CN105026732A - 用于航空器涡轮机的具有两个燃料回路的喷射器的紧凑定量设备 - Google Patents

用于航空器涡轮机的具有两个燃料回路的喷射器的紧凑定量设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于航空器涡轮机的燃料喷射器的燃料计量设备(10)，所述设备包括用于燃料摄取的开口(24)、用于密封所述开口的可移动的元件(28)、以及弹性恢复装置(60a，60b)，所述元件能够在燃料压力的作用下移动。所述设备(10)包括与所述喷射器的初级回路(12)进行流通的第一出口(10a)和与所述喷射器的第二回路(14)进行流通的第二出口(10b)。此外，所述计量设备(10)被设计为达到所述密封元件的限定的位移程度，所述密封元件允许来自所述开口(24)的燃料到达所述第一出口(10a)；并且只有超出限定的位移程度，所述元件才允许来自所述开口(24)的燃料到达所述第二出口。所述设备(10)进一步包括中空外体(20)和容纳在所述外体(20)内的中空中间体(22)，所述开口(24)构造在具有用于容纳所述密封元件(28)的阀座(26)的所述中间体中。所述密封元件(28)可滑动地移动的容纳在所述中间体(22)中。燃料流动空间(30)被提供在所述中间体和外体(22，20)之间，所述中间体具有用于燃料从这个中间体(22)的内部穿过达到所述燃料流动空间(30)的孔口(32)，所述流动空间与所述第一出口(10a)流通。用于所述燃料穿过的第二开口(46)被提供在所述中间体(22)上，所述第二开口(46)旨在如果未达到所述限定的位移程度就被所述可移动的元件(28)密封，并且所述第二开口旨在当所述可移动的元件(28)在限定的位移程度和其最大开口位置之间时被打开，所述第二开口(46)与所述第二出口(10b)流通。

Description

用于航空器涡轮机的具有两个燃料回路的喷射器的紧凑定量设备
技术领域
本发明涉及用于航空器涡轮机的燃料喷射器领域，尤其涉及双回路(也就是用于小流量的初级回路和用于较高流量的第二回路)燃料喷射器。
本发明适用于所有类型的航空器涡轮机，尤其是涡轮喷气飞机发动机和涡轮增压器。
背景技术
例如从文件FR2817017可以知道双回路燃料喷射器。通常具有切断阀，由于其在发动机停止期间能够提供防止位于燃料回路中的燃料渗透到燃烧室的紧密接合性，因此也称为密封阀。当这个阀两侧的压力差使得该阀被打开时，燃料一方面被输送到喷射器的初级回路，另一方面被输送到提供通向喷射器的第二回路的入口的计量阀。当计量阀两侧的燃料压力差达到一个高的值时(例如7巴)，这个计量阀允许燃料通过。计量阀根据其依赖于压力差的位移来调节喷射到燃烧室的燃料的数量。
虽然这个通常的方案可以满足需求，但是可以在总质量、负担以及两个阀之间不利的相互作用的风险方面进行改进。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是至少部分地克服涉及实现现有技术的上述缺陷。
为达到上述目的，本发明提供一种用于航空器涡轮机的喷射器的燃料定量设备，所述设备包括用于燃料摄取的开口、用于密封所述开口的可移动的元件、以及被设计用于在所述元件以密封的方式闭合所述开口所在的闭合位置的方向上恢复所述密封元件的弹性恢复装置，所述元件被设计为在被施加到这个元件的燃料压力的作用下从其闭合位置进行移位。
所述计量设备包括旨在与所述喷射器的初级回路进行流通的第一出口和旨在与所述喷射器的第二回路进行流通的第二出口，并且所述计量设备被设计为在最大开口位置的方向上达到所述密封元件的限定的位移程度，所述密封元件允许来自所述开口的燃料到达所述第一出口。此外，只有超出所述元件的所述限定的位移程度，所述密封元件才允许来自所述开口的所述燃料到达所述第二出口。
根据本发明，所述计量设备包括：
中空外体；
容纳在所述外体内的中空中间体，所述开口构造在具有用于容纳所述密封元件的阀座的所述中间体内；
容纳在所述中间体中可滑动地移动的所述密封元件；
提供在所述中间体和外体之间的燃料流动空间，所述中间体具有用于燃料从这个中间体的内部穿过达到所述燃料流动空间的孔口，所述流动空间与所述第一出口流通；
