DE69008605T2

DE69008605T2 - Pumpvorrichtung.

Info

Publication number: DE69008605T2
Application number: DE69008605T
Authority: DE
Inventors: Lowell D Hansen
Original assignee: Vickers Inc
Current assignee: Vickers Inc
Priority date: 1989-04-07
Filing date: 1990-03-31
Publication date: 1994-08-18
Anticipated expiration: 2010-04-01
Also published as: JP2980339B2; EP0391288A2; EP0391288A3; DE69008605D1; EP0391288B1; JPH02291489A; US4925372A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffpumpe für Flugzeugturbinenmotoren und dergleichen Anwendung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Eine Brennstoffpumpe dieser Art ist aus DE-A- 1 528 951 bekannt. Die darin gezeigte Pumpe weist eine Haupteinlaßöffnung und eine Nebeneinlaßöffnung auf, die vom Brennstoffverbraucher nicht benötigtes, überschüssiges Fluid (Brennstoff) aufnimmt. Die Flügelzellenpumpe ist nicht zur Handhabung von Brennstoff mit darin eingeschlossenen Luftblasen eingerichtet.
Flügelzellenpumpen werden gewöhnlich in Brennstoffzufuhrsystemen von Flugzeugturbinenmotoren verwendet, um genügenden Brennstoffdruck an den Motor während des Startens mit niedriger Geschwindigkeit zu bringen. Es erwachsen jedoch Probleme aus dem niedrigen Dampfdruck und der Flüchtigkeit der Flugzeugbrennstoffe und wegen der im Brennstoffzufuhrsystem gefangenen Luftblasen. Der Druck des Brennstofftanks wird durch die Umgebungsatmosphäre bei der Möhenlage des Flugzeugs bestimmt. Der Druck muß am Pumpeneinlaß erniedrigt werden, um den Brennstoff zum fließen zu bringen. Die Grenze, bis zu der der Pumpeneinlaßdruck erniedrigt werden kann, ist der wahre Dampfdruck des Brennstoffs. Wenn der Einlaßdruck dem wahren Dampfdruck gleich ist, kocht das Fluid, d.h. geht von der flüssigen Phase in die Gasphase über. Wenn dies am Einlaß von konventionellen Pumpen auftritt, hört der Brennstofffluß auf. Es ist deshalb notwendig, daß ein Brennstoffpumpsystem für Anwendungen bei einem Luftfahrzeugmotor in der Lage ist, den Brennstoff in zwei Phasen am Pumpeneinlaß zu handhaben, während das System zum Betrieb beim wahren Dampfdruck des Einlaßbrennstoffes zu arbeiten in der Lage ist. Zahlreiche Vorrichtungen sind vorgeschlagen worden, um den Brennstoffdruck gut überhalb dem wahren Dampfdruck vor der ersten Brennstoffpumpenstufe getrennt anzuheben. Jedoch ermöglichen diese Vorrichtungen es den Luftblasen im Brennstoff manchmal, in die Haupt- oder Hochdruckpumpenstufe einzutreten, was zu Kavitationsschäden führt, wenn diese für längere Zeitperioden auftreten.
Es ist deshalb eine allgemeine Zielrichtung der vorliegenden Erfindung, eine drehbare hydraulische Flügelzellenpumpe vorzusehen, die in der Lage ist, zwei Phasen des Fluidstromes am Pumpeneinlaß zu handhaben, während die Einlaßleitung zu wesentlichen Verringerungen oder Beseitigung von Brennstoffdämpfen und Luftblasen gereinigt wird, welche den Brennstoffstrom anhalten und/oder zur Kavitationsbeschädigung in nachfolgenden Stufen des Brennstoffzufuhrsystems führen können. Eine weitere Zielrichtung der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer hydraulischen Pumpe der beschriebenen Art, die in der Lage ist, bei einem Dampf/Flüssigkeits- Einlaßverhältnis bis zu 1,0 ohne Kavitation zu arbeiten. Eine weitere Zielrichtung der Erfindung liegt in der Schaffung einer Hilfspumpe für das Brennstoffzufuhrsystem eines Luftfahrzeugturbinenmotors, die wirtschaftlich und im Hinblick auf die einschränkenden Gewichts- und Volumenerfordernisse in Luftfahrzeuganwendungen von wirksamer Konstruktion ist und die einen zuverlässigen Dienst über eine ausgedehnte Betriebslebenszeit erbringt.
Eine Lösung der obigen Probleme kann in der Lehre des Anspruchs 1 gefunden werden. Die weiteren Ansprüche beziehen sich auf Weiterentwicklungen der Erfindung.
