JPH1047084A - 燃料流量制御弁 - Google Patents
燃料流量制御弁Info
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- JPH1047084A JPH1047084A JP9113588A JP11358897A JPH1047084A JP H1047084 A JPH1047084 A JP H1047084A JP 9113588 A JP9113588 A JP 9113588A JP 11358897 A JP11358897 A JP 11358897A JP H1047084 A JPH1047084 A JP H1047084A
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- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
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- F02C7/22—Fuel supply systems
- F02C7/232—Fuel valves; Draining valves or systems
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
- F02C9/26—Control of fuel supply
- F02C9/263—Control of fuel supply by means of fuel metering valves
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K3/00—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing
- F16K3/22—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with sealing faces shaped as surfaces of solids of revolution
- F16K3/24—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with sealing faces shaped as surfaces of solids of revolution with cylindrical valve members
- F16K3/26—Gate valves or sliding valves, i.e. cut-off apparatus with closing members having a sliding movement along the seat for opening and closing with sealing faces shaped as surfaces of solids of revolution with cylindrical valve members with fluid passages in the valve member
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
- F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
- F16K31/06—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a magnet, e.g. diaphragm valves, cutting off by means of a liquid
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- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T137/00—Fluid handling
- Y10T137/8158—With indicator, register, recorder, alarm or inspection means
- Y10T137/8326—Fluid pressure responsive indicator, recorder or alarm
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガスタービンエンジンの燃料流量制御弁にお
いて、重さを増大させず、コストを高くさせず、構成を
複雑にさせずに、弁を横切る大きな圧力差に適応できる
ようにすること。 【解決手段】 燃料流量制御弁１０は、スリーブ１４内
の弁体１２と、スリーブ及び弁体の一方を他方に対して
移動せしめる手段１６（ソレノイド５４）とを包含す
る。スリーブは、入口及び出口ポート２０、２２を有す
る。弁体は、入口及び出口ゲート３２、３４を有する。
スリーブ１４及び弁体１２の一方を他方に対して、ゲー
ト３２、３４がポート２０、２２を閉じて流体がこれら
のポートにより弁を通して流れるのを防止する閉じ位置
から、ゲート３２、３４がポート２０、２２を全閉より
少なく閉じて流体がこれらのポートにより弁を通して流
れるのを許す複数の開き位置に、移動させることができ
る。
いて、重さを増大させず、コストを高くさせず、構成を
複雑にさせずに、弁を横切る大きな圧力差に適応できる
ようにすること。 【解決手段】 燃料流量制御弁１０は、スリーブ１４内
の弁体１２と、スリーブ及び弁体の一方を他方に対して
移動せしめる手段１６（ソレノイド５４）とを包含す
る。スリーブは、入口及び出口ポート２０、２２を有す
る。弁体は、入口及び出口ゲート３２、３４を有する。
スリーブ１４及び弁体１２の一方を他方に対して、ゲー
ト３２、３４がポート２０、２２を閉じて流体がこれら
のポートにより弁を通して流れるのを防止する閉じ位置
