CN110822103B - 液控蝶阀及使用该液控蝶阀的发动机控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及蝶阀领域，特别涉及液控蝶阀及使用该液控蝶阀的发动机控制系统。液控蝶阀包括阀体和设置在阀体内的阀板，阀体上设有作动组件，作动组件包括作动壳体和转动装配在作动壳体内用于带动阀板转动的转子，转子与阀体围成有控制腔，所述转子包括转轴和设置在转轴径向侧的动力叶，所述作动壳体上还设有使第一控制部分与第二控制部分相通的阻尼通道。发动机控制系统在工作时通过流体循环控制装置控制蝶阀内第一控制部分与第二控制部分内流体压差，使第一控制部分和第二控制部分内的流体可以通过阻尼通道与外界流体循环，避免控制腔内流体长期处于高温状态，解决了目前的航空发动机系统用蝶阀无法保证蝶阀的安全性能的问题。

Description

液控蝶阀及使用该液控蝶阀的发动机控制系统

技术领域

本发明涉及蝶阀领域，特别涉及液控蝶阀及使用该液控蝶阀的发动机控制系统。

背景技术

目前航空发动机系统对蝶阀的可靠性和安全性要求很高，传统的蝶阀一般采用活塞直线作动的控制方式，活塞直线作动组件通过连杆机构带动蝶板转动，使用这种作动方式的蝶阀实现作动需要消耗较多的能源，功率低、零件多、可靠性低、故障率高且作动组件的外部尺寸较大，蝶阀重量较大。授权公告号为CN104246142B、授权公告日为2016.10.26的中国专利公开了一种航空发动机用蝶阀，该蝶阀的包括阀体，阀体上设有作动组件，作动组件包括壳体和设置在壳体内的转子，转子包括至少两个径向延伸的转子导叶，转子与伸出壳体的转轴固定，使转子可以带动转轴转动，转轴上设置有阀板结构，控制蝶阀的开启或者关闭。壳体内设置有与转子导叶配合的定子导叶，壳体、定子导叶和转子导叶围成四个腔室，即第一室、第二室、第三室、第四室，其中第一室与第三室、第二室与第四室分别通过设置在转子上的通道连通，第一室和第二室均设置有与燃料管道连通的燃料口，其中转子导叶即为转子上设置的动力叶，在第一室与第二室内的压力存在压差时，在液体压力作用下，转子导叶在压力作用下转动，带动转轴旋转，进而控制蝶阀的启闭。这种蝶阀虽然可以保证可靠性，但是这种蝶阀应用于航空发动机领域内时，受环境温度的影响，发动机温度较高，蝶阀第一室和第二室内的燃料长期处于高温状态，蝶阀的安全性能难以保证。

发明内容

本发明的目的是提供一种液控蝶阀，以解决目前的航空发动机系统用蝶阀无法保证蝶阀的安全性能的问题；另外，本发明的目的还在于提供一种使用上述液控蝶阀的发动机控制系统。

为实现上述目的，本发明的发动机控制系统的技术方案为：发动机控制系统包括流体管路和设置在流体管路上的液控蝶阀，液控蝶阀包括阀体和设置在阀体内的阀板，阀体上设有作动组件，作动组件包括作动壳体和转动装配在作动壳体内用于带动阀板转动的转子，转子与作动壳体围成有控制腔，所述转子包括转轴和设置在转轴径向侧的动力叶，所述动力叶伸入控制腔内并将控制腔分隔开，控制腔包括由动力叶分隔开的第一控制部分和第二控制部分，作动壳体上还设有分别与第一控制部分和第二控制部分相通的第一控制接口和第二控制接口，所述作动壳体上还设有使第一控制部分与第二控制部分相通的阻尼通道，发动机控制系统还包括与第一控制部分和第二控制部分相通使第一控制部分与第二控制部分通过阻尼通道与外界流体循环的流体循环控制装置。

