CN1077171A

CN1077171A - 除冰器

Info

Publication number: CN1077171A
Application number: CN92111678A
Authority: CN
Inventors: 肯尼思·阿兰·索瓦克
Original assignee: BF Goodrich Corp
Current assignee: Goodrich Corp
Priority date: 1991-10-28
Filing date: 1992-10-17
Publication date: 1993-10-13
Also published as: DE69212768D1; BR9203749A; EP0539723A1; DE69212768T2; EP0539723B1; CA2078583A1; US5160102A

Abstract

本发明涉及控制除冰件的膨胀和收缩以便破碎其上冰膜的系统。未调节的压力源连接于一控制阀和一喷射阀，喷射阀根据需要向控制阀提供真空源，以便保持除冰件的收缩状态。控制阀工作中受驱动时使高压流体流向可膨胀除冰件，并在预定的压力下中断高压流体从高压源的流动，同时将可膨胀除冰件锁定在其膨胀状态，直到控制阀解除被驱动状态，从而使除冰器与一真空源连通。

Description

本发明涉及从飞机的机翼上除去冰膜的控制系统，具体来说，涉及在上述系统中使用控制阀以便利用未调节的涡轮机放气实行膨胀目的。

在一定的大气条件下，在飞机机翼前缘或翼面上会形成并积累冰膜，这会增加飞机的非需要重量，改变翼面形状，从而减小升力和增加阻力和湍流度，带来种种不利的影响。因此，有必要提供有效的装置来除去在飞机翼面上形成和积累的冰膜。

本发明提供一种简化的控制回路，具有新颖的控制阀装置，在从翼面上除去形成和积累的冰膜时有效地控制气动除冰件。本发明的独特的控制阀利用未调节的涡轮机放气以便有效地和高效率地对除冰件作用真空和压力而无需压力调节器来防止过量增压，从而减少了维修工作，也减少了辅助设备的重量。

本发明涉及根据定时开关来控制除冰件的膨胀的系统，定时开关则利用一控制阀和一喷射阀，在该系统中，喷射阀接受高压气，高压气控制加在控制阀上的真空，即加在除冰件上的真空。高压气源和真空通过控制阀交替地作用在除冰件上，在工作条件下，控制阀将真空作用在除冰件上，而在受驱动时将高压气作用在除冰件上。控制阀具有一个补偿器，补偿器均衡其中的压力，在膨胀条件下锁住膨胀了的除冰装置，同时堵住高压气源向系统的进一步气流。这使除冰件迅速膨胀，高效地从机翼前缘除去积累的冰层，并迅速堵住高压的涡轮机放气，除冰件高效率地被膨胀而又防止了除冰件的过量增压。

现在对照以下附图对本发明作详细描述。

图1是具有除冰件的飞机机翼的一部分和在除冰件上抽取真空的控制回路设备的示意图;

图2是部分地剖过图1所示控制阀的放大侧剖视图;

图3是部分地剖过控制阀的侧剖视图，图中控制阀处于使除冰件膨胀的状态;

图4是部分地剖过控制阀的侧剖视图，图中控制阀处于将除冰件保持在膨胀状态的状态。

在各附图中相同的件号表示相同或相应的零件。在图1中，机翼10的一部分具有前缘，在前缘上装有许多除冰件或称可膨胀件12，图中只画出一个除冰件的一部分。可膨胀件12具有一种由纤维增强的橡胶或类似橡胶的材料做成的可扩张的挠性和弹性结构，其中也可具有可膨胀的管，或被缝制成内有若干可膨胀的通道以破碎积累在其上的冰膜。

控制除冰件或称可膨胀件12的阀门装置包括一控制阀15和一喷射阀16，两者都连接于输送来自涡轮机放气的高压流体的导管17。

支管18的一端连接于控制阀15的圆筒形外壳19。支管18通过通道21连接于电磁阀20，通道21穿过圆筒形外壳19的壁。电磁阀20安装在圆筒形外壳19上，是控制阀15的一个整体部分以便减轻除冰器控制系统的重量。圆筒形外壳19上可具有一凸台以便在其上安装电磁阀20。在正常位置，电磁阀20受弹簧14偏压，因此其滑阀22（图1）堵住支管18和通道21与通道26的相互连接，通道26连接于控制阀15的一端。通道26在电磁阀20的正常位置通过滑阀22里的通道23及电磁阀20壁上的孔24与大气连通。

