JPS59106773A - バイパス型差圧レギユレ−タ - 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】 本発明は概略的には圧力レギュレータに関し。

更に詳細には高圧バイパスライン２持つ流体圧カシステ
ムの高圧側および低圧側の間の実質的な定圧降下乞維持
するためのバイパス型差圧レギュレータに関するもので
・ある。かかるレギュレータは、例えば、流体圧カシス
テムの一部ン形成する調整弁の入口と出口との間の定圧
降下を維持するために使用される、 代表的なバイパス型差圧レギュレータは該システムの高
圧側および低圧側と連絡する高圧口および低圧口を有す
るパルプハウジング内で前後に動くように適合されてい
るピストン状のバルブ部材から成るっこのパルプハウジ
ングは該システムσ）高圧側からバイパスラインへ圧力
流体ン通すためのバイパスロンも含む。ノ・ウジングへ
流入する高圧流体にバルブ部材ケ、バイパスロ乞開かせ
ろ位置へ付勢し、一方スプリングハノ・ウジングに流入
する低圧流体と共働してパルプ部材２ノくイノくス乞閉
じさせろ位置へ伺勢する。仮に高圧力が高くなり、また
は、低圧力が低くなる場合、バルブ部材が該システムの
高圧側からバイパスラインへより多くの流量７流すよう
に移動し、それによって該システムの高圧側と低圧側と
の間の実質的定圧降下を維持する。逆に、高圧力の低下
または低圧力の上昇は、バルブ部材をより少ない流量ヲ
バイパスするように移動し、それにより実質的定圧降下
乞維持する。この一般的な型のバイパス型差圧レギュレ
ータは米国特許第４，１１７，８５７号に開示されてい
るう 各種の流れ、特に広い範囲のバイパス流の場合に定圧降
下を維持することは先行技術のレギュレータでは困難で
ある。バイパス流が増加してバルブ部材が開くにつれて
、スプリングにより加えられる付勢力は段々に高くなり
、そのためバルブ部材は開放位置への移動に対し次第に
大きな抵抗ン受けろ。また、増加する流体の反力はバル
ブ部材の開口に抵抗するう結果として、該システムの該
圧力降下は望まれる一定の値でとどまっているよりもむ
しろ高いバイパス流量で増大する傾向にある。

本発明の概略的な目的は新規かつ改良された圧力レギュ
レータ特に、太ｄ〕に変化するバイパス流量を有する流
体圧カシステムのより均一な圧力降下ｖ維持することの
できるバイパス型差圧レギュレータを提供することであ
る。

本発明の更に詳細な目的は、バイパス流を独自に感じ、
バイパス流量が増えるにつれてバルブ部材が一層開きよ
り多くの流れを側流させろようにバルブ部材を閉鎖させ
ろ圧力Ｙ自動的に減少させろバイパス型差圧レギュレー
タを提供することによって上記目的を達成することにあ
る。

本発明は、また、バイパス流の増大につれてバルブ部材
への閉鎖圧カン減少させろパルプ／・ウジングとバルブ
部材の新規な構造を提供する。

以下５本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明ｆる
。

本発明のバイパス型差圧レギュレータ１０は、燃焼室１
６を有し回転圧縮機１７を駆動するように適合されたガ
スタービンエンジン１５のバーナーノズル１４のマニオ
ールド１５に通じるライン１２に加圧液体燃料を送るた
めの流体圧カシステム１１に組み込まれて図式的に図面
に表わされてい７）、。

エンジンの燃料はタンク１９に入れられて加圧され、エ
ンジンにより駆動する。排水ギヤポンプ２０によりエン
ジンに運ばれる。燃料は高圧供給ライン２２馨経てポン
プの高圧側１（連絡するサーボ制御調整弁２１７通って
調整された量だけライン１２に供給される。

調整された量で燃料馨ライン１２に供給するためには、
バルブを通る流量と関係なく調整弁２１の高、低圧側に
亘って実質的定圧降下を維持することが望ましい。この
目的のために、差圧レギュレータ１０がシステム１１に
組み込まれている。

