CN105829681B - 用于航空器发动机的流体排出设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于航空器发动机的流体排出设备(10)，该流体排出设备包括收集器(11)，该收集器被配置成收集从发动机排出的流体，其特征在于，所述设备包括用于泵送容纳在收集器中的流体和用于排放所述流体的装置(13，19)，所述设备还包括监测装置(14)，该监测装置被配置成发送由收集器收集的流体的异常收集的信号，所述监测装置被配置成当所收集的流体的流动大于泵送装置的流动时被激活。

Description

用于航空器发动机的流体排出设备

技术领域

本发明涉及一种用于排出航空器发动机的流体的设备、一种包括这种设备的航空器发动机，以及一种用于检查所述发动机的方法。

背景技术

在用于诸如为直升机之类的航空器的发动机中，经常有必要排放不同类型的流体(例如燃料或油)，以防止所述流体积累并且扰乱所述发动机的运行。例如，一些发动机需要清洗操作，这引起流体(燃料、油等等)的流失，该流体必须被回收和处理。

在现有技术的当前状态下，设置返回箱用于回收所述流体，即，设置至少一个导管以将流体输送到航空器燃料箱。然而，该技术具有数个缺陷。实际上，航空器制造商被迫设置用于回收从发动机排出的不同流体的所述返回箱。该技术限制被所述流体的流率和温度可能为高的事实加深。也可由“潜在的”故障造成泄漏。此外，所回收的油污染储存在箱中的燃料。因此必须处理这些潜在的泄漏大大地限制了航空器制造商，并且无助于在不具有返回箱的航空器上包含发动机。

另外，油或燃料可由于具有错误密封的一些部件而在发动机中发生泄漏，然而这实际上可能不影响所述部件的运行。在现有技术的当前状态下，在检测到该类型的泄漏之后立即执行维护操作，该类型的泄漏对发动机没有负面影响，并且这增加了这些操作的频率和用于航空器发动机的总体维护成本。这尤其是HMU液压机械系统的情况，该液压机械系统的动态密封可产生外部泄漏。驱动器的排流器的区域中的燃料泄漏是泵单元/HMU被拆除的主要原因，即使所述泄漏对发动机的运行不具有显著的影响亦是如此。因此，即使其动态密封不完善，也将期望能够保持HMU液压机械系统运行。

已知用于排放从航空器发动机排出的流体的数个解决方案，然而这些解决方案中没有方案有效地和完全地处理了上文所提出的问题和需求。例如，一个解决方案是将排出的流体排放到发动机隔板的排液孔。该解决方案不符合要求，因为其导致流体被倾倒到大气中或者到跑道上，这越来越不被容许。另一个解决方案是提供具有用于排出流体的处理设备的发动机，所述设备包括收集器，该收集器被设计成收集从发动机排出的流体。该收集器可按以下方式通过导管连接到发动机的排气喷嘴，使得所排出的流体从收集器输送和泵送到射流喷嘴，在该射流喷嘴处所排出的流体被燃烧。在这种情况下，在射流喷嘴的出口处会出现火焰和烟，这尤其在发动机启动时看起来令人不快。

本发明的目的是为上文所提出的问题和需求找出一种解决方案。

发明内容

本发明涉及一种用于排出航空器发动机的流体的设备，该设备包括收集器，该收集器被设计成收集从发动机排出的流体。

根据本发明，所述排出设备的特征在于，其包括用于泵送被存留在收集器中的流体和用于排放所述流体的装置以及被设计成当流体被收集器以异常的方式收集时进行指示的监测装置，所述监测装置被设计成当所收集的流体的流率大于泵送装置的输出率时被激活。

如在现有技术中，收集器回收从发动机排出的各种流体(油、燃料等等)。泵送和排放装置使得流体能够被从收集器泵送，以将该流体排放。最后，监测装置使得所收集的流体的流率能够被监测并且使得当该流率异常时能够进行检测。当所述流率大于泵送装置的输出率时，该流率异常。因此，优选地，泵送输出率设定在与发动机的常规运行相对应的阈值(例如，大约每小时数公升)，该常规运行即以下运行：对其而言，可能发生的流体流失和泄漏不影响发动机的运行(即，除了当有发动机故障时之外)。换言之，在常规运行期间，当泵送装置起作用时，所述泵送装置排放在收集器中收集的所有流体。另一方面，如果发生故障并且大量流体泄漏，即，当有发动机故障时，泵送装置的输出率不再足以排放在收集器中收集的流体。监测装置因此被设计成被激活并且因此检测该异常情况。之后可对发动机执行维护操作。根据本发明的设备的监测装置因此使得能够限制对当检测到排出的流体大量泄漏时的那些情况进行的维护操作，并且这特别在发动机维护成本方面是尤其有利的。监测装置因此防止过早地拆除发动机部件并且使现有技术的定期检查最少。

