JP4943832B2 - ガスタービンエンジンへの燃料流れを調節する弁アセンブリ - Google Patents
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Description
本発明の好ましい実施形態に従って組み立てられた、コイルバネ作動構成要素弁を有する係合揺動型弁アセンブリを図1〜図14に示す。これには、全体として参照番号100が付せられている。弁アセンブリ100は、以下に詳細に述べるように、4−ビットの弁アセンブリとして示されかつ説明される。換言すれば、この弁アセンブリは、各弁ロータが開(またはオン)位置および閉(またはオフ)位置を有して二進的にまたはビット状に作動するようなデジタル方式に構成されている。従って、以下に説明するように、弁アセンブリ100は、4つの弁と16(24)個の異なる作動位置とを有しており、単一の燃料流れ圧力に対して16個の異なる燃料流れ状態を作り出し、燃焼状態を能動的に制御するための実質的な分解度を提供する。
本発明の好ましい実施形態に従って組み立てられた、捩りバネ作動構成要素弁を有する係合揺動型弁アセンブリが図15〜図24に示されており、全体として参照番号200が付せられている。弁アセンブリ200は、2−弁(2−ビット)のアセンブリとして示されかつ説明される。従って、以下に説明するように、弁アセンブリ200は、単一の燃料流れ圧力に対して、4つ(22)の異なる燃料流れ状態を作り出す8つの異なる操作位置を有している。2−弁のアセンブリ200を適合させかつ形状を合わせて、例えば図25および図26のように、1つ以上の追加の2−ビット弁アセンブリと一緒に結合し、以下に詳細に述べるように、単一の燃料流れ圧力に対して16個以上の異なる燃料流れ状態を作り出すことができる。
図27を参照すると、本発明の弁アセンブリと連携して用いるためのもう1つの係合揺動型弁ユニットが示されており、その全体に参照番号320が付せられている。弁ユニット320は、上部電磁石350a、350bおよび下部電磁石350c、350dを含む4つの電磁石を備えている。上部電磁石350a、350bは、それぞれ上部係合プレート358a、358bに機能的に連結され、下部電磁石350c、350dは、それぞれ下部係合プレート358c、358dに機能的に連結される。
105 ロータアセンブリ
110 流入端部分
112 流出端部分
112a 燃料チャンバ
114、214 弁ケーシング
116 内部燃料チャンバ
120a−d、220a,b、320 弁ユニット
120f 弁ユニット
122、222a,b、322 弁シャフト
124a−d、224a,b、324 弁ロータ
124f 弁ロータ
125 流入プレート
125a 燃料流入ポート
125b 燃料流出ポート
126、226a,b 燃料通路
128a−d、228a,b、328a,b 燃料流入ポート
130a−d、230a,b 環状溝
132、232a 円筒状本体部分
132a,b 弁ロータ端部
133、233a 穿孔
134a,b、234a,b、334a,b 翼部分
135、235 窪み
136 座ぐり座
140a−d 燃料供給スロット
141a,b 対向端部部分
142a−d、242a,b、342a,b 燃料供給ポート
150a−d、250a−d、350a−d 電磁石
152a−d、252a−d コイル巻線
154a−d ボビン
156a−d、256a−d 磁極片
158a−d 磁気係合面
160a−d コイルバネ
162a 上部端末キャップ
162f’ 端末キャップ
162f” 端末キャップ
164a 下部端末キャップ
164f’ 端末キャップ
164f” 端末キャップ
165a−d ネジ付き固定具
166a 上部中央ステータ
168a 下部中央ステータ
200a,b 弁アセンブリ
202a,b 前部磁束透過構造
204a,b 後部磁束透過構造
205a,b 開口
206a,b 流出チャンバ
210 流入プレート
210a 流入継ぎ手、流入ポート
211a,b 分岐流入通路
212 流出プレート
212a 流出継ぎ手、流入ポート
214a 前端プレート
214b 後端プレート
215a,b 折曲りストラップ部材
216a,b 第1次燃料チャンバ
225 燃料通路
237 環状の燃料供給溝
239 燃料供給開口
241 軸受け領域
243 軸受け領域
255a,b コイル支持プレート
258a−d、358a−d 磁気係合プレート
323 円筒状本体部分
362 上部カンチレバーバネ
362a,b レバー
