MX2008003800A

MX2008003800A - Dispositivo de control de posicion de accionador que usa una servovalvula para evitar fallas.

Info

Publication number: MX2008003800A
Application number: MX2008003800A
Authority: MX
Inventors: Pascal Marly
Original assignee: Hispano Suiza Sa
Priority date: 2007-03-21
Filing date: 2008-03-19
Publication date: 2009-02-27
Also published as: CN101270768A; US20080230127A1; UA95080C2; FR2914030B1; US8091584B2; IL190313A; DE602008000352D1; EP1972798A1; ATE451556T1; RU2008110813A; JP2008241039A; IL190313A0; BRPI0800652B1; CA2626724C; BRPI0800652A2; SG146572A1; FR2914030A1; RU2459124C2; SG165346A1; ES2336972T3

Abstract

El accionador (50) comprende una deslizadera (52) que contiene al menos dos etapas (54, 56) y que puede deslizarse en un cilindro y dos cámaras de control (62, 64) conectadas a orificios de uso respectivos (U1, U2) un distribuidor hidráulico de servoválvula controlado eléctricamente (20). Las cámaras de control (62, 64) están situadas cada una a un lado de una etapa respectiva y una cámara intermedia conectada a una alta o baja presión se sitúa entre los otros lados de la etapas. En el caso de una falla de control eléctrico, la deslizadera (20) en el distribuidor es llevada a una posición de seguridad en la cual las cámaras de control (62, 64) del accionador (50) están a la misma presión baja o alta opuesta a la que se aplica a la cámara intermedia (66) de modo que cada etapa de la deslizadera del accionador se somete entonces a alta presión sobre un lado y a baja presión sobre el otro lado. El sellado entre cada etapa de la deslizadera del accionador (54, 56) y el cilindro del accionador (60) se lleva a cabo por medio de un sello dinámico (70) que produce una fuerza de fricción entre la etapa y el cilindro, dependiendo de la diferencia entre las presiones ejercidas sobre los dos lados de la etapa de modo que, en el caso de una falla de control eléctrico, la válvula de deslizadera del accionador es inmovilizada en su posición al momento de la falla ("congelamiento de la falla"). El accionador (50) puede ser una unidad de medición de combustible de máquina aeronáutica.

Description

DISPOSITIVO DE CONTROL DE POSICION DE ACCIONADOR QUE USA UNA SERVOVÁLVULA PARA EVITAR FALLAS ANTECEDENTES DE LA INVENCION Esta invención se relaciona con el control de posición de un accionador por medio de una servoválvula controlada eléctricamente. Un campo particular de aplicación de la invención es el del control de posición de accionadores usados en motores aeronáuticos, especialmente para dosificar combustible o para ajustar los álabes o aletas de boquilla guia el ángulo de decolaje variable en motores de turbina de gas. Para esas aplicaciones, el "congelamiento" de la posición de un elemento controlado se requiere en el caso de una falla eléctrica en el control de la servoválvula para proporcionar una operación segura y de modo que la posición ocupada antes de la falla pueda ser encontrada nuevamente cuando haya sido posible rectificar la falla. Las servoválvulas con lo que se conoce como memoria de posición en el caso de una falla (o servoválvulas "congelamiento de fallas") son bien conocidas.- En particular, será posible referirse al documento FR 2 818 331. En este documento, la servoválvula comprende un distribuidor el cual, en el caso de una falla de control eléctrico, entra en una posición en el cual los orificios de uso del distribuidor conectados a las cámaras de control del accionador están cerrados. Un arrastre de la posición "congelada" del accionador es difícil de evitar, debido a fugas del fluido hidráulico contenido en las cámaras de control.

