BR102019026437A2

BR102019026437A2 - Válvula solenoide para um sistema antigelo de aeronave, sistema antigelo para aeronave, e, método para controlar o fluxo de fluido entre canais de fluido de um sistema antigelo de aeronave

Info

Publication number: BR102019026437A2
Application number: BR102019026437-3A
Authority: BR
Inventors: Giacomo MEZZINO; Gianfranco SALVATORIELLO
Original assignee: Microtecnica S.R.L.
Priority date: 2019-07-26
Filing date: 2019-12-12
Publication date: 2021-02-09
Also published as: US20210025513A1; CA3064228A1; EP3770473A1

Abstract

válvula solenoide para um sistema antigelo de aeronave, sistema antigelo para aeronave, e, método para controlar o fluxo de fluido entre canais de fluido de um sistema antigelo de aeronave a invenção refere-se a uma válvula solenoide (100) para um sistema antigelo de aeronave. a válvula solenoide (100) compreende: um solenoide (110); uma forquilha (120) disposto para ser acionado pelo solenoide (110) entre uma primeira posição de forquilha e uma segunda posição de forquilha; e um êmbolo (130) disposto para ser acionado entre uma primeira posição do êmbolo e uma segunda posição do êmbolo para controlar o fluxo de fluido entre os canais de fluido (142, 144, 146). o êmbolo (130) compreende um elemento magnético (132) próximo à forquilha (120). existe uma folga (150) entre o êmbolo (130) e a forquilha (120) quando a forquilha (120) está na segunda posição da forquilha, de modo que a força magnética que atua no elemento magnético (132) do êmbolo (130) impele o êmbolo (130) para a segunda posição do êmbolo.

Description

VÁLVULA SOLENOIDE PARA UM SISTEMA ANTIGELO DE AERONAVE, SISTEMA ANTIGELO PARA AERONAVE, E, MÉTODO PARA CONTROLAR O FLUXO DE FLUIDO ENTRE CANAIS DE FLUIDO DE UM SISTEMA ANTIGELO DE AERONAVE

Campo da Técnica

[001] A invenção refere-se a uma válvula solenoide, particularmente a uma válvula solenoide para um sistema antigelo para uma aeronave.

Fundamentos

[002] As válvulas operadas por solenoide para sistemas antigelo de aeronaves precisam suportar condições operacionais e ambientais extremas. Por exemplo, essas válvulas podem ser expostas a altas acelerações vibracionais (por exemplo, várias dezenas de vezes a gravidade padrão), fluxo de massa pneumático de alta temperatura (por exemplo, cerca de 650°C) e altas temperaturas ambientais (por exemplo, cerca de 150°C). De fato, essas válvulas geralmente estão em um ambiente de motor e as temperaturas ambiente podem facilmente chegar a 200°C, enquanto a massa de fluxo de ar derramado é tipicamente aquecida de 600°C a 700°C. A combinação de efeitos térmicos e mecânicos representa um difícil desafio de engenharia para o projeto de um núcleo elétrico solenoide e geralmente é focada em manter a temperatura da bobina em um nível aceitável. Além disso, a integridade estrutural e a conformidade do desempenho precisam ser garantidas em um ambiente vibracional altamente exigente.

[003] Existem diferentes tipos de válvulas solenoides de 3 vias para resolver os problemas acima. A arquitetura para uma configuração normalmente requer uma mola de reajuste no lado pneumático da válvula, cuja mola é disposta para impulsionar um êmbolo no fluxo pneumático para uma primeira posição preferida quando o solenoide da válvula é desenergizado. O solenoide pode ser energizado para empurrar o êmbolo contra a força da mola e para uma segunda posição. No entanto, o lado pneumático da válvula é exposto às condições mais extremas e, portanto, a mola deve tolerar essas condições. Vibrações e fadiga térmica podem significar que o relaxamento da mola durante o tempo de vida da válvula pode ser afetado e, como tal, o uso de molas é normalmente considerado um risco e uma possível razão para a baixa confiabilidade das válvulas.

[004] Em uma configuração alternativa, a mola está localizada em um lado oposto da válvula ao lado pneumático (por exemplo, próximo a uma extremidade oposta do êmbolo) e o solenoide é energizado para o êmbolo de movimento para a primeira posição preferida e desenergizado para movê-lo para a segunda posição. A desvantagem de tais soluções é que é difícil garantir o posicionamento de correção do êmbolo no fluxo de massa pneumático quando o solenoide é energizado. Portanto, essas válvulas frequentemente dependem de pressões dentro do fluxo de massa que agem para manter o êmbolo (ou uma esfera acionada pelo êmbolo) na posição desejada. O vazamento pode ocorrer entre os canais de fluido dentro da válvula se as pressões flutuarem ou forem insuficientes para manter o êmbolo (ou esfera) em posição contra altas vibrações ou acelerações.

[005] Em vista das questões acima, são desejáveis melhorias nas válvulas solenoides para sistemas antigelo de aeronaves para condições extremas.

