CN103765099A - 分级式冷却流喷嘴阀 - Google Patents

Abstract

提供了一种燃料分流控制装置。该装置包括分级式冷却流控制阀和冷却止回阀。分级式冷却流控制阀和冷却止回阀连接在涡轮发动机的喷嘴的第一和第二顶端装置之间。该分级式冷却流控制阀和冷却止回阀包括阀组件，可操作该阀组件以阻止燃料流从第二燃料输送歧管输送到第二顶端装置中，同时可让燃料流从第二燃料输送歧管输送到第一顶端装置中，从而，第一顶端装置接收来自于第二燃料输送歧管和第一燃料输送歧管的燃料流。

Description

分级式冷却流喷嘴阀

技术领域

本发明总体上涉及燃料流控制阀，更具体而言，涉及被构造成跨多个输出孔来分流流体流的燃料流控制阀。

背景技术

当前涡轮发动机通常组合有燃料喷射系统，该系统包括一个或更多个喷嘴，用于输送用于燃烧的燃料。每个喷嘴通常包括第一顶端装置和第二顶端装置，每个顶端装置的燃料分配特性相互不同。第一和第二顶端装置可组合使用或单独使用，最终能控制合适的总燃料流分配到燃烧室中以控制燃烧特性。在这种结构中，第一顶端装置接收来自于第一歧管的燃料，第二顶端装置接收来自于第二歧管的燃料。

包括上述喷嘴的当前涡轮发动机通常还组合有用于控制燃料分流的控制系统，即，该系统控制从第一歧管输送到第一顶端装置中的燃料流量，且控制从第二歧管输送到第二顶端装置中的燃料流量。由于各种限制因素，难以进行这种控制，这些限制因素包括但不局限于：需要冷却流，即，当第二顶端装置处于关闭状态时，需要流体流从第二歧管流入到第一顶端装置中。

如果不具有这种冷却流，当第二顶端装置由于处于关闭状态而使第二歧管中的燃料不能通过该第二顶端装置时，第二歧管中的燃料将停滞不流动。燃料停滞不流动将会堵塞在第二歧管中，这种状况在涡轮发动机中难以避免。

不幸的是，当前用于控制燃料分流的控制系统也提供冷却流来避免上述的燃料停滞不流动的问题，但这种控制系统相对复杂。这类系统的每个喷嘴内通常组合有两个分离的控制阀组件。这类控制阀组件难以控制、昂贵、重且不具备可变地分流的能力。相反，这种双阀组件系统仅能提供几种公知的不连续分流，不适用于某些操作条件。因此，该技术领域需要一种复杂性低、重量轻、成本低的控制方案，还需具备可变地分流的能力。

本发明提供了这种解决方案。通过在此对本发明的描述，可明显看出本发明的这些和其他优点、以及其他创新性特征。

发明内容

在一个方面，提供了一种用于调节燃料在喷嘴的第一顶端装置和第二顶端装置之间的流动的控制阀。根据该方面的该控制阀的实施例包括入口流体流通道、第一流体流通道和第二流体流通道。第一流体流通道可操作地连接到入口流体流通道；第二流体流通道可操作地连接到入口流体流通道和第一流体流通道。第一阀构件可移动以选择性地打开和关闭入口流体流通道和第二流体流通道之间的通道。第二阀构件可移动以选择性地打开和关闭入口流体流通道和第一流体流通道之间的通道。

在某实施例中，控制阀还包括壳体，壳体具有内腔和与入口流体流通道保持流体连通的入口。该壳体还包括与第二流体流通道保持流体连通的第二顶端装置孔、以及与第一流体流通道保持流体连通的第一顶端装置孔。入口流体流孔、第二顶端装置孔和第一流体流孔均与内腔保持流体连通。第二顶端装置孔和第一顶端装置孔均与内腔保持流体连通。第一阀构件具有可滑动地设置在腔体内的内孔并可移动，以选择性地打开和关闭所述入口和第二顶端装置孔之间的流体流通道。第二阀构件可滑动地设置在第一阀构件的内孔内。第二阀构件可移动以选择性地打开和关闭所述入口和第一顶端装置孔之间的流体流通道。

在一个实施例中，第二阀构件可相对于第一阀构件和所述壳体移动，从而，当所述入口和第二顶端装置孔之间的流体流通道关闭时，可打开所述入口和第一顶端装置孔之间的流体流通道。在附属实施例中，第一阀构件和第二阀构件可相对于所述壳体在相同的轴向上移动，从而，可打开所述入口和第二顶端装置孔之间的流体流通道、关闭所述入口和第一顶端装置孔之间的流体流通道。

在某些实施例中，控制阀还包括杆，该杆延伸到第一阀构件的内孔中并延伸至靠紧地接触第二阀构件。该杆包括径向朝外伸展的凸缘。第一阀构件包括在其内孔内径向朝内伸展的凸缘。该径向朝内伸展的凸缘具有在轴向上相反并保持间距的第一表面和第二表面。所述第一表面面向杆的径向朝外伸展的凸缘。在附属的实施例中，第二阀构件具有高压关闭位置，当第二阀构件位于该高压关闭位置时，所述入口和第一顶端装置孔之间的流体流通道关闭，第二阀构件靠紧地接触所述杆。该杆的径向朝外伸展的凸缘远离径向朝内伸展的凸缘的第一表面。在另一附属实施例中，第二阀构件具有低压关闭位置，当第二阀构件位于该低压关闭位置时，所述入口和第一顶端装置孔之间的流体流通道关闭，第二阀构件远离杆的末端。该杆靠紧地接触所述第一表面。

