CN113833575A - 一种航空发动机用燃油压差自补偿旁路调节阀 - Google Patents

一种航空发动机用燃油压差自补偿旁路调节阀 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种航空发动机用燃油压差自补偿旁路调节阀，涉及流量调节阀技术领域，解决油路共用油泵时，燃油供应量与发动机需求量不匹配的技术问题，包括设有空腔的阀体，空腔内从上到下依次设有单向阀、节流阀，节流阀包括从上到下依次设置的中心螺塞、节流阀芯、弹簧座，节流阀芯穿设在中心螺塞、弹簧座内，弹簧座、节流阀芯上设有同一节流弹簧，节流阀芯上设有将空腔分为弹簧腔、容置腔的密封胶圈，节流阀芯上设有截面开口面积由上至下逐渐变小的斜槽，阀体上分别设有与容置腔连通的感压通道、与节流阀连通的进油口；本发明能使油路共用油泵时，燃油供应量会随着发动机的需求量而发生变化，使得燃油供应量与发动机的需求量匹配。

Description

一种航空发动机用燃油压差自补偿旁路调节阀
技术领域
本发明涉及流量调节阀技术领域，更具体的是涉及航空发动机用燃油压差自补偿旁路调节阀技术领域。
背景技术
与传统发动机相比，涡桨发动机具有功重比高、起动性能好、高空高速性能佳等优点，在微小型中高空无人机、小型单座飞机、巡飞弹等领域均有良好的应用前景。
为使该发动机更轻盈，便于装备，以及更符合现代化装备武器高集成度，高使用寿命、低成本等设计理念，采用燃、滑油系统共用同一个油泵的结构，使其油路系统仅用一个电机带转。然而，发动机的工作过程中对燃油流量、滑油流量的需求量是不同的，因此在滑油供应量满足使用需求的前提下，在燃油油路接入一个燃油调节装置来保证燃油流量的使用需求，以保证发动机的正常使用。
发明内容
本发明的目的在于：为了解决上述技术问题，本发明提供一种航空发动机用燃油压差自补偿旁路调节阀。
本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
一种航空发动机用燃油压差自补偿旁路调节阀，包括设有空腔的阀体，空腔内从上到下依次设有单向阀、节流阀，节流阀包括从上到下依次设置的中心螺塞、节流阀芯、弹簧座，节流阀芯穿设在中心螺塞、弹簧座内，弹簧座、节流阀芯上设有同一节流弹簧，节流阀芯上设有将空腔分为弹簧腔、容置腔的密封胶圈，节流阀芯上设有截面开口面积由上至下逐渐变小的斜槽，阀体上分别设有与容置腔连通的感压通道、与节流阀连通的进油口，与单向阀连通的出油口。
中心螺塞内设有容置节流阀芯的容置孔。
阀体包括从上到下依次连接且相通的阀体上段、阀体下段、过滤阀组件，阀体上段分别设有容置单向阀、节流阀的单向腔、节流腔，阀体下段内腔设有弹簧座，节流腔内通过中心螺塞设有节流阀芯，节流阀芯穿设出弹簧座的部分设有将阀体下段内腔分为弹簧腔、容置通道的密封胶圈，容置通道与过滤阀组件构成容置腔。
感压通道包括从上到下依次设在阀体上段的感压入口、入口通道，阀体下段设有与入口通道连通的输送通道，输送通道与过滤阀组件连通。
过滤阀组件包括过滤阀阀体，过滤阀阀体上设有容置在输送通道内的过滤台，过滤台与输送通道的连通端设有过滤网，过滤阀阀体内设有与其自身凹槽连通的感压出口，过滤阀阀体上缠设有与过滤台连通的不锈钢钢管，不锈钢钢管的延伸端与感压出口连通，凹槽与容置通道构成容置腔。
过滤台包括设有锥形槽的凸台，凸台内设有与锥形槽连通的不锈钢钢管，锥形槽槽口设有过滤网。
过滤阀阀体内设有缠绕腔，缠绕腔的腔壁上缠设有不锈钢钢管。
单向阀包括螺纹连接在单向腔内的单向阀螺塞，单向阀螺塞内穿设有单向阀芯，单向阀芯向上延伸的部分缠设有单向弹簧，单向阀螺塞上设有与弹簧腔连通的连通孔。