から、ゲート３２、３４がポート２０、２２を全閉より
少なく閉じて流体がこれらのポートにより弁を通して流
れるのを許す複数の開き位置に、移動させることができ
る。
Description
【０００１】
【発明の技術分野】本発明は、一般にはガスタービンエ
ンジンの燃料制御に関し、より詳細には、ガスタービン
エンジンの燃料流量制御弁に関する。
ンジンの燃料制御に関し、より詳細には、ガスタービン
エンジンの燃料流量制御弁に関する。
【０００２】
【発明の背景】高性能のガスタービン駆動型航空機用の
燃料流量制御弁は、広い変化の作動状態の下において高
精度でもって作動しなければならない。すなわち、燃料
流量制御弁が燃料を燃焼器へ非常に少なく供給する場合
には燃焼器に吹き消しを生じさせ、又は燃料流量制御弁
が燃料を燃焼器へ非常に多く供給する場合には燃焼器の
再点火を妨げるものである。このような問題を除去する
ために、燃料流量制御弁の設計においては、弁を横切る
圧力の差及び弁を通過する流体の質量流量を考察してい
る。これらふたつのパラメータは、一般に、航空機の飛
行範囲（フライトエンベロープ）における燃料流量制御
弁の所要の性能を定めるのに用いられている。燃料流量
制御弁を横切る圧力の差（Δp）は、コンセンサスによ
って、燃料ポンプの吐出口と制御弁との間の構成部品及
び配管損失水頭を減じた、燃料ポンプから吐出される燃
料の圧力（ＰFPD）と、制御弁と燃焼器との間の構成部
品及び配管損失水頭を減じた、燃焼器内に分与される燃
料の圧力（ＰFC）との差と定義されている。
燃料流量制御弁は、広い変化の作動状態の下において高
精度でもって作動しなければならない。すなわち、燃料
流量制御弁が燃料を燃焼器へ非常に少なく供給する場合
には燃焼器に吹き消しを生じさせ、又は燃料流量制御弁
が燃料を燃焼器へ非常に多く供給する場合には燃焼器の
再点火を妨げるものである。このような問題を除去する
ために、燃料流量制御弁の設計においては、弁を横切る
圧力の差及び弁を通過する流体の質量流量を考察してい
る。これらふたつのパラメータは、一般に、航空機の飛
行範囲（フライトエンベロープ）における燃料流量制御
弁の所要の性能を定めるのに用いられている。燃料流量
制御弁を横切る圧力の差（Δp）は、コンセンサスによ
って、燃料ポンプの吐出口と制御弁との間の構成部品及
び配管損失水頭を減じた、燃料ポンプから吐出される燃
料の圧力（ＰFPD）と、制御弁と燃焼器との間の構成部
品及び配管損失水頭を減じた、燃焼器内に分与される燃
料の圧力（ＰFC）との差と定義されている。
【０００３】他方、燃料流量制御弁を通過する流体の質
量流量は、次の式によって定義されている。
量流量は、次の式によって定義されている。
【数１】 ここに、Ｗf は流体の質量流量を表し、Ｋは換算係数を
表し、Ｃd は弁のオリフィスを出る流れの流量係数を表
し、及びρは流体の密度を表す。そして、流量係数（Ｃ
d）は、オリフィスを通過する無摩擦／理想流量以下に
較正する係数であって、（１）上流の通路の幾何学的形
状に対するオリフィスの幾何学的形状及び（２）オリフ
ィスを通過する流体のレイノルズ数の函数である。オリ
フィスを通過する流体のレイノルズ数は、オリフィス内
の流体の速度、オリフィスの寸法及び流体の動粘度で求
められる。そして、燃料流量制御弁を横切る圧力の比
（ＰFPD／ＰFC）が６以上でない場合には、流量係数
（Ｃd）は航空機の飛行範囲の特定の点で一定であると
考察される。これは、幾分、オリフィスを通過する流体
の速度が比較的遅いためによる。このような場合におい
ては、流体の質量流量（Ｗf）、及びそれ故エンジンの
パワーセッティングは、燃料流量制御弁のオリフィスの
断面積を変えるだけで容易に制御することができる。
表し、Ｃd は弁のオリフィスを出る流れの流量係数を表
し、及びρは流体の密度を表す。そして、流量係数（Ｃ
d）は、オリフィスを通過する無摩擦／理想流量以下に
較正する係数であって、（１）上流の通路の幾何学的形
状に対するオリフィスの幾何学的形状及び（２）オリフ
ィスを通過する流体のレイノルズ数の函数である。オリ
フィスを通過する流体のレイノルズ数は、オリフィス内
の流体の速度、オリフィスの寸法及び流体の動粘度で求
められる。そして、燃料流量制御弁を横切る圧力の比
（ＰFPD／ＰFC）が６以上でない場合には、流量係数
（Ｃd）は航空機の飛行範囲の特定の点で一定であると
考察される。これは、幾分、オリフィスを通過する流体
の速度が比較的遅いためによる。このような場合におい
ては、流体の質量流量（Ｗf）、及びそれ故エンジンの
パワーセッティングは、燃料流量制御弁のオリフィスの
断面積を変えるだけで容易に制御することができる。
【０００４】しかしながら、燃料流量制御弁を横切る圧
力の比（ＰFPD／ＰFC）が６を越える場合には、流量係
数（Ｃd）がしばしばキャビテーションのために不安定
となり、航空機の飛行範囲の特定の点で一定であると考
察することができない。更に詳述すれば、上記の圧力差
が６よりも大きいと、オリフィスを通過する流体の速度
がキャビテーションを生じさせるのに十分な大きさとな
り、キャビテーションが、流量係数（Ｃd）の値が経験
的に決められている適応値になるのを防止する。したが
って、このような場合において、燃料流量制御弁を通過
する燃料の流量制御は少なくともふたつの変数を考察し
なければならず、その一方の変数は不安定なものであ
る。このような状況の下で、燃料流量制御弁を通過する
燃料の流量を正確に制御することはいくらベストを尽く
しても困難なものである。
力の比（ＰFPD／ＰFC）が６を越える場合には、流量係
数（Ｃd）がしばしばキャビテーションのために不安定
となり、航空機の飛行範囲の特定の点で一定であると考
察することができない。更に詳述すれば、上記の圧力差
が６よりも大きいと、オリフィスを通過する流体の速度
がキャビテーションを生じさせるのに十分な大きさとな
り、キャビテーションが、流量係数（Ｃd）の値が経験
