一种起动空气阀气流过滤装置的制作方法

1.本发明属于航空发动机起动子系统附件领域，涉及一种气流过滤装置，具体涉及一种起动空气阀气流过滤装置。


背景技术：

2.在飞机发动机启动过程中，通常采用空气涡轮起动机带动飞机发动机冷运转，当足量空气流入飞机发动机时，燃料在燃烧室内点燃以启动飞机发动机。若无起动机带动飞机发动机冷运转，发动机将无法正常启动。来自起动机的压缩空气由起动空气阀控制调节，起动空气阀现在普遍采用气动式蝶阀结构。
3.通常，在起动空气阀通道内安装有一探针，使流经通道的空气通过探针转向起动空气阀，从而实现起动空气阀的气动控制。然而，进入起动空气阀的空气可能含有各种颗粒、污垢等污染物，当空气被引入起动空气阀内的各部件时，如排气孔、作动机构、弹簧等，空气中的颗粒可能积聚在部件上，从而降低阀的性能并增加维修频率。为减少颗粒污染，通常在探针下游或探针内部安装气流过滤装置，最常用的是多孔过滤器，如嵌入探针内的金属网或烧结金属粉末。这类多孔过滤器的孔隙易堵塞，寿命有限，需要频繁更换探针。其他类型的过滤装置有朝向下游的过滤探针，尽管这类过滤装置不需要频繁更换，但其进气效率较低，在实际应用中并不高效。


