CN210118500U - 压力控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种压力控制装置，包括负压差保护阀和压力控制阀，压力控制阀包括压力控制阀体、压力控制孔和压力控制活门，压力控制阀体隔开第一压力侧与第二压力侧，压力控制孔设置于压力控制阀体中，以连通第一压力侧和第二压力侧，压力控制活门设置在压力控制孔上，以在关闭状态与打开状态之间运动，负压差保护阀的负压差保护孔设置在压力控制活门上，以在压力控制阀的关闭状态中控制第一压力侧和第二压力侧之间的流体连通。本实用新型具有减少飞机设备、降低航空公司运营成本的优势。

Description

压力控制装置

技术领域

本实用新型涉及飞机空调系统领域，具体涉及一种用于航空领域增压系统的压力控制装置。

背景技术

航空器、例如是飞机在运行时，一般需要座舱内的压力大于座舱外的压力一定值。为了使航空器座舱内外维持一个合适的压差以保证飞机的结构安全，并为乘员提供一个安全、舒适的大气压力环境，当代民用飞机的增压系统具有座舱压力控制功能、正压差保护功能和负压差保护功能。

具体而言，飞机的增压系统通过压力控制装置来实现座舱压力控制功能。现有技术中压力控制装置基本结构如图1中所示。图1中示意性地示出的压力控制装置包括压力控制阀板11、阀体12和电动执行器13。其中，压力控制阀板11安装在阀体12上，阀体12安装在蒙皮上，电动执行器13控制压力控制阀板11的开闭，从而通过控制流出压力控制阀板11的空气流量控制座舱压力。

当航空器以较快的速度下降时，由于座舱外的压力较快地增加，可能出现压力控制装置无法及时地将座舱内压力调节到合适压力值的情况，此时，可能出现座舱外的压力大于座舱内的压力。此时，现有技术中的压力控制装置通过电动执行器13控制上述压力控制阀板11打开。

更具体地，例如，Markus Petrac于2009年7月2日提交的名称为“Method forControlling the Internal Pressure in an Aircraft(用于控制飞行器中的内压力的方法)”的美国专利申请公布文件US 2010/0001127A1中公开了一种控制飞行器中内压力的方法和相应装置。采用该装置的机身结构如图2中所示：机身包括机壳22，流出阀23集成于机壳22中。流出阀23与周围环境24连接。受压舱25设置在机身21的内部。流出阀23包括两个襟片26和27。襟片26、27优选地形成为节流襟片，襟片26、27分别具有大致居中的枢转点26a、27a，且襟片26、27具有彼此对应的位置。

该压力控制装置同时具有负压差保护功能，其主要特点和存在的问题体现在以下几个方面：

1)其实现负压差保护功能依然需要借助电动执行器控制阀板(襟片26和27)，在装置失去供电的情况下无法提供负压差保护功能；换言之，这种负压差保护功能是一种主动保护，而非被动保护。

2)就具体结构而言，其实现负压差保护功能的方式为转动阀板角度、更具体地是使阀板围绕其中心点枢转，从而使座舱外部(周围环境24)空气沿着阀板流入座舱内部(受压舱25)，平衡座舱负压差，但这会影响飞机气动外形，进而可能对飞机的空气动力学性能造成影响。

又例如，霍尼韦尔公司(Honeywell International Inc.)的2007年11月14日公告的欧洲专利EP 1 618 038 B1同样提出了在压力控制装置上集成负压差保护功能，如图3至图6中所示，其结构如下：

集成式座舱压力控制系统阀30包括阀体32、阀板34、负压力释放阀36、正压力释放阀(图中未示出)、致动组件38和控制电路(图中未示出)。阀体32安装在机身(图中未示出)上，且阀体32内部构造为管状流动通道。该管状流动通道的一端与飞行器座舱流体连通，且另一端与座舱外部的环境空气流体连通。阀板34安装在管状流动通道的与飞行器座舱流体连通的一端上，且可在图3和图5中所示的完全关闭位置与图4和图6中所示的完全打开位置之间转动，以此控制座舱压力。阀板34可通过气动压力、重力或重力辅助的偏置构件被偏置到完全关闭位置。致动组件38安装在阀体32上且与阀板34驱动地接合，从而将阀板34转动至期望的位置。制动组件38的动力来源包括但不限于：电动马达、液压马达和气动马达，且构造形式包括但不限于：线性马达和转动马达。

