飞行器发动机的燃料供给回路的制作方法

发动机及配件附件的制造及其应用技术1.本发明涉及一种包括旋转体的类型的涡轮机领域，所述旋转体包括传递机械功率的发动机轴。2.本发明适用于任何类型的涡轮机，特别是飞行器中使用的涡轮机，例如涡轮喷气发动机、涡轮螺旋桨发动机以及也称为“开式转子”涡轮机的无涵道风扇涡轮机。背景技术：3.常规的涡轮机以已知方式包括一个或数个旋转体。每个旋转体包括压缩机、涡轮机，以及将涡轮机链接到压缩机以驱动压缩机旋转的发动机轴。由涡轮机产生的一部分功率用于驱动运行涡轮喷气发动机或飞行器所需的不同配件(或备用机器)，例如润滑泵或燃料泵。4.为此，涡轮机通常包括将发动机轴连接到这些泵的齿轮箱(配件齿轮箱)。当旋转地驱动发动机轴时，配件齿轮箱将旋转运动传输到不同配件。换句话说，由发动机轴产生的机械通过配件齿轮箱传输到泵。5.然而，该技术解决方案确实存在缺点。具体地，该泵或数个泵的转速取决于发动机轴的转速，无法以独立的发动机额定值控制该泵或数个泵。例如，当其涉及涡轮机的燃料供给回路时，这可能出现问题。具体地，供给回路中存在的该泵或数个泵的流速取决于发动机额定值，这并不总是能够优化燃料流速到发动机要求，特别是在涡轮机启动过程中。技术实现要素：6.本发明的目的特别地是提供一种不具有上述缺点的涡轮机。7.由于飞行器发动机的燃料供给回路，实现了该目的，所述回路包括与传递机械功率的发动机轴机械地耦合的至少一个离心泵，其特征在于，所述回路进一步包括至少一个电磁泵，所述电磁泵包括界定一环形内部体积的至少一个定子，在所述体积中存在一种能够驱动流体的转子，环形地分布在转子内侧的数个磁体，以及与磁体面对面环形地分布在定子内侧的至少数个线圈，并且其中，转子通过单向离合器元件连接到发动机轴。8.在本发明的燃料供给回路中，电磁泵与离心泵的选择性耦合可以提供新功能，同时固定高水平的可靠性。由于用独立于在涡轮机启动时提供给发动机轴的机械能的电能源对电磁泵提供燃料，因此电磁泵在发动机启动前可有利地用于填充燃料回路(注油)。也可以通过电磁泵调节燃料流速，并且这与发动机额定值无关，所述发动机额定值允许控制尽可能接近地符合燃料要求的流速，同时限制燃料再循环。9.根据本发明回路的一个特定特征，转子包括配备有数个桨叶的轮子，数个磁体的这些磁体固定在轮子桨叶的径向外端的水平，数个线圈的这些线圈与数个磁体的这些磁体沿径向方向面对面。10.根据本发明回路的另一特定特征，转子包括与具有内齿的外圈相互作用的内小齿轮，数个磁体的这些磁体固定在外圈的外周边水平，数个线圈的这些线圈沿径向方向与数个磁体的这些磁体面对面。11.通过沿径向方向面对面地放置数个永磁体和数个线圈，极大地优化了泵的轴向体积。人们因此获得了非常紧凑的泵。12.根据本发明回路的另一特定特征，转子包括具有数个桨叶的轮子，数个磁体的这些磁体固定在轮子的外周边水平，数个线圈的这些线圈沿轴向方向与这些磁体面对面。13.根据本发明回路的另一特定特征，转子包括与具有内齿的外圈相互作用的内小齿轮，数个磁体的这些磁体固定在外圈的外周边水平，数个线圈的这些线圈沿轴向方向与这些磁体面对面。14.根据本发明回路的另一特定特征，转子包括与具有内齿的外圈相互作用的内小齿轮，数个磁体的这些磁体固定在内小齿轮上，数个线圈的这些线圈沿轴向方向与磁体面对面。15.通过沿轴向方向面对面地放置数个永磁体和数个线圈，极大地优化了泵的径向体积。人们此获得了非常紧凑的泵。16.根据本发明回路的另一特定特征，每个电磁泵包括分别位于轮子或外圈或内齿轮的任一侧上的第一和第二数个线圈，第一和第二数个线圈的这些线圈沿轴向方向与磁体面对面。