CN104791102B - 集成式燃油计量阀 - Google Patents

Abstract

本发明属于航空燃气涡轮发动机控制技术领域，涉及一种集成式燃油计量阀，包括组合活门衬套，所述组合活门衬套内腔沿轴向依次设有第一腔体、第一油腔、第二油腔，所述第一腔体与第一油腔之间通过活门套筒相间隔，所述活门套筒与组合活门衬套一体连接；所述第一油腔与第二油腔之间通过活门基板相间隔，活门基板与组合活门衬套内腔一体连接；所述活门套筒端部呈锥形扩口状、并延伸至活门基板处，活门套筒端部与活门基板一体连接。本发明通过结构设计将压差控制阀和回油阀设计为多个相同的阀并联的结构形式，增加其容错能力；将实现计量、压差控制和回油功能的阀集成到一个阀上。

Description

集成式燃油计量阀

技术领域

本发明属于航空燃气涡轮发动机控制技术领域，涉及一种集成式燃油计量阀。

背景技术

通常燃油计量阀在航空燃气涡轮发动机控制系统中与压差控制阀和回油阀协同工作，起到计量供往发动机燃油的作用。油针式计量阀是目前航空燃气涡轮发动机控制系统常用的一种计量阀结构，主要包括衬套和计量油针两部分，衬套上设置计量型孔。计量油针通过相应的驱动机构控制在衬套中沿直线移动以决定油针与计量型孔的相对位置，进而决定计量型孔的面积大小。容积式燃油泵将燃油输送到燃油计量阀，压差活门感受燃油计量阀前后的压差的变化，并通过回油阀控制回到容积式燃油泵进口的回油流量，保持燃油计量阀前后的压差不变，使计量的燃油流量只与计量油针的位置相对应。

传统航空燃气涡轮发动机控制系统中包含的燃油计量阀、压差控制阀和回油阀，通常设计成独立的阀，需要较大的安装空间。各阀之间的互通油路需要在附件壳体内部加工，油路的排布较为复杂，壳体零件的加工难度较大，同时壳体零件和整个装置的体积也较大。而且通常每个航空燃气涡轮发动机控制系统中仅包含一个压差控制阀和回油阀，一旦工作异常，势必影响到整个控制系统乃至整个航空燃气涡轮发动机。

3D打印技术，即快速成形技术的一种，是以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。目前，3D打印作为一种新型的增材制造技术，已经在多个领域得到了较为成功的应用。结合三维建模技术和3D打印技术，将带有复杂油路的零件打印成型，可使减少零件的尺寸，降低零件加工的复杂程度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种结构简单、巧妙、合理的集成式燃油计量阀，该计量阀能完成燃油计量、压差控制和回油的功能，同时将压差控制阀和回油阀设计为多个相同的阀并联的结构形式，增加其容错能力。

按照本发明提供的技术方案：一种集成式燃油计量阀，其特征在于：包括组合活门衬套，所述组合活门衬套内腔沿轴向依次设有第一腔体、第一油腔、第二油腔，所述第一腔体与第一油腔之间通过活门套筒相间隔，所述活门套筒与组合活门衬套一体连接；所述第一油腔与第二油腔之间通过活门基板相间隔，活门基板与组合活门衬套内腔一体连接；所述活门套筒端部呈锥形扩口状、并延伸至活门基板处，活门套筒端部与活门基板一体连接；计量油针的针体部分与活门套筒内孔配合穿设于活门套筒中，计量油针的活塞置于第一腔体中、将第一腔体分为计量活塞有杆腔与计量活塞无杆腔；所述组合活门衬套上开设有计量活塞有杆腔进口，组合活门衬套上、对应于第一油腔的外端设置有第一进口，活门套筒端部扩散段筒体上开设有第二进口；所述活门基板回转中心安装孔中设置有计量活门衬套，所述计量活门衬套靠近计量油针一端设有计量型孔；所述活门基板的板体上沿轴向安装孔中设有弹簧座、弹簧、压差活门，所述弹簧两端分别固定连接于弹簧座及压差活门上，弹簧座回转中心设有第一油孔，所述第一油孔连通第二油腔；所述活门基板上、对应于压差活门的端部设有第二油孔；所述组合活门衬套上、对应于压差活门处设有回油型孔，组合活门衬套上、对应于第二油腔处设有燃油出口。