第二条支管28与管道17相连接，通向电磁阀30，电磁阀30则具有与其相连的管道31通向喷射阀16。在电磁阀30的正常的未被驱动的位置上，其中的滑阀32受弹簧33的偏压，从而使高压管道28与管道31相连通以便将高压流体送至喷射阀16的入口。喷射阀16如图1所示具有一条中央通道34使高压流体通过以便通过排气口35排向大气。在喷射阀16壳体中的许多窄通道36连接于中央通道34，由于高压气流通过中央通道34，从许多窄通道36抽取成真空。受现有技术中已知的，位于喷射阀16中一条通道内的一个真空开关38的作用，电磁阀30被驱动，使线圈39接通电源，使滑阀32向下移动，如图1所示，堵住通向喷射阀16的高压流体以便保存涡轮机的高压放气。每条有关的窄通道36可连接于各自的控制阀15，但是，为了便于说明，只讨论一个控制阀15，这是由于其工作原理都是相同的。

控制阀15具有一圆筒形内壳40，一条中央孔41纵贯其中，孔41支承一对轴向间隔开来的可滑动地安装在其中的滑阀42和43。滑阀43具有一对由减小直径的部分46间隔开的台肩44和45。台肩45一端具有凹槽47，凹槽47中装有弹簧48，弹簧48向左（在图2中看）压滑阀43。如图2所示，圆筒形内壳40外面套有圆筒形外壳19，以便在其间形成一个窄的环形腔室。一端盖49适当地固定在圆筒形内壳40和圆筒形外壳18的一端以便与凹槽47一道限定一个腔室50。孔41具有一对轴向间隔开来的环形肩51和52。肩51限制滑阀43由于弹簧48作用而产生的运动。滑阀42在其外端部有一环形肩55，工作时接合孔41中的环形肩52。滑阀42的一端具有一凹槽56，凹槽56与端盖57一道限定了一个与端盖57中的通道26相连通的腔室58。滑阀42的另一端具有一个直径减小的部分60，其上套装着一弹簧61，弹簧61的一端装在滑阀43的台肩44的凹槽62中。一般情况下，弹簧61偏压滑阀42使其抵靠住端盖57。圆筒形内壳40在其外周面有许多轴向间隔开来的环形座63-64-65，内装O形环，与圆筒形外壳19的内表面一道分别限定了许多轴向间隔开来的环形腔室67-68-69-70。圆筒形内壳40具有许多周向间隔开来的孔71与环形座63紧密相邻以便使环形腔室67与孔41相互连通。在台肩43的正常状态下（如图2所示），台肩43堵住腔室67与中央孔41的连通，这是由于台肩43盖住了孔71。支管18通过孔66与腔室67连通以维持腔室67中涡轮机放气所能允许的压力程度。实际上，环形腔室67起着容器或储压器的作用，以提供形成快速反应时间使除冰器膨胀的装置。圆筒形内壳40具有许多周向间隔开来的孔72，位于环形座63和64之间，以便使环形腔室68和腔室73相互连通，腔室73是由台肩44，45之间的空间，滑阀43直径减小的部分46和圆筒形内壳40的内壁所限定的。在滑阀42和43的正常位置（如图2所示），环形腔室68通过孔72直接与腔室73连通。环形腔室68通过圆筒形外壳19上的孔74及管道75与除冰垫的可膨胀件12相连接。环形腔室68也通过圆筒形外壳19壁内的通道76和端盖49内的通道77与腔室50相连通，腔室50是由圆筒形内壳40的一个端部，端盖49和台肩45上的凹槽47形成的，其作用下文将要讲到。

