DE602004010091T2

DE602004010091T2 - Kabinendruckregelventil mit integriertem überdruck- und unterdruckventil

Info

Publication number: DE602004010091T2
Application number: DE200460010091
Authority: DE
Inventors: Andrew D. Oro Valley BUNN; Timothy R. Oro Valley ARTHURS; Darrell W. Oro Valley HORNER
Original assignee: Honeywell International Inc
Current assignee: Honeywell International Inc
Priority date: 2003-04-30
Filing date: 2004-04-29
Publication date: 2008-09-11
Anticipated expiration: 2024-04-30
Also published as: EP1618038B1; WO2005000675A1; DE602004010091D1; EP1618038A1; US6945278B2; US20040216792A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Flugzeugkabinendruckregelung, und insbesondere auf ein Flugzeugventil, das mehrere Kabinendruck-Regelsystemfunktionen einbezieht.
Bei einer gegebenen Fluggeschwindigkeit kann ein Flugzeug in einer größeren Höhe weniger Kraftstoff verbrauchen als in einer niedrigeren Höhe. In anderen Worten, ein Flugzeug kann in größeren Höhen effizienter im Flug sein als im Vergleich zu niedrigeren Höhen. Darüber hinaus können schlechtes Wetter und Turbulenz manchmal vermieden werden, indem über solchem Wetter oder Turbulenz geflogen wird. Aufgrund dieser und weiterer potentieller Vorteile sind daher viele Flugzeuge ausgelegt, um in relativ großen Höhen zu fliegen.
Wenn die Höhe eines Flugzeuges ansteigt, nimmt der Umgebungsdruck außerhalb des Flugzeuges ab, und, wenn es nicht anderweitig kontrolliert wird, könnten exzessive Luftmengen aus der Flugzeugkabine entweichen und sie veranlassen, zu einem unerwünschten niedrigen Druck zu dekomprimieren. Wenn der Druck in der Flugzeugkabine zu niedrig ist, können die Flugzeugpassagiere unter Hypoxie leiden, was ein Mangel an Sauerstoffkonzentration im menschlichen Gewebe ist. Das Ansprechen von Hypoxie kann von Person zu Person variieren, jedoch schließen ihre Auswirkungen Benommenheit, geistige Ermüdung, Kopfschmerz, Übelkeit, Euphorie und vermindertes Fassungsvermögen ein.
Auf Flugzeugkabinendruck wird oft im Sinne von „Kabinendruckhöhe" verwiesen, die sich auf den normalen Atmosphärendruck bezieht, der in einer bestimmten Höhe existiert. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Symptome von Hypoxie wahrnehmbar werden können, wenn die Kabinendruckhöhe über dem Äquivalent des Atmosphärendrucks liegt, den man außerhalb in 8000 Fuß erfahren würde. Somit sind viele Flugzeuge mit einem Kabinendruckregelsystem ausgerüstet, um unter anderem die Kabinendruckhöhe in einem relativ komfortablen Bereich zu halten (z. B. bei oder unter ungefähr 8000 Fuß) und graduelle Änderungen bei der Kabinendruckhöhe zu erlauben, um Passagierunannehmlichkeiten zu minimieren.
Um außerdem den Kabinendruck zur Annehmlichkeit von Passagier und Crew zu regeln, arbeiten viele Kabinendruckregelsysteme auch, um den Kabinendifferenzdruck unter einer oder mehreren Größen zu begrenzen. Kabinendifferenzdruck bezieht sich auf die Druckdifferenz zwischen der Innenseite und Außenseite des Flugzeugrumpfes und enthält für viele Flugzeuge eine „positive" Differenzdruckgrenze und eine "negative" Differenzdruckgrenze. Eine positive Kabinendruckdifferenz tritt auf, wenn der Druck innerhalb des Flugzeugrumpfes größer als der äußere Druck ist, und eine negative Druckdifferenz tritt auf, wenn der Druck innerhalb des Flugzeugrumpfes kleiner als der äußere Druck ist.