这两组数个线圈可以在一组数个线圈失效或故障时确保冗余。所述数个线圈的冗余也可用于使永磁体所受到的电磁体功率加倍。17.根据本发明回路的另一特定特征，所述数个磁体的这些磁体以halbach结构成角度地布置。该特定布置可以增加在转子外侧上的磁场，而基本抑制了转子内侧的磁场。这样，减少了磁场损耗，这通过线圈改进了对转子的控制。18.根据本发明回路的另一特定特征，每个电磁泵能够产生电流。这可以在电磁泵不用于泵送时存储电能。19.本发明的另一主题是一种包括根据本发明的燃料供给回路的飞行器发动机。20.本发明的另一主题是使用根据本发明的燃料供给回路对飞行器发动机进行燃料供给，所述回路连接到燃料箱，而无需任何注油泵。附图说明21.图1图1是燃气涡轮飞行器发动机的燃料供给的示意性图示，22.图2图2是根据本发明实施例的电磁泵的示意性分解透视图，23.图3图3是图2电磁泵的一部分的示意性透视图，24.图4图4是根据本发明另一实施例的电磁泵的示意性分解透视图，25.图5图5是图4电磁泵的一部分的示意性透视图，26.图6图6是根据本发明另一实施例的电磁泵的示意性分解透视图，27.图7图7是根据本发明另一实施例的电磁泵的示意性分解透视图，28.图8图8是根据本发明另一实施例的电磁泵的示意性分解透视图，29.图9图9是根据本发明另一实施例的电磁泵的示意性分解透视图，30.图10图10示出了作为halbach结构的永磁体的环形布置。具体实施方式31.本发明通常适用于包括旋转体的任何涡轮机，所述旋转体包括传递机械功率的发动机轴，以及与发动机轴机械耦合的至少一个离心泵。32.图1示出了燃料供给回路1的示例，在等同于燃气涡轮飞行器发动机的涡轮机的应用环境中描述所述示例。33.燃料供给回路1将飞行器的燃料箱10连接到涡轮机的燃烧室21。此处，燃料供给回路1由连接至油罐10的低压泵11、滤清器12、高压泵13、计量装置14以及连接至燃烧室21的油/燃料热交换器15组成。涡轮机特别地包括配件齿轮箱17，与其相连接的是一种用于传递机械功率的发动机轴18。低压泵11和高压泵13为机械地耦合到发动机轴的离心泵。34.根据本发明，电磁泵20此外与低压离心泵11在此更紧密地关联。电磁泵20例如是液环式或侧通道或再生式，或例如由集成到涡轮机的控制装置中的数字计算机16独立地控制的摆线式。如下文详细地描述的，电磁泵20的转子通过单向离合器元件连接到发动机轴18。35.低压离心泵11和电磁泵20均连接到燃料供给回路。更具体地，泵11和20的进口连接到燃料箱10，而泵11和20的出口连接到滤清器12，可以通过低压离心泵11，或通过电磁泵20，或同时通过泵11和20，对涡轮机供给燃料。36.以下将描述可在本发明中使用的电磁泵的不同实施例，例如用于上文所述的电磁泵20。37.图2示出了根据本发明一种实施例的电磁泵100。在此处描述的示例中，电磁泵100是液环式泵，其包括由半罩壳111和半罩壳112组成的固定泵体或定子110。半罩壳111和112分别包括一个分别配备有吸入/排出端口1111和1121的固体圆柱形中心部件1110和1120，以及分别一个分别环绕中心部件1110和1120同心地延伸的圆形外壁1112和1122。分别在中心部件1110和1120之间，以及分别在外壁1112和1122之间，界定一环形壳体1113和1123。38.电磁泵100还包括叶轮或转子120，其包括配备有从叶轮沿径向方向dr延伸的数个桨叶122的转子121。叶轮120包括轴承124。开口1114和1124分别存在于半罩壳111和半罩壳112上。