專利名稱:調(diào)壓閥控制器的制作方法
本發(fā)明一般與閥控制器有關(guān)，具體與飛機(jī)機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)調(diào)壓閥的控制器有關(guān)。
利用燃?xì)廨啓C(jī)空壓機(jī)的放氣作致冷劑的空氣循環(huán)空調(diào)系統(tǒng)，在商業(yè)和軍用飛機(jī)的機(jī)艙的降溫和增壓中有廣泛的應(yīng)用。在多發(fā)動(dòng)機(jī)飛機(jī)中，習(xí)慣使用復(fù)式空氣循環(huán)致冷機(jī)，每臺(tái)致冷機(jī)用一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的空壓機(jī)的放氣充氣。為保持燃?xì)廨啓C(jī)的工作效率，最好只放出作機(jī)艙降溫和增壓所必需量的空氣?？諌簷C(jī)向空氣循環(huán)機(jī)放過(guò)多的氣流，發(fā)動(dòng)機(jī)的工作費(fèi)用會(huì)有相當(dāng)大的增加。
雖然已提出過(guò)根據(jù)海拔和機(jī)艙溫度等參數(shù)而控制排向空氣循環(huán)機(jī)的空壓機(jī)的放氣氣流的各種系統(tǒng)，但這類系統(tǒng)的大部分都顯示了低于最佳化的氣流控制。
因此，本發(fā)明的主要目的之一，是提出一種改進(jìn)的用于調(diào)節(jié)一臺(tái)或多臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)空壓機(jī)向機(jī)艙空氣循環(huán)空調(diào)系統(tǒng)里的多個(gè)空氣循環(huán)致冷機(jī)供給排放氣流的控制器。
根據(jù)本發(fā)明，有一個(gè)控制器控制一個(gè)調(diào)節(jié)從燃?xì)廨啓C(jī)空壓機(jī)流向空氣循環(huán)致冷機(jī)的放氣氣流的調(diào)壓閥，該控制器是隨進(jìn)入飛機(jī)的沖壓空氣的溫度而變化并且有在第二空氣循環(huán)冷氣機(jī)停止工作時(shí)增加調(diào)壓閥的開度以增加氣流流量，從而冷卻并增壓工作的致冷機(jī)的能力的裝置。該控制器還包括在低致冷需要時(shí)，例如在機(jī)艙的最少裝載情況下，為維持通過(guò)工作的致冷機(jī)的低流量而對(duì)這種增加的閥開度進(jìn)行補(bǔ)償?shù)难b置。
在本發(fā)明的最佳實(shí)施方案中，調(diào)壓閥由一個(gè)氣動(dòng)致動(dòng)器、向致動(dòng)器供給的伺服氣壓操縱，從而致動(dòng)器的運(yùn)轉(zhuǎn)由一個(gè)有一個(gè)對(duì)致動(dòng)器作增壓的主伺服導(dǎo)管中的氣孔的調(diào)壓器控制。氣孔的有效面積及通過(guò)氣孔的氣流由隨沖壓空氣溫度反應(yīng)的活動(dòng)蓋調(diào)節(jié)。主伺服導(dǎo)管還和第二調(diào)壓器相通，在第二空氣循環(huán)致冷機(jī)的不工作狀態(tài)下，第二調(diào)壓器提供主伺服導(dǎo)管中氣壓的步進(jìn)調(diào)節(jié)，從而對(duì)通入閥致動(dòng)器的伺服壓力作步進(jìn)調(diào)節(jié)，以取得調(diào)壓閥的上述增大開度，而補(bǔ)償另一空氣循環(huán)致冷機(jī)的不工作狀態(tài)。主伺服導(dǎo)管中的氣壓的反方向步進(jìn)調(diào)節(jié)，由一可控氣孔執(zhí)行，這氣孔對(duì)第二調(diào)壓器補(bǔ)償，執(zhí)行調(diào)壓閥的部分關(guān)閉，雖然另一空氣循環(huán)致冷機(jī)不工作，而仍能使調(diào)壓閥從全開狀態(tài)達(dá)到部分關(guān)閉狀態(tài)。
圖1為使用兩個(gè)空氣循環(huán)致冷機(jī)的飛機(jī)機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)簡(jiǎn)略示意圖;