负压力释放阀36安装在阀体32的管状流动通道的管壁上且包括释压襟片和转轴。释压襟片枢转地联接至转轴而可相对于阀体32枢转。释压襟片例如借助调整弹簧被偏置成密封形成于阀体32中的负压力释放通道。在发生负压力释放事件时、即当管状流动通道内的压力(飞行器机身外部的压力)超出阀体32的外部环境压力(飞行器座舱内部的压力)到达预定量时，将克服调整弹簧的力将释压襟片推开，以减小上述压力差。一旦上述压力差被减小到预定量以内时，则释压襟片被调整弹簧偏置关闭。

虽然该压力控制装置实现了被动负压差保护功能，但仍存在显著的缺陷。由于目前主流干线客机压力控制装置通常采用以上参照图1所描述的形式，即阀体安装在蒙皮上，并不存在可供负压力释放阀36安装的管状流动通道，因此以上方案无法在目前主流干线客机的压力控制装置上实现可靠的被动负压差保护功能。

由上所述，目前用于主流干线客机上的压力控制装置只能实现压力控制功能或者兼顾主动式的负压差保护功能，而无法实现被动式的负压差保护功能。另一方面，能实现负压差保护功能、尤其是被动负压差保护功能的压力控制装置则不适用于主流干线客机上。

此外，在现有技术中，增压系统的上述压力控制设备都需安装在增压分界面上，增压分界面例如是飞机蒙皮或球面框。由于增压分界面开孔对结构强度影响较大，需对结构进行强化处理，增加了飞机重量。

例如EP 1 618 038 B1中所提出的那样，为了实现负压差保护功能而在不同位置处设置不同种类的设备(即，阀板34和负压力释放阀36)也给飞机维修增加了成本。

实用新型内容

为了解决上述问题，提高飞机维修性，降低飞机重量，本实用新型提出在压力控制装置上以新的方式集成负压差保护装置的功能，从而减少飞机设备，降低航空公司运营成本。

为此，本实用新型提供了一种压力控制装置，用于控制在压力控制装置两侧的第一压力侧与第二压力侧之间的压差；

压力控制装置包括负压差保护阀和压力控制阀，其中：

压力控制阀包括压力控制阀体、压力控制孔和压力控制活门，其中：

压力控制阀体设置在第一压力侧与第二压力侧之间，以隔开第一压力侧与第二压力侧；

压力控制孔设置于压力控制阀体中，以连通第一压力侧和第二压力侧；以及

压力控制活门设置在压力控制孔上，以在关闭状态与打开状态之间运动，在关闭状态中，第一压力侧和第二压力侧被压力控制活门彼此隔离，在打开状态中，第一压力侧和第二压力侧通过压力控制孔流体连通；

