CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

El sector en el cual se aplica la presente invención de manera práctica es en la industria de aeronaves y otros sectores donde es necesario implementar sistemas efectivos en costo para suministrar combustible de manera precisa y segura bajo condiciones extremas de operación.

ANTECEDENTES

Los nuevos desarrollos en diseño y materiales van a tener un mayor impacto no sólo en el consumo de combustible de los futuros aviones sino que también la forma en la que son manufacturados. Lo que se está viendo hoy son saltos pequeños en la eficiencia de la aeronave con una posibilidad muy alta de alcanzar 15 a 20% en un futuro cercano. La revisión de patentes se reduce principalmente a las patentes de General Electric número US 8181891 B2 y titulo "monolithic fuel injector and related manufacturing method" asi como a las patentes de Williams International munero US 6925812 B2 de titulo "rotary injector"; US 8763405 B2 de titulo "Gas turbine engine rotary injection system and method".

En la patente de General Electric, la invención se basa en un desarrollo de una cabeza inyección monolítica y la forma de manufactura rápida que la origina. El método de manufactura propuesto es la utilización del sintetizado láser o DMLS; de acuerdo a la invención, se eliminan los procesos de unión y soldadura fuerte así como los procesos de electro erosión EDM con el que actualmente se usa para fabricar estos componentes. Las ventajas de utilizar el DMLS es que se puede producir un componente metálico directamente del modelo CAD mediante capaz aditivas. El material utilizado es polvo de cobalto, cromo y aleaciones de níquel. La idea en esta patente es evitar las fugas en las uniones y reducir los costos de post manufactura adicionales después de creada la pieza. Las desventajas se presentan en los ángulos de ataque del láser, los cuales debido a la orientación permiten que se originen micro fracturas en ciertos ángulos. Otra desventaja es la necesidad de utilizar un componente base para la adición de metal a manera de capaz aditivas. La necesidad utilizar el componente base contrarresta la ventaja de realizar un componente de manera rápida, pues la necesidad de componentes prefabricado se hace evidente. Las patentes de Williams internacional, nos presentan un sistema de inyección rotatorio del mismo tipo que utilizan las turbinas de la serie FJ 44. La invención descrita en la patente se basa en la utilización de una serie de componentes de manera conjunta para suministrar combustible a la turbina bajo cualquier condición de vuelo. Las condiciones de vuelo se consideran dependiendo de la altitud y la fase de vuelo (despegue, velocidad crucero y descenso): el sistema de inyección deberá de ser capaz de entregar combustible aún si la aeronave cae en picada o va de cabeza. La manera en la que están construidos estos dispositivos es mediante componentes que son unidos mediante métodos soldadura fuerte y en distintos casos, se utilizan pernos.

Al ser un dispositivo que se encuentra girando sobre su propio eje a muy alta velocidad, cualquier desviación en su ensamble o construcción puede originar vibraciones que van afectar la estabilidad mecánica de los componentes. La principal diferencia entre la patente presentada y el proyecto propuesto, es la utilización de componentes monolíticos con la sección transversal más regular posible, por lo que se obtendrá un mejor desempeño.

La literatura científica para el desarrollo de componentes monolíticos para sistemas de inyección de grado aeroespacial al igual que en las patentes es reducida, principalmente derivados del recelo originado por las políticas de seguridad nacional sobre las cuales las empresas aeroespaciales están reguladas. Sin embargo, se hizo una revisión literaria a varios artículos de investigación en los cuales se pueden extrapolar ciertas características.

Zolkiewsk, propone en su artículo un estudio basado en discos rígidos rotacionales con columnas de sección transversal variable montadas sobre ellos. Se hace referencia a la vibración originada cuando se aplica una carga transversal que varía con el tiempo de manera ortogonal al eje de la columna y paralelo al disco. Se presenta una modelación matemática que puede ser trasladada sin problemas a distintos tipos de turbinas y bombas. Mediante ecuaciones del movimiento rotacional e introduciendo fuerzas del Corblis y fuerzas centrífugas se hace una modelación matemática del efecto de transportación. El estudio propone una comparativa entre dos casos; uno que presenta una columna de sección uniforme y otro de sección variable; se comparan los resultados en base a la flexibilidad dinámica utilizando la amplitud en función de la frecuencia, así como un análisis dinámico basado en el método de Galerking. Los resultados son contundentes a la hora de comparar uno con el otro, lo que nos permite de manera clara modelar un sistema similar en la realidad y enfocarse en reducir la frecuencia natural originada de imperfecciones tanto en el maquinado como en los tratamientos térmicos que pudieran ocasionar alguna falla mecánica. SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Los detalles característicos de la presente invención se muestran claramente en la siguiente descripción. Las figuras y ejemplos que la acompañan se utilizan para explicar el funcionamiento del dispositivo, por lo que no deben ser considerados como limitativos, para éste.

BREVE DESCRIPCIÓN DE FIGURAS

La figura 1 es una vista en perspectiva del sistema del estructura monolítica de la bomba de combustible. La figura 2 es una vista en perspectiva del sistema del estructura monolítica de la bomba de combustible en otro ángulo.

La figura 3 es una vista de la cubierta de la bomba descrita en la presente invención. La figura 4 es una vista de una tapadera intermedia déla bomba de esta invención.

La figura 5 es una vista del impelente de la bomba descrita en este invención.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCIÓN

El sistema descrito en el presente invención se trata de un sistema de bombeo de combustible para turbinas en aeronaves donde el cuerpo de la bomba (1) y la cubierta de bomba (6) juntos ensamblados muestran el cuerpo completo la bomba de la presente invención; dentro de este cuerpo van alojados algunos otros componentes que permitirán establecer y controlar presión y flujo en la bomba; el combustible que ingresa al sistema por el puerto de entrada (2) es impulsado por medio del impelente de la bomba (7) mientras que un sensor de presión de salida (4) controla de manera electrónica la rotación de dicho impelente para mantener el flujo y presión requeridos por la turbina. El suministro de combustible que se tiene en el puerto de entrada (2) de la bomba también es monitoreado por medio de un sensor de presión de entrada (5) que se encuentra localizado en el cuerpo monolítico, dicho sensor de entrada (5) que al detectar un exceso de flujo de entrada de combustible abre un par de puertos de retorno (3) de combustible que evitan que la bomba se sobrecargue de combustible para ayudar a mantener el flujo de presión correctos redundando así las medidas tomadas con el sensor de presión de salida (4). La cubierta de la bomba cuenta con un sistema de sellado para mantener la carga de presión, cerrar el ensamble y mantener la presión de entrada. Además este sistema cuenta con una tapadera intermedia (8) que ayuda a regular la presión en la bomba como una tercera medida de seguridad y de redundancia para minimizar al máximo las fallas y mantener dentro de los límites requerido el flujo y la presión de combustible.

La flecha de rotación (9) de la bomba con su eje hueco permite inicializar la propulsión del sistema minimizando el tiempo de reacción en comparación con un eje solido debido a la fuerza inercial de las partes en movimiento, lo cual es de suma importancia para el objeto de la presente invención ya que uno de los factores más importantes a cuidar dentro del suministro de combustible de una turbina de avión es el flujo y la presión constante y adecuadas de combustible. De ahí que parte del objeto de la presente invención es garantizar el flujo y presión de combustible correctos en su salida; además de minimizar los riesgos de fallos por fuga de combustible al proponer una inidad monolítica de bombeo.