圖2為本發(fā)明調(diào)壓閥控制器的概示;
圖3為圖2所示控制器各工況中，通過(guò)一個(gè)空氣循環(huán)致冷機(jī)的調(diào)節(jié)氣壓的曲線圖。
參見圖1，一架用兩個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)5及10作動(dòng)力的飛機(jī)(未示出)，有一個(gè)機(jī)艙15，用兩個(gè)空氣循環(huán)致冷機(jī)20及25，按本技術(shù)領(lǐng)域：
中的常見方式，通過(guò)出口導(dǎo)管30及35，排出冷卻的空氣，對(duì)機(jī)艙降溫并增壓。每一空氣循環(huán)致冷機(jī)，用空壓機(jī)從發(fā)動(dòng)機(jī)5及10通過(guò)放氣管路40，45及50排出的空氣充氣。熟悉本技術(shù)領(lǐng)域：
的人很易理解，飛機(jī)在高致冷需要狀態(tài)下例如在溫暖環(huán)境中和/或在機(jī)艙的高量乘載狀態(tài)下時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)要求空氣循環(huán)機(jī)有接近最高的輸出。相反，飛機(jī)在低冷卻需要的狀態(tài)下，例如在溫度較低的環(huán)境下和/或在機(jī)艙的最低乘載狀態(tài)下的運(yùn)轉(zhuǎn)，要求空氣循環(huán)機(jī)的相當(dāng)?shù)偷妮敵?，甚至適宜將一個(gè)空氣循環(huán)機(jī)停止，節(jié)省發(fā)動(dòng)機(jī)空壓機(jī)的排出氣流。因此，在管路40中設(shè)置有調(diào)壓閥55及60，來(lái)控制送入空氣循環(huán)機(jī)的放氣的量。閥55及60用致動(dòng)器65及70操縱，致動(dòng)器65及70用控制器75及80控制。
控制器75的細(xì)節(jié)在圖2中示出。如上文闡述，調(diào)壓閥55由閥致動(dòng)器65操縱，閥致動(dòng)器用連接桿85和閥連接。致動(dòng)器65中有用活塞桿100和膜片95連接的活塞90，膜片由彈簧105向右偏壓，膜片和活塞之間的空間和大氣接通?？梢匀菀桌斫猱?dāng)活塞90上的壓力可以克服在膜片95上作用的壓力和彈簧105在膜片上加的力時(shí)，活塞及膜向右移動(dòng)，將閥55關(guān)閉。與此相似，當(dāng)作用在膜95上的力能克服活塞90上的氣體壓力時(shí)，活塞和膜向左移動(dòng)，將閥打開。
從主伺服導(dǎo)管110中通過(guò)的空氣，對(duì)致動(dòng)器65的兩端加壓，致動(dòng)器的相對(duì)兩端和導(dǎo)管110接通。導(dǎo)管110設(shè)有一個(gè)限流器115和一個(gè)與外界氣體接通的電磁閥120，電磁閥的啟動(dòng)將閥開啟，于是致動(dòng)器65在右側(cè)立刻接通大氣，將閥55完全關(guān)閉。主伺服導(dǎo)管110中也設(shè)有通氣孔125。
主伺服導(dǎo)管110還和設(shè)有調(diào)壓器135，140及145的第一支管130相通。如圖所示，調(diào)壓器135中有一個(gè)簡(jiǎn)單的彈簧偏壓球閥，而調(diào)壓器140有相似的電磁圈150致動(dòng)的電動(dòng)球閥。調(diào)壓器145有在支管130的末端的通氣孔155。這通氣孔155的有效開度，由與雙金屬元件165連接的活動(dòng)蓋160調(diào)節(jié)，雙金屬元件隨從導(dǎo)管170進(jìn)入飛機(jī)的沖壓空氣的溫度反應(yīng)作差溫膨脹。支管130中還有限流器175，180及190，控制支管中氣壓對(duì)支管路中的各調(diào)壓器的致動(dòng)所作的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。
有一個(gè)其中有限流器200的第二支管195，和緊接限流器175下游的第一支管130接通。