轴承1124用于与飞轮150相互作用，在此形成一种将发动机轴18连接到电磁泵100的叶轮120的单向离合器元件，开口1114和1124允许发动机轴18穿过。39.在液环式泵中，例如通过垫圈(图2未示出)将飞轮150偏心地放置在叶轮120上，使得形成桨叶间(或叶片间)体积的变型，所述体积变型用于例如通过端口1111吸入被泵送流体，然后在压力下例如通过端口1121排出。泵100也可以是侧通道泵，也称为再生泵。在这种情况下，此处位于半罩壳112上的侧通道1125(图2上虚线中)在端口1111和1121之间延伸。与侧通道1125中存在的速度场(漩涡)相关联的桨叶间(或叶片间)体积变型的变化例如可以通过端口1111吸入流体，然后在压力下例如通过端口1121将其排出。电磁泵100进一步包括环形地分布在叶轮或转子120上的数个永磁体130以及环形地分布在固定泵体或定子110内侧的数个线圈140。更具体地，在此处描述的示例中，永磁体130固定在桨叶122的径向外端上，而线圈140固定在支撑环141的内表面上，线圈和支撑环的组件位于半罩壳111的环形壳体1113中以及位于半罩壳112的环形壳体1123中。40.一旦组装了泵100的所有组成元件，永磁体130将沿图3所示的径向方向dr与线圈140面对面地定位。通过控制循环通过线圈的电流完成对电磁泵100的控制(扭矩和转速)。41.通过将永磁体130直接地附接在叶轮120上，泵的驱动设备的一部分直接地集成到运动中的元件中，这可以获得驱动设备的高集成水平，并且因此减少了泵的整体体积。42.此外，通过沿径向方向面对面地放置数个永磁体和数个线圈，极大地优化了泵的径向体积。人们因此获得了非常紧凑的泵，可以根据与其相关联的涡轮机的发动机额定值独立地驱动所述泵。43.图4示出了根据本发明另一实施例的电磁泵200。在该实施例中，泵200为摆线式泵，其包括由罩壳211和凸缘212组成的固定泵体或定子210。罩壳211包括由外壁2112界定的内罩壳2113。凸缘212包括吸入端口2120和排出端口2121。44.电磁泵200还包括转子220，所述转子220包括内小齿轮221和外圈222。内小齿轮221包括一个在此由六个齿2210组成的外齿，而外圈222包括一个由七个齿2220组成的内齿。内小齿轮221包括轴承224。开口2114和2124分别位于罩壳211和凸缘212上。轴承224用于与飞轮250相互作用，在此形成将发动机轴18连接到电磁泵200的转子220的单向离合器元件，开口2114和2124允许发动机轴18穿过。45.在摆线式泵中，通过在内小齿轮221和外圈222旋转时，分别在内小齿轮221和外圈222的齿2210和2220之间形成的囊状物，流体从端口2120吸入，并经由端口2121排出。46.电磁泵200还包括环形地分布在外圈222外周边上的数个永磁体230以及环形地分布在固定泵体或定子210内侧的数个线圈240。更具体地，线圈240固定在支撑环241的内表面上，线圈和支撑环的组件存在于罩壳211的内罩壳2113中。47.一旦组装了泵200的所有部件后，永磁体230将沿图5所示的径向方向dr与线圈240面对面地放置。通过循环通过线圈的电流产生了对电磁泵200的控制(扭矩和转速)。48.通过将永磁体230直接地附接到内小齿轮221，泵驱动设备的一部分直接地集成到运动中的元件内侧，这可以获得驱动设备的高集成水平，并且因此减少泵的体积。49.此外，通过沿径向方向面对面地放置数个永磁体和数个线圈，极大地优化了泵的径向体积。人们因此获得了非常紧凑的泵，可以根据与其相关联的涡轮机的发动机额定值独立地控制所述泵。