用于冲压空气涡轮的液压系统及其制造方法与流程

本发明涉及流体导管组件，且更具体地涉及用于冲压空气涡轮（RAT）的液压导管组件。

背景技术：
现代飞行器通常包括次级或应急功率系统，在功率不可从主级功率系统得到的情况下该次级或应急功率系统可提供功率。RAT通常用于次级或应急功率系统，以提供电功率和/或液压功率。通过打开飞行器机身中的合适门或舱口，典型RAT在飞行中是可展开的。RAT具有针对迎面而来的空气流的可旋转涡轮，该空气流旋转该涡轮。来自涡轮的旋转能量（扭矩）然后被传递到合适功率转换装置（例如，发电机、泵等），该功率转换装置将旋转能量转换为期望形式以供飞行器使用。对于包括用于移动液压流体的液压泵的RAT安装设施，必须提供合适流体导管，以将液压流体传送往来所述泵。包括定位在可配设展开的RAT模块上的液压泵的RAT必须构造成以便允许液压流体从RAT模块传输到其他期望位置，同时仍允许在收起位置和展开位置之间致动RAT模块。过去，这种流体传输使用柔性软管或枢转管组件来完成。现有技术飞行器部件包括用于在内部位置处的低压安装设施的传送管，用于在接收流体的两个部件之间提供流体导管。如图4所示，一些现有技术低压传送管6具有不相等的直径的端部，圆柱形端部具有用于密封O形环的沟槽。如图5所示，其他现有技术低压传送管8包括不具有密封环或垫圈的拱起（即，弯曲）端部。这些现有技术传送管用于一些流体泄漏是可接受的内部位置中。然而，这些现有技术传送管并不构造成处理高压力应用并且仅允许它们连接的部件之间（即，在传送管的相对端部处的连接接口之间）的相对低程度的错位。图6示出了现有技术的RAT，其中外部高压力和低压力传送管9具有带有密封件的圆柱形端部，并且压力螺栓9-1穿过利用垫片9-3来填垫的间隔管9-2。在截面图中，传送管9大致类似于在图4中示出的传送管6的更长形式。

技术实现要素：
根据本发明的用于冲压空气涡轮的液压系统，包括：液压泵，所述液压泵具有高压流体出口端口；壳体；枢转杆，所述枢转杆设置成穿过所述壳体并且限定相对于所述壳体绕轴线的机械枢转；传送管，所述传送管定位在所述液压泵的所述高压流体出口端口与所述壳体中用于所述高压流体出口路径的端口之间；以及密封元件，所述密封元件定位在所述传送管的相对端部处或在所述传送管的相对端部附近。流体入口路径和高压流体出口路径穿过所述壳体和所述枢转杆。所述传送管具有拱起端部。附图说明图1是冲压空气涡轮（RAT）的实施方式的透视图。图2是RAT的一部分的透视图，示出了根据本发明的传送管组件。图3是沿图2的线3-3截取的传送管组件的截面图。图4是具有圆柱形端部的现有技术低压内部传送管的截面图，为了简明起见示出为不具有阴影线。图5是具有拱起端部的现有技术低压内部传送管的截面图，为了简明起见示出为不具有阴影线。图6是利用具有圆柱形端部的传送管的现有技术RAT组件的侧视图。虽然上述附图阐述了本发明的至少一个实施方式，但是还构想到其他实施方式，如在讨论中注意到的。在所有情况下，本公开内容借助示意而非限制示出了本发明。应当理解的是，本领域技术人员可想到许多其他修改和实施方式，这些修改和实施方式都落入本发明原理的范围和精神内。附图可能未按比例绘制，并且本发明的应用和实施方式可包括在附图中未具体地示出的特征和部件。具体实施方式图1是冲压空气涡轮（RAT）模块组件10的实施方式的透视图，所述RAT模块组件10被安装到机身12上并且能够在收起位置与展开位置之间展开，收起位置用于存储，这时所述RAT模块组件未被使用，在展开位置提供电功率和液压。