第一及第二支管130及195的終點(diǎn)為分配閥205，這閥中有可往復(fù)運(yùn)動(dòng)的球形元件210。本技術(shù)領(lǐng)域：
中的人可以理解到，球形元件210在閥進(jìn)口處隨加在其上的最高壓力反應(yīng)，將一個(gè)相對(duì)的進(jìn)口關(guān)閉，從而永遠(yuǎn)將來(lái)自支管130或支管195的最高壓力，向出口215傳遞。
出口215和腔220接通，腔220里面有用樞軸在230處安裝的閉合件225，腔220在235處和大氣接通，腔220的右端中放置用彈簧245向上偏壓的活動(dòng)膜片240，止動(dòng)件250和隨膜片活動(dòng)的柱塞253。腔220的左端中，放置由彈簧260向下偏壓的膜片255，彈簧260的預(yù)加載用調(diào)節(jié)螺絲265調(diào)節(jié)。腔220左端的下部中，放置用彈簧275向上偏壓的膜270，彈簧275的預(yù)加載，以本技術(shù)領(lǐng)域：
中常見的方式，由溫度補(bǔ)償座280隨溫度變化反應(yīng)而調(diào)節(jié)。膜255及270用連桿285及290，和活動(dòng)閉合件225的左端連接。腔220的上下部，用里面有動(dòng)態(tài)補(bǔ)償限流器300的管路295連接。
第二支管195有延長(zhǎng)段305，該段和與分配閥205相似的另一分配閥(未示出)連接，但和驅(qū)動(dòng)其他調(diào)壓閥60的閥致動(dòng)器70的控制器關(guān)連。支管195的第二延長(zhǎng)段310，在端部設(shè)有通氣孔315，從這和大氣接通的通氣孔中通過(guò)的氣流，由柱塞320控制，對(duì)調(diào)壓器140進(jìn)行補(bǔ)償，方式在下文中進(jìn)一步詳述。
本發(fā)明控制器75的運(yùn)轉(zhuǎn)如下。在正常狀態(tài)下，兩個(gè)空氣循環(huán)機(jī)都工作時(shí)，閥55下游的管路40中的經(jīng)調(diào)節(jié)的壓力是由致動(dòng)器65操縱的調(diào)壓閥55調(diào)定，致動(dòng)器65由控制器75隨導(dǎo)管170中的沖壓氣溫的響應(yīng)而控制。雙金屬元件165隨沖壓空氣溫度變化而彎曲，將調(diào)節(jié)通氣孔155有效開度的蓋件160推動(dòng)。蓋160隨沖壓氣溫的增高反應(yīng)所作逆時(shí)針方向的旋轉(zhuǎn)，將使通氣孔155的有效開度增大，從而降低第一支管130中的壓力。與此相似，蓋160隨沖壓氣溫的下降反應(yīng)所作順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，將使通氣孔155關(guān)閉，從而增高支管130中的壓力。支管130中壓力的這種變化，被傳遞到腔220中的分配閥205和膜片240上。假設(shè)分配閥205中球形元件210的位置如圖中所示，沖壓氣溫從穩(wěn)定狀態(tài)的上升，將使通氣孔155進(jìn)一步開大，從而降低支管130中膜240上的壓力，并降低閉合件225右端上的向下的氣壓。這便使閉合件上的穩(wěn)態(tài)凈合力，將閉合件向逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，從而減小主伺服導(dǎo)管110中的通氣孔125的有效開度。這便增高了導(dǎo)管110中的伺服壓力，從而增高作用在致動(dòng)器膜片95上的力。限流器115延遲這增加的壓力對(duì)活塞90的影響，從而活塞及膜向左移，將調(diào)壓閥55開大，以增大通過(guò)管路40進(jìn)入空氣循環(huán)致冷機(jī)20的氣流。
與此相似，再假設(shè)分配閥205中的球形元件210的位置如圖中所示，沖壓氣溫的下降使蓋160減小通氣孔155的有效開度，從而增加支管130中膜片240上的壓力。這樣便使作用在閉合件225右端上的向下的力，從穩(wěn)定狀態(tài)上升，從而將閉合件225按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，以增大通氣孔125的開度，從而降低主伺服導(dǎo)管110中的壓力。在膜95上的減壓，活塞90上的壓力便克服膜片上的壓力，使活塞和膜向右移動(dòng)，從而關(guān)閉調(diào)壓閥55，來(lái)減少通過(guò)管路40進(jìn)入空氣循環(huán)機(jī)20的氣流。