ここで、レギュレータ１０は高圧バイパスライン２２と
直接連通して、レギュレータ力・ら燃料タンク１９に通
じろ高圧バイパスラインと連通するようにされている高
圧口２６を有するバルブハウレンダ２５力・ら成る。高
圧口２６に対向するハウジング２５の端に、ライン２９
ン経由して、出口の一点、または調整弁２１の低圧側で
ライン１２と連絡す゛る低田口２８が設けられており、
そのために口２８はシステム１１の低圧力を受ける、バ
ルブハウジング２５の中でピストン状のバルブ部材６０
が往復動するうハウジングの高圧口２６に流れろ圧力流
体はバルブ部側の下端の圧カ面またはピストン面５１に
対して働らき、田カ流体のバイパス流と高圧口２６を介
して高圧ライン２２からバイパスライン２７とタンク１
９へ運ぶ位置へパルプ部材馨上方へ移動させろ７反対に
、ハウジング２５低…口２８に流れた圧力流はバルブ部
材６０の上方端の圧力面またはピストン面６２に対して
働らき、バイパス流が高圧ライン２２力・らバイパスラ
イン２７へ流れないようにバルブ部材下方へ移動させろ
、コイルスプリング６ろ（はハウジングの上方端とバル
ブ部材のピストン面５２との間で圧縮されて２つ、同様
にバルブ部拐ン下方へ移動させる働きをする。

上記の配置と共に、バルブ部材５０ｉｄ高圧ライン２２
の圧力Ｐ１が上昇または低圧う・タンク９の圧力Ｐ２が
低下するときに上方へ移動する。このような上方移動は
高圧う・ｆンの圧力Ｐ、Ｙ減少させて調整弁２１の実質
的な定圧降下Ｐ１−Ｐ２乞維持するように、高圧ライン
２２からバイパス２７へ流れるバイパス流を増大させろ
っ高圧ライン２２の圧力Ｐ１が下ったりまたは低圧線２
９の圧力Ｐ２が上ったりした場合にはバルブ部材が下方
へ移動して肩田ライン２２からバイパスライン２７への
バイパス流量・減少させ、それにより実質的に同一の一
定値に圧力降下Ｐ１−Ｐ２’維持するように圧力Ｐ１を
上昇させろ。

バルブ部材６０が犠々に上方へ移動していくにつれて、
伺勢スプリングろ５によりバルブ部材に加えられる力は
スプリングの圧縮が増加するので次第に増大する。この
ように、該スプリングは。

バイパス流カ増すにつれてバルブ部材のバイパス位置へ
の上方移動に徐々に抵抗する。加えて、流体反力はバイ
パス流が増加するにつれて増大し、そしてかかる反力も
またバルブ部材のバイパス位置への上方移動に徐々に抵
抗する。このような状況下でバイパス流が増大するにつ
れてバルブ部材は、圧力降下Ｐ１７Ｐ２Ｙ一定値に維持
するに必要とするよりも少量の流れンバイパスさせ、従
って圧力降下Ｐ、−Ｐ２が増すようになるっ本発明によ
れば、ＥＥカレギュレータは、バイパス流量感じる独自
の構造を持ち、該流れが増加するにつれてスプリングに
より加えられろ連続的な抵抗と反力乞補正し、バルブ部
材の通常よりも開放した位置への移動を有効にするよう
に構成され、それによってより多量の流れンバイパスさ
せろう結果として、圧力降下Ｐ、−Ｐ２ば、流れが増加
するに伴ない上昇する代りに５広く変化する流量でも、
より実質的に一定の値にとどまるに至る。

更に詳細には、バルブ部材６０にはバルブ部材のピスト
ン面、ろ１と６２との間に設けられた通路６５が形成さ
れている。バルブ部材７通して放射状に、通路６５に連
通して、少なくとも１つの調整口６６が形成され、好ま
しいバルブ部材は複数の角度的に間隔をあけた調整口が
形成されているものである。調整口３６はバルブハウジ
ング２５に形成され、バイパスライン２７と連通ずる環
状バイパス口６７と連通するように適合されている。

バルブ部材３０が図面に示したバイパス位置から上方に
移動する（（つれて調整口６６はバイパスロ３７乞次第
に開く。逆に、バイレプ部材の図面に示した位置から下
方への移動はバイパス口と調整関係なしに調整口？動か
してバルブ部材にバイパス口の流れを止めさせる。

開口またはオリフィス６８はピストン面５１の中心乞通
って形成されており、高圧口２６と通路６５との間の連
絡６行なう。圧力流体は高圧口２６へ流れろ圧力流体に
よりレギュレータ１０によってオリフィス６８を通って
通路５５、次いで調整口６６とバイパス口６７からバイ
パスライン２７へ側流する。オリフィス６８の横断面は
・通路５５の横断面より小さいので圧力流体はオリフ・
ｆメン１〕 通って高圧０２６通路６５へ流れるときに圧力降下を受
ける。