Sumário

[006] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é fornecida uma válvula solenoide para um sistema antigelo de aeronave compreendendo: um solenoide; uma forquilha disposto para ser acionado pelo solenoide entre uma primeira posição de forquilha e uma segunda posição de forquilha; e um êmbolo disposto para ser acionado entre uma primeira posição do êmbolo e uma segunda posição do êmbolo para controlar o fluxo de fluido entre os canais de fluido; em que o êmbolo compreende um elemento magnético próximo à forquilha; e em que existe um espaço entre o êmbolo e a forquilha quando a forquilha está na segunda posição da forquilha, de modo que a força magnética que atua no elemento magnético do êmbolo impele o êmbolo à segunda posição do êmbolo.

[007] O êmbolo pode ser impelido para - e mantido em - a segunda posição do êmbolo por atração magnética entre o elemento magnético do êmbolo e a forquilha. O êmbolo pode mover-se com a forquilha, por exemplo, pelo menos parcialmente. Por exemplo, quando a forquilha é acionado para a segunda posição da forquilha, ele pode mover o êmbolo para a segunda posição do êmbolo (por exemplo, por atração magnética para o elemento magnético). Quando a forquilha se move para a primeira posição, ele pode mover o êmbolo para a primeira posição (por exemplo, pressionando o elemento magnético). A válvula pode, portanto, ser disposta de modo que o êmbolo possa estar na primeira posição do êmbolo quando a forquilha está na primeira posição da forquilha e pode estar na segunda posição do êmbolo quando a forquilha está na segunda posição da forquilha.

[008] A forquilha pode ser feita de qualquer material adequado para atuação pelo solenoide e atração magnética ao elemento magnético do êmbolo. A forquilha pode ser magneticamente suscetível e tornada magnético pelo solenoide, ou pode ser magneticamente responsiva (isto é, responsivo a campos magnéticos). A forquilha pode, portanto, ser acionada pela ação de um campo eletromagnético gerado pelo solenoide. A forquilha pode compreender material ferromagnético ou outro material suscetível ou magneticamente adequado.

[009] A forquilha também pode se mover em relação ao êmbolo. A forquilha e o êmbolo podem se mover substancialmente na mesma direção. A distância movida pela forquilha entre a primeira posição da forquilha e a segunda posição da forquilha pode ser maior que a distância movida pelo êmbolo entre a primeira posição do êmbolo e a segunda posição do êmbolo. Pode não haver um espaço entre a forquilha e o êmbolo quando a forquilha está na primeira posição da forquilha e o êmbolo está na primeira posição do êmbolo. Ou seja, as faces opostas do êmbolo e da forquilha podem estar em contato ou adjacentes quando a forquilha e o êmbolo estão em suas respectivas primeiras posições. A folga pode, portanto, ser formada pelo movimento da forquilha em relação ao êmbolo, de modo que a forquilha fique afastada do êmbolo quando estiver na segunda posição da forquilha. A forquilha pode mover o êmbolo da primeira posição do êmbolo para a segunda posição do êmbolo por atração magnética entre o elemento magnético e a forquilha, e/ou pode mover o êmbolo para a primeira posição do êmbolo, contatando e apoiando contra o êmbolo para empurrá-lo mecanicamente. A forquilha pode suportar o elemento magnético do êmbolo para mover o êmbolo da segunda posição do êmbolo para a primeira posição do êmbolo. O êmbolo pode ser disposto para ser acionado pela forquilha entre a primeira posição do êmbolo e a segunda posição do êmbolo.

[0010] O solenoide pode ser energizado para acionar a forquilha e pode ser energizado para acionar a forquilha da primeira posição da forquilha até a segunda posição da forquilha. O êmbolo também pode ser acionado, pelo menos parcialmente, pelo solenoide, e pode ser acionado pelo solenoide na mesma direção que a forquilha. Ou seja, o campo eletromagnético gerado pelo solenoide para acionar a forquilha também pode aplicar uma força ao elemento magnético do êmbolo.

[0011] Os canais de fluido podem ser definidos dentro de um lado pneumático da válvula solenoide. A válvula pode ser disposta de modo que o movimento do êmbolo entre a primeira posição do êmbolo e a segunda posição do êmbolo mude os canais de fluido dentro da válvula que estão conectados fluidamente entre si, controlando desse modo o fluxo de fluido entre esses canais. Portanto, a ativação do solenoide pode controlar o fluxo de fluido entre os canais de fluido.

