CN101881347A - 用于发电机的油过滤器旁通阀组件 - Google Patents

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Abstract

用于发电机的油过滤器旁通阀组件，包括具有凸缘的弹簧盖，所述凸缘从弹簧盖体沿径向方向延伸，所述弹簧盖体限定了总长度尺寸，所述总长度尺寸与从所述阀盖体端部到所述凸缘的尺寸限定的比率在1.6∶1-1.2∶1之间。旁通阀组件还包括具有多个窗口的阀套。多个窗口的每一个都包括纵向边缘，所述纵向边缘限定了纵向边缘半径和拐角半径。

Description

用于发电机的油过滤器旁通阀组件
技术领域
本发明涉及阀，且更具体地涉及发电机的油过滤器旁通阀。
背景技术
综合驱动发电机(IDG)和可变频发电机(VFG)系统通常包括旁通阀，旁通阀在过滤器堵塞时改变油的方向以维持足够的油流向部件。目前的阀可能遭受产生周期载荷的压力脉动。上述脉动可能减少旁通阀的寿命。
发明内容
根据本发明的示例性方面的弹簧盖包括具有凸缘的弹簧盖体，凸缘从弹簧盖体沿径向方向延伸。弹簧盖体限定了总长度尺寸和从弹簧盖体一端到凸缘的尺寸，总长度尺寸与从弹簧盖体一端到凸缘的尺寸限定的比率在1.6∶1-1.2∶1之间。
根据本发明的示例性方面的阀套包括限定多个阀套窗口的阀套体。多个阀套窗口的每一个都包括纵向边缘，纵向边缘限定了纵向边缘半径。
根据本发明的示例性方面的用于发电机的旁通阀组件包括具有凸缘的弹簧盖，凸缘从弹簧盖体沿径向方向延伸。弹簧盖体限定了总长度尺寸，总长度尺寸与从阀盖体端部到凸缘的尺寸限定的比率在1.6∶1-1.2∶1之间。邻近弹簧盖的阀套。阀套限定多个窗口，多个窗口的每一个都包括纵向边缘，纵向边缘限定纵向边缘半径。
根据本发明的示例性方面的发电机包括限定了开口的外壳。具有凸缘的弹簧盖，凸缘从弹簧盖体沿径向方向延伸。弹簧盖体限定了总长度尺寸，总长度尺寸延伸成至少部分地位于开口内，总长度尺寸与从阀盖体端部到凸缘的尺寸限定的比率在1.6∶1-1.2∶1之间。至少部分地位于开口内且邻近弹簧盖的阀套。阀套限定多个窗口，多个窗口的每一个都包括纵向边缘，纵向边缘限定纵向边缘半径。
附图说明
各种特征将从以下对所公开的非限定性实施例的具体描述变得对本领域技术人员来说显而易见。伴随具体描述的附图可被简要描述如下：
图1用于气轮机的起动机-发电机的整体示意性截面图；
图2是在正常运行的情况下起动机-发电机的内部油管理系统的示意图；
图3是发电机的旁通阀组件的分解图；
图4是旁通阀组件的截面图；
图5A是旁通阀组件的弹簧盖的俯视图；
图5B是旁通阀组件的弹簧盖的侧视图；
图5C是沿图5A中的线5C-5C获取的弹簧盖的纵向截面图；
图6A是旁通阀组件的阀套的侧视图；
图6B是旁通阀组件的阀套的俯视图；
图6C是沿图6A中的线6C-6C获取的阀套的截面图；和
图6D是沿图6B中的线6D-6D获取的阀套的截面图；和
图7是旁通阀组件的放大截面图，图示了活塞和阀套之间相对于油流动路径的重叠。
具体实施方式
图1示意性地图示了示例发电机20的所选部分，发电机20可由起动诸如气轮机的主推进器T驱动，并用于在被主推进器T驱动时产生电流。发电机20通常可包括发电部分22，容积式泵24和齿轮箱26，所有这些都包含在通常的外壳组件28内。虽然在所公开的实施例中图示了可变频发电机(VFG)，但应当理解的是，诸如综合驱动发电机(IDG)的其它发电机系统也从本文受益。这些类型的发电机可特别适用于飞机应用。