Eine drehbare hydraulische Flügelzellenpumpe gemäß einem ersten bedeutsamen Aspekt der Erfindung umfaßt einen Rotor, der innerhalb eines Gehäuses gelagert ist, mit einer Mehrzahl von Flügeln, die einzeln in entsprechenden Schlitzen in der Rotorperipherie verschieblich vorgesehen sind. Ein Kontur- oder Nockenring umgibt den Rotor innerhalb des Pumpengehäuses und weist eine radial nach innen schauende Flügelbahn auf, die mindestens einen bogenförmigen Brennstoffdruckraum zwischen dem Rotor und dem Konturring bestimmt. Ein Brennstoffeinlaß im Gehäuse umfaßt eine Haupteinlaßöffnung in den Hohlraum an der in Umfangsrichtung führenden Kante des Hohlraums mit Bezug auf die Drehrichtung des Rotors innerhalb des Gehäuses. Ein Pumpenauslaß umfaßt eine Auslaßöffnung, die sich in den Hohlraum benachbart der in Umfangsrichtung hinteren Kante des Hohlraums öffnet. Eine Nebeneinlaßöffnung mündet in den Hohlraum in Umfangsrichtung zwischen der Haupteinlaßöffnung und der Auslaßöffnung und ist direkt mit der Pumpenauslaßöffnung verbunden, so daß das Fluid bei Auslaßdruck an der Nebeneinlaßöffnung zur Verfügung steht. Vorzugsweise ist ein Druckventil mit einem vorbestimmten Schwellwert oder Ansprechdruck zum Durchlaß von Fluidstrom zwischen dem Pumpenauslaß und der Haupteinlaßöffnung angeordnet. Wenn der Pumpenhohlraum Brennstoffdampf oder Luft enthält, bringt der höhere Druck des Rückflußbrennstoffs an der Nebeneinlaßöffnung die Luft/Dampfblasen dazu, in Fluid zu kollabieren, und zwar wegen des auf den Dampf ausgeübten höheren Drucks. Da der Nebeneinlaß Brennstoff bei höherem Druck ist, wird Dampf an der Haupteinlaßöffnung bei atmosphärischem Druck wieder in das Fluid in Flüssigphase reabsorbiert. Sollte ferner der Einlaßbrennstoff in fester Phase vorliegen, wird Überschußfluid an den Haupteinlaß der Pumpe über das Druckventil rückgeführt, um andauernden Pumpenbetrieb zu ermöglichen, während der Einlaßdruck reduziert und Einlaßbrennstoff zur flüssigen Phase "geschmolzen" wird. Die Verdrängung der Flügelzellenpumpe übersteigt die Stromanforderungen des Brennstoffsystems bei maximal ausgelegtem Dampf/Flüssigkeits-Einlaßverhältnis, so daß die Anforderungen an den Brennstoffstrom befriedigt, während Dampf und Luft wie zuvor beschrieben beseitigt werden.
Gemäß einem zweiten bedeutsamen Aspekt der Erfindung umfaßt eine zweistufige Brennstoffpumpe (als Flügelzellen- und Zentrifugalpumpe) für Luftfahrzeugturbinenmotoren und dergleichen Anwendungen ein Gehäuse mit einer darin drehbar gelagerten Pumpenantriebswelle. Die Flügelzellenpumpenstufe umfaßt einen an die Welle gekuppelten Rotor und mit einer peripheren Anordnung von Flügeln in entsprechenden Schlitzen. Ein Kontur- oder Nockenring umgibt den Rotor und bestimmt mindestens einen Fluiddruckhohlraum zwischen dem Rotor und der gegenüberstehenden Konturringoberfläche. In der Zentrifugalpumpenstufe ist ein Laderlaufrad an die Pumpenantriebswelle zur Drehung innerhalb des Gehäuses angekuppelt und weist eine Umfangsanordnung von radial sich erstreckenden, darin eingeformten Kanälen auf. Ein Pumpeneinlaß im Gehäuse fördert Fluid zur Flügelzellenpumpenstufe, von dessen Auslaß das Fluid zu den inneren Enden der Laderlaufradkanäle gefördert wird. Der Pumpenauslaß empfängt Fluid bei erhöhtem Druck von der Zentrifugalpumpenstufe.
