阅读说明：本技术 一种低温环境的流体计量活门 (Fluid metering valve in low-temperature environment ) 是由 刘雪娇 毛碧波 杨天硕 杨惠英 于 2019-08-02 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种低温环境的流体计量活门,所述计量活门包括计量油针和衬套,衬套开有通油孔,所述油针穿设在所述通油孔中；所述油针与通油孔之间为配合间隙,所述间隙用于通过计量的燃油；所述油针的外径与通油孔内径为间隙配合,间隙量小于0.05mm；在油针外壁面上形成有斜平面或曲面,所述斜平面或曲面与通油孔之间形成圆缺孔配合,且随着油针的轴向滑动,所述圆缺孔的流通面积会改变,从而影响流体的流量。本发明使得间隙之间的孔有效间隙更大,实际流动中更接近小孔节流,受到粘度的影响更小,具有更好的低温流量特性。(The invention relates to a fluid metering valve in a low-temperature environment, which comprises a metering oil needle and a bushing, wherein the bushing is provided with an oil through hole, and the oil needle penetrates through the oil through hole; a fit clearance is formed between the oil needle and the oil through hole, and the clearance is used for passing the metered fuel oil; the outer diameter of the oil needle is in clearance fit with the inner diameter of the oil through hole, and the clearance is less than 0.05 mm; an inclined plane or a curved surface is formed on the outer wall surface of the oil needle, a circular hole is formed between the inclined plane or the curved surface and the oil through hole to be matched, and the flow area of the circular hole can be changed along with the axial sliding of the oil needle, so that the flow of fluid is influenced. The invention ensures that the effective gap of the hole between the gaps is larger, the actual flow is closer to the small hole for throttling, the influence of viscosity is smaller, and the invention has better low-temperature flow characteristic.)

一种低温环境的流体计量活门

技术领域

本发明涉及低温流体控制领域，具体涉及一种低温环境的流体计量活门，适用于航空发动机燃油泵调节器燃油计量单元，用于实现燃油的精确计量，同时保证在低温环境条件下燃油计量的精确性。

背景技术

燃油泵调节器是航空发动机控制系统的重要组成部分，其中燃油计量活门通过改变活门开度，实现燃油流量的精确计量。一般情况下燃油计量活门中采用“计量油针-孔板”的结构形式，计量油针型面为圆锥面，该种型面在常温条件下计量精度高，但在小开度低温环境条件下，油针与孔板构成的环形流通窗口间隙较小，流通截面为缝隙流动，由于低温条件燃油运动粘度增大，燃油流量下降，计量流量会较常温存在较大偏差。通过试验验证，同一计量活门开度下低温条件较常温时计量流量减小约60％。

通常计量活门包括：计量油针、计量活门衬套和导向装置。计量活门衬套与导向装置3内孔过盈配合，计量油针装配到计量活门衬套和导向装置中，通过控制间隙要求，保证计量油针在导向装置内正常移动。

对于中小型功率等级发动机，该量级的流量差异可能引起发动机低温起动性能偏差。因此需要提高低温条件燃油计量的精度，改善低温流量特性。

发明内容

发明目的：通过研发新型型面的计量油针，改善计量活门的低温流量特性，提高低温环境计量精确性。

技术方案

提供一种低温环境的流体计量活门，所述计量活门包括计量油针和衬套，衬套开有通油孔，所述油针穿设在所述通油孔中；所述油针与通油孔之间为配合间隙，所述间隙用于通过计量的燃油；

所述油针的外径与通油孔内径为间隙配合，间隙量小于0.05mm；

在油针外壁面上形成有斜平面或曲面，所述斜平面或曲面与通油孔之间形成圆缺孔配合，且随着油针的轴向滑动，所述圆缺孔的流通面积会改变，从而影响流体的流量。

进一步的，流体的运动粘度范围为0.53mm²/s～5.84mm²/s。

进一步的，所述流体为航空发动机的燃油。

进一步的，所述斜平面与油针中心轴线呈5°～15°角度。

提供一种流体计量活门，所述计量活门包括计量油针和衬套，衬套开有通油孔，所述油针穿设在所述通油孔中；所述油针与通油孔之间为配合间隙，所述间隙用于通过计量的燃油；

所述油针的外锥面与通油孔之间为环形间隙配合，且随着油针的轴向滑动，形成过流面积可调节的环形间隙配合；

在油针的外锥面上形成有斜平面或曲面，所述斜平面或曲面与通油孔之间形成圆缺孔配合，圆缺孔与环形间隙共同形成过流间隙，且随着油针的轴向滑动，所述过流间隙会改变，从而影响流体的流量。