50.图6示出了根据本发明另一实施例的电磁泵300。在此处描述的示例中，电磁泵300为液环式泵，其包括一种由罩壳311和凸缘312组成的固定泵体或定子310。罩壳311包括固体圆柱形中心部件3110，其配备有吸入/排出端口3111以及环绕中心部件3110同心地延伸的圆形外壁3112，环形罩壳3113被界定在中心部件1110和外壁3112之间。凸缘312包括排出/吸入泵3120。51.电磁泵300还包括叶轮或转子320，其包括一种配备有从叶轮沿径向方向dr延伸的数个桨叶322的叶轮321，环323位于叶轮的外周边水平。在此处描述的示例中，环323附接到桨叶322的径向外端。52.叶轮320包括轴承324。开口3114和3124分别位于半罩壳311和半罩壳312上。轴承324用于与飞轮350相互作用，在此形成将发动机轴18连接至电磁泵300的叶轮320的单向离合器元件，开口3114和3124允许发动机轴18穿过。轴承324偏心地放置在叶轮320上，使得形成桨叶间(或叶片间)体积的变化，所述体积变化用于例如通过端口3111吸入被泵送流体，然后在压力下例如通过端口3120排出。泵300也可以是侧通道泵，也称为再生泵。在这种情况下，此处凸缘312上存在的侧通道3125(图6上的虚线中)在端口3111和3120之间延伸。与侧通道3125中存在的速度场(涡流)相关的叶片间(或叶片间)体积变化例如可以通过端口3111吸入流体，然后在压力下例如通过端口3120将其排出。电磁泵300进一步包括环形地分布在叶轮或转子320上的数个永磁体330以及环形地分布在固定泵体或定子310内侧的数个线圈340。更具体地，在此处描述的示例中，永磁体330固定在环323中存在的壳体3230中，而线圈340固定在罩壳311中存在的环形壳体3113中。53.一旦组装了泵300的所有组成元件，线圈340沿轴向方向da与永磁体330面对面地定位。通过控制流过线圈的电流来控制电磁泵300(扭矩和转速)。54.通过将永磁体330直接地附接到叶轮320上，泵驱动设备的一部分直接集成到运动中的元件中，这可以获得驱动设备的高集成水平，并且因此减少泵的整体体积。55.此外，通过沿轴向方向面对面放置数个永磁体和数个线圈，极大地优化了泵的径向体积。人们因此获得了非常紧凑的泵，可以根据与其相关联的涡轮机的发动机额定值独立地控制所述泵。56.图7示出了电磁泵400的另一实施例，其与结合图6描述的电磁泵300的不同之处在于其包括双线圈。更具体地，至于泵300，泵400包括从叶轮沿径向方向dr延伸的数个桨叶422的叶轮或转子420，附接到叶片422的径向外端的环423。57.电磁泵400还包括由第一罩壳411和第二罩壳412组成的固定泵体或定子410。罩壳411和412都分别包括固体圆柱形中心部件4110、4120，其配备有吸入/排出端口4111、4121和环绕中心部件4110、4120同心地延伸的圆形外壁4112、4122。第一环形罩壳4113被界定在中心部件4110和外壁4112之间的第一罩壳411中。第二环形罩壳4123被界定在中心部件4120和外壁4122之间的第二罩壳412中。58.电磁泵400还包括环形地固定在环423中存在的罩壳4230中的数个永磁体430，以及第一和第二数个线圈440和445。第一数个线圈440环形地分布在第一环形罩壳4113中，而第二数个线圈445环形地分布在第二环形罩壳4123中。59.叶轮420包括轴承424。开口4114和4124分别位于半罩壳411和半罩壳412上。