CN104271922B - 具有温度调节功能的电控制致动装置和阀 - Google Patents

Abstract

一种致动装置，其包括：形成基本主体的固定部分，所述基本主体包括将引入流体的入口、主出口和取样出口，以及用于将机械力施加在可移动部分上的返回装置；包括在打开位置与关闭位置之间移动的关闭器的可移动部分；包括圆锥形转盘的温度调节装置，所述盘在高于已知临界温度时的转动将关闭器驱动到其关闭位置；可产生用于固定关闭器的固定力的控制装置，该控制装置能够控制为使得在低于该临界温度时，所述阀由固定力与机械力之间的平衡而打开或关闭。

Description

具有温度调节功能的电控制致动装置和阀

技术领域

本发明领域涉及致动装置，例如使用在飞机引擎中具体用于调节润滑单元的减压系统和/或热交换系统的阀。本发明更具体地涉及要求命令系统的阀，所述命令使得可限制用于飞机引擎的计算机的代码行。

背景技术

目前，在航空学中，飞机引擎的管理限制要求计算机关于其架构和编程进行优化。

由这些计算机所执行的任务很多并且不能容许出现错误。通常在例中，用于飞机引擎的计算机控制燃料的供应、引擎的内部几何形状以及具有反推装置的接口，并确保例如进行保护以避免超速行驶的先进功能。因此重要的是限制来自例如被称为“引擎计算机”，特别是所有的引擎调节系统的计算机的电控制器的命令的数量。特别地考虑到润滑单元的引擎润滑调节系统、油封闭减压系统以及热交换系统。

这些系统通常包括调节阀。限制引擎计算机的命令行的技术方案指的是具有可用的混合动力阀或温度调节阀，换句话，即限制计算机的行的数量的合并命令。

温度调节阀的技术方案的一个例子是基于液体或气体的膨胀原理。阀由包括液体或气体的封闭件构成，所述液体或气体随着温度变化而膨胀或收缩。此压力被转换成例如可以是加固件或薄膜的液体分离元件。

调节位置通过在回位弹簧与分离元件之间的力的平衡来确定。此类型的阀是自动的且无需能量的输入即可运行。

此技术方案的缺点是分离元件的不可靠性及其差的抗疲劳强度，其关于使用周期数量而减少。在所述元件的降级情况下设想泄露的风险。

此外，温度调节装置存在与临界温度的精度有关的缺陷，在所述临界温度上对阀的作用被涉及，特别地因为温度调节元件随着时间改变磨损和降级。

这些应用的稳健性的要求也导致了高可靠性的要求。

另外一个例子依赖于基于例如双金属条的固体的膨胀原理。条的两种材料具有不同的热膨胀系数。在温度的作用下，两种材料的弯曲生成了挠曲。固体的位移随后被转换成配备有其回位弹簧的关闭器的位移。

阀的此第二例子在专利申请DE 10205518(A1)中图示。此专利是基于用于温度调节阀的圆锥形转盘的使用，其原来的标题是：《用于控制内燃机油流量的温度调节阀具有当温度达到预确定值时张开阀核心的双金属条》。

