一种带增压孔的加力离心泵的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于航空发动机加力燃油系统领域，特别涉及一种带增压孔的加力离心栗结构设计，这种结构设计能有效解决加力离心栗因空化导致的空蚀损伤问题。
【背景技术】
[0002]加力离心栗是航空发动机加力燃油系统的重要部件，其功能是向加力燃油系统提供具有一定压力和流量的燃油。已有的加力离心栗结构如图1所示，通常由叶轮I和壳体2组成。壳体2包括蜗室3和扩散管4。叶轮I采用径向直叶轮，蜗室3采用断面形状为半圆形的同心蜗壳，叶轮I安装在蜗室3中。扩散管4为圆锥形扩散管，扩散管4与蜗室3连通。在扩散管4的内壁设有锥形套管5。在蜗室3和锥形套管5的交界处形成隔舌6，隔舌6的安装角为43°。在蜗室3中心处设有与叶轮同心的栗入口 7，扩散管4的出口为栗出口 8，叶轮的叶片外缘旋转形成的轮廓线为叶轮出口 9。壳体2、叶轮出口 9和栗出口 8形成了腔室10。
[0003]加力离心栗的工作过程为:燃油从栗入口7进入加力离心栗，经过叶轮I的高速旋转获得动能和压能，从叶轮出口9甩出进入腔室10，由扩散管4导出进入输油管路。加力离心栗在使用过程中，在隔舌6下游附近蜗室内壁面出现了麻点、凹坑状的空蚀损伤，其破坏区域为空蚀损伤区11 ο空蚀损伤区11范围为以隔舌安装角为起点，逆时针旋转9°到逆时针旋转27°的区域壁面。空蚀损伤是由于空化导致壳体壁面金属材料发生剥蚀。空化是指燃油在流动过程中，当局部静压降低到燃油的饱和蒸汽压时，燃油液体内气核爆发性长大成空泡。当空泡溃灭时，产生冲击波和微射流作用于壳体壁面，对壳体壁面造成空蚀损伤。
[0004]空蚀严重时会在空蚀损伤区11处的壳体壁面形成穿透性孔洞，导致燃油泄漏，严重威胁航空发动机的运行安全。因此解决加力离心栗的空蚀损伤问题显得尤为重要。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是解决加力离心栗的空蚀损伤问题，提出一种带增压孔的加力离心栗，可抑制加力离心栗空化的发生，从而避免因空化导致加力离心栗的空蚀损伤，延长加力离心栗的使用寿命，保证航空发动机的运行安全。
[0006]本发明提出的一种带增压孔的加力离心栗。该加力离心栗由叶轮和壳体组成，壳体包括蜗室和扩散管，叶轮安装在蜗室中；扩散管与蜗室连通;在扩散管的内壁设有锥形套管;在蜗室和锥形套管交界处形成隔舌;其特征在于，壳体还包括增压孔。增压孔是在壳体内开有一贯穿隔舌的通孔。
[0007]本发明的特点及有益效果:
[0008]本发明的一种带增压孔的加力离心栗是针对加力离心栗存在的空蚀损伤问题，采用在壳体内开有一贯穿隔舌的增压孔，从扩散管内引入一小股高压燃油，从隔舌下游流动分离区的涡核中心处附近蜗室内壁面喷出，可提高流动分离区的静压强，将流动分离区的流动分离涡破碎成小涡，并将小涡推离壳体壁面，小涡会随高速燃油而流出加力离心栗，从而有效抑制隔舌下游流动分离区空化的发生。从而避免因空化导致加力离心栗的空蚀损伤，且延长加力离心栗的使用寿命，保证航空发动机的运行安全。
【附图说明】
[0009]图1为原加力离心栗结构示意图。
[0010]图2为本发明的一种带增压孔的加力离心栗结构示意图。
[0011 ]图3为原加力离心栗腔室燃油流态示意图。
[0012]图4为本发明的一种带增压孔的加力离心栗腔室燃油流态示意图
[0013]图中:1.叶轮;2.壳体;3.蜗室;4.扩散管;5.锥形套管;6.隔舌;7.栗入口；8.栗出口； 9.叶轮出口； 10.腔室；11.空蚀损伤区；12.增压孔;13.流动分离区。
【具体实施方式】