所述RAT模块组件10可类似于在美国专利申请公布No.2011/0236218中公开的RAT模块组件。图1示出了处于展开位置的RAT模块组件10。RAT10包括涡轮14、离速箱16、发电机18、液压泵20、支柱22、枢转杆（或旋转杆）24、致动器26、流体供应位置28、流体传送位置30、电力传输位置32以及发电机壳体34（也简称为“壳体”）。未具体地阐述的其他部件也可被包括在RAT组件10中。涡轮14被支承在支柱22的端部，该支柱继而被附接到发电机壳体34。发电机壳体42被安装到具有旋转杆24的机身12上，该旋转杆允许涡轮14、支柱22、发电机壳体34等相对于机身12的枢转运动，并且还提供在液压泵20与流体供应位置28以及流体传送位置30之间的流体路径。发电机18被设置在发电机壳体34中，并且液压泵被支承在发电机壳体34上。发电机18可产生电功率，该电功率可被供应到电力传送路径32。液压泵20可从流体供应位置28接收流体（例如，液压流体），并且可将流体泵送到在传送位置30处的各种系统，这些系统利用加压流体来操作。在飞行期间，涡轮14可响应于沿机身12的外侧的空气流而旋转。来自涡轮14的旋转功率可通过变速箱16被传递到发电机18和液压泵20，以用于操作。液压泵20可联接到发电机18，使得液压泵20以与发电机18相同的速度旋转。在替代的实施方式中，液压泵20和发电机可以不同的速度旋转。如图1所示的RAT10在此仅以示例而非限制的方式被示出。本领域普通技术人员将认识到，其他RAT构造也是可能的。图2是RAT10的一部分的透视图，并且图3是沿图2的线3-3截取的传送管组件的截面图。如图2和图3所示，发电机壳体34包括定位在液压泵20附近的圆柱形部34-1。第一承座（或端口）34-2、第二承座（或端口）34-3以及附接杆34-4被设置在圆柱形部34-1中。应当注意的是，液压泵20总体上包括液压泵罩或其他壳体，所述液压泵罩或其他壳体是在附图中可见的泵20的一部分。泵20的内部作业部件并不直接与本发明相关，因此在此不被进一步阐述。枢转杆24延伸通过圆柱形部34-1，使得枢转杆24的至少一部分定位在发电机壳体34的圆柱形部34-1内。枢转杆24能够相对于发电机壳体34绕沿枢转杆24限定的轴线A可旋转地枢转。流体入口端口24-1和相对高压力流体出口端口24-2进一步设置在枢转杆24上。高压力流体出口部24-2可被连接到流体传送位置30，并且流体入口端口24-1可被连接到流体供应位置28。枢转杆24和发电机壳体34的圆柱形部34-1提供RAT10的枢转机械支承，从而允许相对于机身12枢转地展开和缩回。枢转杆24和发电机壳体34的圆柱形部34-1还提供横向于枢转轴线A的多个密封流路。换句话说，提供允许流体导管和流路保持密封同时仍允许RAT10的展开和收起的运动的流路。在发电机壳体34的第一承座34-2与枢转杆24的高压流体出口端口24-2之间形成高压流路。在枢转杆24的流体入口端口24-1和发电机壳体34的第二承座34-3之间形成另一单独的相对低压力的流路。液压泵20具有流体入口端口20-1、高压流体出口端口20-2以及邻近于高压流体出口端口20-2延伸的凸缘20-3。流体入口端口20-1可借助管36被连接到发电机壳体34的第二承座34-3。由于被传输到液压泵20的流体尚未被泵20加压，因此该流体处于相对低的压力且因此管36及其相关匹配连接不太容易泄漏。管36可弯曲以有利于对齐。高压流体出口端口20-2被设置成面对发电机壳体34的圆柱形部34-1上的第二承座34-2。