调节器流阻抑的制作方法

本申请请求享有2014年5月7日提交的美国专利申请No.14/272,085的优先权，其全部内容在此通过引用并入。

技术领域

本文的原理涉及流体流调节器，且更具体地涉及具有受阻抑(damp)的调节响应的流体流调节器。

背景技术：

流调节阀为按外部命令的请求将恒定的流体流速提供至燃烧室而不管流调节阀处的入口流的一体构件。历史上，流调节阀利用层流泄漏通路或经由非流动性管线中的孔口来阻抑。

层流泄漏通路阻抑可在整个阀速度范围内提供线性阻抑。然而，阻抑与被调节的流体的运动粘度成正比，因此阻抑对于流体介质的温度变化敏感。

非流动性孔口阻抑呈现出比使用层流泄漏通路阻抑的阀更低的温度敏感性。然而，非流动性孔口阻抑与阀速度的平方成正比。结果，在阀静止时(例如，阀速度等于零)，孔口不提供阻抑，但可在较大干扰期间过度阻抑阀。

技术实现要素：

大体上，本文献描述了流体流调节器。

在第一方面中，一种用于调节经由燃料输送通路的流的燃料流调节器系统包括：在燃料输送通路中的燃料流调节阀，其可操作成响应于流体入口与流体出口之间的燃料流体流来有选择地在燃料输送通路中提供限制；流通地连接流体入口和流体出口的旁通流体通路，其与调节阀并联；限制旁通流体通路的第一孔口；以及限制流体入口或流体出口中的一者的第二孔口。

各种实施方式均可包括一些、所有或零个以下特征。第二孔口可限制流体出口。流体流调节器可包括限制流体入口的第三孔口。第一孔口可具有基于最小流体流速而选择的尺寸。出口流体流速可为最小流体流速和穿过燃料流调节阀的调节后的流体流速的总和。流体流调节器可包括穿过限制最小流体流通路的最小流体流通路孔口而流通地连接流体入口和流体出口且布置成与燃料流调节阀和旁通流体通路并联的最小流体流通路。第二孔口可具有基于旁通通路流速而选择的尺寸，最小流体流通路孔口可具有基于最小流体流通路而选择的尺寸，且出口流体流速为最小流体流速、旁通通路流速和调节后的流体流速的总和。旁通流通路可包括构造成阻止冰流或污染物颗粒流的滤网。旁通流通路可包括加热元件。

在第二方面中，一种调节流体流的方法包括在流通地连接到输入流体通路上的流体入口处提供流体，提供流通地连接到出口流体通路上的流体出口，将入口流体通路经由阀流通地连接到出口流体通路上，经由与阀并联的旁通流体通路流通地连接入口流体和出口流体，使流体从入口流体通路经由阀和旁通流体通路流至出口流体通路，利用第一孔口限制旁通流体通路中的流体流，利用第二孔口限制流体入口通路或流体出口通路中的一者中的流体流，以及在出口流体流速下在流体出口处提供流体。

各种实施方式均可包括一些、所有或零个以下特征。第二孔口可限制流体出口。流体流调节器可包括限制流体入口的第三孔口。第一孔口可具有基于最小流体流速而选择的尺寸。出口流体流速可为最小流体流速和穿过阀的调节后的流体流速的总和。第二孔口可具有基于旁通通路流速而选择的尺寸，且出口流体流速为最小流体流速、旁通通路流速和调节后的流体流速的总和。旁通流通路可包括构造成阻止冰流或污染物颗粒流的滤网。旁通流通路可包括加热元件。

本文所述的系统和技术可提供一个或多个以下优点。首先，系统可提供流调节器的阻抑，其独立于通过使用流动阻抑孔口阻抑组件的幅度。第二，系统可布置成使得没有附加的泵抽吸要求，从而对泵尺寸没有影响。第三，系统可实施直径大于其它阻抑系统的通路，从而改善防污染性。第四，系统可具有降低的泄漏敏感性。第五，系统可消除在使用现有的阻抑组件时可能需要的一个或两个止回阀的需要。

