CN114320938B - 一种具有防爆设计特征的航空燃油泵 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及航空应用技术，涉及一种具有防爆设计特征的航空燃油泵。包括泵壳、入口门阀、诱导轮、叶轮、导叶、入口阻燃单元、排气阻燃单元、再启动加油口部件；通过将蜗型管特征集成至导叶中，减小泵的径向尺寸，降低泵的重量。同时，合理的设计电机燃油冷却通道，并在电机与泵的所有交联区域均设计防爆阻燃结构，避免燃油泵电机内部产生点火源后向油箱内传播，提高燃油泵的安全性。本发明设计的燃油泵，可满足适航条款中安全性相关要求，可广泛应用作大型民用飞机的供输油泵。
Description
技术领域
本发明涉及航空应用技术，涉及一种具有防爆设计特征的航空燃油泵。
背景技术
航空燃油离心泵广泛应用于飞机燃油系统进行供输油等。对于民用飞机来说，其部件的安全性要求较高，燃油泵作为飞机燃油系统的主要点火源风险项之一，因此燃油泵的防爆设计对于整个飞机而言至关重要。提供一种具有防爆设计特征的航空燃油泵，可避免燃油泵内部的点火源传播到飞机油箱内，造成飞机油箱点火爆炸，提高了燃油泵的安全性，为燃油泵适航性设计和点火源防护提供设计思路。
发明内容
本发明的技术方案：
一种具有防爆设计特征的航空燃油泵，包括泵壳、入口门阀、诱导轮、叶轮、导叶、入口阻燃单元、排气阻燃单元、再启动加油口；入口门阀安装在泵壳上端，用于拆卸泵芯时密封泵壳入口，入口门阀下端依次布置诱导轮和叶轮，诱导轮和叶轮通过电机轴连接驱动，在叶轮下端设计入口阻火单元，可用于阻止火焰向外传播，入口阻火单元与导叶和排气泵进行连接，导叶上开设排气窗口用于排气吸油，排气窗口上布置排气阻燃单元，阻止火焰通过排气口向外传播，同时，泵壳靠近排气泵位置连接再启动加油口。
所述入口门阀为旋板阀，通过旋转泵芯，旋板运动至流体进口位置，通过上下两个蓄能密封圈可对诱导轮入口进行密封；
进一步的，上一步中，所述旋板为不锈钢材料，厚度为1～2mm；
进一步的，所述诱导轮为倒锥形，诱导轮入口过流面积较大，改善了入口流动条件，提高了汽蚀性能，且所述诱导轮通过定位销与叶轮连接配合；
进一步的，所述叶轮开设平衡孔，主要用于进气通道以及平衡轴向力，平衡孔的大小一般为1～2mm；
进一步的，所述的诱导轮以及叶轮与油泵口的间隙一般为0.1～0.5mm，优选为0.2mm，间隙过大会加大水力损失，影响泵的效率和性能，间隙太小，制造难度大，存在剐蹭的可能；
进一步的，所述叶轮底部设有密封环，密封环位于导叶的密封槽中，密封环与密封槽的间隙为0.1～0.5mm，优选为0.2mm；
进一步的，所述导叶为蜗型管结构，将传统蜗壳中的蜗型管段集成至导叶中，从而减小了泵的径向尺寸；
进一步的，所述导叶两侧开设电机燃油循环冷却通道，其中连接蜗型管内部的为高压燃油通道，连接油泵口的为低压燃油冷却通道；
进一步的，所述导叶与电机为配合位置间隙和长度满足火焰抑制的要求，一般需满足表1要求，这里优选间隙为0.35mm，长度为11.65mm，从而能够保证电机内部的点火源不会通过该位置扩散至燃油泵内部；
表1槽类防爆设计要求
| 间隙/mm | 长度/mm |
| 0～0.25 | ≥4.0 |
| 0.25～0.4 | ≥7.5 |
| 0.4～0.6 | ≥12.5 |
进一步的，高压冷却燃油通过该间隙进入至电机内部，并经过导叶回流通道流至油泵口低压区，带走电机内部的热量，从而冷却电机；
进一步的，所述油泵口低压区的设计满足火焰抑制的要求，其中油泵口与导叶的间隙优选为0.35mm，优选长度为10.5mm；
进一步的，所述导叶连接入口阻燃单元，入口阻燃单元由多块入口阻燃板叠加堆放形成阻火单元；
进一步的，所述入口阻燃板为多块，优选为3～6块，更优选的为4块；材料为金属。
进一步的，所述入口阻燃板为平行板结构，入口阻燃板之间的间隙和阻燃板的径向尺寸需满足表1要求，根据进口及流阻要求，该处优选为间隙0.5mm，阻燃板的径向尺寸为17.5mm，当电机内部产生点火源时，该结构能够降低火焰传播速度，增大火焰的热损失，从而阻止火焰向泵进口以及油箱中传播；
进一步的，所述入口阻燃单元通过螺钉将导叶与排气泵进行连接，该排气泵为水环泵；
进一步的，所述水环泵可通过泵壳上连接的再启动加油口重新加注燃油填充水环，确保水环泵的功能实现，同时避免长时间停机水环不足，造成排气性能降低，无法吸油的现象；