在所公开的、非限定性实施例中，发电部分22是包括沿着旋转轴线A安装在转子轴36上的三个机器30、32、和34的3相机器。三个机器的定子组件30B、32B、34B都安装在外壳组件28内并且三个转子组件30A、32A、34A都安装在转子轴36上。外壳组件28可由驱动端(DE)盖组件28A和非驱动端(NDE)盖组件28B封闭，转子轴36延伸通过该盖组件28A。
第一机器30包括带有PMG转子组件30A和定子组件30B的永磁体发电机(PMG)。PMG定子组件30B为发电机励磁提供能量，以及为电力系统的其它部件提供能量。第二机器32包括带有ME转子组件32A和定子组件32B的主励磁器(ME)。ME通过GPCU(地面电源控制单元)接收来自PMG的励磁。ME转子组件32A的输出被供应到安装有二极管包38的轴。二极管包38可被分成六个二极管组以提供3相全波桥式整流。二极管包38的DC输出供应第三机器34。
参照图2，发电机20包括内部油管理系统40，内部油管理系统40包括泵24。油在发电机储油槽/储存罐中积聚并由外壳组件28内的泵24去除。泵24通过内部过滤器42将油提供到外部热交换器44。然后热交换器44将油提供到转子轴36，转子轴36将油提供到发电机20的内部部件。通常，通过转子轴36的中心的油冷却了转子/定子绕组、二极管，并润滑了轴承。如果过滤器42堵塞，旁通阀组件46使油改变方向以阻止泵24放空并允许油升温并触发诸如温度报警器之类的安全传感器或分离装置。
参照图3，旁通阀组件46安装在外壳组件28内。旁通阀组件46通常包括一组O型环48、阀套50、活塞52、嵌套的弹簧结构54、弹簧盖56和将旁通阀组件46安装到外壳组件28上的一组紧固件。阀套50和弹簧盖56安装成至少部分地位于外壳组件28中的开口29内。开口29与润滑路径31(图2A)连通，润滑路径31由旁通阀组件46选择性地打开(图2B)。可将润滑路径直接机械加工在外壳组件28内。应当理解的是，外壳开口29可位于外壳组件28内的各个外壳部分上。
参照图4，活塞52安装在阀套50内以沿着轴线X移动。用弹簧盖56将阀套50保持在外壳开口29内，用紧固件58将弹簧盖56安装到外壳组件28上。一组O型环48支撑在阀套50上以为外壳开口29和路径31提供密封。活塞52能相对于阀套50沿着轴线X克服嵌套的弹簧结构54的偏压而移动(图4中未示出)。
参照图5A-5C，弹簧盖56包括弹簧盖体62和从弹簧盖体62径向延伸的弹簧盖凸缘60。凸缘60沿着弹簧盖体62的长度定位。弹簧盖56限定了总长度尺寸CD和总内部长度尺寸CDI和盖的一端到凸缘的尺寸Cd。在一个非限定性尺寸的实施例中，尺寸CD约为1.38英寸(35.1mm)、尺寸CDI约为1.29英寸(32.6mm)、而尺寸Cd约为0.93英寸(23.6mm)。尺寸CD与Cd的特定比率在1.6∶1-1.2∶1之间。弹簧盖56的关系利于使用低弹簧系数的嵌套的弹簧结构54，该嵌套的弹簧结构54从开启压力到活塞52的完全打开位置只产生较低的压力变化。一个益处是：本文公开的旁通阀组件46通过增加在图7中示出的活塞-到-窗口的重叠P来减少泄漏。这样的重叠显著地大于传统设计。