根据本发明的排出设备使得与航空器制造商的接触最少并且使得不必须具有返回箱。有利地，排出设备因此不具有返回箱。

根据本发明的特定实施例，泵送装置包括电动的、机械的或气动的泵。

在变型中，泵送装置可包括射流泵喷射器。该喷射器可包括用于排出的流体的流动的第一管线和用于雾化加压气体的第二管线，该第一管线的一端形成用于留存在收集器中的流体的入口，该第一管线的另一端形成用于排放流体的出口，该第二管线围绕第一管线延伸或者在第一管线内部延伸，并且该第二管线被设计成使得离开所述第二管线的雾化的气体迫使流体通过第一管线的出口被排放。

第一管线可连接到例如为翻板阀的阀。在一个实施例中，该阀被电气地或机械地控制。在变型中，所述阀可被加压流体控制，该阀在流体压力低于特定的阈值时关闭并且在所述压力处于该阈值以上时打开。阀因此使得能够控制第一管线中的所排出的流体的流动。这可使得能够准确地控制对所排出的流体进行排放所处的时刻，以使得例如随着发动机点火不排放该流体。

喷射器的第二管线可包括连接到装置的气体入口，该装置用于例如使来自发动机的压缩机的加压气体流出。喷射器的第二管线的气体入口可通过例如为翻板阀的阀或者通过流动横截面的缩窄件连接到流出装置。该阀可以是电动的、机械的或气动的(由加压流体控制)。阀可由所排放的加压气体控制。在该情况下，如上文所说明的，所述阀可在气体压力低于特定的阈值时关闭并在所述压力大于该阈值时打开。这尤其是有利的，因为翻板阀之后自发地运行，当加压气体的压力足以打开翻板阀时，该加压气体供给到喷射器的第二管线。翻板阀可被设计成例如当航空器飞行时以及当发动机处于巡航模式时打开。

根据一个实施例，泵送装置被包含在收集器中。换言之，泵送装置安装在收集器中或者安装在收集器上，由此减小设备的尺寸。如果泵送装置包括前述类型的喷射器，所述喷射器的第二管线可在用于从所述收集器排出的流体的出口的区域中安装在收集器中，该出口因此形成喷射器的第一管线。在变型中，泵送装置位于远距收集器一距离处，并且通过管道连接到该收集器的流体出口。

优选地，监测装置包括可视的和/或电的报警器，该报警器被设计成对检查收集器的操作人员是可视的或者发射用于航空器的驾驶舱的信号。当填充收集器的流率大于泵送装置的输出率时，报警器被触发。如上文所说明的，所述报警器使得能够指示出发动机中任何异常的泄漏。在变型中，监测装置可包括设置在收集器中的检视孔或检视窗。操作人员因此可检查收集器中的流体的液位或体积，并且决定是否执行维护操作。也能够监测数个流率阈值，以观察故障的进程并且制定检查的计划。

有利地，收集器的监测装置包括溢流管，该溢流管被设计成在收集的流体的流率大于泵送装置的输出率时让流体从收集器溢出。因此除了故障的情况之外防止油或燃料流动到外部。如果产生了这样的流动，操作人员可容易地例如通过在溢流管处的滴漏标记确认收集器已接纳了过大的流体的流率。所述操作人员则可决定是否执行维护操作。

本发明还涉及一种包括用于燃烧气体的排气喷嘴的航空器发动机。发动机的特征在于，其包括至少一个根据本发明的排出设备，泵送装置的出口直接地或者通过管道通到射流喷嘴中。

从收集器所排放的排出流体因此被输送到发动机的排气喷嘴，在该排气喷嘴处排出流体被燃烧。如上文所说明的，例如通过连接到构成泵送装置的射流泵喷射器的第一管线或第二管线的翻板阀，可提前确定对排出的流体进行排放所处的时刻。因此可想到，仅当航空器飞行时将排出的流体排放到射流喷嘴中，以使外部污染最小化。