Bestimmungen, die von verschiedenen staatlichen Zertifizierungsbehörden veröffentlicht sind, führen aus, dass das Flugzeug mit Systemen und Komponenten ausgerüstet sein muss, die nicht nur die Flugzeugkabinenhöhe innerhalb eines relativ komfortablen Bereiches halten, sondern zusätzlich den Kabinendifferenzdruck unterhalb der positiven und negativen Grenzen des Flugzeuges begrenzen. Dieselben Bestimmungen führen außerdem aus, dass wenigstens zwei Komponenten bereitzustellen sind, um den Kabinendifferenzdruck unter der positiven Grenze zu halten, und dass wenigstens zwei Komponenten bereitzustellen sind, um den Kabinendifferenzdruck unter der negativen Grenze zu halten.
Um die in den oben genannten Bestimmungen ausgeführte Funktionalität und Redundanz bereitzustellen, können Flugzeugkabinendruckregelsysteme mit einem Ausström-Ventil, einem oder mehreren Überdruck-Entlüftungsventilen und einem oder mehreren Unterdruck-Entlüftungsventilen ausgerüstet sein, abhängig von Systementwurf und -Konfiguration. Zum Beispiel enthält in einigen Flugzeugen das Kabinendruckregelsystem ein Ausström-Ventil, zwei Überdruck-Entlüftungsventile und zwei Unterdruck-Entlüftungsventile. Diese Systemkonfiguration ergibt insgesamt fünf individuelle Ventilkomponenten und bis zu fünf Durchbrüche im Flugzeugrumpf. Weitere Flugzeuge enthalten ein Ausström-Regelventil, welches ebenfalls ein Überdruck-Entlüftungsventil, ein Über- und Unterdruck-Entlüftungsventil in doppelter Funktion und ein Unterdruck-Entlüftungsventil bereitstellt. Diese Systemkonfiguration reduziert die Gesamtzahl an Ventilkomponenten auf drei, aber ergibt noch drei separate Flugzeugrumpfdurchbrüche. Noch weitere Flugzeuge enthalten ein Ausström-Ventil und zwei Über- und Unterdruck-Entlüftungsventile in doppelter Funktion. Diese Systemkonfiguration ergibt wieder drei Ventilkomponenten und drei Flugzeugrumpfdurchbrüche.
Obwohl die oben beschriebenen Flugzeugkabinendruckregelsystem-Konfigurationen robust gestaltet und sicher und zuverlässig sind, leidet jede unter bestimmten Nachteilen. Zum Beispiel erhöht jede Ventilkomponente in dem System das Gesamtsystem- und Flugzeuggewicht und kann in einigen Fällen erhöhte Kosten, Komplexität und Gewicht ergeben. Jede Ventilkomponente nimmt auch einen bestimmten Betrag an knappem Innenraum ein sowohl zur Befestigung als auch Verbindung einer elektrischen und/oder pneumatischen Übergangsstelle, außerdem gibt es, soweit jedes Ventil einen individuellen Flugzeugrumpfdurchbruch enthält, eine potentielle Flugzeugrumpf-Leckquelle und die begleitende Wartung, die mit jedem Ventil verknüpft ist. Ein oder mehrere dieser Faktoren kann Anfangs- und Standzeitkosten des Flugzeuges sowie Flugzeugstillstandszeit nachteilig beeinflussen.
Daher besteht ein Erfordernis für ein Flugzeugkabinendruckregelventil, das einen oder mehrere der folgenden Vorteile aufweist: Reduziertes Systemgesamt- und Flugzeuggewicht; reduzierte Anzahl von Flugzeugrumpfdurchbrüchen; eine reduzierte System-Raumhüllkurve und vereinfachte Systemwartung ohne nachteilige Auswirkung auf die Flugzeuglebenslaufkosten. Die vorliegende Erfindung behandelt ein oder mehrere dieser Erfordernisse.
US-A-2902916 offenbart eine Verkleidung für Druckregelmechanismus.
US-A-2585295 offenbart eine Regeleinrichtung.
Gemäß der Erfindung wird ein Flugzeugkabinendruckregelventil bereitgestellt, umfassend die Merkmale von Anspruch 1.