附图和以下描述中提出了一个或多个实施方式的细节。其它特征和优点将从描述和附图，以及从权利要求中清楚。

附图说明

图1和2为现有技术的流体流调节器的示意图。

图3为示例性流体流调节器的示意图。

图4为包括具有阻抑的示例性流体流调节器的示例性流体输送系统的示意图。

图5为包括具有阻抑的另一个示例性流体流调节器的另一个示例性流体输送系统的示意图。

图6为包括具有阻抑的另一个示例性流体流调节器的另一个示例性流体输送系统的示意图。

图7为包括具有阻抑的另一个示例性流体流调节器的另一个示例性流体输送系统的示意图。

具体实施方式

本文献描述了用于以受阻抑的响应调节流体流的系统和技术。流调节阀可保持在流调节器的入口处提供的流体流。用于流调节器系统的两个阻抑方案包括在非流动性管线中使用层流泄漏通路阻抑或孔口。

图1为使用层流泄漏通路阻抑的现有技术的流体流调节器100的示意图。调节器100包括102和104处的两个不同的压力信号。102处的流体流通地连接到流体通路106上，且104处的流体流通地连接到流体通路108上。

流体通路106经由旁通阀110和层流阻抑孔口120流通地连接到出口流体通路108上。旁通阀110包括多个端口(未示出)，其将入口流体通路130流通地连接到出口流体通路140上。旁通阀110呈现出调节器速度，大体上由箭头112表示。层流阻抑孔口120限制从流体入口102到旁通阀110的流体流。层流阻抑孔口120包括很近的间隙，流体可以受阻抑的方式流过间隙。

层流泄漏通路阻抑可在较大阀速度范围内提供线性阻抑。然而，阻抑与被调节的流体的运动粘度成比例，因此阻抑对于流体介质的温度变化敏感。在旁通阀110的低调节器速度112下，穿过层流阻抑孔口120引起低的流量。穿过层流阻抑孔口120的流量导致与流量成正比(例如，线性)的差压降。此外，层流与流体运动粘性成反比。因此，阻抑随流动的流体的温度变化。例如，典型的飞行器燃料和操作温度范围可导致从20.6厘沲(-65F JetA)到0.4厘沲(300F JetA)的燃料粘性变化，导致大约50倍的由温度引起的阻抑变化。阻抑变化的此水平可能难以针对飞行器发动机的整个操作包络而设计。因此，调节器100的层流泄漏通路阻抑架构可能很少结合现代飞行器发动机实施例实施。

图2为使用非流动孔口阻抑的现有技术的流调节器200的示意图。调节器200包括202处的流体和204处的流体。202处的流体流通地连接到流体通路206上，且204处的流体流通地连接到流体通路208上。

入口流体通路206经由旁通阀210流通地连接到出口流体通路208上。旁通阀210包括多个端口(未示出)，其将入口流体通路230流通地连接到出口流体通路240上。旁通阀210呈现出调节器速度，大体上由箭头212表示。阻抑孔口220限制从旁通阀210沿出口流体通路208到流体出口204的流体流。在一些实施例中，流体流调节器200还可包括阻抑孔口222，其限制从流体入口202到旁通阀210的流体流。

非流动孔口阻抑呈现出比使用层流泄漏通路阻抑的阀更低的温度敏感性。然而，非流孔口阻抑与调节器速度212的平方成正比。结果，在旁通阀210静止(例如，阀速度212等于零)时，孔口提供很少或不提供阻抑，但在较大干扰期间可过度阻抑旁通阀210。

在低调节器速度下，穿过阻抑孔口220和222引起低的流量。穿过阻抑孔口220和222引起的流量导致与流量的平方成正比(非线性)的差压降。在孔口220,222适当确定尺寸(例如，大于大约0.020英寸直径)的实例中，由低调节器速度生成的压差可忽略，导致很少或部导致旁通阀210的阻抑。此外，孔口流量与燃料比重的平方根成正比，且大致独立于燃料速度。例如，典型的飞行器燃料和温度范围可导致从0.873(-65F JetA)到0.712(300F JetA)的燃料比重，导致大约1.1倍的由温度引起的阻抑变化。