圆筒形内壳40具有许多周向间隔开的孔80，位于环形座64和65之间，用于使环形腔室69和腔室73相连通，如图2所示，在控制阀15的该状态下腔室68和69通过腔室73相连通，因而具有相同的压力。环形腔室69通过孔81连通于管道82，管道82有两条支管83和84。支管83通过一个单向止回阀85连接于大气。支管84通过一个单向止回阀86连接于喷射阀16中的通道36之一。

为了控制电磁阀20及其电磁线圈的激励和释放，在操作者的驱动下，一个适当的定时器将以预定的时间间隔通过电线90激励电磁阀20的线圈92使滑阀向上移动，如图1所示。图1中示意地画出了用于多个除冰垫的一个定时器。图1中示出的中央定时机构具有多个抽头用于控制若干电磁阀的阀芯，而电磁阀则以一定的时间关系来控制若干除冰件，每个除冰件都连接于喷射阀16中的一条通道36。时间间隔的长短可以通过现有技术中已知的方法按照需要控制。

假定控制回路是断开的，从涡轮机排放出来的连续高压气团进入管道17，取道支管28，经过常通的电磁阀30至管道31，进入喷射阀16的通道34。由于高压气通过通道34并从排气孔35喷出，因而在通道36中抽成真空，再通过孔72在由气缸40和滑阀43的减径部分形成的腔室73中抽成真空。在滑阀42和43的这种状态下，腔室73也通过孔72，腔室68和通道76连通于腔室50，因此真空也对弹簧48，控制滑阀43位置的唯一装置，产生作用。在腔室73和68中的真空通过管道75也连通到除冰垫从而使除冰垫保持泄气状态。

当操作者驱动定时器开关时，在预定的时间，定时器将通过电线90传送电流去激励线圈92以向上拉动电磁阀20中的柱塞93，使高压气可以从管道17流向支管18，然后经通道21，通过滑阀22中的通道94，通过通道26，进入滑阀42中的腔室58，使滑阀42向右移动如图2所示，以便压缩弹簧61，弹簧61又使滑阀43向右移动如图2所示，以便将弹簧48压入凹槽47。滑阀43的上述运动使台肩45移动打开孔71，使孔71与孔72连通，孔72则通过管道75与除冰垫连通。孔71与管道17中的高压气和腔室67中的高压气库相连通，使高压气通向除冰垫，迅速地使除冰件12中的可膨胀管膨胀，因此使除冰器处于破碎积累在其上的冰膜的位置。滑阀43也移动以关闭孔80，该情况发生在打开孔71之前。在定时器中断膨胀循环之前，高压气继续通过管道76流向滑阀43一端的腔室50。由于腔室50中的压力增加，弹簧61的力被抵销，直到滑阀43向左移动（从图2看去），直到使其接触滑阀42的突出部分或称减径端部60，以关闭孔71，从而隔断管道18和高压腔室67，从而保存高压气流，也防止了除冰件的过渡膨胀，同时保持了在除冰件12的扩张的管子中的压力。孔80也保持关闭。

当定时器中断电磁阀20的线圈82的电流时，电磁阀20的滑阀22将返回图1和2所示位置，因而使高压气从腔室58通向大气，这使滑阀42在弹簧61的偏压作用下返回其正常位置，如图4所示。这又造成了滑阀43的不平衡状态，使滑阀左移，使孔80和72相互连通，从而通过管道75和82使除冰垫与大气连通。大部分高压气通过止回阀85排入大气。这样形成快速泄气而不会影响通过喷射阀向其余除冰器提供的真空状态。当除冰件12的除冰器压力接近大气压时，止回阀85闭合。在泄气循环过程中，也有一些气体经由支管84和通道36通过喷射阀16排放。这只是很小的一部分，因此，在所有通道36中可维持真空状态。当止回阀85关闭时，剩余压力通过喷射阀16排空，直到除冰件达到所需的真空度。这一动作由高压气经由止回阀86向喷射阀的运动而进一步促成，因此，真空开关探测到缺乏真空，并使电磁阀转变成图1所示状态，使高压气流过电磁阀30和通道34，并通过止回阀86抽取真空，这有助于从除冰垫排放高压气，因此有助于泄气的快速反应以及防止在正常的飞行操作过程中的自动膨胀。