进一步的，为了方便阻尼通道的加工，所述阻尼通道内设有节流部件。通过安装节流部件实现阻尼通道的阻尼作用，方便加工。

进一步的，为了简化阀体的结构，所述阻尼通道通过第一控制接口和第二控制接口与流体循环控制装置相通，避免另外设置循环开口，简化结构，降低制造成本。

进一步的，为了提高转子转动过程中的稳定性，所述作动壳体上还设有辅助控制腔，作动壳体上设有与转轴转动密封配合以隔开控制腔和辅助控制腔的作动壳体密封部，所述转轴上还设有辅助动力叶，辅助动力叶伸入辅助控制腔内将辅助控制腔分隔开，辅助控制腔包括由辅助动力叶分开的第三控制部分和第四控制部分，第一、第二、第三、第四控制部分沿转轴的周向顺序布置，其中转轴上设有连通第三控制部分与第一控制部分的第一连通通道和连通第二控制部分与第四控制部分的第二连通通道，第一连通通道与第二连通通道相隔离，所述作动壳体密封部具有与转轴外周面适配的定位弧形面，通过定位弧形面与转轴的定位配合，转子转动过程中不容易晃动，稳定性好。

进一步的，为了方便控制转子的转动，所述第一控制部分为定压控制部分，第一控制接口连接有控制第一控制部分内压力的控制阀，调整过程中只需要调整第二控制部分内的压力即可，方便调节控制。

本发明的液控蝶阀的技术方案为：液控蝶阀包括阀体和设置在阀体内的阀板，阀体上设有作动组件，作动组件包括作动壳体和转动装配在作动壳体内用于带动阀板转动的转子，转子与作动壳体围成有控制腔，所述转子包括转轴和设置在转轴径向侧的动力叶，所述动力叶伸入控制腔内并将控制腔分隔开，控制腔包括由动力叶分隔开的第一控制部分和第二控制部分，作动壳体上还设有分别与第一控制部分和第二控制部分相通的第一控制接口和第二控制接口，所述作动壳体上还设有使第一控制部分与第二控制部分相通的阻尼通道。

进一步的，所述阻尼通道内设有节流部件。

进一步的，所述阻尼通道通过第一控制接口和第二控制接口与外部流体管路相通。

进一步的，所述作动壳体上还设有辅助控制腔，作动壳体上设有与转轴转动密封配合以隔开控制腔和辅助控制腔的作动壳体密封部，所述转轴上还设有辅助动力叶，辅助动力叶伸入辅助控制腔内将辅助控制腔分隔开，辅助控制腔包括由辅助动力叶分开的第三控制部分和第四控制部分，第一、第二、第三、第四控制部分沿转轴的周向顺序布置，其中转轴上设有连通第三控制部分与第一控制部分的第一连通通道和连通第二控制部分与第四控制部分的第二连通通道，第一连通通道与第二连通通道相隔离，所述作动壳体密封部具有与转轴外周面适配的定位弧形面。

进一步的，所述第一控制部分为定压控制部分。

本发明的有益效果：本发明的发动机控制系统的蝶阀两个控制部分之间设置有阻尼通道，发动机控制系统在工作时通过流体循环控制装置控制蝶阀内第一控制部分与第二控制部分内流体压差，使第一控制部分和第二控制部分内的流体可以通过阻尼通道与外界流体循环，避免控制腔内流体长期处于高温状态，解决了目前的航空发动机系统用蝶阀无法保证蝶阀的安全性能的问题。