其特征在于，

负压差保护阀的负压差保护孔设置在压力控制活门上，以在压力控制阀的关闭状态中控制第一压力侧和第二压力侧之间的流体连通。

由上可见，本实用新型的核心技术在于，通过对增压系统的压力控制装置活门的改装，使其通过装载负压差保护阀而具有负压差保护的功能，从而达到功能集成的目的。

在根据本实用新型的压力控制装置的优选实施例中，负压差保护阀还包括负压差保护活门和弹性件，其中：

负压差保护活门设置在负压差保护孔上，以打开和关闭负压差保护孔；

弹性件设置成：

当压差大于预设阈值时，负压差保护活门由于弹性件的弹性力的作用而处于关闭位置中，在关闭位置中，负压差保护孔被负压差保护活门闭合；

当压差小于预设阈值时，压差克服弹性件的弹性力而使负压差保护活门处于打开位置中，在打开位置中，第一压力侧和第二压力侧能够通过负压差保护孔流体连通。

如此设置的负压差保护阀具备被动负压差保护功能，能够在压力控制阀的失效状态下实现被动的负压差保护功能。

在根据本实用新型的压力控制装置的优选实施例中，负压差保护活门由负压差保护阀板构成，负压差保护阀板在其一端与压力控制活门铰接。

负压差保护活门的这种设置方式结构简单、安装方便，且占用安装空间较小，减小对气动外形的影响。

在根据本实用新型的压力控制装置的优选实施例中，在负压差保护孔上设置有横跨负压差保护孔的铰接杆，负压差保护阀板通过铰接杆与压力控制活门铰接。

负压差保护活门的这种设置方式允许减小负压差保护阀板的受压面积，提高负压差保护阀板的可靠性。

在根据本实用新型的压力控制装置的优选实施例中，弹性件是扭簧，扭簧设置在铰接杆上，扭簧的两端分别与两个负压差保护阀板抵靠而向负压差保护阀板施加弹性力。

选用扭簧作为弹性件便于弹性件的安设，且成本低廉、互换性好。

在根据本实用新型的压力控制装置的优选实施例中，在打开位置中，负压差保护阀板朝向第二压力侧偏转。

如此设计的负压差保护阀板便于弹性件的选用和安装，能够更可靠地实现被动负压差保护功能。

在根据本实用新型的压力控制装置的优选实施例中，压力控制活门由压力控制阀板构成，压力控制阀板在一端铰接于压力控制阀体上，且负压差保护阀设置在压力控制阀板上。

压力控制活门的这种设置方式结构简单、安装方便，且占用安装空间较小，减小对气动外形的影响。

在根据本实用新型的压力控制装置的优选实施例中，负压差保护孔开设于压力控制阀板上，且负压差保护阀板的形状适形于压力控制阀板的形状。

上述布置使得可便利地将负压差保护阀板密贴地安设于压力控制阀板上，从而使得安装更为简单。

在根据本实用新型的压力控制装置的优选实施例中，负压差保护阀板的覆盖范围大于负压差保护孔的孔径而不超出压力控制阀板的范围。

这样的设置使得负压差保护阀的安设不会对压力控制阀板的其他正常动作形成干涉。

在根据本实用新型的压力控制装置的优选实施例中，第一压力侧的压力为飞机座舱内的压力，第二压力侧的压力为飞机座舱外的压力。

本实用新型的压力控制装置有利地用于飞机座舱内外压力的控制中。

综上所述，根据本实用新型的实施例的有益效果简要归纳如下：

1)本实用新型提供一种能够同时进行座舱压力控制和实现负压差保护功能的装置。

2)本实用新型的纯机械部件不存在失去供电的情况下无法提供负压差保护功能的问题，可在装置失去供电的情况下仍能提供被动负压差保护功能。

3)本实用新型是在阀板上进行特殊设计，可在阀板关闭的情况下完成负压差保护功能，对气动外形影响很小。

4)本提案中负压差保护阀板安装在阀板上，因此可在各种类型压力控制装置上实现负压差保护功能。

附图说明

图1是根据现有技术的压力控制装置的立体示意图，该压力控制装置并不具备负压差保护功能；

图2是根据现有技术的另一压力控制装置的原理示意图，该压力控制装置具备主动负压差保护功能；

图3是根据现有技术的另一压力控制装置的侧视图，该压力控制装置具备被动负压差保护功能，且负压差保护装置和压力控制部分分开设置，其中，压力控制阀关闭，且负压差保护阀打开；

图4是图3中所示的压力控制装置的侧视图，其中，压力控制阀打开，且负压差保护阀关闭；

图5是图3中所示的压力控制装置的立体图，其中，压力控制阀和负压差保护阀均关闭；

图6是图3中所示的压力控制装置的立体图，其中，压力控制阀板打开，且负压差保护阀关闭；

图7是根据本实用新型的压力控制装置的立体图。

附图标记列表

10 压力控制装置

100 负压差保护阀

110 负压差保护孔

120 负压差保护活门

121 负压差保护阀板

130 弹性件

140 铰接杆

200 压力控制阀

210 压力控制阀体

220 压力控制孔

230 压力控制活门

231 压力控制阀板

具体实施方式

以下结合附图7来具体描述本实用新型的优选实施例，但不作为对本实用新型的限制。

图7中示出了根据本实用新型的优选实施例的压力控制装置10。该压力控制装置10用于控制在压力控制装置10两侧的第一压力侧与第二压力侧之间的压差。要指出的是，当本文中涉及压差时，意于表明的是从第一压力侧作用于压力控制装置10上的流体压力减去从第二压力侧作用于压力控制装置10上的流体压力所得到的数值。当该数值大于零时，第一压力侧的压力大于第二压力侧的压力；当该数值等于零时，第一压力侧的压力等于第二压力侧的压力；当该数值小于零时，第一压力侧的压力小于第二压力侧的压力。

