JPH04502831A - 流体流制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 流体流制御弁 技術分野 本発明は、流体流制御弁に関し、特に、流体流計量弁と圧力調整器の両方の機能 を果す流体流制御弁に関する。

技術背景 周知の慣用の流体流制御弁においては、簡単な流体流計量機能が提供され、流体 流計量機能の制御を行うために別個の圧力調整器が設けられている。この構成は 、サイズが大きくなり、及び重量が重くなるという欠点を有する。

発明の開示 本発明は、流体流計量弁と圧力調整器の両方の機能を果す流体流制御弁を提供す ることに関する。

本発明によれば、位置の変位により流体流制御弁からの排出流体流を制御する第 １スプール部材と、第１スプール部材の位置を制御する制御手段とから成る流体 流制御弁であって、第２スプール部材が、前記排出流体流を通す出口ポートと協 同するように第１スプール部材と共通のチャンバー内に第１スプール部材とは独 立して設けられており、該第２スプール部材は、その位置が排出流体流に関係す るように該出口ポートを通しての圧力降下に応答して移動自在であり、第２スプ ール部材の位置に応答するフィードバック手段が設けられており、該フィードバ ック手段は、前記制御手段をサーボ制御装置として作動させるために該制御手段 へ入力を供給するようになされていることを特徴とする流体流制御弁が提供され 本発明による流体流制御弁は、流体流計量弁と圧力調整器の両方の機能を果す。

上記フィードバック手段は、第２スプール部材の位置に関連した電気出力信号を 発生するトランスジューサで構成し、前記制御手段は、該トランスジューサから の出力信号に従って制御され、第１スプール部材を液圧的に作動する電気−液圧 式制御弁で構成することが好ましい、トランスジューサの出力信号を処理し、前 記サーボ弁を制御する制御信号を発生するための信号プロセッサを設けることが 好ましい。

本発明の一実施例においては、前記フィードバック手段は、第２スプール部材に 連結されたストラット部材で構成し、第２スプール部材の位置を表わす第２スプ ール部材の移動によって該ストラット部材に曲げ力が誘起されるようにする。こ のストラット部材には、該ストラット部材に誘起された歪みを記録し、サーボ制 御弁を制御するのに用いられるフィードバックを発生する歪みゲージを設ける。

このストラット部材は、第２スプール部材に対する戻りばねとして作動する。

フィードバック手段は、更に、第２スプール部材とす−ボ制御弁との間の機械的 連結手段を有し、それによって、サーボ制御装置の安定性を高める。この機械的 連結手段は、第２スプール部材に連結され、第２スプール部材の位置をサーボ弁 に直接伝達するストラット部材によって′構成することができる。このストラッ ト部材は、軽量構造とする構造とし、屈曲してそのフィードバックをサーボ制御 弁へ伝達する構成とすることが好ましい。

本発明の変型実施例においては、上記機械的フィードバック這結手段は、前記制 御手段への唯一のフィードバック手段とすることができる。

本発明の更に他の変型実施例においては、第１スプール部材の位置を制御する前 記制御手段は、リニヤモータ、例えばステップモータとすることができる。

本発明に従って構成された流体流制御弁は、理想的には飛行機エンジンへの燃料 供給制御弁として使用するのに適している。なぜなら、燃料計量弁と圧力調整器 を備えた従来の弁装置と比較して、本発明による流体流制御弁は、小型で、軽量 であり、しかも、従来の弁装置の精度を維持することができるからである。

の　な！ 以下に、添付図を参照して２つの実施例に関連して本発明を説明する。

第１図は、本発明に従って構成された流体流制御弁の第１実施例の概略図である 。

第２図は、本発明に従って構成された流体流制御弁の第２実施例の概略図である 。

１ｊ 第１図を参照して説明すると１本発明に従って構成された流体流制御弁の第１実 施例が示されている。この流体流制御弁は、チャンバー１を有する本体から成り 、このチャンバー内に、 ２つのランド付部片３．４を貫通してそれらから突出しており、それらのランド 付部片を担持した中心ロッド部材５を有する第１スプール部材２と、第１スプー ル部材の２つのランド付部片３と４の間に−配置され、第１スプール部材の中心 ロッド部材５上に移動自在に嵌挿された第２スプール部材６と、が装着されてい る。