In der bevorzugten Ausführungsform dieses zweiten Aspekts der Erfindung wird Fluid von dem Auslaß der Flügelzellenstufe zum Einlaß der Zentrifugalstufe über einen schraubenförmigen Pumpeneinlaufkranz gefördert, der zusammen mit dem Laderlaufrad umläuft, um den Fluiddruck zu den Einlaßenden der Laderlaufradkanäle anzuheben, und durch einen Injektor, der eine Umfangsanordnung von Düsen umfaßt, um den Brennstoffdruck am Einlaß zum Pumpeneinlaufkranz anzuheben. Vorzugsweise umfaßt die Flügelzellenstufe Haupt- und Nebeneinlässe, wie zuvor in Verbindung mit dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben, so daß die kombinierte zweistufige Pumpe gemäß diesem zweiten Aspekt der Erfindung nicht nur Dampf- und Luftblasen in dem hindurchtretenden Brennstoff beseitigt, sondern auch für genügend Auslaßdruck und Strom zur Anwendung während des Starts mit niedriger Geschwindigkeit der Luftfahrzeugturbinenmotore sorgt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird zusammen mit zusätzlichen Zielrichtungen, Merkmalen und Vorteilen am besten aus der nachfolgenden Beschreibung, den angefügten Ansprüchen und den begleitenden Zeichnungen verständlich. Dabei zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine zweistufige Brennstoffpumpe für einen Luftfahrzeug- Turbinenmotor und dergleichen Anwendungen gemäß einer zur Zeit bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 einen Schnitt im wesentlichen entlang der Linie 2-2 in Fig. 1,
Fig. 3 eine Schemadarstellung eines Luftfahrzeug- Brennstoffliefersystems unter Einschluß der zweistufigen Pumpe der Fig. 1,
Fig. 4 einen Schnitt durch eine zweistufige Brennstoffpumpe gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 5 einen Schnitt im wesentlichen entlang der Linie 5-5 in Fig. 4 und
Fig. 6 eine Schemadarstellung eines Luftfahrzeug- Brennstoffördersystems unter Einschluß der Pumpe nach Fig. 4.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Fig. 1 und 2 stellen eine zweistufige Brennstoffpumpe 10 eines Luftfahrzeugturbinenmotors gemäß einer zur Zeit bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dar und umfaßt eine Flügelzellenpumpe 12 und eine Zentrifugalpumpe 14, die in einem einheitlichen Gehäuse 16 untergebracht sind. Die Flügelzellenpumpe 12 umfaßt einen Rotor 18 mit axial zueinander ausgerichteten Wellenstümpfen 20, 22, die in entsprechenden Öffnungen eines Paares von sich axial gegenüberstehenden Druckplatten 24, 26 drehbar gelagert sind. Der Rotor 18 besitzt eine Umfangsanordnung von gleichförmig beabstandeten, sich radial erstreckenden, Peripheren Schlitzen 28, in denen eine entsprechende Anzahl von Flügeln 30 in radialer Richtung verschieblich angeordnet sind. Ein Nocken- oder Konturring 32 ist zwischen den Druckplatten 24, 26 angebracht und weist eine radial nach innen gerichtete Oberfläche 34 auf, die eine Flügelbahn bildet und den Rotor 18 sowie die Flügel 30 umgibt. Die Druckplatten 24, 26 und der Konturring 32 sind zwischen einer Schulter 36 der Schale 28 des Gehäuses 16 sandwichartig eingeschlossen, und ein Rückhalteflansch 40 ist an dem offenen Rand der Schale 38 befestigt.
Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich, ist der Konturring 32 mit der Oberfläche 34 exzentrisch zur Achse des Rotors 18 angeordnet, um einen einzelnen sichelförmigen Hohlraum 42 zwischen dem Rotor 18 und dem Konturring 32 zu bilden, d.h. die Pumpe 12 ist eine Flügelzellenpumpe mit einzelner Ausbuchtung. Ein Fluideinlaß zur Pumpe 12 umfaßt eine axial beabstandete Anordnung von radialen Kanälen 44 im Ring 32, die sich in den Hohlraum 42 an dessen vorderer Kante mit Bezug auf die Drehrichtung 46 (Fig. 2 des Rotors) öffnen. Die Kanäle 44 erstrecken sich nach außen von dem Pumpenhohlraum 42 in eine ringförmige Kammer 48 (Fig. 1), die einen zylindrischen Filter 50 umgibt. Das Filter 50 ist zwischen der Widerlagerplatte 26 und einem Einlaßenddeckel 52 axial gefangen, der an der Widerlagerplatte 24 befestigt ist. Eine Fluideinlaßöffnung 54 erstreckt sich axial durch den Enddeckel 52 in das zylindrische Filter 50, durch welches Einlaßfluid in radialer Richtung zur Kammer 48 und von dort zu den Pumpeneinlaßöffnungen 44 im Konturring 32 strömt. Das Fluid mit Einlaßdruck fließt auch durch die Kanäle 56 (Fig. 1) zu einem ringförmigen Hohlraum 58 zwischen dem Konturring 32 und der Schale 38. Eine in axialer Richtung beabstandete Anordnung von Auslaßöffnungen 60 (Fig. 2) erstreckt sich radial durch den Konturring 32 an der rückwärtigen Kante des Pumpenhohlraums 42 und fördert Fluid mit Auslaßdruck zu einer Fluidkammer 62 (Fig. 1) zwischen der Druckplatte 26 und der Gehäuseschale 38.