提供在所述中间体上的用于所述燃料通过的第二开口，所述第二开口旨在如果未达到所述限定的位移程度就被所述可移动的元件密封，并且所述第二开口旨在当所述可移动的元件处于限定的位移程度和其最大开口位置之间时被释放，所述第二开口与所述第二出口流通。
本发明的特别有益之处在于其实现了能够控制对喷射器的初级和第二回路进行供应的单一可移动密封元件。至于现有技术中的具有串联的两个阀的方案，本发明减少了两个阀之间可能的相互作用。本发明还能够减少负担、总质量、部件的数量以及部件之间的摩擦。
优选地，用于燃料在第二开口上通过的部件根据元件关于这个开口的相对位置进行变化。
优选地，超出所述密封元件的所述限定的位移程度时，所述密封元件允许来自所述开口的燃料到达所述第二出口和所述第一出口。因此，虽然可能有其他设计，但是设备被设计为当第二出口被供给时第一出口被继续供应燃料。
优选地，所述弹性恢复装置包括至少一个第一弹簧和第二弹簧，所述第二弹簧被排布为在从所述密封元件的闭合位置开始的所述密封元件的至少一部分行程上不被引发(solicited)，并且所述第一和第二弹簧被排布为当密封元件在位于所述限定的位移程度时，每个弹簧都被密封元件引发。然而，在不超出本发明的保护范围前提下，其他的配置也是可能的。特别地，可以限定单一的弹簧。然而，具有两个或多个弹簧的技术方案(如上面所述的)是考虑到用于计量设备的较大的调整振幅。
优选地，所述第一和第二弹簧被并行地排布。所述第一和第二弹簧尤其是根据设备的轴(特别是关于这个轴同中心地)来定位。
根据附加的特征，所述第二弹簧具有的硬度比第一弹簧大。或者，所述第二弹簧与第一弹簧相比在闭合位置上可被施加更多的预应力。
优选地，所述可移动原件限定了腔体，燃料旨在在腔体内运输以便到达所述第二出口。还可以使燃料在所述第二出口的方向上从外部流动到可移动密封元件。
根据具体实施例，所述第二弹簧被提供在中间体的挡块和支撑部件之间，并且可移动密封元件具有旨在在其最大打开位置的方向上只从所述限定的位移程度开始并且超过所述限定的位移程度来接触所述支撑部件的附加的支撑部件。
可选择地，所述第二弹簧被提供在挡块和可移动的元件的支撑部件之间，可移动密封元件具有用于在可移动密封元件的最大打开位置的方向上只从所述限定的位移程度开始并且超出所述限定的位移程度来接合支撑部件的接合元件。
支撑部件尤其能够根据由燃料在可移动的元件上的计量设备中所施加的压力以压缩的方式引发第二弹簧。
然后，在已经至少部分地填充了在可移动的元件的支撑部件和接合元件之间存在的闲散的间隙之后，可以通过由接合元件接合支撑部件来达到可移动密封元件的限定的位移程度。
在这个配置中，支撑部件优选地为安全阀。安全阀本身就提供用于单独的或与可移动的元件的其他元件结合的燃料计量设备的密封功能。
根据附加的特征，可移动密封元件尤其包括活塞和支撑部件。
当支撑部件具有呈长方形的部件(例如阀杆)时，接合元件优选地为活塞中的凹槽。本发明还提供了一种用于航空器涡轮机的燃料喷射器，所述燃料喷射器包括至少一个如上所述的计量设备，所述第一出口与初级回路流通，并且第二出口与同一喷射器的第二回路流通。
本发明还提供了一种包括多个上述的燃料喷射器的航空器涡轮机燃烧室。
最后，本发明还提供了一种包括这种燃烧室的航空器涡轮机。
本发明的其他有益之处和特征将通过以下详细的描述中给出。
附图说明
结合下列附图进行说明，其中：
图1为本发明优选实施例的用于涡轮机的燃料喷射器的图解视图；
图2a至图2c作为半个横截面以更详细的方式示出了由于燃料压力差在计量设备的上游和下游之间会加重而采用的不同配置中本发明的第一实施例的图1中喷射器的计量设备；
图3a至3c作为横截面以更详细的方式示出了在与图2a至2c类似的并且由于燃料压力差在计量设备的上游和下游之间会加重而采用的不同配置中图1的喷射器的计量设备。
具体实施方式
图1示出了本发明优选实施例的用于航空器涡轮机的燃料喷射器1。
“多模式”型喷射器1(数个供应回路，这里是双燃料回路)上游地连接到用于存储燃料的装置(例如储罐2)上。在其下游端，喷射器按照对本领域技术人员来说是常规的并且已知的方式穿过燃烧室4的底部。
喷射器1在燃料穿过这个喷射器的流动方向上从上游到下游总体上包括过滤器6、膜片8和计量设备10。设备10包括第一燃料出口10a和与第一燃料出口分开的第二燃料出口10b。第一出口10a对初级燃料回路12供给，而第二出口对第二燃料回路14供给，旨在在燃烧室的方向上提供更高流速的流量。每个回路12、14在接近喷射器的下游端处与用于喷洒/放入旋转的燃料的旋流器16、17相关联。
