ES2699460T3

ES2699460T3 - Sistema de combustible

Info

Publication number: ES2699460T3
Application number: ES14849984T
Authority: ES
Inventors: Daisuke Oba
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2013-09-25
Filing date: 2014-09-12
Publication date: 2019-02-11
Anticipated expiration: 2034-09-12
Also published as: WO2015045905A1; EP3051102B1; JPWO2015045905A1; EP3051102A4; EP3051102A1; JP6044721B2; US9677477B2; US20160201564A1

Abstract

Un sistema de combustible (1A) para un motor (E) para aviación, incluyendo el sistema de combustible (1A): una bomba de volumen constante (2i) y una bomba centrífuga (2a) configuradas para incrementar la presión de combustible (N) a suministrar al motor (E) y configuradas para descargar el combustible (N); un controlador de operación (4) configurado para seleccionar según el estado de operación del motor (E), uno de un modo de uso de bomba de volumen constante para incrementar la presión de combustible (N) usando la bomba de volumen constante (2i) y un modo de uso de bomba centrífuga para incrementar la presión de combustible (N) usando la bomba centrífuga (2a); y un cambiador de velocidad (2c) para conectar el motor (E) y la bomba centrífuga (2a), para cambiar la velocidad rotacional de la potencia rotacional salida del motor (E), y para transmitir la potencia rotacional a la bomba centrífuga (2a), y siendo capaz de ajustar la relación de cambio de velocidad de la velocidad rotacional; caracterizado porque el sistema de combustible (1A) incluye además: un primer paso de flujo (1a) en el que está colocada la bomba centrífuga (2a); un segundo paso de flujo (1b) en el que está colocada la bomba de volumen constante (2i); un mecanismo de cierre (2e) dispuesto en un lado situado hacia arriba de la bomba centrífuga (2a) en el primer paso de flujo (1a), y configurado para bloquear el primer paso de flujo (1a) cuando el sistema de combustible (1A) está en el modo de uso de bomba de volumen constante y para abrir el primer paso de flujo (1a) cuando el sistema de combustible (1A) está en el modo de uso de bomba centrífuga; un tercer paso de flujo (1c) cuyo primer extremo está conectado a un extremo situado hacia abajo del primer paso de flujo (1a) y a un extremo situado hacia abajo del segundo paso de flujo (1b), y cuyo segundo extremo está conectado a un lado situado hacia arriba de la bomba de volumen constante (2i) en el segundo paso de flujo (1b); y un mecanismo de conmutación (7) configurado para conectar el extremo situado hacia abajo del segundo paso de flujo (1b) y el tercer paso de flujo (1c) cuando el sistema de combustible (1A) está en el modo de uso de bomba de volumen constante, y para conectar el extremo situado hacia abajo del primer paso de flujo (1a) y el tercer paso de flujo (1c) cuando el sistema de combustible (1A) está en el modo de uso de bomba centrífuga.

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de combustible

Campo técnico

La presente invención se refiere a un sistema de combustible.

Se reivindica prioridad por la Solicitud de Patente japonesa número 2013-198823, presentada el 25 de septiembre de 2013, cuyo contenido se incorpora aquí por referencia.

Antecedentes

Un aeroplano tiene un sistema de combustible usado para suministrar una cantidad necesaria de combustible a un motor de combustión. Tal sistema de combustible está provisto de una bomba de combustible que incrementa la presión de combustible descargado de un depósito de combustible. Se usa una bomba de volumen constante o una bomba centrífuga para la bomba de combustible, y la bomba de volumen constante incluye una bomba de engranajes o análogos.

Aunque el Documento de Patente 1 o 2 propone una configuración en la que se usa un motor eléctrico para la fuente de accionamiento de la bomba de combustible, en esta configuración, el tamaño del sistema de combustible puede incrementarse y el sistema de combustible puede complicarse. Además, dado que la potencia eléctrica usada para mover el motor eléctrico se genera usando potencia del motor, puede producirse pérdida debido a conversión de potencia eléctrica, y así la eficiencia energética puede deteriorarse. Consiguientemente, es preferible que la bomba de combustible esté conectada al motor y que sea movida usando la potencia rotacional salida del motor.

Documento de Patente 3 describe una bomba centrífuga de velocidad variable para sistemas de combustible de aviones que tiene la capacidad de adaptar el flujo y la presión del combustible a los requisitos del motor durante todo el perfil de vuelo variable sin controles de flujo en línea y dispositivos de dosificación incluyendo una combinación única de etapa de impulsor centrífugo y dispositivo de bomba de desplazamiento positivo que acopla por fluido de forma controlable, con accionamiento, el impulsor al mecanismo de accionamiento de motor de avión. Se describen otros antecedentes tecnológicos en los Documentos de Patente 4 a 6.

Documentos de la técnica relacionada

Documento de Patente

Documento de Patente 1: Patente de Estados Unidos número 3.946.551

Documento de Patente 2: Traducción japonesa publicada número 2008-530442 de la Publicación Internacional PCT Documento de Patente 3: Patente de Estados Unidos número 4.332.527

Documento de Patente 4: Patente de Estados Unidos número 3.614.269

Documento de Patente 5: Patente de Estados Unidos número 3.026.929

Documento de Patente 6: Patente de Estados Unidos número 5.118.258

Resumen

Problema técnico

La bomba centrífuga tiene la característica de descargar líquido a una presión de descarga proporcional al cuadrado de su velocidad rotacional.

