CN101225928A - 抗荷系统三级除水装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种抗荷系统三级除水装置，属于航空个体防护救生技术领域。所述抗荷系统三级除水装置，分三个级别除去空气中的水。第一级是收集进入除水装置时已与空气分离的水。第二级是通过水分离组件，收集空气中的游离水。经过水分离组件的空气，可能还有少量残存的游离水。第三级是通过汽化管，使空气中残存的游离水汽化，从而进入抗荷阀的流体全是空气，不存在水。另一方面，所述三级除水装置又能把所收集的抗荷系统的水雾化喷入机舱空间。由于水雾化喷出，能在喷出后及时蒸发，故而不会造成环境周围物体表面着水。
Description
技术领域
本发明涉及一种抗荷系统除水装置，属于航空个体防护救生技术领域。
背景技术
抗荷系统一般由气源、空气导管、抗荷阀(也称抗荷调压器)、抗荷服、及位于气源和抗荷服之间与空气导管连接的其它附件(例如过滤器等)组成。气源一般是发动机压气机引来的经过净化的压缩空气，或者其它洁净气源。
飞机作机动飞行时会产生正向加速度。有加速度存在，人体便会受到与加速度方向相反的惯性力作用。作用于人体的总质量与人的体重之比称为过载。正加速度作用产生的过载使心脏产生下移趋势，能引起各种生理机能障碍，特别是脑部供血、视力及在心血管系统上的机能障碍。
抗荷系统能按飞机正加速度大小变化，通过抗荷阀自动调节供给抗荷服的气体压力，使抗荷服施加到人体表面的压力也随过载值而变化，以帮助人体对抗因正加速度而引起的各种生理机能障碍，有效地提高飞行员对正向过载的耐力，充分发挥飞行员效能，保证飞行安全。
以发动机压气机为气源时，空气从气源到抗荷阀的途中，由于其温度的降低，空气中的部分水蒸汽凝结成水。如不及时除去，凝结水会进入抗荷阀，引起抗荷阀活塞运动阻力显著增加，严重影响抗荷阀的调节性能，是引发抗荷系统故障的一个重要原因。如何有效地除去抗荷系统中的水是一个有待解决的问题。需要一种除水装置，它既能实现无水进入抗荷阀，又能把所收集的抗荷系统的水喷入机舱空间而不造成环境周围物体表面着水。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗荷系统三级除水装置，它既能实现无水进入抗荷阀，又能把所收集的抗荷系统的水雾化喷入机舱空间。由于水雾化喷出，能很快在环境中汽化，故而不会造成环境周围物体表面着水。
本发明抗荷系统三级除水装置，自上而下被水分离组件和水收集器分成水分离腔上腔、水分离腔下腔、及缓冲腔三部分。其中：水分离腔上腔内设置汽化管，汽化管与出气接口相连；水分离腔下腔与进气接口相连；水分离腔下腔通过水收集器的小孔与缓冲腔内的流道相连；喷嘴在缓冲腔的壳体上，收集到的水通过喷嘴排到外界环境。
汽化管进气端头应约在水分离腔的轴线上。出气接口与汽化管高度应相同或基本相同，二者最好同轴，且汽化管出口和出气接口的内径相等。汽化管和出气接口可以是一个部件。该部件有两个功能段，一个功能段为渐扩段，即为汽化管；另一个功能段为等截面段，用做出气接头。汽化管和出气接口也可以是两个部件，分别与水分离腔上腔的壳体连接。
为了提高水分离的效果，进气接口根部宜以一定倾角与水分离腔下腔的壳体连接，使得流体以向下偏的方向进入水分离腔下腔。水分离组件宜倾斜放置，其倾斜角等于或略小于进气接口根部的倾角，以利于分离出的水脱离水分离组件，进入水收集器。
