CN1749620A - 用于流量控制的无铰链挡板阀 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用以控制用于加热或冷却相关系统的液流的装置。本发明包括具有流量控制元件的箱体，该流量控制元件包括柔性部分。该流量控制元件自动响应箱体内的压力状况，并根据液流的方向和流量打开或关闭，且不包括任何机械的或机电的控制部件。该柔性部分例如可包括一旋绕部分。该流量控制元件在该相关系统的一种运行模式下处于打开位置，在该系统的另一种运行模式中则处于关闭位置。

Description

用于流量控制的无铰链挡板阀
技术领域
本发明涉及流量控制，更具体地说涉及动态温度环境中的流量控制。
背景技术
在某种喷气式发动机中，发动机电控(EEC)单元在异常高速的情况下会失效。这些发动机电控的失效是由于在常规飞行变换中发生的热循环引起的。目前，EEC是在喷气发动机关闭时在地面上通过自然对流进行冷却的。当发动机在地面上打开时，在起飞动力或上升过程中，借助于在发动机入口处产生的低压抽吸冷空气、使其通过EEC并进入发动机。在高空中时，气流则由于压力变化而从发动机入口进入EEC。因此，常规的EEC在一次飞行中可经受的温度范围在负60℃至正95℃之间。由于这些运行温度中的极限差异，EEC中的电子元件发生热膨胀和收缩，进而导致热疲劳和失效。当发生失效时，发动机可能会关闭。在空中，这是很危险的，且飞机必须在最近的飞机场着陆。在地面上，则必须将发动机关闭，且必须进行发动机维修。这两种关闭情形对于航空公司和发动机/飞机制造商(由于保修)来说费用都很高。由于不得不在非目的地的飞机场着陆、且必须为乘客找一架备用飞机或安排其它形式的运输，所以飞行中的关闭通常要花费数千美元。而且还有一些不可测量的与不利地影响飞机上所有乘客的旅行计划联系在一起的花销。
在地面上发生发动机停机的情形中，为了解决问题，往往会延误飞机的启程。如果必须更换EEC，这会使费用很高。而且，进行维修或找一架新飞机所花的时间也会花掉航空公司的很多钱，还会增加一些不可测量的延误乘客的费用。
因此，存在着这样一种需要，即减少包括例如飞机EEC单元的各种机器中发生热循环的量。
发明内容
本发明提供一种用以控制用于加热或冷却一相关系统的液流的装置。本发明包括一无铰链的阀，该阀根据液流的方向和流量打开或关闭，且不包括任何机械的或机电的控制部件。
在一个实施例中，该装置包括箱体和连接在该箱体上的挡板门，该挡板门具有一柔性部分。该挡板门在该相关系统的某些运行模式中处于打开位置，在该系统的其它运行模式中则处于关闭位置。挡板门在第二位置上阻挡物质流通过该箱体。
在本发明的一方面，该装置连接到飞机的发动机电控(EEC)单元上。第二喷嘴连接到该EEC单元上，且第一喷嘴连接到一冷却管道上。该冷却管道连接到发动机的入口上。
在本发明的另一方面，该挡板门在地面飞机运行、起飞和上升发动机运行中处于某一位置，在高空和巡航发动机运行中则处于另一位置。
附图说明
下面将参照下列附图详细描述本发明的优选的和可选择的实施例。
图1示出根据本发明的一个实施例形成的发动机系统的局部侧视示例图；
图2示出根据本发明的一个实施例形成的示例阀的俯视图；
图3示出图2中所示阀的正视图；
图4和5示出图2和3中所示的阀在两种不同运行阶段处的截面侧视图；和
图6和7示出在根据本发明的一个实施例的不同运行模式中阀的位置。
具体实施方式
本发明涉及流量控制组件。本发明的某些实施例的许多特定细节将在下列描述和附图1-7中给出，以提供对这些实施例的全面理解。但是，本领域的技术人员应当理解，本发明还可有一些另外的实施例，或者本发明可以在不具有下列描述中描述的多处细节的情况下加以实施。
一个能受益于本发明的机器例子是一发动机系统20，如图1中所示。该发动机系统20包括喷气式发动机24，发动机电控(EEC)单元26，阀28和冷却管道30，所有这些构件都安装在由发动机罩32围绕的发动机机舱34内。在一个实施例中，EEC单元26安装在发动机24的顶部。阀28连接在EEC单元26的冷却入口(未示出)。冷却管道30连接于阀28且延伸到发动机24的进气端处的静压口36。