Cuando la bomba centrífuga es movida rotacionalmente por la potencia rotacional salida del motor, la velocidad rotacional de la bomba centrífuga es proporcional a la velocidad rotacional del motor. Por lo tanto, en un caso donde se usa la bomba centrífuga, aunque se obtiene una presión de descarga suficiente cuando la velocidad rotacional del motor es alta, la presión de descarga puede ser insuficiente cuando la velocidad rotacional del motor es baja. Con el fin de compensar la insuficiencia de la presión de descarga de la bomba centrífuga, es concebible colocar en él una bomba de volumen constante, tal como una bomba de engranajes, que pueda generar una presión de descarga suficiente incluso cuando la velocidad rotacional del motor es baja.

La bomba centrífuga y la bomba de volumen constante son de mecanismos completamente diferente, y, en muchos casos, las presiones de descarga de estas bombas no están adaptadas una a otra incluso cuando sus velocidades rotacionales son las mismas. Consiguientemente, en una configuración en la que la bomba centrífuga y la bomba de volumen constante están dispuestas en el sistema de combustible y estas dos bombas son movidas rotacionalmente de modo que sus velocidades rotacionales sean proporcionales a la velocidad rotacional del motor, cuando el sistema de combustible es conmutado entre un modo de incrementar la presión de combustible usando la bomba centrífuga y otro modo de incrementarla usando la bomba de volumen constante, la presión de combustible puede cambiar, y así pueden producirse vibraciones o análogos.

La presente invención se ha realizado en vista de los problemas anteriores, y su objeto es limitar las vibraciones o análogos que tienen lugar cuando un sistema de combustible incluyendo una bomba centrífuga y una bomba de volumen constante es conmutado entre un modo de incrementar la presión de combustible usando la bomba centrífuga y otro modo de incrementar la presión de combustible usando la bomba de volumen constante.

Solución del problema

La presente invención adopta las configuraciones siguientes como medios para resolver los problemas anteriores. Un primer aspecto de la presente invención es un sistema de combustible, según la reivindicación 1, incluyendo: una bomba de volumen constante y una bomba centrífuga que incrementa la presión de combustible a suministrar a un motor para aviación y descargar el combustible; un controlador de operación configurado para seleccionar, según el estado de operación del motor, uno de un modo de uso de bomba de volumen constante que consiste en incrementar la presión de combustible usando la bomba de volumen constante y un modo de uso de bomba centrífuga que consiste en incrementar la presión de combustible usando la bomba centrífuga; y un cambiador de velocidad que conecta el motor y la bomba centrífuga, cambia la velocidad rotacional de potencia rotacional salida del motor y transmite la potencia rotacional a la bomba centrífuga, y que es capaz de ajustar la relación de cambio de velocidad de la velocidad rotacional.

Un segundo aspecto de la presente invención es el sistema de combustible del primer aspecto incluyendo además: un primer paso de flujo en el que está colocada la bomba centrífuga; un segundo paso de flujo en el que está colocada la bomba de volumen constante; y un mecanismo de cierre dispuesto en un lado situado hacia arriba de la bomba centrífuga en el primer paso de flujo, y configurado para bloquear el primer paso de flujo cuando el sistema de combustible está en el modo de uso de bomba de volumen constante y para abrir el primer paso de flujo cuando el sistema de combustible está en el modo de uso de bomba centrífuga.

Un tercer aspecto de la presente invención es que el sistema de combustible del segundo aspecto incluye además: un tercer paso de flujo cuyo primer extremo está conectado a un extremo situado hacia abajo del primer paso de flujo y a un extremo situado hacia abajo del segundo paso de flujo, y cuyo segundo extremo está conectado a un lado situado hacia arriba de la bomba de volumen constante en el segundo paso de flujo; y un mecanismo de conmutación configurado para conectar el extremo situado hacia abajo del segundo paso de flujo y el tercer paso de flujo cuando el sistema de combustible está en el modo de uso de bomba de volumen constante, y para conectar el extremo situado hacia abajo del primer paso de flujo y el tercer paso de flujo cuando el sistema de combustible está en el modo de uso de bomba centrífuga.

Efectos

Según la presente invención, el motor y la bomba centrífuga están conectados mediante el cambiador de velocidad capaz de ajustar su relación de cambio de velocidad. Por lo tanto, la velocidad rotacional de la bomba centrífuga puede cambiarse sin que sea proporcional a la velocidad rotacional del motor. Así, cuando el sistema de combustible es conmutado entre un modo de incrementar la presión de combustible usando la bomba centrífuga y otro modo de incrementar la presión de combustible usando la bomba de volumen constante, la presión de descarga de la bomba centrífuga puede adaptarse a la presión de descarga de la bomba de volumen constante. En consecuencia, según la presente invención, es posible limitar las vibraciones o análogos que tienen lugar cuando el sistema de combustible incluyendo la bomba centrífuga y la bomba de volumen constante es conmutado entre el modo de incrementar la presión de combustible usando la bomba centrífuga y el modo de incrementar la presión de combustible usando la bomba de volumen constante.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es un diagrama de bloques de sistema que representa una configuración esquemática de un sistema de combustible 1A de una realización cuando el sistema de combustible 1A está en un modo (un modo de uso de la bomba de volumen constante) de incremento de la presión de combustible usando una bomba de volumen constante.

La figura 2 es un diagrama de bloques de sistema que representa la configuración esquemática del sistema de combustible 1A de la realización cuando el sistema de combustible 1A está en un modo (un modo de uso de bomba centrífuga) de incremento de la presión de combustible usando una bomba centrífuga.

