JPH04502356A - 流体流システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 流体流システム 技ｍ野 本発明は、流体流システム、特にフェイルセーフの流体制御手段を内蔵した流体 流システムに関する。

１盃１１ 現在知られている形式の流体流システムにおいては、例えば飛行機エンジンへの 流体流量の制御は、圧力差調整弁を有し、圧力差調整弁によって流体流量を制御 されるようにした流体流計量弁によって行われる。システムに機能不全又は故障 が生じた場合、エンジンへの影響、例えば速度過剰又は速度不足に対処するため にシステムを通しての流体流を調整するための手段はシステム自体には設けられ ておらず、独立した調速弁が設けられている。

光」Ｌの」Ｌ示 本発明は、システムに機能不全又は故障が生じた場合、システムを調整し、機能 不全又は故障の影響に対処する働きをするフェイルセーフの流体制御手段を内蔵 した流体流システムを提供することを企図したものである。

エンジンへの燃料流を制御するのに適した本発明による流体流システムは、燃料 の計量された出力流を創生するための燃料計量弁と、該燃料計量弁の前後間の圧 力差に応答し、該燃料計量弁と連携して作動し燃料の出力流を制御する圧力差調 整弁とから成り、システムに機能不全又は故障が生じた場合、機能不全又は故障 の影響を軽減するために燃料の出力流を制御する働きをするシステム制御弁組立 体を備えていることを特徴とする。

本発明の好ましい実施例においては、この流体流システムに、更に、増補流れ弁 組立体を組入れる。この増補流れ弁組立体は、システムを通しての流体流の流量 が低過ぎ、システムの前後間の圧力差が平常運転条件下で起る値より大きくなっ た場合、流体の供給を受けて押し開かれ、流体を通流させる。かくして、システ ムを通しての流体流を所望のレベルに回復することができる。システム内のこの 圧力増大の結果として、燃料計量弁を通しての流体流も増大させることができる 。

システムの性能を高めるためには、平常運転条件下では増補流れ弁組立体は閉じ たままで流体を通流させないようにしておくことが望ましい、これを達成するた めに、増補流れ弁組立体は、システムの前後間の圧力差が平常運転条件下で起る 値より高くなったとき、通常、平常の圧力差を１０〜２０％越えたときに押し開 かれるように設計することができる。

このシステムは、更に、弁を適宜位置ぎめし、エンジンの要求に対して過剰なポ ンプ流を流体溜めへバイパスさせて戻すシステムの能力を維持するために、シス テム内に常に最低限度の圧力が存在するようにエンジンへの燃料供給導管に組入 れた最低限圧力弁を備えたものとすることか好ましい。

上記圧力差調整弁、燃料計量弁及び最低限圧力弁組立体は、それぞれが果すべき 特定の機能に適合するように設計した周知の任意の機器であってよい、これらの 機器が果す機能は重要であるが、それらの機器の特定の設計は、本発明の作動に とって決定的な重要性を有するものではない。

上記システム制御弁組立体は、電気−機械インクフェースを有する弁から成るも のとすることが好ましい、電気−機械インタフェースを有する弁を使用すること の利点は、システムを一部機械的に導出された信号に応答させることができるの に加えて、エンジンからの信号に応答してシステムの作動を電子的に制御するた めにマイクロプロセッサを使用することができることである。

本発明の好ましい実施例では、システムの作動をエンジンの状態信号に応答して マイクロプロセッサによって制御する。

本発明の一実施例では、システム制御弁組立体は、電気液圧サーボ弁から成るも のとする。このサーボ弁は、フラップ部材を変位させ作動させるソレノイド式ト ルクモータと、該フラップ部材の位置調節に応答して液圧により変位せしめられ る３ランド付（３つのランド部分を備えた）スプルーとで構成する。

作動において、上記システム制御弁組立体は、システムの機能不全又は故障の場 合、エンジンへの燃料流を増減させる働きをする。

上記増補流れ弁が押し開かれるのは、上記燃料計量弁が閉鎖位置にあって機能不 全となった場合か、あるいは流れ孔が制限され過ぎた場合だけである。

以下に添付図を参照して本発明を説明する。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明に従って構成された流体流システムの概略図である。