此第二例子包括在控制阀的构架与圆锥形转盘的使用结合的限度内必须具有第二控制阀的添加的缺陷。

在飞机引擎的应用中，缺陷在于引擎计算机的行的数量的最小化，这在多个阀的使用过程中不能得到保证。

所有现有技术方案均存在与温度调节功能必须合并到阀中的瞬间有关的缺陷。其可能涉及温度调节元件的可靠性的缺乏而不是要求使用多个阀的构架的复杂性。

发明内容

本发明使上述缺陷能够得到解决。

本发明的主体是致动装置，其可以是阀。

致动装置包括：

·形成基本主体的固定部分，所述固定部分包括将要接纳流体的入口、主出口和被称为“排放”开口的第二出口、以及用于将机械力施加在可移动部分上的返回设备；

·可移动部分，其包括：

在机械力作用下在排放开口的张开位置与开口的关闭位置之间平移的关闭器；

·包括圆锥形转盘的温度调节装置，所述盘在高于临界温度处的转动将关闭器驱动到其关闭位置；

·允许生成用于固定关闭器的固定力的控制装置，所述控制装置能够以低于临界温度的方式被控制，关闭器的张开或关闭由固定力与机械力之间的力的平衡所确定。

固定力可以是使得可将关闭器保持在张开位置中的电电磁力。固定力随后抵抗机械力。

此方案的技术优点在于对于给定的精确温度在误差界限微小差异下因此发生盘的转动。而且，特别地通过适当选择圆锥形转盘，可以易于设置转动临界温度。盘的内直径或外直径、其厚度或构成两层的材料均可以被选择以使构造适应于使用的情况。

有利地，机械力在返回力的作用下由至少一个弹簧来施加。

此技术方案的优点在于其使其自身适应于包括在阀中的回位弹簧和关闭器的大部分已经存在的机构。

有利地，关闭器包括核心、杆和一体关闭球，所述球不是在返回设备的机械力的作用下就是在盘在高于临界温度处的转动作用下平移到其关闭位置。

此方案的技术优点在于关闭器可以包括例如商业上易于获得的零件。

有利地，圆锥形转动装置与轴环一体，所述轴环可围绕关闭器的杆移动并在温度超过临界温度时机械地驱动所述球进入到关闭器的关闭位置。

此方案的技术优点在于轴环可以展开并易于布置在杆上。其结果是，方案的机械合并被简化。球是简单的机构，便宜且易于合并。

有利地，球包括与所述球一体的环，轴环在圆锥形转盘转向时在一部分其表面上驱动所述环。

此方案的技术优点在于环使得可增加与轴环的接触表面并在转盘的位移驱动关闭器的平移的过程中优化力的传播。

有利地，该控制装置由电设定点控制，所述电设定点允许使用绕线装置生成电磁场，关闭器的核心至少部分地包括铁磁材料，感应电磁力能够大于机械力，以在低于临界温度时将关闭器维持在其张开位置中。

此方案的技术优点在于其可易于合并在致动装置中，而不提高传统装置的体积。由于核心是由铁磁材料制成，因此不需要将附加零件插入到关闭器中。线圈可以简单地合并在基本主体中。另外优点在于通过选择生成磁场的电流而获得的构造的简单性。因此，合成电磁力的强度是可易于调节的。

也可以提出该装置的变型。此变型涉及包括由液压控制器所控制的液压调节装置的控制装置，所述液压调节装置使得可向弹簧的室供应环境压力，换句话说，供应较低压力，或对应于高压的控制压力。控制关闭器侧室的压力与控制弹簧侧室的压力之间的压力差使得可生成保持关闭器的力，所述力大于机械力，以便将关闭器维持在其张开位置中。

此方案的技术优点在于其使得可减少中间液压肌肉的使用所要求的电功率。

有利地，液压控制器是被称为电动阀的伺服阀或螺线管型阀。

有利地，该基本主体包括已知为控制出口的第三出口，控制装置释放的不是来自所述出口的压力就是环境压力，使得所述压力控制致动装置的入口。

此方案的技术优点在于其包括被称为“肌肉能量”的能量的生成，因为液压地使用的能量来源于致动装置本身的出口。因此，机构可以部分地自我维持。

圆锥形转动装置也与轴环一体，所述轴环可围绕关闭器的杆移动并在温度超过临界温度时机械地驱动所述球进入到关闭器的关闭位置。

当圆锥形转动装置使得可通过所述电路的张开或关闭作用在电路上时，也可以提出本发明的装置的一种变型。在电路上的此作用使得可在温度超过临界温度时抵消电磁力或液压力，其使得可在弹簧的简单机械力下关闭关闭器。

