[发明专利]计量阀的温度补偿

说明书

本发明涉及燃料控制，特别是涉及补偿燃料温度改变的燃料控制。

燃料控制器计量进入到燃气轮机燃烧室的燃料量。从理论上讲，对于任一速度及进口空气密度为恒定的给定工况，被计量的燃料重量流量是恒定的。但是，输送到燃料控制器的燃料的温度可以变化，一般可从-65°F变化到230°F。这样的燃料温度变化会导致燃料密度变化约7%。由于大多数燃料控制器的计量阀是恒定容积流量的装置，所以如果不补偿这个密度的变化，就会在重量流量上产生误差。以往的装置是按照温度函数关系来调整沿着燃料控制计量阀的压力降，从而来维持燃料的重量流量恒定的。

一些高速军用飞机发动机有加力装置（后燃烧室），在加力装置中，给涡轮排气补充加入燃料燃烧，而把从燃气轮机中排出的燃气加热到更高的温度从而产生较高的排气速度以及更大的推力。加力装置一般是短期使用的，而在较长的阶段中是关闭的。在关闭阶段加力燃烧控制器及其中的燃料温度会变得很高;但是当加力燃烧室工作时，从燃料箱输送到燃料控制器的燃料温度又很低。这样的剧烈温度变化会引起燃料密度的急剧变化从而引起燃料重量流量的相当大误差。常规的对于这种变化所提供的补偿方法是相当缓慢的，当这种补偿方法开始起作用时，加力燃烧室已经关闭了。

本发明的目的之一是要对于燃料通过控制器时的密度变化进行快速的补偿而准确地控制燃料流经那里的重量流量。

本发明进一步的目的是要提供直接补偿而不牵涉燃料控制的数字电子控制器。

按照本发明，提供了这样的装置，它在计量流体的恒定重量流量的同时能补偿上述流体的温度改变。一个温度感头，它感受温度的改变，当流体温度改变时，它相应地改变一定的百分数。一个计量恒定重量流量的阀，该阀有一组窗口及一个阀芯，阀芯与窗口配合工作来计量相应于温度感头变化百分数的流量百分数的改变。

按本发明的特点，该温度感头是由第一个金属元件及与其同轴的第二个金属元件所组成的，该第二个金属元件是布置在第一个金属元件的周围，且该第二个金属元件有一族孔面使被监测的流体很容易被第一及第二个金属元件所感受到。该温度感头布置安排在该计量阀的内部，这样当燃料流过燃料控制器时温度感头就暴露在流动的燃料之中。由于这样的位置安排，当温度感头被量入加力燃烧室时就能直接感受燃料的实际温度。

按照本发明的另一特点，该阀的窗口是特殊形状的，以保证在那里通过一个对数关系的流动。这个形状能使温度感头的一个百分数的改变相应产生重量流量百分数的一个改变。

本发明的种种目的、特点及优点在下述的一个具体实施例的详细叙述中（并附有说明附图）将成为更为明确易见。

图1是个局部剖开的燃料控制器的草图，它包含了一个按温度函数调整计量流量装置的实施例;

图2是图1的计量套筒阀芯的展开图;

图3是图1的壳的剖视图;

图4是图2的套筒窗口的放大图。

包括有本发明的温度补偿感头12的具体实施例的燃料控制器10的一部分示于图1。燃料控制器通常是设计来控制供给涡轮风扇发动机（未表示于图）或涡轮喷气发动机（未表示于图）的加力燃烧室各区（未表示于图）燃料的流量及次序的。该燃料控制器通常包括有：一个阀壳14、一个计量阀16、温度感头12、一组切断及压力调节阀18。

计量阀16靠经过管线20及22的切断及压力调节阀18来调节加到加力燃烧室各区的燃料流量。各个切断及压力调节阀按要求接通加到加力燃烧室各区的燃料并且调节计量阀前后的燃料压力差。（该切断及压力调节阀并不包括此处公布的本发明部分）。该计量阀有一个大致呈圆柱形的阀芯24，阀芯24与圆柱形套筒26是紧密配合且可在其中作往复运动，套筒26是在阀壳14之中。该阀芯有一组孔28（图2中以虚线表示），孔28的形状是和套筒中具有特殊形状的窗口30的形状相似的（将在下面讨论）。每个在套筒中的窗口通过管线20与切断及压力调节阀18联通。

圆柱形法兰边32从阀芯24的左边部分向外引伸而在套筒26的扩大部分34之中。通过管线36及管线38，液压流体被送到法兰处而支撑法兰边32。一个数字电子燃料控制器（图中未表示）控制一个电动液压阀40，阀40调节进入到管线36或管线38的液体压力，这些液体压力作用在法兰边32上且由此作用于阀芯，数字电子燃料控制器控制电动液压阀对引起阀芯横向移动的不平衡加压。阀芯的横向运动导致窗口及孔之间通孔横断面积大小的变化，由此调节通往加力燃烧室各区的燃料量。