阀28在某些运行模式中让冷却空气流经EEC单元26，并在另一些运行模式中限制冷却空气流动，如下面更详细的描述。
在第一种运行模式中，EEC单元26打开而发动机24关闭(例如起飞前在地面上)，产生EEC单元26的自然对流。由EEC单元26产生的热促使受热空气通过EEC单元26的烟囱38，进而抽动空气通过冷却管道30和阀28。在第二种运行模式中，发动机24进行运转并在管道30的喷嘴端产生一压力级，该压力级促使空气被吸入烟囱38，并因此通过EEC单元26直到阀28，并流出管道30的口36。该第二种运行模式包括，诸如地面空转、滑行、起飞和上升。
在第三种运行模式中，飞机处于高空中或者处于巡航工作方式中。在这种运行模式中，在发动机24的进气口形成的压力迫使空气通过管道30直到阀28，促使阀28关闭并防止冷却空气通过EEC单元26。
图2-5示出阀28的一个实施例的各种示图。如图2和3所示，阀28包括箱体40。箱体40包括喷嘴50，且在各端都具有安装在箱体40的相对侧的侧边或侧板44。侧板44优选地是可使维修人员对内部元件进行可视分析的透明窗口。侧板44可以是不透明材料或透明材料，例如高温玻璃、聚碳酸脂、聚苯或其它具有耐热特性的透明材料，例如Radel、Ultan或Lexarn。可借助于带有安装在其间的垫圈的螺栓机构将侧板44连接到箱体40的侧面上，或者通过预先给侧板44涂上硅酮或其它粘结剂，然后将其粘结到箱体40的侧面上。侧板44可被一永久性的壁结构代替，或者可与箱体40形成为一体。
由于本发明不包括常规的铰链，所以阀28会更少地因高振动级而发生疲劳。
图4示出箱体40的横截面。喷嘴50容纳着冷却管道30(图1)。喷嘴50的直径扩张形成一内腔52。阀28的第二端是一凸缘56和一锥形腔58，该锥形腔位于内腔52和凸缘56内的开口之间。凸缘56借助于螺栓或其它的紧固机构固定在EEC单元26的进气口入口(未示出)上。内腔52的上部由一弯曲壁形成。内腔52的下部由一基本平的平底形成。腔52的壁连接喷嘴50和锥形腔58。
安装在内腔52之中的是一挡板66。在一个实施例中，挡板66基本上是U形的且包括连接在一柔性部分70上的第一挡板部分68。在该实施例中，柔性部分70包括一旋绕装置。柔性部分70连接到基底部分74，基底部分74连接到止动部分76。柔性部分70允许挡板部分68在止动部分76和锥形腔58之间移动，止动部分位于内腔52的基底之间，进而在内腔52和锥形腔58之间阻挡气流流动。基底部分74通过紧固方法或螺栓机构连接在内腔52的底壁上。
在一个优选实施例中，挡板66由具有可忽略的磁滞现象且可在超高温下运行的材料形成。在一个实施例中，阀材料是涂有玻璃纤维的硅材料，例如用玻璃纤维布处理过的多层硅。挡板66的各部分显现出不同等级的柔性。例如，柔性部分70必须具有一定等级的柔性，而止动部分76和基底部分74则需要更大的刚性。各种硬化剂，例如树脂，可以添加到挡板66的各部分中，以提供更强的刚性。挡板66可以通过将涂有玻璃纤维的硅酮长薄板叠在一起、将这些薄板置入一模具中并在压力和温度下对薄板进行处理而形成，从而形成所需的挡板66。这些薄板可以在模制之前或之后切割。调节柔性部分70和挡板部分68的重量，以使挡板部分68能在适当的运行时间打开或关闭。
图4示出在前述的第一和第二种飞机运行模式期间的挡板66的大概位置。换句话说，挡板部分68是打开的或停靠在止动部分76上，进而可使气流沿任何方向流动通过阀28。
图5示出在飞机的第三种运行模式中挡板部分68所处的位置。图6示出处于完全打开位置的挡板66。图7示出处于中间位置的挡板66。如图5中所示，在第三种运行模式中，由喷嘴50接收到的气流临界值迫使挡板部分68进入关闭位置。在一个实施例中，挡板部分68在一端是空气动力弯曲的，以捕获或释放适量的空气，进而在需要的时间打开或关闭。应当理解，挡板部分68优选地随各种运行模式中通过箱体40的压力差自动移动。因此，与常规铰链阀不同，不需要控制机构来控制挡板部分68的位置。