作为本发明的进一步改进，计量油针的活塞圆周表面设置有密封环，密封环圆周表面抵靠于第一腔体内壁上。

作为本发明的进一步改进，第一腔体内腔外端设置有挡圈。

作为本发明的进一步改进，所述计量油针的工作端呈圆锥形状，计量油针在活门衬套中沿轴向移动时，通过计量油针的锥形端控制计量型孔的开口大小。

作为本发明的进一步改进，所述弹簧座通过螺塞限位固定，螺塞为中空结构。

本发明与现有技术相比，优点在于：本发明通过结构设计将压差控制阀和回油阀设计为多个相同的阀并联的结构形式，增加其容错能力；将实现计量、压差控制和回油功能的阀集成到一个阀体上，使连通各活门之间压力相同的油路合并，减小集成式燃油计量阀本身的尺寸，同时简化了壳体的油路，降低了壳体零件的复杂程度。

附图说明

图1是本发明集成式燃油计量阀结构图；

图2是本发明集成式燃油计量阀工作原理图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2所示，包括1-第一油孔、2-计量型孔、3-燃油出口、4-计量活塞有杆腔、5-计量活塞无杆腔、6-计量活塞有杆腔进口、7-伺服阀控制油路a、8-伺服阀控制油路b、9-第一进口、10-第二进口、11-第二油孔、12-回油型孔、13-直线位移传感器、14-伺服阀、15-螺塞、16-弹簧座、17-弹簧、18-压差活门、19-计量活门衬套、20-计量油针、21-组合活门衬套、22-密封环、23-挡圈、24-第一腔体、25-第一油腔、26-第二油腔、27-活门套筒、28-活门基板等。

如图1、2所示，本发明一种集成式燃油计量阀，包括组合活门衬套21，所述组合活门衬套21内腔沿轴向依次设有第一腔体24、第一油腔25、第二油腔26，所述第一腔体24与第一油腔25之间通过活门套筒27相间隔，所述活门套筒27与组合活门衬套21一体连接；所述第一油腔25与第二油腔26之间通过活门基板28相间隔，活门基板28与组合活门衬套21内腔一体连接；所述活门套筒27端部呈锥形扩口状、并延伸至活门基板28处，活门套筒27端部与活门基板28一体连接；计量油针20的针体部分与活门套筒27内孔配合，计量油针20的活塞置于第一腔体24中、将第一腔体24分为计量活塞有杆腔4与计量活塞无杆腔5；所述组合活门衬套21上开设有计量活塞有杆腔进口6，组合活门衬套21上、对应于第一油腔25的外端设置有第一进口9，活门套筒27端部扩散段筒体上开设有第二进口10；所述活门基板28回转中心安装孔中设置有计量活门衬套19，所述计量活门衬套19靠近计量油针20一端设有计量型孔2；所述活门基板28的板体上沿轴向安装孔中设有弹簧座16、弹簧17、压差活门18，所述弹簧17两端分别固定连接于弹簧座16及压差活门18上，弹簧座6回转中心设有第一油孔1，所述第一油孔1连通第二油腔26；所述活门基板28上、对应于压差活门18的端部设有第二油孔11；所述组合活门衬套21上、对应于压差活门18的处设有回油型孔12，组合活门衬套21上、对应于第二油腔26处设有燃油出口3。

计量油针20的活塞圆周表面设置有密封环22，密封环22圆周表面抵靠于第一腔体24内壁上。

第一腔体24内腔外端设置有挡圈23。

所述计量油针20的工作端呈圆锥形状，计量油针20在活门衬套27中沿轴向移动时，通过计量油针20的锥形端控制计量型孔2的开口大小。

所述弹簧座16通过螺塞15限位固定，螺塞15为中空结构。

图2为本发明产品的工作原理图，它仅包括了便于阐述集成式燃油计量阀工作原理的部分。在实际应用中燃油计量系统还需要很多在图2中没有表示出来的模块，例如通常在燃油进口前设置有容积式燃油泵，以达到给燃油增压的目的。本计量阀也不仅限于在航空燃气涡轮发动机燃油计量系统中使用。

