一种发动机滑油系统高空活门装置及控制方法与流程

1.本发明涉及航空发动机技术领域，具体涉及一种发动机滑油系统高空活门装置及控制方法。


背景技术：

2.自由通风系统是航空发动机滑油系统普遍采用的方式，此系统高空活门装置可以确保高空极低的外界大气压力下，发动机滑油系统依然满足滑油泵供给顺畅，因此掌握此系统的关键部件高空活门组件工作特性尤其重要。目前发动机高空活门装置领域中，有波纹管式膜盒活门和弹性活门组成，膜盒活门有两种开口膜盒和闭口膜盒，用于感受大气和轴承腔内压力，温度变化，膜盒活门与内腔通气管形成节流通道，通过波纹管的工作行程改变调节气体流通面积。
3.目前高空活门装置采用波纹管式膜盒活门和弹性活门组成(如图4所示)利用焊接把波纹管两端固定在膜盒壳体上，中间部分安装弹簧上；在腔内安装有定压活门，通过波纹管的工作行程改变调节气体流通面积。其结构安装复杂，压力膜盒容易老化，破损所产生灵敏度降低，成型波纹管在大的压力载荷下易产生塑性变形和有轴向失稳风险。因此要研制其他结构简单，安全性高的高空活门尤其重要。


技术实现要素：

4.本发明提出的发动机滑油系统高空活门装置及控制方法，能够当滑油箱与外界之间的气体压力差达到设计值时，均能通过压差活门来进行平衡，而滑油箱与外界之间的压差正常时，则直接通过打开电磁阀的使滑油箱与外界直接连通。
5.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
6.在本公开的一方面，公开了一种发动机滑油系统高空活门装置，包括：
7.油气分离器接口、大气连通管口、电磁阀；
8.所述电磁阀连接于所述油气分离器接口、所述大气连通管口之间；
9.所述油气分离器接口、大气连通管口的侧部还设有弯管；
10.所述弯管一端与所述油气分离器接口连接，另一端与所述大气连通管口连接；
11.所述弯管在与所述油气分离器接口连接的一端设有压差活门；
12.所述压差活门包括大活门座、大弹簧、小活门座、小弹簧；
13.所述大弹簧与所述大活门座进行配合，所述小弹簧与所述小活门座进行配合；
14.所述小弹簧另一端设有锥活门和平板活门；
15.所述平板活门套设于所述锥活门外部，且边侧部与所述小活门座相配合。
16.进一步地，还包括电连接器，所述电连接器与外部起动箱相连接。
17.进一步地，所述压差活门侧部设有应急通道。
18.进一步地，所述应急通道内设有阀门。
19.进一步地，所述弯管与所述压差活门通过第一螺母相连接。
20.进一步地，所述弯管与所述大气连通管口的连接端通过第二螺母相连接。
21.进一步地，所述小活门座具有第一通气道和第二通气道，当朝向所述大弹簧的方向推开所述平板活门后，所述第一通气道使气体在压差活门内流通；当远离所述大弹簧的方向推开所述锥活门后，所述第二通气道与所述第一通气道相通。
22.在本公开的另一方面，公开了一种发动机滑油系统高空活门装置的控制方法，包括以下步骤：
23.在设定的高度以下飞行时，起动箱控制电磁阀为打开状态，使油气分离器接口、大气连通管口呈相通状态；
24.在飞行高度达到设定高度以上后，起动箱控制电磁阀为关闭状态，由压差活门调节气流的通断；
25.随着飞行高度增高，外界气压逐渐减小，滑油箱内压力偏大时，当两端的压力差达到能够挤压大弹簧的阈值时，压差活门中，平板活门与锥活门被同步推离，压差活门的气路打开，使高压滑油蒸汽通过弯管排入大气；
26.当飞行高度突然降低，外界气压逐渐增大，外界压力偏大时，当两端的压力差达到能够挤压小弹簧的阈值时，压差活门中，锥活门被滑油箱内压力推离平板活门，压差活门的气路打开，使滑油箱通过弯管与大气连通。。
27.进一步地，当压差活门故障，滑油箱压力报警，压差活门应急通道上阀门接收起动箱控制信号，置于打开位置，使滑油箱内部与大气相通。
28.本发明的有益效果为：