的に決められている適応値になるのを防止する。したが
って、このような場合において、燃料流量制御弁を通過
する燃料の流量制御は少なくともふたつの変数を考察し
なければならず、その一方の変数は不安定なものであ
る。このような状況の下で、燃料流量制御弁を通過する
燃料の流量を正確に制御することはいくらベストを尽く
しても困難なものである。
【０００５】そこで、燃料流量制御弁を横切る圧力差が
６を越えるのを除去するために、すべての状態の下で燃
料流量制御弁を横切る圧力差を特定の値Δp に維持する
ように設計されている装置である液圧機械式の水頭調節
器を用いることが知られている。このような水頭調節器
は、燃料流量制御弁を横切る圧力差を特定、すなわち一
定の値Δp に維持するという利点を提供するけれども、
幾つかの明白な欠点もあるものである。例えば、高圧の
適用の下で用いられる水頭調節器はかなりの寸法及び重
さになり、好ましくない。水頭調節器は、また、燃料流
量制御システムを複雑にし、例えば所定の作動を行わせ
るためのセンサや、計量弁を横切る一定の水頭を調節す
るための流量弁を必要とする。そして、水頭調節器のこ
れらのセンサ及び流量弁は、不可能ではないが診断する
のが困難である追加の潜在的な故障モードを生じさせ
る。水頭調節器は、更に、多くのガスタービン燃料流量
制御システムのコストを著しく高くする。要するに、燃
料流量制御弁を横切る圧力差を一定の値Δp に維持する
という利点は、幾つかの重大な欠点との引き換えで得ら
れるものである。
６を越えるのを除去するために、すべての状態の下で燃
料流量制御弁を横切る圧力差を特定の値Δp に維持する
ように設計されている装置である液圧機械式の水頭調節
器を用いることが知られている。このような水頭調節器
は、燃料流量制御弁を横切る圧力差を特定、すなわち一
定の値Δp に維持するという利点を提供するけれども、
幾つかの明白な欠点もあるものである。例えば、高圧の
適用の下で用いられる水頭調節器はかなりの寸法及び重
さになり、好ましくない。水頭調節器は、また、燃料流
量制御システムを複雑にし、例えば所定の作動を行わせ
るためのセンサや、計量弁を横切る一定の水頭を調節す
るための流量弁を必要とする。そして、水頭調節器のこ
れらのセンサ及び流量弁は、不可能ではないが診断する
のが困難である追加の潜在的な故障モードを生じさせ
る。水頭調節器は、更に、多くのガスタービン燃料流量
制御システムのコストを著しく高くする。要するに、燃
料流量制御弁を横切る圧力差を一定の値Δp に維持する
という利点は、幾つかの重大な欠点との引き換えで得ら
れるものである。
【０００６】以上述べたことから、燃料流量制御システ
ムの重さを増大させず、またコストを高くさせず、更に
は構成を複雑にさせず、燃料流量制御弁を横切る大きな
圧力差に適応できる正確なガスタービンエンジン用燃料
流量制御弁が要望されている。
ムの重さを増大させず、またコストを高くさせず、更に
は構成を複雑にさせず、燃料流量制御弁を横切る大きな
圧力差に適応できる正確なガスタービンエンジン用燃料
流量制御弁が要望されている。
【０００７】
【発明の開示】本発明は、このような要望に応じてなさ
れたものである。したがって、本発明の目的は、燃料の
流量を正確に計量できる燃料流量制御弁を提供すること
にある。
れたものである。したがって、本発明の目的は、燃料の
流量を正確に計量できる燃料流量制御弁を提供すること
にある。
【０００８】本発明の他の目的は、弁を横切る大きな圧
力差に適応できる燃料流量制御弁を提供することにあ
る。
力差に適応できる燃料流量制御弁を提供することにあ
る。
【０００９】本発明の更に他の目的は、容易に制御でき
る燃料流量制御弁を提供することにある。
る燃料流量制御弁を提供することにある。
【００１０】本発明の更に他の目的は、キャビテーショ
ンに起因する浸食を最小にする燃料流量制御弁を提供す
ることにある。
ンに起因する浸食を最小にする燃料流量制御弁を提供す
ることにある。
【００１１】以上述べた目的を達成するために、本発明
によれば、次に述べるようなガスタービンエンジンの燃
料流量制御弁が提供される。すなわち、本発明による燃
料流量制御弁は、スリーブ内に配置した弁体と、スリー
ブ及び弁体の一方を他方に対して移動せしめる手段とを
包含する。スリーブは、入口ポートと出口ポートとを包
含する。弁体は、入口ゲートと出口ゲートとを包含す
る。そして、スリーブ及び弁体の一方を他方に対して、
入口ゲート及び出口ゲートがそれぞれ入口ポート及び出
口ポートを閉じて流体がこれらのポートにより弁を通し
て流れるのを防止する閉じ位置から、入口ゲート及び出
口ゲートがそれぞれ入口ポート及び出口ポートを全閉よ
り少なく閉じて流体がこれらのポートにより弁を通して
流れるのを許す複数の開き位置に、移動させることがで
きる。
によれば、次に述べるようなガスタービンエンジンの燃
料流量制御弁が提供される。すなわち、本発明による燃
料流量制御弁は、スリーブ内に配置した弁体と、スリー
ブ及び弁体の一方を他方に対して移動せしめる手段とを
包含する。スリーブは、入口ポートと出口ポートとを包
含する。弁体は、入口ゲートと出口ゲートとを包含す
る。そして、スリーブ及び弁体の一方を他方に対して、
入口ゲート及び出口ゲートがそれぞれ入口ポート及び出
口ポートを閉じて流体がこれらのポートにより弁を通し
て流れるのを防止する閉じ位置から、入口ゲート及び出
口ゲートがそれぞれ入口ポート及び出口ポートを全閉よ
り少なく閉じて流体がこれらのポートにより弁を通して
流れるのを許す複数の開き位置に、移動させることがで
きる。
【００１２】本発明の一実施例によれば、燃料流量制御
弁のスリーブはコンポーネントハウジング内に設けられ
ている。そして、このハウジングはスリーブの入口ポー
ト及び出口ポートにそれぞれ整合する流体入口手段及び
流体出口手段を包含する。
弁のスリーブはコンポーネントハウジング内に設けられ
ている。そして、このハウジングはスリーブの入口ポー
