旋转地驱动有源流体的至少两个扭转叶片，每个叶片包括一个壁元件，所述壁元件包括内侧边缘以及与该内侧边缘相对的外侧边缘，这些叶片在其内侧边缘彼此连接，所述内侧边缘基本平行于管的纵轴线并且在内部分管的中心延伸。

在与无源流体混合之前，根据本发明的泵的叶片因此被构造成相对于管的轴线旋转地驱动有源流体，这促进了有源流体和无源流体的混合。

利用有源流体的旋转，增加了在有源流体和无源流体的混合区域中的涡流和总湍流。增加了射流泵的产量，并且减少了作为温度函数的射流泵效率的变化。

有源流体例如为空气、油或燃料。另一方面，有源流体优选地具有与无源流体相同的组分。

本发明可任选地包括彼此结合或不结合的一个或多个以下特征。

有利地，至少一个叶片的后缘的至少一个部件包括基本平坦的外表面，优选地与管的轴线基本正交。该基本平面的部件促进了在流体中形成湍流。

有利地，至少一个叶片的后缘的至少一个内部包括naca型空气动力学部分。该外形用于通过在叶片后缘的流体摩擦和再循环减少流体中的损失。

根据一个特征，至少一个叶片的前缘的至少一个部分包括naca型空气动力学外形，从而通过在叶片前缘处的流体摩擦和再循环减少损失。

根据一个特征，至少一个叶片的前缘相对于管的横截面在管的入口处倾斜一个在5°和30°之间的前夹角。

根据一个特征，叶片沿着管的轴线方向在与该有源流体入口管道的大部分长度相比更高的长度上延伸。

优选地，叶片沿着管的纵轴线的方向在与该有源流体入口管道的长度的三分之二相比更高的长度上延伸。

优选地，叶片沿着管的轴线方向在与该有源流体入口管道的长度基本相等的长度上延伸。

根据一个有利的实施例，该射流泵包括被布置在管的轴线周围并且每个都定位在管内侧的至少三个叶片，每个叶片被构造成相对于管的轴线旋转地驱动有源流体。

根据一个有利的实施例，叶片都沿相同方向扭转。

根据一个实施例，每个叶片沿着管的轴线方向在叶片的相对端之间扭转一个扭转角，扭转角的总和等于360°。换句话说，由叶片形成的组件沿着管的纵轴线的方向在叶片的两个相对端之间行进整个圆周管长度。

本发明还涉及一种涡轮机的流体供应系统。该供应系统包括如上限定的射流泵，被构造成通过该射流泵供应有流体的高压容积式泵，流体流控制系统和流体反馈回路。

容积式泵被定位在射流泵和流控制系统之间。流体反馈回路具有被定位在高压泵下游的入口以及被构造成为射流泵的有源流体入口管道供应流体的出口。流体流控制系统被构造成调节反馈回路中的流体流速。

根据一个有利的实施例，该供应系统包括一种在射流泵的下游并且在射流泵和流控制系统之间的换热器和/或过滤器。

根据一个特征，该供应系统包括在射流泵上游的低压离心泵，用于为射流泵的无源流体入口管道供应流体。

本发明还涉及一种涡轮机，其包括如上限定的流体供应系统。

根据另一有利的实施例，该涡轮机包括一个被构造成旋转地驱动至少一个螺旋桨并用于由以上限定的供应系统供应润滑剂的差动减速器。该涡轮机例如是一种具有一组未遮盖的对转螺旋桨(也称为“开式转子”)的涡轮机。