技术实现要素：

4.为解决上述问题，本发明提供了一种起动空气阀气流过滤装置，该过滤装置通过气动构型分离空气及颗粒，具有较高的进气效率，结构简单且无需频繁更换，能够有效避免空气中的粒子对起动空气阀部件的磨损和污染，从而提高起动空气阀的寿命和可靠性，为飞机发动机的启动提供可靠保障。
5.为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
6.一种起动空气阀气流过滤装置，包括前缘、主体和粒子分离段，气流经过锥形的前缘分别沿着主体的两侧向后流动，粒子分离段设在主体的后段，在粒子分离段由该段的气动式构型分离空气和其中的粒子，粒子分离段设有气流进气口并与主体内部连通，粒子分离段的空气进口方向朝后。
7.进一步的，该气流过滤装置是轴对称构型，具体为前缘、主体和粒子分离段相对于中轴对称。
8.进一步的，该起动空气阀气流过滤装置为鱼型截面拉长的筒状结构，前缘设在前端为锥形结构，将气流分离为两股，主体为鱼型截面的中段部分，主体中间为空腔并且上端连通起动空气阀内部，粒子分离段为鱼型截面折转部和尾部，粒子分离段的后端开口形成进气口，进气口与主体的空腔连通。
9.进一步的，前缘攻角范围为40
°
～60
°
。
10.进一步的，当含粒子的气流经过粒子分离段后，具有更大惯性的粒子在鱼尾型的
粒子分离段引导下，沿粒子运动轨迹继续运动，气流在起动空气阀内外压差力的作用下通过进气口进入主体，继而流向起动空气阀内部。
11.进一步的，粒子分离段的收缩比是进气口面积与喉道面积之比，喉道是粒子分离段的鱼尾型最窄处；通过控制粒子分离段的鱼尾型圆弧半径r对收缩比进行调节。
12.进一步的，粒子分离段的收缩比为3～5。
13.进一步的，前缘、主体和粒子分离段的内外型面之间的厚度范围为1～2mm。
14.进一步的，粒子分离段内型面沿气流方向形成收缩通道，气流从进气口进入粒子分离段的内部后，在收缩通道的压缩下将加速运动直至进入主体内部的空腔。
15.进一步的，该起动空气阀气流过滤装置垂直于气流方向安装在起动空气阀通道内部，安装时前缘朝向起动空气阀进口，粒子分离段朝向起动空气阀出口。
16.有益效果：
17.1、相对于现有技术，本发明提供的起动空气阀气流过滤装置充分利用气动原理、结构简单、维修制造成本低、便于工程实现。
18.2、通过气动构型分离空气及颗粒，具有较高的进气效率，能够有效避免空气中的粒子对起动空气阀部件的磨损和污染，从而提高起动空气阀的寿命和可靠性，为飞机发动机的启动提供可靠保障。
19.3、本发明未使用滤网等需要更换维护的零件，保证了进气效率在长时间使用过程中始终不变，另外控制了使用成本，保证了使用寿命。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明专利实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明专利的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
21.图1是起动空气阀气流过滤装置示意图；
22.图2是起动空气阀气流过滤装置具体实施案例图；
23.其中，1—前缘，2—主体，3—粒子分离段，4—气流，5—粒子，6—粒子运动轨迹。
具体实施方式
24.本部分是本发明的实施例，用于解释和说明本发明的技术方案。在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以互相组合。
25.本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方向或位置关系为给予附图说是的方位或位置关系，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装置或与案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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或隐含包括更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或以上。
26.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”应做广义解释，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或者一体化连接；可以是机械连接，也可以是点连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介简介连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
27.一种起动空气阀气流过滤装置，包括前缘1、主体2和粒子分离段3，气流经过锥形的前缘1分别沿着主体2的两侧向后流动，粒子分离段3设在主体2的后段，在粒子分离段3由该段的气动式构型分离空气和其中的粒子，粒子分离段3设有气流进气口并与主体2的内部连通，粒子分离段3的空气进口方向朝后。
28.该气流过滤装置是轴对称构型，具体为前缘1、主体2和粒子分离段3相对于中轴对称。
29.该起动空气阀气流过滤装置为鱼型截面拉长的筒状结构，前缘1设在前端为锥形结构，将气流分离为两面，主体2为鱼型截面的中段部分，主体2中间为空腔并且上端连通起动空气阀内部，粒子分离段3为鱼型截面折转部和尾部，粒子分离段3的后端开口形成进气口，进气口与主体2的空腔连通。
30.前缘1攻角范围为40
°
～60
°
。
31.当含粒子5的气流4经过粒子分离段3后，具有更大惯性的粒子5在鱼尾型的粒子分离段3引导下，沿粒子运动轨迹6继续运动，气流4在起动空气阀内外压差力的作用下通过进气口进入主体2，继而流向起动空气阀内部。