Descripción de realizaciones

A continuación se describe una realización de un sistema de combustible de la presente invención con referencia a los dibujos. En los dibujos siguientes, la escala de cada elemento se cambia de forma apropiada con el fin de mostrar cada elemento en un tamaño reconocible.

Las figuras 1 y 2 son diagramas de bloques de sistema que representan una configuración esquemática de un sistema de combustible 1A de esta realización. La figura 1 representa que el sistema de combustible 1A está en un modo (un modo de uso de bomba de volumen constante) de incremento de la presión de combustible N usando una bomba de volumen constante 2i, y la figura 2 representa que el sistema de combustible 1A está en otro modo (un modo de uso de bomba centrífuga) de incremento de la presión de combustible N usando una bomba centrífuga 2a. Los componentes representados en las figuras 1 y 2 son los mismos en las dos figuras, pero los estados de operación de los componentes y las rutas de flujo de combustible son diferentes.

El sistema de combustible 1A de esta realización está dispuesto en un aeroplano, e incrementa la presión de combustible almacenado en un depósito de combustible (no representado) y suministra una cantidad necesaria del combustible a un motor de combustión para aviación. Como se representa en la figura 1, el sistema de combustible 1A de esta realización incluye un tubo principal 1, un mecanismo de bomba de combustible 2, un mecanismo de medición 3, una UEC 4, una válvula de cierre 5, un tubo de conducción de presión 6 y un mecanismo de conmutación 7.

El tubo principal 1 es un tubo que conecta el depósito de combustible y un combustor (no representado) del motor, y guía el combustible N desde el lado izquierdo (lado de depósito de combustible) al lado derecho (lado de motor) de la figura 1. Es decir, el tubo principal 1 de esta realización es un tubo que se extiende linealmente desde el lado izquierdo al lado derecho de la figura 1. El tubo principal 1 se bifurca en un primer paso de flujo 1a, un segundo paso de flujo 1b y un tercer paso de flujo 1c dentro del mecanismo de bomba de combustible 2. El primer paso de flujo 1a es un paso de flujo en el que la bomba centrífuga 2a está colocada, y el segundo paso de flujo 1b es un paso de flujo en el que la bomba de volumen constante 2i está colocada. Los extremos situados hacia arriba del primer paso de flujo 1a y del segundo paso de flujo 1b están conectados uno a otro en el lado izquierdo de la figura 1, y los extremos situados hacia abajo del primer paso de flujo 1a y del segundo paso de flujo 1b están conectados uno a otro mediante el mecanismo de conmutación 7 (descrito más adelante). Es decir, los pasos de flujo primero y segundo 1a y 1b están dispuestos paralelos uno a otro. En el tercer paso de flujo 1c, un primer extremo (un primer extremo del tercer paso de flujo 1c) está conectado mediante el mecanismo de conmutación 7 al extremo situado hacia abajo del primer paso de flujo 1a y al extremo situado hacia abajo del segundo paso de flujo 1b, y un segundo extremo (un segundo extremo del tercer paso de flujo 1c) está conectado a un lado situado hacia arriba de la bomba de volumen constante 2i dentro del segundo paso de flujo 1b.

El mecanismo de bomba de combustible 2 está dispuesto en un lado situado hacia arriba del mecanismo de medición 3 en la dirección de flujo del tubo principal 1. El mecanismo de bomba de combustible 2 incluye la bomba centrífuga 2a, un filtro 2b, un cambiador de velocidad 2c, un controlador de cambio de velocidad 2d, un mecanismo de cierre 2e, una bomba centrífuga de presión baja 2f, un filtro 2g, una válvula de retención 2h, la bomba de volumen constante 2i y una válvula de retención 2j.

La bomba centrífuga 2a está montada en el primer paso de flujo 1a como se ha descrito anteriormente. La bomba centrífuga 2a es una bomba que descarga combustible N a una presión de descarga proporcional al cuadrado de la velocidad rotacional de la bomba centrífuga 2a, es decir, la presión de descarga aumenta a una velocidad rotacional alta y disminuye a una velocidad rotacional baja. El filtro 2b está dispuesto entre la bomba centrífuga 2a y una válvula dosificadora 3a (descritas más adelante), y quita objetos extraños finos contenidos en el combustible N que fluye a través del tubo principal 1 (el primer paso de flujo 1a). En detalle, el filtro 2b está dispuesto entre la bomba centrífuga 2a y el mecanismo de conmutación 7.

El cambiador de velocidad 2c conecta un motor E y la bomba centrífuga 2a, y cambia la velocidad rotacional (en otros términos, la velocidad rotacional del eje de salida del motor E) de la potencia rotacional salida del motor E y transmite la potencia rotacional a la bomba centrífuga 2a. El cambiador de velocidad 2c está configurado de modo que sea capaz de ajustar la relación de cambio de velocidad de la velocidad rotacional. Por ejemplo, se puede usar un cambiador de velocidad etápico o un cambiador de velocidad no etápico para el cambiador de velocidad 2c. El controlador de cambio de velocidad 2d está configurado para controlar la relación de cambio de velocidad del cambiador de velocidad 2c, y está provisto integralmente del cambiador de velocidad 2c. La presión P1 del combustible N en el lado situado hacia arriba de la válvula dosificadora 3a es transmitida al controlador de cambio de velocidad 2d mediante un primer tubo de conducción de presión 6a que es parte del tubo de conducción de presión 6. Además, la presión P3 del combustible N en el lado situado hacia abajo de una válvula de mariposa 3e (descrita más adelante) es transmitida al controlador de cambio de velocidad 2d mediante un segundo tubo de conducción de presión 6b que es parte del tubo de conducción de presión 6.

