[发明专利]分级式冷却流喷嘴阀

说明书

技术领域

本发明总体上涉及燃料流控制阀，更具体而言，涉及被构造成跨多个输出孔来分流流体流的燃料流控制阀。

背景技术

当前涡轮发动机通常组合有燃料喷射系统，该系统包括一个或更多个喷嘴，用于输送用于燃烧的燃料。每个喷嘴通常包括第一顶端装置和第二顶端装置，每个顶端装置的燃料分配特性相互不同。第一和第二顶端装置可组合使用或单独使用，最终能控制合适的总燃料流分配到燃烧室中以控制燃烧特性。在这种结构中，第一顶端装置接收来自于第一歧管的燃料，第二顶端装置接收来自于第二歧管的燃料。

包括上述喷嘴的当前涡轮发动机通常还组合有用于控制燃料分流的控制系统，即，该系统控制从第一歧管输送到第一顶端装置中的燃料流量，且控制从第二歧管输送到第二顶端装置中的燃料流量。由于各种限制因素，难以进行这种控制，这些限制因素包括但不局限于：需要冷却流，即，当第二顶端装置处于关闭状态时，需要流体流从第二歧管流入到第一顶端装置中。

如果不具有这种冷却流，当第二顶端装置由于处于关闭状态而使第二歧管中的燃料不能通过该第二顶端装置时，第二歧管中的燃料将停滞不流动。燃料停滞不流动将会堵塞在第二歧管中，这种状况在涡轮发动机中难以避免。

不幸的是，当前用于控制燃料分流的控制系统也提供冷却流来避免上述的燃料停滞不流动的问题，但这种控制系统相对复杂。这类系统的每个喷嘴内通常组合有两个分离的控制阀组件。这类控制阀组件难以控制、昂贵、重且不具备可变地分流的能力。相反，这种双阀组件系统仅能提供几种公知的不连续分流，不适用于某些操作条件。因此，该技术领域需要一种复杂性低、重量轻、成本低的控制方案，还需具备可变地分流的能力。

本发明提供了这种解决方案。通过在此对本发明的描述，可明显看出本发明的这些和其他优点、以及其他创新性特征。

发明内容

在一个方面，提供了一种用于调节燃料在喷嘴的第一顶端装置和第二顶端装置之间的流动的控制阀。根据该方面的该控制阀的实施例包括入口流体流通道、第一流体流通道和第二流体流通道。第一流体流通道可操作地连接到入口流体流通道；第二流体流通道可操作地连接到入口流体流通道和第一流体流通道。第一阀构件可移动以选择性地打开和关闭入口流体流通道和第二流体流通道之间的通道。第二阀构件可移动以选择性地打开和关闭入口流体流通道和第一流体流通道之间的通道。

在某实施例中，控制阀还包括壳体，壳体具有内腔和与入口流体流通道保持流体连通的入口。该壳体还包括与第二流体流通道保持流体连通的第二顶端装置孔、以及与第一流体流通道保持流体连通的第一顶端装置孔。入口流体流孔、第二顶端装置孔和第一流体流孔均与内腔保持流体连通。第二顶端装置孔和第一顶端装置孔均与内腔保持流体连通。第一阀构件具有可滑动地设置在腔体内的内孔并可移动，以选择性地打开和关闭所述入口和第二顶端装置孔之间的流体流通道。第二阀构件可滑动地设置在第一阀构件的内孔内。第二阀构件可移动以选择性地打开和关闭所述入口和第一顶端装置孔之间的流体流通道。

在一个实施例中，第二阀构件可相对于第一阀构件和所述壳体移动，从而，当所述入口和第二顶端装置孔之间的流体流通道关闭时，可打开所述入口和第一顶端装置孔之间的流体流通道。在附属实施例中，第一阀构件和第二阀构件可相对于所述壳体在相同的轴向上移动，从而，可打开所述入口和第二顶端装置孔之间的流体流通道、关闭所述入口和第一顶端装置孔之间的流体流通道。

在某些实施例中，控制阀还包括杆，该杆延伸到第一阀构件的内孔中并延伸至靠紧地接触第二阀构件。该杆包括径向朝外伸展的凸缘。第一阀构件包括在其内孔内径向朝内伸展的凸缘。该径向朝内伸展的凸缘具有在轴向上相反并保持间距的第一表面和第二表面。所述第一表面面向杆的径向朝外伸展的凸缘。在附属的实施例中，第二阀构件具有高压关闭位置，当第二阀构件位于该高压关闭位置时，所述入口和第一顶端装置孔之间的流体流通道关闭，第二阀构件靠紧地接触所述杆。该杆的径向朝外伸展的凸缘远离径向朝内伸展的凸缘的第一表面。在另一附属实施例中，第二阀构件具有低压关闭位置，当第二阀构件位于该低压关闭位置时，所述入口和第一顶端装置孔之间的流体流通道关闭，第二阀构件远离杆的末端。该杆靠紧地接触所述第一表面。

在某些实施例中，第二阀构件包括第一径向孔和第二径向孔，它们通过共同的通道连接。当第二阀构件在第一方向上相对于第一阀构件移动时，第一径向孔关闭。当第二阀构件在与第一方向相反的第二方向上移动时，第二径向孔关闭。