第１スプール部材２及び第２スプール部材６は、チャンバー１を下記の４つの空 間７．８．９．１０に分割する。

チャンバー１の一方の端壁と、第１スプール部材２のランド付部片３の外向き端 壁との間に画定されるＩＩｌ空間７と、 第１スプール部材２のランド付部片３の内向き端壁と、第２スプール部材６の面 １１との間に画定される第２空間８と、 第２スプール部材６の面１２と、第１スプール部材２のランド付部片４の内向き 端との間に画定される第３空間９と、 第１スプール部材２のランド付部片４の外向き面と、チャンバー１の他方の端壁 との間に画定される第４空間１０゜ チャンバー１は、下記の６つのボート１３．１４．１５．１６．１７及び１８を 有する。

第１空間７に開口するボート１３と。

第２空間８に開口するボート１４と、 第３空間９に開口しており、第３空間への開口度が第２スプール部材６の移動に よって変更されるボート１５と、 第３空間９に開口しており、第３空間への開口度が第１スプール部材２のランド 付部片４の移動によって変更されるボート１６と、 第３空間に開口するボート１７と、 第４空間に開口するボート１８゜ チャンバーのボート１４及び１５は、副チヤンバ−１９に連絡されている。副チ ャンバー内には、排出流ボート２１を有する最小限圧力弁２０が設けられている 。排出流ボート２１は、この弁がエンジンへの燃料流を制御している場合、弁を 通って流れる流体の圧力が低すぎるとき、あるいは、エンジンが休止状態にある とき遮断される。

最小限圧力弁２０は、流体流れ側２ＯＡと基準圧力側２０Ｂの２つの動作側部を 有しており、排出流ボート２１の閉鎖を行うピストン部材２０Ｃと、ピストン部 材２０Ｃを排出流ポート２１を閉鎖する方向へ押圧するばね部材２０Ｄとから成 る。使用においては、流体流制御弁を通って流れる流体の圧力が、ピストン部材 ２０Ｃをばね部材２０Ｄの作用に抗して押圧して排出流ボート２１を開放させ、 流体を通すことができる。

チャンバー１内へ突入するようにしてばねストラット（弾性支材）２２が設けら れ、チャンバー１内で第２スプール部材６に連結されている。

作動において、第２スプール部材６がチャンバー１内で移動すると、ストラット ２２に曲げ力が加えられ、その結果、ストラット２２が戻りばねの作用をすると ともに、その曲げ力の大きさがチャンバー１内の第２スプール部材６の位置を表 わす、ストラット２２に作用するばね力の値、従って第２スプール部材６の位置 及び排出流ポート２１を通る燃料の流量に対応する電気信号を発生するように、 ストラット部材２２には歪みゲージのようなトランスジューサ２２′が付設され ている。この信号は、この制御弁の全体の作動を制御するマイクロプロセッサＭ Ｐのような制御手段に伝えられる。

電気−液圧式サーボ弁２３が、マイクロプロセッサＭＰの制御の下で第１スプー ル部材２の位置を制御する。

即ち、サーボ弁２３は、チャンバー１の第１空間７と第４空間１０に連通してお り、第１空間７と第４空間１０の間の圧力差を変更し、それによって第１スプー ル部材２の位置を調節する。それによって、この制御弁のポート１５．１６を通 って流れる流体の流れを変更する。

ボート１５を通る流体の流れは、ボート１４と１５を経て第２スプール部材６の 両側間に圧力差を創生し、第２スプール部材６を変位させる。第２スプール部材 ６とサーボ弁２３との間に連結された止めストラット部材２４には、第２スプー ル部材６の位置及びボート１５及び２１を通る流体の流れに対応する曲げ力が誘 起される。

この曲げ力は、機械的フィードバック制御としてサーボ弁２３に直接伝＾もれる 。

この流体流制御弁をエンジンの燃料制御弁として使用する場合は、弁を下記のよ うに接続する。

ボート１７を燃料ポンプからの出力側、即ち系の高圧側に接続する。

ボート１６を溜め、即ち系の低圧側に接続する。

最小限圧力弁２０の排出流ボー１−２１をエンジンに接続する。

更に、最小限圧力弁２０の基準圧力側２０Ｂ、及び中心ロッド部材５の突出部分 の端部を系の低圧側の流体に臨ませる。

ストラット２２は、エンジンが休止状態にあるときはストッパ部材２５に係合す るようになされている。その場合、第２スプール部材６は、出口ポート１５を最 大限に閉鎖するが、ボー１−１５を通しての流体の流れを完全に防止する程完全 には閉鎖しない位置をとる。従って、ストッパ部材２５は、エンジンへの最小限 の流体の流れを保証する働きをする。

マイクロプロセッサＭＰの制御下でボート１５を増大させることが要求された場 合は、サーボ弁２３が作動されて第１スプール部材２の両側間の圧力バランスを 調節して第１スプール部材を矢印Ａの方向へ移動させ、ボート１６を通る燃料の 流れを減少させる。かくして、ボート１５を通る燃料の流れが増大し、第２スプ ール部材６の両側間に圧力差を創生して第２スプール部材を、それがバランス位 置をとるまで矢印Ａの方向へ移動させ、そのバランス位置がストラット部材２２ に対する曲げ力としてサーボ弁２３ヘフイードバツクされる。

それと同時に、トランスジューサ２２′が電気信号を発生し、その電気信号がマ イクロプロセッサへ送られ、バランス状態を表示する。

マイクロプロセッサが燃料制御弁のボート１５を通る流体流を減少させるように 要求した場合は、上記の作動と逆の作動が行われる。即ち、サーボ弁２３が作動 されて第１スプール部材２の両側間の圧力バランスを調節して第１スプール部材 を矢印Ｂの方向へ移動させ、ボート１６を通る燃料の流れを増大させる。かくし て、ボート１５を通る流体の流れが減少し、その結果第２スプール部材６の両側 間に創生された圧力差が第２スプール部材６を、それがバランス位置をとるまで 矢印Ｂの方向へ移動させ、そのバランス位置がストラット部材２４を介してサー ボ弁２３ヘフイードバツクされ、トランスジューサ２２′を介してマイクロプロ セッサＭＰへ送られる。

次に、第２図を参照すると、本発明に従って構成された流体流制御弁の第２実施 例が示されている。この流体流制御弁は、チャンバー１０１を有する本体から成 り、このチャンバー内に、 逆Ｕ字形ロッド部材１０５の各端に取付けられた２つのランド付部片１０３．１ ０４を有する第１スプール部材１０２と、 第１スプール部材の２つのランド付部片１０３と１０４の間に装着された第２ス プール部材１０６と、が装着されている。

第１スプール部材１０２及び第２スプール部材１０６は、チャンバー１０１を下 記の４つの空間１０７．１０Ｂ、１０９．１１０に分割する。

チャンバー１０１１の一方の端壁と、第１スプール部材１０２のランド付部片１ ０３の外向き面との間に画定される第１空間１０７と、 第１スプール部材１０２のランド付部片１０３の内向き面と、第２スプール部材 １０６の面１１１との間に画定される第２空間１０８と、 第２スプール部材１０６の面１１２と、第１スプール部材１０２のランド付部片 １０４の内向き面との間に画定される第３空間１０９と、 第１スプール部材１０２のランド付部片１０４の外向き面と、チャンバー１０１ の他方の端壁との間に画定される第４空間１１０゜ チャンバー１０１は、下記の６つのボート１１３，１１４．１１５．１１６．１ １７及び１１８を有する。

第１空間１０７に連通するボート１１３と、第２空間１０８に連通するボート１ １４と、第３空間１０９に連通しており、第３空間への開口度が第２スプール部 材１０６の移動によって変更されるボー４１１５と、 第３空間１０９に連通しており、第３空間への開口度が第１スプール部材１０２ のランド付部片１０４の移動によって変更されるボート１１６と、 第３空間に連通するボート１１７と、 第４空間に連通するボート１１８゜ この流体流制御弁のチャンバーのボート１１４及び１１５は、副チヤンバ−１１ ９に連絡されている。副チャンバー内には、排出流ボート１２１を有する最小限 圧力弁１２０が設けられている。排出流ボート１２１は、弁を通って流れる流体 の圧力が低すぎるとき、遮断される。最小限圧力弁１２０は、第１図に示された ものと構成、作動ともに同じである。

チャンバー１０１内へ突入するようにしてばねストラット（弾性支材）１２２が 設けられ、チャンバー１０１内で第２スプール部材１０６に係合している。スト ラット１２２には複数個の歪みゲージ１２２′が装着されている６作動において 、第２スプール部材１０６がチャンバー１０１内で移動すると、ストラット１２ ２に曲げ力が加えられ、その結果、ストラット１２２が戻りばねの作用をすると ともに、チャンバー内の第２スプール部材１０６の位置に対応する電気信号が歪 みゲージ１２２′から発せられる。この電気信号は、この制御弁の全体の作動を 制御するためのマイクロプロセッサＭＰのような制御手段に伝えられる。

第２スプール部材１０６がポート１１５を通しての流体の流れを完全に遮断する のを防止し、従って、エンジンへの最小限の流体の流れを保証するストッパ部材 １２５が設けられている。

サーボ弁１２３が、マイクロプロセッサＭＰの制御の下で第１スプール部材１０ ２の位置を制御する。サーボ弁１２３は、チャンバー１０１の第１空間１０７と 第４空間１１０に連通しており、第１空間１０７と第４空間１１０の間の圧力差 を変更することによって第１スプール部材１０２の位置が調節される。それによ って、この制御弁のポート１１５．１１６を通って流れる流体の流れを変更する 。

止めストラット部材１２４は、第２スプール部材１０６とサーボ弁１２３との間 に連結されており、それに及ぼされる曲げ力は、ポート１１５．１１６を通る流 体の流れに対応する機械的フィードバック制御として、サーボ弁２３に直接伝え られる。

この流体流制御弁をエンジンの燃料制御弁として使用する場合は、弁を下記のよ うに接続する。

ポート１１７を燃料ポンプからの出力側、即ち系の高圧側に接続する。

ポート１１６を溜め、即ち系の低圧側に接続する。

最小限圧力弁１２０の排出流ボート１２１をエンジンに接続する。

この実施例の制御弁の作動は、第１図のものと同じである。

本発明の、別の実施例においては、機械的フィードバック制御器２４，１２４と 、電気フィードバックトランスジューサ２２’　、１２２’のどちらか一方を省 除することができる。