在某些实施例中，第二阀构件包括第一径向孔和第二径向孔，它们通过共同的通道连接。当第二阀构件在第一方向上相对于第一阀构件移动时，第一径向孔关闭。当第二阀构件在与第一方向相反的第二方向上移动时，第二径向孔关闭。

在某些实施例中，该控制阀还包括套筒，该套筒包围第一阀构件和第二阀构件并包括与第二顶端装置孔对准的径向孔。在一附属实施例中，套筒和第一阀构件通过第一轴向端面密封件被共同密封。第一阀构件可移动而脱离与第一轴向端面密封件的密封接合。

在某些实施例中，第一阀构件和第二阀构件沿共同的中心线居中定位。在一附属实施例中，第一阀构件通过轴向密封件选择性地打开和关闭所述入口与第二顶端装置孔之间的流体流通道。第二阀构件通过径向密封件选择性地打开和关闭所述入口和第一顶端装置孔之间的流体流通道。

在另一方面，提供了一种分级式冷却流控制阀，用于对喷嘴的第一顶端装置和第二顶端装置之间的燃料流进行调节。根据该方面的该分级式冷却流控制阀的实施例包括壳体，该壳体具有内腔和入口。该壳体还包括与内腔保持流体连通的第二顶端装置孔和第一顶端装置孔。第一阀构件设置在该内腔内并可移动，以在所述入口和第一顶端装置孔之间的压差为第一压差的情况下选择性地打开所述入口和第二顶端装置孔之间的流体流通道。第二阀构件设置在该内腔内并可移动，以在所述入口和第一顶端装置孔之间的压差为第二压差的情况下选择性地打开所述入口和第一顶端装置孔之间的流体流通道。第二压差小于第一压差。

在某些实施例中，第二阀构件可在第一方向上移动，以在所述入口和第一顶端装置孔之间的压差为第三压差的情况下选择性地关闭所述入口和第一顶端装置孔之间的流体流通道。第三压差小于第一压差和第二压差。在某附属实施例中，第一阀构件和第二阀构件在第二方向上移动，以在第一压差下打开所述入口和第二顶端装置孔之间的流体流通道并关闭所述入口和第一顶端装置孔之间的流体流通道。所述第二方向与第一方向相反。

在另一附属实施例中，第一偏压弹簧和第二偏压弹簧阻挡第一阀构件在第一方向上运动，第一偏压弹簧可操作地连接在壳体内壁和第一阀构件之间。第二偏压弹簧可操作地连接在壳体内壁和第二阀构件之间。

在另一方面，提供了一种燃料喷射系统的喷嘴。根据该方面的喷嘴的实施例包括与第二燃料输送歧管保持流体连通的第二顶端装置。该喷嘴还包括与第一燃料输送歧管保持流体连通的第一顶端装置。该喷嘴还包括分级式冷却流控制阀，其连接在第二顶端装置和第一顶端装置之间。该分级式冷却流控制阀具有连接到第二燃料输送歧管上的入口。该分级式冷却流控制阀包括阀组件，可操作该阀组件以阻止流体流从第二燃料输送歧管输送到第二顶端装置中，同时可让燃料流从第二燃料输送歧管输送到第一顶端装置中，从而，第一顶端装置接收来自于第二燃料输送歧管和第一燃料输送歧管的燃料流。

在某些实施例中，该阀组件可在分级式冷却流控制阀的壳体内移动，以阻止流体流通过所述入口从第二燃料输送歧管流入到第一顶端装置中，且可让流体流通过所述入口从第二燃料输送歧管流入到第二顶端装置中。

在某些实施例中，该阀组件可在分级式冷却流控制阀的壳体内移动，以同时阻止流体流通过所述入口从第二燃料输送歧管流入到第二顶端装置和第一顶端装置中。

在某些实施例中，该阀组件可在分级式冷却流控制阀的壳体内移动，以让流体流通过所述入口从第二燃料输送歧管流入到第一燃料输送歧管中，同时阻止流体流通过所述入口从第二燃料输送歧管流入到第二顶端装置中。

在另一方面，提供了一种冷却止回阀，用于调节喷嘴的第一顶端装置和第二顶端装置之间的燃料流。根据该方面的该冷却止回阀的实施例包括入口流体流通道、第一流体流通道和第二流体流通道。第一流体流通道可操作地连接到入口流体流通道中；第二流体流通道可操作地连接到入口流体流通道和第一流体流通道中。该冷却止回阀还包括计量阀，该计量阀可移动，从而，当入口流体流通道中的第一压力大于第一流体流通道中的第二压力时，可选择性地打开入口流体流通道和第二流体流通道之间的通道。该冷却止回阀还包括冷却止回阀构件，该冷却止回阀构件可移动，从而，当所述第二压力大于第一压力时，可选择性地打开入口流体流通道和第一流体流通道之间的通道。

在某方面，该冷却止回阀还包括壳体，该壳体具有内腔和与入口流体流通道保持流体连通的入口。该壳体还包括与第二流体流通道保持流体连通的第二顶端装置孔、以及与第一流体流通道保持流体连通的第一顶端装置孔。第二顶端装置孔、第一顶端装置孔和入口均与内腔保持流体连通。计量阀构件设置在该内腔内并可移动，从而，当第一压力大于第二压力时，可选择性地打开所述入口和第二顶端装置孔之间的流体流通道。冷却阀构件设置在该内腔内并可移动，从而，当第二压力大于第一压力时，可选择性地打开入口和第一顶端装置孔之间的流体流通道。