在飞行器应用中，空间和重量可为受限物。在此实例中使用图2的压力调节器200可允许燃料中的高频压力振荡穿过阀210而大致无阻抑。例如，压力调节器200下游的燃料喷射器的操作可引起振荡，振荡可向后传播，且引起压力调节器200上游的设备的问题(例如，有噪音的传感器读数、对燃料泵的破坏)。在另一个实施例中，压力调节器200上游引起的振荡(例如，由燃料泵、来自发动机的振动)可传播至压力调节器(例如，燃料喷射器)下游的设备且干扰其功能。

图3为示例性流体流调节器300的示意图。调节器300包括302处的流体和304处的流体。302处的流体流通地连接到入口流体通路306上，且304处的流体流通地连接到出口流体通路308上。

在入口流体通路306的流体入口302处提供流量有待调节的流体。入口流体通路306经由旁通阀310流通地连接到出口流体通路308上。旁通阀310包括多个端口(未示出)，其将入口流体通路330流通地连接到出口流体通路340上。弹簧311朝限制或阻挡入口流体通路330与出口流体通路340之间的流体流的位置推动阀310。阀310响应于跨越阀310的压差313和314的变化。大体上，当入口流体通路306处的压力下降时，弹簧311的偏压力朝减小入口流体通路330与出口流体通路340之间的可允许的流动面积的位置推动阀310。减小旁通阀310的可允许的流动面积还减小从入口流体通路330到出口流体通路340的流速。尽管阀310处的压力变化，但流速大致保持在指定水平。

旁通阀310呈现出调节器速度，大体上由箭头312表示。阻抑孔口320限制从旁通阀310沿出口流体通路308到流体出口304的流体流。在一些实施例中，流体流调节器300还可包括阻抑孔口322，其限制从流体入口302到旁通阀310的流体流。

旁通流体通路330与旁通阀310并联地将入口流体通路306流通地连接到出口流体通路308上。旁通流通路330包括最小流量孔口332，其限制从流体入口通路306到流体出口通路308的流体流。在一些实施例中，最小流量孔口332可基于预定最小流体流量而确定尺寸。

调节器300保持类似于图2的示例性调节器200的非流动孔口阻抑设计的温度不敏感的优点，但还提供了类似于图1的示例性调节器100提供的线性阻抑。通过使用示例性调节器300的构造，调节器在静止时具有与较大转变期间相同的阻抑。在示例性调节器300中，最小流量孔口332使旁通阀310的阻抑孔口332和320从非流动孔口转换到流动孔口。结果，旁通阀310的阻抑变得较少依赖幅度，但泄漏未受影响。

给定示例性调节器300的流动孔口构造，存在穿过旁通阀310的阻抑孔口和最小流量孔口332的连续的非零流。穿过旁通阀310的阻抑孔口的连续流导致跨越阻抑孔口引起的差压降，这用作低阀速度(312)和高阀速度(312)下的阻抑机构。类似于示例性调节器200的非流动孔口构造，调节器300的流动孔口构造对温度变化引起的流体粘性变化不敏感。

此外，示例性调节器300的流动孔口构造具有较大直径的阻抑孔口，其适于提供实施非流动孔口构造的调节器中的类似水平的旁通阻抑。在一些实施方式中，调节器300的构造可提供优于由调节器100和200实施的阻抑方案的多个优点。例如，调节器300的相对较大的阻抑孔口可提供相对改善的防污染性。在另一个实例中，调节器300可呈现出相对降低的泄漏敏感性，因为通常依赖温度的少量旁通泄漏已知会偏移旁通阀的压差设置，导致燃料流量误差。调节器300的构造减小该泄漏敏感性。在另一个实例中，一些其它调节器设计需要使用与相对较小的旁通孔口并联的止回阀，导致了增加重量和成本。此止回阀在调节器300的构造中不需要。