Gemäß einem ersten wichtigen Aspekt der vorliegenden Erfindung erstrecken sich eine Mehrzahl von axial beabstandeten Kanälen 64 (Fig. 1 und 2) radial durch den Nocken- oder Konturring 32 und sind in Umfangsrichtung zwischen einem entsprechenden Paar von Einlaßöffnungen oder -kanälen 44 und Auslaßöffnungen oder -kanälen 60 angeordnet. Kanäle 64, welche Nebeneinlaßöffnungen zu der Pumpenkammer 42 bilden, sind direkt mit der Auslaßfluidkammer 62 über eine Öffnung 66 (Fig. 1) in der Druckplatte 26 verbunden. Daher ist Fluid mit Auslaßdruck der Flügelzellenpumpe 12 beim Pumpenhohlraum 42 über die Nebeneinlaßöffnungen 64 verfügbar. Hinsichtlich Fig. 2 wird bemerkt, daß die Umfangsabmessungen der Haupteinlaßöffnung 44, der Nebeneinlaßöffnung 46 und der Auslaßöffnung 60 zu dem Winkelabstand zwischen benachbarten Flügeln 30 so koordiniert ist, daß die Fluidöffnungen über zugeordnete Abdichtabstände 65, 67 getrennt sind, die mindestens dem Winkelabstand zwischen zwei benachbarten Flügeln gleich sind. Daher sind Einlaß- und Auslaßöffnungen effektiv voneinander durch die Flügel und die entsprechenden Abdichträume des Konturrings voneinander abgedichtet.
Eine Antriebswelle 68 ist in einem Schulterlager 72 mit Lagerhalter 74 innerhalb eines Antriebsenddeckels 70 drehbar gelagert. Eine Antriebskupplung 76 erstreckt sich nach außen von der Welle 68, um die Welle 68 mit einer nicht gezeigten, externen Quelle der Antriebskraft zu kuppeln. Das distale oder kupplungsferne Ende 78 der Antriebswelle 68 ist an der Druckplatte 26 koaxial zu der Einlaßöffnung 54 und zum Filter 50 drehbar gelagert. Ein Antriebszahnrad 80 der Flügelzellenstufe ist mit einer Schraube 82 am Stumpfende 22 des Rotors 18 extern zur Druckplatte 26 montiert und steht in Eingriff mit einem Zahnrad 83, die auf das distale Ende der Antriebswelle 68 mit Federkeil verbunden ist, um den Rotor 18 um eine parallel versetzte Achse zur Achse der Antriebswelle 68 und der Einlaßöffnung 54 anzutreiben. Der Antriebsenddeckel 70 ist an der Schale 38 befestigt.
Ein Laderlaufrad 84 ist auf der Welle 68 innerhalb des Gehäuses 16 montiert. Der äußere Umfang des Laderlaufrades 84 ist zwischen entgegengesetzten Teilen des Enddeckels 70 und der Schale 38 gelegen und ist mit Bezug auf diese über eine Labyrinthdichtung 86 abgedichtet. Das Laderlaufrad 84 weist eine Umfangsanordnung von internen Kanälen 88 auf, die sich radial zum Laderlaufradkörper vom inneren Ende benachbart der Drehachse zum äußeren Ende am Laderlaufradumfang erstrecken. Jeder Kanal 88 ist im Längsschnitt (wie in Fig. 1 gezeigt) bogenförmig und verjüngt sich von einem im großen und ganzen axial ausgerichteten Einlaßende benachbart der Laderlaufradachse auf ein engeres, im großen und ganzen radial ausgerichtetes Auslaßende an dem Laderlaufradrand. Ein Kragen 90 ist integral mit dem Laderlaufrad 84 ausgebildet und erstreckt sich axial von diesem zur Druckplatte 26. Ein schraubenförmiger Flügel 92 erstreckt sich radial nach außen vom Kragen 90, um einen Pumpeneinlaufkranz zu bilden und den Fluiddruck an den Einlaßenden der Laderlaufradkanäle 88 anzuheben. Eine ringförmige Pumpeneinlaufkranzkammer 94 umgibt den Flügel 92 und mündet über einen Kanal 96 in die Kammer 62. Injektordüsenkanäle 98 sind im Winkelabstand voneinander mit Bezug auf die Achse der Antriebswelle 68 angeordnet und erstrecken sich von der Kammer 62 zur Pumpeneinlaufkranzkammer 94 im Winkel mit Bezug auf die Achse der Antriebswelle. Eine Düsenöffnung 100 ist in der Schale 38 in axialer Ausrichtung mit dem jeweiligen Kanal 98 gebildet und erstreckt sich zwischen der Kammer 62 und einer umgebenden Kammer 102, die durch die Gehäuseschale 38 und den Enddeckel 70 gebildet wird. Die Kanäle 88 im Laderlaufrad 84 münden in die Kammer 102 an dem Laderlaufradumfang, so daß die Kammer 102 Fluid mit Auslaßdruck der Zentrifugalpumpe 14 enthält. Ein Kanal 104 erstreckt sich von der Kammer 102 durch den Enddeckel 70 und bildet den Auslaß der Pumpe 10.