进一步的，所述水环泵排气后经过排气阻燃单元后通过排气活门进入油箱内部；
进一步的，所述排气阻燃单元由多块平行板叠加而成，形成阻火单元，根据排气孔的尺寸，该位置平行板数量优选为9～15块，更优选的为12块；
进一步的，所述平行板之间的间隙需满足表1要求，根据排气量要求，该处优选为间隙0.4mm，阻燃板的径向尺寸为12.5mm，当电机内部产生点火源时，该结构能够降低火焰传播速度，增大火焰的热损失，从而阻止火焰通过排气口向油箱中传播。
本发明的有益效果：
本发明设计了一种具有防爆设计特征的航空燃油泵。通过将蜗型管特征集成至导叶中，减小泵的径向尺寸，降低泵的重量。同时，合理的设计电机燃油冷却通道，并在电机与泵的所有交联区域均设计防爆阻燃结构，避免燃油泵电机内部产生点火源后向油箱内传播，提高燃油泵的安全性。本发明设计的燃油泵，可满足适航条款中安全性相关要求，可广泛应用作大型民用飞机的供输油泵。
附图说明：
图1是本发明的设计结构轴向剖视图；
图2是本发明防爆区域示意图(通过进口和排气处的阻燃单元，使得泵内部电机然生点火源不会向油箱传递，从而形成以阻燃单元为边界的防爆区域)；
图3a是导叶结构示意图；
图3b是蜗型管处剖视图；
图4a是入口阻燃单元结构示意图；
图4b是入口阻燃板结构示意图；
图5a是出口阻燃单元结构示意图；
图5b是排气阻燃板结构示意图；
图5c是排气阻燃底座结构示意图。
其中：1-泵壳、2-入口门阀、2a-旋板、2b-蓄能密封圈、3-诱导轮、4-叶轮、5-导叶、5a-连接孔、5b-蜗型管、5c-进气孔、5d-排气窗口、5e-排气口、6-入口阻燃单元、6a-入口阻燃板、6b-阻燃板连接孔、6c-入口阻燃凸台、7-排气阻燃单元、7a-排气阻燃板、7b-排气孔、7c-排气阻燃底座、7d-排气阻燃凸台、8-再启动加油口。
具体实施方式
为了更清楚地理解本发明的目的、技术方案及优点，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例1，参见图1，提供一种具有防爆设计特征的航空燃油泵，包括泵壳1、入口门阀2、诱导轮3、叶轮4、导叶5、入口阻燃单元6、排气阻燃单元7、再启动加油口8等部件；所述入口门阀为旋板阀，通过旋转泵芯，旋板运动至流体进口位置，通过上下两个蓄能密封圈可对诱导轮入口进行密封；
所述诱导轮3为倒锥形，诱导轮3入口过流面积较大，改善了入口流动条件，提高了汽蚀性能，且所述诱导轮3通过定位销与叶轮4连接配合；
所述叶轮4开设平衡孔，主要用于进气通道以及平衡轴向力，平衡孔的大小一般为1～2mm；
所述诱导轮3以及叶轮4与油泵口的间隙一般为0.1～0.5mm，优选为0.2mm，间隙过大会加大水力损失，影响泵的效率和性能，间隙太小，制造难度大，存在剐蹭的可能；
所述叶轮4底部具有密封环，密封环位于导叶的密封槽中，密封环与密封槽的间隙为0.1～0.5mm，优选为0.2mm；
所述导叶5为蜗型管结构，通过将传统蜗壳中的蜗型管段5b集成至导叶中，从而减小了泵的径向尺寸；
所述导叶5两侧开设电机燃油循环冷却通道，其中连接蜗型管内部的为高压燃油通道，连接油泵口的为低压燃油冷却通道；
所述导叶5与电机为配合位置间隙和长度满足火焰抑制的要求，一般需满足表1要求，这里优选间隙为0.35mm，长度为11.65mm，从而能够保证电机内部的点火源不会通过该位置扩散至燃油泵内部；
所述高压冷却燃油通过该间隙进入至电机内部，并经过导叶回流通道流至油泵口低压区，带走电机内部的热量，从而冷却电机；
所述油泵口低压区的设计满足火焰抑制的要求，其中油泵口与导叶5的间隙优选为0.35mm，优选长度为10.5mm；
所述导叶5连接入口阻燃单元6，入口阻燃单元6由多块金属阻燃板通过阻燃板连接孔6b叠加堆放形成阻火单元；
所述入口阻燃板6a为多块，优选为3～6块，更优选的为4块；
所述入口阻燃板6a为平行板结构，入口阻燃板6a之间的间隙由入口阻燃凸台6c高度控制，入口阻燃板6a之间的间隙和阻燃板的径向尺寸一般需满足表1要求，根据进口及流阻要求，该处优选为间隙0.5mm，阻燃板的径向尺寸为17.5mm，当电机内部产生点火源时，该结构能够降低火焰传播速度，增大火焰的热损失，从而阻止火焰向泵进口以及油箱中传播；
所述入口阻燃单元6通过阻燃板连接孔6b将导叶与排气泵进行连接，该排气泵为水环泵；
