最小壓力切斷閥的制作方法
【專利摘要】一種最小壓力切斷閥，響應(yīng)于低于預(yù)定壓力的燃料壓力而關(guān)閉燃料流。套筒包括至少第一流窗口和第二流窗口。第二窗口包括基于在套筒內(nèi)可移動的滑塞的軸向位置提供流區(qū)域的凹口。
【專利說明】最小壓力切斷閥
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明公開了最小壓力切斷閥。
【背景技術(shù)】
[0002]燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)通常包括風(fēng)扇部分，壓縮機(jī)部分，燃燒室部分和渦輪部分。進(jìn)入壓縮機(jī)部分的空氣被壓縮并送入燃燒部分，在燃燒部分它與燃料混合并被點(diǎn)燃以產(chǎn)生高速排氣流。高速排氣流通過渦輪部分膨脹以驅(qū)動壓縮機(jī)和風(fēng)扇部分。
[0003]用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的燃料系統(tǒng)計量并控制到燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的燃燒室和其它部分的燃料流，該燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)利用燃料流和壓力操作致動器和其它控制元件。在燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的啟動和關(guān)機(jī)期間，燃料流和壓力可在操作的期望水平以下。期望的是防止到燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)，致動器和其它控制元件的燃料流，直到存在所需壓力和流量時。因此期望的是控制并防止到燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的燃燒室和其它元件的燃料流，直到燃料壓力和流量在預(yù)定的操作范圍內(nèi)時。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]所公開的用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的燃料系統(tǒng)，包括響應(yīng)于低于預(yù)定壓力的燃料壓力而關(guān)閉到出口的燃料流的最小壓力切斷閥。切斷閥包括套筒，其限定沿軸線延伸并包括至少第一流窗口和第二窗口的孔。第二窗口包括基于在套筒內(nèi)可移動的滑塞的軸向位置提供流區(qū)域的凹口。當(dāng)燃料壓力高于最低水平時，滑塞控制或允許燃料流通過第一和第二窗口，并切斷在最低值以下的燃料流。
[0005]盡管不同示例具有如圖所示的具體部件，但是本公開內(nèi)容的實(shí)施方式不限于這些特定的組合。有可能使用來自于示例之一的一些部件或特征結(jié)合來自另一示例的特征或部件。
[0006]通過以下的說明和附圖，本文所公開的這些或其它特征能得到最好的理解，下面是附圖的簡要說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是示例燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的示意圖。
[0008]圖2是用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的示例燃料系統(tǒng)的示意圖。
[0009]圖3是示例最小壓力切斷閥的分解圖。
[0010]圖4是在關(guān)閉位置的示例切斷閥的剖面圖。
[0011]圖5是在初始啟動位置的示例切斷閥的剖面圖。
[0012]圖6是在切斷閥的套筒內(nèi)限定的窗口的示意圖。
[0013]圖7是在示例切斷閥的套筒內(nèi)限定的另一窗口的示意圖。
[0014]圖8是在操作模式中的示例切斷閥的剖面圖。
[0015]圖9是在操作條件下的切斷閥的流窗口的示意圖。[0016]圖10是在示例操作位置的包括凹口的另一窗口的另一視圖。
[0017]圖11是示例滑塞的剖面圖。
[0018]圖12是示例滑塞和套筒的剖面圖。
[0019]圖13是示例套筒的剖面圖。
[0020]圖14是示例套筒的側(cè)視圖。