进一步的，流体的运动粘度范围为0.53mm²/s～5.84mm²/s。

进一步的，所述流体为航空发动机的燃油。

进一步的，所述斜平面与油针中心轴线呈5°～15°角度。

技术效果

共有优点：

1)采用斜平面式或外锥面+斜平面式计量油针，与单独的圆锥面计量油针相比，斜平面或外锥面+斜平面的窗口是圆缺孔，孔有效间隙更大，实际流动中更接近小孔节流，受到粘度的影响更小，具有更好的低温流量特性；

2)本发明的计量活门计量精度高，且计量活门位移与流量具有较高的线性度，便于数控系统进行燃油流量精确控制；

3)本发明对于计量活门组件按照液压特性单独开展组件液压特性试验，通过试验的计量活门具有位移-流量特性一致性高的特点，提高燃油泵调节器的互换性。

斜平面或曲面式计量油针优点：斜平面或曲面式计量油针加工工序简单，型面通过高精度的线切割进行加工，型面一致性高，流量特性一致性高；

外锥面+斜平面式油针优点：该发明计量活门过流面积由外锥面与通油孔环形间隙和斜面与通油孔圆缺孔两部分组成，既能保证低温流量性能，同时在油针行程内，随着开度增加，油针与通油孔配合间隙增加，具有更高的抗污染能力。

附图说明

图1a是斜平面或曲面、外锥面+斜平面计量活门发明的示意图。

图1b是斜平面或曲面的示意图。

图1c是外锥面+斜平面的示意图。

其中：1-计量油针、2-计量活门衬套、3-导向装置、4-斜平面或曲面式型面、5-外锥面+斜面式型面。

具体实施方式

参见附图1a和1b，提供一种低温环境的流体计量活门，所述计量活门包括计量油针和衬套，衬套开有通油孔，所述油针穿设在所述通油孔中；所述油针与通油孔之间为配合间隙，所述间隙用于通过计量的燃油；

所述油针的外径与通油孔内径为间隙配合，间隙量小于0.05mm；

在油针外壁面上形成有斜平面或曲面，所述斜平面或曲面与通油孔之间形成圆缺孔配合，且随着油针的轴向滑动，所述圆缺孔的流通面积会改变，从而影响流体的流量。

流体的运动粘度范围为0.7mm²/s。

所述流体为航空发动机的燃油。

所述斜平面与油针中心轴线呈10°角度。

参见附图1c，提供一种流体计量活门，所述计量活门包括计量油针和衬套，衬套开有通油孔，所述油针穿设在所述通油孔中；所述油针与通油孔之间为配合间隙，所述间隙用于通过计量的燃油；

所述油针的外锥面与通油孔之间为环形间隙配合，且随着油针的轴向滑动，形成过流面积可调节的环形间隙配合；

在油针的外锥面上形成有斜平面或曲面，所述斜平面或曲面与通油孔之间形成圆缺孔配合，圆缺孔与环形间隙共同形成过流间隙，且随着油针的轴向滑动，所述过流间隙会改变，从而影响流体的流量。

流体的运动粘度范围为0.6mm²/s。

所述流体为航空发动机的燃油。

所述斜平面与油针中心轴线呈10°角度。

例如，所选流体可以为航空煤油，燃油粘度为1.48mm2/s，对计量油针型面进行分段迭代设计，在斜平面基础上实现位移与流量的线性关系，斜平面与油针中心轴线呈5°～12°角度。斜面式计量油针的过流型面为圆缺孔。该结构形式的过流面积在小流量时更接近小孔节流，燃油在低温条件流动时受到的运动粘度影响更小，从而提高低温小流量特性。经试验验证，该计量活门在低温环境下较常温流量减小约13％，较圆锥面计量活门减小60％有明显改善。