有利地，泵送装置连接到用于使来自压缩机或者来自用于从发动机排除气体的系统的气体流出的装置。

本发明还涉及一种具有根据本发明的排出设备的航空器。

本发明还涉及一种用于检查发动机的方法，该方法包括在设备的监测装置被激活之后维护发动机的步骤。

附图说明

通过阅读以非限制性示例的方式给出并且参照附图的以下说明，本发明将被更好地理解，并且本发明的更多的细节、特征和优点将变得明显，在附图中：

图1是航空器发动机的示意性侧视图，该航空器发动机包括根据本发明的排出设备。

图2是根据本发明的排出设备的第一实施例的示意性侧视图。

图3至图10是根据本发明的排出设备的替代性实施例的示意性侧视图。

具体实施方式

参照图1中的侧视图，航空器发动机1(在此情况下是直升机的发动机)包括(在剖面视图中可见)气体发生器2，该气体发生器2由压缩机3、燃烧室4和涡轮5构成，该涡轮5连接到自由涡轮6。自由涡轮6通过动力轴7经由齿轮箱(未示出)驱动主转子(未示出)。来自燃烧的气体被喷射到排气喷嘴9中。

为了使得发动机清洁，发动机1设置有排出设备10，该排出设备10用于收集来自发动机的残留的流体(燃料、油、冷凝水、杂质等等)。

典型地，排出设备10包括收集器11和用于排出源自发动机的各个部件的流体的管线12，该管线的出口通到收集器11中。

根据本发明的用于排出流体的设备进一步包括用于泵送留存在收集器11中流体和用于排放所述流体的装置，以及被设计成当流体被收集器11以异常的方式收集时进行指示的监测装置。

图2示出了根据本发明的排出设备10的第一实施例，泵送和排放装置以及监测装置分别由附图标记13和14指示。

在示出的示例中，泵送和排放装置13包括入口15和出口18，该入口15通过管道16连接到收集器11的流体出口17，该出口18通到发动机1的排气喷嘴9中。收集器11接纳来自管线12的排出流体(通过箭头示意性地示出)，并且优选地，收集器11设置有用于将收集器的接纳有流体的内腔通气的通气孔12'。

在此情况下，泵送和排放装置13包括射流泵喷射器19，该射流泵喷射器19设置有用于排出流体进行流动的第一管线20，该第一管线20的一个(上游)端部形成了前述的入口15，该第一管线20的另一(下游)端部形成了前述的出口18。如在图1中示意性地示出的，所述出口18能够在其流动横截面中包括缩窄件(constriction)，以在下游限定出扩散器。

泵送和排放装置13还包括用于雾化加压气体的第二管线21，在此情况下，该第二管线21在第一管线20内部延伸，并且该第二管线21被设计成使得离开所述第二管线21的雾化的气体迫使在管线20中流动的流体朝向该管线20的出口18被排放到射流喷嘴9中。该加压气体用于在前述的扩散器中膨胀，这生成了负压并且迫使排出的流体流动到射流喷嘴9中。

第二管线21因此包括加压气体出口22，该加压气体出口22位于第一管线20的出口18的区域中。第二管线的入口23通过管道24连接到用于使来自发动机1的加压气体流出的装置(在图中未示出)。加压气体可例如在平面P25或P3(平面P25位于两个叶轮之间，平面P3位于这些叶轮的下游)的区域中从发动机的压缩机3流出。

为控制泵送的激活以及控制流体被排放到射流喷嘴9中所处的时刻，管道24设置有翻板阀25，该翻板阀25用于在流出的加压气体的压力大于或等于预先确定的阈值时打开并且让该气体进入管道中，直到到达喷射器19。在此情况下，通过能移动的偏压的球和压缩的弹簧来示出翻板阀25，该弹簧抵靠围绕流出装置的气体出口的座。因此，翻板阀25被加压气体驱动。前述的气体压力阈值尤其取决于上文的示例中的弹簧的弹簧比率，优选地，该气体压力阈值被确定以准确地控制排出的流体被排放所处的时刻，尤其以使得发动机一点火就不发生所述排放。

在此情况下，用于监测收集器11的装置14由单个溢流管34示出。根据本发明，所述监测装置14被设计成当由收集器11接纳的流体流率大于泵送装置13(喷射器19)的输出率时被激活。监测装置14因此使得能够在流体被收集器11以异常的方式收集时进行指示，尤其指示排出的流体与在发动机的常规运行期间的通常的体积相比而过高的体积。

当收集的流体的流率大于泵送装置13的输出率时，监测装置14可被设计为发射信号，该监测装置14可以是可视的和/或电的警报。

通过将泵送输出率设定在与发动机的常规运行相对应的阈值，所收集的流体的流率一大于泵送输出率，泵送装置13就不再必须排放所收集的流体，该常规运行即以下的运行：对其而言，可能出现的流体流失和泄漏不影响发动机的运行。在收集器允许的情况下，如果有发动机故障，收集器11中的流体的液位因此将升高。