En esta realización, el controlador de cambio de velocidad 2d guarda con anterioridad un valor establecido de la diferencia entre las presiones P1 y P3. Cuando la diferencia real entre las presiones P1 y P3 es más grande que el valor establecido, el controlador de cambio de velocidad 2d controla la relación de cambio de velocidad del cambiador de velocidad 2c de modo que la velocidad rotacional de la bomba centrífuga 2a disminuye, y cuando la diferencia real entre las presiones P1 y P3 es menor que el valor establecido, el controlador de cambio de velocidad 2d controla la relación de cambio de velocidad del cambiador de velocidad 2c de modo que la velocidad rotacional de la bomba centrífuga 2a aumenta. Es decir, el controlador de cambio de velocidad 2d controla la relación de cambio de velocidad del cambiador de velocidad 2c en base a la diferencia real entre las presiones P1 y P3. Consiguientemente, siempre se puede mantener una presión diferencial constante entre las presiones P1 y P3. Es decir, la presión diferencial entre las presiones P1 y P3 puede mantenerse adaptada al valor establecido anterior. Aunque no se representa en la figura 1 o 2, el controlador de cambio de velocidad 2d está conectado eléctricamente a la UEC 4, y también puede cambiar la relación de cambio de velocidad del cambiador de velocidad 2c en base a instrucciones de la UEC 4.

El mecanismo de cierre 2e está dispuesto en el lado situado hacia arriba de la bomba centrífuga 2a dentro del primer paso de flujo 1a. Bajo el control de la UEC 4, el mecanismo de cierre 2e bloquea el primer paso de flujo 1a cuando el sistema de combustible 1A está en el modo de uso de bomba de volumen constante y abre el primer paso de flujo 1a cuando el sistema de combustible 1A está en el modo de uso de bomba centrífuga. Además, si el sistema de combustible 1A puede ser conmutado suavemente entre el modo de uso de bomba de volumen constante y el modo de uso de bomba centrífuga, en un caso el mecanismo de cierre 2e no se dispone en él.

La bomba centrífuga de presión baja 2f está dispuesta en una parte intermedia del segundo paso de flujo 1b en el lado situado hacia arriba de la bomba de volumen constante 2i. La bomba centrífuga de presión baja 2f está conectada al motor E del aeroplano mediante una caja de engranajes que tiene una relación fija de cambio de velocidad, y es una bomba centrífuga movida rotacionalmente por el motor E de modo que la velocidad rotacional de la bomba centrífuga es proporcional a la del motor E. La bomba centrífuga de presión baja 2f aumenta la presión de combustible N que fluye a través del segundo paso de flujo 1b en la medida en la que no se produce cavitación dentro de la bomba de volumen constante 2i o escasez de película de aceite de su cojinete deslizante. El filtro 2g está dispuesto entre la bomba centrífuga de presión baja 2f y la bomba de volumen constante 2i, y quita objetos extraños finos contenidos en el combustible N que fluye a través del segundo paso de flujo 1b. La válvula de retención 2h está montada en el segundo paso de flujo 1b entre el filtro 2g y la bomba de volumen constante 2i, y permite que el combustible N pase a su través solamente desde el filtro 2g hacia la bomba de volumen constante 2i. La bomba de volumen constante 2i es una bomba incluyendo, por ejemplo, una bomba de engranajes o una bomba de pistón, y está montada en el segundo paso de flujo 1b en el lado situado hacia abajo de la bomba centrífuga de presión baja 2f y el filtro 2g. La bomba de volumen constante 2i es una bomba que incrementa la presión del combustible N de un caudal proporcional a su velocidad rotacional y descarga el combustible N, es decir, la bomba de volumen constante 2i descarga una gran cantidad de combustible a una velocidad rotacional alta y descarga una cantidad pequeña de combustible a una velocidad rotacional baja.

La válvula de retención 2j está dispuesta en un paso de flujo dispuesto paralelo a la bomba de volumen constante 2i, está configurada para permitir que el combustible N ponga en derivación la bomba de volumen constante 2i solamente desde el lado situado hacia abajo al lado situado hacia arriba de la bomba de volumen constante 2i en el segundo paso de flujo 1b, y permite que pase combustible N a su través cuando la presión en el lado situado hacia abajo de la bomba de volumen constante 2i es más grande que la de su lado situado hacia arriba y la diferencia entre ellas es mayor que un valor predeterminado.

Como se representa en la figura 1, el mecanismo de medición 3 está dispuesto en el lado situado hacia abajo del mecanismo de bomba de combustible 2. El mecanismo de medición 3 incluye la válvula dosificadora 3a, un mecanismo de ajuste de área de abertura 3b, un detector de variación 3c, un filtro 3d, la válvula de mariposa 3e y una válvula de ajuste de presión diferencial 3f.

La válvula dosificadora 3a está dispuesta en el tubo principal 1, y controla el caudal de combustible N que fluye a través del tubo principal 1 ajustando la zona de abertura del tubo principal 1. El mecanismo de ajuste de área de abertura 3b está montado en la válvula dosificadora 3a, y es, por ejemplo, un accionador eléctrico que mueve la válvula dosificadora 3a en base a instrucciones de la UEC 4.

El detector de variación 3c está conectado a la válvula dosificadora 3a, y mide la zona de abertura del tubo principal 1 ajustada por la válvula dosificadora 3a y envía los resultados de la medición. Aunque no se representa en la figura 1, el detector de variación 3c está conectado eléctricamente a la UEC 4, y envía los resultados de la medición a la UEC 4.