[0012] A válvula solenoide pode compreender um mecanismo de inclinação disposto para empurrar a forquilha para a primeira posição da forquilha. A válvula solenoide pode compreender um mecanismo de inclinação disposto para acionar a forquilha. O mecanismo de inclinação pode ser disposto para pressionar a forquilha contra a ação do solenoide, por exemplo, quando o solenoide é energizado. O solenoide pode ser disposto para superar a força de pressão do mecanismo de inclinação para mover a forquilha, por exemplo, para a segunda posição da forquilha. Alternativamente, o mecanismo de inclinação pode ser disposto para impulsionar a forquilha para a segunda posição de forquilha e o solenoide pode ser energizado para acionar a forquilha para a primeira posição. O mecanismo de inclinação pode ser disposto para acionar o êmbolo e pode ser disposto para empurrar o êmbolo para a primeira posição do êmbolo, por exemplo, por contato com a forquilha, de modo que o movimento da forquilha empurre o êmbolo para a primeira posição do êmbolo. O mecanismo de inclinação pode ser disposto para acionar o êmbolo, acionando a forquilha. A posição da forquilha (e, portanto, também a posição do êmbolo) pode, portanto, ser determinada se o solenoide estiver ativo ou não. Se o solenoide for energizado, a força de inclinação do mecanismo de inclinação poderá ser superada para que a forquilha e o êmbolo estejam em uma de suas primeira ou segunda posições respectivas, e quando o solenoide não é desenergizado, o mecanismo de inclinação pode retornar a forquilha e o êmbolo para a outra das primeira ou segunda posições.

[0013] A forquilha pode empurrar o êmbolo para a posição do primeiro êmbolo quando a forquilha está na posição da primeira forquilha. Por exemplo, uma extremidade do êmbolo próximo à forquilha pode entrar em contato com a forquilha (por exemplo, quando a forquilha se move da segunda posição da forquilha) e, assim, ser empurrada para a primeira posição do êmbolo. O êmbolo pode, portanto, ser empurrado para a primeira posição do êmbolo pelo mecanismo de inclinação, através da forquilha.

[0014] O mecanismo de inclinação pode ser qualquer mecanismo adequado para pressionar a forquilha e ou o êmbolo para uma posição preferida. O mecanismo de inclinação pode ser um elemento de inclinação. Por exemplo, o mecanismo de inclinação pode ser de mola. O mecanismo de inclinação pode ser fornecido por gravidade, por exemplo em virtude da orientação da válvula solenoide durante o uso.

[0015] O solenoide pode ser operável para tornar magnético o elemento magnético do êmbolo. O elemento magnético do êmbolo pode ou não ser permanentemente magnético e pode ou não ser atraído magneticamente para a forquilha quando o solenoide não está energizado. O elemento magnético pode ser atraído magneticamente para a forquilha apenas quando o solenoide é energizado. Ou seja, o magnetismo do elemento magnético pode surgir devido a um campo eletromagnético do solenoide, de modo que, após a ativação do solenoide, o elemento magnético é, desse modo, tornado magnético e atraído pela forquilha. O elemento magnético pode, portanto, ser um elemento magneticamente suscetível disposto para ser magnetizado pela exposição a um campo eletromagnético. O elemento magnético pode ser um segunda forquilha. O elemento magnético pode compreender um material ferromagnético ou outro material suscetível magneticamente adequado.

[0016] A forquilha pode entrar em contato com o solenoide na segunda posição da forquilha. A forquilha pode suportar o solenoide, de modo que as faces opostas da forquilha e do solenoide entrem em contato, garantindo assim um contato firme entre eles para a transmissão do fluxo magnético. Assim, pode não haver folgas (por exemplo, folgas de ar) entre a forquilha e o solenoide quando a forquilha está na segunda posição da forquilha. Assim, apenas uma pequena corrente pode ser necessária para a operação em estado estacionário do solenoide para manter a forquilha na segunda posição da forquilha. A válvula solenoide pode, portanto, ser eficiente em termos de energia.

[0017] O solenoide pode compreender faces angulares opostas dispostas para contatar a forquilha quando a forquilha está na segunda posição da forquilha. A forquilha pode compreender faces angulares dispostas para contatar as faces angulares opostas do solenoide na segunda posição da forquilha. As faces podem ser angulares em relação à direção do movimento da forquilha, isto é, não paralelas ou perpendiculares a ele. A forquilha pode, portanto, simplesmente acoplar-se ao solenoide, por exemplo, estabelecendo-se em um recesso no solenoide formado pelas faces angulares opostas do solenoide. O fornecimento de faces angulares aumenta a área da superfície de contato entre a forquilha e o solenoide, aumentando ainda mais o fluxo magnético através das superfícies de contato e melhorando ainda mais a eficiência energética da válvula solenoide. As faces angulares podem servir simultaneamente para posicionar corretamente a forquilha, servindo também para posicionar corretamente o êmbolo.

[0018] A força magnética entre o êmbolo e a forquilha pode ser menor que a força magnética entre a forquilha e o solenoide. Por exemplo, quando o solenoide é energizado, a forquilha pode ser mantido contra o solenoide com uma força mais forte do que existe entre a forquilha e o êmbolo (isto é, o elemento magnético do êmbolo). O solenoide pode, portanto, ser operável para separar a forquilha e o êmbolo (apesar da atração magnética entre eles), de modo que a folga seja formada entre eles quando estão em suas respectivas segundas posições. A forquilha pode ser mais maciço que o êmbolo. A forquilha pode ser preso com mais firmeza ao solenoide do que o êmbolo é puxado em direção à forquilha. A força magnética entre a forquilha e o solenoide pode ser aproximadamente uma ordem de magnitude maior que a força magnética entre o êmbolo e a forquilha.