第２図は、第１図の流体流システムの変型実施例を示す同様な概略図である、 第３図は、第１及び２図の流体流システムの更に別の変型実施例を示す同様な概 略図である。

及ｌ皇 添付図の第１図を参照して説明すると、本発明に従って構成された、飛行機エン ジンへの燃料供給システムとして使用するのに適した流体流システムは、燃料ポ ンプ１と、燃料計量弁２と、燃料計量弁２を通る燃料流の流量を制御するための 圧力差調整弁３と、システム制御弁組立体４と、増補流れ弁５とから成る。

増補流れ弁５は、平常運転条件下では流体流を通さないように構成されているが 、システムの前後間の圧力差が平常上程で起る圧力差を越えて増大した場合、押 し開かれる１例えば、平常運転条件下の圧力差が５０ｐｓ　１（３＝　５ｋｇ／ ｃｍ”）であるシステムにおいては、増補流れ弁５は、圧力差が６０ｐｓｉ　（ ４，２ｋｇ／ｃｍ３）に達すると、押し開かれ、エンジンへ燃料の補助流れを通 す。

システム制御弁組立体４は、８つのポート４Ａ〜４Ｈを有しており、３つのラン ド部分７Ａ、７Ｂ、７Ｃを有するスプール弁体６と、互いに対向して配置されて おり、フラップ部材９と連携してスプール弁体６を位置ぎめする働きをする２つ のノズル１０．１１を有するノズル組合せ体を備えている。

ノズル１０．１１への流体の流れは、ポンプ１の吐出口から導管１０Ａ、ＩＯＢ を経てそれぞれのノズルへ導かれる。導管１０Ａ、ＩＯＢは、それぞれ、固定制 流子１１Ａ、１１Ｂを備えている。導管１０Ａ、ＩＯＢは、それぞれ、ノズル１ ０．１１と固定制流子１１Ａ、１１Ｂとの間の部位でランド部分７Ａ、７Ｃの外 向き端に臨んでいる。

スプール弁体６を変位させるために、フラップ部材９が、トルクモータ８の作用 下で変位され、それによって導管１０Ａ、ＩＯＢ内の圧力が変更される。その結 果、スプール弁体６の両端間の圧力バランスを調節し、その圧力バランスの変化 に応じてスプール弁体６を変位させ本発明の実際の実施においては、固定制流子 １１Ａ。

１１Ｂ及びノズル１０．１１のサイズは、同一の流れ条件下ではそれぞれのノズ ルを通る流れが等しいカをフラ・ンブ部材９に及ぼすように定める。

システム制御弁組立体のボート４Ａと４Ｈは、選択された圧力差をシステム内の 実際の圧力差とバランスさせてスプール弁体の位置を決定し、それによって３つ のランド部分７Ａ−Ｃを残りのボート４Ｂ〜４Ｇに対して位置ぎめすることによ ってスプール弁体６の両端間の圧力バランスを設定するために単にスプール弁体 ６のそれぞれの端部に連絡する。

燃料ポンプｌの高圧出力側は、導管１２を介して燃料計量弁２に接続されている 。導管１２は、燃料ポンプ１からの出力をシステム制御弁組立体４のボート４Ａ 、４Ｃ１圧力差調整弁３の入力側、及び増補流れ弁５の入力側に接続する幾つか の分岐導管及びサブ分岐導管を有している。

ポンプ１の出力導管１２は、システムが故障してシステム内に過度の圧力上昇が 生じた場合に流体を逃がすように圧力逃し弁１３を介してシステム流体溜めに接 続されている。

燃料計量弁２からの出力は、この制御システムの低圧側を構成し、導管１４を通 してエンジンへ燃料を供給する。導管１４は、又、システム制御弁組立体４のポ ート４Ｈ及び増補流れ弁５の出力側にも接続されている。