363a,b 末端部分
364 下部カンチレバーバネ
364a,b レバー
365a,b 末端部分
415 中間ブリッジプレート
Claims (31)
- 燃料ノズルへの燃料の流れを制御する弁アセンブリであって、
a)燃料源からの燃料を受け入れる流入部分と燃料を燃料ノズルに供給する流出部分を有する弁ハウジングと、
b)前記弁ハウジング内に設けられ、かつ、縦軸を有する細長い固定弁シャフトと、
c)前記固定弁シャフトに搖動自在に装着され、第1及び第2の磁気的係合位置の間で前記固定弁シャフトの軸の周りを搖動し、前記燃料ノズルへ供給する燃料の流れを調整するための少なくとも1つの弁ロータと、
d)前記第1及び第2の磁気的係合位置に前記少なくとも1つの弁ロータを交互に係合するための電磁的手段と、を含む弁アセンブリ。 - 前記少なくとも1つの弁ロータが、予め定められた調節範囲内において、前記燃料ノズルへ供給する燃料の流れを調節するように調整され、かつ構成される請求項1に記載の弁アセンブリ。
- 燃料源からの燃料が、前記少なくとも1つの弁ロータが前記第1の磁気的係合位置にあるとき、前記少なくとも弁ロータによって前記弁ハウジングの流出部分に流入し得、また、前記少なくとも1つの弁ロータが前記第2に磁気的係合位置にあるとき、燃料源からの燃料が、前記少なくとも1つの弁ロータによって前記弁ハウジングの前記出口部分に流入し得ないように構成される請求項1に記載の弁アセンブリ。
- 前記少なくとも1つの弁ロータが、磁束透過性のフェライト系材料から形成され、かつ、第1および第2の磁気的に係合される位置の間に揺動作動するように装着される請求項1に記載の弁アセンブリ。
- 前記少なくとも1つの弁ロータを、1つの磁気的に係合される位置からもう1つの磁気的に係合される位置に交互に作動させるバネ手段をさらに含む請求項1に記載の弁アセンブリ。
- 前記少なくとも1つの弁ロータおよび前記固定弁シャフトが対応する燃料ポートを有しており、該対応する燃料ポートは、前記少なくとも1つの弁ロータが前記第1の磁気的に係合される位置にある時は、前記少なくとも1つの弁ロータの燃料ポートが前記固定弁シャフトの燃料ポートと連通し、前記少なくとも1つの弁ロータが前記第2の磁気的に係合される位置にある時は、前記少なくとも1つの弁ロータの燃料ポートが前記固定弁シャフトの燃料ポートと連通しないように配置される請求項1に記載の弁アセンブリ。
- 前記固定弁シャフトの燃料ポートが、前記固定弁シャフトの内部に形成される燃料通路と、前記少なくとも1つの弁ロータが前記第1の磁気的に係合される位置にある時は、調節される燃料が該燃料通路に流入して前記弁ハウジングの前記流出部分に流れ、前記少なくとも1つの弁ロータが前記第2の磁気的に係合される位置にある時は、調節される燃料が前記燃料通路に流入しないように連通して配置される請求項6記載の弁アセンブリ。
- 前記バネ手段が、前記少なくとも1つの弁ロータと機能的に関連する複数のコイルバネを含む請求項5に記載の弁アセンブリ。
- 前記バネ手段が、前記少なくとも1つの弁ロータと機能的に関連する捩りバネを含む請求項5に記載の弁アセンブリ。
- 前記バネ手段が、前記少なくとも1つの弁ロータと機能的に関連するカンチレバーバネを含む請求項5に記載の弁アセンブリ。
- 前記電磁的手段が、第1および第2の磁束経路を含む請求項1に記載の弁アセンブリ。
- 前記少なくとも1つの弁ロータが、前記第1磁束経路が付勢される時は、前記第1の磁気的に係合される位置への第1方向に回転し、前記少なくとも1つの弁ロータが、前記第2磁束経路が付勢される時は、前記第2の磁気的に係合される位置への第2方向に回転する請求項11に記載の弁アセンブリ。
- 前記少なくとも1つの弁ロータが、前記電磁的手段が付勢されない時に前記第1と第2の磁気的係合位置の間の中立位置に移動するように調整される請求項11に記載の弁アセンブリ。
- 前記少なくとも1つの弁ロータが、前記固定弁シャフト上に装着する形状に構成される略円筒状の本体部分と、該筒状の本体部分から半径方向に外側に延びて直径上に対向する1対のパドルであって前記電磁的手段と相互作用するパドルとを有する請求項1に記載の弁アセンブリ。
- 流体軸受けを前記固定弁シャフトの外面と該弁ロータの円筒状の本体部分の内面との間に確立する手段が、該固定弁シャフト内に形成される燃料通路と連通して、該固定弁シャフトに設けられる請求項9に記載の弁アセンブリ。
- 前記弁ハウジング内に複数の弁ロータが配置され、各弁ロータが、それと関連する対応燃料ポートの形状に応じて、前記固定弁シャフトに対して異なった燃料流れ状態を作り出すように構成される請求項9に記載の弁アセンブリ。