附图说明

附图组合在本说明书中构成说明书的一部分，这些附图与下面的描述内容用于阐释本发明的几个方面，用于解释本发明的基本原理。附图如下：

图1是燃料喷射系统的示意图，该系统组合有根据本发明提供的相关技术知识构造的分流控制阀的典型实施例；

图2是图1示意性所示的分流控制阀的透视图；

图3是图2的分流控制阀的分解透视图；以及

图4是图2的分流控制阀在冷却流结构打开时的侧部截面图；

图5是图2的分流控制阀在高压冷却流结构关闭时的侧部截面图；

图6是图2的分流控制阀在低压冷却流结构关闭时的侧部截面图；

图7根据本发明的某实施例示出了冷却止回阀在冷却流结构打开时的侧部截面图；

图8是图7的冷却止回阀在冷却流结构关闭时的侧部截面图。

尽管将结合某些优选实施例描述本发明，但是本发明并不局限于这些实施例。相反地，本发明覆盖了包含在本发明的实质范围内的所有替换形式、改进形式和等同形式，所附的权利要求书界定本发明的实质范围。

具体实施方式

现在转向附图，几个视图中示出了分级式冷却流喷嘴阀（SCF阀）或冷却止回阀（CCV）的示例性实施例。与采用多个复杂的阀组件将燃料分流成不同流量的方式不同，冷却止回阀和分级式冷却流喷嘴阀通过单一阀提供可变的燃料分流，从而可克服现有技术中存在的问题。

具体参照图1，示出了燃料喷射系统20的示意图，该燃料喷射系统中组合有分级式冷却流喷嘴阀22或冷却止回阀222（参看图7）。燃料喷射系统20包括燃料输送控制系统24。为简洁起见，下面将参照图1仅描述分级式冷却流喷嘴阀22；但是，也可替换为后面将针对图7-8描述的冷却止回阀222。

参照图1，富集喷嘴组件26a连接到燃料输送控制系统24上，接收来自于燃料输送控制系统的经计量的燃料流。富集喷嘴组件26a包括与第二顶端装置28保持流体连通的第二流体流通道以及与第一顶端装置30保持流体连通的第一流体流通道。第二顶端装置28和第一顶端装置30能独立地将燃料输送到燃烧室中。第二顶端装置28和第一顶端装置30能同时将燃料输送到燃烧室中，或根据操作条件单独地输送燃料。

第二顶端装置28接收来自于第二歧管32的经计量的燃料流，该第二歧管连接到燃料输送控制系统24上。可操作分级式冷却流喷嘴阀22来计量经过第二歧管32流入到第二顶端装置28中的燃料流。第一顶端装置30接收通过第一富集歧管34从燃料输送控制系统24输送的经计量的燃料流。第一计量阀38计量经过第一富集歧管34流入第一顶端装置30中的流体流。

示意性示出可操作分级式冷却流喷嘴控制阀22包括两个分离的阀构件，它们并行布置。这些阀构件在文中分别称之为冷却阀构件50和计量阀构件52，它们组合在一起形成阀组件以提供可变的燃料分流，从而可达到上述冷却流的作用。更具体而言，如果计量阀52完全关闭而阻止燃料从第二歧管32流入第二顶端装置28中，那么，冷却阀构件50将保持打开状态以让燃料经过冷却阀构件50从第二歧管32流入第一富集歧管34中。这些经过冷却阀构件50的燃料流最终通过第一计量阀38被计量，然后在第一顶端装置30中燃烧。因此，通过采用分级式冷却流喷嘴阀22，可让这些经过冷却阀构件50的冷却流防止燃料在第二歧管32中停滞不流动。

燃料喷射系统20中还组合有非富集喷嘴组件26b。非富集喷嘴组件26b与富集喷嘴组件26a本质相同的方面是，该非富集喷嘴组件中也组合有第二顶端装置28和第一顶端装置30。第二顶端装置28接收来自于分级式冷却流喷嘴阀22的经计量的燃料流，该分级式冷却流喷嘴阀连接到第二歧管32上。这样，富集喷嘴组件26a和非富集喷嘴组件26b通过第二歧管32共同连接到燃料输送控制系统24中。但是，非富集喷嘴组件26b的第一顶端装置30接收通过第一非富集歧管36从燃料输送控制系统24输送的经计量的燃料流。第一计量阀38也对经过第一非富集歧管36流入到第一顶端装置30中的燃料流进行计量。

这种结构可将不同的燃料流分别独立地输送到富集喷嘴组件26a的第一顶端装置30和非富集喷嘴26b的第一顶端装置30中。在典型的燃烧室环境下，将使用多个富集喷嘴组件26a和多个非富集喷嘴组件26b。由于各喷嘴组件的第一顶端装置如上述那样分别单独地连接，因此燃料不均匀地分配到各喷嘴的第一顶端装置中，从而可更大程度地控制燃烧特性。将能意识到，尽管仅示出一个富集喷嘴组件26a和一个非富集喷嘴组件26b，但是在其他实施例中可使用数量更多的富集喷嘴组件26a和非富集喷嘴组件26b。

连接到非富集喷嘴组件26b上的分级式冷却流喷嘴阀22还包括第一和第二阀构件，它们分别为冷却阀构件50和计量阀构件52的结构形式。如果计量阀构件52完全关闭，那么经过的燃料流可通过打开的冷却阀构件50从第二歧管32流入到第一非富集歧管36中。这样，与分级式冷却流喷嘴阀22连接到富集喷嘴组件26a的情况一样，让经过的燃料流通过冷却阀构件50从第二歧管32流入到第一非富集歧管36中，从而可防止燃料在第二歧管中停滞不流动。