Die Kammer 102 ist auch an einen Kanal 106 angeschlossen, der sich durch die Schale 38 (Fig. 1), den Konturenring 32 (Fig. 1 und 2) und die Druckplatte 24 zu einer Kammer 108 (Fig. 1) in der Druckplatte 24 erstreckt. Eine axiale Bohrung 110 im Rotor 18 mündet in die Kammer 108. Eine Mehrzahl von Kanälen 112 erstreckt sich im Rotor 18 radial nach außen von der Bohrung 110 zu den inneren Kanten der Flügelschlitze 28 und fördert so Fluid mit Pumpenauslaßdruck an die Flügelschlitze unterhalb der Flügel. Dieser Unterflügeldruck hält die Flügel 30 in radialer Anlage zu der umgebenden Oberfläche 34 des Konturenrings. Ein Druckventil 114 (Fig. 1) umfaßt einen Hohlkolben 116, der innerhalb eines Kanals 118 in der Schale 38 axial verschieblich gelagert ist und in Verbindung mit der Auslaßkammer 62 der Flügelzellenstufe steht. Ein Kanal 120 erstreckt sich radial vom Kanal 118 und steht mit der Einlaßkammer 48 der Flügelzellenpumpe 12 in Verbindung. Eine Schraubenfeder 122 ist innerhalb des Kolbens 116 zwischen der Kolbenbasis und einem gegenüberliegenden Federsitz 124 mit Druck gefangen, der in den Kanal 118 eingeschraubt ist. Die Feder 112 drängt normalerweise den Kolben 116 gegen einen Sitz 126 im Kanal 118, so daß die Verbindung zwischen dem Kanal 118 und dem Kanal 120 versperrt wird.
Fig. 3 ist eine Schemazeichnung der Pumpe 10 in einem Brennstoffördersystem 128 eines Luftfahrzeugmotors. Brennstoff wird von einem Tank 130 über ein Absperrventil 132 zum Einlaß A der Flügelzellenpumpe 12 am Einlaßkanal 54 des Enddeckels (Fig. 1) gezogen. Der Flügelzellenauslaß C bei der Kammer 62 (Fig. 1) wird zum Nebeneinlaß B an der Öffnung 64 (Fig. 1 und 2), zum Haupteinlaß A über das Druckventil 114 und die Kanäle 115 und zum Einlaß eines Injektors 134 (Fig. 1 und 3) gefördert, der durch Düsen 100 und dazu ausgerichtete Kanäle 98 gebildet wird. Der Auslaß des Injektors 134 bei der Kammer 94 wird dem Pumpeneinlaufkranz 136 zugeführt, der durch den Schraubflügel 92 gebildet wird und von dort zum Auslaß D (Fig. 1 und 3) zu den Kanälen 88 des Laderlaufrades 84. Der Auslaß E (Fig. 1 und 3) der Laderlaufradstufe 84 bei der Fluidkammer 102 (Fig. 1) wird den Injektordüsenöffnungen 100 zugeführt, wie in Fig. 2 gezeigt, und auch zu den Unterflügelkammern der Pumpe 12, wie zuvor beschrieben. Der Laderlaufauslaß wird auch extern der Pumpe 10 durch ein Filter 138 (Fig. 3) und ein Strommesser 140 zu der Hauptmotorpumpe 142 gefördert. Der Auslaß der Pumpe 142 wird über ein geeignetes Brennstoffregelsystem 144 sowie über einen gegebenenfalls vorhandenen Wärmetauscher 146 zur Anhebung der Temperatur zu dem zugeordneten, nicht dargestellten Luftfahrzeugmotor gefördert. Andere Motoren können in gleicher Weise von dem Tank 130 oder getrennten Brennstoffvorrattanks 148 durch Betätigung der Absperrventile 150 versorgt werden. Eine Starterpume 152 fördert Brennstoff vom Tank 130 über ein Druckbegrenzungsventil 154 und ein Rückschlagventil 156 zu den verschiedenen Motorbrennstoffzufuhrsystemen über die Absperrventile 150.