图4为示例性流体输送系统400的示意图，其包括流体流调节器阻抑，如，由图3的示例性调节器300提供的流体流调节器阻抑。系统400包括旁通阀410、计量阀430和加压阀450(例如，压力调节器)。在一些实施方式中，系统400可调节通往飞行器发动机的燃料流。大体上，流体402(例如，燃料)在流体入口404处提供。流体流至计量阀430的计量入口432，且从计量出口434流出至加压阀450的加压阀入口452。

计量阀430响应于外部伺服阀(未示出)。伺服阀联接成促动柱塞433，计量阀柱塞位置经由位置反馈装置431传输至电子控制器。当计量阀移动时，阀入口480与阀出口482之间的流体通路有选择地开启和闭合。在使用中，计量阀430可促动来调整阀出口482处的流体流速。

旁通阀410包括一系列端口411。响应于流体导管490和495中形成的流体压差来促动旁通阀。流体导管490可描述为最小流量孔口470与阻抑孔口472b之间的流体通路中的流体压力。流体导管495可描述为最小流量孔口470与阻抑孔口472a之间的流体通路中的流体压力。当流体导管490和495中的压差施加到旁通阀410上的力不足以克服由弹簧412提供的力时，旁通阀闭合和限制流到出口420的流体402。当由流体导管490和495中的压差施加到旁通阀410上的力超过相对的力时，阀410开启，且允许流传递至出口420。

加压阀450包括弹簧458和柱塞459。弹簧458和由在输入456处施加的流体460的压力提供的力将柱塞459偏压至阀出口482与出口454之间的流体流中。加压阀450响应于在输入456处施加的流体460的压力和弹簧力458而调节入口452处的流体402的压力。在一些实施例中，旁通阀410可为旁通阀310。

在使用期间，旁通阀410保持跨越计量阀430的计量窗口的大致恒定的压差。计量阀430响应于输入信号(例如，来自发动机控制器或引导输入)保持对应于流体454(例如，期望的发动机燃烧流)的期望流量的计量端口窗口。加压阀450保持用于提供计量阀430和内部或外部促动系统的流体力裕度的至少预定最低流体压力。

示例性系统400还包括最小流量孔口470、阻抑孔口472a和阻抑孔口472b。孔口470,472a和472b限制绕过计量阀430的旁通流体流通路。旁通流体流通路从入口404和/或阀入口480沿流体导管490延伸穿过阻抑孔口472b，沿流体导管495穿过最小流量孔口470，穿过阻抑孔口472a直至阀出口482。在一些实施例中可为图3的最小流量孔口332的最小流量孔口470可调整来针对低流体(例如，燃料)流量要求来校准。在一些实施例中，最小流通路470可基于穿过旁通流体流通路的预定最小流体流量来确定尺寸。在一些实施例中，最小流量孔口470可为可调整的孔口。

在使用中，最小流量孔口470连续地允许特定量的流体402沿从阀入口480延伸至阀出口482的流体通路流动，绕过由计量阀430提供的流体通路。在一些实施例中，可为阻抑孔口320和322的两个阻抑孔口472a和472b与最小流量孔口470定位在串联回路中。因此，由最小流量孔口470传递的所有流体402也穿过阻抑孔口472a和472b。在一些实施例中，阀出口482处的流体流速可为穿过最小流量孔口470的最小流体流量和穿过计量阀430的调节后的流体流速的总和。

绕过计量阀430的流体402的部分从流体入口404(和阀入口480，其与流体入口402的压力相同)流过阻抑孔口472b，至流体导管490，至最小流量孔口470，穿过阻抑孔口472a，且至阀出口482。除将加到所述流体通路上或从其中减去的由旁通阀410提供的转移流外，流在特定流速下保持大致连续。在一些实施方式中，来自旁通阀410的转移流可相比于计量阀水平相对较低，且在一些情况中可忽略。

