[发明专利]集成流体管道

说明书

提供了一种集成流体管道，该集成流体管道具有两个或多个内部管道，内部管道的尺寸和形状被设计成基于系统的需要来优化每一个管道的液压直径。集成流体管道有利地根据使得离心和/或非同心内部管道的形成能够适于诸如用于飞机的燃气涡轮发动机的或之上的燃料输送系统或液压系统之类的需要转弯的特定应用的添加制造技术来制造。

技术领域

本发明涉及具有两个或多个内部流体管道的集成流体管道设计、以及期望的流体管道的外周几何形状或曲率，所述两个或多个内部流体管道具有特定内部横截面设计。本文中所描述的流体管道用于压降、压力能力、管道布线、和/或低周疲劳寿命属于设计变量的任何应用，例如喷气式飞机的燃料输送系统或液压系统。

背景技术

对于一些流体系统(管或导管系统)而言，多个管或导管根据需要用于分隔系统的各部分，以使系统运转。系统的单独流体部分的压力、流量、温度和流体类型可以发生变化。系统的多个管分别需要某些设计特征，例如支承设备和端部连接部。单独的特征和单独的管必须在操作期间保持特定间隙，以便进行安装和移除。

在用于喷气式飞机发动机的燃料系统的情况下，飞机发动机燃料歧管处于恶劣的环境下并且定位相对靠近燃烧器壳体。燃烧器壳体在发动机变暖时膨胀，但是歧管中燃料的温度保持相对较冷。与多个部件的不同材料膨胀速率相关联的温度差值在歧管上产生了热负荷。在传统的歧管中，安装点之间的管线的长度(即，喷嘴与喷嘴的距离)是固定的，以限制可供提供灵活性的管路的长度。

提供包括在不同的发动机操作状况期间使用的两个或多个燃料回路(例如，先导回路和主要回路)的“分级”燃料传输系统同样是众所周知的。在传统的燃料歧管中，每一个回路或级都需要不同的管路和连接部，从而增加重量、复杂性、和零件数。此外，在燃料不在特定回路中流动的时段期间，位于歧管和其它管路内的燃料通路经受不期望的剩余燃料的积碳(“焦化”)。

所获得的系统需要涡轮发动机内的一定体积、和一定量的材料和零件。必须通过罩来遮挡系统体积以提供光滑表面从而用于使外部空气流过其上。可以通过使系统不同部分之间所需的空间最小化以及组合支承结构和端部配件来减小零件的数量、体积、重量来对发动机和飞机性能进行改进。

在名称为“热联接燃料歧管(Thermally-coupled fuel manifold)”的2015年4月14日提交的共同待审的美国专利申请No.14/685,631中描述了一种集成燃料系统。如图1中所示，集成燃料供给导管具有先导初级流102、两个先导次级流101、和主要流动管线103。集成燃料供给导管被布置在图2中所示的喷气式飞机发动机的燃料供给系统中。一个或多个导管201、202可以具有用于三个流中的每一个并且与位于燃料喷嘴接口位置205的出口凸缘相匹配的入口端口203、204。当与具有环形导管/歧管(多个环形导管/歧管)和用于接近每一个燃料喷嘴的较小的龙头/抽头的早期燃料歧管构造相比，该系统获得显著的零件数减少并且大大简化系统组装/包装。该早期构造在名称为“流体管道(Fluid Conduit)”的2014年12月11日提交的美国专利申请No.US SN 14/407,400中有所描述。这些早期提交的专利申请的公开内容、特别是其对与流体管道设计不相关的喷气式飞机燃料歧管和输送系统方面的公开内容通过引用的方式全部结合到本文中。

在具有多个流的集成燃料供给导管系统中遇到的一个问题是摩擦损失。尽管较大的导管可以用于限制压降，但这不利地影响了系统重量和空间需求。例如，这种用于每一个流的具有较大液压直径的较大的导管导致更大、更硬和更笨重的集成导管，显著地降低防护/压力能力和低周疲劳寿命，并且影响包装。分离流所需的短互连肋可能增大部件中的应力并且还降低其压力能力和疲劳寿命。仍然需要限制摩擦损失同时满足对低周疲劳寿命和空间的需求的集成管道设计。

发明内容