參見圖3，用于同時(shí)操縱兩個(gè)空氣循環(huán)機(jī)的導(dǎo)管40中受調(diào)節(jié)的壓力對(duì)沖壓氣溫變化的控制反應(yīng)，在圖中用線段325表示，沖壓氣溫的升高使導(dǎo)管40中的受調(diào)節(jié)的壓力增高，沖壓氣溫的下降使導(dǎo)管40中的受調(diào)節(jié)的壓力下降。如線段330表示，柱塞253自由端和閉合件225右端之間的完全由彈簧245調(diào)節(jié)的距離，使膜240隨沖壓氣溫的一個(gè)低溫范圍(小于T)內(nèi)的升、降反應(yīng)而運(yùn)動(dòng)，從而膜的這種運(yùn)動(dòng)不影響225的任何運(yùn)動(dòng)，致動(dòng)器65兩端的伺服壓力便能保持恒定。通氣孔155完全關(guān)閉時(shí)，調(diào)壓器135保持支管130中處于恒壓。如圖3中的線段335所示，當(dāng)沖壓氣溫升高(高于T)，蓋160將通氣孔155開到最大面積時(shí)，止動(dòng)件250就限制膜240向上運(yùn)動(dòng)，從而沖壓氣溫的進(jìn)一步升高對(duì)閉合件225的位置，主伺服導(dǎo)管110和致動(dòng)器65中的伺服壓力不起作用，因此也不影響調(diào)壓閥55的開度。
如果因?yàn)榭諝庋h(huán)機(jī)25的運(yùn)轉(zhuǎn)失常，或有低量致冷需要而要求將空氣循環(huán)機(jī)25停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，便向電磁圈150通電，從而將調(diào)壓閥140開放，將支管130中的壓力和大氣相通。這閥的開放實(shí)現(xiàn)支管130中標(biāo)稱穩(wěn)態(tài)壓力的步進(jìn)下降，從而閉合件225位置的穩(wěn)態(tài)變化，實(shí)現(xiàn)主伺服導(dǎo)管110中標(biāo)稱穩(wěn)態(tài)壓力的相應(yīng)增高。伺服導(dǎo)管110內(nèi)標(biāo)稱壓力的步進(jìn)變化，實(shí)現(xiàn)閥55的開度更大的標(biāo)稱調(diào)定。這有提高與從空氣循環(huán)機(jī)單機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中通過(guò)的氣流相關(guān)的最低調(diào)節(jié)壓力的作用，如圖3中線段340所示。如線段345所示，沖壓氣溫在這種條件下的變化，會(huì)造成閥55置位的相應(yīng)變化，因此，在兩空氣循環(huán)機(jī)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，也對(duì)管路40中的壓力作上述的調(diào)節(jié)。
假如要求對(duì)調(diào)壓器140補(bǔ)償，例如在極低量致冷要求條件下(即空艙條件)的空氣循環(huán)機(jī)單機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，柱塞320被啟動(dòng)，將通氣孔315關(guān)閉，而提高第二支管195中的氣壓。這樣提高的壓力使分配閥205的閥球210向左滑動(dòng)，關(guān)閉第一支管130，從而將這時(shí)已在第二支管195中增加壓力加到膜240上，造成閉合件225按與上面敘述相似的方式，將通氣孔125開放。這樣便可以響應(yīng)低量致冷的要求，把主伺服導(dǎo)管110中和膜95上的壓力減低，從而部分關(guān)閉閥55，而減少通過(guò)空氣循環(huán)機(jī)單機(jī)的流量。
熟悉本技術(shù)領(lǐng)域：
