基於管路流體參數設計的熱備份雙餘度電液伺服閥控制系統的製作方法
2023-11-01 06:25:57 1
基於管路流體參數設計的熱備份雙餘度電液伺服閥控制系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種基於管路流體參數設計的熱備份雙餘度電液伺服閥控制系統，在電液伺服閥進口設置定壓活門來保證進出口流體壓差穩定，根據進出口流體壓差以及所要求的最大流量，選配進出口管徑，同時，設計轉接塊將兩個獨立的電液伺服閥管路相互並聯，構建熱備份雙餘度電液伺服閥控制系統。與現有技術相比，目前國內市場沒有雙餘度的電液伺服閥產品，有益效果是解決了現有高可靠性系統對雙餘度電液伺服閥產品的急需，二是構建的熱備份電液伺服閥避免了故障時兩個電液伺服閥之間的切換，提高了系統可靠性，三是逾越了目前國內雙餘度電液伺服閥設計、製造、加工工藝以及可靠性水平低等難題，使複雜問題簡單化，降低了研製成本和風險，縮短了研製周期。
【專利說明】基於管路流體參數設計的熱備份雙餘度電液伺服閥控制系統
【技術領域】
[0001]本發明屬於航空、航天、航海等液壓機械的流體控制領域以及系統可靠性技術範疇，具體涉及一種基於管路流體參數設計的熱備份雙餘度電液伺服閥控制系統。
【背景技術】
[0002]在液壓機械流體控制領域，為了提高控制系統的可靠性，往往採用熱備份的雙餘度電液伺服閥控制系統。然而，高可靠性的雙餘度電液伺服閥，由於結構複雜、技術含量高，我國在設計、製造、加工工藝等方面存在諸多困難，短時間難以克服。為了滿足航空、航天、航海等領域對控制系統高可靠性的要求，本專利提出利用兩個獨立的成熟電液伺服閥，通過轉接塊構成管路並聯的熱備份雙餘度電液伺服閥，再通過管路流體參數的設計與選配，實現對液壓機械系統流體的流量和流量變化率的熱備份雙餘度電液伺服閥控制。
[0003]國內目前無法自主製造熱備份雙餘度電液伺服閥(尤其是雙餘度射流管式電液伺服閥)產品的難題。
【發明內容】
[0004]要解決的技術問題
[0005]為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種基於管路流體參數設計的熱備份雙餘度電液伺服閥控制系統，其要解決的主要技術問題，一是如何利用管路流體參數設計和選配管路的最大流量，二是如何將兩個獨立的電液伺服閥構建成熱備份雙餘度的電液伺服閥，三是如何選定流量變化率滿足控制系統要求。
[0006]技術方案
[0007]—種基於管路流體參數設計的熱備份雙餘度電液伺服閥控制系統，包括柱塞泵、定壓活門和流體管路；其特徵在於還包括由第一電液伺服閥、第二電液伺服閥組成的雙餘度電液伺服閥，定壓活門以及電液伺服閥控制器；所述雙餘度電液伺服閥的第一電液伺服閥和第二電液伺服閥的進油口相併聯，出油口相併聯，回油口相併聯；雙餘度電液伺服閥的輸入端連接定壓活門的管路輸出端，雙餘度電液伺服閥的輸出端通過管路匹配連接燃油出口 ；雙餘度電液伺服閥通過與其連接的電液伺服閥控制器，並受控於電液伺服閥控制器的旋鈕開關。
[0008]並聯後的進油口與出油口管路的管徑與系統所設計的流量相匹配，定壓活門穩定的進口壓力、管路流體出口壓力與管路進出口直徑參數取決於公式0 —其
中，Q為體積流量、Ci為流量係數、R為管道半徑、P為液體密度、ΔΡ為進出口壓差。
[0009]所述雙餘度電液伺服閥是由第一電液伺服閥和第二電液伺服閥，通過轉接塊將它們連接在一起；第一電液伺服閥和第二電液伺服閥的I號油路分別堵死，兩個電液伺服閥的P油路、T油路和2號油路，在轉接塊中分別相互並聯連接在一起，P油路與定壓活門的輸出管路相連，2號油路與燃油出口管路相連，T油路與燃油回油管路連接。