由于只是详细描述了一个推荐实施例，故本专业的技术人员可以构想并实施各种变化而并不超出本发明的范围，本发明的保护范围是在权利要求书中限定的。

Claims

1、一种控制阀，用于调节气动除冰器可膨胀件的膨胀和收缩，所述控制阀具有一个带有纵向延伸的孔的内壳，在内壳的每个端部都有一个端盖与所述孔的配合限定一个密封的腔室，一环形座位于所述密封腔室中，所述内壳具有一进口和一对与所述纵向孔连通的出口，所述进口工作中可与高压流体源连通，所述出口之一工作中可与所述可膨胀件连通。另一个所述出口与一条真空管道连通，一对轴向间隔开来的滑阀可滑动地位于所述纵向孔中，第一弹簧装置位于所述滑阀之间用于压迫两滑阀使其相互分开处于其第一位置，在第一位置上，所述滑阀之一堵住所述进口而相互连通所述一对出口，每个所述滑阀在其与所述端盖配合工作的端部有一凹槽，形成第一腔室和第二腔室，第二弹簧装置位于所述第一腔室中，在工作中与所述一个滑阀接合，使所述一个滑阀保持在第一位置上，通道装置将所述第一腔室连接于所述一个出口以便使所述第一腔室的压力均衡于所述可膨胀件中的压力，在驱动时，一电磁阀使高压流体流向所述第二腔室移动所述滑阀至第二位置，从而使高压流体从所述进口流向所述一个出口，同时堵塞所述另一个出口，因而使所述可膨胀件膨胀。

2、如权利要求1所述的控制阀，其特征在于：当所述第一腔室压力与所述进口压力均衡时，只移动所述一个滑阀至闭合所述进口的位置并将所述可膨胀件保持在膨胀状态。

3、如权利要求1所述的控制阀，其特征在于：一个在所述密封的腔室中的环形座限制所述一个滑阀向着所述另一滑阀运动。

4、如权利要求2所述的控制阀，其特征在于：所述真空管道连接于一个喷射阀，一条管道装置通过一电磁阀将所述压力源连接于所述喷射阀，一个在所述喷射阀中的真空传感器当测出其中的预定真空度时用于驱动所述电磁阀来阻止高压流体流向所述喷射阀。

5、一种未调节流体除冰器控制系统具有一壳体，壳体带有贯穿其中的中央孔，所述中央孔有一对轴向间隔开的滑阀可滑动地装在其中，所述壳体各端分别装有一端盖，端盖之一与所述滑阀之一共同形成第一腔室，另一端盖与另一个所述滑阀共同形成第二腔室;一环形座位于所述中央孔内，位于所述第一腔室的一根弹簧将所述一滑阀定位于与所述环形座接合的第一位置;第二弹簧在所述中央孔中装于所述轴向间隔开的滑阀之间将所述另一滑阀定位于第一位置。所述一滑阀具有一槽，该槽与所述壳体的中央孔共同形成第三腔室，所述壳体具有一对出口和一个进口与所述中央孔连通，所述进口连接于一个未调节流体压力源，所述一滑阀的所述槽当所述一滑阀在其第一位置时连通所述壳体的所述一对出口，所述出口之一具有与其连通的真空源，另一个所述出口当所述一滑阀在其第一位置时与一条连接于可膨胀除冰件以便抽取真空的管道相连通，所述管道具有一支管使所述第一腔室与所述另一出口相互连通以便均衡其间的压力，所述另一滑阀被驱动时可移至第二位置，在第二位置的所述另一滑阀通过所述第二弹簧使所述一滑阀移至第二位置，因而使所述进口连接于所述另一出口，并连接于所述管道使高压气流向所述可膨胀除冰件，当所述一滑阀在其第二位置时，所述两出口被堵不能相互连通。