附图说明

图1是本发明液控蝶阀的具体实施例的结构示意图；

图2是本发明液控蝶阀的具体实施例的局部结构视图；

图3是图2中沿C-C的剖视图（液控蝶阀处于打开状态时）；

图4是图2中沿E-E的剖视图（液控蝶阀处于关闭状态时）；

图5是图2中沿D-D的剖视图（未显示转子）；

图6是本发明液控蝶阀的具体实施例中与液控蝶阀对应的动力装置控制原理示意图；

图中：1、阀体；11、作动壳体；12、转子安装部分；121、作动壳体密封部；1211、定位弧形面；122、密封件；123、阻尼通道；124、节流喷嘴；13、信号控制部分；14、第一控制接口；15、第二控制接口；16、第二控制腔连通口；2、转子；21、转轴；211、第一连通通道；212、第二连通通道；22、动力叶；23、辅助动力叶；3、控制腔；31、第一控制部分；32、第二控制部分；4、辅助控制腔；41、第三控制部分；42、第四控制部分。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的液控蝶阀的具体实施例，如图1至图6所示，液控蝶阀包括阀体1和设置在阀体1内的阀板，阀体1上有用于带动阀板转动的作动组件，作动组件包括作动壳体11和转动装配在作动壳体11内用于带动阀板转动的转子2。本实施例中作动壳体11包括转子安装部分12和信号控制部分13，两部分分体设置。信号控制部分13上设有检测液控蝶阀状态的角位移传感器。

如图3所示，转子安装部分12与转子2围成有控制腔3和辅助控制腔4，转子2包括转轴21、设置在转轴21径向侧的动力叶22和辅助动力叶23，动力叶22伸入控制腔3内并将控制腔3分隔成第一控制部分31和第二控制部分32，作动壳体11上还设有分别与第一控制部分31和第二控制部分32相通的第一控制接口14和第二控制接口15，第一控制接口14和第二控制接口15用于与流体管路连接。辅助动力叶23伸入辅助控制腔4内将辅助控制腔4分隔成第三控制部分41和第四控制部分42，第一、第二、第三、第四控制部分沿转轴21的周向顺序布置，转轴21上设有连通第三控制部分41与第一控制部分31的第一连通通道211和连通第二控制部分32与第四控制部分42的第二连通通道212，第一连通通道211与第二连通通道212相隔离。本实施中动力叶22、辅助动力叶与对应的控制腔、辅助控制腔的腔壁通过密封件液密封配合。其他实施例中，可以仅仅依靠动力叶带动转轴转动，此时不设置辅助动力叶，但是此时转轴受力不均衡，影响转轴寿命；当然，辅助动力叶也可以设置至少两个，对应的辅助动力腔也应当设置至少两个。

作动壳体上设有与转轴21转动密封配合以隔开控制腔3和辅助控制腔4的作动壳体密封部121，作动壳体密封部121设有密封槽，密封槽内设置有密封件122，具体可以是密封块等其他常用密封部件。为了保证转轴21转动过程中的稳定性，本实施例中，作动壳体密封部121具有与转轴21外周面适配的定位弧形面1211，通过定位弧形面的定位作用，保证转子2转动过程中不会偏摆。本实施例中转轴21与动力叶22、辅助动力叶23为一体式结构，其他实施例中，动力叶22或者辅助动力叶23可以与转轴21为分体式结构，比如通过焊接、铆接等方式固定在一起。

使用液控蝶阀时，通过与第一控制接口14和第二控制接口15连接的动力装置提供动力，分别向第一控制接口14和第二控制接口15提供不同压力的流体，在控制腔3对动力叶22的压差和辅助控制腔4对辅助动力叶23的压差作用下，转子2克服最大阻力扭矩转动，转子2最大阻力扭矩即是转子2转动所需要最大动力扭矩。本实施例中，与第一控制接口14相通的第一控制部分31为定压控制部分，第一控制接口14连接有控制第一控制部分31内流体压力的定压活门，定压活门构成控制阀。需要正向旋转时，向第二控制接口15内泵入较大压力的控制流体，需要转子2反向旋转时，向第二控制接口15内泵入较小压力的控制流体。