[0021]圖15是通過示例套筒的窗口的剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]圖1示意性地圖示了一種示例燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)10，其包括風(fēng)扇部分12，壓縮機(jī)部分14，燃燒室部分16和渦輪部分18。替代的發(fā)動機(jī)除了其它系統(tǒng)或特征可以包括增壓器(augmenter)部分(圖中未示出)。風(fēng)扇部分12沿旁路流路B驅(qū)動空氣，而壓縮機(jī)部分14沿核心流路C吸入空氣，在核心流路C處空氣被壓縮并被輸送至燃燒室部分16。在燃燒室部分16中，空氣與燃料混合并被點(diǎn)燃以產(chǎn)生通過渦輪部分18膨脹的高壓排氣流，在渦輪部分18處提取并利用能量以驅(qū)動風(fēng)扇部分12和壓縮機(jī)部分14。在這個示例中，渦輪部分18通過傳動架構(gòu)15驅(qū)動風(fēng)扇部分12，使得風(fēng)扇部分12可在不同于渦輪部分18的速度下旋轉(zhuǎn)。
[0023]盡管所公開的非限制性實(shí)施方式描繪了渦扇燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)，但應(yīng)理解的是，本文所述概念不限于使用渦扇，因此所述教導(dǎo)可應(yīng)用到其它類型的渦輪發(fā)動機(jī)上，例如包括三個軸(spool)架構(gòu)的渦輪發(fā)動機(jī)，其中，三個軸圍繞公共軸線同心地旋轉(zhuǎn)，且其中低軸使低壓渦輪能夠經(jīng)由變速箱驅(qū)動風(fēng)扇，中間軸使中間壓渦輪能夠驅(qū)動壓縮機(jī)部分的第一壓縮機(jī)，以及高軸使高壓渦輪能夠驅(qū)動壓縮機(jī)部分14的高壓壓縮機(jī)。
[0024]示例燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)包括將燃料從燃料源供應(yīng)至燃燒室部分16以及還有燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)內(nèi)其它裝置的燃料系統(tǒng)20，該發(fā)動機(jī)可將燃料用于熱交換或驅(qū)動致動器。
[0025]參照圖2，示意性地圖示了示例燃料系統(tǒng)20，并且其包括從燃料源22接收燃料的燃料泵24。燃料泵24包括從燃料源22抽吸燃料并還接收可從燃料系統(tǒng)20繞過或排放的燃料的入口 32。示例燃料系統(tǒng)20包括最小壓力切斷閥30以及在28處示意性圖示的其它控制閥。當(dāng)燃料壓力和流量下降到預(yù)定最小值以下時，最小壓力切斷閥30切斷從燃料系統(tǒng)20到燃燒室部分16或燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)10內(nèi)其它裝置的燃料流。
[0026]因此，在操作期間，并且特別是在啟動和關(guān)機(jī)操作期間，切斷到燃燒室部分16的燃料流，直到壓力和流量在預(yù)定的最小值以上時。預(yù)定最小燃料壓力和流量是燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)10的其它特征(圖1)的燃燒和操作的期望水平。
[0027]參照圖3和4，示例切斷閥30包括其內(nèi)設(shè)套筒46和滑塞50的主外殼34。通過蓋38將套筒46保持靠著主外殼34的前表面65。示例蓋38包括接合在主外殼34內(nèi)限定的互補(bǔ)內(nèi)螺紋64的螺紋66。蓋38被旋入主外殼34以保持套筒46靠著前表面65和主外殼34的腔56內(nèi)設(shè)置的面密封件54。
[0028]蓋38還保持彈簧40靠著置于套筒46內(nèi)的滑塞50。通過彈簧座42將彈簧40保持就位在與滑塞50相對的端部上。將示例彈簧座42擰入蓋38中的螺紋68，使得它可被調(diào)整以提供由彈簧40提供的偏壓力的調(diào)整。該彈簧朝圖4中所示關(guān)閉位置偏壓滑塞50。插頭44被擰入蓋38中以通過彈簧座42的螺紋70密封開放接口，彈簧座42的螺紋40被接收在蓋38內(nèi)。[0029]滑塞50接收在套筒46的孔內(nèi)，并響應(yīng)于限定在主外殼34內(nèi)的入口 58，出口 60與控制端口 62之間的壓力差是可移動的。控制端口 62將流體壓力傳輸至滑塞50的背側(cè)。進(jìn)AA 口 58的燃料將前進(jìn)通過限定在套筒46中的窗口，然后通過出口 60。滑塞50相對于套筒46的特定軸向關(guān)系暴露限定在套筒46內(nèi)的窗口 78，76，以管理入口 58與出口 60之間的流體流?；芊饧?2置于滑塞50與套筒46之間。套筒密封件48置于套筒46與主外殼34之間。