本发明的有益效果如下：
1、在本发明中，通过在节流阀芯上设置斜槽，可使节流阀芯在位移的过程中与中心螺塞配合实现燃油的流量调节，因燃油的流量可调节，所以油路共用油泵时，燃油供应量会随着发动机的需求量而发生变化，使得燃油供应量与发动机的需求量匹配，从而保证了发动机喷嘴在最小燃油供应时能正常雾化，最大燃油供应时喷嘴前压力维持正常稳定。
2、在本发明中，斜槽截面开口面积由上至下逐渐变小，可使节流阀芯在位移的过程中实现燃油的流量调节。
3、在本发明中，节流阀芯设在中心螺塞内，且节流阀芯与容置孔间隙配合，所以当容置腔内的压力大于弹簧腔的压力时，作用在节流阀阀芯下端面的推力逐渐增大，并开始推着节流阀芯克服节流弹簧的弹力向上运动，则在向上运动的过程中，斜槽的开口面积会随着容置腔与弹簧腔的压差发生变化，随着压差不断的增大，斜槽的开口面积越来越小，反之，斜槽的开口面积越来越大，所以泄油流量的大小取决于斜槽的开口面积。
4、在本发明中，阀体下段内腔通过密封胶圈将其分为弹簧腔、容置通道，容置通道与过滤阀体组件构成容置腔，因阀体上段、阀体下段设有同一感压通道，该感压通道与容置腔连通，当容置腔的压力大于弹簧腔的压力，节流阀芯开始克服节流弹簧的弹力运动，随着压差不断的增大，斜槽的开口面积越来越小，则泄油流量随之变小，反之，斜槽的开口越来越大，因此，弹簧腔与容置腔的油压压差与节流弹簧预紧力形成的压力平衡，决定了节流阀芯的位移，斜槽与容置孔的配合实现了燃油的自补偿调节。
5、在本发明中，阀体上段设有入口通道，阀体下段设有连接通道，且入口通道、输送通道为细长小孔，单向阀阀体上缠设有细长不锈钢钢管，因此可增加燃油的流阻，达到维持感压出口压力的稳定，以实现流量的稳定调节。
6、在本发明中，在锥形槽内设有过滤网能有效过滤出燃油中的颗粒污染物，防止不锈钢钢管阻塞，且拆卸便捷，易于清洗，还能保证整个燃油旁路调节阀的使用寿命；锥形槽可便于过滤后的燃油流入不锈钢钢管内。
7、在本发明中，因单向腔内螺纹连接有单向阀螺塞，所以工作人员可对单向弹簧的初始压缩量进行调节，从而实现单向阀泄压开启阈值的调控。
附图说明
图1是本发明的油路原理图；
图2是本发明的结构示意图；
图3是图2中A的局部放大图；
图4是出油口与单向腔的连接示意图；
图5是出油口与阀体上段的连接示意图；
图6是图5的爆炸图；
图7是进油口与阀体上段的连接示意图；
图8是图7的仰视图；
图9是图8中B-B的剖视简图；
图10是容置孔的结构示意图；
图11是阀体上段与阀体下段的连接示意图；
图12是过滤阀组件的结构示意图；
附图标记：11过滤阀组件，111过滤台，1111凸台，1112锥形槽，1113过滤网，112过滤阀阀体，1121凹槽，1122感压出口，1123不锈钢钢管，1124缠绕腔，1125端盖，12阀体下段，121容置通道，122密封胶圈，123节流弹簧，124弹簧座，125弹簧腔，126输送通道，13阀体上段，131单向阀螺塞，1311连通孔，132单向阀芯，133单向弹簧，134单向腔，135出油口，136感压入口，1361入口通道，137节流腔，1371节流阀芯，1372斜槽，1373中心螺塞，1374容置孔，138进油口。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1到9所示，本实施例提供一种航空发动机用燃油压差自补偿旁路调节阀，包括设有空腔的阀体，空腔内从上到下依次设有单向阀、节流阀，节流阀包括从上到下依次设置的中心螺塞1373、节流阀芯1371、弹簧座124，节流阀芯1371穿设在中心螺塞1373、弹簧座124内，弹簧座124、节流阀芯1371上设有同一节流弹簧123，节流阀芯1371上设有将空腔分为弹簧腔125、容置腔的密封胶圈122，节流阀芯1371上设有截面开口面积由上至下逐渐变小的斜槽1372，阀体上分别设有与容置腔连通的感压通道、与节流阀连通的进油口138，与单向阀连通的出油口135。