- 前記複数の弁ロータが、単一の固定弁シャフト上に軸方向に連続して装着される請求項16に記載の弁アセンブリ。
- 前記複数の弁ロータのそれぞれが、別個の固定弁シャフト上に装着される請求項16に記載の弁アセンブリ。
- ガスタービンエンジンにおける燃焼を能動的に制御するために燃料ノズルへの燃料の流れを調節する弁アセンブリであって、
a)燃料源から燃料を初期燃料流量において受け入れる流入部分、および、検知される燃焼状態に応じて、該初期燃料流量または調節される燃料流量において燃料を燃料ノズルに供給する流出部分を有する弁ハウジングと、
b)該弁ハウジングを通して燃料を導くために、前記弁ハウジング内に画定され、かつ、該流入部分と該流出部分との間に延びる第1次燃料流路と、
c)前記弁ハウジング内に配備され、前記弁ハウジングの流出部分と流体連通する第2次燃料通路を内部に有する固定弁シャフトと、
d)第1および第2の磁気的に係合される位置の間に揺動作動するように前記固定弁シャフト上に装着される弁ロータであって、該第1位置においては、該第1次燃料流路からの燃料が、前記流出部分に供給されるように前記固定弁シャフト内の第2次燃料通路に流入することができ、該第2位置においては、前記第1次燃料流路からの燃料が、前記固定弁シャフト内の第2次燃料通路に流入することを停止される弁ロータと、
e)燃料ノズルに供給される燃料の流量を検知される燃焼状態に応答して調節するために、該弁ロータを、前記第1および該第2の磁気的に係合される位置に交互に係合させる電磁的手段と、
f)該弁ロータを、1つの磁気的に係合される位置からもう1つの磁気的に係合される位置に交互に作動させるバネ手段と、
を含む弁アセンブリ。 - 前記弁ロータおよび前記固定弁シャフトが対応する燃料ポートを有しており、該対応する燃料ポートは、前記弁ロータが前記第1の磁気的に係合される位置にある時は、前記弁ロータの燃料ポートが前記固定弁シャフトの燃料ポートと連通し、前記弁ロータが前記第2の磁気的に係合される位置にある時は、前記弁ロータの燃料ポートが前記固定弁シャフトの燃料ポートと連通しないように配置される請求項19に記載の弁アセンブリ。
- 前記固定弁シャフトの燃料ポートが、前記固定弁シャフト内に形成される燃料通路と連通する請求項20に記載の弁アセンブリ。
- 前記バネ手段が、前記少なくとも1つの弁ロータと機能的に関連する複数のコイルバネを含む請求項19に記載の弁アセンブリ。
- 前記バネ手段が、前記少なくとも1つの弁ロータと機能的に関連する捩りバネを含む請求項19に記載の弁アセンブリ。
- 前記バネ手段が、前記少なくとも1つの弁ロータと機能的に関連するカンチレバーバネを含む請求項19に記載の弁アセンブリ。
- 前記電磁的手段が、第1および第2の磁束経路を含む請求項19に記載の弁アセンブリ。
- 前記弁ロータが、前記第1磁束経路が付勢される時は、前記第1の磁気的に係合される位置への第1方向に移動し、該弁ロータが、前記第2磁束経路が付勢される時は、前記第2の磁気的に係合される位置への第2方向に移動する請求項25に記載の弁アセンブリ。
- 前記弁ロータが、前記第1次燃料流路と前記固定弁シャフト内に形成される燃料通路との間に平均の燃料流れ状態を実現するように、前記電磁的手段が付勢されない時に中立位置に移動するように調整される請求項19に記載の弁アセンブリ。
- 前記弁ロータが、前記固定弁シャフト上に装着する形状に構成される略円筒状の本体部分と、該本体部分から半径方向に外側に延びて直径上に対向する1対のパドルであって前記電磁的手段と相互作用するパドルとを有する請求項19に記載の弁アセンブリ。
- 前記弁ロータが、磁束透過性のフェライト系材料から形成される請求項21に記載の弁アセンブリ。
- 前記弁ロータの揺動作動を支持する流体軸受けを前記固定弁シャフトの外面と該弁ロータの円筒状の本体部分の内面との間に確立する手段が、前記固定弁シャフト内に形成される前記燃料通路と連通して、前記固定弁シャフトに形成される請求項28に記載の弁アセンブリ。
- 前記弁ハウジング内に複数の弁ロータがそれぞれ各々の固定弁シャフト上に配置され、各弁ロータが、それと関連する対応燃料ポートの形状に応じて、それと関連する固定弁シャフトに対して独自の燃料流れ状態を作り出すように調整され、かつ構成される請求項20に記載の弁アセンブリ。
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