導管１６は、システム制御弁組立体４のポート４Ｅを圧力差調整弁５の出力側に 接続している。

システム制御弁組立体４の残りのポートは、以下のように接続されている２即ち 、ポット４Ｂはノズル組合せ体の第２ノズル１１に、ポート４Ｄはチャンバー１ ７に、そしてポート４Ｆはチャンバー１７に連通した導管１８に接続されている 。

導管１９は、チャンバー１７を流体溜めに接続していこのシステムの平常運転に おいては、燃料ポンプ１がこのシステム内へ燃料をポンプ送りする。この燃料流 は、２つの分離した燃料流れ、即ち所要の燃料流れと、過剰の燃料流れとに分れ る。所要の燃料流れは、燃料計量弁２及び最低限圧力弁１５を通ってエンジンへ 送られ、エンジン内で消費される。一方、過剰の燃料流れは、圧力差調整弁３、 導管１６、ボート４Ｅ及び４Ｆ、導管１８、及びチャンバー１７を通り、そこか ら導管１９をとお手流体溜めへ戻り、必要に応じて再循環される。

システム制御弁組立体４の各ボートに対するスプール弁体６の位置は、システム の作動状態に応じて決められる。

システムがその設計特性の通りに作動している場合は、圧力差調整弁３と燃料計 量弁２は、エンジンへの燃料流の流量の制御を行い、システム制御弁組立体４は 、システムの作動に対して制御を行わない。この状態では、スプール弁体６は、 システム制御弁組立体４内で中央位置（中立位置）にあり、ボート４Ｂにつなが る導管は、スプール弁体６のランド部分７Ａの外向き端に開口しており、ボート ４Ｇにつながる導管は、スプール弁体６のランド部分７Ｃの外向き端に開口して いる。更に、ランド部分７Ｂは、チャンバー１７への流体の流入を阻止しており 、ボート４Ｅはボート４Ｆと自由に連通して所要の燃料流れの流量を過度に低く 又は過度に高くし、エンジンを過剰高速又は過剰低速状態にさせるようなシステ ムの機能不全又は故障が発生した場合、システム制御弁組立体４が作動され、所 要の燃料流れの流量を制限又は回復させ、それによって作動状態を修正する６以 下の表は、起りつるいろいろな機能不全と、後述する圧力差調整弁３がその閉鎖 位置にあるときに故障した場合、あるいは、燃料計量弁２がその開放位置にある ときに故障した場合、エンジンへの燃料の流れが過大になり、エンジンが過剰速 度の状態に入るので、それに応答して、エンジンへの燃料の流れを制限する必要 がある。

エンジンへの燃料の流れを制限するために、システム制御弁組立体４のスプール 弁体６が右方（矢印Ａの方向）へ変位されてランド部分７Ｂがボート４Ｄを開放 し、それによってチャンバー１７をボート４Ｃに連絡し、流体を導管１９を通し て流体溜めへ排出させる。平常作動中は、エンジンへの燃料の流れは、ランド部 分７Ｂがボート４Ｄを開放する度合を変更し、導管１９を通して流体溜めへ戻す 燃料の戻り流の量を変更するようにスプール弁体６を制御することによって調節 される。

圧力差調整弁３がその開放位置にあるときに故障した場合、燃料計量弁２を通っ てエンジンへ流れる燃料の流れが著しく減少し、エンジンが速度不足の状態に入 るので、それに応答して、エンジンへの燃料の流れを回復する必要がある。エン ジンへの燃料の流れを回復するために、システム制御弁組立体４のスプール弁体 ６が左方（矢印Ｂの方向）へ変位されてランド部分７Ｃがボート４Ｆを通る燃料 の流れを制限する。かくして、スプール弁体６は、流体溜めへの戻り流を調整し 、それによって弁２を通してのエンジンへの燃料の供給量を制御する。