在收集器11包括窗(透过该窗操作人员可查看收集器中的流体的液位)的情况下，由此用于警示操作人员的该窗(可视的报警器)被监测装置14包括。

在变型中或作为附加的特征，收集器11可包括溢流管34，该溢流管34用于尤其当所收集的流体的体积大于用于收集器11中的流体的储存容积时让流体从收集器11溢出。代替报警装置或者除了报警装置之外，如果有发动机故障，操作人员可查看当流体经过溢流管34的水平高度时所产生的滴漏标记，溢流管34由此形成另一类型的可视的报警器。溢流管34可通过管道连接到发动机隔板的排液孔或者连接到辅助回收容器。

作为电的和可视的报警器，监测装置14可包括传感器，该传感器用于检测收集器11中的流体的液位并发射用于航空器的驾驶舱的信号，该信号可被飞行员通过例如警报灯看到。

监测装置14因此使得能够足够快速地检测大量的、异常的流体泄漏，以警示操作人员或航空器飞行员。报警器的激活指示发生了发动机故障并且应当执行维护操作。

而在图2中以局部视图示出的不构成本发明的部分的发动机包括其它的排出装置26，在此情况下使用该排出装置26以收集未在燃烧室4中燃烧的燃料并通过管道27朝向射流喷嘴9排放所述燃料，该管道27的出口通到射流喷嘴中。根据本发明的排出设备10与这些排出装置26分开，该排出装置26未设置有泵送装置或监测装置。

图3至图10示出了本发明的替代性的实施例，在该替代性的实施例中，上文所描述的元件由相同的附图标记来指示。

在图3中的变型中，泵送装置13(喷射器19)被包含在收集器11中。第一管线20直接安装在收集器11的流体出口17处并且连接到管道16的一端，该管道16的另一端通到射流喷嘴9中。喷射器19的第二管线21在第一管线20内部延伸，并且该第二管线21的入口23通过可设置有翻板阀25的管道24连接到用于使来自发动机1的加压气体流出的装置。

图3中的排出设备同样地包括上述类型的监测装置14。

该设备与图2中的设备相似地运行。

在图4中的实施例中，泵送装置13包括喷射器19，该喷射器19的第一管线20安装在第二管线21内部，以构成喷嘴。第一管线20的入口通过管道16连接到收集器11的流体出口17。第二管线21的入口通过管道24连接到空气流出装置，该第二管线21的出口围绕第一管线20的出口延伸并且通到射流喷嘴9中。

在该情况下，喷射器19像排气喷嘴一样以喷涂枪的方式运行，该喷射器19通过围绕第一管线20的出口18排出加压气体来运行，以朝向射流喷嘴9喷射来自收集器11的流体。

另外，将喷射器的第二管线21连接到流出装置的管道24在其流动横截面中设置有缩窄件28(而不是图2中的翻板阀25)。该缩窄件28使得能够延迟排放流体，以使得随着发动机启动不进行排放。因此，在启动期间压力在喷射器的第二管线21中轻微地增加，当超出预先确定的压力阈值时，流体被排放到射流喷嘴9中。

排出设备同样地包括上述类型的监测装置14。

图5中的替代性实施例与图2中的实施例的不同之处主要在于：管道24未设置有翻板阀或缩窄件。例如为滑阀的阀29反而安装在管道16上，该管道16将收集器11的出口17连接到喷射器19的第一管线20的入口。

阀29包括：入口，该入口通过管道16的一部分连接到收集器11的出口17；以及出口，该出口通过管道16的另一部分连接到喷射器19的第一管线20的入口。阀29进一步包括内部构件30，该内部构件30可在阀29的前述的出口和/或入口的关闭位置与以下位置之间移动，在该位置，阀29的入口和出口流体连通。构件30被弹簧偏压到阀29的关闭位置。该构件30的移动由加压气体控制，在此情况下该加压气体是由前述的流出装置从发动机流出的加压气体的一部分。为此，将流出装置连接到喷射器19的管道24可包括旁通管31，旁通管31连接到阀29中的能移动地安装有该构件的腔。阀29用于在所流出的气体的压力大于或等于预先确定的阈值时打开，该阈值尤其取决于上文的示例中的弹簧的弹簧比率，并且优选地，该阈值被确定以准确地控制排出的流体被排放所处的时刻，尤其以使得发动机一点火就不发生所述排放。

替代性地，如在图5中以虚线示出的，管道31可通过使其与阀相反的端部连接到用于使来自发动机的压缩机的空气流出的装置。

图6中的替代性实施例与图2中的实施例的不同之处主要在于：管道24连接到用于使不是来自发动机的压缩机的而是来自用于从发动机排除气体的系统(未示出)的加压气体流出的装置。因此，流体通过用于从发动机排除气体的系统被排放到射流喷嘴9中。