29.本发明通过简单的结构能够当滑油箱与外界之间的气体压力差达到设计值时，能通过压差活门来进行平衡，而滑油箱与外界之间的压差正常时，则直接通过打开电磁阀的使滑油箱与外界直接连通，该结构能够快速平衡滑油箱与外界之间压差安全性高且结构简便巧妙不容易损坏。
附图说明
30.图1为高空活门装置的结构图；
31.图2为压差活门的结构图；
32.图3为高空活门组件在滑油系统的连接示意图；
33.图4为现有技术中的高空活门装置结构图。
34.1、油气分离器接口；2、大气连通管口；3、电磁阀；4、弯管；5、压差活门；6、应急通道；7、电连接器；51、大活门座；52、大弹簧；53、小活门座；54、小弹簧；55、锥活门；56、平板活门；61、阀门；531、第一通气道；532、第二通气道。
具体实施方式
35.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
36.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
37.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
38.如图1-4所示，本发明公开了一种发动机滑油系统高空活门装置，包括：
39.油气分离器接口1、大气连通管口2、电磁阀3；
40.电磁阀3连接于油气分离器接口1、大气连通管口2之间；
41.油气分离器接口1、大气连通管口2的侧部还设有弯管4；
42.弯管4一端与油气分离器接口1连接，另一端与大气连通管口2连接；
43.弯管4在与油气分离器接口1连接的一端设有压差活门5；
44.压差活门5包括大活门座51、大弹簧52、小活门座53、小弹簧54；
45.大弹簧52与大活门座51进行配合，另一端与平板活门56配合；小弹簧54与小活门座53进行配合，另一端与锥活门55配合；
46.小弹簧54另一端设有锥活门55和平板活门56；
47.平板活门56套设于锥活门55外部，且边侧部与小活门座53相配合。
48.具体而言，如图4所示，滑油箱设有通气口，滑油箱上部的空气和滑油蒸汽沿通气管进入油气分离器，油气经油气分离器分离后，气体通过油气分离器接口1进入高空活门组件(即高空活门装置)从大气连通管口2排入大气，滑油流回滑油箱。在压差活门5中，大活门座51所在端与弯管4连接至大气连通管口2相连，小活门座53所在端与油气分离器接口1相连。在压差活门5中，当滑油箱内的压力较大时，且两端的压力差达到能够挤压大弹簧52的阈值时，压力会朝压缩大弹簧52的方向同步推动锥活门55和平板活门56，使得气路打开。当外界压力较大时，随着压差大到能够推动小弹簧54的阈值时，压差活门5中，压力会朝压缩小弹簧54的方向推动锥活门55，使得气路打开，让滑油箱与外界通过弯管4相通而平衡压差。
49.在一些实施例中，高空活门装置还包括电连接器7，电连接器7与外部起动箱相连接。
50.起动箱能够对活门装置进行调控，当正常使用的情况下通过打开电磁阀3，使使滑油箱与外界直接连通，来平衡压差；而当飞行至设定高度以上，或者飞行高度突然降低的情况下，滑油箱与外界之间的气体压力差会比较大，则起动箱会关闭电磁阀3，让压差活门5来平衡压力差。
51.在一些实施例中，压差活门5侧部设有应急通道6。
52.在一些实施例中，应急通道6内设有阀门61。
53.采用以上技术方案，通过设置应急通道6，并在应急通道6内设有阀门61能够在压差活门5故障时，通过打开阀门61让应急通道6打开使得滑油箱与外界连通，来平衡压差。
54.在一些实施例中，弯管4与压差活门5通过第一螺母相连接。
55.在一些实施例中，弯管4与大气连通管口2的连接端通过第二螺母相连接。
56.采用以上技术方案，弯管4的连接端采用螺母的连接方式与相应对接端进行连接，方便弯管4的拆卸更换。