本発明乞実施ｊるには、環状圧力室６９ケバルプハウジ
ング２５とバルブ部材６０との間に形成する。室６９の
一側はバルブ部材６０の下方端σ）回りに形成された放
射状に突き出るランド４１の一側４０により形成され、
ランドの他方側はピストン面６１の一部を形成する。少
なくとも１つの開口４２はバルブ部材６０を通って放射
状に形成され、通路６５と室６９０間の連通乞確保する
つい（つかの、角度７置いた開口４２をバルブ部材を通
って形成するのが好ましい。

上記構造により、バルブハウジング２５の高圧口２６に
加わる圧力Ｐ１は、ランド４１の外周に囲まれた領域に
より形成され、かつピストン面５１θ）−削欠形成″′
ｔろ有効面Ａ１に対して働らく。

このようにして、力、Ｐ１Ａ、はバルブ部材６０を上方
に移動させる、バルブ部材の上方移動は低圧口２８に加
わり、かつバルブ部材のピストン面３２により形成され
た面Ａ２に対して働らく圧力により抵抗されろ。従って
、力Ｐ２Ａ２はバルブ部材を下方へ付勢する傾向がある
。その力はスプリング５６０力Ｆｓと流体圧力の正味反
力Ｆｒによって増大する、本発明と調和して、更に下方
する力が、開口４２を通って通路６５から室３９へ送ら
れ。

ランド４１の上方側４０に対する圧力Ｐｃとして働らく
高圧によってパルプ部材材に加えられて（・ろ。

ランド４１の上方の面はＡ３で表わし、そして本発明に
よれば１面積Ａ３は高圧面積Ａ１−低圧面積Ａ２に等し
いう 従って、バルブ部材３０　ＩＣ働らき、）（イノくメロ
６Ｚ乞開かせる上方力はＰ、Ａ、であり、）（パルプ部
材に働らきバイパスラインじさせる総合下方力はＰ　Ａ
　　＋　Ｐ　ｃ　Ａ　３＋　Ｆ　ｓ　＋　Ｆ　ｒである
。このように、２ バルブ部材の力の均衡は実質的に次式で表わされう７：
１つ Ｐ　Ａ　　＋Ｐ　Ａ’　＋ＰｃＡ３＋Ｆｇ＋Ｆｒ　　　
（１）１１　　　　２２ バルブ部材が動かない状態の位置にあり、ノ（イパスロ
６７からの流れがないとき、室６９の圧力ｐｃは高ＥＰ
、と等しく、正味反力Ｆ　ｒ　ＩＩ　Ｏ、力の均す■式
は次の通りである。

Ｐ　　Ａ　　＝Ｐ　Ａ　　＋ｐ　Ａ　　＋Ｆｓ　　　　
　（２）１１　　　　２２　　　　１３ そして、面積Ａ３＝面積Ａ、−面積Ａ２であるから、式
（２）ハ次式で表わすことができる。

ＰＩＡ、＝Ｐ２Ａ２＋Ｐ１（Ａ、−Ａｚ）＋Ｆｓ　　（
３１そして、式（３）ニ簡素化して次式で書き表わすこ
とができる。

Ｐ−Ｐ＝ｋ　　　　　　　　　　　　　　（４１２ 式中には一定である。

このように、バルブ部材３ｏの位置は王カ降下Ｐ、−Ｐ
２０変化の一関数として変化し、スプリング力Ｆｓと反
力Ｆｒがバルブ部材の全範囲娶移動する間中一定であれ
ば、バルブ部材が移動する距離は圧力降下の変化の一次
関数として変化する。

しかし、上記した如く、力、ＦｓとＦ　ｒ　ｔｄ一定せ
ず、代りに、バイパス籐が増加し、バルブ部材ろＤが上
方へ移動するにつれて増大する。本発明のレギュレータ
１０は、しかしながら、力、ＦｓとＦｒの増大を補整す
る。バルブ部材が上方へ移動して調整口３６とバイパス
口５７からバイパス流が流入するにつれて、オリフィス
５８’ａ１′通る流れによる圧力降下が室４ｏへ加えら
れた圧カＰｃｙ低下させ７）。上記式（１）に関して、
圧力Ｐｃ１７）低下はバルブ部材に働らく全体の下方力
を減少させて増大した下方力Ｆ’ｓとＦｒ乞補整する。

