渦輪機風車旁通閥的製作方法
2023-10-17 02:01:19 3
渦輪機風車旁通閥的製作方法
【專利摘要】本發明公開了渦輪機風車旁通閥。一種示例性旁通閥包括提供沿著軸線延伸的孔的套管。該套管具有至少一個窗口。旁通閥也包括容納在孔內的滑塞。滑塞構造成在孔內在限制流通過至少一個窗口的第一位置與允許流通過套管的至少一個窗口的第二位置之間移動。滑塞的外直徑是孔的直徑的99.90％至99.95％。
【專利說明】渦輪機風車旁通閥
【技術領域】
[0001]本公開內容總地涉及一種閥，並且更具體地涉及一種用於控制渦輪機燃料流的旁通閥。
【背景技術】
[0002]渦輪機，諸如燃氣渦輪發動機，通常包括風扇部分、壓縮部分、燃燒部分以及渦輪部分。空氣流通過風扇部分進入渦輪機。在壓縮部分中壓縮空氣。在燃燒部分中被壓縮流與燃料混合併且燃燒。燃燒的產物通過渦輪部分膨脹以驅動渦輪機的轉子。
[0003]許多渦輪機包括燃料控制組件。燃料控制組件的燃料輸送閥將燃料輸送至燃燒部分。燃料控制組件的燃料風車旁通閥在發動機熄火期間傳送流遠離燃料輸送閥。風車旁通閥維持了足夠的肌肉壓力(muscle pressure)以在風車轉動和開始期間定位致動器。發動機的熄火可以發生在地面上，或者發生在例如過速條件期間的飛行中。
【發明內容】
[0004]示例性的風車(windmill)旁通閥包括套筒,其提供沿著軸線延伸的孔。套筒具有至少一個窗口。風車旁通閥也包括容納於孔內的滑塞。滑塞構造成在孔內在限制流通過至少一個窗口的第一位置與允許流通過套管的至少一個窗口的第二位置之間移動。滑塞的外直徑為孔直徑的99.90%至99.95%。
[0005]另一示例性風車旁通閥包括套筒，其提供沿著軸線延伸的孔。套筒具有至少一個窗口。閥也包括在孔內軸向地平移的滑塞。滑塞構造成在孔內在限制流通過至少一個窗口的第一位置與允許流通過套管的至少一個窗口的第二位置之間移動。通過窗口的流增益從
0.00平方英寸/.001英寸至0.001185平方英寸/.001英寸。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0006]本領域技術人員將從詳細說明中知曉本公開示例的各種特徵和優點。詳細說明所附的附圖可以簡要描述如下:
圖1是具有燃料輸送裝置的示例性渦輪機的剖視圖。
[0007]圖2A是處於燃料輸送位置的燃料輸送裝置的高度性示意圖。
[0008]圖2B是處於燃料旁通位置的燃料輸送裝置的高度性示意圖。
[0009]圖3是圖2A設置的燃料風車旁通閥的分解視圖。
[0010]圖4是圖3的燃料風車旁通閥的剖視圖。
[0011]圖5是圖3的燃料風車旁通閥的閥套管的剖視圖。
[0012]圖6是具有滑塞的圖5的閥套管的側視圖。
[0013]圖7是圖6中線7-7處的剖視圖。
[0014]圖8示出了圖3的燃料風車旁通閥的窗口的特寫圖。【具體實施方式】
[0015]參考圖1，燃氣渦輪發動機10用於推進飛行器。燃氣渦輪發動機10是渦輪機類型。
[0016]示例燃氣渦輪發動機10包括風扇部分12、壓縮機部分14、燃燒部分16和渦輪部分18。替代的發動機除了其他系統或特徵之外可以包括增壓器部分(未示出)。風扇部分12驅動空氣沿著旁通流路B流動，而壓縮機部分14沿著核心流路C吸收空氣，在壓縮機部分空氣被壓縮並且傳送至燃燒部分16。在燃燒部分16中，空氣與燃料混合併且點火以產生高壓煙氣流，高壓煙氣流通過渦輪部分18膨脹，在渦輪部分18中能量被提取並且用於驅動風扇部分12和壓縮機部分14。在該示例中，渦輪部分18通過齒輪架構15驅動風扇部分12，使得風扇部分12可以以不同於渦輪部分18的速度旋轉。
[0017]儘管所公開的非限制性實施方式描述了渦輪扇燃氣渦輪發動機，應該理解的是本文所描述的概念並不限於用於渦輪扇，因為這些教導可以應用於其他類型的渦輪發動機，例如包括三個轉子(spool)架構的渦輪發動機，其中，三個轉子同心的圍繞共同軸線旋轉，並且低轉子使能低壓渦輪機能夠經由變速箱驅動風扇，中間轉子能夠使中間壓力渦輪機驅動壓縮機部分的第一壓縮機，而高轉子能夠使高壓渦輪機驅動壓縮機部分14的高壓壓縮機。