El filtro 3d está dispuesto en una parte intermedia de un tercer tubo de conducción de presión 6c. El tercer tubo de conducción de presión 6c es parte del tubo de conducción de presión 6 y conecta el tubo principal 1 y un accionador A. El filtro 3d quita objetos extraños finos que permanecen en el combustible N que fluye a través del tercer tubo de conducción de presión 6c. El combustible N pasa a través del filtro 3d, y por ello el combustible N en el que se han reducido las impurezas puede ser suministrado al accionador A.

La válvula de mariposa 3e está dispuesta en el tubo principal 1 en el lado situado hacia abajo de la válvula dosificadora 3a, y regula la presión P2 del combustible N entre la válvula dosificadora 3a y la válvula de mariposa 3e. La válvula de ajuste de presión diferencial 3f está conectada a un cuarto tubo de conducción de presión 6d y a un quinto tubo de conducción de presión 6e. El cuarto tubo de conducción de presión 6d es parte del tubo de conducción de presión 6 y transmite la presión P1 del combustible N en el lado situado hacia arriba de la válvula dosificadora 3a. El quinto tubo de conducción de presión 6e es parte del tubo de conducción de presión 6 y transmite la presión P2 del combustible N entre la válvula dosificadora 3a y la válvula de mariposa 3e.

La válvula de ajuste de presión diferencial 3f genera una presión de combustible de accionamiento usada para mover la válvula de mariposa 3e para que la presión diferencial entre las presiones P1 y P2 esté adaptada a un valor. La presión de combustible de accionamiento es transmitida a la válvula de mariposa 3e mediante un sexto tubo de conducción de presión 6f que es parte del tubo de conducción de presión 6, y por ello se regula el grado de abertura de la válvula de mariposa 3e. La válvula de mariposa 3e regula el grado de abertura del tubo principal 1 de modo que la presión diferencial entre las presiones P1 y P2 esté adaptada al valor. Por lo tanto, la presión diferencial entre el lado situado hacia arriba y el lado situado hacia abajo de la válvula dosificadora 3a siempre es constante sin referencia al grado de abertura de la válvula dosificadora 3a, y el caudal de combustible N descargado al lado situado hacia abajo de la válvula dosificadora 3a cambia dependiendo solamente de la zona de abertura del tubo principal 1 ajustada por la válvula dosificadora 3a. Así, el caudal de combustible N puede ser regulado fácilmente por la válvula dosificadora 3a.

La información de operación del fuselaje de avión o el motor E es introducida a la UEC 4, y la UEC 4 controla el mecanismo de ajuste de área de abertura 3b y la válvula de cierre 5 en base a la información. Además, la UEC 4 es originalmente una unidad de control que controla todo el motor E, y no es un dispositivo incluido solamente en el sistema de combustible 1A de esta realización. Es decir, la UEC 4 está configurada de modo que parte de sus funciones realiza el control del sistema de combustible 1A de esta realización, y funciona como un controlador de operación de la presente invención. La UEC 4 guarda, por ejemplo, información de una cantidad de combustible necesaria para el motor E, y permite que el mecanismo de ajuste de área de abertura 3b regule el grado de abertura de la válvula dosificadora 3a en base a la información de la cantidad de combustible.

La UEC 4 determina el estado de operación del fuselaje de avión o el motor E en base a la información de su operación, y selecciona, según el estado de operación, uno del modo de uso de bomba de volumen constante para incrementar la presión de combustible N usando la bomba de volumen constante 2i y el modo de uso de bomba centrífuga para incrementar la presión de combustible N usando la bomba centrífuga 2a. Por ejemplo, es concebible que el modo de uso de bomba de volumen constante se seleccione cuando la velocidad rotacional del motor E sea baja porque la presión de descarga de la bomba centrífuga 2a puede ser insuficiente, y el modo de uso de bomba centrífuga se selecciona cuando la velocidad rotacional del motor E es alta. La UEC 4 está conectada al mecanismo de cierre 2e, y permite que el mecanismo de cierre 2e bloquee el primer paso de flujo 1a cuando el sistema de combustible 1A esté en el modo de uso de bomba de volumen constante y permite que el mecanismo de cierre 2e abra el primer paso de flujo 1a cuando el sistema de combustible 1A esté en el modo de uso de bomba centrífuga. Además, la UEC 4 está conectada al mecanismo de conmutación 7, y permite que el mecanismo de conmutación 7 conecte el extremo situado hacia abajo del segundo paso de flujo 1b y el tercer paso de flujo 1c (a saber, el primer extremo del tercer paso de flujo 1c) cuando el sistema de combustible 1A está en el modo de uso de bomba de volumen constante, y permite que el mecanismo de conmutación 7 conecte el extremo situado hacia abajo del primer paso de flujo 1a y el tercer paso de flujo 1c (a saber, el primer extremo del tercer paso de flujo 1c) cuando el sistema de combustible 1A está en el modo de uso de bomba centrífuga.

La UEC 4 está conectada al controlador de cambio de velocidad 2d. Cuando el sistema de combustible 1A es conmutado entre el modo de uso de bomba de volumen constante y el modo de uso de bomba centrífuga, la UEC 4 controla la relación de cambio de velocidad del cambiador de velocidad 2c de modo que la velocidad rotacional de la bomba centrífuga 2a sea equivalente a su velocidad rotacional a la que ambas presiones de descarga de la bomba centrífuga 2a y la bomba de volumen constante 2i concuerdan una con otra. Además, por ejemplo, la UEC 4 guarda con anterioridad la relación entre la velocidad rotacional y la presión de descarga de la bomba centrífuga 2a y la relación entre la velocidad rotacional y la presión de descarga de la bomba de volumen constante 2i.

