CN216429785U - 一种压电驱动的燃油阀精密控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种压电驱动的燃油阀精密控制系统，包括旋转型超声电机(1)、联轴器(2)、阀门(3)、管道(4)、流量计(5)和超声电机控制器(6)，其特征是旋转型超声电机(1)通过联轴器(2)与阀门(3)相连，超声电机控制器(6)与旋转型超声电机(1)通过信号线相连以控制旋转型超声电机(1)的旋转，流量计(5)与超声电机控制器(6)通过信号线相连以反馈流量信号，流量计(5)与阀门(3)通过管道(4)固连；超声电机控制器(6)通过反馈信号控制超声电机(1)调节阀门(3)的开闭角度控制流量大小。本实用新型具有结构简单、控制精度高、体积小、断电自锁、抗电磁干扰等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及航空发动机控制系统领域，具体涉及一种压电驱动的燃油阀精密系统。
背景技术
航空燃油阀作为航空发动机控制系统的一个关键部件，是航空发动机正常工作的重要保障。随着飞行器技术的更新发展，航空发动机对燃油系统的精度要求日益提高，而燃油阀又是发动机控制系统正常工作的重要保障，因此燃油阀针对油料流量的精密控制尤为重要，对其精度提出了新的要求。
为了实现这一要求，迫切地需要一种高精度驱动系统，需要从燃油阀系统的驱动和控制方面入手，解决如何实现油料能够按照预设流量通过阀门的问题，从而使油料可以精确、可靠、稳定地通过阀门，进行供给。传统的电磁等控制系统存在精度低、响应慢、电磁干扰等缺点，难以满足航空发动机在此方面的需求，因此具有精度高、响应快、无磁、结构简单、易于集成等优点的压电作动系统，成为了航空燃油阀等精密流量系统的理想驱动机构。因此，将超声电机驱动的燃油阀精密控制系统应用于此领域后，可以满足针对油料流量的精密要求，对于我国航空发动机燃油阀的控制领域具有重要应用价值。本系统还可以应用于其他系统的流量精稳供给。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对传统的电磁控制系统无法达到通过阀门的油料流量精确度要求的问题，设计一种能精确、可靠、稳定控制流量供给的压电驱动的燃油阀控制系统。
本实用新型的技术方案是：
一种压电驱动的燃油阀精密控制系统，包括旋转型超声电机、联轴器、阀门、管道、流量计和超声电机控制器；所述阀门包括阀体，阀杆和阀芯；所述旋转型超声电机通过联轴器与阀门的阀杆相连，所述阀体一端为油料进口；阀体另一端与流量计的一端通过管道固连；流量计的另一端为油料出口；
所述超声电机控制器与旋转型超声电机通过信号线相连以控制旋转型超声电机的旋转，所述流量计与超声电机控制器通过信号线相连，用于对流经的油料进行实时监测并将信号反馈至超声电机控制器；
所述旋转型超声电机通过联轴器带动阀杆转动，阀杆控制阀芯转动来调节阀门的开闭角度，进行位置修正消除误差，实现油料流量的精密控制。
进一步的，所述阀体与管道的连接方式为螺纹连接。
进一步的，所述阀门的阀芯为球状结构。
进一步的，所述旋转型超声电机的转速为0.0001°到100°/s。
进一步的，所述阀门的开闭角度为0到90度。
有益效果：
本实用新型利用超声电机的高精度驱动与控制阀门开闭角度，实现油料能够按照预设流量通过阀门，从而提高燃油阀控制系统的精密度。球阀的大小及输出力矩可以根据需求设计不同的电机尺寸，大球阀选择大电机，小球阀选择小电机，力矩范围0N·m到3N·m，电机旋转速度可以实现从0.0001°到100°/s任意控制，阀体可以在0到90度范围内任一位置运动，通过阀门的流量取决于预先设定值。
超声电机速度和位置控制性好，位移分辨率极高，振幅通常是微米级的，且定、转子质量较小，响应快，相比传统电磁电机，超声电机响应时间在ms级；在伺服系统中，容易实现微米级甚至纳米级的定位精度。因此，能够实现对流体进行快速关断，断电后立马自锁，减少时间滞后带来的流量误差。所以当旋转型超声电机接受到外部控制信号后即开始驱动球阀转动，通过外部控制系统的流量计反馈信号，使超声电机对球阀的角度进行位置修正，从而能够将油料按要求精准、均匀、持续地通过阀门，可以实现流量的高精度控制。
本实用新型以旋转型超声电机为驱动源，与传统的电磁电机相比，具有结构简单、控制精度高、体积小、断电自锁、抗电磁干扰等优点，是实现航空燃油阀等精密流量系统的理想驱动机构，通过设计压电马达驱动的燃油阀和流量计反馈调节，能够实现跨越多个数量级的无级变速和精确稳定的油料供给，利用该系统能够大幅提高油料流量控制精度。
附图说明
图1为本实用新型的立体结构示意图。
图2是本实用新型超声电机与联轴器和阀门连接后的立体结构示意图。