国際調査報告　ＯｒＴ／ｌ！口・ｎｚｒｎｔ’＞ｃ国際調査報告　。Ｂ、。／。

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Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. １．位置の変位により流体流制御弁からの排出流体流を制御する第１スブール部 材と、第１スブール部材の位置を制御する制御手段とから成る流体流制御弁であ って、 第２スプール部材（６）が、前記排出流体流を通す出口ボート（１５）と協同す るように第１スブール部材（２）と共通のチャンバー（１）内に第１スブール部 材とは独立して設けられており、該第２スブール部材は、その位置が排出流体流 に関係するように該出口ボートを通しての圧力降下に応答して移動自在であり、 第２スブール部材（６）の位置に応答するフィードバック手段（２２′，２４） が設けられており、該フィードバック手段は、前記制御手段（２３，ＭＰ）をサ ーボ制御装置として作動させるために該制御手段へ入力を供給するようになされ ていることを特徴とする流体流制御弁。
2. ２．前記第１スブール部材（２）は、前記共通のチャンバー（１）内に互いに離 隔して配置された２つのランド付部片（３，４）から成り、前記第２スブール部 材（６）は、該２つのランド付部片（３，４）の間に並置されていることを特徴 とする請求の範囲第１項に記載の制御弁。
3. ３．前記２つのランド付部片（３，４）は、前記共通のチャンバー（１）内でロ ッド（５）に取付けられており、前記第２スブール部材．（６）は、該ロッドに 移動自在に装着されていることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の制御弁。
4. ４．前記出口ボート（１５）は、前記共通のチャンバー（１）内の、前記第２ス ブール部材（６）と該第２スブール部材（６）の一方の側にある一方のランド付 部片（４）との間の空間部分（９）に開口しており、該出口ボートは、共通のチ ャンバー（１）内の、第２スブール部材（６）と他方のランド付部片（３）との 間の空間部分（８）と連絡部（１９，１４）を介して連通していることを特徴と する請求の範囲第１項又は２項に記載の制御弁。
5. ５．前記制御手段は、液圧によって第１ブール部材（２）の位置を制御するよう に、前記２つのランド付部片（３，４）の外端に液圧的に連通した電気−液圧式 サーボ弁（２３）から成ることを特徴とする請求の範囲第１〜４項のいずれかに 記載の制御弁。
6. ６．前記フィードバック手段は、第２スブール部材（６）と前記サーボ弁（２３ ）の間の機械的フィードバック連結部材（２４）から成ることを特徴とする請求 の範囲第５項に記載の制御弁。
7. ７．前記フィードバック手段は、第２スブール部材（６）の位置に応じた電気信 号を発生するトランスジューサ（２２′）から成り、前記制御手段（ＭＰ）は、 この電気信号に応答して、前記サーボ弁（２３）に適正な電気制御信号を供給す るように構成されている請求の範囲第５項又は６項に記載の制御弁。
8. ８．前記トランスジューサ（２２′）は、第２スブール部材（６）に連結され、 該第２スブール部材を所定位置へ抑圧する働きをするばねストラット（２２）に 組み合わされていることを特徴とする請求の範囲第８項に記載の制御弁。
9. ９．前記出口ボート（１５）を最大限に閉鎖し、完全には閉鎖させない第２スブ ール部材（６）の極限位置を規定するように前記ストラット（２２）と協同する ストッバ（２５）が設けられていることを特徴とする請求の範囲第８項に記載の 制御弁。
10. １０．前記フィードバック手段は、第２スブール部材（６）の位置に応じた電気 信号を発生するトランスジューサ（２２′）から成り、前記制御手段は、この電 気信号を受取る電気的プロセッサ（ＭＰ）から成ることを特徴とする請求の範囲 第１項に記載の制御弁。
11. １１．前記フィードバック手段は、第２スブール部材（６）と前記制御手段（２ ３）の間の機械的フィードバック連結部材（２４）から成ることを特徴とする請 求の範囲第１項又は１０項に記載の制御弁。
12. １２．前記第２スブール部材（６）と協同し該第２スブール部材を所定位置へ抑 圧するばね手段（２２）が設けられていることを特徴とする請求の範囲第１項、 １０項又は１１項に記載の制御弁。
13. １３．前記共通のチャンバー（１）は、流体流導入ボート（１７）と、流体戻し ボート（１６）を有しており、前記第１スブール部材（２）は、該流体戻しボー ト（１６）と協同して該共通のチャンバー（１）からの流体の戻り流を制御する ようになされていることを特徴とする請求の範囲第１〜１２項のいずれかに記載 の制御弁。
14. １４．該弁からの排出流体流の圧力に応答しし、排出流体流の圧力が所定の最少 限より低下した場合、該排出流体流を遮断ずる働きをする最小限圧力弁（２０） が設けられていることを特徴とする請求の範囲第１〜１２項のいずれかに記載の 制御弁。
15. １５．添付図を参照して上述された流体流制御弁。