喷射器的所有上述元件都被提供在外壳13中，其中外壳13通常具有手指或藤条的形状。
图2a和3a更具体地详细示出了在闭合配置中的计量设备10，其中来自储罐的燃料不能穿透这个设备。
使用具有与喷射器的轴相对应的轴18的多个同轴元件形成设备10。
首先这是在其大部分长度上具有恒定圆形截面的中空外体20。第一实施例的中空外体20在下游端具有锥形变窄部21。更一般地，外体20具有以轴18为中心的管状，并且从外部限定第一出口10a。
在外体20内部容纳有中空中间体22，使用一个或数个彼此固定的部件可以构造中间体22。在上游部分中，中间体22具有用于摄取燃料的以轴18为中心的开口24。在这个开口的附近，中间体22限定了用于容纳可移动密封元件28的阀座26，阀座具有O-形密封圈29。
中间体22限定了提供在这个中间体和外体20之间的环形燃料流动空间30。此外，中间体具有用于燃料从这个中间体22的内部穿过到达燃料流动空间30的孔口32。位于中间体22的侧壁上的这些孔口被提供在允许燃料进入计量设备的轴向开口24的附近。
在下游部分中，中间体22具有由使用外体20在内部限定第一环形燃料出口10a，并且在外部限定以轴18为中心的圆形截面的第二燃料出口10b的管部38延续的肩部36。因此，在下游部分中，燃料流动空间30与第一出口10a是流通的。
如上所述，计量设备10还包括以沿轴18可滑动移动的容纳在中间体20中的密封元件28。
可移动的元件28具有包括上游承压面的上游端，在第一实施例中上游承压面大体上具有承压板的形状，燃料可以在上游承压面上施加位移的力。元件28是中空的，其限定了腔体40，燃料旨在在腔体40内输送以便到达第二出口10b(详细的描述将在下文中给出)。为此，元件28的侧壁具有位于承压板附近的燃料入口孔口42，以及位于限定腔体40的同一侧壁上更远的下游处的燃料出口孔口44。
在中间体22的下游部分中，第二开口46被构造用于燃料通过。在图2a和3a中所示的配置中，这个开口46通过可移动的元件28的具有与开口形状互补的形状的圆形截面的下游端50进行密封。如果需要，可以添加密封装置。
在这个下游端50和燃料出口孔口44之间，可移动密封元件28具有带有收窄截面的部分54，当可移动密封元件28位于与第二开口46相对的位置时，能够通过使燃料沿与这个第二开口流通的第二出口10b的方向通过来释放第二开口46。更确切地说，第二开口46通向位于可移动的元件的下游部分下面的空间56，这个空间56通向第二出口10b。
此外，设备10包括施加导致元件28恢复到其图2a中所述的闭合位置的力的弹性恢复装置，其中元件28挤压阀座26。
图2a至2c和图3a至3c的优选实施例中的弹性装置包括第一弹簧60a和第二弹簧60b。第一弹簧60a和第二弹簧60b尤其是沿着设备10的轴18关于这个轴18同心地定位。
更具体地，参照图2a至2c，第一弹簧60a一方面挤压中间体22的肩部36，另一方面挤压可移动的元件28的下游端。第二弹簧60b挤压中间体的下游挡块62，并且沿轴18挤压滑动地安装在中间体上的支撑部件66的上游挡块64。优选地，上游挡块64挤压中间体22的肩部68。第二弹簧60b同样推挤上游挡块64抵靠肩部68，由此，这个弹簧甚至在其图2a所示的松弛位置被施加预应力。
此外，可移动的元件28具有凸缘形状的、旨在以只从元件28的限定的位移程度开始并且超出元件28的限定的位移程度来接触支撑部件66的挡块64的附加支撑部件70，具体描述将在下文中给出。同样在闭合位置，在凸缘70和上游挡块64之间存在轴向间隙74。
在燃料计量设备10中，第一实施例的第一弹簧60a位于第二弹簧60b的下游。此外，第一弹簧60a比第二弹簧60b更接近于计量设备10的轴18。
图3a至3c所示的实施例与图2a至2c所示的实施例的不同之处在于在计量设备10中，第一弹簧60a位于第二弹簧60b的上游。此外，第二弹簧60b比第一弹簧60a更接近于计量设备10的轴18。
在图3a中，第一弹簧60a一方面挤压可移动的元件28的边缘282，另一方面挤压中空中间体22的下游中空体220的上游肩部223。
第二实施例的第二弹簧60b被提供在设备10的固定挡块63和可移动密封元件28的支撑部件66之间，可移动密封元件28具有用于接合支撑部件66的接合元件72。