轴承424用于与飞轮450相互作用，在此形成将发动机轴18连接到电磁泵400的叶轮420的单向离合器元件，开口4114和4124允许发动机轴18穿过。60.一旦组装了泵400，第一和第二数个线圈440和445分别位于叶轮420的任一侧上，并沿轴向方向da与磁体面对面。61.除了如上对于泵300已经阐述的集成和紧凑性优势之外，电磁泵400还包括两组数个线圈，这可以在一组数个线圈发生失效或故障时能够确保冗余，每组数个线圈都具有自己与控制系统的连接。该数个线圈的冗余也可用于将永磁体所受到的电磁泵功率加倍。还会注意到的是，仍然为了优化泵的总体尺寸，仅对该数个线圈提供冗余，并且尽可能地靠近永磁体。62.泵400也可以是如先前关于泵300所解释的，仍进一步称为再生泵的侧通道泵。63.图8示出了根据本发明另一实施例的电磁泵500。在该实施例中，泵500是摆线式泵，其包括由罩壳511和凸缘512组成的固定泵体或定子510。罩壳511包括固体圆柱形中心部件5110以及环绕中心部件5110同心地延伸的圆形外壁5112，环形壳体5113被界定在中心部件5110和外壁5112之间。凸缘512包括吸入端口5120和排出端口5121。64.电磁泵500还包括转子520，其包括内小齿轮521以及沿径向方向dr位于内小齿轮521周围的外圈522。内小齿轮包括由六个齿5210组成的外齿，而外圈522包括由七个齿5220组成的内齿。65.内小齿轮521包括轴承524。开口5114和5124位于罩壳511和凸缘512上。轴承524用于与飞轮550相互作用，在此形成将发动机轴18连接到电磁泵500的转子520的单向离合器元件，开口5114和5124允许发动机轴18穿过。66.在摆线式泵中，通过在内小齿轮521和外圈522旋转时，分别在内小齿轮521和外圈522的齿5210和5220之间形成的囊状物，流体从端口5120吸入，并经由端口5121排出。67.电磁泵500还包括环形地分布在外圈522外周边上的数个永磁体530以及环形地分布在固定泵体或定子510内侧的数个线圈540。更具体地，在此处描述的示例中，永磁体530固定在外圈522中存在的罩壳5221中，而线圈540固定在罩壳511中存在的环形罩壳5113中。68.一旦组装了泵500的所有组成元件，线圈540沿轴向方向da与永磁体530面对面地定位。通过控制流过线圈的电流来控制电磁泵500(扭矩和转速)。69.通过将永磁体530直接地附接在外圈522上，泵驱动设备的一部分直接地集成到运动中的元件中，这可以获得驱动设备的高集成水平，并且因此减少泵的整体体积。70.此外，通过沿轴向方向面对面地放置数个永磁体和数个线圈，极大地优化了泵的径向体积。人们因此获得了非常紧凑的泵，可以根据与其相关联的涡轮机的发动机额定值独立地驱动所述泵。71.电磁泵500也可以设置有如对于图7的泵400所述的双线圈。在这种情况下，泵包括环形地分布在凸缘512上存在的壳体中的第二数个线圈。72.图9示出了电磁泵600的另一实施例，其与结合图8描述的电磁泵500的不同之处在于，永磁体固定在内部小齿轮上。更具体地，至于泵500，摆线式泵600包括由罩壳611和凸缘612组成的固定泵体或定子610。罩壳611包括环形壳体6113。凸缘612包括进入端口6120和排出端口6121。73.电磁泵600还包括转子620，其包括内小齿轮621以及沿径向方向dr位于内小齿轮621周围的外圈622。内小齿轮在此具有由六个齿6210组成的外齿，而外圈622在此具有由七个齿6220组成的内齿。74.内小齿轮621包括轴承624。开口6114和6124分别位于罩壳611和凸缘612上。