本实施例通过斜槽1372可使节流阀芯1371在位移的过程中实现燃油的流量调节，因燃油的流量可调节，所以油路共用油泵时，燃油供应量会随着发动机的需求量而发生变化，使得燃油供应量与发动机的需求量匹配；其中，发动机液压回路共用一个泵，初始状态下，发动机对滑油的需求量高，而此时泵的功率较大，同时提高了燃油的供应量，该供应量远超此时燃油流量的需求，由于此时弹簧腔125内的压力高于单向阀开启阈值，所以单向阀处于常开状态进行泄压，同时斜槽1372的开口面积从上到下是逐渐减小的，所以此时开口面积最大且泄流流量最大，单向阀的泄压能力也是最强的，随着发动机耗油量的提升，容置腔内的压力开始逐渐增大，减去发动机油耗后从进油口138进入的油压构成了弹簧腔125的压力，当容置腔的压力大于弹簧腔125的压力时，作用在节流阀芯1371下端面的推力逐渐增加，并开始推着节流阀芯1371克服节流弹簧123的弹力向上运动，随着容置腔与弹簧腔125的压差不断的增大，斜槽1372的开口面积越来小，则进油口138进入弹簧腔125内的燃油量也逐渐变小，最后当发动机全转速时，进油口138压力为零，弹簧腔125内压力低于单向阀开启阈值，则单向阀闭合，所有燃油全部供应给发动机，因而维持了喷嘴所需油压稳定，因所有燃油全部供应给发动机，所以保证了燃油供应量与发动机的需求量匹配，从而保证了发动机喷嘴在最小燃油供应时能正常雾化，最大燃油供应时喷嘴前压力正常维持。
实施例2
如图1到10所示，在实施例一的基础上，本实施例提供中心螺塞1373内设有容置节流阀芯1371的容置孔1374。
在本实施例中，因节流阀芯1371容置在容置孔1374内，且节流阀芯1371上的斜槽1372开口面积由上至下逐渐变小，所以节流阀芯1371在位移的过程中可实现燃油流通的开口面积调节，从而实现节流阀进油口流量由大到小的调节，使发动机得到合理的燃油供给量。
实施例3
如图1到12所示，在实施例一的基础上，本实施例提供阀体包括从上到下依次连接且相通的阀体上段13、阀体下段12、过滤阀组件11，阀体上段13分别设有容置单向阀、节流阀的单向腔134、节流腔137，阀体下段12内腔设有弹簧座124，节流腔137内通过中心螺塞1373设有节流阀芯1371，节流阀芯1371穿设出弹簧座124的部分设有将阀体下段12内腔分为弹簧腔125、容置通道121的密封胶圈122，容置通道121与过滤阀组件11构成容置腔。
进一步地，感压通道包括从上到下依次设在阀体上段13的感压入口136、入口通道1361，阀体下段12设有与入口通道1361连通的输送通道126，输送通道126与过滤阀组件11连通。
进一步地，过滤阀组件11包括过滤阀阀体112，过滤阀阀体112上设有容置在输送通道126内的过滤台111，过滤台111与输送通道126的连通端设有过滤网1113，过滤阀阀体112内设有与其自身凹槽1121连通的感压出口1122，过滤阀阀体112上缠设有与过滤台111连通的不锈钢钢管1123，不锈钢钢管1123的延伸端与感压出口1122连通，凹槽1121与容置通道121构成容置腔。
进一步地，过滤台111包括设有锥形槽1112的凸台1111，凸台1111内设有与锥形槽1112连通的不锈钢钢管1123，锥形槽1112槽口设有过滤网1113。