La UEC 4 está conectada eléctricamente a la válvula de cierre 5 y puede controlar la válvula de cierre 5. La válvula de cierre 5 está dispuesta en el tubo principal 1 y puede parar el flujo de combustible N que fluye hacia el combustor del motor E bloqueando el tubo principal 1.

El tubo de conducción de presión 6 es un tubo usado para transmitir una presión dentro del tubo principal 1 o análogos, y en esta realización, el primer tubo de conducción de presión 6a, el segundo tubo de conducción de presión 6b, el tercer tubo de conducción de presión 6c, el cuarto tubo de conducción de presión 6d, el quinto tubo de conducción de presión 6e y el sexto tubo de conducción de presión 6f están dispuestos en el tubo de conducción de presión 6. El primer tubo de conducción de presión 6a está conectado a una posición situada hacia arriba de la válvula dosificadora 3a dentro del tubo principal 1 y al controlador de cambio de velocidad 2d, y transmite la presión P1 al controlador de cambio de velocidad 2d. El segundo tubo de conducción de presión 6b está conectado a una posición situada hacia abajo de la válvula de mariposa 3e dentro del tubo principal 1 y al controlador de cambio de velocidad 2d, y transmite la presión P3 al controlador de cambio de velocidad 2d. El tercer tubo de conducción de presión 6c está conectado a una posición situada hacia arriba de la válvula dosificadora 3a dentro del tubo principal 1 y al accionador A, y transmite la presión P1 al accionador A. El cuarto tubo de conducción de presión 6d está conectado a una posición situada hacia arriba de la válvula dosificadora 3a dentro del tubo principal 1 y a la válvula de ajuste de presión diferencial 3f, y transmite la presión P1 a la válvula de ajuste de presión diferencial 3f. El quinto tubo de conducción de presión 6e está conectado a una porción del tubo principal 1 entre la válvula dosificadora 3a y la válvula de mariposa 3e y a la válvula de ajuste de presión diferencial 3f, y transmite la presión P2 a la válvula de ajuste de presión diferencial 3f. El sexto tubo de conducción de presión 6f está conectado a la válvula de ajuste de presión diferencial 3f y a la válvula de mariposa 3e, y transmite la presión de combustible de accionamiento usada para mover la válvula de mariposa 3e a la válvula de mariposa 3e.

El mecanismo de conmutación 7 incluye una válvula de tres vías 7a dispuesta en la porción de conexión entre los pasos de flujo primero y tercero 1a y 1c, y una válvula de tres vías 7b dispuesta en la porción de conexión entre los pasos de flujo primero y segundo 1a y 1b. La válvula de tres vías 7a puede cambiar entre la posición representada en la figura 1 en la que fluye combustible N desde el extremo situado hacia abajo del segundo paso de flujo 1b mediante parte del tubo principal 1 al tercer paso de flujo 1c y la posición representada en la figura 2 en la que fluye combustible N desde el extremo situado hacia abajo del primer paso de flujo 1a al tercer paso de flujo 1c. La válvula de tres vías 7b puede cambiar entre la posición representada en la figura 1 en la que el combustible N fluye desde el extremo situado hacia abajo del segundo paso de flujo 1b al mecanismo de medición 3 y a la válvula de tres vías 7a y la posición representada en la figura 2 en la que fluye combustible N desde el extremo situado hacia abajo del segundo paso de flujo 1b al mecanismo de medición 3. El mecanismo de conmutación 7 conecta el extremo situado hacia abajo del segundo paso de flujo 1b y el tercer paso de flujo 1c o conecta el extremo situado hacia abajo del primer paso de flujo 1a y el tercer paso de flujo 1c, cambiando las posiciones de las válvulas de tres vías 7a y 7b. Según el sistema de combustible 1A de esta realización que tiene la configuración anterior, en el modo de uso de bomba de volumen constante, cuando la bomba de volumen constante 2i es movida rotacionalmente, se suministra combustible N desde el depósito de combustible (no representado) al sistema de combustible 1A de esta realización según la velocidad rotacional de la bomba de volumen constante 2i. En primer lugar, la presión de combustible N suministrado al sistema de combustible 1A de esta realización la incrementa la bomba centrífuga de presión baja 2f en la medida en que no se produce cavitación dentro de la bomba de volumen constante 2i o una escasez de película de aceite de su cojinete deslizante, el filtro 2g quita objetos extraños del combustible N, y, a continuación, el combustible N es suministrado a la bomba de volumen constante 2i.

La presión del combustible N suministrado a la bomba de volumen constante 2i la incrementa la bomba de volumen constante 2i, y, a continuación, el combustible N fluye al tubo principal 1 mediante el segundo paso de flujo 1b, y la válvula dosificadora 3a regula el caudal del combustible N a su caudal necesario para el motor E. Mediante este ajuste, el combustible excedente N se hace volver a una parte situada hacia arriba de la bomba de volumen constante 2i mediante el tercer paso de flujo 1c. Como se representa en la figura 1, el combustible N cuyo caudal ha sido ajustado a un caudal apropiado por la válvula dosificadora 3a es suministrado al combustor del motor E mediante un intercambiador de calor K. Además, el intercambiador de calor K enfría el lubricante usado para el motor E sometiendo el combustible N y el lubricante a intercambio térmico.