[0019] Quando o êmbolo e a forquilha estão em suas respectivas segundas posições, o êmbolo pode ser atraído para a forquilha por uma força de alguns Newtons, por exemplo, 2N a 6N, ou 3N a 5N, ou cerca de 4N. A forquilha pode ser atraído para o solenoide com uma força de algumas dezenas de Newtons, por exemplo, 10N a 100N, ou 20N a 50N, ou cerca de 30N, ou cerca de 40N. O êmbolo pode ter uma massa de alguns gramas, por exemplo, 1g a 7g, 3g a 5g, cerca de 4g ou cerca de 3,8g.

[0020] A forquilha pode compreender um soquete disposto para receber pelo menos uma porção do êmbolo. O soquete pode ser um recesso dentro da forquilha. O êmbolo pode se mover dentro do soquete e, portanto, o movimento do êmbolo em relação à forquilha pode ser restringido pelo soquete. O soquete pode, portanto, limitar o movimento do êmbolo para uma única dimensão. A folga pode ser fornecida (por exemplo, formada) em uma extremidade do soquete, e o êmbolo pode ser parcialmente disposto dentro do soquete quando a forquilha está na segunda posição da forquilha e o êmbolo está na segunda posição do êmbolo. O elemento magnético pode ser parcial ou totalmente disposto dentro do soquete quando a forquilha está na segunda posição da forquilha e o êmbolo está na segunda posição do êmbolo. O elemento magnético pode ser disposto parcial ou totalmente dentro do soquete quando a forquilha está na posição da primeira forquilha e o êmbolo está na primeira posição do êmbolo. A folga pode, portanto, ser formada entre as faces opostas do êmbolo e da forquilha, estando as faces opostas dentro do soquete. O êmbolo pode ser disposto para deslizar dentro do soquete.

[0021] O êmbolo pode compreender uma porção de controle de fluido disposta dentro de uma porção pneumática da válvula solenoide e pode compreender uma porção de ponte alongada entre a porção de controle de fluido e a forquilha. A porção de controle de fluido pode, portanto, ser afastada da forquilha. O êmbolo pode ser disposto parcialmente dentro de um alojamento da porção pneumática da válvula solenoide. A porção de controle de fluido pode ser disposta para mover-se dentro da porção pneumática da válvula para abrir e/ou fechar canais de fluido dentro da porção pneumática. O elemento magnético do êmbolo pode estar adjacente à forquilha e pode estar em uma extremidade do êmbolo próximo à forquilha. A porção de controle de fluido pode estar em uma extremidade do pistão distal à forquilha e pode estar na extremidade oposta do pistão ao elemento magnético. A porção de controle de fluido pode ser uma bola ou pode ter qualquer outra forma adequada para fechar os canais de fluido.

[0022] Em uso, a porção de controle de fluido pode ser exposta a condições extremas (por exemplo, dispostas em fluxo de massa de, por exemplo, 500°C a 800°C, 600°C a 700°C ou cerca de 650°C) e, portanto, pode atingir altas temperaturas. A porção de ponte alongada pode ajudar a isolar as extremidades do êmbolo próximo à forquilha das altas temperaturas e, portanto, pode isolar o elemento magnético das altas temperaturas dentro da porção pneumática da válvula. A válvula solenoide pode ser exposta a temperaturas ambientais de 100°C a 200°C, ou cerca de 150°C.

[0023] A válvula solenoide pode ser disposta de modo que a forquilha seja acionado para a segunda posição da forquilha quando o solenoide é energizado. O êmbolo pode ser acionado para a segunda posição do êmbolo quando o solenoide é energizado.

[0024] A válvula solenoide pode ser disposta de modo que, quando o solenoide é energizado, o elemento magnético do êmbolo seja atraído para a forquilha com força suficiente para manter o êmbolo na segunda posição do êmbolo contra vibrações de até 20 g de aceleração gravitacional (isto é, vinte vezes a gravidade padrão, em que a gravidade padrão é de aproximadamente 9,81 m/s2). A válvula solenoide pode ser exposta a vibrações e acelerações extremas, por exemplo de algumas vezes a gravidade padrão, ou algumas dezenas de vezes a gravidade padrão, ou cem vezes a gravidade padrão. A válvula solenoide pode ser exposta a até 5g, até 20g ou até 100g de aceleração (isto é, cinco, vinte ou cem vezes a força da gravidade). O solenoide, a forquilha, o êmbolo e o elemento magnético podem ser dispostos de modo que o êmbolo possa ser mantido no lugar (por exemplo, na primeira e/ou na segunda posição do êmbolo) nessas condições e, portanto, para que o fluxo de massa dentro da válvula solenoide possa ser controlado nessas condições.