此方案的技术优点在于此技术可以易于适用到现有机构，因为只有控制单元被修改。

本发明的主要优点中的一个是减少计算机中的代码行。

附图说明

通过阅读以下的详细说明并参考附图，本发明的其他特征和优点将变成显而易见，其图示：

■图1A和1B：根据温度在两个不同位置中的圆锥转盘；

■图2：具有电磁体类型装置的本发明的阀的第一实施例；

■图3：第一实施例，已经接合关闭器的关闭的转盘；

■图4：具有液压控制装置的本发明的第二实施例；

■图5：其中转盘被合并到电控制截流器中的第三实施例。

具体实施方式

以下附图图示了其中圆锥形转盘与例如阀的致动装置电连接或机械连接的不同实施例。

在图2和3所表示的第一实施例中，圆锥形转盘机械地合并到致动装置的关闭器中，其中，生成电磁力的设备用来在一临界温度以下保持关闭器张开。

在图4中所表示的第二实施例中，圆锥形转盘机械地合并到致动装置的关闭器中，其中，生成液压力的设备用来在一临界温度以下保持关闭器张开。

在一第三实施例中，圆锥形转盘被合并在一电控制装置中，所述电控制装置能够通过在一特定温度以上激活其取消来控制液压力或电磁力。

这些实施例中的每一个均在以下详细地描述。

为了正确详细地了解以下的实施例，图1A和1B显示了圆锥形转盘的运转情况。

图1A表示在低于被称为“临界温度”的特定温度的第一状态下在以下描述中被称为CTD的圆锥形转盘。CTD的临界温度是在温度升高的作用下，高于其盘转向的温度。

在图1中显示为11的CTD包括没有在图1中示出的横向截平面(Oy，Oz)中形成环的两个大致圆形的重叠层100，101。在该空间中，CTD在可大致围绕其表面的空间中形成一环形圆锥体。CTD的表面形成可较多或较少规则的片。根据实施例，在超过临界温度的效果下，在可允许转动所述盘的效果的范围内，可以设想其他形式。

CTD的两个重叠的层100，101肩并肩地放置，相互成为整体，使得它们形成单一件11。所述两个层100，101在本发明的装置的任何使用的过程中均保持肩并肩地放置。该两个层均由具有不同混合水平的不同材料或合金制成，使得第一层的膨胀系数大于第二层的膨胀系数。

优选地，沿着图1A或1B中参考点103所表示的轴线OY，如果一惯例使得可限定在图1A中的CTD是凹的，则沿着相同的轴线的CTD由于转动而在图1B中是凸的。

在一临界温度以下，CTD限定为凹的，而在该临界温度以上，其被限定为凸的。在本文中，其涉及限定一惯例，并不表征机械零件的结构形状。

图1B具体表示在高于一临界温度的第二状态下的CTD。

机械地，CTD的转动起因于施加在CTD的整个表面上的力102。该转动是由均包括不同膨胀系数并且彼此成一体的该两个层的膨胀所导致。该转动伴随有沿着方向(Ox)的合成线性力，所述线性力趋向于在所述合成力的推动下沿着轴线(Ox)的方向，沿着箭头104所表示的运动使该盘移动。

临界温度由与使用于各层的材料、各层的厚度以及形成CTD的环的最小直径和最大直径有关的函数所限定。因此，期望的临界温度可以在CTD的尺寸可以适应于期望的使用情况的限度内易于构造。

本发明的致动装置包括形成一基本主体的固定部分，该基本主体包括将要接纳流体的入口、主出口和被称为“排放”出口的第二出口，以及在两个位置之间的基本主体中移动的可移动部分。第一位置使得可张开排放出口，第二位置使得可关闭排放出口。