如图7中所示，压力控制装置10包括负压差保护阀100和压力控制阀200。以下结合附图对它们进行具体描述。

压力控制阀200包括压力控制阀体210、压力控制孔220和压力控制活门230。

压力控制阀体210设置在第一压力侧与第二压力侧之间，以隔开第一压力侧与第二压力侧。换言之，由于压力控制阀体210的存在而产生了彼此隔开的第一压力侧和第二压力侧。

第一压力侧的压力一般可为飞机座舱内的压力，第二压力侧的压力一般可为飞机座舱外的压力。

压力控制孔220设置于压力控制阀体210中，以连通第一压力侧和第二压力侧。要指出的是，本文中提到的设置在阀中的孔除应涵盖实体结构意义上的孔结构之外，还应涵盖任何能够实现流体连通的结构和材料，例如管道、渗透膜等等。该压力控制孔220的截面可为大致矩形、圆形等形状。

压力控制活门230设置在压力控制孔220上，以在关闭状态与打开状态之间运动。在上述关闭状态中，第一压力侧和第二压力侧被压力控制活门230彼此隔离；在上述打开状态中，第一压力侧和第二压力侧通过压力控制孔220流体连通。优选地，压力控制活门230可由压力控制阀板231构成，压力控制阀板231在一端可铰接于压力控制阀体210上。压力控制阀板231优选地为平坦的板，但本领域技术人员也可根据实际需求选用其他型式的阀板，以贴合压力控制装置的具体布置。

负压差保护阀100包括负压差保护孔110。该负压差保护孔110设置在压力控制活门230上，以在压力控制阀200的关闭状态中控制第一压力侧和第二压力侧之间的流体连通。该负压差保护孔110可为圆形、矩形等形状。且本领域技术人员能根据实际需要选择合适的孔的尺寸，以实现期望的负压差保护功能。

优选地，如图7中所示，负压差保护阀100还可包括负压差保护活门120和弹性件130。

负压差保护活门120可设置在负压差保护孔110上，以打开和关闭负压差保护孔110。负压差保护孔110“打开”时，两侧的流体可通过该负压差保护孔110连通，负压差保护孔110“关闭”时，两侧的流体无法通过该负压差保护孔110。在优选的实施例中，负压差保护活门120可由负压差保护阀板121构成，负压差保护阀板121可在其一端与压力控制活门230铰接。

在压力控制活门230由压力控制阀板231构成的情形中，负压差保护阀100可设置在压力控制阀板231上。优选地，负压差保护孔110可开设于压力控制阀板231上，且负压差保护阀板121的形状可适形于压力控制阀板231的形状，以确保负压差保护阀板121与压力控制阀板231的良好密贴。优选地，负压差保护阀板121的覆盖范围大于负压差保护孔110的孔径而不超出压力控制阀板231的范围。

在其他优选的实施例中，弹性件130可设置成：当压差大于预设阈值时，负压差保护活门120由于弹性件130的弹性力的作用而处于关闭位置中，在关闭位置中，负压差保护孔110被负压差保护活门120闭合；当压差小于预设阈值时，压差克服弹性件130的弹性力而使负压差保护活门120处于打开位置中，在打开位置中，第一压力侧和第二压力侧能够通过负压差保护孔110流体连通。优选地，上述预设阈值可为零。优选地，弹性件130可以是扭簧，扭簧可设置在铰接杆140上，扭簧的两端可分别与两个负压差保护阀板121抵靠而向负压差保护阀板121施加弹性力。除了上述弹性件130的具体设置之外，本领域技术人员也可根据需要选用其他常见的弹性装置，以在无需负压差保护阀作用时，将负压差保护阀保持在关闭位置中。

在进一步优选的实施例中，在负压差保护孔110上可设置有横跨负压差保护孔110的铰接杆140，负压差保护阀板121可通过该铰接杆140与压力控制活门230铰接。本领域技术人员也可设想将铰接杆140设置在能供负压差保护阀板121枢转的其他合适位置处。

在进一步优选的实施例中，在打开位置中，负压差保护阀板121可朝向第二压力侧偏转。

以下选取正常和负压差两种运行状态，对根据本实用新型的压力控制装置10的优选实施例的工作方式进行说明。

(1)飞机正常运行。

此时座舱内外处于正压差工况(未超过压差阈值)，压力控制阀板231打开合适的角度，从而有效地控制流出座舱的气体流量。由于正压差的作用，负压差保护阀板121处于关闭位置，且不影响压力控制阀板231的正常工作。

(2)飞机负压差运行。

此时压力控制阀板231处于故障关闭状态，无法平衡座舱内外压差，座舱内外处于负压差工况(超过压差阈值)。由于负压差的作用，负压差保护阀板121将会自动打开，平衡座舱内外压差，从而实现被动负压差保护功能。