接合元件72用于以类似于第一实施例的附加支撑部件70的方式沿可移动密封元件28的最大打开位置的方向以只从限定的位移程度开始并且超出限定的位移程度来接合支撑部件66。
在图3a中，可移动密封元件28包括活塞280和支撑部件66。活塞280包括接合元件72。为了在超出元件28的限定的位移程度的情况下使可移动的元件28允许来自开口24的燃料到达第二出口10b，间隙74被提供在接合元件72和支撑部件66之间(如图3a所示)。
第二实施例的支撑部件66是安全阀，更确切地说是阀杆。安全阀66被配置用于密封地接合下游中空体220的下游肩部222。在计量设备10中，下游肩部222尤其位于上游肩部223的下游。
同样地，第二弹簧60b推挤安全阀66压靠肩部222，因此这个弹簧60b甚至在其图3a所示的放松位置中被施加预应力。
接合元件72是在活塞280中形成的暗槽，安全阀66的阀杆尤其能够作为最大打开位置中凹槽72中的挡块来进行接合。
参照图2a至2c以及图3a至3c，描述计量设备10的操作。
如果设备10的上游和下游之间的压力差没有超过阀值，元件28保留在如图2a和3a所示的闭合位置中。换言之，第一弹簧60a施加的恢复力足以保持元件28被推向其阀座26，这个力的确是大于由被施加以挤压元件28的上游承压面的燃料压力与燃烧室中大体上与元件28的下游端接触的燃料的力相等的燃料压力之间的压力差所造成的力。
优选地，由闭合位置中的可移动的元件提供的密封可以保持到压力差大约为3.5巴的情况。
当这个压力差增加，在元件28上的合力导致元件28引发弹簧60a，并且因此从其闭合位置移位到最大打开位置。在图2b和3b中图示出的这个位移的开始处，这个位移通过压缩弹簧60a来实现，元件28释放开口24并且启动第一燃料回路。然后，来自储罐的燃料在到达第一回路12之前确实能够被成功地输送穿过开口24、用于燃料穿过中间体22的孔口32、环形空间30，然后穿过第一出口10a。在这个可移动的元件28的进行的第一阶段，只有第一弹簧60a被压缩，随着元件在下游方向上被移位，间隙74被逐渐填充。仍然在这个第一阶段期间，元件28的下游端50穿过第二开口46同时依然将第二开口46关闭，以此阻止燃料通过去到达处于不活动状态的第二回路。
只有当可移动的元件28在下游方向上已经达到限定的位移程度时，喷射器的第二回路才会启动。当元件的变窄部段的部分54到达与第二开口46相对的位置时，获得图2a、3b、2c和3c中所示的这些配置之间的中间配置中达到的这个限定的位移程度，在这个开口的壁与元件的外表面之间产生的空间允许燃料通过。为了信息的目的，这里可以是具有用于使燃料通过的彼此圆周地间隔的轴向槽的部分54。此外，这些槽可以是轴向倾斜以在上游方向上接近轴18，这样由于元件28向下游移位就增加了通过燃料的流速。因此，设备10提供了依赖于元件28沿轴18的位移程度的精确的计量功能。在这方面，注意到图2c示出了在允许获得喷射器出口处的最大燃料流动速度的最大打开位置中的可移动的元件28。
只要元件28一达到其限定的位移程度(例如达到大约7巴的压力差)，来自储罐的燃料就能成功地流动穿过燃料入口孔口42、腔体40、燃料出口孔口44、第二开口46，然后穿过通向与喷射器的第二回路14流通的第二出口10b的空间56。燃料在第二回路中以这些高水平的流动速度流动，由于用于燃料通过中间体22的孔口32依然被穿过开口24的一部分燃料供给，燃料还要继续在第一回路中流动。
更具体地，参照图2a至2c，在第二弹簧60b已经由凸缘70通过挤压凸缘70压靠滑动部件66的挡块64被引发之后，达到元件的限定的位移程度。
在第二实施例中，在至少部分地填充安全阀66的阀杆末端与活塞280中的凹槽72的底部之间的间隙74后，通过由活塞接合安全阀66来达到可移动密封元件28的限定的位移程度。
更一般地，为了达到第一和第二实施例中的位移程度，元件必须对抗由并行排布的两个弹簧60a、60b中每一个所产生的恢复力。在压缩第二弹簧60b的开始处，或者在元件行进之后(在这个行进过程中两个弹簧以并行的方式被引发)可以达到与计量设备的流通程度相对应的限定的位移程度。
当然，本领域技术人员可以通过非限制性的示例对所描述的本发明做出各种改变。

Claims (9)