在说明书的剩余部分中，通常所称的张开位置表示排放出口是张开的，关闭位置表示排放出口是关闭的。主开口总是张开的。

图2表示包括关闭器的致动装置的第一实施例，后者是在张开位置。

阀1包括由计算机K所控制的电磁体6。计算机K包括选择来自发电机8的电流E的设备，所述电流使得可管理来自线圈6的磁场7。

线圈6有利地包括在阀1的基本主体10中，并由来自计算机K的电流E所供应。

在此第一实施例中，电磁体6包括配备有可平移的关闭器的杆。

线圈6能够生成使得可产生电磁力的磁场，所述电磁力维持可移动部分13，在第一位置只要温度被设定为低于临界温度就形成部分地包括铁磁性材料的关闭器。

回位弹簧9使得可产生与关闭器13的平移运动方向相反的力，所述关闭器在使得可张开排放出口3的张开位置与允许出口3关闭的关闭位置之间移动，以便将进入阀的流体“分流”到主出口4。

第二位置使得可允许一部分流体流动到表示为3的阀的出口。

回位弹簧9使得可产生被称为“配衡力”的力。该力施加趋向于向后推动关闭器至其第二位置以便阻碍排放出口3的力。

该第二位置，即关闭位置或是通过不受到电电磁力作用的弹簧的作用或是通过转盘转动时的作用而获得，所述作用被确定大小以便克服剩余的电磁作用。

图1的致动装置包括为也被称为CTD的圆锥形转盘11，所述转盘在温度低于一预定的或已知的临界温度以下时在第一状态下出现。在所述第一状态中，CTD具有面向排放开口3的凹表面。在临界温度以上时，CTD转向并具有朝向排气出口的凸表面，其随后处于第二状态中。CTD根据温度而处于第一状态或第二状态中。

在一实施例变型中，CTD被固定在或置于一轴环17上，所述轴环在围绕关闭器13自由平移滑动。当CTD转向时，一驱动力趋向于使CTD发生移动，所述CTD在平移过程中驱动围绕关闭器的轴环17。

在一实施例变型中，关闭器包括使得可在阻碍出口的同时关闭排放出口3的球15以及使得可增加轴环17与关闭器13之间的接触表面的阻挡件5。而且，关闭器包括杆16，围绕所述杆16的轴环17可布置为沿着所述杆16滑动。关闭器还包括一核心，该核心至少部分地包括对由线圈所感应的磁场发生反应的铁磁性材料。

弹簧的返回力和磁场的固定力相互对抗。供应线圈6的电流E可以被控制，以产生所期望的磁力。

如果电磁力不再供应，则回位弹簧自然地将关闭器13推动到排放出口的关闭位置。

如果将Tc设定为临界温度，则存在以下情况：

·如果T>Tc，则因为CTD转向而使关闭器关闭排放出口3；

·如果T<Tc，则关闭器位于取决于所应用的磁力与由弹簧所施加

的配衡力之间的力的合成的位置处。

当温度低于临界阈值时，阀的位置由弹簧的返回力与磁吸力之间的平衡决定，所述磁吸力取决于线圈的通电或断电状态而存在或不存在。

总之，对于低于由该临界温度所限定的预定阈值的温度，线圈的供应控制了在排放出口处被排放的液流的打开和关闭。

图3显示其中CTD被转向的阀，所述温度已经超过临界温度的阈值。阀位于其中在入口2的水平处进入的流体朝向主开口4整体穿过的位置。没有流体部分经由出口3排出。

图4显示第二实施例，其中被生成以在临界温度以下控制关闭器的打开或关闭的力不再是磁力，而是液压力。

液压力由在位于关闭器的上游处的进口34与在流体排放之前在出口4的水平或在关闭器的下游的腔体的任何一点处的致动装置1的出口之间的压力差所产生。

在图4中，流体的主入口2显示在附图的底部处并接近于主出口4。明显地，任何其他等价布置均可以在此实施例中。

当除了在主入口2的水平处由流体的流动生成液压力外没有其他液压力产生时，自然在主入口2的水平处由流体的流动生成液压力抵抗了弹簧9的配衡力。事实上，由于入口2位于关闭器的下游，因此由主流所产生的液压力趋向于对抗弹簧的配衡力。