[0025] Na primeira posição do êmbolo, o êmbolo pode permitir a comunicação de fluido entre um primeiro canal de fluido e um segundo canal de fluido e, na segunda posição do êmbolo, o êmbolo pode permitir a comunicação de fluido entre o primeiro canal de fluido e um terceiro canal de fluido. A porção de controle de fluido do êmbolo pode abrir e fechar os canais de fluido, por exemplo pelo movimento do êmbolo entre a primeira e a segunda posição do êmbolo. Na primeira posição do êmbolo, o êmbolo pode impedir a comunicação de fluido entre o primeiro canal de fluido e o terceiro canal de fluido, e na segunda posição do êmbolo, o êmbolo pode impedir a comunicação de fluido entre o primeiro canal de fluido e o segundo canal de fluido. A válvula solenoide pode ser uma válvula solenoide de três vias ou pode ser qualquer válvula adequada controlável pelo acionamento do êmbolo entre a primeira e a segunda posições do êmbolo.

[0026] O solenoide pode compreender enrolamentos e um núcleo. A forquilha pode ser disposto parcial ou totalmente dentro dos enrolamentos. A forquilha pode encostar sobre o núcleo do solenoide quando está na segunda posição da forquilha. A válvula solenoide pode ser uma válvula antigelo. A forquilha pode ser uma armadura. O elemento magnético pode ser uma segunda armadura.

[0027] De acordo com um segundo aspecto da invenção, é fornecido um sistema antigelo para uma aeronave compreendendo a válvula solenoide aqui descrita com referência ao primeiro aspecto da invenção.

[0028] A invenção pode fornecer um motor compreendendo a válvula solenoide como aqui descrito com referência ao primeiro aspecto da invenção. A invenção pode fornecer uma aeronave compreendendo a válvula solenoide como aqui descrito com referência ao primeiro aspecto da invenção, ou compreendendo o sistema antigelo como descrito aqui com referência ao segundo aspecto da invenção.

[0029] De acordo com um terceiro aspecto da invenção, é fornecido um método para controlar o fluxo de fluido entre canais de fluido de um sistema antigelo de aeronave, o método compreendendo acionar um êmbolo entre uma primeira posição do êmbolo e uma segunda posição do êmbolo, e manter o êmbolo na segunda posição do êmbolo usando força magnética atuando sobre um elemento magnético no êmbolo.

[0030] O método pode incluir pressionar o êmbolo para a segunda posição do êmbolo usando a força magnética. O método pode compreender pressionar o êmbolo em direção a uma folga usando a força magnética. A folga pode ser fornecida entre o êmbolo e uma forquilha. O método pode incluir acionar o êmbolo usando a forquilha, sendo a forquilha acionada por um solenoide. O método pode compreender manter êmbolo na segunda posição do êmbolo usando atração magnética do elemento magnético para a forquilha.

[0031] O método pode compreender usar uma válvula solenoide, como aqui descrito, com referência ao primeiro aspecto da invenção. O método pode compreender usar um sistema antigelo como descrito aqui com referência ao segundo aspecto da invenção. O método pode compreender usar um motor ou uma aeronave, conforme descrito aqui. O método pode compreender prevenir e/ou reduzir o acúmulo de gelo em uma aeronave

[0032] De acordo com outro aspecto da invenção, é fornecida uma válvula compreendendo um êmbolo que compreende um elemento magnético, em que o êmbolo está disposto para ser acionado de uma primeira posição do êmbolo para uma segunda posição do êmbolo por uma força magnética que atua no elemento magnético. A válvula pode ser disposta para manter o êmbolo na segunda posição do êmbolo usando a força magnética. O êmbolo pode ser acionado da segunda posição do êmbolo para a primeira posição do êmbolo por um mecanismo de inclinação. O êmbolo pode ser acionável para controlar o fluxo de fluido nos canais de fluido da válvula. A válvula poder uma válvula solenoide, como aqui descrito, com referência ao primeiro aspecto da invenção.

[0033] As referências aqui contidas à válvula ou às partes da válvula que executam ações devem ser entendidas como significando que a válvula ou as partes é/estão dispostas e/ou configuradas para executar essas ações.

Figuras

[0034] Certas modalidades preferidas da invenção são descritas em detalhes abaixo apenas a título de exemplo e com referência aos desenhos nos quais:

[0035] A Figura 1 mostra uma seção transversal de uma válvula solenoide;

[0036] A Figura 2 mostra uma seção transversal da válvula solenoide da Figura 1 em perspectiva;

[0037] A Figura 3A mostra um esquema de uma porção da válvula solenoide das Figs. 1 e 2 em uma primeira configuração; e

[0038] A Figura 3B mostra o esquema da Fig. 3A em uma segunda configuração.

Descrição

[0039] A Figura 1 mostra uma seção transversal de uma válvula solenoide 100, compreendendo um solenoide 110, uma forquilha 120 e um êmbolo 130. O êmbolo 130 compreende um elemento magnético na forma de uma tampa magnética 132 na extremidade do êmbolo 130 próximo à forquilha 120.

[0040] A válvula solenoide 100 compreende uma porção pneumática 140, na qual é definida uma pluralidade de canais de fluido 142, 144, 146. O êmbolo 130 compreende uma porção de controle de fluido na forma de uma cabeça de esfera 134 disposta em uma extremidade distal do êmbolo 130, oposta à tampa magnética 132. O êmbolo 130 é acionado para controlar a comunicação de fluido entre os canais de fluido 142, 144, 146 pela cabeça de esfera 134 abrindo e fechando esses canais. O êmbolo 130 também compreende uma porção de ponte alongada 136 que separa as extremidades opostas do êmbolo 130, isto é, separa a tampa magnética 132 e a cabeça de esfera 134. O êmbolo 130 é, portanto, disposto parcialmente dentro da porção pneumática 140 da válvula 100.