ト及び出口ポートにそれぞれ整合する流体入口手段及び
流体出口手段を包含する。
【００１３】また、本発明の他の態様によれば、ガスタ
ービン燃料流量制御システムにおけるキャビテーション
を制御する方法が提供される。
ービン燃料流量制御システムにおけるキャビテーション
を制御する方法が提供される。
【００１４】以上述べた本発明の利点は、一層正確な燃
料流量制御弁がガスタービンエンジンのために提供され
ることである。すなわち、本発明による燃料流量制御弁
は弁全体を横切る圧力降下をふたつの分離した圧力降下
に分け、これにより各々のオリフィスを通過する流体の
速度を減少せしめる。そして、これらふたつのオリフィ
スを通過する流体の速度を減少せしめることにより、キ
ャビテーション及びキャビテーションに不安定に関連す
る流量係数Ｃd を最小にする。
料流量制御弁がガスタービンエンジンのために提供され
ることである。すなわち、本発明による燃料流量制御弁
は弁全体を横切る圧力降下をふたつの分離した圧力降下
に分け、これにより各々のオリフィスを通過する流体の
速度を減少せしめる。そして、これらふたつのオリフィ
スを通過する流体の速度を減少せしめることにより、キ
ャビテーション及びキャビテーションに不安定に関連す
る流量係数Ｃd を最小にする。
【００１５】燃料流量制御弁を横切る圧力降下をふたつ
の分離した圧力降下に分けることは、また、有害な浸食
を防止するのに役立つ。すなわち、キャビテーションは
キャビテーションの経路に隣接する機材類の浸食を生じ
させ、この浸食の程度は一般にキャビテーションのレベ
ルとともに増大する。そこで、本発明は、まず、キャビ
テーションを最小にすることにより浸食を最小にするの
に役立つ。次に、本発明は、入口ポートを横切って生じ
る圧力降下の値及び出口ポートを横切って生じる圧力降
下の値を変えることにより、浸食の有害の影響を最小に
する。すなわち、入口ポートの幾何学的形状を、出口ポ
ートよりも入口ポートを横切って生じる圧力降下の方が
大きくなるような形状とすることにより、ほとんどの又
はすべてのキャビテーションが燃料流量制御弁内で生じ
るようになり、燃料流量制御弁には耐浸食性材料を用い
ることができる。
の分離した圧力降下に分けることは、また、有害な浸食
を防止するのに役立つ。すなわち、キャビテーションは
キャビテーションの経路に隣接する機材類の浸食を生じ
させ、この浸食の程度は一般にキャビテーションのレベ
ルとともに増大する。そこで、本発明は、まず、キャビ
テーションを最小にすることにより浸食を最小にするの
に役立つ。次に、本発明は、入口ポートを横切って生じ
る圧力降下の値及び出口ポートを横切って生じる圧力降
下の値を変えることにより、浸食の有害の影響を最小に
する。すなわち、入口ポートの幾何学的形状を、出口ポ
ートよりも入口ポートを横切って生じる圧力降下の方が
大きくなるような形状とすることにより、ほとんどの又
はすべてのキャビテーションが燃料流量制御弁内で生じ
るようになり、燃料流量制御弁には耐浸食性材料を用い
ることができる。
【００１６】本発明の他の利点は、燃料流量制御弁を通
しての漏洩を少なくする改良を提供することにある。す
なわち、従来の燃料流量制御弁は単一のポートを有し、
このポートを横切る圧力降下は大きいものとなってい
る。したがって、このような従来の燃料流量制御弁は、
しばしば、次の２つの理由、すなわち（１）ポートを横
切って生じて流体を動かす圧力差がかなり大きいため、
及び（２）圧力が機械的ゆがみを引き起して流体漏洩経
路を形成するために、かなりの漏洩が生じている。これ
に対し、本発明は、燃料流量制御弁の全体を横切る圧力
降下をふたつの分離した部分に分けている。したがっ
て、各々のポートを横切る圧力降下は小さくなるので、
次の２つの理由、すなわち（１）流体を動かす圧力差が
小さくなるため、及び（２）弁の機械的ゆがみが小さく
なるために、漏洩が少なくなる。
しての漏洩を少なくする改良を提供することにある。す
なわち、従来の燃料流量制御弁は単一のポートを有し、
このポートを横切る圧力降下は大きいものとなってい
る。したがって、このような従来の燃料流量制御弁は、
しばしば、次の２つの理由、すなわち（１）ポートを横
切って生じて流体を動かす圧力差がかなり大きいため、
及び（２）圧力が機械的ゆがみを引き起して流体漏洩経
路を形成するために、かなりの漏洩が生じている。これ
に対し、本発明は、燃料流量制御弁の全体を横切る圧力
降下をふたつの分離した部分に分けている。したがっ
て、各々のポートを横切る圧力降下は小さくなるので、
次の２つの理由、すなわち（１）流体を動かす圧力差が
小さくなるため、及び（２）弁の機械的ゆがみが小さく
なるために、漏洩が少なくなる。
【００１７】本発明の更に他の利点は、燃料流量制御弁
を通過する燃料の流量が容易に制御されることにある。
すなわち、本発明は、弁体及びスリーブの一方を他方に
対して移動させることによって操作される一対の可変オ
リフィスを提供する。したがって、このふたつの可変オ
リフィスは単一の位置制御装置により感知される単一の
駆動装置によって制御することができる。当業者であれ
ば、機械式装置を簡単にし、必要とされる制御の数を最
小にすることは顕著な利点であることを認識されよう。
を通過する燃料の流量が容易に制御されることにある。
すなわち、本発明は、弁体及びスリーブの一方を他方に
対して移動させることによって操作される一対の可変オ
リフィスを提供する。したがって、このふたつの可変オ
リフィスは単一の位置制御装置により感知される単一の
駆動装置によって制御することができる。当業者であれ
ば、機械式装置を簡単にし、必要とされる制御の数を最
小にすることは顕著な利点であることを認識されよう。
【００１８】本発明の以上述べた目的、特徴及び利点は
添付図面を参照して詳述する下記の最良の実施の形態に
ついての説明から一層明らかになるであろう。
添付図面を参照して詳述する下記の最良の実施の形態に