Die vorliegende Erfindung stellt somit ein Flugzeugkabinendruckregelventil bereit, welches drei hauptsächliche Kabinendruckregelfunktionen integriert, Hauptkabinenströmungsregelung, Überdruck-Entlüftung und Unterdruck-Entlüftung in einer einzigen Ventileinheit. Diese Integration von Funktionen vereinfacht die Installation, reduziert Flugzeuggewicht, reduziert die Anzahl von Durchbrüchen durch den Flugzeugrumpf und reduziert die mit dem Kabinendruckregelsystem verbundene Wartung, was alles erhebliche Kosten- und Zeitersparnisse ergibt.
In den Zeichnungen:
1 und 2 sind jeweils Seiten- und Perspektivenansicht eines Flugzeugkabinendruckregelventils gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei sich das Ventil in der ganz geschlossenen Position befindet;
3 und 4 sind jeweils Seiten- und Perspektivenansicht des in 1 und 2 gezeigten Flugzeugkabinendruckregelventils, wobei sich das Ventil in der ganz geöffneten Position befindet;
5 ist eine Rückansicht des in den 1–4 gezeigten beispielhaften Ventils und
6 ist eine Querschnittsansicht eines beispielhaften Überdruck-Entlüftungsventils, das in dem in den 1–4 gezeigten Ventil enthalten sein kann.
Eine beispielhafte Ausführungsform eines integrierten Kabinendruckregelventils 100 ist in den 1–5 gezeigt und enthält ein Ventilgehäuse 102, einen Ventilkörper 104, ein Unterdruck-Entlüftungsventil 106, ein Überdruck-Entlüftungsventil 108, eine Stellgliedbaugruppe 110 und einen Steuerschaltkreis 112 (der nur in 5 gezeigt ist). Das Ventilgehäuse 102 ist vorzugsweise als ein allgemein rohrförmiger Leitungskanal konfiguriert mit einem ersten Strömungsanschluss 114 und einem zweiten Strömungsanschluss 116 und dazwischen einem Hauptströmungsanschluss 115. Außerdem ist das Ventilgehäuse 102 vorzugsweise dafür angepasst, an einem Flugzeugrumpf derart befestigt zu werden (nicht gezeigt), dass der erste Strömungsanschluss 114 mit der Flugzeugkabine innerhalb des Flugzeugrumpfes in Fluidverbindung steht und ein zweiter Strömungsanschluss 116 mit der Umgebung außerhalb des Flugzeugrumpfes in Fluidverbindung steht. Es wird gewüdigt werden, dass das Ventilgehäuse 102 nicht auf eine allgemein rohrförmige Gestalt begrenzt ist, sondern verschiedenartig gestaltet sein könnte.
Der Ventilkörper 104, der vorzugsweise in der Form einer Platte oder einer Prallplatte vorliegt, ist in eine beliebige einer Vielzahl von Positionen drehbar zwischen einer vollständig geschlossenen Position, wie sie in 1 und 2 gezeigt ist, und einer vollständig offenen Position, wie sie in 3 und 4 gezeigt ist, um dadurch Kabinendruck in der Flugzeugkabine zu steuern, in der er eingebaut ist. Um diese Drehung bereitzustellen, ist der Ventilkörper 104 auf einer Welle 118 drehbar montiert, welche selbst am Ventilgehäuse 102 in der Nähe des ersten Strömungsanschlusses 114 montiert ist. Der Ventilkörper 104 kann in die vollständig geschlossene Position durch aerodynamischen Druck, Gravitation oder durch ein gravitationsunterstützendes Vorspannelement, wie eine Feder, vorgespannt sein. Die Stellgliedbaugruppe 110 greift am Ventilkörper 104 an, um ihn in die gewünschte Position zu drehen. Obwohl das in den 1–5 dargestellte Ventil 100 mit einem einzigen Körper 104 konfiguriert ist, wird es begrüßt werden, dass das Ventil 100 auch mit mehr als einem Körper 104 und mit variierenden Ventilkörperformen konfiguriert sein könnte.