以上结合具体的优选实施例对本实用新型的构思作了详细说明。然而对于本领域普通技术人员而言，在阅读了上述结合具体实施例描述的说明书之后，在本实用新型构思范围内的进一步的修改和变形将会不言自明，这些修改和变形都落于所附权利要求书的保护范围内。

Claims (10)

1.一种压力控制装置(10)，用于控制在所述压力控制装置(10)两侧的第一压力侧与第二压力侧之间的压差；

所述压力控制装置(10)包括负压差保护阀(100)和压力控制阀(200)，其中：

所述压力控制阀(200)包括压力控制阀体(210)、压力控制孔(220)和压力控制活门(230)，其中：

所述压力控制阀体(210)设置在所述第一压力侧与所述第二压力侧之间，以隔开所述第一压力侧与所述第二压力侧；

所述压力控制孔(220)设置于所述压力控制阀体(210)中，以连通所述第一压力侧和所述第二压力侧；以及

所述压力控制活门(230)设置在所述压力控制孔(220)上，以在关闭状态与打开状态之间运动，在所述关闭状态中，所述第一压力侧和所述第二压力侧被所述压力控制活门(230)彼此隔离，在所述打开状态中，所述第一压力侧和所述第二压力侧通过所述压力控制孔(220)流体连通；

其特征在于，

所述负压差保护阀(100)的负压差保护孔(110)设置在所述压力控制活门(230)上，以在所述压力控制阀(200)的所述关闭状态中控制所述第一压力侧和所述第二压力侧之间的流体连通。

2.根据权利要求1所述的压力控制装置(10)，其特征在于，

所述负压差保护阀(100)还包括负压差保护活门(120)和弹性件(130)，其中：

所述负压差保护活门(120)设置在所述负压差保护孔(110)上，以打开和关闭所述负压差保护孔(110)；

所述弹性件(130)设置成：

当所述压差大于预设阈值时，所述负压差保护活门(120)由于所述弹性件(130)的弹性力的作用而处于关闭位置中，在所述关闭位置中，所述负压差保护孔(110)被所述负压差保护活门(120)闭合；

当所述压差小于所述预设阈值时，所述压差克服所述弹性件(130)的弹性力而使所述负压差保护活门(120)处于打开位置中，在所述打开位置中，所述第一压力侧和所述第二压力侧能够通过所述负压差保护孔(110)流体连通。

3.根据权利要求2所述的压力控制装置(10)，其特征在于，

所述负压差保护活门(120)由负压差保护阀板(121)构成，所述负压差保护阀板(121)在其一端与所述压力控制活门(230)铰接。

4.根据权利要求3所述的压力控制装置(10)，其特征在于，

在所述负压差保护孔(110)上设置有横跨所述负压差保护孔(110)的铰接杆(140)，所述负压差保护阀板(121)通过所述铰接杆(140)与所述压力控制活门(230)铰接。

5.根据权利要求4所述的压力控制装置(10)，其特征在于，

所述弹性件(130)是扭簧，所述扭簧设置在所述铰接杆(140)上，所述扭簧的两端分别与两个所述负压差保护阀板(121)抵靠而向所述负压差保护阀板(121)施加所述弹性力。

6.根据权利要求3所述的压力控制装置(10)，其特征在于，

在所述打开位置中，所述负压差保护阀板(121)朝向所述第二压力侧偏转。

7.根据权利要求3所述的压力控制装置(10)，其特征在于，

所述压力控制活门(230)由压力控制阀板(231)构成，所述压力控制阀板(231)在一端铰接于所述压力控制阀体(210)上，且所述负压差保护阀(100)设置在所述压力控制阀板(231)上。

8.根据权利要求7所述的压力控制装置(10)，其特征在于，

所述负压差保护孔(110)开设于所述压力控制阀板(231)上，且所述负压差保护阀板(121)的形状适形于所述压力控制阀板(231)的形状。

9.根据权利要求8所述的压力控制装置(10)，其特征在于，

所述负压差保护阀板(121)的覆盖范围大于所述负压差保护孔(110)的孔径而不超出所述压力控制阀板(231)的范围。

10.根据权利要求1所述的压力控制装置(10)，其特征在于，

所述第一压力侧的压力为飞机座舱内的压力，所述第二压力侧的压力为飞机座舱外的压力。

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