1.一种用于航空器涡轮机的燃料喷射器的燃料计量设备(10)，所述设备包括用于燃料摄取的开口(24)、用于密封所述开口的可移动的元件(28)、以及被设计为在所述元件密封所述开口所在的闭合位置的方向上恢复所述密封元件(28)的弹性恢复装置(60a，60b)，所述元件(28)被设计为在被施加到这个元件上的燃料压力的作用下从其闭合位置进行移位；
其中，所述计量设备(10)包括旨在与所述喷射器的初级回路(12)进行流通的第一出口(10a)和旨在与所述喷射器的第二回路(14)进行流通的第二出口(10b)；
其中，所述计量设备(10)被设计为在最大开口位置的方向上达到所述密封元件(28)的限定的位移程度，所述密封元件允许来自所述开口(24)的燃料到达所述第一出口(10a)；并且
其中，只有超出所述密封元件(28)的所述限定的位移程度，所述密封元件(28)才允许来自所述开口(24)的所述燃料到达所述第二出口(10b)；
其特征在于，所述计量设备(10)包括：
中空外体(20)；
容纳在所述外体(20)内的中空中间体(22)，所述开口(24)构造在具有用于容纳所述密封元件(28)的阀座(26)的所述中间体内；
容纳在所述中间体(22)中可滑动地移动的所述密封元件(28)；
提供在所述中间体和外体(22，20)之间的燃料流动空间(30)，所述中间体具有用于燃料从这个中间体(22)的内部穿过达到所述燃料流动空间(30)的孔口(32)，所述流动空间与所述第一出口(10a)流通；
提供在所述中间体(22)上的用于所述燃料穿过的第二开口(46)，所述第二开口旨在如果未达到所述限定的位移程度就被所述可移动的元件(28)密封，并且所述第二开口旨在当所述可移动的元件(28)在限定的位移程度和其最大开口位置之间时被释放，所述第二开口(46)与所述第二出口(10b)流通。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，在超过所述密封元件(28)的所述限定的位移程度时，所述密封元件(28)允许来自所述开口(24)的燃料到达所述第二出口(10b)和所述第一出口(10a)。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述弹性恢复装置包括至少一个第一弹簧(60a)和第二弹簧(60b)，所述第二弹簧被排布为在从所述密封元件(28)的闭合位置开始的所述密封元件(28)的至少一部分行程上不被引发，并且所述第一和第二弹簧(60a，60b)被排布为当所述密封元件(28)处于所述限定的位移程度时，每个弹簧都被所述密封元件(28)引发，并且所述第一和第二弹簧(60a，60b)优选地为并行排布。
4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述第二弹簧(60b)被提供在所述中间体的挡块(62)和支撑部件(66)之间，并且所述可移动的密封元件(28)具有旨在在所述密封元件的最大打开位置的方向上只从所述限定的位移程度开始并且超过所述限定的位移程度来接触所述支撑部件(66)的额外的支撑部件(70)。
5.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述第二弹簧(60b)被提供在所述设备(10)的固定挡块(63)和所述可移动的密封元件(28)的支撑部件(66)之间，所述可移动的密封元件(28)具有用于在所述可移动密封元件(28)的最大打开位置的方向上只从所述限定的位移程度开始并且超出所述限定的位移程度来接合所述支撑部件(66)的接合元件(72)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，所述可移动的部件(28)限定了腔体(40)，所述燃料旨在在所述腔体(40)内输送以便到达所述第二出口(10b)。
7.一种用于航空器涡轮机的燃料喷射器(1)，包括根据前述权利要求中任一项所述的至少一个计量设备(10)，所述第一出口(10a)与所述喷射器的初级回路(12)流通，所述第二出口(10b)与所述喷射器的第二回路(14)流通。
8.一种航空器涡轮机燃烧室，包括多个根据权利要求7所述的燃料喷射器(1)。
9.一种航空器涡轮机，包括根据权利要求8所述的燃烧室。
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