Die einhüftige Flügelzellenstufe 12 mit positiver Verdrängung der Pumpe 10 ist zur Reinigung der Einlaßleitung ausgelegt, und zwar übersteigt der nach Konstruktion ausgelegte Strom die spezifizierten Brennstoffstromanforderungen des Motors. Der Überschußstrom wird entweder vom Auslaß C zum Einlaß A über das Druckventil 114 rückgeführt oder wird zu dem Nebenbrennstoffeinlaß B der Flügelzellenstufe kanalisiert. Wenn der Einlaßstrom keinen Dampf oder keine Luftblasen enthält, gelangt der gesamte überschüssige Strom über das Druckventil 114 zum Einlaß A. Wenn Dampf und Luftblasen in dem Einlaßstrom vorhanden sind, enthält das Fluid in der Fluidpumpenkammer der Flügelzellenpumpe etwas Gas (Brennstoffdampf oder Luft). Ein Anteil des Überschußstroms am Auslaß C fließt dann durch den Nebeneinlaß B und komprimiert den Dampf oder die Luft und löst den in der Pumpenkammer vorhandenen Dampf auf. Der Rest des Überschußstroms gelangt durch das Ventil 114 zum Haupteinlaß A der Flügelzellenpumpe, wie zuvor beschrieben. Die Druckschwelle des Ventils 114 ist in Abstimmung mit den Brennstoffstromanforderungen und dem maximalen spezifizierten Dampf/Flüssigkeits-Verhältnis ausgewäht. Da der Betrag von Luft, die in einem gegebenen Brennstoffvolumen aufgelöst ist, sich mit dem Druck erhöht, erhöht der Wiederumlauf des Auslaßfluids der Flügelzellenpumpe mit Auslaßdruck zur Flügelzellenpumpenkammer die Fähigkeit des Fluids in der Pumpenkammer, Luft und Dampf zu absorbieren, zusätzlich zu der Komprimierung der Luftblasen. Beispielsweise ermöglicht eine Druckschwelle von 20 psi oder 1,5 bar am Ventil 114 in einer Ausführungsform der Erfindung einen kontinuierlichen Dauerbetrieb mit einem Dampf/Flüssigkeits-Verhältnis von 1,0 am Einlaß A ohne Kavitation.
Fig. 4 bis 6 stellen eine zweistufige Brennstoffpumpe 160 gemäß einer modifizierten Ausführungsform der Erfindung dar. Funktionell gleiche oder ähnliche Elemente in der Pumpe 160 zu solchen in der Pumpe 10, wie zuvor im einzelnen in Verbindung mit den Fig. 1 bis 3 beschrieben, tragen entsprechend die gleichen Bezugszahlen. In der Pumpe 160 wird der Pumpeneinlaß durch einen radialen Kanal 162 gebildet, der in eine ringförmige Kammer 164 innerhalb der Pumpengehäuseschale 166 einmündet. Der Pumpeneinlaufkranz 136 öffnet sich in die Kammer 164 und fördert Fluid zum Laderlaufrad 84. Der Auslaß des Laderlaufrades 84 bei der Kammerm 102 wird über einen Kanal 168 in der Schale 166 zu einem Ringraum 170 gefördert. Die Injektorstufe 134 umfaßt eine Umfangsanordnung von Düsenöffnungen 172, die sich von dem Raum 170 in die Kammer 164 erstrecken und von dort durch radiale Kanäle 98 zu einer Stelle benachbart der Schraubrippe 92 des Pumpeneinlaufkranzes 136. Die Auslaßkammer 102 der Zentrifugalstufe steht über ein Filter 50 mit einem Paar von sich gegenüberliegenden Einlaßöffnungen 174 im Konturenring 176 der Flügelzellenpumpenstufe 178 in Verbindung.
Die Flügelzellenpumpenstufe 178, wie am besten aus Fig. 5 ersichtlich, weist eine Flügelpumpenkonfiguration mit zwei Ausbuchtungen oder Hüften im Gleichgewicht auf und besitzt Haupteinlaßöffnungen 174, Flügelstufenauslaßöffnungen 177, die mit dem Pumpenauslaß 179 (Fig. 6) in Verbindung stehen, und Nebenpumpeneinlaßöffnungen 180. Wie in den Ausführungsformen der Fig. 1 bis 3 und am besten aus Fig. 6 ersichtlich, ist der Auslaß 179 direkt mit den Motorbrennstoffregler verbunden. Von dem Regler abgeregelter Brennstoff ist über Kanäle 181 (Fig. 6) zu den Hilfseinlaßöffnungen 180 geführt und steht auch über das zugeordnete Druckventil 184 mit den Haupteinlaßöffnungen 174 der Pumpe 178 in Verbindung. Ein Drucksensor 186 überspannt das Filter 50 und spricht auf einen übermäßigen Druckabfall am Filter 50 an, um dieses anzuzeigen. Dabei kann Strom durch ein Bypass-Ventil 190 fließen, wobei der ungefilterte Auslaß des Ladelaufrades 84 direkt zum Flügelzelleneinlaß 174 über das Bypass-Rückschlagventil 190 gefördert wird. Der Rotor 182 ist direkt mit der Welle 98 gekoppelt und dreht sich koaxial mit dieser.