ついての説明から一層明らかになるであろう。
【００１９】
【発明を実施するための最良の形態】図１を参照する
に、ガスタービンエンジン（図示せず）用の燃料流量制
御弁１０は、スリーブ１４内に配置した弁体１２と、ス
リーブ１４及び弁体１２の一方を他方に対して移動せし
める手段１６と、このスリーブ１４及び弁体１２の一方
の他方に対する移動を検出する手段１７とを包含し、本
実施例では、弁体１２をスリーブ１４に対して移動せし
めるようになっている。スリーブ１４は、ガスタービン
エンジンの外周部に取付けたコンポーネントハウジング
１８内に設けられている。このスリーブ１４は、円筒形
の形状とされていると共に、一対の入口ポート２０と、
一対の出口ポート２２と、内部空どう２４とを包含す
る。各入口ポート２０は、他方の入口ポート２２にスリ
ーブ１４の直径方向で対面している。各出口ポート２２
も、他方の出口ポート２２にスリーブ１４の直径方向で
対面している。そして、スリーブ１４の外側表面３０に
形成した複数の溝２８内に設けた複数の“Ｏ”リング２
６が、コンポーネントハウジング１８とスリーブ１４と
の間を密封している。
に、ガスタービンエンジン（図示せず）用の燃料流量制
御弁１０は、スリーブ１４内に配置した弁体１２と、ス
リーブ１４及び弁体１２の一方を他方に対して移動せし
める手段１６と、このスリーブ１４及び弁体１２の一方
の他方に対する移動を検出する手段１７とを包含し、本
実施例では、弁体１２をスリーブ１４に対して移動せし
めるようになっている。スリーブ１４は、ガスタービン
エンジンの外周部に取付けたコンポーネントハウジング
１８内に設けられている。このスリーブ１４は、円筒形
の形状とされていると共に、一対の入口ポート２０と、
一対の出口ポート２２と、内部空どう２４とを包含す
る。各入口ポート２０は、他方の入口ポート２２にスリ
ーブ１４の直径方向で対面している。各出口ポート２２
も、他方の出口ポート２２にスリーブ１４の直径方向で
対面している。そして、スリーブ１４の外側表面３０に
形成した複数の溝２８内に設けた複数の“Ｏ”リング２
６が、コンポーネントハウジング１８とスリーブ１４と
の間を密封している。
【００２０】弁体１２は、一対の入口ゲート３２と、一
対の出口ゲート３４とを包含する。これらのゲート３
２，３４は、弁体１２がスリーブ１４内を移動させられ
たときにそれぞれ関連する入口及び出口ポート２０及び
２２と連通することができるように十分な距離離されて
いる。ポート２０，２２の異なる幾何学的形状（図３を
参照）及びゲート３２，３４の幾何学的形状は、どんな
適用にも使用できる用意をしておくための流量特性を提
供するように選択されている。更に詳述すれば、異なる
幾何学的形状は、弁体１２とスリーブ１４とが互いに対
して移動させられたときに、異なる流量変化、例えば流
量の段階関数変化、又は指数変化、若しくは直線変化を
提供することができる。図１〜図３に示される実施例で
は、弁体１２は円筒形の形状とされていると共に、入口
ゲート３２と出口ゲート３４との間に設けた開口３６を
包含する。そして、弁体１２の外側表面４２に形成した
溝４０内に設けた複数の“Ｏ”リング３８が、スリーブ
１４と弁体１２との間を密封している。
対の出口ゲート３４とを包含する。これらのゲート３
２，３４は、弁体１２がスリーブ１４内を移動させられ
たときにそれぞれ関連する入口及び出口ポート２０及び
２２と連通することができるように十分な距離離されて
いる。ポート２０，２２の異なる幾何学的形状（図３を
参照）及びゲート３２，３４の幾何学的形状は、どんな
適用にも使用できる用意をしておくための流量特性を提
供するように選択されている。更に詳述すれば、異なる
幾何学的形状は、弁体１２とスリーブ１４とが互いに対
して移動させられたときに、異なる流量変化、例えば流
量の段階関数変化、又は指数変化、若しくは直線変化を
提供することができる。図１〜図３に示される実施例で
は、弁体１２は円筒形の形状とされていると共に、入口
ゲート３２と出口ゲート３４との間に設けた開口３６を
包含する。そして、弁体１２の外側表面４２に形成した
溝４０内に設けた複数の“Ｏ”リング３８が、スリーブ
１４と弁体１２との間を密封している。
【００２１】コンポーネントハウジング１８は、スリー
ブ１４を受け入れる孔４８にそれぞれ形成した入口チャ
ンネル４４と出口チャンネル４６とを包含する。これら
のチャンネル４４，４６はそれぞれ通路手段５０，５２
に接続されており、通路手段５０は燃料が入口チャンネ
ル４４に入ることを可能とし、また通路手段５２は燃料
が出口チャンネル４６から出ることを可能にする。スリ
ーブ１４が孔４８内に受け入れられると、各チャンネル
４４，４６はスリーブ１４の外周まわりにアニュラスを
形成する。そして、上述したように、スリーブ１４の外
側表面３０に設けた複数の“Ｏ”リング２６が、コンポ
ーネントハウジング１８とスリーブ１４との間を密封す
る。
ブ１４を受け入れる孔４８にそれぞれ形成した入口チャ
ンネル４４と出口チャンネル４６とを包含する。これら
のチャンネル４４，４６はそれぞれ通路手段５０，５２
に接続されており、通路手段５０は燃料が入口チャンネ
ル４４に入ることを可能とし、また通路手段５２は燃料
が出口チャンネル４６から出ることを可能にする。スリ
ーブ１４が孔４８内に受け入れられると、各チャンネル
４４，４６はスリーブ１４の外周まわりにアニュラスを
形成する。そして、上述したように、スリーブ１４の外
側表面３０に設けた複数の“Ｏ”リング２６が、コンポ
ーネントハウジング１８とスリーブ１４との間を密封す
る。
【００２２】スリーブ１４及び弁体１２の一方を他方に
対して移動せしめる手段１６は、電気機械式ソレノイド
５４の型式の装置として示されている。このソレノイド
５４のプランジャ５６は、弁体１２に連結されて、弁体
１２をスリーブ１４に対して移動させるように作動され
る。選択的に、ソレノイド５４をスリーブ１４に連結し