OBJETIVO Y LA INVENCION El objetivo principal de la invención es proponer un dispositivo accionador controlado por una servoválvula controlada eléctricamente, en la cual la posición del accionador puede ser congelada en el caso de una falla eléctrica sin riesgo sustancial de arrastre. El propósito principal se logra debido a un dispositivo que comprende: - una servoválvula controlada eléctricamente que comprende un distribuidor hidráulico que tiene al menos un orificio de suministro de alta presión, al menos una salida de baja presión y al menos dos orificios de uso, siendo cada orificio de uso conectable a alta presión o baja presión, dependiendo de la posición controlada de una deslizadera en el distribuidor hidráulico y - un accionador que comprende una deslizadera que tiene al menos dos etapas y puede deslizarse en un cilindro, teniendo el accionador dos cámaras de control conectadas a los orificios de uso respectivos en el distribuidor de la servoválvula y cada uno situado a un lado de una etapa respectiva de una cámara intermedia conectada a alta o baja presión y situada entre los otros lados de las etapas, siendo la deslizadera del distribuidor hidráulico llevada, en el caso de una falla de control eléctrico, a una posición de seguridad en la cual produce la inmovilización de la deslizadera del accionador sustancialmente en su posición al momento de la falla, un dispositivo en el cual: - en la posición de seguridad de la deslizadera del distribuidor hidráulico, las cámaras de control del accionador son llevadas, por medio de su conexión con los orificios de uso del distribuidor, a la misma presión baja o alta opuesta a la de la aplicación de la cámara intermedia, de modo que cada etapa de la deslizadera del accionador sea entonces sometida a alta presión sobre un lado y a baja presión sobre el otro lado, y - el sello entre cada una de las etapas de la deslizaderas del accionador y el cilindro del accionador es proporcionado por un sello dinámico que produce una fuerza de fricción entre la etapa y el cilindro, dependiendo de la diferencia entre las presiones ejercidas sobre los dos lados de la etapa.

De manera ventajosa, la cámara intermedia del accionador se conecta a la presión alta y, en su posición de seguridad, la deslizadera del distribuidor conecta los orificios de uso del distribuidor a la baja presión. De este modo, la posición congelada de la deslizadera del accionador no es afectada por fugas. Las fugas menores del sello no cambian el valor de la diferencia de presión que se aplica a los sellos dinámicos y de este modo la fuerza de fricción que "congela" la posición de la deslizadera del accionador. La invención es especialmente aplicable a un dispositivo de control de flujo en un motor aerodinámico, formando el accionador un dispositivo dosificador de combustible con una cámara intermedia conectada a una fuente de combustible a alta presión y teniendo un orificio de salida, la sección transversal del flujo del cual es función de la posición de la deslizadera del accionador . En esa aplicación, los sellos dinámicos también ofrecen la ventaja de prevenir fugas de flujo del combustible dosificado.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS La invención será comprendida mejor cuando la descripción dada a continuación, sobre una base guia pero no limitante, se lee, con referencia a las figuras 1 a 4F anexas en las cuales: la figura 1 ilustra esquemáticamente un dispositivo con servoválvula y accionador de acuerdo a una modalidad de la invención, - las figuras 2A y 2B son vistas detalladas, en corte, amplificadas, de un tipo de sello dinámico, el cual puede ser usado para sellar entre la deslizadera y el cilindro del accionador en la figura 1, la figura 3 muestra una relación entre la intensidad de una corriente eléctrica de control de servoválvula y varios de operación diferentes, y - las figuras 4A a 4F son vistas que muestran muy esquemáticamente configuraciones del distribuidor hidráulico de la servoválvula de la figura 1 para varios puntos de operación diferentes en la figura 3.