Claims

1. Brennstoffpumpe für Luftfahrzeugturbinenmotor und dergleichen Anwendungen mit folgenden Merkmalen:

eine Fluideinlaßeinrichtung (128; 162),

eine Fluidauslaßeinrichtung (104; 179),

ein Gehäuse (16, 166) mit einer Pumpenantriebswelle (68), die zur Drehung um die Achse innerhalb des Gehäuses gelagert ist,

eine Flügelzellenpumpe (12; 178), die einen mit der Welle (68) gekuppelten Rotor (18; 182) zur kontinuierlichen Drehung innerhalb des Gehäuses aufweist, der eine Mehrzahl von sich radial erstreckenden, peripheren Schlitzen (28) eine Mehrzahl von in den Schlitzen (28) einzeln verschieblich angeordneten Flügeln (30) aufweist, ferner ist eine Einrichtung zur Bildung eines Nocken- oder Konturenrings (32; 176) innerhalb des Gehäuses (16; 166) vorgesehen, die den Rotor (18; 182) umgibt und eine radial nach innen gerichtete Oberfläche (74) zur Bildung einer Flügelbahn sowie mindestens einen sichelförmigen Hohlraum (42) zwischen der Oberfläche (34) und dem Rotor (18) aufweist und eine Flügelzelleneinlaßeinrichtung (44, 64; 174, 180) mit ersten und zweiten Öffnungen, und eine Flügelzellenpumpenauslaßeinrichtung (60; 177) in dem Gehäuse (16; 166).

dadurch gekennzeichnet,

daß eine Zentrifugalpumpenstufe (14) ein Laderlaufrad (84) umfaßt, das mit der Welle (68) für kontinuierliche Drehung innerhalb des Gehäuses (16; 166) gekuppelt ist und eine Umfangsanordnung von sich radial erstreckenden und darin eingeformten Kanälen (88) besitzt, und

daß eine Einrichtung (92, 136) zur kontonuierlichen Förderung von Fluid zu den radial inneren Enden der Laderlaufradkanäle (88) vorgesehen ist, wobei die Flügelzellenpumpenstufe und die Zentrifugalpumpenstufe eine zweistufige Pumpe bilden, die in allen Phasen des Betriebs arbeitet, um Fluid durch beide Stufen, die Flügelzellenpumpe und die Zentrifugalpumpe, zu pumpen.

2. Brennstoffpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluideinlaßeinrichtung (128; 162) eine mit dem Tank (130) verbundene Fördereinrichtung (152) aufweist.

3. Brennstoffpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidauslaßeinrichtung (104; 179) mit einer Brennstoffregeleinrichtung (144) verbunden ist.

4. Brennstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluideinlaß- und -auslaßeinrichtung (128) mit der Flügelzellenpumpeneinlaßeinrichtung (44, 48, 54) verbunden ist und daß die Fluidauslaßeinrichtung (104) zum Empfang von Auslaßfluid bei erhöhtem Druck mit den radial äußeren Enden der Ladelaufradkanäle (88) verbunden ist.

5. Brennstoffpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebeneinlaßöffnung (64) der Flügelzellenpumpe direkt mit einer Auslaßfluidkammer (62) der Flügelzellenpumpe verbunden ist.