[0041] A forquilha 120 é móvel entre uma primeira posição de forquilha (mais à esquerda na orientação da Fig. 1) e uma segunda posição de forquilha (mais à direita na orientação da Fig. 1). Na Fig. 1, a forquilha 120 é mostrado na primeira posição da forquilha. Uma extremidade proximal do êmbolo 130 compreendendo a tampa magnética 132 é disposta dentro de um soquete 124 da forquilha 120 e se apoia contra uma superfície da forquilha 120, de modo que quando a forquilha 120 está na primeira posição de forquilha o êmbolo 130 está em uma primeira posição do êmbolo (mais à esquerda na orientação da Fig. 1). Um mecanismo de inclinação na forma de uma mola 160 é fornecido para desviar a forquilha 120 para a primeira posição da forquilha e, assim, também para desviar o êmbolo 130 para a primeira posição do êmbolo.

[0042] A Figura 2 mostra uma seção transversal da válvula solenoide 100 da Figura 1 em perspectiva; A forquilha 120 é mostrada na primeira posição da forquilha e o êmbolo 130 é mostrado na primeira posição do êmbolo.

[0043] As Figuras 3A e 3B mostram um esquema de operação da válvula solenoide 100. A Figura 3A mostra a forquilha 120 na primeira posição da forquilha e o êmbolo 130 na primeira posição do êmbolo quando o solenoide 110 não está energizado. A mola 160 impele a forquilha 120 em direção à primeira posição da forquilha, e a forquilha 120 se apoia assim na tampa magnética 132 na extremidade proximal do êmbolo 130 e impele o êmbolo 130 na primeira posição do êmbolo.

[0044] Na primeira posição do êmbolo, a cabeça de esfera 134 do êmbolo 130 é espaçada de um primeiro canal de fluido 142, permitindo assim a comunicação de fluido entre o primeiro canal de fluido 142 e um segundo canal de fluido 144. A força da mola 160 mantém a cabeça de esfera 134 assentada em contato firme com uma abertura de um terceiro canal de fluido 146, fechando assim o terceiro canal de fluido 146 e impedindo a comunicação de fluido entre o terceiro canal de fluido 146 e um ou ambos do primeiro canal de fluido 142 ou o segundo canal de fluido 144.

[0045] A Figura 3B mostra a forquilha 120 na segunda posição da forquilha e o êmbolo 130 na segunda posição do êmbolo. Para mover a válvula solenoide 100 para sua segunda configuração, o solenoide 110 é energizado e a forquilha 120 é movido por força magnética do solenoide 110 para a segunda posição da forquilha (mais à direita na orientação mostrada na Fig. 3B). A força magnética do solenoide 110 que atua na forquilha 120 é indicada esquematicamente pelas setas 114 na Fig. 3B. Inicialmente, a tampa magnética 132 do êmbolo 130 é mantida contra a forquilha 120 por atração magnética ao mesmo. No entanto, uma vez que a cabeça de esfera 134 entra em contato na abertura do primeiro canal de fluido 142, é impedido o movimento adicional do êmbolo 130. O solenoide 110 aplica uma força magnética maior à forquilha 120 do que existe entre a forquilha 120 e a tampa magnética 132, e a forquilha 120 é, portanto, puxado para fora da tampa magnética 132 e um espaço 150 é formado entre a forquilha 120 e a tampa magnética 132 do êmbolo 130. Quando a forquilha 120 está na segunda posição da forquilha, a tampa magnética 132 do êmbolo 130 é atraída para a forquilha 120 por força magnética e, portanto, é impelida e mantida na segunda posição do êmbolo.

[0046] Na segunda posição do êmbolo, a cabeça de esfera 134 do êmbolo 130 veda a abertura do primeiro canal de fluido 142, impedindo assim a comunicação de fluido entre o primeiro canal de fluido 142 e um ou ambos do segundo canal de fluido 144 e o terceiro canal de fluido 146. O movimento do êmbolo 130 para a segunda posição do êmbolo abre o terceiro canal de fluido 146 para que ele possa se comunicar fluidamente com o segundo canal de fluido 144. Portanto, o movimento do êmbolo 130 entre a primeira posição do êmbolo e a segunda posição do êmbolo controla a comunicação de fluido entre os canais de fluido 142, 144, 146 dentro da válvula solenoide 100.

[0047] A forquilha 120 se move uma distância maior entre a primeira posição da forquilha e a segunda posição da forquilha do que o êmbolo 130 se move entre a primeira posição do êmbolo e a segunda posição do êmbolo. A folga 150 é, portanto, criada entre o êmbolo 130 e a forquilha 120. A força magnética que atua na tampa magnética 132 do êmbolo 130 impele o êmbolo 130 para a folga 150, embora o movimento do êmbolo 130 no espaço 150 seja impedido pela cabeça de esfera 134 mantida contra a abertura do primeiro canal de fluido 142.