La presión de combustible de accionamiento es transmitida desde la válvula de ajuste de presión diferencial 3f a la válvula de mariposa 3e para que la presión diferencial entre la presión P1 en el lado situado hacia arriba y la presión P2 en el lado situado hacia abajo de la válvula dosificadora 3a esté adaptada a un valor, y la válvula de mariposa 3e regula el grado de abertura del tubo principal 1 de modo que la presión diferencial entre las presiones P1 y P2 esté adaptada al valor.

Por otra parte, en el modo de uso de bomba centrífuga, cuando la bomba centrífuga 2a es movida rotacionalmente, se bombea combustible N a una presión de descarga según la velocidad rotacional de la bomba centrífuga 2a. La presión de combustible N suministrada a la bomba centrífuga 2a la incrementa la bomba centrífuga 2a, y, a continuación, el combustible N fluye mediante el tercer paso de flujo 1c, la bomba de volumen constante 2i y el segundo paso de flujo 1b al tubo principal 1, y la válvula dosificadora 3a regula el caudal del combustible N a su caudal necesario para el motor E. Como se representa en la figura 2, el combustible N cuyo caudal ha sido ajustado a un caudal apropiado por la válvula dosificadora 3a es suministrado al combustor del motor E mediante el intercambiador de calor K. Además, el intercambiador de calor K enfría el lubricante usado para el motor E sometiendo el combustible N y el lubricante a intercambio térmico.

El controlador de cambio de velocidad 2d controla la relación de cambio de velocidad del cambiador de velocidad 2c de modo que la presión diferencial entre la presión P1 en el lado situado hacia arriba de la válvula dosificadora 3a y la presión P3 en el lado situado hacia abajo de la válvula de mariposa 3e esté adaptada al valor establecido almacenado con anterioridad. Además, la presión de combustible de accionamiento es transmitida desde la válvula de ajuste de presión diferencial 3f a la válvula de mariposa 3e para que la presión diferencial entre la presión P1 en el lado situado hacia arriba y la presión P2 en el lado situado hacia abajo de la válvula dosificadora 3a esté adaptada a un valor, y la válvula de mariposa 3e regula el grado de abertura del tubo principal 1 de modo que la presión diferencial entre las presiones P1 y P2 esté adaptada al valor.

En el modo de uso de bomba centrífuga, como se representa en la figura 2, aunque el combustible N fluye al segundo paso de flujo 1b y pasa a través de la bomba de volumen constante 2i, dado que la presión del combustible N es incrementada suficientemente por la bomba centrífuga 2a, la bomba de volumen constante 2i no aumenta la presión del combustible N.

En el sistema de combustible 1A de esta realización descrita anteriormente, el motor E y la bomba centrífuga 2a están conectados mediante el cambiador de velocidad 2c capaz de ajustar su relación de cambio de velocidad. Por lo tanto, la velocidad rotacional de la bomba centrífuga 2a puede cambiarse sin que sea proporcional a la velocidad rotacional del motor. Así, cuando el sistema de combustible 1A es conmutado entre el modo de uso de bomba centrífuga y el modo de uso de bomba de volumen constante, la presión de descarga de la bomba centrífuga 2a puede adaptarse a la presión de descarga de la bomba de volumen constante 2i. En consecuencia, según el sistema de combustible 1A de esta realización, es posible limitar las vibraciones o análogos que tienen lugar cuando el sistema de combustible 1A es conmutado entre el modo de uso de bomba centrífuga y el modo de uso de bomba de volumen constante.

El sistema de combustible 1A de esta realización incluye el mecanismo de cierre 2e que bloquea el primer paso de flujo 1a cuando el sistema de combustible 1A está en el modo de uso de bomba de volumen constante y abre el primer paso de flujo 1a cuando el sistema de combustible 1A está en el modo de uso de bomba centrífuga. Por lo tanto, cuando el modo de uso de bomba centrífuga se cambia al modo de uso de bomba de volumen constante, el suministro de combustible N a la bomba centrífuga 2a puede pararse fácilmente.

El sistema de combustible 1A de esta realización incluye el tercer paso de flujo 1c cuyo primer extremo está conectado al extremo situado hacia abajo del primer paso de flujo 1a y al extremo situado hacia abajo del segundo paso de flujo 1b y cuyo segundo extremo está conectado al lado situado hacia arriba de la bomba de volumen constante 2i dentro del segundo paso de flujo 1b. Además, el sistema de combustible 1A incluye el mecanismo de conmutación 7 que conecta el extremo situado hacia abajo del segundo paso de flujo 1b y el tercer paso de flujo 1c cuando el sistema de combustible 1A está en el modo de uso de bomba de volumen constante y que conecta el extremo situado hacia abajo del primer paso de flujo 1a y el tercer paso de flujo 1c cuando el sistema de combustible 1A está en el modo de uso de bomba centrífuga. Por lo tanto, en el modo de uso de bomba de volumen constante, el combustible excedente N puede hacerse volver al lado situado hacia arriba de la bomba de volumen constante 2i a través del tercer paso de flujo 1c.

Aunque anteriormente se ha descrito una realización de la presente invención con referencia a los dibujos adjuntos, la presente invención no se limita a la realización anterior. La forma, la combinación o análogos de cada componente representado en la realización anterior es un ejemplo, y pueden adoptarse varias modificaciones en base a peticiones de diseño o análogos dentro del alcance de la presente invención y sin apartarse de ella.