Die Stellgliedbaugruppe 110 ist vorzugsweise an einem Ventilgehäuse 102 befestigt, allerdings wird es begrüßt werden, dass sie entfernt vom Ventilgehäuse 102 angeordnet werden könnte und irgendeine von zahlreichen Stellgliedkonfigurationen sein kann. Bei der dargestellten Ausführungsform enthält die Stellgliedbaugruppe 110 ein Gehäuse 119, einen oder mehrere Motoren 120 (gestrichelt in 1 gezeigt), ein Stellgliedarm 122, eine Stellgliedwelle 124 und eine Ventilbewegungslasche 126. Die Motoren 120 können irgendein von zahlreichen bekannten Motortypen sein, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch, und kann irgendeine von zahlreichen Konfigurationen sein, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, Linear- und Drehmotoren. Die Motoren 120 sind über geeignete Übersetzung 121 mit einem Ende des Stellgliedarms 122 verbunden.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Stellgliedarm 122 einer von zahlreichen Arten von Mechanismen, wie eine Spindel, Kugelgewindetrieb, bei dem Drehung eines Abschnittes des Mechanismus Translation des anderen Abschnittes bewirkt. Der Stellgliedarm 122 enthält ein Gelenkkopfbauteil 129, welches mit der Stellgliedwelle 124 verbunden ist, und welche wiederum mit der Ventilbewegungslasche 126 verbunden ist. Die Ventilbewegungslasche 126 ist mit der Ventilwelle 118 verbunden und greift am Ventilkörper 104 an, um ihn in die gewünschte Position zu bewegen, wie es ausführlicher unten beschrieben werden wird. Mit dieser Konfiguration würde in dem unwahrscheinlichen Fall, dass eine oder mehrere der Stellgliedbaugruppenkomponenten ausfallen, Luftdruck den Ventilkörper 104 in seine vollständig geöffnete Position drängen und eine inhärente Fail-Safe-Konfiguration bereitstellen.
Das Unterdruck-Entlüftungsventil 106 ist am Ventilkörper 102 befestigt und enthält eine Entlüftungsprallplatte 128 und eine Welle 130. Die Entlüftungsprallplatte 128 ist mit der Welle 130 verbunden, welche drehbar am Ventilgehäuse 102 befestigt ist. Die Entlüftungsprallplatte 128 ist vorgespannt, um gegen einen Unterdruckdurchlass 134, der durch einen Abschnitt des Ventilgehäuses 102 gebildet wird, anzuliegen und abzudichten unter Verwendung zum Beispiel einer einstellbaren Feder 132. Wenn ein Fall von Unterdruck-Entlüftung auftritt, was bedeutet, dass der Druck innerhalb des Hauptströmungsdurchlasses 115 (z. B. außerhalb des Flugzeugrumpfes) den Druck der Umgebung außerhalb des Ventilgehäuses 102 (z. B. innerhalb der Flugzeugkabine) um eine vorgegebene Größe übersteigt, wird die Entlüftungsprallplatte 128 gegen die Kraft der Feder 132 aufgedrückt werden, um den Differenzdruck zu reduzieren. Wenn dieser Differenzdruck auf eine vorgegebene Größe reduziert ist (z. B. der Fall von Unterdruck-Entlüftung hat nachgelassen), spannt die Feder 132 die Entlüftungsprallplatte 128 geschlossen vor. Obwohl das Unterdruck-Entlüftungsventil 106 so beschrieben und dargestellt wird, dass es eine einzige Entlüftungsprallplatte 128 und einzige Welle 130 besitzt, wird es begrüßt werden, dass es mit zwei oder mehr Entlüftungsprallplatten 128 und zwei oder mehr Wellen 130 ausgeführt sein könnte. Es wird außerdem begrüßt werden, dass das Ventil 100 mehr als ein Unterdruck-Entlüftungsventil 106 enthalten könnte.