参照图6A-6D，阀套50包括阀套体64和一体的阀套凸缘66。阀套50限定总长度尺寸SD和阀套一端到阀套窗口开口的端部的尺寸Sd。在非限定性尺寸的实施例中，尺寸SD约为0.97英寸(25mm)而尺寸Sd约为0.575英寸(14.6mm)。尺寸SD与Sd的特定比率在1.9∶1-1.5∶1之间。
阀套50能承受来自产生周期载荷的泵的压力脉动。阀套50包括三个阀套窗口68，这些阀套窗口由窗口纵向长度SWL限定。在非限定性尺寸的实施例中，SWL限定0.22英寸(5.6mm)的长度。该阀套窗口长度和线性位置限定了开启和最大(完全打开)压力。
阀套50的每个阀套窗口68在四个拐角的每一中都具有足够大的拐角半径Sr以提高流动面积。在非限定性尺寸的实施例中，窗口的拐角半径Sr是R0.03。较大的拐角半径有效地消除了典型的传统设计的锐内部拐角引起的故障，因为倒圆的内部拐角最小化或阻止应力梯级，否则该应力梯级可能导致早期失效。
阀套凸缘66的总凸缘外径SFOD约为0.87英寸(22.1mm)。阀套50的总外径SOD约为0.75英寸(22.1mm)。阀套50邻近阀套窗口68的外径SWOD约为0.625英寸(1.6mm)，该减小的直径在油被旁路时提供了额外的截面面积以减小阀套50周围的压降。总流动截面包括图4中示出的流动路径31。尺寸SOD与SWOD的特定比率在1.3∶1和1.1∶1之间。
参照图6C，在非限定性尺寸的实施例中，窗口纵向边缘半径Se是0.6R(15.2mm)，半径圆点与轴线X的距离SO是0.74英寸(18.8mm)。三个阀套窗口结构在打开/关闭期间为活塞52提供导向以限制倾斜和由纵向边缘半径Se产生的作用在边缘上的可能冲击载荷。
参照图7，阀套体50位于外壳开口29内使得阀套凸缘66抵靠具有缩小直径的外壳开口29’，使得该具有缩小直径的外壳开口29’作为阀套50的止挡(图4)。弹簧盖体62安装成至少部分地位于外壳开口29内使得弹簧盖体62抵靠阀套凸缘66。用一组紧固件58将弹簧盖凸缘60连接到外壳组件28借此将阀套50和弹簧盖56保持在组装状态(图4)。在一个非限定性尺寸的实施例中，当在组装状态下时(图4)，阀套和弹簧盖的总尺寸V0约为2.35英寸(60mm)。
活塞52安装在阀套50内以限定活塞重叠，在活塞重叠时，活塞52在正常运行状态下在阀套50内伸过多个阀套窗口68以维持关闭位置。活塞52到阀套窗口68的重叠在正常运行过程中减少了从旁通阀组件46的加压侧到关闭侧的渗漏。在一个非限定性尺寸的实施例中，活塞重叠由尺寸P限定，尺寸P提供0.1英寸(2.5mm)的标称重叠。本文公开的阀套50具有比现有设计更少的渗漏并且借此利于泵尺寸以及随后的重量和包装尺寸的减小。
前面的描述本质上是示例性的而非由其中的限制所限定。虽然本文公开了各种非限定性实施例，但本领域技术人员会认识到根据上述教导的各种变型和变化都将落入所附权利要求的范围。因此应当理解的是，在所附权利要求的范围内，可以以不同于所特别描述的方式实现本发明。因此，应当研究所附权利要求以确定真实范围和内容。

Claims (20)

1.一种弹簧盖，包括：
具有凸缘的弹簧盖体，所述凸缘从所述弹簧盖体沿径向方向延伸，所述弹簧盖体限定了总长度尺寸和从弹簧盖体一端到凸缘的尺寸，所述总长度尺寸与所述从弹簧盖体一端到凸缘的尺寸限定的比率在1.6∶1-1.2∶1之间。
2.如权利要求1所述的弹簧盖，其中所述总长度尺寸约为1.38英寸(35.1mm)。