液压泵20可加压流体（例如，液态液压流体）至显著压力，例如，13,790kPa+/-690kPa（2000psi+/-100psi）或更高。该加压流体被输出至高压流体出口端口20-2。传送管38被定位在液压泵20和发电机壳体34之间，以将高压流体出口端口20-2和第一承座34-2流体联接，并且在它们之间提供密封流体传输路径。传送管38的至少一部分暴露于环境空气。用于RAT10的高压流体出口端口20-2定位成十分接近发电机壳体34。由于密封封套需求，不存在足够空间来将泵的流体出口端口20-2从发电机壳体34更远离地移动，因此传送管38在长度上必须相当短。正常部件公差引起液压泵20的高压流体出口端口20-2离发电机壳体34的第一承座34-2的真实位置的显著差异，其中，可适应与典型现有技术笔直传送管相比潜在更大的错位。错位可能源自部件公差的变化、以及组件累积的对齐变化。高错位会导致不想要的部件干涉以及至外部的流体泄漏。然而，传送管38允许在相对高压力下的密封流体传输，而具有降低的流体泄漏的风险。传送管38可构造为具有长度L和密封件40的细长管。在一个实施方式中，长度L是大约4.8cm（1.9英寸）。传送管38具有第一端38-1和第二端38-2，颈部区域38-3位于端部38-1和38-2之间。孔38-4设置成穿过传送管38，其中孔径可被优化以产生最小压降。第一端38-1比第二端38-2具有较小的外径，以有助于响应于流体压力脉动在操作中减少传送管38的“梭动”。端部38-1和38-2中的一者或两者可被拱起，例如具有球形凸起。通过估计错位的预期量可选择凸起并接着提供足够凸起以防止卡滞。如图3所示，传送管38的端部38-1和38-2被拱起有相对大的球形凸起半径R（从中心点C测量），所述球形凸起半径R可表述为R≈5*L或在替代实施方式中针对传送管38的长度L或其他尺寸用其他关系式表述。在一个实施方式中，凸起半径R是大约25cm（10英寸），其中长度L是大约4.8cm（1.9英寸）。总体上，潜在错位越大，则半径R应当越小。凸起半径R形成球形表面，该球形表面扫过端部38-1和38-2以形成大致环形外表面。端部38-1和38-2的球形拱起表面允许传送管38相对于发电机壳体34和液压泵20沿三维空间中的实质上任何方向倾斜或斜置，以吸收液压泵20的高压流体出口端口20-2和发电机壳体34的第一承座34-2之间的错位。可邻近于传送管38的端部38-1和38-2中的一者或两者提供小轴向间隙，这可有利于管件38的倾斜。在所示实施方式中，在传送管38的每个端部38-1和38-2处设置密封件40，例如均具有两个挤出备用环40-2的弹性体T形密封管40-1。密封件40可定位在形成于传送管38中的相应周向沟槽42内。在所示的实施方式中，密封件40沿端部38-1和38-2的拱起表面定位。在一个实施方式中，T形密封管40-1可以是G-T®环形密封件（从美国宾夕法尼亚州的Kulpsville的GreeneTweed可购买）或等同物。密封管宽度可根据用于标准O形环和两个备用环的宇航标准被选择。在替代实施方式中，通过使用设计用于标准O形环和单个备用环密封管的较窄密封件，可吸收传送管38的较大错位。球面半径R的中心C可以与相应密封管（gland）40-1的轴向中心或中点大致轴向对齐，这允许传送管38的错位对密封挤压具有减少或极小的不想要影响。T形密封管40-1仅以示例并且非限制的方式被示出。在替代实施方式中，可使用O形环密封件或其他合适密封件来替代T形密封件。当RAT10是静止的时，传送管38经受管中的低压力。