附图说明

在阅读了通过纯粹表示并且绝不限制的目的、参考附图给出的示例性实施例的描述时，将更好地理解本发明，在附图中：

-图1是根据本发明的第一实施例的涡轮机流体供应系统的部分示意图；

-图2是根据第一实施例的供应系统的射流泵的纵向截面局部示意图；

-图3是供应系统的射流泵的有源流体管道的侧视图表示；

-图4是射流泵的有源流体管道的出口的前视图示意性表示；

-图5是一种用于旋转有源流体管道的流体的装置的局部示意图；

-图6是在流动有源流体时旋转装置的局部示意图；

-图7是在有源流体管道的入口和出口处的有源流体速率分布的平面示意图。

具体实施方式

不同附图的相同、相似或等效部件具有相同的附图标记，从而有利于从一个附图到另一附图的切换。

图1表示一种用于飞机涡轮机1的流体供应系统2。在所描述的实施例中，流体是燃料。

该供应系统2包括主支路10、燃料再循环回路20以及燃料反馈回路30。

主支路10从上游到下游包括低压离心泵3、射流泵4、流体阻抗7、高压容积式泵9、流体流控制系统11以及燃料喷射器12。

参考从罐13朝喷射器12的供应系统2中的主燃料流方向限定了术语“上游”和“下游”。

离心泵3增加了从燃料箱13流到射流泵4的燃料的压力。它供应射流泵4的有源流体入口管道47。

将参考图2至5更详细地描述射流泵。射流泵4不包含可移动部件，这使得其更可靠，并且相对于其他类型的泵趋向于减小其质量。

离心泵3和射流泵4用于增加朝容积式泵9流动的燃料的压力，从而限制/防止容积式泵9内侧的气穴风险。

流体阻抗7包括交换器、燃料过滤器、截止阀和/或流速计。通过与电场的类比，术语“流体阻抗”在本文中用于限定从在供应系统的元件的入口和出口之间的流体压差与穿过该元件的流体流速之比值的量。通过转喻并且仍然通过与电场的类比，术语“流体阻抗”还用来指由这个量所表征的供应系统的元件。

容积式泵9输送恒定的燃料流速作为发动机转速的函数。在所描述的实施例中，高压泵9是一种由涡轮机1的变速箱旋转地机械地驱动的容积式齿轮泵。

燃料流控制系统11被构造成调节朝喷射器12流动，并且在反馈回路20中流到容积式泵9上游的燃料流速。

燃料喷射器12用于在涡轮机1的燃烧室15中喷射加压燃料。

再循环回路30绕开该容积式泵9。该再循环回路30在位于容积式泵9与流控制系统11之间的节点d以及位于流体阻抗7与容积式泵9之间的节点c处连接到主支路10。再循环回路30包括管道31和止回阀32。该再循环回路30被构造成使容积式泵9下游的过量燃料从节点d循环到节点c。

反馈回路20与主支路10一起形成一个回路，所述反馈回路连接到节点f以及连接到节点a以连接到主支路10。反馈回路20的入口节点f被定位在容积式泵9和喷射器12之间。反馈回路20的出口节点a被定位在离心泵13和射流泵4的出口之间。节点a用于为射流泵4的有源流体入口管道5供应燃料。反馈回路20因此用于使容积式泵9下游的过量燃料从节点f循环到节点a，以及操作射流泵4。

参考图2到4描述射流泵4。射流泵4包括入口42、混合器44以及在射流泵出口处的扩散器46。

参考图2，射流泵4由外部管40界定，并且它包括一个内部管50。该外部管40包括一个在泵的入口42处的聚敛部分41，在混合器44处的圆柱形中间部分43，以及在扩散器46处的发散部分45。

射流泵4关于其纵轴线x-x基本旋转地对称，所述纵轴线x-x对应于供应系统2的上游-下游方向。该纵轴线x-x对应于外部管40的纵轴线的方向，以及内部管50的纵轴线的方向。

在以下内容中，轴向方向是指与内部管50的轴线x-x平行的方向，径向方向是指与内部管50的轴线x-x基本正交的方向。

射流泵的入口42包括有源流体入口管道5以及被定位为围绕有源流体入口管道5的无源流体入口管道47。

有源流体和无源流体都是在供应系统2中循环的流体。来源于反馈回路20的节点a的有源流体具有比直接地来源于离心泵3的无源流体更高的压力和/或速率。

混合器44被构造成混合该有源流体和无源流体，从而驱动该无源流体。

扩散器46用于在射流泵4的出口处以及朝容积式泵9使流体混合速率均匀化。

参考图3和4，有源流体管道5包括一个固定盘52，与固定盘52刚性结合的内部管50，以及被定位在内部管50内侧的用于旋转该有源流体的装置6。在所示出的实施例中，有源流体入口管道5被制成为单一部件。

有源流体入口管道5在盘52处附接到外部管40。

内部管50由壁51界定，所述壁51从管的入口53轴向延伸到管的出口55。管的入口53在盘52处在有源流体管道5外侧打开。管的出口55通向混合器44。

管50包括圆柱形部件54以及位于该圆柱形部件54下游的聚敛部分56。在有源流体在混合器44中流动之前，该聚敛部分56用于增加有源流体的流速。

圆柱形部件54的长度表示内部管50的大部分长度。在所示出的实施例中，内部管50的长度基本等于有源流体管道5的长度。

一起参考图3、5和6，用于旋转有源流体6的装置包括具有大致相同结构的三个扭转的叶片60。该用于旋转流体的装置6被制成为单一件。

叶片60围绕射流泵4的纵轴线x。它们沿着内部管50的圆周方向均匀地分布。

每个叶片60具有沿着轴向方向的长度l1，该长度基本等于内部管50的长度。每个叶片60沿着轴向方向的长度l1高于有源流体管道5的长度l2的大部分。

每个叶片60具有在管50的内径的5％和10％之间的平均厚度。

每个叶片60包括一个壁元件62。壁元件62由内侧边缘bi、与内侧边缘bi相对的外侧边缘be、前缘ba以及与前缘ba相对的后缘bf所界定。

每个叶片60的内侧边缘bi和外侧边缘bf彼此径向地相对。每个叶片60的前缘ba和后缘bf彼此轴向地相对，界定该叶片60的侧端部。内侧边缘bi和外侧边缘be各自连接在前缘ba和后缘bf之间。