图3为本实用新型的阀门的立体结构示意图。
图中：1.旋转型超声电机 2.联轴器 3.阀门 4.管道 5.流量计 6.超声电机控制器 7.阀芯。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
如图1-3所示。
一种压电驱动的燃油阀精密控制系统，包括旋转型超声电机1、联轴器2、阀门3、管道4、流量计5和超声电机控制器6；所述阀门3包括阀体，阀杆和阀芯7；所述阀门3的阀芯7为球状结构。所述旋转型超声电机1通过联轴器2与阀门3的阀杆相连，所述阀体一端为油料进口；阀体另一端与流量计5的一端通过管道4固连；流量计5的另一端为油料出口；所述流量计为卡维特K24涡轮流量计；所述阀体与管道4的连接方式为螺纹连接。
所述超声电机控制器6与旋转型超声电机1通过信号线相连以控制旋转型超声电机1的旋转，所述流量计5与超声电机控制器6通过信号线相连，用于对流经的油料进行实时监测并将信号反馈至超声电机控制器6；所述超声电机控制器6的型号是PMR60No.01270
所述旋转型超声电机1通过联轴器2带动阀杆转动，阀杆控制阀芯7转动来调节阀门3的开闭角度，进行位置修正消除误差，实现油料流量的精密控制；所述阀门3的开闭角度为0到90度。所述旋转型超声电机1为60型超声电机，其转速为0.0001°到100°/s。
本系统的原理是：旋转型超声电机1接收到超声电机控制器6的输入信号带动阀门3转动，油料通过管道4流经流量计5进行实时监测，流量计5将反馈信号至超声电机控制器6，在控制器6中反馈输出信号与输入信号相比对，进而控制超声电机6转动调节阀门3的开闭角度进行位置修正消除误差，实现油料流量的精密控制。接受到外部控制信号后，本实例通过控制超声电机的旋转带动球阀转动，当流量计的反馈信号与预定输入信号值比对后，超声电机精确调节球阀开合角度，进行位置修正，进而使阀芯运动到目标值，从而实现燃油阀控制系统的油料精密供给。通过阀门的流量取决于预先设定值，电机旋转速度可以实现从0.0001°到100°/s任意控制，阀体可以在0到90度范围内任一位置运动。
以本项目实验实施为例：
电机旋转角度为0°时(即球阀关断状态)，流量为最小流量：0L/min；
电机旋转角度为90°时(即球阀全开状态)，流量为最大流量：37L/min；
则此模拟系统的流量调节范围为0～37L/min，如需将流量调节为15L/min，则可根据流量计反馈信号，不断调节旋转角度直至使流量达15L/min。且因超声电机分辨率可达0.375μrad，响应时间为ms级，系统能够实现跨越多个数量级的无级变速，有效实现流量的精确输出。
因球阀尺寸不同，输出力矩不同，流量精度要求不同，可以设计不同性能的该类型的燃油阀精密控制系统，仍属于本实用新型的控制系统范畴内。
本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (5)
1.一种压电驱动的燃油阀精密控制系统，其特征在于，包括旋转型超声电机(1)、联轴器(2)、阀门(3)、管道(4)、流量计(5)和超声电机控制器(6)，所述阀门(3)包括阀体，阀杆和阀芯(7)；所述旋转型超声电机(1)通过联轴器(2)与阀门(3)的阀杆相连，所述阀体一端为油料进口；阀体另一端与流量计(5)的一端通过管道(4)固连；流量计(5)的另一端为油料出口；
所述超声电机控制器(6)与旋转型超声电机(1)通过信号线相连以控制旋转型超声电机(1)的旋转，所述流量计(5)与超声电机控制器(6)通过信号线相连，用于对流经的油料进行实时监测并将信号反馈至超声电机控制器(6)；
所述旋转型超声电机(1)通过联轴器(2)带动阀杆转动，阀杆控制阀芯(7)转动来调节阀门(3)的开闭角度，进行位置修正消除误差，实现油料流量的精密控制。
2.根据权利要求1所述的压电驱动的燃油阀精密控制系统，其特征在于所述阀体与管道(4)的连接方式为螺纹连接。
3.根据权利要求1所述的压电驱动的燃油阀精密控制系统，其特征在于所述阀门(3)的阀芯(7)为球状结构。
4.根据权利要求1所述的压电驱动的燃油阀精密控制系统，其特征在于，所述旋转型超声电机(1)的转速为0.0001°到100°/s。
5.根据权利要求1所述的压电驱动的燃油阀精密控制系统，其特征在于，所述阀门(3)的开闭角度为0到90度。
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- 2021-11-23 CN CN202122874794.2U patent/CN216429785U/zh active Active
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