Das Überdruck-Entlüftungsventil 108, von dem eine beispielhafte Ausführungsform in 6 gezeigt ist, ist ebenso am Ventilkörper 102 angebracht. Das Überdruck-Entlüftungsventil 108 enthält einen Ventilkörper 602, eine Feder 604 und eine Einstellplatte 606, die sämtlich innerhalb eines Gehäuses 608 befestigt sind. Der Ventilkörper 602 ist mit der Einstellplatte 606 über eine Verbindungsstange 610 verbunden. Die Feder 604 spannt den Ventilkörper 602 nach außen weg vom Ventilgehäuse 102 vor. Als Ergebnis wird der Ventilkörper 602 vorgespannt, um gegen eine Überdruck-Entlüftungsöffnung 612, die durch einen Abschnitt des Ventilgehäuses 102 gebildet wird, anzuliegen und abzudichten. Wenn ein Fall von Überdruck-Entlüftung auftritt, was bedeutet, dass der Druck außerhalb des Ventilgehäuses 102 (z. B. in der Flugzeugkabine) den Druck innerhalb des Hauptströmungsdurchlasses 115 (z. B. außerhalb des Flugzeugrumpfes) um eine vorgegebene Größe übersteigt, bewirkt der Druck eine Last auf dem Ventilkörper 602 und veranlasst den Ventilkörper 602 gegen die Kraft der Feder 604 zu öffnen, um den Differenzdruck zu reduzieren. Wenn dieser Differenzdruck auf eine vorgegebene Größe reduziert ist (z. B. der Fall von Überdruck-Entlüftung hat nachgelassen), spannt die Feder 604 den Ventilkörper 602 geschlossen vor.
Bei der dargestellten Ausführungsform erstreckt sich ein Ende der Verbindungsstange 610 durch die Einstellplatte 606. Wenigstens ein Abschnitt der Verbindungsstange 610, der das Ende enthält, welches sich durch die Einstellplatte 606 erstreckt, enthält vorzugsweise Gewindewindungen auf seiner äußeren Fläche. Eine Einstellmutter 614 ist auf die Verbindungsstange 610 aufgeschraubt und steht mit der Einstellplatte 606 in Kontakt. Die Einstellmutter 614 wird verwendet, um die Federspannung einzustellen, um dadurch die Differenzdruckgröße einzustellen, bei der das Überdruck-Entlüftungsventil 108 öffnet. Das Überdruck-Entlüftungsventil 108 enthält außerdem eine Stützplatte 616. Die Stützplatte 616 ist mit der Verbindungsstange 610 zwischen dem Ventilkörper 602 und der Einstellplatte 606 verbunden. Die Stützplatte 616 wird die Überdruck-Entlüftungsöffnung 612 in dem unwahrscheinlichen Fall eines Versagens der Feder 604 und/oder Verbindungsstange 610 abdichten. Obwohl ein einziges Überdruck-Entlüftungsventil 108 beschrieben und dargestellt ist, wird es begrüßt werden, dass das Ventil 100 zwei oder mehr Überdruck-Entlüftungsventile 108 enthalten könnte.
Der Steuerschaltkreis 112 ist vorzugsweise am Ventilgehäuse 102 befestigt und ist in entweder einer Ein-Kanal- oder Doppel-Kanal (oder mehr) Architektur konfiguriert. In jedem Fall enthält jeder Kanal die Instrumentierung und den Steuerschaltkreis, der unter anderem verwendet wird, um die Ventilpositionssteuersignale an das Ventilstellglied 110 zu liefern. Die Ventilpositionssteuersignale enthalten Signale, die verwendet werden, um Luftausströmung aus einer Flugzeugkabine zu steuern und um auch eine Überdruck-Entlüftung bereitzustellen, wie es weiter unten beschrieben werden wird. Das Schaltschema kann verschiedentlich konfiguriert sein, aber ist in einer besonders bevorzugten Ausführungsform ähnlich wie das Schaltschema konfiguriert, das in gemeinhin zugeteilter und gegenwärtig anhängiger U.S. Patentanmeldung Seriennummer 10/080,107 , mit dem Titel „Instrumentation and Control Circuit having Multiple, Dissimilar Sources for Supplying Warnings, Indications, and Controls and an Integrated Cabin Pressure Control System Valve Incorporating the Same", die am 21. Februar 2002 eingereicht wurde, beschrieben ist.