3.如权利要求2所述的弹簧盖，其中所述弹簧盖体的所述一端到所述凸缘的尺寸约为0.93英寸(23.6mm)。
4.一种阀套，包括：
阀套体，其限定多个阀套窗口，所述多个阀套窗口的每一个都包括纵向边缘，所述纵向边缘限定了纵向边缘半径。
5.如权利要求4所述的阀套，其中所述纵向边缘半径约为0.6R(15.2mm)，该半径的圆心距离所述轴线约0.74英寸(18.8mm)。
6.如权利要求5所述的阀套，其中所述多个窗口的每一个都限定约0.22英寸(5.6mm)的长度。
7.如权利要求6所述的阀套，其中所述多个窗口的每一个在四个拐角的每一个中都限定拐角半径。
8.如权利要求4所述的阀套，其中所述阀套限定总外径和邻近所述多个阀套窗口的外径，所述总外径与所述邻近所述多个窗口的外径的比率在1.3∶1和1.1∶1之间。
9.如权利要求4所述的阀套，其中所述阀套限定总长度尺寸和阀套端部到阀套窗口开口端部的尺寸，所述总长度尺寸和所述阀套端部到阀套窗口开口端部的尺寸的比率在1.9∶1和1.5∶1之间。
10.一种用于发电机的旁通阀组件，包括：
具有凸缘的弹簧盖，所述凸缘从弹簧盖体沿径向方向延伸，所述弹簧盖体限定了总长度尺寸，所述总长度尺寸与从所述阀盖体端部到所述凸缘的尺寸限定的比率在1.6∶1-1.2∶1之间；和
邻近所述弹簧盖的阀套，所述阀套限定多个窗口，所述多个窗口的每一个都包括纵向边缘，所述纵向边缘限定纵向边缘半径。
11.如权利要求10所述的旁通阀组件，其中所述阀套限定总长度尺寸和从阀套端部到阀套窗口开口端部的尺寸，所述总长度尺寸和所述从阀套端部到阀套窗口开口端部的尺寸的比率在1.9∶1和1.5∶1之间。
12.如权利要求10所述的旁通阀组件，还包括能相对于所述阀套移动的活塞。
13.如权利要求12所述的旁通阀组件，还包括嵌套的弹簧结构，所述嵌套的弹簧结构与所述活塞和所述弹簧盖接合。
14.如权利要求12所述的旁通阀组件，其中所述活塞到所述阀套限定了从加压侧到关闭侧的重叠，所述重叠限定了约0.1英寸(2.5mm)的标称重叠。
15.一种发电机，包括：
限定了开口的外壳；
具有凸缘的弹簧盖，所述凸缘从弹簧盖体沿径向方向延伸，所述弹簧盖体限定了总长度尺寸，所述总长度尺寸至少部分地在所述开口内延伸，所述总长度尺寸与从所述阀盖体端部到所述凸缘的尺寸限定的比率在1.6∶1-1.2∶1之间；和
至少部分地位于所述开口内且邻近所述弹簧盖的阀套，所述阀套限定多个窗口，所述多个窗口的每一个都包括纵向边缘，所述纵向边缘限定纵向边缘半径。
16.如权利要求14所述的发电机，还包括能相对于所述阀套移动的活塞，所述活塞限定了活塞重叠，在活塞重叠时所述活塞伸过所述多个窗口以限定关闭位置。
17.如权利要求15所述的发电机，其中所述活塞重叠约为0.1英寸。
18.如权利要求14所述的发电机，所述多个窗口的每一个在四个拐角的每一个中都限定拐角半径。
19.如权利要求14所述的发电机，其中所述阀套限定总外径和邻近所述多个阀套窗口的外径，所述总外径与所述邻近所述多个窗口的外径的比率在1.3∶1和1.1∶1之间。
20.如权利要求14所述的发电机，其中所述阀套限定总长度尺寸和阀套端部到阀套窗口开口端部的尺寸，所述总长度尺寸和所述阀套端部到阀套窗口开口端部的尺寸的比率在1.9∶1和1.5∶1之间。
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