て、スリーブ１４を弁体１２に対して移動させることも
できる。また、液圧サーボ弁（図示せず）に連結した液
圧アクチュエータから成る他の直線形アクチュエータを
選択的に使用することもできる。スリーブ１４及び弁体
１２の一方の他方に対する移動は、軸方向移動とされて
いる。
対して移動せしめる手段１６は、電気機械式ソレノイド
５４の型式の装置として示されている。このソレノイド
５４のプランジャ５６は、弁体１２に連結されて、弁体
１２をスリーブ１４に対して移動させるように作動され
る。選択的に、ソレノイド５４をスリーブ１４に連結し
て、スリーブ１４を弁体１２に対して移動させることも
できる。また、液圧サーボ弁（図示せず）に連結した液
圧アクチュエータから成る他の直線形アクチュエータを
選択的に使用することもできる。スリーブ１４及び弁体
１２の一方の他方に対する移動は、軸方向移動とされて
いる。
【００２３】スリーブ１４及び弁体１２の一方の他方に
対する移動を検出する手段１７は、図１〜図３に略図的
に示されるように、線形可変移動トランスデューサ（Ｌ
ＶＤＴ）１９である。当業者であれば、ＬＶＤＴ１９と
して磁気装置、光装置又は電気装置を用いて直線移動を
検出する種々のＬＶＤＴを利用できることを認識されよ
う。そして、すべての場合において、ＬＶＤＴ１９の出
力は弁体１２及びスリーブ１４の互いに対しての位置を
示すように較正される。
対する移動を検出する手段１７は、図１〜図３に略図的
に示されるように、線形可変移動トランスデューサ（Ｌ
ＶＤＴ）１９である。当業者であれば、ＬＶＤＴ１９と
して磁気装置、光装置又は電気装置を用いて直線移動を
検出する種々のＬＶＤＴを利用できることを認識されよ
う。そして、すべての場合において、ＬＶＤＴ１９の出
力は弁体１２及びスリーブ１４の互いに対しての位置を
示すように較正される。
【００２４】次に、以上述べた燃料流量制御弁１０の作
動について説明する。燃料流量制御弁１０は、図１に示
される閉じ位置の状態から始動される。この閉じ位置に
おいては、入口及び出口ゲート３２及び３４がそれぞれ
関連する入口及び出口ポート２０及び２２に整合し、こ
れにより燃料がこれらのポート２０，２２を通してスリ
ーブ１４の空どう２４に流れるのを防止している。ま
た、スリーブ１４の外側表面３０とコンポーネントハウ
ジング１８との間に設けた複数の“Ｏ”リング２６が、
たとえスリーブ１４とコンポーネントハウジング１８と
の間に漏洩経路があるとしても、燃料がこの漏洩経路を
通してスリーブ１４の空どう２４又はコンポーネントハ
ウジング１８に入るのを防止している。
動について説明する。燃料流量制御弁１０は、図１に示
される閉じ位置の状態から始動される。この閉じ位置に
おいては、入口及び出口ゲート３２及び３４がそれぞれ
関連する入口及び出口ポート２０及び２２に整合し、こ
れにより燃料がこれらのポート２０，２２を通してスリ
ーブ１４の空どう２４に流れるのを防止している。ま
た、スリーブ１４の外側表面３０とコンポーネントハウ
ジング１８との間に設けた複数の“Ｏ”リング２６が、
たとえスリーブ１４とコンポーネントハウジング１８と
の間に漏洩経路があるとしても、燃料がこの漏洩経路を
通してスリーブ１４の空どう２４又はコンポーネントハ
ウジング１８に入るのを防止している。
【００２５】全開の位置においては、図２に示されるよ
うに、入口ゲート３２は入口ポート２０を通してスリー
ブ１４の空どう２４に入る燃料の流れ５７を阻止しな
い。同様に、出口ゲート３４も開口３６及び出口ポート
２２を通してスリーブ１４の空どう２４を出る燃料の流
れ５９を阻止しない。そして、最大燃料流量よりも少な
い燃料流量は、弁体１２をスリーブ１４に対して移動さ
せて（又はその逆）、ゲート２０，２２の一部分をポー
ト３２，３４に整合させ、これによりポート３２，３４
を通しての流れの通路を制限することによって得られ
る。すべての場合において、制御器（図示せず）に蓄え
られている基準信号が、弁の特定の開き位置及び燃料流
量の大きさと比較される。そして、弁体１２は、ＬＶＤ
Ｔ１９の信号が基準信号の値に達するまで、移動させら
れる。
うに、入口ゲート３２は入口ポート２０を通してスリー
ブ１４の空どう２４に入る燃料の流れ５７を阻止しな
い。同様に、出口ゲート３４も開口３６及び出口ポート
２２を通してスリーブ１４の空どう２４を出る燃料の流
れ５９を阻止しない。そして、最大燃料流量よりも少な
い燃料流量は、弁体１２をスリーブ１４に対して移動さ
せて（又はその逆）、ゲート２０，２２の一部分をポー
ト３２，３４に整合させ、これによりポート３２，３４
を通しての流れの通路を制限することによって得られ
る。すべての場合において、制御器（図示せず）に蓄え
られている基準信号が、弁の特定の開き位置及び燃料流
量の大きさと比較される。そして、弁体１２は、ＬＶＤ
Ｔ１９の信号が基準信号の値に達するまで、移動させら
れる。
【００２６】入口ポート２０を通してスリーブ１４の空
どう２４に入る燃料は、燃料ポンプ（図示せず）を出る
燃料とスリーブ１４の内部空どう２４内の燃料との間の
圧力差によって動かされる。スリーブ１４の空どう２４
と連通する圧力センサ５８は、空どう２４内の圧力を決
定するために用いられる。他方、出口ポート２２を通し
てスリーブ１４の空どう２４を出る燃料は、空どう２４
内の燃料とガスタービンエンジンの燃焼器（図示せず）
内の燃料との間の圧力差によって動かされる。
どう２４に入る燃料は、燃料ポンプ（図示せず）を出る
燃料とスリーブ１４の内部空どう２４内の燃料との間の
圧力差によって動かされる。スリーブ１４の空どう２４
と連通する圧力センサ５８は、空どう２４内の圧力を決
定するために用いられる。他方、出口ポート２２を通し
てスリーブ１４の空どう２４を出る燃料は、空どう２４
内の燃料とガスタービンエンジンの燃焼器（図示せず）
内の燃料との間の圧力差によって動かされる。
【００２７】以上述べた燃料流量制御弁１０は、その適