的人從上文可以清楚看到，本發(fā)明的控制器，可隨沖壓氣溫的變化和機(jī)艙的致冷需要反應(yīng)，有效控制空壓機(jī)向飛機(jī)空調(diào)系統(tǒng)若干空氣循環(huán)致冷機(jī)供給放泄空氣的流量。控制器可將空氣循環(huán)機(jī)的單機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，迅速而有效轉(zhuǎn)換為多機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。然而，對(duì)空壓機(jī)放氣的有效調(diào)節(jié)，并不會(huì)損害控制器的靈活性，因?yàn)榕c空氣循環(huán)機(jī)單機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)關(guān)連的最低限度調(diào)節(jié)壓力，可受到迅速的調(diào)節(jié)，補(bǔ)償致冷要求的變化。
雖然對(duì)本發(fā)明參照其一特定最佳實(shí)施方案，作了以上的說(shuō)明和敘述，但本技術(shù)領(lǐng)域：
中的熟練者可以理解，可對(duì)本系統(tǒng)作各種修改，而不脫離本發(fā)明的范圍。例如，雖然對(duì)本發(fā)明的控制器的說(shuō)明參照的是使用兩臺(tái)空氣循環(huán)致冷機(jī)的雙發(fā)動(dòng)機(jī)飛機(jī)，但可理解到本發(fā)明可適用于多臺(tái)的致冷機(jī)。根據(jù)同樣理由，雖然解說(shuō)了閥和流量控制裝置的各種構(gòu)形，但仍還可用各種等同的裝置，而不脫離本說(shuō)明書中之發(fā)明范圍。因此，應(yīng)理解到下面權(quán)利要求
書既包括已說(shuō)明的實(shí)施方案，但也包括屬于本發(fā)明實(shí)際精神和范圍內(nèi)的一切等同實(shí)施方案。
權(quán)利要求
1.一種飛機(jī)機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)中包括兩個(gè)向該機(jī)艙供給冷卻空氣的空氣循環(huán)致冷機(jī)，從該空氣循環(huán)致冷機(jī)中通過(guò)的空氣氣流，可由兩個(gè)調(diào)壓閥控制，每一該調(diào)壓閥設(shè)置在相應(yīng)的主空氣流導(dǎo)管內(nèi)并由相應(yīng)的氣動(dòng)閥致動(dòng)器操縱，其改進(jìn)處的特征在于一個(gè)控制器控制一個(gè)和一個(gè)所述調(diào)壓閥關(guān)連的所述氣動(dòng)閥致動(dòng)器，控制器中包括有一個(gè)主伺服導(dǎo)管和所述的主氣流導(dǎo)管以及將氣壓從所述主氣流引入的所述氣動(dòng)閥致動(dòng)器連接；一個(gè)第一調(diào)壓器和所述的主伺服導(dǎo)管連接，隨沖壓氣溫反應(yīng)連續(xù)調(diào)節(jié)主伺服導(dǎo)管中的氣壓，從而隨沖壓氣溫的反應(yīng)控制所述閥致動(dòng)器；一個(gè)第二調(diào)壓器和所述的主伺服導(dǎo)管連接，從而響應(yīng)一個(gè)與停止一個(gè)和另一個(gè)致動(dòng)器相連的空氣循環(huán)機(jī)的輸入信號(hào)來(lái)對(duì)主伺服導(dǎo)管中氣壓作步進(jìn)調(diào)節(jié)，從而通過(guò)所述的一個(gè)閥致動(dòng)器而實(shí)現(xiàn)開大所述的一個(gè)調(diào)壓閥；對(duì)所述的第二調(diào)壓器進(jìn)行補(bǔ)償?shù)难b置和所述的主伺服導(dǎo)管連接，來(lái)實(shí)現(xiàn)在所述的空氣循環(huán)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所述的一個(gè)調(diào)壓閥部分關(guān)閉。
2.如權(quán)利要求