[0018]示例燃氣渦輪發動機包括燃料系統16，燃料系統16從燃料源向燃燒部分16供應燃料，並且也向燃氣渦輪發動機內的可利用燃料用於熱交換或用於給致動器提供動力的其他裝置供應燃料。
[0019]參考圖2A和圖2B並繼續參考圖1，燃料系統或(燃料控制組件30)形成燃料輸送裝置34的一部分。在正常操作期間，燃料輸送裝置34的部件處於燃料輸送位置。在一些條件下，諸如燃氣渦輪發動機10的熄火，燃料輸送裝置34的部件移動至燃料旁通位置。當燃氣潤輪發動機10熄火時,燃氣潤輪發動機10可以自由旋轉(windmilling)。
[0020]燃料控制組件30包括至少一個燃料輸送閥38。在一些示例中，使用了八個燃料輸送閥。當燃料輸送裝置34處於燃料輸送位置時，燃料從燃料源42通過燃料輸送閥38移動至燃燒部分16。
[0021]燃料控制組件30也包括至少一個燃料旁通閥50。在一些示例中，使用了兩個燃料旁通閥。當燃料輸送裝置34處於燃料旁通位置時，燃料從燃料源42通過燃料旁通閥50移動至溢出區域54。取決於發動機10的架構，旁通流返回至燃料源42、或者在燃料管線內再循環直至發動機10轉子停機並且不再需要燃料流通過管線。在一些示例中，在熄火之後，通過閥活塞或者分立的小油箱或儲槽，許多發動機排乾位於燃料控制組件30與燃燒部分16之間的歧管管線，閥活塞在平移時具有足夠體積容量處理燃料管線，小油箱或儲槽將接收歧管燃料。
[0022]當處於燃料旁通位置時，燃料輸送裝置34能夠從燃料源42接收燃料，而不將燃料輸送至燃燒部分16。在發動機熄火期間將燃料輸送至燃燒部分16例如可能是有問題的，這是已知的。
[0023]在該示例中，選擇性致動螺線管56以移動燃料旁通閥50。移動燃料輸送閥38、燃料旁通閥50或者兩者使燃料輸送裝置34在燃料輸送位置與燃料旁通位置之間移動。
[0024]參考圖3至圖8，並繼續參考圖1至圖3，燃料旁通閥50包括容納了滑塞62的套管58。套管58和滑塞62構成了閥組。在該示例中，燃料旁通閥50也包括蓋66、蓋密封件68、彈簧70、滑塞間隔件72、滑塞密封件74、面密封件76、套管密封件80和外殼82。燃料旁通閥的部件圍繞軸線A布置。
[0025]為了使燃料輸送裝置34在燃料輸送位置和燃料旁通位置之間移動，螺線管56使滑塞62軸向地相對於套管58移動。本領域技術人員得益於本公開內容將理解如何構造螺線管56以使滑塞62以該方式相對於套管58移動。
[0026]滑塞62保持在套管58的孔84內。滑塞62的外直徑D1小於孔84的直徑D2。在一些示例中，外直SD1是直徑D2的99.90%至99.95%。已發現的是，使外直徑D1小於直徑D2並在上述範圍內有利於滑塞62在孔84內軸向運動。
[0027]在該示例中，套管58包括三個窗口 88，當未被滑塞62阻擋時窗口能傳送燃料。在燃料輸送位置下，滑塞62阻擋燃料通過窗口 88的移動，使得燃料移動至燃燒部分16。將滑塞62相對於套管58軸向地移動允許燃料通過窗口 88徑向地傳送至溢出區域54。
[0028]窗口 88包括低增益部分90和高增益部分92。當滑塞62在套管58內沿著方向Y軸向地移動時，窗口 88的低增益部分90初始地打開啟用於將燃料F從燃料源42傳送至溢出區域54。
[0029]在圖6中，滑塞62已通過螺線管56沿方向Y移動至低增益部分90完全打開並且高增益部分92部分打開的的位置。
[0030]在滑塞62相對於套管58沿方向Y更多移動之後，高增益部分92也完全打開。當窗口 88完全打開時，低增益部分90的可用於傳送燃料的區域低於高增益部分92的可用於傳送燃料的區域。
[0031]使低增益部分90在高增益部分92之前可用於傳送燃料有利於逐漸增大燃料移動通過窗口 88。該逐漸增大有利於減小與燃料移動通過窗口相關聯的諧振。
[0032]滑塞62在套管58內的軸向位置確定了低增益部分90和高增益部分92可用於傳送燃料的量。
[0033]在該示例中，窗口 88的面積與滑塞62相對於套管58的軸向位置的比從0.00平方英寸/.001英寸至0.001185平方英寸/.001英寸。該比可以稱作增益。增益是通過窗口 88的燃料流根據燃料旁通閥50的衝程的變化。窗口 88的面積根據燃料旁通閥50衝程變化是被調整的關係以減小燃料移動通過燃料旁通閥50的不需要的流特性，這可以是穩定化流擾動等等。