[0010]有益效果
[0011]本發明提出的一種基於管路流體參數設計的熱備份雙餘度電液伺服閥控制系統，在電液伺服閥進口設置定壓活門來保證進出口流體壓差穩定，根據進出口流體壓差以及所要求的最大流量，選配進出口管徑，同時，設計轉接塊將兩個獨立的電液伺服閥管路相互並聯，構建熱備份雙餘度電液伺服閥控制系統。
[0012]對於某些可靠性要求高的場合，可以通過兩個成熟的單餘度電液伺服閥，經過轉接塊管路的並聯，組合成可靠性高的熱備份雙餘度電液伺服閥，從而實現用簡單成熟技術對高可靠性複雜系統的控制。
[0013]對於確定的流體(B卩:流體的比重已知)，通過限定管路的進口流體壓力、出口流體壓力以及管路的直徑，也就限定了流體的最大流量。選定的單個電液伺服閥的流量要大於管路的最大流量，當電液伺服閥流通截面發生變化時，就可以控制流體的流量以及流量的變化率。
[0014]流體經過定壓活門穩壓，流入管徑確定的並聯電液伺服閥，流體從兩個電液伺服閥出來後，再匯入管徑確定的下遊管路，從而實現對控制系統的餘度控制。通過在電液伺服閥進口設置定壓活門，使流體經過定壓活門後流體壓力保持穩定；再根據管路應通過的最大流量設置管徑。當兩個電液伺服閥正常工作時，流體通過定壓活門的穩壓、電液伺服閥的控制、管路後反壓的阻滯以及管徑限制，就可以獲得所需的流量及其流量變化速率。
[0015]當兩個電液伺服閥同時通電時，由於兩個電液伺服閥的性能相同，因此，在任意時刻通過每個電液伺服閥的流量是管路總流量的一半。當一個電液伺服閥故障時(比如故障電液伺服閥卡在關閉位置)，流體經過定壓活門、另一個正常的電液伺服閥、轉接塊，流入管徑確定的下遊管路。此時，流過管路的流量由正常的電液伺服閥控制，管路的流量變化率是兩個電液伺服閥都正常工作時的1/2。
[0016]由於電液伺服閥前後的管徑相同而且確定，以及電液伺服閥管路前後流體壓差恆定，從而，保證了流體經過管路不超過最大流量。採用這種方法設計的餘度控制系統，巧妙利用優化的管路參數的限制特點，解決了複雜系統的熱備份餘度控制問題，逾越了由於雙餘度電液伺服閥設計、製造、工藝複雜以及可靠性水平低等難題，使複雜問題簡單化，實現了對複雜系統的熱備份餘度控制。如圖1所示。這裡流體是指航空燃油、滑油以及氣體等流體。
[0017]與現有技術相比，目前國內市場沒有雙餘度的電液伺服閥產品，本發明的有益效果一是解決了現有高可靠性系統對雙餘度電液伺服閥產品的急需，二是構建的熱備份電液伺服閥避免了故障時兩個電液伺服閥之間的切換，提高了系統可靠性，三是逾越了目前國內雙餘度電液伺服閥設計、製造、加工工藝以及可靠性水平低等難題，使複雜問題簡單化，降低了研製成本和風險，縮短了研製周期。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1:本發明的原理圖；
[0019]圖2:流量曲線圖[0020](a):不同流量係數下流量與壓差關係曲線；
[0021](b):不同壓差下流量與流量係數關係曲線；
[0022]圖3:雙餘度電液伺服閥示意圖；
[0023]a:主視圖，b:俯視圖；
[0024]圖4:雙餘度電液伺服閥與轉接塊油路連接平面示意圖
[0025]1-轉接塊，2-轉接塊，3-轉接塊，
【具體實施方式】
[0026]現結合實施例、附圖對本發明作進一步描述:
[0027]以某型航空發動機燃油供油系統為例，要保證發動機在高壓轉子轉速> 85%以上的狀態工作，其 所需燃油流量應> 25L/min。按圖1設計系統結構，其中電液伺服閥進口燃油工作壓力為17~21Mpa，燃油出口壓力(即燃燒室壓力)氺3Mpa，對應的進出口壓差為14~18Mpa,燃油系統的管徑為Φ6。
[0028]本實施例包括柱塞泵、定壓活門、與管路流量參數相匹配的轉接塊進口管徑和出口管徑，以及雙餘度電液伺服閥；雙餘度電液伺服閥的輸出端通過管路匹配連接燃油出口 ；雙餘度電液伺服閥通過與其連接的電液伺服閥控制器，並受控於電液伺服閥控制器的旋鈕開關；所述雙餘度電液伺服閥的第一電液伺服閥和第二電液伺服閥的進油口相併聯，出油口相併聯，回油口相併聯；雙餘度電液伺服閥的輸入端連接定壓活門的管路輸出端。
[0029]雙餘度電液伺服閥的第一電液伺服閥和第二電液伺服閥的具體並聯關係為，通過轉接塊將它們連接在一起；第一電液伺服閥和第二電液伺服閥的I號油路分別堵死，兩個電液伺服閥的P油路、T油路和2號油路，在轉接塊中相互並聯連接在一起，P油路與定壓活門的輸出管路相連，2號油路與燃油出口管路相連，T油路與燃油回油管路連接；第一電液伺服閥和第二電液伺服閥電纜分別與電液伺服閥控制器相連，並受控於電液伺服閥控制器的旋鈕開關。旋鈕開關是雙刀10檔波段開關，每一刀控制一個電液伺服閥控制器，旋鈕開關滿量程對應控制器最大電流，也對應電液伺服閥的最大開度。
[0030]兩個獨立的電液伺服閥管路並聯連接如圖1所示，從圖中可以看到，兩個獨立的電液伺服閥(見圖3)進油口、出油口和回油口分別相連，結構外形圖以及內部連接管路如圖4所示。
[0031]油泵包括柱塞泵、齒輪泵、離心泵等。
[0032]根據流量計算公式Q = CrrR
【權利要求】
1.一種基於管路流體參數設計的熱備份雙餘度電液伺服閥控制系統，包括油泵、定壓活門、雙餘度電液伺服閥和連接管路；其特徵在於所述雙餘度電液伺服閥是由第一電液伺服閥和第二電液伺服閥，通過轉接塊將它們連接在一起，此外，還包括電液伺服閥控制器；雙餘度電液伺服閥的輸出端通過管路匹配連接燃油出口 ；雙餘度電液伺服閥通過與其連接的電液伺服閥控制器，並受控於電液伺服閥控制器的旋鈕開關；所述雙餘度電液伺服閥的第一電液伺服閥和第二電液伺服閥的進油口相併聯，出油口相併聯，回油口相併聯；雙餘度電液伺服閥的輸入端連接定壓活門的管路輸出端。
2.根據權利要求1所述的基於管路流體參數設計的熱備份雙餘度電液伺服閥控制系統，其特徵在於:在雙餘度電液伺服閥進出口壓差確定的條件下，第一電液伺服閥和第二電液伺服閥並聯後的進油口與出油口管路的管徑，與系統所設計的流量相匹配；管路的流量、定壓活門穩定的進口壓力、管路流體出口壓力與管路進出口直徑參數之間的關係，由公式
3.根據權利要求1所述的基於管路流體參數設計的熱備份雙餘度電液伺服閥控制系統，其特徵在於:第一電液伺服閥和第二電液伺服閥的I號油路分別堵死(或者兩個電液伺服閥的2號油路分別堵死)，兩個電液伺服閥的P油路、T油路和2號油路或者I號油路，在轉接塊中相互並聯連接在一起，P油路與定壓活門的輸出管路相連，2號油路或者I號油路與燃油出口管路相連，T油路與燃油回油管路連接。
4.根據權利要求1 所述的基於管路流體參數設計的熱備份雙餘度電液伺服閥控制系統，其特徵在於:所述油泵為柱塞泵、齒輪泵或離心泵等油泵。
【文檔編號】F15B21/00GK103939406SQ201410062090
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年2月24日 優先權日:2014年2月24日
【發明者】謝壽生, 田虎森, 彭靖波, 任立通, 張馭 申請人:中國人民解放軍空軍工程大學