图7中的替代性实施例与图3中的实施例的不同之处主要在于：将喷射器的第二管线21连接到流出装置的管道24在其流动横截面中设置有缩窄件28(而不是图3的翻板阀25)。该缩窄件28具有与参照图4描述的缩窄件相同的功能。

图8中的替代性实施例与图2中的实施例的不同之处主要在于：将喷射器的第二管线21连接到流出装置的管道24在其流动横截面中设置有缩窄件28(而不是图2中的翻板阀25)。该缩窄件28具有与参照图4描述的缩窄件相同的功能。

图9中的替代性实施例与图3中的实施例的不同之处主要在于：将喷射器19的第二管线21连接到流出装置的管道24设置有电控的阀32(而不是图3中的翻板阀25)。当该阀32被例如由发动机计算机发送的指令激活时，所述阀打开以使得流出的加压气体能够通过。

在图10中的替代性实施例中，排出设备的泵送装置13包括安装在管道16上的电的或机械的泵33，该泵的一端连接到收集器11的出口17，相反的一端通到射流喷嘴9中。当被激活时，该泵33将来自收集器11的流体输送到射流喷嘴9。还对该泵的输出率进行标定以设定输出率阈值，超出该阈值则监测设备指示出发动机的异常运行。该变型不需要阀、缩窄件或待流出的空气。排出设备同样地包括上述类型的监测装置14。

Claims (10)

1.设备(10)，用于排出航空器发动机(1)的流体，所述设备(10)包括收集器(11)，所述收集器(11)被设计成收集从所述航空器发动机排出的流体，其特征在于，所述设备包括用于泵送留存在所述收集器中的流体和用于排放所述流体的泵送装置(13)，所述设备还包括监测装置(14)，所述监测装置(14)被设计成在所述流体被所述收集器(11)以异常的方式收集时进行指示，所述监测装置(14)被设计成在所收集的流体的流率大于所述泵送装置(13)的输出率时被激活。

2.根据权利要求1所述的设备(10)，其中，所述泵送装置(13)包括电动的、机械的或气动的泵(33)或者射流泵喷射器(19)，该射流泵喷射器包括用于排出的流体的流动的第一管线(20)和用于雾化加压气体的第二管线(21)，所述第一管线(20)的一端形成用于存留在所述收集器(11)中的流体的入口(15)，所述第一管线(20)的另一端形成用于排放所述流体的出口(18)，所述第二管线围绕所述第一管线(20)延伸或者在所述第一管线(20)内部延伸，并且所述第二管线被设计成使得离开所述第二管线(21)的雾化的气体迫使所述流体通过所述第一管线(20)的出口被排放。

3.根据权利要求2所述的设备(10)，其中，所述第一管线(20)连接到阀(29)。

4.根据权利要求2所述的设备(10)，其中，所述第二管线(21)包括气体入口(23)，所述气体入口(23)能通过阀(25)或流动横截面的缩窄件(28)连接到用于使加压气体流出的装置。

5.根据权利要求1所述的设备(10)，其中，所述泵送装置(13)被包含在所述收集器(11)中，或者位于距所述收集器一距离处并且通过管道(16)连接到所述收集器的流体出口(17)。

6.根据权利要求1所述的设备(10)，其中，所述监测装置(14)包括可视的和/或电的报警器，所述报警器被设计成对检查所述收集器(11)的操作人员是可视的或者发射用于所述航空器的驾驶舱的信号。

7.根据权利要求1所述的设备(10)，其中，所述收集器(11)包括溢流管(34)，所述溢流管(34)被设计成在收集的流体的流动大于所述泵送装置(13)的输出率时让流体从所述收集器(11)溢出。

8.航空器发动机(1)，包括用于燃烧气体的排气喷嘴(9)，其特征在于，所述航空器发动机包括至少一个根据权利要求1至7中任一项所述的设备(10)，泵送装置(13)的出口直接或者通过管道(16)通到所述排气喷嘴(9)中。

9.根据从属于权利要求4的权利要求8所述的航空器发动机(1)，其特征在于，所述泵送装置(13)连接到用于使来自压缩机或来自用于从所述航空器发动机排除气体的系统的气体流出的装置。

10.用于检查根据权利要求8所述的航空器发动机的方法，其特征在于，所述方法包括在用于监测所述设备(10)的监测装置(14)被激活之后维护所述航空器发动机(1)的步骤。