进一步地，过滤阀阀体112上设有端盖1125，且端盖1125与过滤阀阀体112构成缠绕腔1124，缠绕腔1124的腔壁上缠设有不锈钢钢管1123。
进一步地，单向阀包括螺纹连接在单向腔134内的单向阀螺塞131，单向阀螺塞131内穿设有单向阀芯132，单向阀芯132向上延伸的部分缠设有单向弹簧133，单向阀螺塞131上设有与弹簧腔125连通的连通孔1311。
在本实施例中，发动机点火工作时，随着燃油消耗量变大，容置腔的压力会随之增大，弹簧腔125内压力会变小，容置腔的压力与弹簧腔125的压差会使节流阀向上移动，即弹簧腔125与容置腔的压差公式为：
Δp＝P1-P2；
当ΔP≤ΔP0时，Δx＝0；(1)
当ΔP0≤ΔP≤ΔP1时，Δx＝(ΔP·A-F0)/K2；(2)
当ΔP1≤ΔP≤ΔP2时，Δx＝Δx2；(3)
其中，弹簧腔125与容置腔的压差为ΔP，ΔP0为弹簧腔125与容置腔刚开始的工作的压差，ΔP1为斜槽1372位移时的压差，ΔP2为斜槽1372开口最小时的压差，容置腔为P1，弹簧腔125为P2；流阀芯1371位移为Δx，节流弹簧123的刚度为K2，节流弹簧预紧力为F0，流体作用在阀芯上的有效面积为A。当弹簧腔125与容置腔的压差ΔP小于ΔP0时，此时阀芯位移Δx为0；随着ΔP的增大，当节流阀芯1371开始克服节流弹簧123的弹力运动时，此时当弹簧腔125与容置腔的压差ΔP大于ΔP0，小于节流阀斜槽1373开度的最小值对应的压差ΔP1，对应位移量可通过公式(2)表达；随着压差ΔP的进一步增大，斜槽1372的开口面积减小到零，即压差ΔP达到ΔP2，此时节流阀芯1371停止运动，位移Δx＝Δx2。
斜槽1372开口面积S与节流阀芯1371位移Δx的关系为：
Figure BDA0003249926480000071
其中，D为节流阀芯1371直径，
Figure BDA0003249926480000072
h为斜槽1372最大深度，L为斜槽长度，x0为初始位置时容置孔到斜槽1372最大深度位置的距离。
单向腔直径为d，当
Figure BDA0003249926480000081
时，弹簧腔125与容置腔的之间的压差高于单向阀阈值，单向阀芯开启进行泄压，当
Figure BDA0003249926480000082
时，弹簧腔125与容置腔之间的压差小于单向阀阈值，单向阀芯132闭合，维持喷嘴所需油压稳定；其中，F1为单向弹簧133预紧力值，即单向弹簧133预紧力值就是单向阀阈值。
具体的，单向腔134固定单向阀，可为单向阀提供位置的支撑点，节流腔137固定中心螺塞1373，可为节流阀芯1371的位移提供支撑点，燃油可通过进油口138进入弹簧腔125，弹簧腔125通过连通孔1311与单向腔134连通，多余的燃油可通过与单向腔134连通的出油口135排出，使其形成一个完整的燃油油路；密封胶圈122可保证弹簧腔125的密封性。
具体的，本实施例中感压入口136、入口通道1361、输送通道126、不锈钢钢管1123、感压出口1122连通，且入口通道1361、输送通道126、不锈钢钢管1123均为细长小孔，具有流通面积小、流道长的特点，能增加燃油的流阻，达到维持感压出口1122的稳定，以实现流量的稳定调节。
具体的，因单向阀螺塞131与单向腔134内壁螺纹连接，所以工作人员可对单向弹簧133的初始压缩量进行调节，从而实现泄压活门开启阀值的调控；单向阀开启进行泄压时，燃油依次通过连通孔1311、出油口135流出并进入燃油泵的入口处。

Claims (8)