[0034]在一些位置下，滑塞62的端部96接觸面密封件76。在該示例中，端部96的外周具有斜面98，從0.001至0.005英寸(0.0025至0.0127釐米)。已發現的是，維持斜面在該範圍內減小對面密封件76的損傷。
[0035]與窗口 88相關聯的邊緣100具有0.001英寸(.0025cm)的最大破隙。在邊緣100處存在與該破隙相關聯的某種增益。已經發現將在邊緣處的該破隙保持在該尺寸或者低於該尺寸可望最小化該增益，使得低增益部分90和高增益部分92的面積可以主要用於控制流體。
[0036]前述說明本質上是示例性而不是限制性的。對於本領域技術人員而言，所公開示例的多種變體和改進將變得顯而易見，而不必要脫離本公開內容的範圍。因此，僅可以通過研習以下權利要求而確定對於本公開內容的法律保護範圍。
【權利要求】
1.一種旁通閥，其包括: 套管，提供沿著軸線延伸的孔，所述套管具有至少一個窗口 ；以及 滑塞，容納在所述孔內，所述滑塞構造成在所述孔內在限制流通過至少一個窗口的第一位置與允許流通過所述套管的所述至少一個窗口的第二位置之間移動，其中，所述滑塞的外直徑是所述孔的直徑的99.90%至99.95%。
2.根據權利要求1所述的旁通閥，包括螺線管，所述螺線管構造成致動所述滑塞從所述第一位置至所述第二位置。
3.根據權利要求1所述的旁通閥，其中，通過所述至少一個窗口的增益從0.00平方英寸/.001英寸至0.001185平方英寸/.001英寸。
4.根據權利要求3所述的旁通閥，其中，增益是所述孔內所述滑塞的軸向位置與所述至少一個窗口的可用於傳送燃料的面積的比。
5.根據權利要求1所述的旁通閥，其中，所述至少一個窗口具有低增益部分和高增益部分。
6.根據權利要求5所述的旁通閥，其中，所述低增益部分位於所述高增益部分的上遊，使得當所述滑塞從所述第一位置移動至所述第二位置時，燃料首先移動通過所述低增益部分並且然後通過所述高增益部分。
7.根據權利要求1所述的旁通閥，其中，所述第一位置不允許流通過。
8.根據權利要求1所述的旁通閥，其中，當從所述第一位置移動至所述第二位置時，所述滑塞移動遠離所述套管的端部，並且所述套管的所述端部構造成接觸密封件，所述套管的所述端部具有從0.001至0.005的斜面。`
9.根據權利要求1所述的旁通閥，其中，所述流是燃料流。
10.根據權利要求1所述的旁通閥，其中，當所述滑塞在孔內處於第一位置時，所述流移動至渦輪機的燃燒室。
11.一種旁通閥，其包括: 套管，提供沿著軸線延伸的孔，所述套管具有至少一個窗口 ；以及 滑塞，可滑動地容納在所述孔內，所述滑塞構造成在在所述孔內在限制流通過至少一個窗口的第一位置與允許流通過所述套管的所述至少一個窗口的第二位置之間移動，其中，通過所述窗口的增益是從0.00平方英寸/.001英寸至0.001185平方英寸/.001英寸。
12.根據權利要求11所述的旁通閥，包括螺線管，所述螺線管構造成致動所述滑塞從所述第一位置至所述第二位置。
13.根據權利要求11所述的旁通閥，其中，通過所述至少一個窗口的增益是從0.00平方英寸/.001英寸至0.000395平方英寸/.001英寸。
14.根據權利要求13所述的旁通閥，其中，增益是所述孔內滑塞的軸向位置與所述至少一個窗口的可用於傳送燃料的面積的比。
15.根據權利要求11所述的旁通閥，其中，所述至少一個窗口具有低增益部分和高增益部分。
16.根據權利要求11所述的旁通閥，其中，當從所述第一位置移動至所述第二位置時，所述滑塞移動遠離所述套管的端部，並且所述套管的所述端部構造成接觸密封件，所述套管的端部具有在所述套管的內直徑中從0.001至0.005的斜面。
17.根據權利要求11所述的旁通閥，其中，所述流是燃料流。
18.根據權利要求11所述的旁通閥，其中，當所述滑塞在孔內處於第一位置時，所述流移動至渦輪機的燃燒室。
【文檔編號】F02C9/32GK103628986SQ201310371731
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年8月23日 優先權日:2012年8月24日
【發明者】D.J.波喬爾斯基, S.J.貝隆奇克 申請人:哈米爾頓森德斯特蘭德公司