尽管图1中示出冷却阀构件50是分级式冷却流喷嘴阀22的部件，但是，也可考虑采用其他结构。例如，冷却阀构件50可以与分级式冷却流喷嘴阀22分开，但是其作为独立结构却保持相同作用。

现在转向图2，已经讨论了分级式冷却流喷嘴阀22的一般环境应用，现在将更详细描述分级式冷却流喷嘴阀22的一个实施例的结构属性。分级式冷却流喷嘴阀22包括壳体40。歧管连接器42连接到入口流体流通道上，该入口流体流通道与壳体的入口44保持流体连通。歧管连接器42将分级式冷却流喷嘴阀22连接到第二歧管32（参看图1）上。

壳体40具有两个排出孔，即，第二顶端装置排出孔46和第一顶端装置排出孔48，第二顶端装置排出孔46将分级式冷却流喷嘴阀22连接到富集喷嘴组件26a或非富集喷嘴组件26b的第二顶端装置28上，第一顶端装置排出孔48用于将分级式冷却流喷嘴阀22连接到富集喷嘴组件26a或非富集喷嘴组件26b的第一顶端装置30（参看图1）上。仅为阐释目的示出壳体40基本上为圆柱体，根据具体设计限制和标准，可采用其他的不同结构形状。类似地，按常规方式示出的第二歧管连接器42可以采用不同的连接器结构形式，并不局限于图2所示的结构。

现在转向图3，更详细示出了分级式冷却流喷嘴阀22的内部元件。如上所述，分级式冷却流喷嘴阀22包括由冷却阀构件50和计量阀构件52构成的阀组件。在阻止燃料流通过分级式冷却流喷嘴阀22从第二歧管32流入第二顶端装置28的情况下，冷却阀构件50能让经过的燃料流从第二歧管32流入到第一富集歧管34或非富集歧管36中（参看图1）。计量阀52计量从第二歧管32流入到连接到第二歧管32上的富集喷嘴组件26a或非富集喷嘴组件26b（参看图1）的第二顶端装置28中。

冷却阀构件50和计量阀构件52沿共同的中心线54位于中央位置上。冷却阀构件50和计量阀构件52均可沿共同的中心线54相对对方、相对于壳体40移动。冷却阀构件50总体上为圆柱体形状，容纳在计量阀构件52的内孔62中。冷却阀构件50包括一对径向孔102、104，它们通过轴向伸展通道106（参看图4）连接。

这样，经过冷却阀50的流动通道界定在一个径向孔102、轴向伸展通道106和另一径向孔104之间。如下面更详细解释那样，通过使冷却阀构件50在计量阀52的内孔62内轴向滑动，以遮挡或露出冷却阀构件50的上述径向孔102、104，从而可选择性地打开和关闭该流体流通道。

计量阀构件52容纳在套筒构件64的内孔66内，套筒构件64包围计量阀构件52。计量阀构件52可在套筒构件64内滑动，以选择性地打开和关闭从入口44经过套筒构件64的径向孔124的流体流通道。盖构件74包围套筒构件64的一部分并将该部分容纳在其内孔76内。盖构件74还包括径向孔126，该径向孔126与套筒构件64的径向孔124对准。移动计量阀52以使流体流从所述入口流经套筒构件64的径向孔124时，该流体流将经过盖构件74的径向孔126。盖构件74的径向孔126与壳体40的第二顶端装置孔46对准。

因此，可操作计量阀构件52来计量从入口44流入到壳体40的第二顶端装置孔46中、然后流入与分级式冷却流喷嘴阀22相连的喷嘴组件的第二顶端装置28（参看图1）中的燃料流。冷却阀构件50可在计量阀52的内孔62内移动，从而，当计量阀52阻止燃料从入口44流入到第二顶端装置46中时，可让经过的燃料从所述入口流入到壳体40的第一顶端装置孔48中。

第一偏压弹簧84和第二偏压弹簧94可阻碍冷却阀构件50和计量阀构件52的上述运动。更具体而言，第一偏压弹簧84位于壳体40的轴向内壁（参看图4）和计量阀构件52的径向向外伸展的凸缘82之间。第二偏压弹簧94连接在壳体40的轴向内壁（参看图4）和杆构件90的径向朝外伸展的凸缘92之间。

杆构件90伸展到计量阀构件52的内孔62中，使杆构件90的一部分容纳在冷却阀构件50的盲孔112内。计量阀52沿所述共同的中心线54的运动能起到压缩第一偏压弹簧84的作用。同样地，冷却阀构件50沿所述共同的中心线54的运动可引起冷却阀构件50和杆构件90相互靠紧接触，从而最终压缩第二偏压弹簧94。第一偏压弹簧84和第二偏压弹簧94一旦被压缩，均能使冷却阀构件50和计量阀构件52返回到平衡位置上。

现在转向图4，示出了分级式冷却流喷嘴阀22处于冷却流配置状态时的截面。在这种结构中，可阻止流体从入口44流入到第二顶端装置孔46中，但是，可让流体从入口44流入到第一顶端装置孔48中。从第二歧管32（参看图1）输送到入口44中的燃料为第一压力P1。根据具体的喷嘴组件，第一顶端装置孔48连接到第一富集歧管34或第一非富集歧管36上，示出该第一顶端装置孔处的压力为P2。在图4所示的冷却阀构件50的最左侧轴向端面上检测出压力P2，在图4所示的冷却阀构件50的最右侧轴向端面上检测出入口44处的压力P1。P1与P2之间的压差使冷却阀构件靠紧接触杆90。但是，这种压差并不大到足以引起冷却阀构件50从图4的右侧向左侧连续运动而压缩第二偏压弹簧94。因此，冷却阀构件的最右侧径向孔102暴露于来自于入口44的燃料流中。同样地，最左侧的径向孔104也露出，从而，燃料通过通道106从冷却阀构件50的最右侧径向孔102流入到冷却阀构件50的最左侧径向孔104中。该燃料流经过形成在杆90上的径向孔122。该燃料流然后继续流入到第一顶端装置孔48中。