[0030]彈簧40在滑塞50上施加驅(qū)動滑塞50靠著面密封件54的偏壓力。面密封件54置于在前表面65處限定在主外殼34內(nèi)的溝槽內(nèi)。套筒46還接合面密封件54以防止圍繞套筒46的燃料流。因此，燃料流必須流自入口 58，通過限定在套筒46中的窗口 76，78，并流出出口 60?；?0選擇性地阻塞限定在套筒46內(nèi)的窗口 76，78以管理和調(diào)節(jié)通過出口60的流體流。
[0031]所公開的切斷閥30響應(yīng)于跨過滑塞50的壓力差結(jié)合由彈簧40提供的偏壓力是可致動的。壓力傳輸通過控制端口 62至滑塞50的背側(cè)。在入口 58處的燃料壓力必須上升到高于由滑塞50上的燃料壓力和彈簧力所提供的組合力的水平。如圖4所示，切斷閥30處在關(guān)閉位置。在關(guān)閉位置，彈簧力和壓力處于不平衡狀況，這將滑塞保持靠著面密封件54以阻止燃料流。
[0032]參照圖5,示例切斷閥30被示為在初始啟動位置。在初始啟動位置,增加入口處的燃料壓力以產(chǎn)生將滑塞50提離面密封件54的不平衡，使得提供了從入口 58到出口 60的通道。
[0033]參照圖6和圖7，并繼續(xù)參照圖5，示例套筒46包括四個窗口，兩個無凹口的在76處示出，兩個包括凹口 84的在78處示出。窗口 76，78中的每一個包括大致橢圓形。帶凹口的窗口 78包括從成形與窗口 76共同的橢圓形軸向向前延伸的凹口 84。
[0034]在圖5中所不的初始啟動位置,滑塞50軸向向后移動離開面密封件54,以暴露窗口 78的凹口部分80。因此，凹口部分80提供來從入口 58通過出口 60的燃料流區(qū)域84。如86處所示，窗口 76，78的剩余部分被阻塞。在此位置，只有包括凹口 80的窗口 78容納入口 58與出口 60之間的燃料流。其它窗口 76仍然被阻塞并不允許燃油流。
[0035]參照圖8，圖9和圖10，示出了處于部分打開位置的控制切斷閥30，在這里，施加在滑塞閥50上的力處于平衡狀況中，使得滑塞閥50已經(jīng)打開用于入口 58與出口 60之間的流的更多流區(qū)域。在此示例中，移動滑塞50使得不僅凹口 80不阻塞，而且窗口 76和78的一部分也對燃料流開放。
[0036]在88處所示的滑塞50的軸向行程對應(yīng)于向入口 58與出口 60之間的燃料流開放的窗口 76，78的期望流區(qū)域。在一個非限制性尺寸實(shí)施方式中，滑塞50的軸向行程88為大約.040英寸(1.016毫米)。軸向行程對應(yīng)在所有窗口 76，78之間的開口流區(qū)域84內(nèi)。在此示例中，滑塞50的軸向位置以在0.000與1.2600之間的比相關(guān)于流窗口 76，78的開口區(qū)域84。在另一公開的示例實(shí)施方式中，滑塞的軸向位置以在0.000與1.2438之間的比相關(guān)于開口區(qū)域。
[0037]參照圖11-15，示例滑塞50和套筒46以橫截面示出。相對于套筒46的滑塞50的總行程范圍82提供了相對于軸向位置的燃料壓力的期望增益。示例套筒46包括四個窗口76，78，盡管不同數(shù)量的窗口可被利用并在本發(fā)明的構(gòu)思內(nèi)，以提供相對于滑塞50的軸向位置的期望流區(qū)域。
[0038]套筒46包括具有直徑72的孔75，該直徑與滑塞50的外徑92相對應(yīng)以提供間隙?；?0與套筒46之間的間隙防止泄漏越過滑塞50同時允許孔75內(nèi)的移動。在一個公開示例中，孔直徑72與套筒50的外徑92之間的比在0.9980與0.9990之間。在另一公開的示例中，孔直徑72與滑塞50的外徑92之比在大約0.9994與0.9996之間。
[0039]滑塞50與孔75之間的間隙限定了相對于滑塞50的外徑的環(huán)形間隔。在一個非限制尺寸實(shí)施方式中，孔直徑72與滑塞50的外徑92之間的間隙在大約0.0002與0.0007之間。間隙進(jìn)一步限定了在滑塞50與孔直徑72之間的泄漏路徑。該間隙與滑塞的外徑92的比表示泄漏路徑。在一個公開的示例實(shí)施方式中，間隙94與滑塞的外徑92之間的比在大約0.0009700與0.0009800之間。在另一示例實(shí)施方式中，間隙94與外徑92之間的比在大約0.000976與0.0009798之間。
[0040]示例滑塞50包括接合面密封件54的密封表面90以提供有效的密封直徑96。密封直徑90說明了提供在最小壓力水平下切斷燃料流所期望的期望密封的壓力和力。在這個示例中，最小密封直徑平衡在表面90與面密封件54之間。根據(jù)在大約0.8100與0.8350之間的密封直徑96與滑塞50的外徑92之比,不例密封直徑相關(guān)于滑塞50的外徑。在另一公開的示例中，密封直徑與外徑92的比在大約0.8150與0.8344之間。
[0041]因此，示例切斷閥30控制燃料流以維持操作所需的最小壓力。此外，示例切斷閥30在關(guān)機(jī)和啟動操作期間停止系統(tǒng)的燃料泄漏。