经过容积式燃油泵增压的燃油从燃油进口进入集成式燃油计量阀，燃油流经第一进口9和第二进口10后再经过计量活门衬套19上的计量型孔2到达计量后燃油出口3，然后被输送给航空燃气涡轮发动机。同时一部分经过计量型孔2的燃油经过弹簧座16上的计后燃油通往压差活门的第一油孔1到达压差活门18右腔；流经第一进口9的未计量燃油，通过计前燃油通往压差活门的第二油孔11到达压差活门18左腔，再经过回油型孔12，回到容积式燃油泵的进口。伺服阀14控制计量油针20的运动，伺服阀控制油路a7与计量活塞无杆腔5相通，伺服阀控制油路b8通过组合活门衬套21上的计量活塞有杆腔进口6与计量活塞有杆腔4相通。直线位移传感器13将计量油针20的位置信号反馈给电子控制器，形成闭环控制回路。

螺塞15用于固定弹簧座16；弹簧17决定了计量前、后燃油的压力差；密封环22的作用是将计量活塞无杆腔5和计量活塞有杆腔4中的燃油分隔并密封；挡圈23用来限制计量油针20不会移动到组合活门衬套21之外。

本发明中所述组合活门衬套21采用3D打印技术成型，减小了阀的尺寸以及后期的加工成本，降低了原来燃油计量装置的复杂程度，使用一个阀实现了多个阀的功能，同时增加了压差活门的容错能力。

本发明的一个实施例，在某型航空燃气涡轮发动机燃油控制上实施本发明，其能够较好的实现燃油流量计量、压差控制以及回油的功能且结构简洁。

Claims (5)

1. 一种集成式燃油计量阀，其特征在于：包括组合活门衬套（21），所述组合活门衬套（21）内腔沿轴向依次设有第一腔体（24）、第一油腔（25）、第二油腔（26），所述第一腔体（24）与第一油腔（25）之间通过活门套筒（27）相间隔，所述活门套筒（27）与组合活门衬套（21）一体连接；所述第一油腔（25）与第二油腔（26）之间通过活门基板（28）相间隔，活门基板（28）与组合活门衬套（21）内腔一体连接；所述活门套筒（27）端部呈锥形扩口状、并延伸至活门基板（28）处，活门套筒（27）端部与活门基板（28）一体连接；计量油针（20）的针体部分穿设于活门套筒（27）中，计量油针（20）的活塞头置于第一腔体（24）中、将第一腔体（24）分为计量活塞有杆腔（4）与计量活塞无杆腔（5）；所述组合活门衬套（21）上开设有计量活塞有杆腔进口（6），组合活门衬套（21）上、对应于第一油腔（25）的外端设置有第一进口（9），活门套筒（27）端部筒体上开设有第二进口（10）；所述活门基板（28）回转中心安装孔中设置有计量活门衬套（19），所述计量活门衬套（19）靠近计量油针（20）一端设有计量型孔（2）；所述活门基板（28）的板体上沿轴向安装孔中设有弹簧座（16）、弹簧（17）、压差活门（18），所述弹簧（17）两端分别固定连接于弹簧座（16）及压差活门（18）上，弹簧座（16）回转中心设有第一油孔（1），所述第一油孔（1）连通第二油腔（26）；所述活门基板（28）上、对应于压差活门（18）的端部设有第二油孔（11）；所述组合活门衬套（21）上、对应于压差活门（18）的处设有回油型孔（12），组合活门衬套（21）上、对应于第二油腔（26）处设有燃油出口（3）。

2.如权利要求1所述的集成式燃油计量阀，其特征在于：计量油针（20）的活塞头圆周表面设置有密封环（22），密封环（22）圆周表面抵靠于第一腔体（24）内壁上。

3.如权利要求1所述的集成式燃油计量阀，其特征在于：第一腔体（24）内腔外端设置有挡圈（23）。

4.如权利要求1所述的集成式燃油计量阀，其特征在于：所述计量油针（20）的工作端呈圆锥形状，计量油针（20）在组合活门衬套（21）中沿轴向行走时，通过计量油针（20）的锥形端控制计量型孔（2）的开口大小。

5.如权利要求1所述的集成式燃油计量阀，其特征在于：所述弹簧座（16）通过螺塞（15）限位固定，螺塞（15）为中空结构。