[0048] O solenoide 110 pode exercer uma força magnética na tampa magnética 132, bem como na forquilha 120, ajudando assim a impelir a tampa magnética 132 a mover o êmbolo 130 para a segunda posição do êmbolo. As setas 116 na Fig. 3B mostram esquematicamente a força magnética do solenoide 110 que atua na tampa magnética 132.

[0049] A tampa magnética 132 pode ou não ser um ímã permanente e, portanto, pode ser um elemento magneticamente suscetível que se torna magnético apenas na presença de um campo eletromagnético do solenoide 110. Alternativamente, o elemento magnético pode ser um ímã permanente e pode ser permanentemente atraído pela forquilha 120.

[0050] A forquilha 120 compreende o soquete 124 no qual a extremidade proximal do êmbolo 130 é inserida. A tampa magnética 132 é disposta parcialmente dentro do soquete 124 da forquilha 120 nas primeira e segunda configurações da válvula solenoide 100 (isto é, quando o êmbolo 130 está na posição do primeiro êmbolo e na segunda posição do êmbolo). A folga 150 é criada dentro do soquete 124 da forquilha 120 quando a forquilha 120 está na segunda posição da forquilha. O êmbolo 130 é livremente móvel dentro do soquete 124 da forquilha 120, mas não é mecanicamente acoplado à forquilha 120, de modo que pequenos movimentos do êmbolo 130 em relação à forquilha 120 são possíveis. No O êmbolo 130 pode, portanto, mover-se para assentar firmemente a cabeça de esfera 134 na abertura do primeiro canal de fluido 142 para fechar esse canal.

[0051] A folga 150 também serve para isolar a forquilha 120 e o solenoide 110 das temperaturas extremas experimentadas pelo êmbolo 130. O fluxo de fluido em massa através dos canais de fluido 142, 144, 146 pode atingir temperaturas de cerca de 650°C ou superior e é bem sabido que altas temperaturas causam degradação de componentes elétricos e/ou magnéticos. O movimento livre do êmbolo 130 no soquete 124 da forquilha 120 e na folga 150 ajuda a impedir a transferência de calor condutiva do êmbolo 130 para os componentes eletrônicos (por exemplo, a forquilha 120 e o solenoide 110) da válvula solenoide 100, melhorando assim a durabilidade e a longevidade da válvula solenoide 100. Isso contrasta com as válvulas solenoides nas quais o êmbolo é mecanicamente e rigidamente acoplado à forquilha.

[0052] A folga 150 é disposta de modo que o êmbolo 130 seja constantemente pressionado para a segunda posição do êmbolo, por exemplo, na extremidade próxima do êmbolo 130 mais distante da porção pneumática 140. A folga 150 é, portanto, disposta na direção em que o êmbolo 130 é impelido a mover-se por atração magnética para a forquilha 120. Algumas superfícies do êmbolo 130 podem ser superfícies adjacentes da forquilha 120 nas primeira e segunda configurações da válvula solenoide 100, por exemplo, os lados do êmbolo 130 dentro do soquete 124 da forquilha 120.

[0053] Das Figs. 3A e 3B, pode ser visto que o êmbolo 130 é mantido na segunda posição do êmbolo por força magnética que atua na tampa magnética 132 puxando o êmbolo 130 em direção ao solenoide 110. Quando o solenoide é desenergizado, a mola 160 impele a forquilha 120 e o êmbolo 130 para suas respectivas primeiras posições e, assim, empurra a cabeça de esfera 134 do êmbolo 130 contra a abertura do terceiro canal de fluido 146, a fim de fechar esse canal.

[0054] O solenoide 110 compreende faces angulares opostas 112 (por exemplo, formando um recesso com o solenoide) dispostas em contato com as faces opostas correspondentes 122 da forquilha 120 quando a forquilha 120 está na segunda posição da forquilha. As faces 112 e 122 são angulares em relação à direção do movimento da forquilha 120. O contato entre o solenoide 110 e a forquilha 120 fornece uma boa via para fluxo magnético, de modo que o solenoide 110 possa ser operado em estado estacionário usando uma corrente relativamente baixa, e a forquilha 120 e o êmbolo 130 podem ser mantidos em suas respectivas segundas posições eficientemente. Isso contrasta com as válvulas solenoides nas quais, por exemplo, o solenoide e a forquilha são separados em todas as configurações. A transmissão do fluxo magnético através da forquilha 120 também aumenta a força magnética experimentada pela tampa magnética 132. As faces angulares 112 e 122 aumentam a área da superfície de contato entre o solenoide 110 e a forquilha 120, aumentando a eficiência energética da válvula solenoide 100. As faces angulares 112 e 122 da forquilha solenoide 110 também funcionam em conjunto com o movimento livre do êmbolo 130 no soquete 124 para permitir pequenos ajustes de posição para ajudar a localizar corretamente e assentar com segurança a cabeça de esfera 134 do êmbolo 130 na segundo posição do êmbolo.