第一偏压弹簧84的弹簧力可偏压计量阀构件52使其轴向地紧靠通过盖构件74支撑的端面密封件78，P1和P2之间的压差不足以克服上述弹簧力。这样，可防止燃料通过对准的孔124、126从入口44最终流入到第二顶端装置孔46中。套筒构件64和盖构件74均还支撑径向密封件128，径向密封件128密封壳体40的内表面以阻挡从入口通向第一顶端装置孔46、从第一顶端装置孔48通向第二顶端装置孔46的渗漏通道。第二计量阀52还支撑第二端面密封件80，该第二端面密封件80阻挡从第一顶端装置孔48通向第二顶端装置出口46、位于计量阀52的外周和套筒64的内周之间的渗漏通道。

P1与P2之间的压差大致为15psi至20psi时可达到图4所示的配置状态。但是，将能意识到，通过选择第一偏压弹簧84和第二偏压弹簧94，将能控制使燃料从入口流入到第二顶端装置孔46中、从入口44流入到第一顶端装置孔48中所需的压差。同样地，在其他实施例中，其他压差可达到图4所示的配置状态。

现在转向图5，示出了分级式冷却流喷嘴阀22的截面，在图5所示的这种配置中，经过冷却阀构件50的冷却流停止，但可让流体流从入口44流入到第二顶端装置孔46中。在这种配置中，P1与P2之间的压差可让冷却阀构件从图5的右侧向左侧移动，使得冷却阀构件的最左侧轴向端面紧靠形成在计量阀构件52的内孔62上的径向朝内伸展的凸缘114。一旦该最左侧轴向端面紧靠凸缘114，冷却阀构件50就从右向左偏压计量阀构件52，以压缩第一偏压弹簧84。P1与P2之间的压差大到足以朝杆90偏压冷却阀构件50，从而可压缩第二偏压弹簧94。

冷却阀构件50的这种运动也可使冷却阀构件50位于计量阀构件52的内孔62内，从而冷却阀构件50的最右侧径向孔102与内孔62的外周面108密封地接合。这样，可阻止流体流经过冷却阀构件50。

但是，P1与P2之间的压差足够大，可使冷却阀构件50从右向左偏压计量阀构件52，使计量阀构件52远离由盖构件74支撑的最右侧端面密封件78，从而，套筒构件64的径向孔124暴露在来自于入口44的流体流中。经过套筒构件64的径向孔124的该流体流还经过盖构件74的径向孔126，最终流入到第二顶端装置孔46中。同样地，当阻止流体流经过冷却阀构件50时，流体流可从入口44流入到第二顶端装置孔46中。

达到图5中所示的配置状态所需的压差大致为35psi至50psi。但是，将能意识到，根据所选择的第一偏压弹簧84和第二偏压弹簧94，P1与P2之间的其他压差也能达到上述配置状态。

另外，请注意，形成在套筒构件64上的径向孔124是不相同的。同样地，盖构件74的径向孔126的尺寸也是不相同的。的确，在图5所示的实施例中，最上端孔124、126的所示截面小于最下端孔124、126。这样，当计量阀构件52从右向左移动时，流体流将首先经过最下端孔124、126。当P1与P2之间的压差增加时，冷却阀构件50和计量阀构件52继续从右向左移动，最终，除最下端的径向孔124、126以外，最上端的径向孔124、126也将暴露在流体流中。这样，当冷却阀构件50和计量阀构件52从右向左移动的过程中，从入口44流入到第二顶端装置孔46中的流体流量将增加。与现有结构中的不连续流不同的是，这种配置可让从入口44流入到第二顶端孔46中的计量流体流量范围变化。

现在转向图6，示出了分级式冷却流喷嘴阀22的另一种配置结构。这种配置结构是组合到富集喷嘴组件26a（参照图1）中的分级式冷却流喷嘴阀22特有的。在这种配置结构中，阻止了流体流从入口44流入到第二顶端装置孔46中。也阻止流体流从入口44流入到第一顶端装置孔48中。暂时返回来参照图1，富集和非富集喷嘴组件26a、26b共同连接到第二歧管32上，但是，它们分别通过第一富集歧管34和第一非富集歧管36独立地连接到燃料输送控制系统24上。这样，由于组合到非富集喷嘴组件26b中的分级式冷却流喷嘴阀22将为图5所示的配置结构，因此，当富集喷嘴组件26a的分级式冷却流喷嘴阀22为图6所示的配置结构时，可防止第二歧管32中的燃料停滞不流动，从而可让流体流通过入口44从第二歧管32流入到第二顶端装置孔46中。

现在返回来参照图6，从第一顶端装置孔48检测到的压力P2大于在入口44处检测到的压力P1。在图6所示的截面中，冷却阀构件50已从从左向右移动，使得冷却阀50的最左侧径向孔104关闭，密封住计量阀52的内孔62的内表面108。这样，可阻止流体流经过冷却阀构件50。由于上述压差的作用，计量阀构件52再次（resencondary）密封地接合由盖构件74支撑的第一端面密封件78，从而也可阻止流体流从入口44流入到第二顶端装置孔46中。

