Система подкачки топлива авиационного двигателя

 

Использование: при дегазации топлива в системе подкачки авиационного двигателя. Сущность изобретения: для коагуляции десорбируемой топливом при падении давления в результате набора высоты газовой фазы во всасывающем трубопроводе системы подкачки установлены непараллельно его оси с возможностью регулировки степени предварительного натяжения струны из упругого материала, а в полом перфорированном цилиндрическом сепараторе на входе в топливный рециркуляционный контур для сокращения объема рециркулируемого топлива установлены радиальные лопатки, создающие мощное поле центробежных сил, позволяющее отделить жидкую фазу топлива от скоагулированной газовой фазы с возвратом во всасывающую полость двигательного насоса. 2 ил.

Изобретение относится к конструкциям топливоподающей системы самолета и может быть использовано при обработке топлива в процессе резкого снижения давления во время набора высоты для удаления десорбируемого топливом воздуха.

Известна система подкачки топлива авиационного двигателя, содержащая всасывающий и нагнетательный трубопроводы, двигательный насос, включающий корпус, всасывающая полость которого соосно соединена со всасывающим трубопроводом, полый приводной вал со шнековым колесом, размещенным во всасывающей полости корпуса, и крыльчаткой, размещенной в нагнетательной полости корпуса, жидкостно-кольцевой насос, всасывающая полость которого соединена с полостью вала, нагнетательная с всасывающим трубопроводом, а рабочие органы жестко связаны с полым приводным валом двигательного насоса, отстойную камеру, размещенную между нагнетательной полостью жидкостно-кольцевого насоса и всасывающим трубопроводом, и перфорированный полый цилиндрический сепаратор, установленный во всасывающем трубопроводе и соосно жестко соединенный с полым приводным валом двигательного насоса.

Недостатками этой конструкции являются значительный объем рециркулируемого топлива и связанные с этим большие размеры и масса отстойной камеры.

Система подкачки топлива авиационного двигателя, содержащая всасывающий и нагнетательный трубопроводы, двигательный насос, включающий корпус, всасывающая полость которого соосно соединена со всасывающим трубопроводом, полый приводной вал со шнековым колесом, размещенным во всасывающей полости корпуса, и крыльчаткой, размещенной в нагнетательной полости корпуса, жидкостно-кольцевой насос, всасывающая полость которого соединена с полостью вала, нагнетательная с всасывающим трубопроводом, а рабочие органы жестко связаны с полым приводным валом двигательного насоса, отстойную камеру, размещенную между нагнетательной полостью жидкостно-кольцевого насоса и всасывающим трубопроводом, и перфорированный полый цилиндрический сепаратор, установленный во всасывающем трубопроводе и соосно жестко соединенный с полым приводным валом двигательного насоса, снабжена струнами из упругого материала, установленными во всасывающем трубопроводе непараллельно его оси непосредственно перед сепаратором с возможностью регулировки степени их предварительного натяжения, и радиально закрепленными на внутренней поверхности сепаратора лопатками, выполненными высотой, меньшей половины радиуса полости сепаратора. Это позволяет коагулировать газовую фазу и провести эффективное разделение фаз с сокращением объема рециркулируемой жидкой фазы, что в свою очередь позволяет уменьшить габариты и массу отстойной камеры.

На фиг. 1 изображен предлагаемый узел, разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

Система подкачки топлива авиационного двигателя содержит всасывающий 1 и нагнетательный 2 трубопроводы, двигательный насос, включающий корпус 3, всасывающая полость 4 которого соосно соединена со всасывающим трубопроводом 1, полый приводной вал 5 со шнековым колесом 6, размещенным во всасывающей полости 4 корпуса 3, и крыльчаткой 7, размещенной в нагнетательной полости 8 корпуса 3, жидкостно-кольцевой насос, всасывающая полость 9 которого соединена с полостью 10 вала 5, нагнетательная полость 11 соединена со всасывающим трубопроводом 1, а рабочие органы 12 жестко соединены с полым приводным валом 5 двигательного насоса, отстойную камеру 13, размещенную между нагнетательной полостью 11 жидкостнокольцевого насоса и всасывающим трубопроводом 1, перфорированный полый цилиндрический сепаратор 14, установленный во всасывающем трубопроводе 1 и соосно жестко соединенный с полым приводным валом 5 двигательного насоса, струны 15 из упругого материала, установленные во всасывающем трубопроводе 1 непараллельно его оси непосредственно перед сепаратором 14 с возможностью регулировки степени их предварительного натяжения, например, посредством барашков 16 и червячных колес 17, и радиально закрепленные на внутренней поверхности сепаратора 14 лопатки 18, выполненные с высотой Н, меньшей половины радиуса R полости 19 сепаратора 14.