燃料計量弁２がその閉鎖位置又は部分閉鎖位置にあるときに故障した場合、エン ジンへの燃料の流れが著しく減少又は遮断され、エンジンは、最初、速度不足の 状態に入るので、それに応答して、エンジンへの燃料の流れを回復する必要があ る。エンジンへの燃料の流れを回復するために、システム制御弁組立体４のスプ ール弁体６が左方（矢印Ｂの方向）へ変位されてランド部分７Ｂがシステムの圧 力差の制御操作を引受け、圧力差調整弁３の作用を無効にする。かくして、シス テムの前後間の圧力差は、増補流れ弁５が押し開かれて燃料計量弁２の作用を引 き受けるに至るまで増大される。

システム制御弁組立体４の作動は、エンジンの状態、例えば速度過剰又は速度不 足を表わす信号を受取りそれに応答して作動するマイクロプロセッサＭＰによっ て制御される。エンジンの状態に関する信号は、エンジンの適当な個所に設置さ れた標準構造のセンサによってマイクロプロセッサへ供給される。

第２図は１本発明の別の実施例を示す、この実施例は、システム制御弁組立体４ の両端を圧力バランスさせるように燃料計量弁２の両側に接続させる代わりに、 ばね２０をスプール弁体６の両端に配設しスプール弁体に作用させてスプール弁 体を中央位置にばね力でバランスさせるように構成した点を除いては、第１図の 実施例とすべての点で同じである。

第３図は、本発明の更に別の実施例を示す、この実施例では、システム制御弁組 立体４は、両端部に配設されたばね２０′、２０−によって中央ストッパ２１に 圧接するようにばね付勢されたダブル同軸スプール弁体６′、６〜を有する弁か ら成っている９両方のスプール弁体は、電気式２方向作動器２２によってそれぞ れ独立して制御され、２つの常閉（常態では閉鎖している）入力ポート２３′、 ２３−のどちらか一方を開放して出力ボート２４に連絡する。出力ボート２４は 、導管２５により流体溜めへの導管１９に接続されている。入力ボート２３’、 ２３“は、それぞれ、スプール弁体６′。

６″の外端のところでボート４Ａ、４Ｆに接続され、それぞれ制流子２６′、２ ６″を介して２つのスプール弁体６′と６″の間の中央チャンバー２７に接続さ れている。入力導管１２から入力圧導管２８が分岐され、ボート４Ｇを経て中央 チャンバー２７に接続されている。

システムが平常モードで作動しているときは、作動器２２は消勢されており、両 方のボート２３′、２３″が閉鎖されチャンバー２７内の入力圧を各制流子２６ ′。

２６″を経てスプール弁体６゛、６″の外端に伝えている。従って１両方のスプ ール弁体がばね２０’　、２０″によって中央ストッパ２１に係合する位置へ押 圧されている。この位置では、一方のスプール弁体６゛のランド部分７Ａはボー ト４Ｂを閉鎖し、２つのボート４Ｅと４Ｄが相互に連絡されて圧力差調整弁３か らの戻り流れを戻り導管１９へ差向ける。

このシステムにエンジンへの燃料供給を過大にさせる機能不全が発生すると、そ の修正動作は、作動器２２を付勢してボート２３′を開放させるマイクロプロセ ッサＭＰの制御によって開始される。この動作の結果として、弁４の左側端内の 圧力が、ボート４Ａ、ボート２３′、ボート２４、導管２５及び導管１９を経て 流体溜めへ逃がされる。従って、左側スプール弁体６゛は、中央チャンバー２７ 内の入力圧の作用により左方へ変位せしめられ、ランド部分７Ａがボート４Ｂを 開放してボート４Ｃに連絡させる。それによって、燃料は、入力導管１２から導 管１８．１９を経て流体溜めへ戻され、エンジンへの燃料供給が減少される。