Por ejemplo, en la realización anterior, se describe una configuración en la que el controlador de cambio de velocidad 2d controla la relación de cambio de velocidad del cambiador de velocidad 2c en base a las presiones (P1 y P3) transmitidas desde el primer tubo de conducción de presión 6a y desde el segundo tubo de conducción de presión 6b. Sin embargo, la presente invención no se limita a esta configuración, y se puede adoptar una configuración en la que sensores dispuestos en tubos midan la presión, el caudal o análogos del combustible N, la UEC 4 determina una relación óptima de cambio de velocidad del cambiador de velocidad 2c en base a los valores medidos, y el controlador de cambio de velocidad 2d controla la relación de cambio de velocidad del cambiador de velocidad 2c en base a la relación óptima de cambio de velocidad determinada.

Por ejemplo, se puede adoptar una configuración en la que un mecanismo de embrague esté dispuesto entre el motor E y el cambiador de velocidad 2c, y la potencia del motor E no se transmite a la bomba centrífuga 2a desenganchando el mecanismo de embrague cuando el sistema de combustible 1A está en el modo de uso de bomba de volumen constante.

En la realización anterior, en el modo de uso de bomba centrífuga, combustible N cuya presión ha sido incrementada por la bomba centrífuga 2a fluye al tubo principal 1 mediante el tercer paso de flujo 1c, la bomba de volumen constante 2i y el segundo paso de flujo 1b. Sin embargo, la presente invención no se limita a esta configuración, y se puede adoptar una configuración en la que el combustible N cuya presión haya sido incrementada por la bomba centrífuga 2a fluya mediante el tubo principal 1 a la válvula dosificadora 3a. En este caso, las operaciones de las válvulas de tres vías 7a y 7b se cambian de forma apropiada. Además, en particular, en el modo de uso de bomba de volumen constante, en un caso donde el combustible excedente N no tiene que ser devuelto al lado situado hacia arriba de la bomba de volumen constante 2i, no hay que disponer el tercer paso de flujo 1c.

Aplicabilidad industrial

La presente invención se puede aplicar a un sistema de combustible incluyendo una bomba centrífuga y una bomba de volumen constante y es capaz de conmutar entre un modo de incremento de la presión de combustible usando la bomba centrífuga y otro modo de incremento de la presión de combustible usando la bomba de volumen constante.

Descripción de signos de referencia

1A: sistema de combustible

1: tubo principal

1a: primer paso de flujo

1b: segundo paso de flujo

1c: tercer paso de flujo

2: mecanismo de bomba de combustible

2a: bomba centrífuga

2b: filtro

2c: cambiador de velocidad

2d: controlador de cambio de velocidad

2e: mecanismo de cierre

2f: bomba centrífuga de presión baja

2g: filtro

2h: válvula de retención

2i: bomba de volumen constante

2j: válvula de retención

3: mecanismo de medición

3a: válvula dosificadora

3b: mecanismo de ajuste de área de abertura

3c: detector de variación

3d: filtro

3e: válvula de mariposa

3f: válvula de ajuste de presión diferencial

4: UEC (controlador de operación)

5: válvula de cierre

6: tubo de conducción de presión

6a: primer tubo de conducción de presión

6b: segundo tubo de conducción de presión

6c: tercer tubo de conducción de presión

6d: cuarto tubo de conducción de presión

6e: quinto tubo de conducción de presión 6f: sexto tubo de conducción de presión 7: mecanismo de conmutación

7a: válvula de tres vías

7b: válvula de tres vías

A: accionador

E: motor

K: intercambiador de calor

N: combustible

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de combustible (1A) para un motor (E) para aviación, incluyendo el sistema de combustible (1A): una bomba de volumen constante (2i) y una bomba centrífuga (2a) configuradas para incrementar la presión de combustible (N) a suministrar al motor (E) y configuradas para descargar el combustible (N);

un controlador de operación (4) configurado para seleccionar según el estado de operación del motor (E), uno de un modo de uso de bomba de volumen constante para incrementar la presión de combustible (N) usando la bomba de volumen constante (2i) y un modo de uso de bomba centrífuga para incrementar la presión de combustible (N) usando la bomba centrífuga (2a); y

un cambiador de velocidad (2c) para conectar el motor (E) y la bomba centrífuga (2a), para cambiar la velocidad rotacional de la potencia rotacional salida del motor (E), y para transmitir la potencia rotacional a la bomba centrífuga (2a), y siendo capaz de ajustar la relación de cambio de velocidad de la velocidad rotacional;

caracterizado porque el sistema de combustible (1A) incluye además:

un primer paso de flujo (1a) en el que está colocada la bomba centrífuga (2a);

un segundo paso de flujo (1b) en el que está colocada la bomba de volumen constante (2i);

un mecanismo de cierre (2e) dispuesto en un lado situado hacia arriba de la bomba centrífuga (2a) en el primer paso de flujo (1a), y configurado para bloquear el primer paso de flujo (1a) cuando el sistema de combustible (1A) está en el modo de uso de bomba de volumen constante y para abrir el primer paso de flujo (1a) cuando el sistema de combustible (1A) está en el modo de uso de bomba centrífuga;

un tercer paso de flujo (1c) cuyo primer extremo está conectado a un extremo situado hacia abajo del primer paso de flujo (1a) y a un extremo situado hacia abajo del segundo paso de flujo (1b), y cuyo segundo extremo está conectado a un lado situado hacia arriba de la bomba de volumen constante (2i) en el segundo paso de flujo (1b); y un mecanismo de conmutación (7) configurado para conectar el extremo situado hacia abajo del segundo paso de flujo (1b) y el tercer paso de flujo (1c) cuando el sistema de combustible (1A) está en el modo de uso de bomba de volumen constante, y para conectar el extremo situado hacia abajo del primer paso de flujo (1a) y el tercer paso de flujo (1c) cuando el sistema de combustible (1A) está en el modo de uso de bomba centrífuga.