阅读说明：本技术 一种外涵气控制的滑油活门 (Oil lubricating valve controlled by external air ) 是由 郁丽 左斌辉 李国权 于 2021-06-25 设计创作，主要内容包括：本申请提供了一种外涵气控制的滑油活门,包括：具有容纳腔的活门壳体,其侧边具有滑油进口,其下端具有滑油出口,滑油出口与滑油进口连通,其中部具有台阶部,在台阶部上设有连通容纳腔的外涵进气口；设置在容纳腔内的T形阀芯,T形阀芯能够调节滑油进口与滑油出口之间的滑油流通量,其的外侧设有密封槽,密封槽内设有涨圈,T形阀芯上设有弹簧外引导套,其中,T形阀芯端部与活门壳体之间设有密封圈；与活门壳体固定连接的堵盖,堵盖上设有与大气环境连通的通孔,堵盖上设有弹簧内引导；设置在T形阀芯与堵盖之间的弹簧。通过构建滑油活门在低状态下的稳态控制模型及在高状态下的稳态控制模型实现外涵气控制下的滑油活门的开启与关闭。(The application provides a smooth oil valve of outer air control of containing includes: the valve shell is provided with an accommodating cavity, the side edge of the valve shell is provided with a lubricating oil inlet, the lower end of the valve shell is provided with a lubricating oil outlet, the lubricating oil outlet is communicated with the lubricating oil inlet, the middle part of the valve shell is provided with a step part, and a bypass air inlet communicated with the accommodating cavity is arranged on the step part; the T-shaped valve core is arranged in the accommodating cavity, the T-shaped valve core can adjust the flow of lubricating oil between a lubricating oil inlet and a lubricating oil outlet, a sealing groove is formed in the outer side of the T-shaped valve core, an expansion ring is arranged in the sealing groove, a spring outer guide sleeve is arranged on the T-shaped valve core, and a sealing ring is arranged between the end part of the T-shaped valve core and the valve shell; the plug cover is fixedly connected with the valve shell, a through hole communicated with the atmospheric environment is formed in the plug cover, and a spring inner guide is arranged on the plug cover; and the spring is arranged between the T-shaped valve core and the blocking cover. The opening and closing of the lubricating oil valve under external air control are realized by constructing a stable state control model of the lubricating oil valve under a low state and a stable state control model of the lubricating oil valve under a high state.)

一种外涵气控制的滑油活门

技术领域

本申请属于航空发动机

技术领域

，特别涉及一种外涵气控制的滑油活门。

背景技术

先进航空发动机的主轴承腔封严采用全包线外涵气封严的方法，滑油供油系统采用慢车以上状态为定压差供油方案，在飞行包线左边界附近，航空发动机处于慢车或节流状态，主轴承腔封严压差很小，而使得轴承腔存在封严处滑油泄漏的风险，从而引发滑油系统消耗量增大而影响续航能力、滑油泄漏至发动机主流道而引发的滑油结焦甚至着火等故障。

目前，先进航空发动机多采用带节流的单向活门结构实现发动机低状态减少供油方案，弹簧打开压力与发动机转速特性对应，发动机低转速时，滑油供油通过单向活门的节流孔减少供油，当发动机转速达到一定值对应供油压力和供油流量达到一定值，此时单向活门打开，流道面积增大，从而实现正常供油。另外，也可以采用电磁信号控制实现。

然而上述两种方案，均在一定程度上存在缺点：

1)采用带节流的单向活门不能与高空发动机的气动状态相匹配控制，为保证机械系统可靠性，仅用于发动机起动状态减少供油，不能满足发动机起动至地面慢车，高空空中慢车、高空空中节流等大部分工况设计需求；

2)采用电磁信号进行控制案需要用发动机提供电源、控制判断逻辑和压力测点及其采集信号，同时该方案的电磁阀需要用电磁铁，整体重量和体积都比机械活门大。

发明内容

本申请的目的是提供了一种外涵气控制的滑油活门，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。

本申请的技术方案是：一种外涵气控制的滑油活门，所述滑油活门包括：

具有容纳腔的活门壳体(1)，所述活门壳体(1)的侧边具有与活门壳体轴线垂直的滑油进口(2)，所述活门壳体(1)的下端具有沿着活门壳体轴线设置的滑油出口(3)，所述滑油出口(3)与滑油进口(2)连通，所述活门壳体(1)中部具有台阶部，在所述台阶部上设有连通所述容纳腔的外涵进气口(4)；