57.在一些实施例中，小活门座53具有第一通气道531和第二通气道532，当朝向大弹簧52的方向推开平板活门56后，第一通气道531使气体在压差活门5内流通；当远离大弹簧52的方向推开锥活门55后，第二通气道532与第一通气道531相通。
58.采用以上技术方案，在压差活门5中，当滑油箱内的压力较大，且两端的压力差达到能够挤压大弹簧52的阈值时，压力会朝压缩大弹簧52的方向同步推动锥活门55和平板活门56，第一通气道531打开与压差活门5内部相通。当外界气压较大时，压差活门5中，压力会朝压缩小弹簧54的方向推动锥活门55，第二通气道532打开与第一通气道531相通至弯管4处，使得气路打开，让滑油箱与外界通过弯管4相通而平衡压差
59.本发明还公开一种发动机滑油系统高空活门装置的控制方法，包括以下步骤：
60.在设定的高度以下飞行时，起动箱控制电磁阀为打开状态，使油气分离器接口、大气连通管口呈相通状态；
61.在飞行高度达到设定高度以上后，起动箱控制电磁阀为关闭状态，由压差活门调节气流的通断；
62.随着飞行高度增高，外界气压逐渐减小，滑油箱内压力偏大时，当两端的压力差达到能够挤压大弹簧的阈值时，压差活门中，平板活门与锥活门被同步推离，压差活门的气路打开，使高压滑油蒸汽通过弯管排入大气；
63.当飞行高度突然降低，外界气压逐渐增大，外界压力偏大时，当两端的压力差达到能够挤压小弹簧的阈值时，压差活门中，锥活门被滑油箱内压力推离平板活门，压差活门的气路打开，使滑油箱通过弯管与大气连通。
64.进一步地，当压差活门故障，滑油箱压力报警，压差活门应急通道上阀门接收起动箱控制信号，置于打开位置，使滑油箱内部与大气相通。
65.在一个更加具体的实施过程中，为了保证滑油系统稳定，当滑油箱内的压力偏大时，压差活门打开的所需的安全压力为14～18kpa，在本实施例中取16kpa；当大气压力偏大时压差活门打开的所需的安全压力为8～12kpa，在本实施例中取10kpa。以滑油系统滑油压力安全值为设计基础，根据滑油压力安全值设计压差活门中大弹簧，小弹簧，流量出口径值。正常状态下压差活门中平板活门处力平衡为：
66.f
大
＝f
小
+p*s+f，其中，f
大
为大弹簧弹力，f
小
为小弹簧弹力，p为高空活门开启压力，s为压力作用在锥活门靠近小弹簧一端的面积，f为锥活门摩擦力。锥活门静摩擦力f通过试验测量。
67.锥活门处力平衡为：
68.f
小
+f＝p*s，此处s为压力作用在锥活门远离小弹簧一端的面积。
69.f
大
、f
小
根据材料设计弹簧：其中，g＝线材刚性模数；dm＝弹簧中径；nc＝总圈数-2；d＝线径；k为弹性系数；f＝k*(l-h)；l＝弹簧总长；h＝弹簧压缩长度。
70.如图1-4，在飞行一定高度以下，高空活门组件(即高空活门装置)中的电磁阀3接
收起动箱控制信号，置于打开位置，使滑油箱内部与大气相通。当飞行高度一定高度以上时，高空活门组件中的电磁阀3接收起动箱控制信号置于关闭位置，由压差活门5控制滑油箱与大气的通断。随着飞行高度增高，外界气压逐渐减小，滑油箱内压力较外界大气压大16kpa时，压差活门中，平板活门与锥活门被同步推离，压差活门的气路打开，使高压滑油蒸汽通过弯管排入大气。同理，当飞行高度突然降低，外界气压逐渐增大，外界大气压比滑油箱内压力大10kpa时，压差活门中，锥活门被滑油箱内压力推离平板活门，压差活门的气路打开，使滑油箱通过弯管与大气连通，使滑油箱内压力上升直到平衡。当压差活门5故障，滑油箱压力报警，压差活门5的旁通(即应急通道6)上阀门61接收起动箱控制信号，置于打开位置，使滑油箱内部与大气通过应急通道6相通。
71.应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。