1.一种航空发动机用燃油压差自补偿旁路调节阀，包括设有空腔的阀体，其特征在于：所述空腔内从上到下依次设有单向阀、节流阀，所述节流阀包括从上到下依次设置的中心螺塞(1373)、节流阀芯(1371)、弹簧座(124)，所述节流阀芯(1371)穿设在中心螺塞(1373)、弹簧座(124)内，所述弹簧座(124)、节流阀芯(1371)上设有同一节流弹簧(123)，所述节流阀芯(1371)上设有将空腔分为弹簧腔(125)、容置腔的密封胶圈(122)，所述节流阀芯(1371)上设有截面开口面积由上至下逐渐变小的斜槽(1372)，所述阀体上分别设有与容置腔连通的感压通道、与节流阀连通的进油口(138)，与单向阀连通的出油口(135)。
2.根据权利要求1所述的一种航空发动机用燃油压差自补偿旁路调节阀，其特征在于，所述中心螺塞(1373)内设有容置节流阀芯(1371)的容置孔(1374)。
3.根据权利要求1所述的一种航空发动机用燃油压差自补偿旁路调节阀，其特征在于，所述阀体包括从上到下依次连接且相通的阀体上段(13)、阀体下段(12)、过滤阀组件(11)，所述阀体上段(13)分别设有容置单向阀、节流阀的单向腔(134)、节流腔(137)，所述阀体下段(12)内腔设有弹簧座(124)，所述节流腔(137)内通过中心螺塞(1373)设有节流阀芯(1371)，所述节流阀芯(1371)穿设出弹簧座(124)的部分设有将阀体下段(12)内腔分为弹簧腔(125)、容置通道(121)的密封胶圈(122)，所述容置通道(121)与过滤阀组件(11)构成容置腔。
4.根据权利要求3所述的一种航空发动机用燃油压差自补偿旁路调节阀，其特征在于，所述感压通道包括从上到下依次设在阀体上段(13)的感压入口(136)、入口通道(1361)，所述阀体下段(12)设有与入口通道(1361)连通的输送通道(126)，所述输送通道(126)与过滤阀组件(11)连通。
5.根据权利要求4所述的一种航空发动机用燃油压差自补偿旁路调节阀，其特征在于，所述过滤阀组件(11)包括过滤阀阀体(112)，所述过滤阀阀体(112)上设有容置在输送通道(126)内的过滤台(111)，所述过滤台(111)与输送通道(126)的连通端设有过滤网(1113)，所述过滤阀阀体(112)内设有与其自身凹槽(1121)连通的感压出口(1122)，所述过滤阀阀体(112)上缠设有与过滤台(111)连通的不锈钢钢管(1123)，所述不锈钢钢管(1123)的延伸端与感压出口(1122)连通，所述凹槽(1121)与容置通道(121)构成容置腔。
6.根据权利要求5所述的一种航空发动机用燃油压差自补偿旁路调节阀，其特征在于，过滤台(111)包括设有锥形槽(1112)的凸台(1111)，所述凸台(1111)内设有与锥形槽(1112)连通的不锈钢钢管(1123)，所述锥形槽(1112)槽口设有过滤网(1113)。
7.根据权利要求6所述的一种航空发动机用燃油压差自补偿旁路调节阀，其特征在于，所述过滤阀阀体(112)上设有端盖(1125)，且端盖(1125)与过滤阀阀体(112)构成缠绕腔(1124)，所述缠绕腔(1124)的腔壁上缠设有不锈钢钢管(1123)。
8.根据权利要求3所述的一种航空发动机用燃油压差自补偿旁路调节阀，其特征在于，所述单向阀包括螺纹连接在单向腔(134)内的单向阀螺塞(131)，所述单向阀螺塞(131)内穿设有单向阀芯(132)，所述单向阀芯(132)向上延伸的部分缠设有单向弹簧(133)，所述单向阀螺塞(131)上设有与弹簧腔(125)连通的连通孔(1311)。
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