DESCRIPCION DETALLADA DE LAS MODALIDADES Una modalidad de la invención será descrita con referencia a las figuras 1 a 3 y 4A-4F en el contexto de aplicación a la dosificación (control de flujo) de combustible para un sistema de inyección de combustible de motor aeronáutico. La figura 1 muestra esquemáticamente un dispositivo de servoválvula 10 que contiene un accionador 50 que forma una unidad de dosificación de combustible. La servoválvula 10 es controlada eléctricamente y comprende un elemento de motor eléctrico, por ejemplo, un motor de torsión eléctrica 12, un distribuidor hidráulico 20 y elementos hidromecánicos asociados (potenciómetro hidráulico y seguimiento ascendente negativo mecánico) los cuales forma el elemento de control piloto 14 del distribuidor 20. El distribuidor hidráulico 20, una modalidad particular del cual se describe más adelante, comprende una deslizadera la cual puede moverse con movimiento translacional lineal en un cilindro. El distribuidor 20 comprende orificios conectados a un suministro de alta presión (HP) doble y a una salida (o retorno de tanque de baja presión (LP) ) , salidas de uso Ul, U2 conectadas a la unidad de dosificación 50 y entradas de control piloto Pl, P2 que se abren hacia cámaras de control piloto situadas en los extremos del distribuidor 20. Las entradas de control piloto Pl, P2 están conectadas al elemento de control piloto 14, actuando las presiones aplicadas por éste último en las entradas Pl, P2 en oposición a cada una para controlar el desplazamiento de la deslizadera del distribuidor. El fluido hidráulico usado puede ser el combustible . La unidad de dosificación de combustible 50 comprende una deslizadera 52 que tiene dos etapas 54, 56, y puede deslizarse en un cilindro 60. Las etapas 54, 56, dividen el volumen interno del cilindro 60 en dos cámaras de control 62, 64, situados en los extremos del cilindro 60 y en una cámara intermedia 66, entre las etapas 54, 56. Las cámaras de control 62, 64, son conectadas por lineas de control a las salidas de uso Ul, U2. La cámara intermedia 66 se conecta vía un orificio de suministro 66a a suministro de alta presión (HP) (fuente de suministro de combustible a alta presión) y via un orificio de uso 66b al tubo de inyección de combustible. El grado de cierre del orificio de uso 66b por la etapa 56 determina el flujo dosificado. Un montaje de servoválvula/unidad dosificador de combustible como se describió anteriormente es conocido per se. En el caso de falla de la excitación eléctrica de la servoválvula, la deslizadera del distribuidor hidráulico entra en una posición en la cual la misma presión, en el presente caso una baja presión, está disponible en las salidas de uso Ul y U2. Cada etapa 54, 56 de la unidad de dosificación 50 es entonces sometida, sobre un lado a baja presión y sobre el otro lado, a alta presión. El sellado entre las etapas 54, 56 y el cilindro 60 es llevado a cabo por medio de sellos dinámicos que producen una fuerza de fricción entre la etapa y el cilindro, dependiendo de la diferencia entre las presiones ejercidas sobre los dos lados de cada una de las etapas. De este modo, en el caso de falla de excitación eléctrica de la servoválvula, esta diferencia en la presión está en el máximo (diferencia entre HP y LP) , de modo que la fuerza de fricción también está en el máximo. La posición de la deslizadera 52 al momento de la falla puede por lo tanto preservarse sin el riesgo de arrastre sustancial, de modo que la velocidad de flujo de combustible se congele en su valor al momento de la falla. Las figuras 2A y 2B muestran en una forma más detallada una modalidad de ese sello dinámica 70. En una forma conocida per se, el último comprende un sello anular 72 alojado en una ranura 74 formada en la pared interna del cilindro 60 y un anillo 76 alojado al menos parcialmente en la ranura 74, soportado sobre el sello anular 72. El sello anular 72 está hecho de un elastómero, por ejemplo Viton®. La figura 2A muestra el sello 70 cuando las presiones aplicadas sobre los dos lados del sello son iguales o difícilmente diferentes. Bajo el efecto de una gran diferencia en la presión entre los dos lados del sello 70 (figura 2B) , el sello anular se deforma y ejerce sobre el anillo 76 una fuerza que tiende a incrementar la fuerza ejercida sobre la etapa adyacente (etapa 54 por ejemplo) .