压力差可以通过在致动装置1的入口34处引进适当流体而获得。在基本主体34的入口与主出口4之间的压力差产生了将关闭器驱动到关闭位置的力。

电控制装置液压地控制液压调节装置。在图4的实施例中，控制是液压的。

在致动装置1的入口处引进的流体33可以来自例如由螺线管30或伺服阀控制的控制阀的适当液压调节装置。在一实施例变型中，一杆在配备有转盘的槽内侧滑动。

电控制或磁控制使得可控制液压调节装置，以根据在入口34处可以是低压或高压的情况来控制输入压力。因此，可以产生液压力，以根据在弹簧的配衡力与由在关闭器的下游与上游之间的压力差造成的液压力之间的合力的平衡状态来关闭或打开关闭器。

在一改进的实施例中，在关闭关闭器13的过程中，液压控制通过经由已知为控制出口的出口31所排放的压力而获得。相反，在打开关闭器13的过程中，液压控制通过环境压力而获得。

此方案的优点在于恢复了在致动装置1的出口中的流体的一部分能量，以控制关闭器13的移动。

在致动装置1的出口处的压力3的排放也可以用来控制液压调节装置，以关闭该关闭器。关闭器、弹簧、液压调节装置30或30’和控制开口31可以适于确定可易于由外电控制器控制的液压力的平衡的规模。

仍然对于表示CTD临界温度的相同符号Tc，存在以下情况：

·如果T>Tc，则关闭器由于CTD转向而关闭排放出口3；

·如果T<Tc，则关闭器位于取决于由液压调节装置所获得的液压

力与由弹簧施加的配衡力之间的力的合成的位置。

图5显示了本发明的第三实施例，其中转盘被合并到致动装置1的控制装置中。

控制装置42包括例如CTD，所述CTD被布置以接合可移动部件13’的杆16’的移动。

当温度超过临界温度时，CTD转向并驱动可移动部件13’移位。可移动部件13’根据该方案的实施在开关43的水平处激活或停用电控制器E。

当开关43被关闭时，所传递的电流形成控制电磁装置或液压调节装置的电设定点。

这两个装置在图5中分别由标记ER和EA表示，所述标记ER表示例如用于流体喷射的电动阀，所述流体经由控制入口34而改正在致动装置内侧的压力，所述EA表示能够产生电磁力的电磁体。这两个装置可以以可选择的方式使用，尽管它们均表示在图5中。

控制入口34使得可引入一流体，以便在关闭器13的下游和上游处产生压力差，从而产生合成的液压力，使得可将关闭器移到出口3从而将其阻塞。

当无调节流体引到入口34中并随后关闭器位于打开位置时，弹簧的配衡力和来自在关闭器的下游处的入口2的流体的压力所引发的力使得可将关闭器保持平衡。

在一实施例变型中，CTD可与微型开关联接，所述微型开关能够转动并通过切断或关闭电路来作用在电路上。该微型开关使得可控制例如螺线管或伺服阀的电源(如果ER装置被使用)或线圈的电源(如果EA装置被使用)。

当不存在由控制装置42所产生的液压力或电磁力时，弹簧将关闭器13移动到排放出口32的关闭位置。

当温度低于临界转动温度时，不存在由微型开关对电源电路的切断。关闭器的位置取决于用于EA型或ER型装置的线圈的通电或断电状态。一输入流2沿着一通道到达主开口4。当关闭器13在打开位置时，排气出口3使得可将在致动装置1中流动的一部分流体引至未示出的另一管道中。

此实施例可结合图4的第二实施例，其中在关闭器下游的一部分流体被排放并由例如EA型的液压调节装置所控制。

本发明包括许多优点，特别是本发明使得可限制由于不存在附加流体而导致泄漏的风险。而且，本发明还由于去除了包括附加流体或气体的封闭件的成分而节省了尺寸。

最后，本发明由于用单阀替代双阀还使得可减小系统的尺寸，所述单阀在功能上确保了在现有技术中所使用的双阀的作用。此效果在尽可能减少根据特定产品已知为FADEC(全权数字式发动机控制)的计算机指令的同时获得。特别是，单一命令要求激活在其所有可能构造之间的阀。