6、如权利要求5所述的未调节流体除冰器控制系统，其特征在于：所述进口通过一流体库与所述压力源连通，所述流体库总是被加压至所述压力源的最大压力，所述流体库通过许多周向间隔开来的孔与所述中央孔连通，以便当所述一滑阀移至所述第二位置时排入高压流体。

7、如权利要求5所述的未调节流体除冰器控制系统，其特征在于：所述第一腔室当其压力与所述进口的压力均衡时只移动所述一滑阀至第三位置，堵住所述进口和所述一出口并将所述可膨胀除冰件保持在膨胀的状态。

8、如权利要求7所述的未调节流体除冰器控制系统，其特征在于：第二环形座位于所述中央孔中，所述另一滑阀被驱动时移动而抵住所述第二环形座，以便限制其在所述中央孔中向着所述一滑阀的轴向运动。

9、除冰器的控制系统，用于通过一控制阀和真空阀调节气动除冰器可膨胀件的膨胀和收缩，所述真空阀工作时通过连接装置向所述控制阀提供真空，所述控制阀具有通过管道装置总是与所述可膨胀件连接的中央腔室，所述控制阀具有通过通道与所述中央腔室和所述管道装置连接的一压力均衡室，所述控制阀工作时在非驱动状态将所述连接装置连接于所述管道，从而在所述可膨胀件上抽取真空并使所述可膨胀件处于未受驱动的状态，未调节压力的高压气源连接于所述控制阀，所述控制压力的高压气源连接于所述控制阀，所述控制阀工作中受驱动时立即使所述高压气源连接于所述管道装置以便使可膨胀件膨胀，同时使高压气流向所述均衡室，所述控制阀工作中当所述中央腔室与所述均衡腔室间压力均衡时隔离所述增压的可膨胀件，同时中断所述高压气从所述高压气源向所述控制阀的流动。

10、一种控制阀，用于调节气动除冰器的可膨胀件的膨胀和收缩，所述控制阀具有带纵贯中央孔的圆筒形件;套住所述圆筒形件的壳体，两者间有环形间隙;在所述壳体每端设置的一端盖，抵住所述壳体和所述圆筒形件的每端，从而使所述环形间隙形成一个腔室，而使所述中央孔形成一中央腔室;三个轴向间隔开来的环形座位于所述环形间隙内，从而形成于第一环形腔室，第二环形腔室和第三环形腔室;所述第一环行腔室工作时连接于高压流体源以维持其中的压力;所述第二环形腔室具有第一孔，通过一条管道连接于所述可膨胀件，通过一条通道接于形成一均衡腔室的所述中央腔室的一端;所述第三环形腔室通过一孔和一条管道经单向止回阀连通于大气，并经由一单向止回阀连接于一真空源以维持在所述第三环形腔室中的真空;所述圆筒形件具有第一组周向间隔开来的许多孔使所述第一环形腔室与所述中央孔相连接;所述圆筒形件具有第二组周向间隔开来的许多孔使所述第二环形腔室与所述中央孔相连接;第三组周向间隔开来的许多孔使第三环形腔室与所述中央孔相连接;一对滑阀安装在所述中央孔中;一电磁阀与所述壳体连为整体并在工作时使所述滑阀定位以便有选择地使所述可膨胀件膨胀和通过在可膨胀件上抽取真空而使所述可膨胀件收缩。

11、如权利要求10所述的控制阀，其特征在于：第一弹簧装置位于所述滑阀之间，迫使两滑阀分开而各自处于其第一工作位置，此时所述一滑阀堵住所述第一组孔，而使第二组孔和第三组孔相互连通以便在所述可膨胀件上抽取真空，第二弹簧装置位于所述均衡腔室中且工作时接合所述一滑阀以便将所述一滑阀保持在所述第一位置上;所述电磁阀的一出口装置连接于所述中央腔室的另一端，与所述另一滑阀共同限定了一电磁阀操纵的高压腔室，所述电磁阀工作中受驱动时使高压流体流向所述电磁阀操纵的高压腔室以便将所述两滑阀移至第二位置，使高压流体从所述第一环形腔室流向所述第二环形腔室，从而使所述可膨胀件膨胀并将高压流体送至所述均衡腔室。