如图5和6所示，为了避免控制腔3和辅助控制腔4内的流体长期处于高温状态影响蝶阀的安全性能，转子安装部分12上还设有使第一控制部分31与第二控制部分32相通的阻尼通道123，阻尼通道123内设置有节流喷嘴124，本实施例中节流喷嘴选用的LEE式可拆装的标准系列的节流喷嘴，易安装。阻尼通道123通过节流喷嘴124的阻尼作用，保证动力装置能够正常控制转子2的转动。本实施例中的节流喷嘴124构成阻尼通道123内设有节流部件，其他实施例中，节流部件也可以是阻尼阀等其他部件，其他实施例中，也可以通过阻尼孔实现对流体的阻尼作用。本实施例中的阻尼通道123两端开口分别与第一控制接口14和第二控制接口15相通，阻尼通道123通过第一控制接口14和第二控制接口15与外部流体管路相通。对应的，发动机控制系统的还应当包括与第一控制部分31和第二控制部分32相通的流体循环控制装置，流体循环控制装置使第一控制部分31与第二控制部分32通过阻尼通道123与外界流体循环。本实施例中的流体循环控制装置由动力装置来实现，如图6所示，图6中左边虚框部分代表动力装置，动力装置包括控制器、与控制腔连通的电液伺服阀和与定压腔连接的定压活门，控制器与角位移传感器信号连接控制液控蝶阀的动作。其他实施例中，动力装置与流体循环控制装置可以分别独立设置。

在不需要控制转子2转动时，通过流体循环控制装置使第一控制部分31和第二控制部分32内流体产生一定的压差，并且使控制腔3和辅助控制腔4对转子2的动力扭矩小于转子2转动所需要最大动力扭矩，保证转子2不转动，流体通过阻尼通道循环，进而使控制腔3和辅助控制腔4内的流体能够得以循环，避免控制腔3和辅助控制腔4内的流体始终处于高温状态，实现高温保护，提高液控蝶阀的安全性能。当然，在转子转动时，由于第一控制部分31和第二控制部分32内流体存在一定的压差，流体通过阻尼通道循环，实现高温保护。

需要转子2带动阀板正向转动时，动力装置控制下，向液控蝶阀的第二控制部分32内充入高压控制流体，使第二控制部分32的压力大于第一控制部分31的压力，并且控制腔3和辅助控制腔4对转子2的动力扭矩大于转子2转动所需要的最大动力扭矩时，转子2带动阀板转动，此时外界的控制流体通过第二控制接口15进入第二控制部分32，然后经过第二连通通道212进入第四控制部分42；第一控制部分31的控制流体通过第一连通通道211进入第三控制部分41，第三控制部分41内控制流体通过第一控制接口14流出液控蝶阀。本实施例中的第一控制部分31和第三控制部分41均与第一控制接口14相通，第三控制部分41的腔壁上设置与第一控制接口14连通的第一控制腔连通口，其他实施例中，第一控制腔连通口也可以设置在第一控制部分31的腔壁上，第一控制腔连通口的位置可以根据需要设置；本实施例中，与第二控制接口15连通的第二控制腔连通口16设置在第二控制部分32的腔壁上，其他实施例中，第二控制接口15也可以设置在第四控制部分42的腔壁上。

需要转子2反向旋转时远离与上述转子正向旋转时类似，通过动力装置使第二控制部分内压力降低，排出部分第二控制部分内的控制流体，第一控制部分内压力大于第二控制部分内压力，并且控制腔3和辅助控制腔4对转子2的动力扭矩大于转子2转动所需要的最大动力扭矩。

本发明的发动机控制系统的具体实施例，发动机控制系统包括流体管路、动力装置和设置在流体管路上的液控蝶阀，液控蝶阀、动力装置与上述液控蝶阀的具体实施例中所述的结构相同，不再赘述。

Claims (9)