水收集器可以做成漏斗型，便于收集到的水汇集进入流道。
进入除水装置的水有两种可能的形式，一种是与空气分离的水，另一种是游离在空气中的水。与空气分离的水从进气接口进入水分离腔下腔后，通过水收集器的小孔进入流道。这是第一级。游离在空气中的水通过水分离组件与空气分离，再通过水收集器的小孔进入流道。这是第二级。通过水分离组件的空气如果仍残存少量游离水，当其进入汽化管后，由于汽化管的渐扩减压作用，残存的游离水会汽化成水蒸汽，从而使进入抗荷阀的流体全部是空气，不存在水。这是第三级。
流道、缓冲腔、以及喷嘴之间的关系可以多样。本发明根据流道、缓冲腔、以及喷嘴之间的关系不同，给出三种实施例，分别称为第一种型式的抗荷系统三级除水装置、第二种型式的抗荷系统三级除水装置和第三种型式的抗荷系统三级除水装置。
第一种型式的抗荷系统三级除水装置，水从水收集器进入流道后，从流道出口进入缓冲腔，与缓冲腔中的空气混合，再进入喷嘴排出。进入喷嘴的是水空气两相流，在缓冲腔与环境之间的压力差的作用下，水雾化喷入环境。当来自水收集器的水较多时，一部分水将留在缓冲腔，待无水或较少水来自水收集器时，再逐渐与空气混合排出。流道可以采用累计转角大于90°的下凹弯曲，也可以不这样做。
第二种型式的抗荷系统三级除水装置是第一种型式的一种有利变异，其主要不同是，所述的流道为累计转角大于90°的下凹弯曲流道，其下部具有与缓冲腔连通的交流孔。采用这种型式的流道，可以把流道出口高度设置到与喷嘴高度接近或相同，正对着喷嘴，便于流道出口流体进入喷嘴。流道的出口离喷嘴的距离有一个最适宜范围。交流孔有利于流道与缓冲腔之间的流体交流。缓冲腔内的积水待无水或较少水来自水收集器时，通过交流孔返回流道，与流道内的空气混合。交流孔有利于流道与缓冲腔之间的流体交流。其位置最好接近流道的最凹处，并在最凹处的下游。交流孔在较低位置可以使平时留在缓冲腔内的水尽量少。用U形管作为弯曲流道，结构简单，工艺上容易实现。
第三种型式的抗荷系统三级除水装置是第一种型式的另一种有利变异，其主要不同点是，所述的流道为累计转角大于90°的下凹弯曲流道，其下部具有与缓冲腔连通的交流孔，其上部具有与缓冲腔连通的混合孔，其出口接喷嘴的进口。用U形管作为流道，结构简单，工艺上容易实现。
第三种型式的抗荷系统三级除水装置与第二种型式的抗荷系统三级除水装置的除水过程基本相同，交流孔的作用和位置也相同。不同之处由流道出口直接与喷嘴进口连接以及流道上部具有混合孔所引起。此种情况下，流体不是从流道的出口流出后，与缓冲腔中的空气混合，再进入喷嘴排出，而是直接从流道的出口进入喷嘴排出。另外，流道上部具有与缓冲腔连通的混合孔。如果流道中的水过多，流经混合孔时会有部分水通过混合孔流入缓冲腔，同时缓冲腔中的部分空气通过混合孔进入流道，与流道内的流体混合，形成含水量不大的两相流，进入喷嘴。
喷嘴可以是多种型式，例如特制的喷嘴与缓冲腔壳体连接。如果直接在缓冲腔壳体上开设小孔作为喷嘴，则结构简单，容易实现。以喷嘴在缓冲腔壳体上部为宜，这样可以使缓冲腔能容纳尽量多的水，减少喷嘴被水淹没的可能。
抗荷系统三级除水装置中，缓冲腔的压力来自抗荷系统气源，比机舱环境压力大很多，在内外压差作用下，流经喷嘴的水雾化喷出到环境。由于水雾化喷出，能在喷出后及时蒸发，从而避免造成环境周围物体表面着水。更重要的是，本发明能实现无水进入抗荷阀进气腔，从而显著提高抗荷阀的调节性能和工作可靠性，降低其事故发生率，充分发挥抗荷系统的防护救生作用。