При работе системы жидкое топливо из первой ступени подкачки (не показана) поступает во всасывающий трубопровод 1 второй ступени подкачки. Шнековым колесом 6, вращаемым на приводном валу 5, создается закрученная структура потока топлива в трубопроводе 1 и во всасывающей полости 4 корпуса 3 двигательного насоса, приводящая к образованию газового шнура, десорбируемого топливом при падении давления во время набора высоты атмосферного воздуха. Гетерофазный поток поступает в зону расположения струн 15, при расположении которых непараллельно оси трубопровода 1 кавитационное изменение давления при выделении газовой фазы в жидкой и турбулентный срыв потока c их поверхности независимо от частоты этих пульсаций вызывает автоколебания в струнах 15, частота которых определяется по формуле ω_n= (1) где ω собственная частота колебаний струн 15, Гц; n номер гармоники; F_SO сила натяжения струны, Н; l длина струны 15, м; ρ_l линейная плотность струны 15, кг/м; Длина струны l может быть определена по следующей формуле: [l] · (2) При ее расчете следует учитывать, что наиболее энергоемкой является первая гармоника собственных колебаний, под действием которых происходит коагуляция газовой фазы в потоке топлива, и поэтому для получения максимального КПД дегазации топлива следует в расчетах принимать n 1. Максимальная нагрузка на струну 15 соответствует максимальной собственной частоте колебаний, поэтому при расчете предельно допустимой длины струны 15 [l] следует брать максимальное значение частоты генерируемых струной 15 колебаний из интервала, обеспечивающего наибольшую коагуляцию газовой фазы в жидкостном потоке. Далее выбирают длину каждой струны 15 меньше предельно допустимого значения, рассчитанного по формуле (2), после чего струны 15 располагают в трубопроводе 1 таким образом, чтобы струны 15 не соприкасались, после чего в зависимости от фактической длины каждой струны 15, полученной при ее реальном расположении в трубопроводе 1 по уравнению,
F_so= (3), определяют усилие натяжения струны 15, задаваемое намоткой струны 15 на вал червячного колеса 17 поворотом барашков 16, необходимое для получения заданной частоты автоколебаний в первой гармонике.

При прохождении через натянутые с усилием, рассчитанным ао формуле (3), струны 15 гетерофазный поток топлива подвергается воздействию колебаний, которые вызывают коагуляцию газовой фазы в осевом воздушном шнуре, и входит в полость сепаратора 14, а дегазированный поток топлива из периферийной зоны всасывающей полости 4 корпуса 3 двигательного насоса поступает в его нагнетательную полость 8, откуда нагнетается вращаемой на валу 5 крыльчаткой 7 в нагнетательный трубопровод 2 и далее к двигателю (не показан). Осевая гетерофазная часть топливного потока в полости 19 сепаратора 14 захватывается лопатками 18, создающими принудительное вращение потока смеси. Возникающие центробежные силы приводят к отделению топлива в жидкой фазе в периферийной части полости 19 в зоне повышенного давления и его проходу через перфорацию сепаратора 14 в нагнетательную полость 4 корпуса 3 двигательного насоса, от газовой фазы, поступающей в осевую зону разрежения с незначительной частью топлива, выносимого в виде брызг в результате интенсивной десорбции газовой фазы в осевой зоне разрежения. Далее топливовоздушная смесь по полости 10 вала 5 поступает во всасывающую полость 9 жидкостно-кольцевого насоса, захватывается его вращаемыми на валу 5 рабочими органами 12 и через нагнетательную полость 11 направляется в отстойную камеру 13. В камере 13 происходит отделение остаточной части жидкой фазы топлива от газовой фазы десорбированного воздуха и ее возврат во всасывающий трубопровод 1 с последующей рециркуляцией.

Таким образом, за счет коагуляции газовой фазы и эффективного разделения фаз в поле центробежных сил предлагаемый узел обеспечивает сокращение объема рециркулируемого топлива и обладает сокращенными массой и габаритами.

Формула изобретения

СИСТЕМА ПОДКАЧКИ ТОПЛИВА АВИАЦИОННОГО ДВИГАТЕЛЯ, содержащая всасывающий и нагнетательный трубопроводы, двигательный насос, включающий корпус, всасывающая полость которого соосно соединена с всасывающим трубопроводом, полый приводной вал с шнековым колесом, размещенный во всасывающей полости корпуса, и крыльчаткой, размещенной в нагнетательной полости корпуса, жидкостно-кольцевой насос, всасывающая полость которого соединена с полостью вала, нагнетательная - с всасывающим трубопроводом, а рабочие органы жестко связаны с полым приводным валом двигательного насоса, отстойную камеру, размещенную между нагнетательной полостью жидкостно-кольцевого насоса и всасывающим трубопроводом, и перфорированный полый цилиндрический сепаратор, установленный во всасывающем трубопроводе и соосно жестко соединенный с полым приводным валом двигательного насоса, отличающаяся тем, что она снабжена струнами из упругого материала, установленными во всасывающем трубопроводе непараллельно его оси непосредственно перед сепаратором с возможностью регулировки степени их предварительного натяжения, и радиально закрепленными на внутренней поверхности сепаратора лопатками, выполненными с высотой меньше половины радиуса полости сепаратора.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2