轴承624用于与飞轮150相互作用，在此形成将发动机轴18连接到电磁泵600的转子620的单向离合器元件，开口6114和6124允许发动机轴18穿过。75.电磁泵600还包括环形地固定在轴承624周围的内小齿轮621中的数个永磁体630，以及固定在罩壳611中存在的环形罩壳6113中的数个线圈640。76.一旦组装了泵600的所有组成元件，线圈640沿轴向方向da与永磁体630面对面地定位。通过控制流过线圈的电流来控制电磁泵600(扭矩和转速)。77.通过将永磁体630直接地附接到内小齿轮621上，泵驱动设备的一部分直接地集成到运动中的元件中，这可以获得驱动设备的高集成水平，并且因此减少泵的整体体积。78.此外，通过沿轴向方向面对面地放置数个永磁体和数个线圈，极大地优化了泵的径向体积。人们因此获得了非常紧凑的泵，可以根据与其相关联的涡轮机的发动机额定值独立地驱动所述泵。79.以与关于先前描述的泵相同的方式，电磁泵600可配备有双线圈，即包括分别位于内小齿轮任一侧上的第一和第二数个线圈，第一和第二数个线圈的这些线圈沿轴向方向与磁体面对面。80.根据本发明的额外特征，对于上文结合图2、3、6和7描述的实施例位于叶轮的桨叶径向外端的永磁体，或者对于上文结合图4、5和8描述的实施例位于外圈的永磁体，或者对于上文关于图9所述的实施例在内小齿轮上的永磁体，可被布置为哈尔巴赫结构。图10示出了作为哈尔巴赫结构的永磁体布置的示例。在该示例中，永磁体30如先前所述环形地分布在转子中，同时沿径向方向和沿如图10所示的箭头所示的圆周方向反转磁体的极性。这种特定布置可以增加在转子外侧上的磁场40，同时基本抑制了转子内侧的磁场。因此减少了磁场损耗，这通过线圈改进了对转子的控制。81.单向离合器元件，例如上文所述的飞轮，可以将电磁泵的转子选择性地耦合到用于控制离心泵的发动机轴。因此，可以根据涡轮机中的几运行模式使用电磁泵。82.第一运行模式对应于在关闭发动机时对涡轮机的燃料供给回路的注油。在该阶段，在全部或部分地排空涡轮机的燃料箱和燃烧室之间的供给回路后，燃料供给回路可包含空气。空气的存在明显降低了离心泵的摄入能力，这甚至可能阻止发动机的启动。一种现有技术的已知解决方案包括为燃料箱配备注油泵，即所谓的“进给泵”，所述泵可以填充在燃料箱和发动机之间的供给回路。然而，在燃料箱中安装进给泵很复杂，并且增加了组件的质量，尽管该泵仅用于在发动机启动前的可能注油。83.根据本发明，通过从独立的电能源指令电磁泵来实施燃料供给回路的注油，以便在发动机启动之前填充燃料供给回路。在该第一运行模式中，即所谓的“注油模式”，电磁泵的转子绕发动机轴自由地旋转，由于在转子和发动机轴之间介入的该单向离合器元件的存在，因此所述发动机轴固定不动。84.在发动机点火并且离心泵由发动机轴驱动时实施第二运行模式，所谓的“增压模式”。在该模式下，由独立的电能源以高于发动机轴转速的速度驱动电磁泵的转子，这可以为离心泵提供额外的泵送能力。单向离合器元件允许电磁泵的转子以高于发动机轴转速的速度旋转。85.在发动机点火时实施第三运行模式，即所谓的“发电机模式”。离心泵由发动机轴驱动。电磁泵不由电能源供电，但是由于在转子和发动机轴之间介入的单向离合器元件的存在，其转子由发动机轴旋转地驱动。在该模式下，电磁泵随后转换成发电机以产生电流，所述电流可从泵的线圈中抽出并存储在电池中以便稍后使用，例如，以便指令处于第一和第二运行模式的电磁泵。









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