挡板66可安装在内腔52内，使得失效保险位置是一打开位置。因此，如果挡板66失效，通过阀28的气流优选地不会被阻挡。
虽然已经图解说明和描述了本发明的一些优选和可替换的实施例，但是如前所述，可以在不离开本发明的范围和精神的情况下作出许多改变。因此，本发明的范围并不局限于这些优选的和可替换的实施例。而是应当完全参考权利要求来限定本发明。

Claims (19)

1、一种用于控制相对于系统的液流的流量控制装置，该装置包括：
具有第一和第二开口的箱体；和
设置在该箱体内的挡板元件，该挡板元件包括具有柔性部分的流量控制元件；
其中该流量控制元件在该系统的一种运行模式中处于打开位置，以允许流体流经该箱体，且在该系统的另一种运行模式中处于关闭位置，以禁止流体流经该箱体。
2、如权利要求1所述的装置，其中该流体控制装置还包括：
连接在该箱体的第一和第二开口上的第一和第二喷嘴，其中该流量控制元件被构造成在第一和第二喷嘴之间阻挡物质流动。
3、如权利要求2所述的装置，其中该装置连接到一发动机电控(EEC)单元。
4、如权利要求3所述的装置，其中第二喷嘴连接到EEC单元上，且第一喷嘴连接到一冷却管道。
5、如权利要求4所述的装置，其中该冷却管道连接到发动机的入口。
6、如权利要求1所述的装置，其中该系统是飞机发动机，一种运行模式包括地面飞机运行、起飞和上升的发动机运行的至少其中之一，另一种运行模式包括高空和巡航发动机运行的至少其中之一。
7、如权利要求1所述的装置，其中柔性部分包括旋绕部分。
8、如权利要求1所述的装置，其中箱体包括至少一个观察窗口。
9、一种发动机系统，包括：
发动机；
空气管道；
连接在该空气管道上的阀件；和
连接在该阀件上的发动机电控(EEC)单元，
其中该阀件包括具有柔性部分的流量控制元件，该流量控制元件可在一个位置和另一位置之间移动，所述一个位置在发动机的一种运行模式中允许气流通过EEC单元，所述另一位置在发动机另一运行模式中禁止气流通过EEC单元。
10、如权利要求9所述的系统，其中该阀件包括：
具有第一和第二开口的箱体，该流量控制元件设置在该箱体内；和
分别连接在该第一和第二开口上的第一和第二喷嘴，且其中该流量控制元件被构造成阻挡第一和第二喷嘴之间的气流。
11、如权利要求10所述的系统，其中第二喷嘴连接到EEC单元上，而第一喷嘴连接到空气管道上。
12、如权利要求11所述的系统，其中该空气管道连接到发动机的空气入口部分。
13、如权利要求9所述的系统，其中该发动机是飞机发动机，一种运行模式包括地面飞机运行、起飞和上升的发动机运行的至少其中之一，且另一种运行模式包括高空或巡航发动机运行的至少其中之一。
14、如权利要求9所述的系统，其中该阀件还包括：
用以容纳该流量控制元件的箱体；和
一个或多个连接在该箱体上用于观察该流量控制元件的观察窗口；
其中该流量控制元件连接到该箱体上。
15、如权利要求14所述的系统，其中该观察窗口包括聚碳酸脂或聚苯材料的至少其中之一。
16、一种流量控制方法，包括：
提供一箱体，该箱体具有第一和第二开口并具有设置在该箱体内的流量控制元件，该流量控制元件包括一柔性部分；
在该箱体内建立第一压力状况，以将该流量控制元件柔性地置入允许流体通过该箱体的第一位置；和
在该箱体内建立第二压力状况，以将该流量控制元件柔性地置入禁止流体通过该箱体的另一位置。
17、如权利要求16所述的方法，其中该柔性部分包括一旋绕部分。
18、如权利要求16所述的方法，其中一种压力状况包括地面飞机运行、起飞和上升的发动机运行至少其中之一，另一种压力状况包括高空或巡航发动机运行的至少其中之一。
19、如权利要求16所述的方法，其中提供一箱体，包括提供具有一个或多个用于观察该流量控制元件的观察窗口的箱体。
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