32.粒子分离段3的收缩比是进气口面积与喉道面积之比，喉道是粒子分离段3的鱼尾型最窄处；通过控制粒子分离段3的鱼尾型圆弧半径r对收缩比进行调节。
33.粒子分离段3的收缩比为3～5。
34.主体2和粒子分离段3的内外型面之间的厚度范围为1～2mm。
35.粒子分离段3内型面沿气流方向形成收缩通道，气流4从进气口进入粒子分离段3的内部后，在收缩通道的压缩下将加速运动直至进入主体2内部的空腔。
36.该起动空气阀气流过滤装置垂直于气流方向安装在起动空气阀通道内部，安装时前缘1朝向起动空气阀进口，粒子分离段3朝向起动空气阀出口。
37.该装置整体构型的生成方法为垂直于所述型面拉伸至适当长度。
38.粒子分离段3的圆弧半径r越小，收缩比越大，粒子5运动的向心力越大，此时粒子5在惯性力和向心力的合力作用下沿粒子运动轨迹6运动，可达到将即使较小的粒子5也能够从气流4中分离的效果。
39.上述技术方案的工作原理为：当含粒子的气流经过粒子分离段后，具有更大惯性的粒子沿粒子运动轨迹继续运动，气流在内外压力差的作用下进入气流过滤装置主体，继而流向起动空气阀内部。粒子分离段收缩比可通过粒子分离段的圆弧半径r调节，r越小，收缩比越大，粒子运动的向心力越大，此时粒子在惯性力和向心力的合力作用下沿粒子运动轨迹运动，可达到将较小的粒子从气流中分离的效果。另一方面，粒子分离段内型面沿气流方向形成收缩通道，气流进入粒子分离段内部后将加速运动直至进入主体，继而流向起动空气阀内部，提高进气效率。
40.图2提供了起动空气阀气流过滤装置的一个实施例，可以看到气流过滤装置安装于阀体通道内，前缘1朝向起动空气阀进口，粒子分离段3朝向起动空气阀出口。请参阅图2
所示，当气压电磁阀通电时，气流4经过气流过滤装置进入起动空气阀内部，气流4中掺杂的粒子5通过气流过滤装置的粒子分离段3在惯性力和向心力的合力作用下沿粒子运动轨迹6运动；气流4经过气压电磁阀、速率控制装置进入作动机构的作动上腔，并作用于作动腔内的活塞上，气动力推动活塞向下运动，从而带动蝶板打开。
41.本实施例提供的气流过滤装置结构简单、维修制造成本低，有效避免了空气中的粒子对起动空气阀部件的磨损和污染，同时具有更高的进气效率，为起动空气阀提供了一种切实可行的气流过滤装置。
42.另外，本发明的具体实现方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种起动空气阀气流过滤装置，其特征在于，包括前缘(1)、主体(2)和粒子分离段(3)，气流经过锥形的前缘(1)分别沿着主体(2)的两侧向后流动，粒子分离段(3)设在主体(2)的后段，在粒子分离段(3)由该段的气动式构型分离空气和其中的粒子，粒子分离段(3)设有气流进气口并与主体内部连通，粒子分离段(3)的进气口方向朝后。2.根据权利要求1所述的一种起动空气阀气流过滤装置，其特征在于，该气流过滤装置是轴对称构型，具体为前缘(1)、主体(2)和粒子分离段(3)相对于中轴对称。3.根据权利要求1所述的一种起动空气阀气流过滤装置，其特征在于，该起动空气阀气流过滤装置为鱼型截面拉长的筒状结构，前缘(1)设在前端为锥形结构，将气流分离为两股，主体(2)为鱼型截面的中段部分，主体(2)中间为空腔并且上端连通起动空气阀内部，粒子分离段(3)为鱼型截面折转部和尾部，粒子分离段(3)的后端开口形成进气口，进气口与主体(2)的空腔连通。4.根据权利要求3所述的一种起动空气阀气流过滤装置，其特征在于，前缘(1)攻角范围为40
°
～60
°
。5.根据权利要求3所述的一种起动空气阀气流过滤装置，其特征在于，当含粒子(5)的气流(4)经过粒子分离段(3)后，具有更大惯性的粒子(5)在鱼尾型的粒子分离段(3)引导下，沿粒子运动轨迹(6)继续运动，气流(4)在起动空气阀内外压差力的作用下通过进气口进入主体(2)，继而流向起动空气阀内部。6.根据权利要求3所述的一种起动空气阀气流过滤装置，其特征在于，粒子分离段(3)的收缩比是进气口面积与喉道面积之比，喉道是粒子分离段(3)的鱼尾型最窄处；通过控制粒子分离段(3)的鱼尾型圆弧半径r对收缩比进行调节。7.根据权利要求6所述的一种起动空气阀气流过滤装置，其特征在于，粒子分离段(3)的收缩比为3～5。8.根据权利要求3所述的一种起动空气阀气流过滤装置，其特征在于，前缘(1)、主体(2)和粒子分离段(3)的内外型面之间的厚度范围为1～2mm。9.根据权利要求3所述的一种起动空气阀气流过滤装置，其特征在于，粒子分离段(3)内型面沿气流方向形成收缩通道，气流(4)从进气口进入粒子分离段(3)的内部后，在收缩通道的压缩下将加速运动直至进入主体(2)内部的空腔。10.根据权利要求1所述的一种起动空气阀气流过滤装置，其特征在于，该起动空气阀气流过滤装置垂直于气流方向安装在起动空气阀通道内部，安装时前缘(1)朝向起动空气阀进口，粒子分离段(3)朝向起动空气阀出口。

技术总结
本发明属于航空发动机起动子系统附件领域，公开了一种起动空气阀气流过滤装置，包括前缘、主体和粒子分离段，气流经过锥形的前缘分别沿着主体的两侧向后流动，粒子分离段设在主体的后段，在粒子分离段由该段的气动式构型分离空气和其中的粒子，粒子分离段设有气流进气口并与主体内部连通，粒子分离段的空气进口方向朝后。该气流过滤装置结构简单，便于安装，无需频繁更换，可降低制造成本。此外，该气流过滤装置有效避免了气流中的粒子对起动空气阀部件的磨损和污染，有利于提高起动空气阀的寿命和可靠性。命和可靠性。命和可靠性。


技术研发人员：张可心 杨歆海 张洋洋 胡亮 高瞻
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司金城南京机电液压工程研究中心
技术研发日：2023.04.07
技术公布日：2023/8/14