叶片的壁元件62都沿相同的方向扭转。第一叶片61的壁元件62绕该叶片61的基本平行于管的轴线x-x的纵轴线x1-x1扭转。同样，第二叶片63的壁元件62绕该叶片63的基本平行于管的轴线x-x的纵轴线扭转。第三叶片65的壁元件62也绕该叶片65的基本平行于管的轴线x-x的纵轴线x3-x3扭转。

每个叶片60在其两个相对的轴向端部之间以扭转角β扭转，使得叶片的扭转角β的总和为360°。换句话说，该用于旋转流体的装置6在管50的整个圆周在用于旋转流体的装置6的轴向端部之间行进。

即使该有源流体从叶片60的壁剥离，进入内部分管50的整体有源流体也可能通过旋转装置6被旋转内部。

在所示的实施例中，叶片60的扭转角β两个两个地等同。

第一叶片61、第二叶片62和第三叶片63在它们的内侧边缘bi彼此连接，所述内侧边缘bi基本平行于管50的纵轴线x-x，并且在内部管50的中心延伸。

每个叶片60的外侧边缘be刚性地紧固到内部管50的壁51的内表面。

每个叶片60的前缘ba具有对称的空气动力学外形形状，从而限制有源流体的压头损失。更确切地说，每个叶片60的前缘ba具有类似于由美国国家航空咨询委员会(naca)开发的机翼的空气动力学外形。在本文中这种外形被称为naca型外形。

每个叶片60的前缘ba相对于内部管50的横截面在其入口53处倾斜一个在5°与30°之间的前夹角α。该前夹角α能够在内部管50的入口处限制有源流体的涡流。

每个叶片60的后缘bf包括沿着叶片60的径向方向的后缘的内部分67和后缘的外部分69。该后缘内部分67具有naca型的对称空气动力学外形形状，以限制有源流体从壁元件62剥离。

后缘外部分69具有基本平坦的外表面，该外表面与壁元件62的侧表面基本正交。后缘外部分69的基本平直的轮廓旨在在该区域中产生涡流，从而产生凯文·赫尔姆霍兹型不稳定性。这些不稳定性促使有源流体和无源流体在射流泵4中的混合，从而提高射流泵4的效率。

内部分67的长度与后缘bf的总长度之比值在后缘长度的50％与80％之间。

通过增材制造制成该旋转装置6，例如金属粉末激光熔合，从而使每个叶片60具有很小的厚度。

参考图6和7描述了有源流体在射流泵4的有源流体入口管道中的流动。

在内部管50的入口处的有源流体流量f1在该管中沿着与管的轴线x-x基本平行的方向并且以入口速率ve流动。

无源流量沿着大致轴向方向围绕内部管50并在外部管40内侧移动。

在该内部管50中，通过叶片60使有源流量绕管的轴线旋转，从而根据通常流量f2以略低于入口速率ve的沿着轴向方向的速率vs，并且以转速ω绕内部管50的纵轴线x-x，离开内部管50。

在内部管50的出口处的有源流体流量的部分f3敞开自后缘外部分69处的旋转装置6。该有源流体流量f3在此处形成局部涡流，这产生了凯文·赫尔姆霍兹型不稳定性，其促进了混合器44中有源流体和无源流体的混合。

离开内部管50的有源流体流量f2、f3以及围绕内部管50的无源流体流量然后流入到内，在混合器44中它们被混合，使得有源流体驱动无源流体。

最后，当该流体混合物朝容积式泵9穿过扩散器46时，流体混合速率变得均匀。

用于旋转有源流体的装置6使有源流体能够相对于内部管50绕内部管的轴线x-x被旋转地驱动。其结果是，在混合器44中有源流体和无源流体更好地混合，射流泵4的效率提高。

当然，可由本领域技术人员对刚刚描述的本发明提供多种修改，而不脱离本发明的公开范围。

替代地或附加地，供应系统2包括流体阻抗，该流体阻抗包括在容积式泵9与流控制系统11之间的交换器、过滤器、截止阀和/或流速仪。

或者，容积式泵9是电动容积式泵，其使调节到喷射器12和再循环回路20的燃料流速的流控制系统11能够被移除。因此通过全权限数字发动机控制(fadec)来控制容积式泵9。

或者，有源流体管道5围绕无源流体管道47。

另一方面，内部管50的纵轴线可能相对于射流泵4的纵轴线x-x倾斜。

或者，旋转装置6包括一个、两个叶片60或在它们的内侧边缘bi彼此连接的三个以上的叶片60。

叶片61、63、65的扭转角β可能不同。另一方面，叶片61、63、65中的至少一个可不是扭转的。

另一方面，叶片60可能绕内部管50的轴线x-x不均匀地分布。