[0055] A válvula solenoide 100 está configurada para uso em ambientes extremos. A válvula solenoide 100 pode ser exposta a altas acelerações vibracionais (por exemplo, 20 g ou mais), altas temperaturas de fluxo de massa pneumáticas (por exemplo, cerca de 650°C ou mais) e ou altas temperaturas ambientais (por exemplo, 150°C ou mais). Como tal, é necessário que a válvula solenoide 100 seja extremamente durável e altamente robusta. A válvula solenoide 100 tem uma construção simples no lado pneumático 140, lado esse que é predominantemente exposto às temperaturas mais altas devido ao fluxo de massa de alta temperatura na mesma. Por exemplo, a válvula solenoide 100 não inclui uma mola ou semelhante no lado pneumático 140 da válvula solenoide 100 para retornar o êmbolo 130 para uma posição preferida, cujas molas são notoriamente propensas a falhas, por exemplo por causa da exposição a temperaturas extremas. Como tal, a válvula solenoide 100 é menos suscetível ao desgaste, fadiga e/ou falha dos componentes do que outras válvulas.

[0056] O projeto da válvula solenoide neste documento garante que uma força mútua seja continuamente compartilhada entre o êmbolo 130 e a forquilha 120. O design evita qualquer contato mecânico rígido entre as peças. Quando as bobinas do solenoide 110 são desenergizadas, a mola 160 comprime a forquilha 120 e o êmbolo 130. Quando o solenoide está em um estado energizado, o fluxo magnético garante que uma força de tração seja transferida diretamente para o êmbolo 130.

Claims

Válvula solenoide para um sistema antigelo de aeronave, caracterizado pelo fato de que compreende:
um solenoide (110);
uma forquilha (120) disposta para ser acionada pelo solenoide (110) entre uma primeira posição de forquilha e uma segunda posição de forquilha; e
um êmbolo (130) disposto para ser acionado entre uma primeira posição do êmbolo e uma segunda posição do êmbolo para controlar o fluxo de fluido entre os canais de fluido (142, 144, 146);
em que o êmbolo (130) compreende um elemento magnético (132) próximo à forquilha (120); e
em que existe uma folga (150) entre o êmbolo (130) e a forquilha (120) quando a forquilha (120) está na segunda posição da forquilha, de modo que a força magnética que atua no elemento magnético (132) do êmbolo (130) impila o êmbolo (130) para a segunda posição do êmbolo.
Válvula solenoide de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende um mecanismo de inclinação (160) disposto para empurrar a forquilha (120) para a primeira posição da forquilha.
Válvula solenoide de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a forquilha (120) impele o êmbolo (130) à primeira posição do êmbolo quando a forquilha (120) está na primeira posição da forquilha.
Válvula solenoide de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que o solenoide (110) é operável para tornar magnético o elemento magnético (132) do êmbolo (130).
Válvula solenoide de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a forquilha (120) entra em contato com o solenoide (110) na segunda posição da forquilha.
Válvula solenoide de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que o solenoide (110) compreende faces angulares opostas (112) dispostas em contato com a forquilha (120) quando a forquilha (120) está na segunda posição da forquilha.
Válvula solenoide de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a força magnética entre o êmbolo (130) e a forquilha (120) é menor que a força magnética entre a forquilha (120) e o solenoide (110).
Válvula solenoide de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a forquilha (120) compreende um soquete (124) disposto para receber pelo menos uma porção do êmbolo (130).
Válvula solenoide de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o êmbolo (130) compreende uma porção de controle de fluido (134) disposta dentro de uma porção pneumática (140) da válvula solenoide e compreende uma porção de ponte alongada (136) entre a porção de controle de fluido e a forquilha (120).
Válvula solenoide de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a válvula solenoide é disposta de modo que a forquilha (120) seja acionada para a segunda posição da forquilha quando o solenoide (110) é energizado.
Válvula solenoide de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que quando o solenoide (110) é energizado, o elemento magnético (132) do êmbolo (130) é atraído para a forquilha (120) com força suficiente para manter o êmbolo (130) na segunda posição do êmbolo contra vibrações de até 20g de aceleração.
Válvula solenoide de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que na primeira posição de êmbolo, o êmbolo (130) permite a comunicação de fluido entre um primeiro canal de fluido (142) e um segundo canal de fluido (144) e em que na segunda posição de êmbolo, o êmbolo (130) permite a comunicação de fluido entre o primeiro canal de fluido (142) e um terceiro canal de fluido (146).
Sistema antigelo para aeronave, caracterizado pelo fato de que compreende a válvula solenoide como definida em qualquer uma das reivindicações anteriores.
Método para controlar o fluxo de fluido entre canais de fluido (142, 144, 146) de um sistema antigelo de aeronave, o método caracterizado pelo fato de que compreende acionar um êmbolo (130) entre uma primeira posição do êmbolo e uma segunda posição do êmbolo e manter o êmbolo (130 ) na segunda posição do êmbolo usando força magnética que atua sobre um elemento magnético (132) no êmbolo (130).
Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que compreende usar uma válvula solenoide como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 12, ou usar um sistema antigelo como definido na reivindicação 13.