用に依存して、入口ポート２０及び出口ポート２２の一
方を絞りオリフィスとしてまた他方を計量オリフィスと
して機能させるように設定することができる利点があ
る。もし入口ポート２０を絞りオリフィスとしてまた出
口ポート２２を計量オリフィスとして機能させる場合に
は、スリーブ１４の内部空どう２４とガスタービンエン
ジンの燃焼器（図示せず）との間の圧力差が、弁１０全
体を通過する燃料の流量を計量するために用いられる。
入口ポート２０及び出口ポート２２の一方のみを通過す
る燃料流量を測定することは、追加のオリフィスを用い
ることに関連して生じる不正確さ、例えばポートの断面
積の不正確さ及び圧力差の不正確さなどを排除する。
用に依存して、入口ポート２０及び出口ポート２２の一
方を絞りオリフィスとしてまた他方を計量オリフィスと
して機能させるように設定することができる利点があ
る。もし入口ポート２０を絞りオリフィスとしてまた出
口ポート２２を計量オリフィスとして機能させる場合に
は、スリーブ１４の内部空どう２４とガスタービンエン
ジンの燃焼器（図示せず）との間の圧力差が、弁１０全
体を通過する燃料の流量を計量するために用いられる。
入口ポート２０及び出口ポート２２の一方のみを通過す
る燃料流量を測定することは、追加のオリフィスを用い
ることに関連して生じる不正確さ、例えばポートの断面
積の不正確さ及び圧力差の不正確さなどを排除する。
【００２８】以上本発明をその実施例に関して図示し詳
述してきたけれども、本発明の精神及び範囲を逸脱する
ことなく、その形態及び詳部においてさまざまな変更が
できることは当業者にとって理解されるであろう。例え
ば、弁体１２及びスリーブ１４の一方の他方に対しての
移動は軸方向移動、すなわち直線移動として説明してき
た。しかし、これに代えて、弁体１２及びスリーブ１４
の一方を他方に対して回転させて、弁１０のポート２
０，２２を開閉することもできるものである。弁体１２
及びスリーブ１４の一方の他方に対する回転移動は、半
径方向移動とされる。また、上述の最良の形態におい
て、スリーブ１４及び弁体１２の両方は円筒形の形状と
して説明してきた。しかし、これに代えて、スリーブ１
４及び弁体１２の一方又は両方を非円筒形の形状とする
こともできるものである。
述してきたけれども、本発明の精神及び範囲を逸脱する
ことなく、その形態及び詳部においてさまざまな変更が
できることは当業者にとって理解されるであろう。例え
ば、弁体１２及びスリーブ１４の一方の他方に対しての
移動は軸方向移動、すなわち直線移動として説明してき
た。しかし、これに代えて、弁体１２及びスリーブ１４
の一方を他方に対して回転させて、弁１０のポート２
０，２２を開閉することもできるものである。弁体１２
及びスリーブ１４の一方の他方に対する回転移動は、半
径方向移動とされる。また、上述の最良の形態におい
て、スリーブ１４及び弁体１２の両方は円筒形の形状と
して説明してきた。しかし、これに代えて、スリーブ１
４及び弁体１２の一方又は両方を非円筒形の形状とする
こともできるものである。
【図１】本発明による燃料流量制御弁の一例を示す断面
図であって、該弁が閉じ位置の状態を示す。
図であって、該弁が閉じ位置の状態を示す。
【図２】図１の燃料流量制御弁が開き位置の状態を示す
断面図である。
断面図である。
【図３】閉じ位置の状態の図１の燃料流量制御弁を示す
平面図である。
平面図である。
１０ 燃料流量制御弁 １２ 弁体 １４ スリーブ １６ 弁体又はスリーブを移動させる手段 １７ 弁体又はスリーブの移動を検出する手段 １８ コンポーネントハウジング １９ 線形可変移動トランスデューサ ２０ 入口ポート ２２ 出口ポート ２４ 内部空どう ２６ “Ｏ”リング ２８ 溝 ３０ 外側表面 ３２ 入口ゲート ３４ 出口ゲート ３６ 開口 ３８ “Ｏ”リング ４０ 溝 ４２ 外側表面 ４４ 入口チャンネル ４６ 出口チャンネル ４８ 孔 ５４ ソレノイド ５６ プランジャ ５７ 流入する燃料の流れ ５８ 圧力センサ ５９ 流出する燃料の流れ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェフリー・ダブリュー・パーカー アメリカ合衆国ノースカロライナ州28804 アッシュビル市スカイビュー ドライブ 129 (72)発明者 スティーブン・ピー・サイズ アメリカ合衆国フロリダ州33410 パーム ビーチガーデンズ市リンデン アベニュー 4378
Claims (11)
- 【請求項１】ガスタービンエンジンの燃料流量制御弁に
おいて、入口ポート及び出口ポートを有するスリーブ
と、入口ゲート及び出口ゲートを有する弁体とを包含
し、前記スリーブ及び前記弁体の一方を他方に対して、
前記入口ゲート及び前記出口ゲートがそれぞれ前記入口
ポート及び前記出口ポートを閉じて流体がこれらのポー
トにより弁を通して流れるのを防止する閉じ位置から、
前記入口ゲート及び前記出口ゲートがそれぞれ前記入口
ポート及び前記出口ポートを全閉より少なく閉じて流体
がこれらのポートにより弁を通して流れるのを許す複数
の開き位置に、移動させることができることを特徴とす
る燃料流量制御弁。 - 【請求項２】請求項１記載の燃料流量制御弁において、
前記スリーブが更に前記入口ポート及び前記出口ポート
に連通する内部空どうを包含し、いずれかひとつの前記
開き位置で弁に入る流体が前記入口ポートにより弁に入
って前記内部空どう内に進むと共に、いずれかひとつの
前記開き位置で弁を出る流体が前記内部空どうから進ん
で前記出口ポートにより弁を出るようにした燃料流量制
御弁。 - 【請求項３】請求項２記載の燃料流量制御弁において、
更に、前記スリーブの内部空どう内の流体圧力を測定す
る手段を包含してなる燃料流量制御弁。 - 【請求項４】請求項３記載の燃料流量制御弁において、
前記スリーブが実質的に円筒形の形状とされ、前記弁体
がこのスリーブ内に滑動可能に受け入れられている燃料
流量制御弁。 - 【請求項５】請求項４記載の燃料流量制御弁において、