然而，当RAT10被展开并且液压泵20是操作时，管38将经受高压力。典型液压泵产生来自每个活塞冲程的压力脉动，因此需要压力平衡以防止传送管38轴向前后移动，不受抑制的所述轴向前后移动会导致磨损密封失效。一个端部38-2比另一端部38-1更大，以在传送管38上提供正负载，以帮助保持管38是密封且静止的，这有助于避免密封件磨损和泄漏。压力反作用构件44被接合在液压泵20与发电机壳体34的相应连接结构之间，更具体地在所示实施方式中在位于发电机壳体34的圆柱形部34-1上的附接杆34-4与液压泵20的凸缘20-3之间。压力反作用构件44有助于传送管38内的从外部平衡的流体压力。压力反作用构件44可定位成尽可能实际地接近传送管38并且设置成大致平行于传送管38，以反抗轴向负载的大部分。轴向负载的其余部分可由液压泵20反抗。压力反作用构件44有助于防止液压泵20（尤其在高压流体出口端口20-2和凸缘20-3处或附近）相对于发电机壳体34轴向移动，使得传送管38的密封件40不必滑动。压力反作用构件44还减少在液压泵20的壳体上的压力负载，以有助于减少应力。在所示的实施方式中，压力反作用构件44是正好定位成邻近于传送管38（即，在传送管38的直径的空间内）的带螺纹螺栓。一个或多个垫片46可被设置在发电机壳体34的圆柱形部34-1上的附接杆34-4与液压泵20的凸缘20-3之间，以有助于减少压力反作用构件44的预载力风险，避免液压泵20的凸缘20-3或其他结构弯曲。垫片46可定位在压力反作用构件44处，以占据或“回填”发电机壳体34的圆柱形部34-1上的附接杆34-4与液压泵20的凸缘20-3之间的空间。垫片46可具有根据附接杆34-4与凸缘20-3之间的实际间隔被选择的厚度，对于每个RAT10而言所述厚度通常将略微变化。通过将拱起传送管38接合在液压泵20的高压流体出口端口20-2与发电机壳体34的高压流体端口承座34-2之间可组装RAT10。拱起传送管38可在三维空间中倾斜，以吸收液压泵20的高压流体出口端口20-2与发电机壳体34的高压流体端口承座34-2之间的错位。在传送管38就位的情况下，压力反作用构件44可在接近传送管38的位置处接合在发电机壳体34的圆柱形部34-1上的附接杆34-4与液压泵20的凸缘20-3之间，以反抗沿大致平行于拱起传送管38的方向的负载。至少一个垫片46可定位在液压泵20和发电机壳体34之间，使得垫片46与压力反作用构件44接合。本领域普通技术人员将认识到，本发明提供许多优势和益处。例如，在没有凸起的情况下，预期到在传送管38与液压泵20和/或发电机壳体34之间的金属对金属干涉，并且预期密封挤压在密封件40的一侧上太高而在另一侧上太低。凸起允许可靠的密封以及经受相对高程度的错位的点之间的流体传送，而具有相对低的流体泄漏的风险。本文所使用的任何相对术语或程度术语（例如，“大致”、“基本上”和“总体上”等）应当根据在本文明确声明的任何适用定义或限制并且经受该适用定义或限制被解释。在全部示例中，本文所使用的任何相对术语或程度术语应当被解释为广义地包含任何相关公开的实施方式、以及本领域普通技术人员鉴于当前全部公开内容会理解的这种范围或变形，例如涵盖普通制造公差变化、附带对齐变化等。虽然已经参考示例性实施方式描述了本发明，但是本领域技术人员将理解的是，可作出各种改变并且等同物可替代其元件，而不偏离本发明的范围。此外，可作出许多修改使得具体情形或材料适合于本发明的教导，而不偏离本发明的实质范围。