附图说明
图1为第二种型式的一种抗荷系统三级除水装置。
图2为第三种型式的一种抗荷系统三级除水装置。
图中标号名称：1.水分离腔上腔，3.水分离腔下腔，2.进气接口，4.缓冲腔，5.流道，6.喷嘴，7.水收集器，8.水分离组件，9.汽化管，10.出气接口，11.交流孔，12.混合孔。
具体实施方式
图1所示的是第二种型式的抗荷系统三级除水装置的一个实施方案。它由水分离腔上腔1、水分离腔下腔3、进气接口2、缓冲腔4、流道5、喷嘴6、水收集器7、水分离组件8、汽化管9、以及出气接口10组成。
流道5为U型管，其下部具有与缓冲腔4连通的交流孔11，其出口对着喷嘴6，但与喷嘴6进口有一定距离，互不接触。交流孔11接近U型管的底，在U型管底部的下游侧。
进气接口2根部以45°倾角与水分离腔下腔3的壳体连接，以使流体以45°下偏角进入水分离腔。水分离组件8把水分离腔分为水分离腔上腔1和水分离腔下腔3两部分。水分离组件8呈30～40°倾角，与进气方向相近。喷嘴6是缓冲腔壳体上部的一个小孔，连通缓冲腔与外界环境，其进口渐缩，出口渐扩。
水收集器7是一个漏斗，其位置低于进气口的底部，其上表面对着水分离腔下腔3，其下表面对着缓冲腔4；来自水分离腔下腔3的水依次经过水收集器7、流道5、缓冲腔4，最后进入喷嘴6。
汽化管9位于水分离腔上腔1内，其进气端头在水分离腔的轴线上。汽化管9和出气接口10是一个部件。该部件有两个功能段：汽化管9(渐扩段)和出气接口10(等截面段)。
图2所示的是第三种型式的抗荷系统三级除水装置的一个实施方案。它与图1所示实施方案的唯一不同点是：流道5的出口直接与喷嘴6的进口连接，且流道5上部具有混合孔12。混合孔12有两个，大小相等，位置相对，同轴线；轴线水平或不大于45°倾斜。
Claims (6)
1.一种抗荷系统三级除水装置，其特征在于：它自上而下被水分离组件(8)、水收集器(7)分成水分离腔上腔(1)、水分离腔下腔(3)、缓冲腔(4)三部分；其中水分离腔上腔(1)内设置汽化管(9)，汽化管(9)与出气接口(10)相连；水分离腔下腔(3)与进气接口(2)相连；水分离腔下腔(3)通过水收集器(7)的小孔与缓冲腔(4)内的流道(5)相连；流道(5)与缓冲腔(4)连通；喷嘴(6)在通缓冲腔(4)的壳体上。
2.根据权利要求1所述的抗荷系统三级除水装置，其特征在于：其收集器7是一个漏斗。
3.根据权利要求1所述的抗荷系统三级除水装置，其特征在于：流道(5)为累计转角大于90°的下凹弯曲流道；流道(5)下部具有与缓冲腔(4)连通的交流孔(11)；流道(5)的出口对着喷嘴(6)，但与喷嘴(6)不接触。
4.根据权利要求1所述的抗荷系统三级除水装置，其特征在于：所述流道(5)为累计转角大于90°的下凹弯曲流道；流道(5)下部具有与缓冲腔(4)连通的交流孔(11)，上部具有与缓冲腔(4)连通的混合孔(12)；流道(5)与喷嘴(6)连接。
5.根据权利要求1至4所述的任一抗荷系统三级除水装置，其特征在于：流道(5)是U形管。
6.根据权利要求1至4任一所述的抗荷系统三级除水装置，其特征在于：喷嘴(6)是缓冲腔(4)壳体上的小孔。
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2007
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