此优点增强了本发明的阀被合并到其中的系统的稳健性和简单性。

Claims (12)

1.一种致动装置(1)，其特征在于，其包括：

·形成基本主体(10)的固定部分，所述基本主体包括将引入流体的入口(2)、主出口(4)和第二出口(3)，以及用于将一机械力施加到一可移动部分上的返回装置；

·可移动部分，其中所述返回装置设置为将一机械力施加到该可移动部分上，该可移动部分包括：

关闭器(13)，所述关闭器包括杆，并在所述机械力的作用下在所述第二出口(3)的打开位置与所述第二出口(3)的关闭位置之间平移；

·温度调节装置，该温度调节装置包括一圆锥形转盘(11)，该圆锥形转盘(11)形成一个环，并与一轴环(17)为一体，所述轴环(17)可围绕所述关闭器(13)的杆运动，高于一已知临界温度，所述圆锥形转盘的转动将所述关闭器(13)驱动到其关闭位置；

·控制装置，该控制装置使得可产生用于保持所述关闭器的保持力，所述控制装置能够被控制为使得在低于所述临界温度时，所述关闭器由所述保持力与所述机械力之间的力的平衡而打开或关闭。

2.根据权利要求1所述的致动装置，其特征在于，所述机械力在一返回力的作用下由至少一个弹簧(9)来施加。

3.根据权利要求1或2所述的致动装置，其特征在于，所述关闭器包括核心、杆(16)和连体的关闭球(15)，所述关闭球在所述返回装置的机械力的作用下或在所述临界温度以上在所述圆锥形转盘(11)的转动的作用下平移至其关闭位置。

4.根据权利要求3所述的致动装置，其特征在于，当温度超过该临界温度时，所述圆锥形转盘(11)机械地将所述关闭球(15)驱动至所述关闭器(13)的关闭位置。

5.根据权利要求4所述的致动装置，其特征在于，所述关闭球包括与所述关闭球(15)一体的环(5)，所述轴环(17)在所述圆锥形转盘(11)转向时在一部分其表面上驱动所述环(5)。

6.根据权利要求1或2中任何一项所述的致动装置，其特征在于，所述控制装置由一电设定点(E)控制，所述电设定点使得可利用一线圈装置(6)产生一磁场(7)，所述关闭器(13)的核心至少部分地包括铁磁性材料，所感应的磁力能够比所述机械力大，以将所述关闭器(13)保持在其打开位置。

7.根据权利要求1或2中任何一项所述的致动装置，其特征在于，所述控制装置包括由液压控制器所控制的液压调节装置(30)，所述液压调节装置使得可在一给定压力下在所述致动装置(1)的入口(34)处引入一流体，在所述基本主体的入口(34)与所述主出口(4)之间的压力差产生保持所述关闭器(13)的力，当所述力大于所述机械力时，所述力将所述关闭器(13)保持在其打开位置。

8.根据权利要求7所述的致动装置，其特征在于，所述液压调节装置是伺服阀。

9.根据权利要求7所述的致动装置，其特征在于，所述液压调节装置是螺线管型阀。

10.根据权利要求7所述的致动装置，其特征在于，所述基本主体包括称为控制出口的第三出口(31)，所述第三出口使所述液压控制器能够在所述第三出口(31)处的压力被释放时控制所述关闭器(13)的关闭，并通过释放环境压力来控制所述关闭器(13)的打开。

11.根据权利要求6所述的致动装置，其特征在于，所述圆锥形转盘(11)使得可通过所述控制装置的电路的打开或关闭来作用于所述电路，以产生电磁力或液压力，使得当温度超过该临界温度时可关闭所述关闭器(13)。

12.一种阀，其包括根据前述权利要求中任何一项所述的致动装置。