因此，本发明旨在不局限于所公开的具体实施方式，而是本发明将包括落入所附权利要求书范围内的全部实施方式。可能实施方式的讨论下文是本发明的可能实施方式的非排它描述。用于冲压空气涡轮的液压系统包括：液压泵，所述液压泵具有高压流体出口端口；壳体；枢转杆，所述枢转杆设置成穿过所述壳体并且限定相对于所述壳体绕轴线的机械枢转，其中，流体入口路径和高压流体出口路径穿过所述壳体和所述枢转杆；传送管，所述传送管定位在所述液压泵的所述高压流体出口端口与所述壳体中用于所述高压流体出口路径的端口之间，其中，所述传送管具有拱起端部；以及密封元件，所述密封元件定位在所述传送管的相对端部处或附近。附加地和/或替代地，前述段落的系统可选地可包括下述特征、构造和/或附加部件中的任何一个或多个：压力反作用构件，所述压力反作用构件被接合在所述壳体与所述液压泵之间邻近于所述传送管；所述压力反作用构件可大致平行于所述传送管延伸；至少一个垫片，所述至少一个垫片定位在所述压力反作用构件处，以占据所述壳体和所述液压泵的相应连接结构之间的空间；所述密封元件中的至少一个可包括T形密封件或O形环；邻接每个T形密封件的备用环；所述传送管的相对端部可都被球形地拱起；所述密封元件可沿所述拱起端部的拱起表面定位；所述传送管的相对端部可具有不同的直径；所述传送管可具有总长度L，以及所述拱起端部可具有凸起半径R，其中，R≈5*L；所述L可以是大约4.8cm（1.9英寸），以及R可以是大约25cm（10英寸）；所述高压流体出口端口可提供被加压到至少大约13,790kPa（2000psi）的液压流体；和/或所述传送管的至少一部分在展开期间可暴露于环境空气。冲压空气涡轮组件包括：可旋转的涡轮；液压泵，所述液压泵具有高压流体出口端口，其中，所述液压泵构造成由所述涡轮提供动力；壳体；枢转杆，所述枢转杆设置成穿过所述壳体并且限定相对于所述壳体绕轴线的机械枢转，其中，流体入口路径和高压流体出口路径穿过所述壳体和所述枢转杆；传送管，所述传送管定位在所述液压泵的所述高压流体出口端口与所述壳体中用于所述高压流体出口路径的端口之间，其中，所述传送管具有球形拱起端部；以及压力反作用构件，所述压力反作用构件被接合在所述壳体与所述液压泵之间定位成邻近并大致平行于所述传送管。附加地和/或替代地，前述段落的组件可选地可包括下述特征、构造和/或附加部件中的任何一个或多个：至少一个垫片，所述至少一个垫片定位在所述压力反作用构件处，以占据所述壳体和所述液压泵的相应连接结构之间的空间；密封元件，所述密封元件沿所述拱起端部的拱起表面定位，其中，所述密封元件中的至少一个包括T形密封件；以及邻接每个T形密封件的备用环；传送管可具有总长度L，以及所述拱起端部可具有凸起半径R，其中，R≈5*L；和/或所述高压流体出口端口可提供被加压到至少大约13,790kPa（2000psi）的液压流体，并且所述传送管的至少一部分能在展开期间暴露于环境空气。一种制造用于冲压空气涡轮的流体导管的方法包括：提供具有高压流体出口的液压泵；提供具有高压流体端口的壳体；使拱起传送管接合在所述液压泵的所述高压流体出口与所述壳体的所述高压流体端口之间；使所述拱起传送管倾斜，以吸收所述液压泵的所述高压流体出口与所述壳体的所述高压流体端口之间的错位；以及使压力反作用构件接合在所述壳体和所述液压泵之间靠近所述传送管，以反抗沿大致平行于所述拱起传送管的方向的负载。附加地和/或替代地，前述段落的方法可选地可包括下述特征和/或附加步骤中的任何一个或多个：将至少一个垫片定位在所述液压泵和所述壳体之间，使得所述垫片与所述压力反作用构件接合。