El anillo 76 está hecho preferiblemente de un material con un coeficiente de fricción bajo, politetrafluoroetileno (PTFE) . Por supuesto, una variante, la ranura que aloja el sello anular podría formarse en la etapa. Con el uso de sellos dinámicos, también es posible mejorar el sello entre las etapas 54, 56 y el cilindro 60 en la operación normal de la unidad de dosificación, reduciendo los requerimientos de tolerancia sobre las dimensiones. Un ejemplo de variación de la velocidad de flujo del combustible dosificado como función de la intensidad de una corriente de excitación del elemento de motor eléctrico 12 se muestra en la figura 3. Los puntos de operación A, B, C, D, E y F corresponden a los siguiente, respectivamente: velocidad de flujo máxima (A) , velocidad estacionaria (B) , los límites de un intervalo de velocidad de flujo mínima (C-D) y los límites (A-B) del intervalo de "congelamiento" de posición ("congelamiento de la falla"), cuando la intensidad de la corriente de excitación se vuelva demasiado baja o nula. Las figuras 4A a 4F muestran las posiciones de la deslizadera del distribuidor hidráulico 22 con respecto al cilindro 40 de este mismo distribuidor 20 para varios puntos de operación diferentes a A a F, respectivamente, posiciones las cuales son controladas por elemento de control piloto 14 bajo la acción del elemento de motor eléctrico 12. En la posición A, la deslizadera 22 está en un primer extremo de su recorrido en el cilindro 40, la diferencia positiva entre las presiones que se aplican en la cámara de control piloto 31, 32 en los extremos del cilindro están en el máximo. Las cámaras de control piloto 31, 32 son definidas por los extremos del cilindro 40 y de las etapas respectivas 23, 24 contenidas en la deslizadera 22. La salida de uso U2 (la cual aqui comprende dos orificios separados formados en la pared del cilindro 40) se comunica con la LP de baja presión vía una cámara de LP 33 la cual se sitúa entre la etapa 23 y la etapa 25 y en la cual se abre la salida. La salida de uso Ul se comunica con la alta presión HP vía la cámara de control piloto 31. En la posición B, la deslizadera 22 cierra la salida de uso Ul con la etapa 23 y los dos orificios que forman la salida de uso U2 con la etapa 25 y una etapa 26. En las posiciones C y D, la deslizadera 22 coloca la salida de uso U2 en comunicación con la alta presión vía una cámara HP 35 situada entre las etapas 24 y 26, mientras que la salida de uso 31 se abre en la cámara LP 33. En las posiciones E y F-, la deslizadera 22 coloca la cámara LP 33 en comunicación con la salida de uso Ul y con la salida de uso U2 vía un pasaje 29 formando en la válvula de deslizadera 22 y conectando la cámara LP 33 a una cámara 34 situada entre las etapas 25 y 26. En la posición F, la deslizadera 22 está en el otro extremo de su recorrido del cilindro 40. Por supuesto, el perfil de operación de la Figura 3 y el arreglo interno del distribuidor de servoválvula descrito anteriormente se dan simplemente a manera de ejemplos, siendo posible que se proporcionen otras formas que, en el caso de falla de excitación eléctrica de la servoválvula 10, la deslizadera del distribuidor hidráulico 20 entre una posición de seguridad en la cual, en el presente caso, las salidas de uso Ul y U2 están ambas a una baja presión para proporcionar el "congelamiento" de la posición de la unidad de dosificación o medición 50. La invención es, por supuesto, aplicable a accionadores hidráulicos diferentes a las unidades de dosificación de combustible para motores aeronáuticos, puesto que la posición del accionador puede ser "congelada" por la aplicación, en dos cámaras de control del accionador, de una presión (LP o HP) opuesta a la que se aplique en una cámara intermedia con sellado por sellos dinámicos entre la cámara intermedia y cada una de las cámaras de control.