バイパス流が増加するにつれ−て、圧力Ｐｃは次第に増
大するカ。

Ｆ、とＦｒ乞補整するために徐々に小さくなる、従って
、本発明の田カレギュレータ１０は補整圧力Ｐｃがない
場合よりもバルブ部材ろ０χより太き（開放した位置へ
移動させろ。このように、圧力降下ｐ１−ｐ２ａ、バイ
パス流が増加し、スプリング６ろと流体反力がパルプ部
材の上方移動ｒ徐々に抵抗するにつれて次第に上昇する
よりも、むしろより実質的に一定値にとどまるようにな
る。

この結果、このレギュレータの作動は広い範囲にわたる
バイパス流量に対し正確である。オリフィス６８．調整
口６６、開口４２の領域乞相互に、およびスプリング６
６と相互に関連させることにより、該レギュレータはど
の特定使用にも最適に作動する。本発明のレギュレータ
は、また・、図面に示した特定システム１１以外の他の
流体用カシステムに実質的定圧乞維持するのに使用する
ことができろう

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明に係るバイパス型差ｌＥ調整機を有す
る典型的な流体圧カシステムを示す概要図である。 １０：バイパス型差圧レギュレータ １１：流体圧カシステム １５ニガスタービンエンジン ２２：高圧ライン　　２５：バルブ高圧ジンク２６：高
田口　　　　２７：バイパス ２８：低圧口　　　　ろＯ：バルブ部材５１、ろ２：ピ
ストン面　　２５：通路ろ６：υＭ整口　　　　５７：
バイパス口ろ８ニオリフイス　　ろ９二室 ４１：ランド 特許出願人　　ウッドワード・ガバナー・カンパニー （外４名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 高圧バイパスラインを有する流体圧カシステムの高圧側
   と低圧側との間の実質的な定圧降下乞維持するためのバ
   イパス型差圧レギュレータにおいて、前記システムの高
   圧側と連通するよう冗された高圧口と前記システムの低
   圧側と連通するようにされた低圧口と前記システムのバ
   イパスラインと連通ずるようにされたバイパス口とを有
   ￥ろバルブハウジングと、該ハウジング内に設けられバ
   イパス位置に対して近づいたり離れたりするよ・う前後
   に移動できるバルブ部材と、該パルプ部材内該バイパス
   位置から遠ざけろように付勢−ｆる弾性手段と乞備えて
   成り、前記バルブ部材は前記高圧口に加えられた圧力が
   該バイパス位置の方へ該バルブ部材を移動させるように
   働らく第−圧力面と低圧口に加えられた圧力が該バイパ
   ス位置から該パルプ部材２遠ざけるように働らく前記第
   一圧力面に対向する第二圧力面とを有し、前記バルブ部
   材は通路と該通路と前記高圧口との連通乞確実にするオ
   リフィスとバルブ部材を貫通して形成されかつ該バルブ
   部材が該バイパス位置にあるときに前記通路とバイパス
   口との間の連絡を確保する調整口とバルブ部材とハウジ
   ングとの間に形成され、かつバルブ部材に設けられた第
   三圧力面により形成されたー側乞有し、第二圧力面と同
   一方向に面する室と該パルプ部材内に設けられた開口と
   を備え、前記調整口は該バルブ部材が該バイパス位置に
   あるときにオリフィスと通路７通って高圧口からバイパ
   ス口へバイパス流乞流入し、かつバルブ部材がバイパス
   位置から遠ざかって移動するにつれてバイパス流？減少
   させ、前記開口は通路と室との間の連通を確保し、それ
   によって通路の圧力２室に伝えて、バイパス位置に対し
   て働らき、且つバルブ部材Ｔｆ−バイパス位置から遠ざ
   けろの２補助してオリフィスと通路とを通るバイパス流
   Ｏ）増加が室の圧力を低下してバルブ部材をバイパス位
   置ノ方へ更に移動させること乞特徴とするパイパス型差
   圧レギュレータ。 ２．パルプ部材がランドを含み、第一および第６圧力面
   が少なくとも一部該ランドの両側によって形成されてい
   る特許請求の範囲第１項に記載の差圧レギュレータ。 ６、第２および第５圧力面の総合有効面、積が第一圧力
   面の有効面積に等しい特許請求の範囲第１項に記載の差
   圧レギュレータ。 ４、第二および第三圧力面の総合有効面積が第一圧力面
   手段の有効面積に等しい特許請求の範囲第２項に記載の
   差圧レギュレータ。 ５、オリスイスがバルブ部材の軸方向に延び、調整口と
   開口がバルブ部材の半径方向に延びろ特許請求の範囲第
   １項に記載の差圧レギュレータ。 ６、オリフィスの横断面が通路の横断面より小さい特許
   請求の範囲第１．聰に記載σ）差圧レギュレータ。