[发明专利]一种多工况无刷直流电动泵

说明书

技术领域

一种多工况无刷直流电动泵属于飞机燃油系统技术领域，涉及一种由无刷直流电动机驱动、可在多个工况点工作的宽包线离心式燃油泵的设计和结构。

背景技术

多年以来，运输类飞机及其输油泵因型号替代周期长等原因发展缓慢，输油泵工作状态单一、功重比低、效率低、维护困难；究其原因，主要是这些泵采用有刷电机驱动，转速低，无控制，工况点不可调或可调范围极小。

近年来，民航机、运输机和水上飞机不断地提高机载成品的高可靠性、长寿命、易维护、高功重比和自适应性能等要求，而无刷直流电动机技术也随之发展进步。相比有刷电机，无刷直流电机无换向器，工作平稳、转速高，方便控制。

发明内容

本发明的目的：设计研制一种可直接控制多状态工作的无刷直流电动泵，能在很宽的“流量-压力”包线范围内工作，具有多状态切换工作、拆装自封、左右件/对称件、耐坠撞和全面防错等功能，可以满足新一代运输类飞机燃油系统功能和综合管理需要，同时提高输油泵可靠性和安全性，改善维护性，大幅降低产品重量。

本发明的技术方案：本发明由泵芯组件(9)和拆装自封组件(10)两部分组成，其中泵芯组件(9)包括无刷直流电动机(1)、离心叶轮(2)、滤网(3)、泵入口段(4)和径向导叶(5)，装自封组件(10)包括泵罩(6)、单向活门(7)和活门壳体(8)；每两个径向导叶(5)间形成的流道，流道中心线的朝向从泵入口段(4)处的径向转为径向导叶(5)尾端的轴向。如图1所示，由一个无刷直流电动机(1)驱动安装在无刷直流电动机(1)轴上的离心叶轮(2)旋转，抽吸油箱内的燃油经滤网(3)和扇形截面的径向流道后进入泵入口段(4)，流经离心叶轮(2)离心增压，然后进入径向导叶(5)进一步扩散增压，形成的增压燃油汇流后经过泵罩(6)与无刷直流电动机(1)壳体间轴向环形流道，经泵罩(6)顶部的菌状单向活门(7)和活门壳体(8)，流出到燃油出口管。如图2所示，所述无刷直流电动机(1)自带控制器，无刷直流电动机(1)的输出功率和转速状态多级可调、连续可调，使无刷直流电动泵在较大的“流量-压力”包线范围内工作在一组相似曲线上。

如图3、图4所示，多工况泵芯为由控制器控制多状态切换工作的无刷电机驱动的离心泵，泵芯组件整体安装在拆装自封结构内。其中多状态切换工作功能通过确定泵和无刷直流电动机的多个工作状态，在控制器内设计电机调速控制模块来控制电机工作。拆装自封功能主要在拆装时自封燃油入口(11)和出口(12)，打开或自封燃油入口依靠通过定位和限位结构与泵芯联动的密封筒实现；打开燃油出口依靠电机顶部的顶杆打开柱塞活门实现，而自封燃油出口依靠弹簧压紧柱塞活门实现；左右件/对称件功能在拆装自封组件和多工况泵芯组件之间用安装或对称调位结构来实现；防错功能通过接口的限位和定位等综合防错设计来满足；通过一体化和四巧设计(“取消、重排、简化、合并”)方法优化，提高功重比和可靠性；耐坠撞要求通过内部结构和安装结构的保护、缓冲和吸能设计来满足。

本发明的有益效果：本发明是国内外首次研究的、可在较宽包线范围工作、实时满足燃油系统调节要求的运输类飞机输油泵，其功能集成、一体化结构、拆装自封及壳体设计上有多项创新，具有完全自主知识产权。

本发明成功地在输油泵上满足了大跨度的多个流量-压力输出要求，解决了输油泵多状态和宽包线工作需求及难题，满足故障监测、诊断和重构管理要求，大幅度减小功耗，工作适应性强。

本发明功能、结构和性能的综合一体化设计，集成了多状态工作、同步式拆装自封、对称件/左右件、限流启动、耐坠撞和全面防错功能，制造工艺性和使用维护性好，重量轻、体积小、功重比高、可靠性高、接口适应性强。

本发明具有良好的模块化扩展和系列化改型能力，适于产业化发展。

附图说明：

图1是本发明一种多工况无刷直流电动泵工作原理；

图2是本发明多工况工作示意；

图3是本发明多工况泵芯组件示意；

图4是本发明拆装自封组件示意；

图5是本发明的一体化泵壳体示意；

图6是本发明的电机原理图；

1—无刷直流电动机，2—离心叶轮，3—滤网，4—泵入口段，5—径向导叶，6—泵罩，7—单向活门，8—壳体。

具体实施方式

具体实施方式见图1至图6。下面将通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。