富集喷嘴组件26a（参看图1）组合有为图6所示的配置结构的分级式冷却流喷嘴阀22，在该富集喷嘴组件26a中，将能意识到，没有流体流从第一歧管34（参看图1）流经分级式冷却流喷嘴阀22。由此，富集喷嘴阀组件26a（参看图1）将使通过第一富集歧管34供送的所有燃料流流入第一顶端装置30中。剩下的非富集喷嘴组件26b（参看图1）的分级式冷却流喷嘴阀22中，P1与P2之间的压差为图4所示，从而可保证经过第二歧管32的燃料流继续流动以避免停滞不流动。

现在转向图7，示出了本发明的另一实施例的冷却止回阀（CCV）222，该冷却阀222是分级式冷却流喷嘴阀22的简化版本。相较于分级式冷却流喷嘴阀22而言，让冷却阀250不受弹簧94偏压，从而可简化得到冷却止回阀222。这样，冷却阀250切断仅在一个方向上流动的流体流。

图7示出了冷却止回阀222处于冷却流配置时的截面。在这种配置结构中，阻止流体流从入口44流入到第二顶端装置孔46中，但是，流体流可从入口44流入到第一顶端装置孔48中。燃料从第二歧管32（参看图1）流入到压力为P1的入口44处。根据具体的喷嘴组件，第一顶端装置孔48连接到富集导引歧管34或非富集导引歧管36上，该第一顶端装置孔处的压力示出为压力P2。在冷却阀250的最左侧轴向端面上检测出该压力P2，在冷却阀构件250的最右侧轴向端面上检测出入口44处的压力P1。

在图7所示的冷却止回阀222的结构中，通过燃料输送控制系统24（参看图1）设定P1与P2之间的压差，从而使冷却阀250的最右侧端面靠紧地接触盖构件274。在这种配置结构中，压力P2大于压力P1。由于偏压弹簧284朝支撑在盖构件274上的最右侧端面密封件278偏压计量阀构件252的最右侧端面，因此，P1与P2之间的压差将不抵抗偏压弹簧284的弹簧力。该冷却阀250的尺寸被设计成使得环形间隙292形成在径向向内伸展的凸缘214和冷却阀250的环形凹槽290之间。这种环形间隙292打开位于入口44和第一顶端装置孔48之间并经过冷却阀250的流体流孔294的流体流通道。另外，环形间隙292提供了流动区域，使得流体流孔294是从第一顶端装置孔48通向入口44的流体流通道中的主要限制。

现在转向图8，示出了冷却止回阀222的截面，在该图所示的配置结构中，冷却流停止，但是允许流体流从入口44流入到第二顶端装置46中。在这种配置结构中，P1与P2之间的压差使得冷却阀构件250已经从右向左移动，从而使冷却阀构件250的环形凹槽290紧靠由计量阀构件252形成的径向向内伸展的凸缘214。在这种配置结构中，压力P1大于压力P2。一旦环形凹槽290紧靠凸缘214，冷却阀250就从右向左偏压计量阀构件252，从而压缩偏压弹簧284。

另外，P1与P2之间的压差大到足以使冷却阀250从右向左偏压计量阀构件252，使计量阀构件252远离由盖构件274支撑的最右侧端面密封件278，从而，径向孔224暴露在来自于入口44的流体流中。经过径向孔224的流体流也经过盖构件274的径向孔226，最终进入第二顶端装置孔46中。这样，可允许流体流从入口44流入到第二顶端装置孔46中。

另外，请注意，径向孔224是不相同的。同样地，盖构件274的径向孔226的尺寸也是不相同的。的确，在图8所示的实施例中，最上端孔224、226的所示截面小于最下端孔224、226。这样，当计量阀构件252从右向左移动时，流体流将首先经过最下端孔224、226。当P1与P2之间的压差增加时，冷却阀构件250和计量阀构件252继续从右向左移动，最终，除所述最下端孔224、226以外，最上端径向孔224、226也暴露于流体流中。这样，当冷却阀构件250和计量阀构件252从右向左移动的过程中，从入口44流入到第二顶端装置孔46中的流体流量将增加。与现有设计结构中产生的不连续流体流不同，这种结构可使从入口44流入到主要顶端装置孔46中的经计量的流体流量可变。

如文中所述，分级式冷却流喷嘴阀22和冷却止回阀222的实施例可有利地使流体流在喷嘴组件26a、26b的第二顶端装置28和第一顶端装置30之间进行分流。通过分级式冷却流喷嘴阀22或冷却止回阀222所提供的单一阀组件来实现这种燃料分流。另外，与预定的不连续燃料流分流不同，分级式冷却流喷嘴阀22或冷却止回阀222可让分流到第二顶端装置28和第一顶端装置30中的燃料量可变，从而可克服现有设计中存在的问题。

所有参考文献（包括在此引证的公开出版物、专利申请和专利）组合到文中作为参考，其效果正如每篇参考文献被单独、特别提到引入文中作为参考且在文中对每篇参考文献进行阐述一样。

在描述本发明的过程中（尤其在描述下面的权利要求书的过程中），使用的不定冠词、定冠词以及类似术语应解释为覆盖了单数和复数意义，除非文中另有所指或与文中内容明显矛盾。术语“包括”、“具有”、“包含”以及“含有”应解释为开放式术语（即，意为包括但并局限于），除非另有所指。在文中对数值范围的描述仅是一种简略的表达方法，单独表示每个单独值落入该范围内，除非文中另有所指；每个单独值组合到说明书中正如其在文中被单独提到一样。可采用任何合适次序执行文中所述的所有方法，除非文中另有所指或与文中内容明显矛盾。文中使用的任何或所有实例或示例性术语（如，“例如”）仅用于更清楚阐明本发明，并没有限制本发明的范围，除非文中另有声明。说明书中的语言不应解释为表示实践本发明所必须的但未声明的任何元素。