6. Brennstoffpumpe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügelzellenpumpenauslaßeinrichtung (60) auch über ein Druckventil (114) mit der ersten Einlaßöffnung (44) verbunden ist.

7. Brennstoffpumpe nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidauslaßeinrichtung (104) auch mit einem Injektor (134) in Verbindung steht, dessen Auslaß mit der kontinuierlichen Fördereinrichtung (92) in Verbindung steht.

8. Brennstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fuildeinlaßeinrichtung (162) mit der kontinuierlichen Fördereinrichtung (136) verbunden ist und daß die Fluidauslaßeinrichtung (179) zum Empfang von Auslaßfluid bei erhöhtem Druck mit der Flügelzellenpumpe (178) in Verbindung steht.

9. Brennstoffpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügelzellenpumpe Auslaßeinrichtungen (179) über die Brennstoffregeleinrichtung (144) mit einem Bypass- Brennstoffkanal (181) und mit der zweiten Einlaßöffnung (180) in Verbindung steht.

10. Brennstoffpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypass-Brennstoffkanal (181) auch über ein Druckventil (184) mit der ersten Einlaßöffnung (174) verbunden ist.

11. Brennstoffpumpe nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladelaufradkanäle (88) auch mit einem Injektor (134) verbunden sind, dessen Auslaß mit der kontinuierlichen Fördereinrichtung (136) in Verbindung steht.

12. Brennstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Welleneinrichtung (22) den Rotor (18) zur Drehung innerhalb des Gehäuses (16) um eine Achse parallel und versetzt zur Wellenachse (68) und eine Zahnradantriebseinrichtung (80, 83) zur Kupplung des Rotors (18) mit der Welle (68) vorgesehen sind.

13. Brennstoffpumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenfluideinlaß einen axialen Einlaßkanal (54) in dem Gehäuse (16), ein den Einlaßkanal (54) umgebendes, zylindrisches Filter (50), eine das Filter (50) äußerlich umgebende Kammer (48) zur Aufnahme von gefiltertem Einlaßfluid, welches radial durch das Filter fließt, und eine Einrichtung (56) zur Verbindung der Kammer (48) mit der Einlaßöffnung (44) aufweist.

14. Brennstoffpumpe nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügelzellenpumpenstufe (12) eine Druckplatteneinrichtung (24, 26) an axial sich gegenüberliegenden Seiten des Rotors (18) umfaßt und daß der Rotor (18) an der Druckplatteneinrichtung (24, 26) drehbar gelagert ist.

15. Brennstoffpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Fluidkammern in dem Rotor (18) an radial inneren Enden der zugeordneten Schlitze (28) und Kanaleinrichtungen (106, 108, 110, 112) in dem Gehäuse (16) zur Förderung von Fluid von dem Pumpenauslaß (102) zu den Kammern vorgesehen sind.

16. Brennstoffpumpe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanaleinrichtungen (106 bis 112) einen ersten, sich axial in den Rotor erstreckenden Kanal (110) und eine Mehrzahl von sich radial erstreckenden, zweiten Kanälen (112) umfaßt, die den ersten Kanal mit einer entsprechenden Kammer individuell verbinden.

17. Brennstoffpumpe nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Förderung von Fluid von der Auslaßeinrichtung (62) der Flügelzellenpumpe zu den radial inneren Enden der Laderlaufradkanäle einen schraubenförmigen Pumpeneinlaufkranz (92, 136) umfaßt, der sich mit dem Laderlaufrad (84) dreht, und eine Einrichtung (96, 98, 100) zur Förderung von Fluid von der Flügelpumpenauslaßeinrichtung (62) zu einem Ende (94) des von dem Laderlaufrad (84) entfernten Pumpeneinlaufkranzes (136) umfaßt.

18. Brennstoffpumpe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpeneinlaufkranz (92, 136) und das Laderlaufrad (84) einstückig und integral ausgebildet sind.

19. Brennstoffpumpe nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Förderung von Fluid von der Flügelzellenpumpenauslaßeinrichtung zu dem Pumpeneinlaufkranzende (94) einen Injektor umfaßt, der eine Umfangsanordnung von Injektorkanälen (98) in dem Gehäuse zur Förderung von Fluid zu dem Pumpeneinlaufkranzende (94) und eine Umfangsanordnung von Düsenöffnungen (100) umfaßt, die zu den Injektorkanälen (98) ausgerichtet sind und Fluid von dem Pumpenfluidauslaß (102, 104) empfangen.