[0042]盡管已經(jīng)公開了示例實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，本公開內(nèi)容不是只是材料說明書，而且在本公開內(nèi)容的范圍內(nèi)可作出并構(gòu)想某些變型。因此，應(yīng)研究以下權(quán)利要求來確定本公開內(nèi)容的范圍和內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種最小壓力閥，包括: 套筒，其限定沿軸線延伸并包括至少第一窗口和第二窗口的孔，僅所述第二窗口包括凹口；以及 滑塞，其在限制通過所述第一窗口和所述第二窗口的流的所述孔內(nèi)可移動。
2.如權(quán)利要求1所述的最小壓力閥，其中，所述滑塞的外徑與所述孔的比在0.9980與0.9990 之間。
3.如權(quán)利要求2所述的最小壓力閥，其中，所述滑塞的外徑與所述孔之間的間隙之比在 0.9994 與 0.9996 之間。
4.如權(quán)利要求1所述的最小壓力閥，其中，所述滑塞在所述孔內(nèi)軸向移動，以選擇性地暴露所述第一窗口和所述第二窗口來管理流體流，且軸向位置與所述至少第一窗口和第二窗口的打開百分比的比在0.000與1.2600之間。
5.如權(quán)利要求1所述的最小壓力閥，包括主外殼，其限定具有入口端口，出口端口和控制端口的腔，其中，所述套筒和滑塞安裝在所述主外殼內(nèi)，與所述入口端口，出口端口和控制端口中的每一個流體連通。
6.如權(quán)利要求5所述的最小壓力閥，包括容納在所述腔內(nèi)的蓋密封件，所述蓋密封件保持所述套筒靠著所述腔的內(nèi)表面，并保持彈簧靠著所述滑塞。
7.如權(quán)利要求6所述的最小壓力閥，包括設(shè)置在所述腔內(nèi)的密封件，其密封在所述套筒與所述腔的所述內(nèi)表面之間。
8.如權(quán)利要求7所`述的最小壓力閥，其中，密封直徑與所述滑塞的外徑的比在0.8100與0.8350之間。
9.如權(quán)利要求6所述的最小壓力閥，包括容納在所述蓋密封件內(nèi)的彈簧座，所述彈簧座是可移動的以調(diào)整由所述彈簧施加在所述滑塞上的力。
10.一種用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的燃料系統(tǒng)，包括: 燃料源； 與所述燃料源流體連通的燃料泵；以及 最小壓力閥，其響應(yīng)于低于預(yù)定壓力的燃料壓力而關(guān)閉燃料流，所述最小壓力閥包括限定沿軸線延伸并包括至少第一窗口和第二窗口的孔的套筒，僅所述第二窗口包括凹口 ；以及在限制通過所述第一窗口和所述第二窗口的流的所述孔內(nèi)可移動的滑塞。
11.如權(quán)利要求10所述的用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)的燃料系統(tǒng)，其中，所述滑塞的外徑與所述孔的比在0.9980與0.9990之間。
12.如權(quán)利要求11所述的燃料系統(tǒng)，其中，所述滑塞的外徑與所述孔之間的間隙與所述滑塞的外徑的比在0.9994與0.9996之間。
13.如權(quán)利要求10所述的燃料系統(tǒng)，其中，所述滑塞在所述孔內(nèi)軸向移動，以選擇性地暴露所述第一窗口和所述第二窗口來管理流體流，且軸向位置與所述至少第一窗口和第二窗口的打開百分比的比在0.000與1.2600之間。
14.如權(quán)利要求10所述的燃料系統(tǒng)，包括主外殼，其限定具有入口端口，出口端口和控制端口的腔，其中，所述套筒和滑塞安裝在所述主外殼內(nèi)，與所述入口端口，出口端口和控制端口中的每一個流體連通。
15.如權(quán)利要求14所述的燃料系統(tǒng)，包括容納在所述腔內(nèi)的蓋密封件，所述蓋密封件保持所述套筒靠著所述腔的內(nèi)表面，并保持彈簧靠著所述滑塞。
16.如權(quán)利要求15所述的燃料系統(tǒng)，包括設(shè)置在所述腔內(nèi)的密封件，其密封在所述套筒與所述腔的所述內(nèi)表面之間。
17.如權(quán)利要求16所述的燃料系統(tǒng)，其中，密封直徑與所述滑塞的外徑的比在0.8100與0.8350之間。
18.如權(quán)利要求15所述的燃料系統(tǒng)，包括容納在所述蓋密封件內(nèi)的彈簧座，所述彈簧座是可移動的以調(diào)整由所 述彈簧施加在所述滑塞上的力。
【文檔編號】F02C7/232GK103670716SQ201310423216
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月17日
【發(fā)明者】D.J.波戈爾斯基, P.M.巴拉德 申請人:哈米爾頓森德斯特蘭德公司