在文中描述了本发明的优选实施例，包括本发明人已知的实施本发明的最佳方式。本领域的普通技术人员在阅读了前述内容之后将能明显看出这些优选实施例的变形形式。本发明人期望本领域的普通技术人员能合适地使用这些变形形式，本发明人期望能以不同于在此具体所述的方式来实施本发明。因此，在适用法律的允许范围内，本发明包括所附权利要求书中涉及的主题的所有改进形式和等同形式。另外，本发明包括上述元素的所有可能变形形式的任意组合，除非文中另有所指或与文中内容明显矛盾。

Claims (31)

1.一种用于调节燃料在喷嘴的第一顶端装置和第二顶端装置之间的流量的控制阀，该控制阀包括：

入口流体流通道；

第一流体流通道，其可操作地连接到入口流体流通道；

第二流体流通道，其可操作地连接到入口流体流通道和第一流体流通道；

第一阀构件，其可移动以选择性地打开和关闭入口流体流通道和第二流体流通道之间的通道；以及

第二阀构件，其可移动以选择性地打开和关闭入口流体流通道和第一流体流通道之间的通道。

2.根据权利要求1的控制阀，其中，第一阀构件和第二阀构件并行布置。

3.根据权利要求1的控制阀，还包括：

壳体，其具有内腔、入口、第二顶端装置孔和第一顶端装置孔；该入口与入口流体流通道保持流体连通；第二顶端装置孔与第二流体流通道保持流体连通，第一顶端装置孔与第一流体流通道保持流体连通；第二顶端装置孔和第一顶端装置孔均与该内腔保持流体连通；

其中，第一阀构件包括内孔，第一阀构件可滑动地设置在该内腔中，并可移动以选择性地打开和关闭所述入口和第二顶端装置孔之间的流体流通道；

其中，第二阀构件可滑动地设置在第一阀构件的内孔内，第二阀构件可移动以选择性地打开和关闭所述入口和第一顶端装置孔之间的流体流通道。

4.根据权利要求3的控制阀，其中，当所述入口和第二顶端装置孔之间的流体流通道关闭时，第二阀构件可相对于第一阀构件和所述壳体移动，以打开所述入口和第一顶端装置孔之间的流体流通道。

5.根据权利要求4的控制阀，其中，第一阀构件和第二阀构件可相对于壳体在相同的轴向上移动，以打开所述入口和第二顶端装置孔之间的流体流通道并关闭所述入口和第一顶端装置孔之间的流体流通道。

6.根据权利要求3的控制阀，还包括杆，该杆伸展到第一阀构件的内孔中并伸展至靠紧地接触第二阀构件，其中，杆包括径向朝外伸展的凸缘，第一阀构件包括在其内孔内径向朝内伸展的凸缘，该径向朝内伸展的凸缘具有在轴向上相反且保持间距的第一表面和第二表面，第一表面面向所述杆的径向向外伸展的凸缘，第二表面面向第二阀构件。

7.根据权利要求6的控制阀，其中，第二阀构件具有高压关闭位置，当第二阀构件位于该高压关闭位置时，所述入口和第一顶端装置孔之间的流体流通道关闭，第二阀构件靠紧地接触所述杆，所述杆的径向朝外伸展的凸缘远离所述径向朝内伸展的凸缘的第一表面。

8.根据权利要求6的控制阀，其中，第二阀构件具有低压关闭位置，当第二阀构件位于该低压关闭位置时，所述入口和第一顶端装置孔之间的流体流通道关闭，第二阀构件远离所述杆的末端，且所述杆靠紧地接触所述第一表面。

9.根据权利要求3的控制阀，其中，第二阀构件包括第一径向孔和第二径向孔，它们通过共同的通道连接，其中，当第二阀构件在第一方向上相对于第一阀构件移动时，所述第一径向孔被第一阀构件关闭；当第二阀构件在与第一方向相反的第二方向上移动时，所述第二径向孔被第一阀构件关闭。

10.根据权利要求3的控制阀，还包括套筒，该套筒包围第一和第二阀构件，该套筒包括与所述第二顶端装置孔对准的径向孔。

11.根据权利要求10的控制阀，其中，套筒和第一阀构件共同由第一轴向端面密封件密封，其中，第一阀构件可移动而脱离与第一轴向端面密封件的密封接合。

12.根据权利要求1的控制阀，其中，第一和第二阀构件沿共同的中心线居中定位。

13.根据权利要求12的控制阀，其中，第一阀构件通过轴向密封件选择性地打开和关闭所述入口与第二顶端装置孔之间的流体流通道。

14.根据权利要求12的控制阀，其中，第二阀构件通过径向密封件选择性地打开和关闭所述入口和第一顶端装置孔之间的流体流通道。

15.一种分级式冷却流控制阀，用于调节喷嘴的第一顶端装置和第二顶端装置之间的燃料流量，该分级式冷却流控制阀包括：

壳体，其具有内腔、入口、与内腔保持流体连通的第二顶端装置孔和第一顶端装置孔；

第一阀构件，其设置在该内腔内并可移动，以在所述入口和第二顶端装置孔之间的压差为第一压差的情况下选择性地打开所述入口和第二顶端装置孔之间的流体流通道；

第二阀构件，其设置在该内腔内并可移动，以在所述入口和第一顶端装置孔之间的压差为第二压差的情况下选择性地打开所述入口和第一顶端装置孔之间的流体流通道，第二压差小于第一压差。