设置在所述容纳腔内的T形阀芯(6)，所述T形阀芯(6)的端部伸入滑油进口(2)内，能够调节滑油进口(2)与滑油出口(3)之间的滑油流通量，所述T形阀芯(6)的外侧设有密封槽(7)，所述密封槽(7)内安装有与活门壳体(1)接触的涨圈(10)，所述T形阀芯(6)具有轴向延伸的弹簧外引导套(8)，其中，伸入滑油进口(2)的T形阀芯端部与活门壳体(1)之间设有密封圈(9)；

与活门壳体(1)固定连接的堵盖(12)，所述堵盖(12)上设有与大气环境连通的通孔(13)，所述堵盖(12)具有轴向延伸的弹簧内引导(14)；

设置在T形阀芯(6)与堵盖(12)之间且被所述弹簧外引导套(8)和所述弹簧内引导(14)限位的弹簧(11)；

其中，所述密封圈(9)将活门壳体(1)与T形阀芯(6)分隔成滑油腔(15)和外涵气腔(16)，滑油腔(15)的压力为供油增压油路压力，外涵气腔(16)为发动机外涵气压力，活门壳体(1)、T形阀芯(6)和堵盖(12)之间形成与外部大气环境压力相当的环境气腔(17)；

通过构建所述滑油活门在低状态下的稳态控制模型及在高状态下的稳态控制模型实现外涵气控制下的滑油活门的开启与关闭。

进一步的，在所述台阶部的内侧具有凸台。

进一步的，所述滑油活门低状态下的稳态控制模型为：

P_0j·A₂+F_tj≥P_1j·A₁+P_2j·A₂+F_m1·n+F_m2

式中：

P_0j为滑油流路为节流状态时，对应环境气腔(17)压力；

A₂为T形阀芯(6)最大直径对应的面积；

F_tj为滑油流路为节流状态时，对应弹簧(11)的受力；

P_1j为滑油流路为节流状态时，对应滑油腔(15)的压力；

A₁为T形阀芯(6)与密封圈(9)配合轴的直径对应的面积；

P_2j为滑油流路为节流状态时，对应外涵气腔(16)的压力；

F_m1为密封圈(9)起动摩擦阻力；

n为密封圈(9)数量；

F_m2为涨圈(10)起动摩擦阻力；

△P_j为滑油通过对应滑油出口(3)与T形阀芯(6)形成的流体区域的局部阻力损失；

ξ为滑油通过对应滑油出口(3)与T形阀芯(6)形成的流体区域的局部阻力损失系数；

G为滑油质量流量；

ρ_oil为滑油密度；

A₃为滑油出口(3)与T形阀芯(6)形成的流体区域对应的面积，即节流间隙。

进一步的，局部阻力系数ξ为

式中，A₀为滑油出口(3)直径对应的面积。

进一步的，所述滑油活门高状态下的稳态控制模型为：

P_0j2·A₂+F_tj2≥P_1j2·A₁+P_2j2·A₂+F_m1·n+F_m2

式中：

P_0j2为滑油流路为非节流状态时，对应环境气腔(17)的压力；

F_tj2为滑油流路为非节流状态时，对应弹簧(11)受力；

P_1j2为滑油流路为非节流状态时，对应滑油腔(15)的压力；

P_2j2为滑油流路为非节流状态时，对应外涵气腔(16)的压力。

本申请所提供的外涵气控制的滑油活门可随发动机气动状态进行调节，实现了飞机全包线控制，扩展了滑油系统的可控范围，同时减少摒弃了电气器件的控制逻辑，从而可以减少电气设备降低了结构重量，且可靠性高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。

图1为本申请中节流状态下的外涵气控制的滑油活门示意图。

图2为本申请中非节流状态下的外涵气控制的滑油活门示意图。

附图标记：

1-活门壳体

2-滑油进口

3-滑油出口

4-外涵进气口

5-安装边

6-T型阀芯

7-密封槽

8-引导套

9-密封圈

10-涨圈

11-弹簧

12-堵盖

13-联通孔

14-引导部

15-滑油腔

16-外涵气腔

17-环境气腔

18-凸台

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。

如图1所示的外涵气控制的滑油活门的节流状态及图2所示的外涵气控制的滑油活门的非节流状态，本申请提供的外涵气控制的滑油活门主要包括：活门壳体1、T形阀芯6、堵盖12及弹簧11等。

活门壳体1具有容纳腔，在活门壳体1的侧边具有与活门壳体轴线垂直的滑油进口2，在活门壳体1的下端具有沿着活门壳体轴线设置的滑油出口3，在滑油出口3与滑油进口2连通，活门壳体1中部具有台阶部，在台阶部上设有连通容纳腔的外涵进气口4。进一步的，在台阶部的内侧具有凸台18，以防止T形阀芯6与台阶部完全贴合。

