[发明专利]一种气动伺服阀

说明书

本发明提供一种气动伺服阀，包括气动减压阀、排气孔、串联节流孔、电磁球阀、单喷嘴挡板阀、电子控制器、温度传感器、作动器、连杆机构、蝶板、角位移传感器和气体主通道；电磁球阀不通电时，该电磁球阀在弹簧力作用下关闭；该电磁球阀通电后，其球阀阀芯打开，高压气体进入该作动器上腔，该作动器的活塞在上腔压力作用下做直线运动，通过连杆机构转换为蝶板的转动；调节该单喷嘴挡板阀的输入电流，能改变其挡板与喷嘴的间隙，当该作动器上腔压力与作动器下腔中的作动器复位弹簧力平衡时，该作动器的活塞固定在一位置；在该蝶板处安装有角位移传感器，在该气动伺服阀下游安装有温度传感器；本发明结构科学，工艺性好，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明提供一种气动伺服阀，它涉及一种具有下游产品温度调节功能、环境适应性强、稳定可靠的气动伺服阀，属于机械工程技术领域。

背景技术

飞机发动机受工作模式限制，在地面起动时必须依靠外界动力源来起动压气机转子，当转子达到足够的转速，使压气机提供足够高的压力和空气流量，一旦喷油点火，发动机涡轮产生的功足以继续加速发动机到慢车转速(王鹏.民用飞机发动机起动系统技术研究[J].民用飞机设计与研究,2010(2):4-6.)。常用的发动机起动方式分为电起动和涡轮起动：传统的电起动系统由于重量大、低温起动不可靠、起动功率和起动次数受限制等原因已经不能满足现代航空发动机的起动需求(Colin M.Taylor.Electric Starting of LargeAircraft Engines[M].SAE International,2002-1-2953.)；空气涡轮起动机(AirTurbine Starter，ATS)由于具有结构简单、重量轻、尺寸小、功率大、起动时间短、使用方便、安全可靠、成本低等显著优点，因而得到了越来越广泛的应用。典型的发动机空气涡轮起动系统主要有辅助动力装置(Auxiliary Power Unit，APU)、伺服引气阀和空气涡轮起动机(ATS)构成：在发动机起动时，由APU压气机输出的高压空气，经过伺服引气阀调节，冲击空气涡轮起动机的涡轮叶片，然后带动发动机高压转子从而起动发动机。

作为空气涡轮起动系统的关键部件，伺服引气阀的基本工作原理为：引入一部分APU输出的高压供气，通过阀体通道，流经控制伺服机构进入到执行器，通过执行器的移动来实现对控制阀的开启和关闭。1986年，William E.Seidel等人设计了空气涡轮起动系统中伺服引气阀的雏形；通过将蝶阀下游端的气体压力反馈到伺服控制机构阀芯上，同喷嘴挡板阀调节后的压力、斜坡控制阀、减压阀一起调节阀芯的位移，控制进入到执行器的气流量，实现对于流体压强稳定，流体压强上升速度和流体驱动的机构的响应速率的控制(William E.Seidel,Albert L.Markunas,Thomas A.Nelson.CONTROL VALVE[P].US,4617958.1986-10-21.)。1987年，Kenneth C.Allen等人通过电子控制单元将传统的伺服引气阀机械结构和传感器联系在一起：传感器将监测到的值反馈到电子控制单元，基于算法从通过电磁阀调节气体通道的开度，从而控制进入流量的大小，增大或减小蝶阀的开度，实现对气体流量的自动控制；阀自身能够调节入口压力的波动。此外，该结构能够控制进入涡轮起动机的气流速度，并保证在正常工作时气流速度的稳定；并且在电磁阀断电时具有自我保护功能(Kenneth C.Allen,Robert H.Findlay.ELECTRICALLY CONTROLLED STARTERAIR VALVE[P].US,4702273.1987-10-27.)。1989年，Pierre C.Mouton等人设计了一种关于伺服阀的结构；控制阀蝶阀固定在一根长轴上，二者转动的角度保持一致；控制长轴转动的运动件两端一边靠气体压力推动，另外一端靠弹性固定件支撑，行程的终端靠机械凸台锁死；当气压端同环境压力相通时，运动部件内部的高压气体逐渐克服另外一端的弹性力推动运动件移动，当运动件完全脱离弹性固定件时，控制阀快速开启(PierreC.Mouton.CONTROL DEVICE FOR A STARTER VALVE OF A TURBINE AERO-ENGINE[P].US,4805873.1989-2-12.)。