16.根据权利要求15的分级式冷却流控制阀，其中，第二阀构件可在第一方向上移动，以在所述入口和第一顶端装置孔之间的压差为第三压差的情况下选择性地关闭所述入口和第一顶端装置孔之间的流体流通道，第三压差小于所述第一压差和第二压差。

17.根据权利要求16的分级式冷却流控制阀，其中，第一阀构件和第二阀构件在第二方向上移动，以在第一压差下打开所述入口和第二顶端装置孔之间的流体流通道、关闭所述入口和第一顶端装置孔之间的流体流通道，第二方向与第一方向相反。

18.根据权利要求16的分级式冷却流控制阀，其中，第一偏压弹簧和第二偏压弹簧阻挡第一阀构件在第一方向上运动，第一偏压弹簧可操作地连接在壳体的内壁和第一阀构件之间，第二偏压弹簧可操作地连接在壳体的内壁和第二阀构件之间。

19.一种燃料喷射系统的喷嘴，该喷嘴包括：

第二顶端装置，其与第二燃料输送歧管保持流体连通；

第一顶端装置，其与第一燃料输送歧管保持流体连通；

分级式冷却流控制阀，其连接在第二顶端装置和第一顶端装置之间，该分级式冷却流控制阀具有连接到第二燃料输送歧管上的入口，该分级式冷却流控制阀包括阀组件，可操作该阀组件以阻止流体流从第二燃料输送歧管输送到第二顶端装置中，同时可让燃料流从第二燃料输送歧管输送到第一顶端装置中，从而，第一顶端装置接收来自于第二燃料输送歧管和第一燃料输送歧管的燃料流。

20.根据权利要求19的喷嘴，其中，所述阀组件可在分级式冷却流控制阀的壳体内移动，以阻止流体流通过所述入口从第二燃料输送歧管流入到第一顶端装置中，同时可让流体流通过所述入口从第二燃料输送歧管流入到第二顶端装置中。

21.根据权利要求19的喷嘴，其中，所述阀组件可在分级式冷却流控制阀的壳体内移动，以同时阻止流体流从第二燃料输送歧管通过所述入口流入到第二顶端装置和第一顶端装置中。

22.根据权利要求19的喷嘴，其中，所述阀组件可在分级式冷却流控制阀的壳体内移动，以让流体流通过所述入口从第二燃料输送歧管流入到第一燃料输送歧管中，同时阻止流体流通过所述入口从第二燃料输送歧管流入到第二顶端装置中。

23.一种冷却止回阀，用于调节喷嘴的第一顶端装置和第二顶端装置之间的燃料流量，该冷却止回阀包括：

入口流体流通道；

第一流体流通道，其可操作地连接到入口流体流通道中；

第二流体流通道，其可操作地连接到入口流体流通道和第一流体流通道中；

计量阀构件，其可移动，从而，当入口流体流通道中的第一压力大于第一流体流通道中的第二压力时，可选择性地打开入口流体流通道和第二流体流通道之间的通道；以及

冷却阀构件，其可移动，从而，当第二压力大于第一压力时，可选择性地打开入口流体流通道和第一流体流通道之间的通道。

24.根据权利要求23的冷却止回阀，其中，计量阀构件和第二阀构件并行布置。

25.根据权利要求23的冷却止回阀，还包括：

壳体，其具有内腔、入口、第二顶端装置孔和第一顶端装置孔；该入口和所述入口流体流通道保持流体连通，第二顶端装置孔与第二流体流通道保持流体连通，第一顶端装置孔与第一流体流通道保持流体连通，第二顶端装置孔和第一顶端装置孔均与该内腔保持流体连通；

其中，计量阀构件设置在内腔内并可移动，从而，当第一压力大于第二压力时，可选择性地打开所述入口和第二顶端装置孔之间的流体流通道；以及

其中，冷却阀构件设置在内腔内并可移动，从而，当第二压力大于第一压力时，可选择性地打开所述入口和第一顶端装置孔之间的流体流通道。

26.根据权利要求25的冷却止回阀，其中，所述冷却阀构件和计量阀构件可在第一方向上移动，从而，当第一压力大于第二压力时，可选择性地关闭所述入口和第一顶端装置孔之间的流体流通道、打开所述入口和第二顶端装置孔之间的流体流通道。

27.根据权利要求26的冷却止回阀，其中，计量阀构件包括径向朝内伸展的凸缘，当第一压力大于第二压力时，该径向朝内伸展的凸缘紧靠冷却阀构件以形成密封。

28.根据权利要求26的冷却止回阀，其中，偏压弹簧阻挡计量阀构件在第一方向上的运动，该偏压弹簧可操作地连接在壳体的内壁和计量阀构件之间。

29.根据权利要求25的冷却止回阀，其中，冷却阀构件和计量阀构件可在第二方向上移动，从而，当第二压力大于第一压力时，可选择性地关闭入口和第二顶端装置孔之间的流体流通道、打开入口和第一顶端装置孔之间的流体流通道。

30.根据权利要求25的冷却止回阀，其中，计量阀构件和冷却阀构件同轴。

31.根据权利要求25的冷却止回阀，其中，冷却阀构件包括流体流孔，当流体流从入口流入到第一顶端装置孔中时，流体流可经过该流体流孔。

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