1.液控蝶阀，包括阀体和设置在阀体内的阀板，阀体上设有作动组件，作动组件包括作动壳体和转动装配在作动壳体内用于带动阀板转动的转子，作动壳体包括检测液控蝶阀状态的角位移传感器，转子与作动壳体围成有控制腔，所述转子包括转轴和设置在转轴径向侧的动力叶，所述动力叶伸入控制腔内并将控制腔分隔开，控制腔包括由动力叶分隔开的第一控制部分和第二控制部分，作动壳体上还设有分别与第一控制部分和第二控制部分相通的第一控制接口和第二控制接口，其特征在于：所述作动壳体上还设有使第一控制部分与第二控制部分相通的阻尼通道，阻尼通道两端开口分别与第一控制接口和第二控制接口相通，阻尼通道通过第一控制接口和第二控制接口与外部流体管路相通。

2.根据权利要求1所述的液控蝶阀，其特征在于：所述阻尼通道内设有节流部件。

3.根据权利要求1或2所述的液控蝶阀，其特征在于：所述作动壳体上还设有辅助控制腔，作动壳体上设有与转轴转动密封配合以隔开控制腔和辅助控制腔的作动壳体密封部，所述转轴上还设有辅助动力叶，辅助动力叶伸入辅助控制腔内将辅助控制腔分隔开，辅助控制腔包括由辅助动力叶分开的第三控制部分和第四控制部分，第一、第二、第三、第四控制部分沿转轴的周向顺序布置，其中转轴上设有连通第三控制部分与第一控制部分的第一连通通道和连通第二控制部分与第四控制部分的第二连通通道，第一连通通道与第二连通通道相隔离，所述作动壳体密封部具有与转轴外周面适配的定位弧形面。

4.根据权利要求1或2所述的液控蝶阀，其特征在于：所述第一控制部分为定压控制部分。

5.发动机控制系统，包括流体管路和设置在流体管路上的液控蝶阀，液控蝶阀包括阀体和设置在阀体内的阀板，阀体上设有作动组件，作动组件包括作动壳体和转动装配在作动壳体内用于带动阀板转动的转子，作动壳体包括检测液控蝶阀状态的角位移传感器，转子与作动壳体围成有控制腔，所述转子包括转轴和设置在转轴径向侧的动力叶，所述动力叶伸入控制腔内并将控制腔分隔开，控制腔包括由动力叶分隔开的第一控制部分和第二控制部分，作动壳体上还设有分别与第一控制部分和第二控制部分相通的第一控制接口和第二控制接口，其特征在于：所述作动壳体上还设有使第一控制部分与第二控制部分相通的阻尼通道，发动机控制系统还包括与第一控制部分和第二控制部分相通使第一控制部分与第二控制部分通过阻尼通道与外界流体循环的流体循环控制装置。

6.根据权利要求5所述的发动机控制系统，其特征在于：所述阻尼通道内设有节流部件。

7.根据权利要求5或6所述的发动机控制系统，其特征在于：所述阻尼通道通过第一控制接口和第二控制接口与流体循环控制装置相通。

8.根据权利要求5或6所述的发动机控制系统，其特征在于：所述作动壳体上还设有辅助控制腔，作动壳体上设有与转轴转动密封配合以隔开控制腔和辅助控制腔的作动壳体密封部，所述转轴上还设有辅助动力叶，辅助动力叶伸入辅助控制腔内将辅助控制腔分隔开，辅助控制腔包括由辅助动力叶分开的第三控制部分和第四控制部分，第一、第二、第三、第四控制部分沿转轴的周向顺序布置，其中转轴上设有连通第三控制部分与第一控制部分的第一连通通道和连通第二控制部分与第四控制部分的第二连通通道，第一连通通道与第二连通通道相隔离，所述作动壳体密封部具有与转轴外周面适配的定位弧形面。

9.根据权利要求5或6所述的发动机控制系统，其特征在于：所述第一控制部分为定压控制部分，第一控制接口连接有控制第一控制部分内压力的控制阀。