反対に、このシステムにエンジンへの燃料供給を停止させるか、あるいは著しく 減少させる機能不全が発生すると、その修正動作は、作動器２２を上述の場合と は反対方向に付勢してボート２３゛を開放させるマイクロプロセッサＭＰの制御 によって開始される。この動作の結果として、弁４の右側端内の圧力が、ボート ４Ｆ、ボート２３″、ボート２４、導管２５及び導管１９を経て流体溜めへ逃が される。従って、右側スプール弁体６″は、中央チャンバー２７内の入力圧の作 用により右方へ変位せしめられ、ボート４Ｆを閉鎖して圧力差調整弁３からの燃 料の戻り流を減少又は遮断する。かくして、このシステムの前後間の圧力差は、 増補流れ弁５が押し開かれて導管１４を通してエンジンへ燃料流を供給するに至 るまで上昇する。

国際調査報告

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. １．エンジンヘの燃料流を制御するのに適した流体流システムであって、 燃料の計量された出力流を創生するための燃料計量弁と、 該燃料計量弁の前後間の圧力差に応答し、該燃料計量弁と連携して作動し燃料の 前記出力流を制御する圧力差調整弁とから成り、 該システムに機能不全又は故障が生じた場合、機能不全又は故障の影響を軽減す るために燃料の前記出力流を制御する働きをするシステム制御弁組立体（４）を 備えていることを特徴とする流体流システム。
2. ２．前記圧力差調整弁（３）は、前記システム制御弁組立体（４）の弁手段（６ ）を介して燃料戻り導管（１８，１９）に接続された出力導管（１６）を有して おり、該弁手段（６）は、常態では開放しているが、該システム制御弁組立体（ ４）が燃料の出力流れを異常に低下させる機能不全又は故障に応答して作動した ときは閉鎖されるようになされていることを特徴とする特許請求の範囲第１項に 記載のシステム。
3. ３．前記燃料計量弁（２）の入力（１２）と出力（１４）の間に接続された増補 流れ弁組立体（５）を備えており、該増補流れ弁組立体は、該燃料計量弁（２） の前後間の圧力差が正常な最大限圧力差を越えると、それによって開放され、該 燃料計量弁（２）をバイパスする燃料流を供給するようになされていることを特 徴とする特許請求の範囲第２項に記載のシステム。
4. ４．前記システム制御弁組立体（４）は、前記燃料計量弁（２）が機能不全又は 故障により過剰燃料を供給した場合、該燃料計量弁（２）の入力側から燃料の戻 り流を差向けるように、該燃料計量弁（２）への燃料供給導管（１２）と該シス テムの燃料戻り導管（１９）との間に接続された弁手段（６）から成ることを特 徴とする特許請求の範囲第１項に記載のシステム。
5. ５．前記弁手段は、スプール弁体（６）から成ることを特徴とする特許請求の範 囲第２〜４項のいずれかに記載のシステム。
6. ６．前記スプール弁体（６）は、電気により作動されるものであることを特徴と する特許請求の範囲第５項に記載のシステム。
7. ７．前記システム制御弁組立体（４）は、前記燃料計量弁（２）が機能不全又は 故障により過剰燃料を供給した場合、該燃料計量弁（２）の入力側から燃料の戻 り流を差向けるように、該燃料計量弁（２）への燃料供給導管（１２）と該シス テムの燃料戻り導管（１９）との間に接続された第２弁手段（６）を含むことを 特徴とする特許請求の範囲第２項又は３項に記載のシステム。
8. ８．前記弁手段と第２弁手段は、単一のスプール弁体（６）の部分として構成さ れたものであることを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載のシステム。
9. ９．前記弁手段と第２弁手段は、ダブルスプール弁体のそれぞれのスプールとし て構成されたものであることを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載のシステ ム。
10. １０．前記スプール弁体は、電気により作動されるものであることを特徴とする 特許請求の範囲第８項又は９項に記載のシステム。
11. １１．機能不全又は故障センサからの電気入力に応答して前記システム制御弁組 立体（４）の作動を制御する電子制御器（ＭＰ）を備えていることを特徴とする 特許請求の範囲第１〜１０項のいずれかに記載のシステム。
12. １２．該システムから過剰圧を逃がすために、前記燃料計量弁（２）への燃料供 給導管（１２）と該システムの燃料戻り導管（１８，１９）との間に接続された 最低限圧力弁（１３）を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１〜１１項に記 載のシステム。