所述水环泵可通过泵壳上连接的再启动加油口8重新加注燃油填充水环，确保水环泵的功能实现，同时避免长时间停机水环不足，造成排气性能降低，无法吸油的现象；
所述水环泵排气后经过排气阻燃单元7后通过排气活门进入油箱内部；
所述排气阻燃单元7由多块排气阻燃板7a和排气阻燃底座7c叠加而成，形成阻火单元，根据排气孔7b的尺寸，该位置平行板数量优选为9～15块，更优选的为12块；
所述排气阻燃板7a之间的间隙由排气阻燃凸台7d控制，一般需满足表1要求，根据排气量要求，该处优选为间隙0.4mm，阻燃板的径向尺寸为12.5mm，当电机内部产生点火源时，该结构能够降低火焰传播速度，增大火焰的热损失，从而阻止火焰通过排气口向油箱中传播。
Claims (10)
1.一种具有防爆设计特征的航空燃油泵，其特征在于，包括泵壳(1)、入口门阀(2)、诱导轮(3)、叶轮(4)、导叶(5)、入口阻燃单元(6)、排气阻燃单元(7)、再启动加油口(8)；入口门阀(2)安装在泵壳(1)上端，用于拆卸泵芯时密封泵壳(1)入口，入口门阀(2)下端依次布置诱导轮(3)和叶轮(4)，诱导轮(3)和叶轮(4)通过电机轴连接驱动，在叶轮(4)下端设计入口阻燃单元(6)，可用于阻止火焰向外传播，入口阻燃单元(6)与导叶(5)和排气泵进行连接，导叶(5)上开设排气窗口用于排气吸油，排气窗口上布置排气阻燃单元(7)，阻止火焰通过排气口向外传播，同时，泵壳(1)靠近排气泵位置连接再启动加油口(8)；所述导叶(5)为蜗型管结构，将蜗壳中的蜗型管段集成至导叶中，减小了泵的径向尺寸；所述导叶(5)两侧开设电机燃油循环冷却通道，其中连接蜗型管内部的为高压燃油通道，连接油泵口的为低压燃油冷却通道；所述导叶(5)连接入口阻燃单元(6)。
2.根据权利要求1所述的一种具有防爆设计特征的航空燃油泵，其特征在于，所述入口门阀(2)为旋板阀，通过旋转泵芯，旋板运动至流体进口位置，通过上下两个蓄能密封圈可对诱导轮入口进行密封；所述旋板为不锈钢材料，厚度为1～2mm；所述诱导轮(3)为倒锥形。
3.根据权利要求1所述的一种具有防爆设计特征的航空燃油泵，其特征在于，所述叶轮(4)开设平衡孔，用于进气通道以及平衡轴向力，平衡孔的大小为1～2mm；所述的诱导轮(3)以及叶轮(4)与油泵口的间隙为0.1～0.5mm；所述叶轮(4)底部设有密封环，密封环位于导叶(5)的密封槽中，密封环与密封槽的间隙为0.1～0.5mm。
4.根据权利要求1所述的一种具有防爆设计特征的航空燃油泵，其特征在于，入口阻燃单元(6)由多块入口阻燃板叠加堆放形成入口阻火单元；所述入口阻燃板为平行板结构，所述导叶(5)与电机为配合位置间隙和长度满足火焰抑制的要求，需满足表1要求；
表1槽类防爆设计要求
。
5.根据权利要求4所述的一种具有防爆设计特征的航空燃油泵，其特征在于，平行板结构之间的间隙需满足表1要求，根据排气量要求，选择0.4mm间隙，阻燃板的径向尺寸为12.5mm，当电机内部产生点火源时，该结构能够降低火焰传播速度，增大火焰的热损失，从而阻止火焰通过排气口向油箱中传播。
6.根据权利要求5所述的一种具有防爆设计特征的航空燃油泵，其特征在于，高压冷却燃油通过平行板结构之间的间隙进入至电机内部，并经过导叶(5)回流通道流至油泵口低压区，带走电机内部的热量，从而冷却电机；所述油泵口低压区的设计满足火焰抑制的要求，其中油泵口与导叶(5)的间隙为0.35mm，长度为10.5mm。
7.根据权利要求6所述的一种具有防爆设计特征的航空燃油泵，其特征在于，所述入口阻燃板材料为金属。
8.根据权利要求7所述的一种具有防爆设计特征的航空燃油泵，其特征在于，所述入口阻燃单元(6)通过螺钉将导叶(5)与排气泵进行连接，该排气泵为水环泵。
9.根据权利要求8所述的一种具有防爆设计特征的航空燃油泵，其特征在于，所述水环泵可通过泵壳(1)上连接的再启动加油口(8)重新加注燃油填充水环，确保水环泵的功能实现。
10.根据权利要求9所述的一种具有防爆设计特征的航空燃油泵，其特征在于，水环泵排气后经过排气阻燃单元(7)后通过排气活门进入油箱内部；所述排气阻燃单元(7)由多块平行板叠加而成，形成排气阻火单元，根据排气孔的尺寸，该位置平行板数量为9～15块。
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