图5为包括流体流调节器阻抑的示例性流体输送系统500的示意图。除两个阻抑孔口472a和472b减少至沿旁通流体流通路的单个阻抑孔口572之外，系统500与图4的示例性系统400类似。给定该架构，流体402从流体入口404(和阀入口480，其在与流体入口404相同的压力下)流过流体导管490，至最小流量孔口470，且至阀出口482。在一些实施方式中，图5中所示的构造可用于发动机燃料输送应用。

在一些实施例中，系统500的构造简化系统400的构造，消除了安装阻抑孔口472b和解决与阻抑孔口472b相关联的公差变化的需要。在一些实施方式中，系统500的构造可引起最小流量孔口470向阻抑孔口572提供保护性过滤利益。在一些实施例中，阀出口482处的流体流速可为穿过最小流量孔口470和最小流体流量和穿过计量阀430的调节后的流体流速的总和。

图6为包括流体流调节器阻抑的示例性流体输送系统600的示意图。除最小流量回路602将阀入口480与计量阀430和旁通流体流通路490并联流通地连接到阀出口482上，系统600类似于图5的示例性系统500。最小流量孔口670包括在最小流量回路602中。相比于系统500，系统600利用限流孔口610替换系统500的最小流量孔口470。在一些实施方式中，图6中所示的构造可用于发动机燃料输送应用。在一些实施例中，最小流量孔口670可为可调整流量孔口。

给定该架构，流体402从流体入口404(和阀入口480，其在与流体入口404的相同压力下)流过流体导管490，至限流孔口610，穿过流动导管495，穿过阻抑孔口572，且至阀出口482，且最小流量回路从阀入口480经由最小流量孔口670流至阀出口482。在一些实施例中，阀出口482处的流体流速可为穿过最小流量孔口670和阻抑流动回路490的最小流体流量和穿过计量阀430的调节后的流体流速的总和。在一些实施方式中，系统600的构造可导致最小流量孔口670的校准对旁通系统的阻抑性能有很少或没有影响。

图7为包括流体流调节器阻抑的示例性流体输送系统700的示意图。系统700类似于图6的示例性系统600，只是流动回路490包括附加的特征来防止阻抑流动回路490结冰，如，清洗筛组件710和燃料加热元件720。清洗筛组件710阻止重污染物和大量冰，且燃料加热系统720提供高于冻结的燃料温度来防止冰晶累积在阻抑回路的关键结构上。在一些实施方式中，图7中所示的构造可用于发动机燃料输送应用。在一些实施例中，最小流量孔口670可为可调整流量孔口。

给定该架构，流体402从流体入口404流过清洗筛710，穿过加热元件720，穿过流体导管490，至限流孔口610，穿过流动导管495，穿过阻抑孔口572，且至阀出口482，且最小流量回路从阀入口480经由最小流量孔口670流至阀出口482。在一些实施例中，阀出口482处的流体流速可为穿过最小流量孔口670和阻抑流动回路490的最小流体流量和穿过计量阀430的调节后的流体流速的总和。在一些实施方式中，系统700的构造可导致最小流量孔口670的校准对旁通系统的阻抑性能没有影响。

图7的架构提供了经由清洗筛组件710和加热元件720的阻抑回路的最大保护。清洗筛组件710定位在流通路402中，使得大部分流体流向下传递至清洗筛组件710的中心，且穿至阀入口480。仅减小百分比的流传递至回路490，从而提供过滤器介质的连续清洗来防止污染物和冰的累积。加热元件720仅暴露于阻抑流动回路流，且因此可相应地确定尺寸。加热元件720可为各种类型，包括但不限于电加热元件、流体热传递加热元件和机械加热元件。在一些实施例中，流体导管490可分开来提供清洗和/或加热流体至系统700内的其它结构。

尽管上文详细描述了几个实施方式，但其它改型也是可能的。例如，逻辑流程不需要所述的特定顺序或相继顺序来实现期望的结果。此外，可对所述流程提供其它步骤，或可从所述流程消除步骤，且其它构件可加至所述系统或可从所述系统消除构件。因此，其它实施方式在以下权利要求的范围内。