[0014]本发明提出了一种带增压孔的加力离心栗结构，如图2所示。该加力离心栗是对已有的加力离心栗的改进，与已有的加力离心栗同样，由叶轮I和壳体2组成，壳体2包括蜗室3和扩散管4。叶轮I采用径向直叶轮，蜗室3采用断面形状为半圆形的同心蜗壳，叶轮I安装在蜗室3中。扩散管4为圆锥形扩散管，扩散管4与蜗室3连通。在扩散管4的内壁设有锥形套管
5。在蜗室3和锥形套管5的交界处形成隔舌6，隔舌6的安装角为43°。在蜗室3中心处设有与叶轮同心的栗入口 7，扩散管4的出口为栗出口 8，叶轮的叶片外缘旋转形成的轮廓线为叶轮出口 9。壳体2、叶轮出口 9和栗出口 8形成了腔室10。
[0015]本发明改进之处是:在壳体内开有一贯穿隔舌6的增压孔12。通过增压孔12，使蜗室3与扩散管4和锥形套管5相连通。
[0016]本实施例的增压孔12的孔径为2mm，其轴线位于壳体2的中截面上，与水平对称线的夹角为55°。增压孔12入口端位于锥形套管5的内壁面，出口端位于隔舌6下游蜗室内壁面。因为增压孔12入口端的燃油静压强高于出口端的燃油静压强，因此，增压孔12内的燃油流动方向为从锥形套管5流向隔舌6下游蜗室。
[0017]本结构的原理为:原有的加力离心栗腔室10内燃油流态，如图3所示。因为加力离心栗的流量控制是采取出口节流，进入扩散管4的燃油，一部分通过栗出口8进入输油管路。另一部分燃油受到出口节流活门的阻挡，又绕过隔舌6回流进入蜗室3。当栗出口 8流量较小时，回流更为严重。回流在绕过隔舌6时，受到隔舌6的影响，会在隔舌6下游形成流动分离区13。流动分离区13是由一系列的流动分离涡构成，流动分离涡的涡核中心与水平参考线的夹角约为55°。因为流动分离涡的涡核中心为低压区，且压力低于燃油的饱和蒸汽压，导致加力离心栗发生了空化。流动分离涡的形成是加力离心栗发生空化的根本原因。
[0018]本发明的带增压孔的加力离心栗腔室10内燃油流态，如图4所示。通过增压孔12，从扩散管4内(高压区)引入一小股高压燃油，从隔舌6下游流动分离区13的涡核中心(低压区)处蜗室内壁面喷出，可提高流动分离区13的静压强，将流动分离区13的流动分离涡破碎成小涡，并将小涡推离壳体壁面，小涡会随高速燃油而流出加力离心栗，从而有效抑制了隔舌6下游流动分离区13处空化的发生。
[0019]采用增压孔设计，结构简单，利用自身的高压燃油，不需从外部引入高压流体，能有效解决加力离心栗空化而导致的空蚀损伤问题。
【主权项】
1.一种带增压孔的加力离心栗，该加力离心栗由叶轮和壳体组成，壳体包括蜗室和扩散管，叶轮安装在蜗室中；扩散管与蜗室连通;在扩散管的内壁设有锥形套管;在蜗室和锥形套管交界处形成隔舌;其特征在于，壳体还包括增压孔，增压孔是在壳体内开有一贯穿隔舌的通孔。2.如权利要求1所述的增压孔，其特征在于:该增压孔为从扩散管到隔舌下游的圆形通孔;增压孔入口端位于锥形套管的内壁面，出口端位于隔舌下游流动分离区的涡核中心处附近蜗室内壁面;通过增压孔从扩散管内引入一小股高压燃油，从隔舌下游流动分离区的涡核中心处附近蜗室内壁面喷出，提高隔舌下游流动分离区的静压强，将流动分离区的流动分离涡破碎成小涡，并将小涡推离蜗室壁面，小涡会随液流流走，从而有效抑制了隔舌下游流动分离区空化的发生。
【专利摘要】本发明提出了一种带增压孔的加力离心泵，属于航空发动机加力燃油系统领域。该加力离心泵由叶轮和壳体组成，壳体包括蜗室和扩散管，叶轮安装在蜗室中；扩散管与蜗室连通；在扩散管的内壁设有锥形套管；在蜗室和锥形套管交界处形成隔舌；壳体还包括增压孔，增压孔为从扩散管到隔舌下游的一圆形通孔。本发明的带增压孔的加力离心泵能有效解决加力离心泵因空化导致的空蚀损伤问题。
【IPC分类】F04D29/42
【公开号】CN105626581
【申请号】CN201610096463
【发明人】范红雨, 朴英
【申请人】清华大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年2月22日