前記スリーブ及び前記弁体の一方が他方に対して軸方向
に移動されるようにした燃料流量制御弁。 - 【請求項６】請求項５記載の燃料流量制御弁において、
前記弁体が円筒形の形状とされている燃料流量制御弁。 - 【請求項７】請求項６記載の燃料流量制御弁において、
更に、前記スリーブ及び前記弁体の一方を他方に対して
前記閉じ位置と前記複数の開き位置との間で移動させる
手段を包含してなる燃料流量制御弁。 - 【請求項８】請求項７記載の燃料流量制御弁において、
更に、ハウジングを包含し、このハウジングがその内部
の孔に形成した入口チャンネル及び出口チャンネルを有
し、前記入口チャンネルが流体をこの入口チャンネル内
に流入せしめる通路手段を包含すると共に、前記出口チ
ャンネルが流体をこの出口チャンネルから流出せしめる
通路手段を包含し、かつ前記スリーブが前記孔内に受け
入れられたときに、前記スリーブと前記入口チャンネル
とが入口アニュラスを形成すると共に、前記スリーブと
前記出口チャンネルとが出口アニュラスを形成してなる
燃料流量制御弁。 - 【請求項９】請求項８記載の燃料流量制御弁において、
更に、前記スリーブ及び前記弁体の一方の他方に対する
位置を検出する手段を包含してなる燃料流量制御弁。 - 【請求項１０】ガスタービンエンジン燃料システムのキ
ャビテーションを制御する方法において、（ａ）入口ポ
ート及び出口ポートを有するスリーブと、入口ゲート及
び出口ゲートを有する弁体とを包含し、前記スリーブ及
び前記弁体の一方を他方に対して、前記入口ゲート及び
前記出口ゲートがそれぞれ前記入口ポート及び前記出口
ポートを閉じて流体がこれらのポートにより弁を通して
流れるのを防止する閉じ位置から、前記入口ゲート及び
前記出口ゲートがそれぞれ前記入口ポート及び前記出口
ポートを全閉より少なく閉じて流体がこれらのポートに
より弁を通して流れるのを許す複数の開き位置に、移動
させることができる燃料流量制御弁を備えつける段階
と、（ｂ）燃料を前記燃料流量制御弁を通してポンピン
グし、この弁を通過する燃料が前記入口ポートを横切っ
て第１の圧力降下をまた前記出口ポートを横切って第２
の圧力降下を生じるようにする段階と、（ｃ）前記入口
ポート及び前記出口ポートを変え、前記第１の圧力降下
を前記第２の圧力降下よりも大きくするようにする段階
と、（ｄ）耐浸食性材料を前記燃料流量制御弁に用い、
この弁に浸食を発生せしめるキャビテーションの形成に
耐えるようにする段階と、を包含することを特徴とする
方法。 - 【請求項１１】ガスタービンエンジンの燃料流量制御弁
において、第１の可変オリフィスと、第２の可変オリフ
ィスと、これら第１及び第２の可変オリフィスを同時に
作動せしめる手段と、これら第１及び第２の可変オリフ
ィスの位置を検出する手段とを包含し、前記第１及び第
２の可変オリフィスを、これらの可変オリフィスを作動
せしめる前記手段により、流体が弁を通して流れるのを
防止する閉じ位置から、流体が弁を通して流れるのを完
全ではなく部分的に防止する複数の開き位置に、一緒に
作動させることができることを特徴とする燃料流量制御
弁。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/635,224 US5772182A (en) | 1996-04-17 | 1996-04-17 | Fuel flow control valve |
| US08/635,224 | 1996-04-17 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1047084A true JPH1047084A (ja) | 1998-02-17 |
| JP4009881B2 JP4009881B2 (ja) | 2007-11-21 |
Family
ID=24546960
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11358897A Expired - Fee Related JP4009881B2 (ja) | 1996-04-17 | 1997-04-16 | 燃料流量制御弁 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5772182A (ja) |
| EP (1) | EP0802311B1 (ja) |
| JP (1) | JP4009881B2 (ja) |
| KR (1) | KR970070471A (ja) |
| DE (1) | DE69729971T2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003206755A (ja) * | 2002-01-10 | 2003-07-25 | Ebara Corp | ガスタービン装置 |
| JP2010256174A (ja) * | 2009-04-24 | 2010-11-11 | Hitachi Ltd | ガスタービン制御装置 |
| WO2011056907A3 (en) * | 2009-11-09 | 2011-09-29 | Woodward, Inc. | Variable performance valve |
| JP2012530879A (ja) * | 2009-06-02 | 2012-12-06 | イートン コーポレーション | ２位置３方弁 |
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| US6537615B2 (en) | 1998-11-12 | 2003-03-25 | Paper Technology Foundation Inc. | Steam-assisted paper impregnation |
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