T形阀芯6设置在容纳腔内，T形阀芯6的端部伸入滑油进口2内，能够调节滑油进口2与滑油出口3之间的滑油流通量，T形阀芯6的外侧设有密封槽7，密封槽7内安装有与活门壳体1接触的涨圈10，T形阀芯6具有轴向延伸的弹簧外引导套8，其中，伸入滑油进口2的T形阀芯端部与活门壳体1之间设有密封圈9。

堵盖12与活门壳体1固定连接，且堵盖12上设有与大气环境连通的通孔13，堵盖12具有轴向延伸的弹簧内引导14。

弹簧11设置在T形阀芯6与堵盖12之间且被弹簧外引导套8和弹簧内引导14所限位。

其中，密封圈9将活门壳体1与T形阀芯6分隔成滑油腔15和外涵气腔16，滑油腔15的压力为供油增压油路压力，外涵气腔16为发动机外涵气压力，活门壳体1、T形阀芯6和堵盖12之间形成与外部大气环境压力相当的环境气腔17。

通过构建滑油活门在低状态下的稳态控制模型及在高状态下的稳态控制模型实现外涵气控制下的滑油活门的开启与关闭。

发动机低状态(即发动机转速较低的状态，例如巡航)下，该滑油活门的滑油流路为节流状态，活门的T型阀芯6状态如图1，滑油流路的节流当量面积为滑油出口3与T形阀芯4最小外径之间形成的间隙面积。此时，弹簧11的弹簧力F_tj与环境大气压P_0j作用在T形阀芯6最大径面积A₂的作用力之和，大于等于滑油腔15的压力P_1j作用在T形阀芯6密封直径对应面积A₁的作用力、外涵气腔16的压力P_2j作用在T形阀芯6最大径面积A₂的作用力、密封圈9与涨圈10起动摩擦力的总和。

该低状态下的稳态时活门控制数学模型为：

P_0j·A₂+F_tj≥P_1j·A₁+P_2j·A₂+F_m1·n+F_m2

在发动机高状态(即发动机转速较高的状态，例如爬升)下，该滑油活门的滑油流路为非节流状态，活门的T型阀芯6状态如图2，滑油流路的流通面积为滑油出口3的面积。此时，滑油腔15的压力P₁作用在T形阀芯6密封直径对应面积A₁的作用力、外涵气腔16的压力P₂作用在T形阀芯6最大径面积A₂的作用力、密封圈9与涨圈10起动摩擦力的总和，大于等于弹簧11的弹簧力F_t与环境大气压P₀作用在T形阀芯6最大径面积A₂的作用力之和。

该高状态下的稳态时活门控制数学模型为：

P_0j2·A₂+F_tj2≥P_1j2·A₁+P_2j2·A₂+F_m1·n+F_m2。

上述模型中的字母含义：

F_tj—滑油流路为节流状态时，对应弹簧受力；

F_tj2—滑油流路为非节流状态时，对应弹簧受力；

F_m1—密封圈起动摩擦阻力；

F_m2—涨圈起动摩擦阻力；

n—密封圈数量；

P_1j—滑油流路为节流状态时，对应滑油腔15压力；

P_1j2—滑油流路为非节流状态时，对应滑油腔15压力；

P_2j—滑油流路为节流状态时，对应外涵气腔16压力；

P_2j2—滑油流路为非节流状态时，对应外涵气腔16压力；

P_0j—滑油流路为节流状态时，对应环境气腔17压力；

P_0j2—滑油流路为非节流状态时，对应环境气腔17压力；

△P_j—滑油通过对应滑油出口3与T形阀芯6形成的流体区域的局部阻力损失；

A₀—滑油出口3直径对应的面积；

A₁—T形阀芯6与密封圈9配合轴的直径对应的面积；

A₂—T形阀芯6最大直径对应的面积；

A₃—滑油出口3与T形阀芯6形成的流体区域对应的面积(节流间隙)；

ρ_oil—滑油密度；

ξ—滑油通过对应滑油出口3与T形阀芯6形成的流体区域的局部阻力损失系数，可以近似取

G—滑油质量流量。

本申请所提供的外涵气控制的滑油活门可随发动机气动状态进行调节，实现了飞机全包线控制，扩展了滑油系统的可控范围，同时减少摒弃了电气器件的控制逻辑，从而可以减少电气设备降低了结构重量，且可靠性高。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。