1的飛機(jī)機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于一個(gè)第一支管和所述的主伺服導(dǎo)管連接;和所述的第一調(diào)壓器包括一個(gè)設(shè)置在所述的第一支管中的第一通氣孔，所述的第一通氣孔的有效開度是由一個(gè)隨沖壓氣溫變化改變位置的第一閉合活動(dòng)件來(lái)調(diào)節(jié)。
3.如極利要求2的飛機(jī)機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于所述的第二調(diào)壓器包括有和所述的第一支管連接的可控致動(dòng)的卸壓閥。
4.如權(quán)利要求
1的飛機(jī)機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于一個(gè)第一支管和所述的主伺服導(dǎo)管連接;所述的第二調(diào)壓器設(shè)置在所述的第一支管中來(lái)控制其中的氣壓，和一個(gè)第二通氣孔設(shè)置在所述的主伺服導(dǎo)管中來(lái)調(diào)節(jié)其中的壓力，所述的第二通氣孔的有效開度是由一個(gè)隨所述第一支管中氣壓的變化而改變位置的第二活動(dòng)蓋件所調(diào)節(jié);所述的對(duì)第二調(diào)壓器進(jìn)行補(bǔ)償?shù)难b置中包括有按選擇取消所述第二蓋件對(duì)所述第一支管中氣壓變化作響應(yīng)的裝置。
5.如權(quán)利要求
4的飛機(jī)機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于一個(gè)第二支管和所述的第一支管連接來(lái)從其中獲得增壓，所述的按選擇取消所述的第二活動(dòng)蓋件對(duì)所述的第一支管中氣壓作響應(yīng)的裝置包括有使該第二活動(dòng)蓋件隨所述的第二支管中氣壓作響應(yīng)的裝置。
6.如權(quán)利要求
5中的飛機(jī)機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于一個(gè)控制致動(dòng)器和所述的第二蓋件連接來(lái)根據(jù)加在該控制致動(dòng)器上的氣壓調(diào)定所述的第二蓋件;所述的取消裝置包括一個(gè)有二個(gè)進(jìn)口和所述的第一和第二支管連接、一個(gè)出口和所述的控制致動(dòng)器連接的分配閥;所述的分配閥隨輸入其中的輸入信號(hào)自動(dòng)地將在所述的第一及第二支管中的最高氣壓作用于所述的第二氣壓致動(dòng)器。
7.如權(quán)利要求
5的飛機(jī)機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于一個(gè)設(shè)置在所述的第二支管中的第三通氣孔;和一個(gè)用于選擇關(guān)閉所述第三通氣孔來(lái)在所述的第二支管中的氣壓提供一個(gè)步進(jìn)增加，從而為將所述第二支管中的氣壓作用于所述的控制致動(dòng)器而致動(dòng)所述的分配閥的裝置。
8.如權(quán)利要求
2的飛機(jī)機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于一個(gè)限制所述第一支管中壓力的第三調(diào)壓器設(shè)置在所述第一支管中，從而當(dāng)所述第一通氣孔由所述第一活動(dòng)蓋有效關(guān)閉時(shí)限制所述調(diào)壓器的關(guān)閉程度。
專利摘要
本發(fā)明描述了一種控制從若干空氣循環(huán)機(jī)之一通過(guò)的致冷氣流的調(diào)壓閥控制器?？刂破髦邪ㄓ须S沖壓氣體濕度變化而控制氣流的調(diào)壓裝置，以及隨運(yùn)轉(zhuǎn)的空氣循環(huán)機(jī)數(shù)目變化的調(diào)壓裝置。
文檔編號(hào)B64D13/08GK87104608SQ87104608
公開日1988年1月13日 申請(qǐng)日期1987年6月30日
發(fā)明者羅伯特·伯納德·古德曼 申請(qǐng)人:聯(lián)合工藝公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan