專利名稱：除水系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于從燃料箱除水的方法和設備。
背景技術：
US4809934描述了一種用于在機上處理航空器燃料箱中的水的系 統(tǒng)。水被抽入噴射泵并散布在燃料箱中以供航空器發(fā)動機消耗。 US4809934的結(jié)構的一個問題在于，只有在燃料箱為空時才能完全除水。 而且，散布在燃料箱中的水在低溫下可能在燃料箱中產(chǎn)生"雪花"或?qū)?致結(jié)冰。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一方面提供一種燃料系統(tǒng)，該燃料系統(tǒng)包括燃料線路; 燃料泵，該燃料泵具有聯(lián)接到燃料箱的入口和聯(lián)接到所述燃料線路的出 口；以及除水系統(tǒng)，該除水系統(tǒng)具有用于從所述燃料箱收集水的入口和 與所述泵并聯(lián)聯(lián)接到所述燃料線路的出口 。
本發(fā)明的第二方面提供一種從燃料箱除水的方法，該方法包括從 所述燃料箱除水；將水注入燃料泵下游的燃料線路中；以及從所述燃料 線路將水供給至發(fā)動機中。
通過將水直接注入所述燃料線路(取代將其散布在燃料箱中)，解決 或至少減輕了上述問題。
所述除水系統(tǒng)可以是電力致動的，但更優(yōu)選是通過使用例如文丘里 管結(jié)構或馬達/泵組合而由燃料線路中的燃料的液壓作用提供動力的。


現(xiàn)在參照附圖描述本發(fā)明的實施方式，附圖中圖1表示航空器；
圖2表示航空器的燃料系統(tǒng)的一部分； 圖3是馬達和除水泵的詳細圖4表示具有帶有喉部分接頭的單個文丘里管的文丘里管系統(tǒng)； 圖5表示具有喉部分接頭和第二文丘里管的文丘里管系統(tǒng)； 圖6表示具有帶有喉部分接頭的一體雙文丘里管的文丘里管系統(tǒng)； 圖7是表示帶有噴射管的一體雙文丘里管的文丘里管系統(tǒng)； 圖8A表示具有噴射管和第二文丘里管的文丘里管系統(tǒng)；并且 圖8B表示圖8A的系統(tǒng)的一部分的截面。
具體實施例方式
參照圖l，航空器1包括承載一對機翼的機身2，左機翼標為3。每 個機翼承載一發(fā)動機，圖1左方的發(fā)動機標為4。發(fā)動機包括高壓燃料泵 (未示出)，高壓燃料泵需要最小入口壓力，通常約為5-10psig。
各個發(fā)動機的燃料儲存在中央箱和一個或多個機翼箱中。在下面給 出的實施例中，僅描述單個機翼箱，但是實際上存在另外的機翼箱。
圖2是表示中央箱10和用于左方機翼3的機翼箱11的示意圖。
中央箱10具有燃料泵12，燃料泵12具有用于從箱10收集燃料的 入口 13、以及結(jié)合有止回閥以防止回流入泵的出口 14，出口 14串聯(lián)聯(lián) 接到通向發(fā)動機4的燃料線路15上。
機翼箱11包括一對燃料泵20、 21，燃料泵20、 21的結(jié)構相同(而 且與燃料泵12相同)，因此等同的部件使用相同的附圖標記。各個燃料 泵20、 21包括用于從箱收集燃料的入口 22、以及結(jié)合有止回閥以防止回 流入泵的主出口 23，主出口 23串聯(lián)聯(lián)接到供給線路24。供給線路24又 與中央箱10中的泵12并聯(lián)地聯(lián)接到燃料線路15。各個泵20、 21還具有 第二出口 25，第二出口 25與主出口和止回閥23并聯(lián)地聯(lián)接到入口 22。 第二出口 25通向減壓閥26，當燃料壓力超過24psig時，減壓閥26打開 以使燃料再循環(huán)到燃料箱中。閥26包括與閥座接合的彈簧加載部件，并 且在壓力超過24psig時抵抗彈簧力打開。從而可通過調(diào)節(jié)彈簧的壓縮程度來調(diào)節(jié)閥打開的壓力點。
為了冗余性而在機翼箱中設置兩個泵20、 21。也就是說，如果一個
泵故障，那么另一泵能夠獨自提供起飛時所需的燃料消耗率。 所述箱按如下順序工作。
1. 中央箱僅僅在飛行長于約2小時時使用。在不用時，因為從機翼 箱供應所有燃料，所以該箱為空，并且泵未接通。
2. 當發(fā)動機在起飛之前起動時，中央箱泵12和機翼箱泵20、 21工 作。來自中央箱泵12的燃料供應壓力約40psig，使得減壓閥26自動完 全打開以"耗減"機翼箱泵20、 21。也就是說，在中央箱泵工作時，減 壓閥26打開，來自中央箱的流動優(yōu)先于來自機翼箱的流動，因為機翼泵 20、 21僅僅使燃料再循環(huán)至機翼箱11中。止回閥23防止任何來自中央 箱的高壓力燃料流入機翼箱中。
3. 在起飛時，中央箱泵12被切斷，減壓閥26響應于壓力降低而自 動關閉，并且從機翼箱供應所有燃料。在起飛后的短時間內(nèi)，中央箱泵 12接通，減壓閥26再次打開以允許機翼箱中的完全再循環(huán)，使得發(fā)動機 全部由中央箱供應燃料。當中央箱為空時，燃料線路15中的壓力下降， 使得減壓閥26自動關閉。因而繼續(xù)從機翼箱供應燃料，并且中央箱泵12 再次切斷。
再循環(huán)泵20、 21的問題在于，供入泵入口中的水會被霧化并重新分 配至箱11中，從而在高空見到的低溫下在箱中產(chǎn)生"雪花"或?qū)е陆Y(jié)冰。 一旦航空器處于巡航高度，外部溫度就很低并且箱溫度在約30分鐘內(nèi)將 冷卻至水的冰點以下。在水凍住后就不可能從箱除水，直到航空器解凍。
圖2所示的除水系統(tǒng)30從機翼箱11的儲槽收集水，并在泵12、 20 和21下游的接點39處將其注入燃料線路15中。這樣防止水再循環(huán)至燃 料箱中，并防止上述可能引起的"雪花"或結(jié)冰問題。除水系統(tǒng)30包括 泵31，泵31具有用于從機翼箱的儲槽收集水的入口 32、以及與泵12、 20和21并聯(lián)聯(lián)接到燃料線路15的出口33。泵31由馬達34驅(qū)動，馬達 34具有機械聯(lián)接到除水泵31的輸入軸的動力輸出軸35。馬達34具有經(jīng) 由雙向接點聯(lián)接到燃料線路15的流體入口 37、以及通向燃料箱11的流體出口 38。馬達34由從燃料線路15抽出的燃料的液壓作用驅(qū)動，如圖 3進一步詳細示出的那樣。
如圖3所示，在以截面示出的腔室42中，馬達包括一對嚙合齒輪(轉(zhuǎn) 子齒輪40和空載齒輪41)。流入入口 37的流體圍繞腔室42的周邊流動， 并流出出口38，使得齒輪40、 41如圖所示反向旋轉(zhuǎn)。輸出軸35連接到 轉(zhuǎn)子齒輪40和泵31的齒輪43。在腔室45中齒輪43與齒輪44嚙合。齒 輪43的旋轉(zhuǎn)使得齒輪44如圖所示反向旋轉(zhuǎn)，從而圍繞腔室45的周邊從 入口 32抽出水/燃料混合物，并將其抽出出口33。
泵出口壓力與馬達供應壓力的比例是非常重要的，因為泵31必須在 其不得不將水/燃料清除流回注至高壓燃料線路15中時實現(xiàn)比馬達供應 壓力略高的壓力(通常大出2-5psi)。接點39包括使水/燃料混合物作為 細噴流注入燃料線路15的狹窄孔口。
使馬達34排出的流體體積大于泵31排出的體積，從而使泵出口壓 力高于馬達供應壓力。這可以通過增加馬達齒輪40、 41的直徑并且/或者 通過增加馬達齒輪40、 41相對于泵齒輪40、 43的軸向長度而實現(xiàn)。如 果(例如)軸向長度為兩倍大小，那么在馬達和泵為100%有效時泵壓力 將是馬達壓力的兩倍，并且流量將減半。由于摩擦和泄漏導致的低效， 泵壓力約為馬達供應壓力的1.5倍。
從而細調(diào)馬達齒輪與泵齒輪之間的齒輪比，以給出泵出口壓力與馬 達供應壓力之間的期望比例。
使用齒輪馬達34和泵31的優(yōu)點在于，它們都是定排量裝置(軸35 每一轉(zhuǎn)移動固定體積的流體)，容易固定馬達壓力與泵壓力的比例，它們 非常簡單，部件數(shù)量少，并且在1000到3000rpm的較低速度下工作具有 長壽命。
馬達/泵組合的另一重要特征在于，其能夠自起動。這樣能夠使操作 完全自動，因此電力線或數(shù)據(jù)線不需要路由到用于除水系統(tǒng)30的燃料箱 中。
在一系列可選實施方式中，馬達驅(qū)動的除水系統(tǒng)30被文丘里管驅(qū)動 的除水系統(tǒng)替換。圖4至8示出了各種可選的文丘里管驅(qū)動的除水系統(tǒng)。參照圖4，在燃料線路15中形成文丘里管。文丘里管具有陡直的截 頭圓錐形入口壁50和較淺的截頭圓錐形出口壁51。環(huán)形槽52位于文丘 里管的喉部(即，位于其最窄點)。槽52通向環(huán)形腔室53。 一對抽吸入 口 54、 55位于機翼箱11的儲槽處，并具有過濾器54'、 55'。供給線路 56、 57從入口54、 55通向具有濾網(wǎng)/截留器59的腔室58。供給線路60 從腔室58通向環(huán)形腔室53。
文丘里管通過線路60抽出水/燃料混合物，水散布在燃料線路15中 的燃料內(nèi)。文丘里管上游的燃料線路壓力(Pl)通常在主燃料箱泵12操 作時約為40psig，在主燃料箱泵12關閉時約為24psig。文丘里管上游的 線路15中的發(fā)動機燃料流量(Ql)可在每秒0.2升(當航空器巡航時) 到每秒2.2升(當航空器起飛時)之間。在文丘里管喉部處的壓力(P2) 需要等于或略低于機翼箱ll中的壓力(約Opsig)，從而將水/燃料混合物 吸入燃料線路。文丘里管下游的燃料線路的壓力(P3)通常比P1約低10%。 從而進入文丘里管的壓降(Pl-P2)和離開文丘里管的壓升(P3-P2)必 須約為Pl。為了實現(xiàn)這樣大的壓力變化，文丘里管的直徑必須從約38mm 降至約6-7mm的喉部直徑。這么小的直徑可能容易被顆?；虮氯?。
圖5表示雙文丘里管系統(tǒng)。在燃料線路15中形成與圖4的文丘里管 相同的文丘里管，但是在喉部處的直徑較大(約12-14mm)。分流線路 70在燃料線路(文丘里管上游)的壁中的入口孔71與環(huán)形腔室53之間 引導。在線路70中設置篩網(wǎng)/截留器72。燃料線路中的文丘里管具有約 0.5Pl的喉部壓力(即，在主燃料箱12關閉時約12psig)。這樣沿著線路 70將燃料從入口71 (該處壓力為PI)抽入腔室53。在線路70中設置第 二文丘里管73，并且噴射管74定位成使其入口 (未示出)位于機翼箱 ll的儲槽處，其出口位于文丘里管73的上游。在文丘里管73喉部處的 壓力等于或略低于機翼箱ll中的壓力(約Opsig)，從而將水/燃料混合物 吸入線路70。這樣在圖5的雙文丘里管結(jié)構中，通過平行延伸的兩個文 丘里管完成作業(yè)，從而使主燃料線路15中的文丘里管能夠比圖4所示的 單個文丘里管寬。
在可選的雙文丘里管實施方式(未示出)中，噴射管74可由與位于線路70和線路15中的文丘里管之間的喉部聯(lián)接器類似的喉部聯(lián)接結(jié)構 替代。
圖6表示具有喉部分接頭的一體雙文丘里管。 一體文丘里管80位于 燃料線路15中的主文丘里管的上游。文丘里管80通過支撐結(jié)構81安裝 到燃料線路15。燃料流動通過文丘里管80，并通過文丘里管80與燃料 線路15之間的環(huán)形間隙。線路82定位成使其入口 (未示出)位于機翼 箱11的儲槽處，其出口聯(lián)接到文丘里管80的喉部。過濾器83防止文丘 里管80被顆粒物質(zhì)堵塞。
圖7表示具有噴射管的一體雙文丘里管。 一體文丘里管90位于燃料 線路15中的主文丘里管的上游。文丘里管90通過支撐結(jié)構91安裝到燃 料線路15。燃料流動通過文丘里管90，并通過文丘里管90與燃料線路 15之間的環(huán)形間隙。噴射管92定位成使其入口 (未示出)位于機翼箱 11的儲槽處，其出口位于文丘里管80的喉部上游。過濾器93防止文丘 里管90被顆粒物質(zhì)堵塞。
圖8A和8B表示另一實施方式。線路100在入口 101與出口 102之 間引導，入口 101位于燃料線路15中的文丘里管的上游，出口102也位 于燃料線路15中的文丘里管的上游。在線路70中設置3mm的篩網(wǎng)/截留 器103。文丘里效應將燃料從入口 101沿著線路IOO抽向出口 102。在線 路100中設置第二文丘里管104，并且噴射管105定位成使其入口 (未示 出)位于機翼箱ll的儲槽處，其出口位于文丘里管104的上游，如圖所 示。圖8B表示經(jīng)過線路100的截面。線路100由具有錐形上游邊緣106 的支撐結(jié)構(圖8A中未示出)承載。
在可選實施方式(未示出)中，噴射管105可由聯(lián)接到文丘里管104 喉部的線路替代。
圖4至8所示的由文丘里管驅(qū)動的除水系統(tǒng)都是完全自動并且通過 燃料線路中燃料的液壓作用提供動力的。因此電力線或數(shù)據(jù)線不需要路 由到用于除水系統(tǒng)的燃料箱中。
在上述各種實施方式中，除水系統(tǒng)在泵20和21下游的接點39處將 水引入燃料線路。在可選實施方式(未示出)中，除水系統(tǒng)可在泵20上游和/或泵21上游的接點處將水引入燃料線路15。
中央箱10可具有US4809934所述類型或者以上參照圖1至8所述 類型的除水系統(tǒng)(未示出)。
注意，燃料箱中的燃料包括單相燃料。而且，除水線路的入口浸入 水池中，該水池的容積與箱中燃料體積相比較小。這樣，除水線路在第 一階段從池收集水，并且在所有水池都基本移除的第二階段收集燃料。
盡管以上參照一個或多個優(yōu)選實施方式描述了本發(fā)明，但應理解， 在不脫離所附權利要求限定的發(fā)明范圍的情況下可進行各種改變或修 改。
權利要求
1、一種燃料系統(tǒng)，該燃料系統(tǒng)包括燃料線路；燃料泵，該燃料泵具有聯(lián)接到燃料箱的入口和聯(lián)接到所述燃料線路的出口；以及除水系統(tǒng)，該除水系統(tǒng)具有用于從所述燃料箱收集水的入口和與所述泵并聯(lián)聯(lián)接到所述燃料線路的出口。
2、 根據(jù)權利要求1所述的燃料系統(tǒng)，其中，所述除水系統(tǒng)由所述燃 料線路中的燃料的液壓作用提供動力。
3、 根據(jù)權利要求2所述的燃料系統(tǒng)，其中，所述除水系統(tǒng)在所述燃 料線路中包括收縮部，所述除水系統(tǒng)的出口位于該收縮部的附近，從而 所述燃料線路中的燃料的液壓作用通過文丘里效應將水抽入所述燃料線 路中。
4、 根據(jù)權利要求3所述的燃料系統(tǒng)，其中，所述除水系統(tǒng)的出口包 括位于所述燃料線路的所述收縮部中的開口。
5、 根據(jù)權利要求3或4所述的燃料系統(tǒng)，其中，所述燃料線路中的 所述收縮部的所述開口圍繞所述收縮部的周邊延伸。
6、 根據(jù)權利要求3至5中任一項所述的燃料系統(tǒng)，其中，所述除水 系統(tǒng)還包括第二文丘里管線路，該第二文丘里管線路具有聯(lián)接到所述燃料線路 的入口、收縮部、以及形成所述除水系統(tǒng)的所述出口的出口；以及除水線路，該除水線路具有用于收集水的入口以及位于所述第二文 丘里管線路中的所述收縮部附近的出口，從而所述第二文丘里管線路中 的燃料的液壓作用通過文丘里效應將水抽入所述第二文丘里管線路中。
7、 根據(jù)權利要求6所述的燃料系統(tǒng)，其中，所述第二文丘里管線路 穿過所述燃料線路的壁。
8、 根據(jù)權利要求6或7所述的燃料系統(tǒng)，其中，所述除水線路的所 述出口包括延伸至所述第二文丘里線路中的噴射管。
9、 根據(jù)權利要求2所述的燃料系統(tǒng)，其中，所述除水系統(tǒng)包括 除水泵；以及馬達，該馬達具有聯(lián)接到所述除水泵的功率輸出，以及聯(lián)接到所述 燃料線路的流體入口，從而所述馬達由從所述燃料線路抽出的燃料的液 壓作用提供動力。
10、 根據(jù)前述任一項權利要求所述的燃料系統(tǒng)，其中，所述燃料泵 還包括再循環(huán)出口。
11、 根據(jù)權利要求10所述的燃料系統(tǒng)，其中，所述再循環(huán)出口通向 所述燃料箱。
12、 一種從燃料箱除水的方法，該方法包括從所述燃料箱除水； 將水注入燃料泵下游的燃料線路中；以及從所述燃料線路將水供給至發(fā) 動機中。
全文摘要
一種燃料系統(tǒng)，包括聯(lián)接到發(fā)動機的燃料線路；燃料泵(20，21)，其具有聯(lián)接到燃料箱(11)的入口和聯(lián)接到燃料線路的出口；以及除水系統(tǒng)，其具有用于收集水的入口(32)和與所述泵并聯(lián)聯(lián)接到所述燃料線路的出口(33)。該除水系統(tǒng)使用例如文丘里管結(jié)構或馬達/泵組合(31，34，35)而由燃料線路中的燃料的液壓作用提供動力。
文檔編號B64D37/34GK101535129SQ200780041109
公開日2009年9月16日 申請日期2007年11月12日 優(yōu)先權日2006年11月13日
發(fā)明者安德魯·明蒂, 巴里·邁爾斯 申請人:空中客車英國有限公司