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Dispositivo de control de posición de accionador que comprende: - una servoválvula controlada eléctricamente que comprende un distribuidor hidráulico que tiene al menos un orificio de suministro de alta presión (HP) , al menos una salida de baja presión (LP) y al menos dos orificios de uso (Ul, U2), siendo cada orificio de uso conectable a alta presión o baja presión, dependiendo de la posición controlada de una deslizadera del distribuidor hidráulico y - un accionador que comprende una deslizadera que contiene al menos dos etapas y que puede deslizarse en un cilindro, teniendo el accionador dos cámaras de control conectadas a orificios de uso respectivo (Ul, U2) del distribuidor de la servoválvula y cada uno situado en un lado de una etapa respectiva y una cámara intermedia conectada a alta o baja presión y situada entre los otros lados de las etapas, - siendo la deslizadera del distribuidor hidráulico llevada, en el caso de una falla de control eléctrico, a una posición de seguridad en la cual produce la inmovilización de la deslizadera del accionador de manera sustancial en su posición al momento de la falla, caracterizado porque: - en la posición de seguridad la deslizadera del distribuidor hidráulico, las cámaras de control del accionador son llevadas, via su conexión con los orificios de uso del distribuidor (Ul, U2), a la misma baja o alta presión opuesta a la que se aplique en la cámara intermedia, de modo que cada etapa de la deslizadera del accionador sea entonces sometida a alta presión sobre un lado y a baja presión sobre el otro lado, y - el sello entre cada una de las etapas de la deslizadera del accionador y el cilindro del accionador se lleva a cabo por medio de un sello dinámico que produce una fuerza de fricción entre la etapa y el cilindro, dependiendo de la diferencia entre las presiones ejercidas sobre los dos lados de la etapa.
2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la cámara intermedia del accionador está conectada a alta presión (HP) y su posición de seguridad, la deslizadera del distribuidor conecta los orificios de uso del distribuidor (Ul, U2) a la baja presión (LP) .
3. Dispositivo de control de flujo de combustible en un motor aeronáutico, que comprende un dispositivo de control de posición según la reivindicación 1 ó 2, en el cual el accionador forma una unidad de dosificación de combustible, estando la cámara intermedia conectada a una fuente de combustible a alta presión y teniendo un orificio de salida, del cual la sección transversal de flujo es función de la posición de la deslizadera del accionador.
4. Motor aeronáutico que comprende el dispositivo de control según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3. RESUMEN El accionador (50) comprende una deslizadera (52) que contiene al menos dos etapas (54, 56) y que puede deslizarse en un cilindro y dos cámaras de control (62, 64) conectadas a orificios de uso respectivos (Ul, U2) un distribuidor hidráulico de servoválvula controlado eléctricamente (20). Las cámaras de control (62, 64) están situadas cada una a un lado de una etapa respectiva y una cámara intermedia conectada a una alta o baja presión se sitúa entre los otros lados de las etapas. En el caso de una falla de control eléctrico, la deslizadera (20) en el distribuidor es llevada a una posición de seguridad en la cual las cámaras de control (62, 64) del accionador (50) están a la misma presión baja o alta opuesta a la que se aplica a la cámara intermedia (66) de modo que cada etapa de la deslizadera del accionador se somete entonces a alta presión sobre un lado y a baja presión sobre el otro lado. El sellado entre cada etapa de la deslizadera del accionador (54, 56) y el cilindro del accionador (60) se lleva a cabo por medio de un sello dinámico (70) que produce una fuerza de fricción entre la etapa y el cilindro, dependiendo de la diferencia entre las presiones ejercidas sobre los dos lados de la etapa de modo que, en el caso de una falla de control eléctrico, la válvula de deslizadera del accionador es inmovilizada en su posición al momento de la falla ("congelamiento de la falla") . El accionador (50) puede ser una unidad de medición de combustible de máquina aeronáutica.