Die Stellgliedeinheit 110 ist angepasst, um elektrisch mit dem Steuerschaltkreis 112 verbunden zu sein und von ihm Ventilpositionssteuersignale zu empfangen. Somit enthalten die Stellgliedbaugruppe 110 und Steuerschaltkreis 112 elektrische Steckerbaugruppen 111 und 113 jeweils, um elektrische Verbindung bereitzustellen. In Abhängigkeit von den Ventilpositionssteuersignalen veranlasst die Stellgliedbaugruppe 110 den Ventilkörper 104, in die angewiesene Ventilposition zu drehen. Wenn zum Beispiel der Ventilkörper 104 sich in seiner vollständig geschlossenen Position befindet, wie es in 1 und 2 gezeigt ist, und der Steuerschaltkreis 112 die Stellgliedbaugruppe 110 anweist, den Ventilkörper in seine vollständig offene Position zu positionieren, wie es in 3 und 4 gezeigt ist, werden einer oder mehrere der Stellgliedbaugruppenmotoren 120 in Abhängigkeit von der empfangenen Anweisung drehen. Wenn die Motoren 120 sich drehen, wird der Stellgliedarm 122 linear in das Stellgliedbaugruppengehäuse 119 bewegt. Da der Stellgliedarm 122 sich linear bewegt, veranlasst er die Stellgliedwelle 124, sich zu verschieben, was wiederum die Ventilbewegungslasche 126 veranlasst, sich auf der Ventilwelle 118 im Uhrzeigersinn zu drehen (in Bezug auf die Ansichten von 1–4). Da sich die Ventilbewegungslasche 126 im Uhrzeigersinn dreht, berührt sie den Ventilkörper 104 und drückt ihn in die gewünschte Position, welche in diesem Falle die vollständig offene Position ist (3 und 4).
Wenn das Ventil in seiner vollständig offenen Position ist, wird es dort verharren, bis der Steuerschaltkreis 112 die Stellgliedbaugruppe 110 anweist, das Ventil in eine andere Position zu bewegen, wie die vollständig geschlossenen Position. Wenn der Steuerschaltkreis 112 tatsächlich die Stellgliedbaugruppe 110 anweist, das zu tun, werden ein oder mehrere Stellgliedbaugruppenmotoren 120 sich in die geeignete Richtung drehen. Dies wird den Stellgliedarm 122 veranlassen, sich linear aus dem Stellgliedbaugruppengehäuse 119 zu bewegen, was die Ventilbewegungslasche 126 veranlasst, sich entgegen dem Uhrzeigersinn zu drehen (in Bezug auf die Ansichten in 1–4). Da die Ventilbewegungslasche 126 sich entgegen dem Uhrzeigersinn dreht, drängen aerodynamischer Druck, Gravitationskraft und Kraft von der Feder (falls vorhanden) den Ventilkörper 104 in die geschlossene Position.
Das Ventil 100 setzt wenigstens drei Funktionen um, welche Hauptkabinenströmungsregelung, redundante Überdruck-Entlüftung und redundante Unterdruck-Entlüftung enhalten. Hauptkabinenströmungsregelung enthält Regeln von Luftströmung in die und aus der Flugzeugkabine, um Flugzeugkabinendruck im Wesentlichen auf einer sicheren und komfortablen Größe zu halten. Diese Funktion wird realisiert, indem die Position des Ventilkörpers 104 geregelt wird. Insbesondere während normaler Flugbedingungen werden der Steuerschaltkreis 112 und das Ventilstellglied 110 den Ventilkörper 104 geeignet positionieren, um Luftausströmung aus der Flugzeugkabine, die wenigstens zum Teil auf Flugzeugkabinen-Einlassluftstrom, Flugzeughöhe und gewünschtem Flugzeugkabinendruck basiert, zu regeln.
Die doppelte Überdruck-Entlüftungsfunktion wird realisiert unter Verwendung des Ventilkörpers 104 und des Überdruck-Entlüftungsventils 108. Der Ventilkörper 104 stellt der Hauptquelle Überdruckentlüftung bereit, und das Überdruck-Entlüftungsventil 108 stellt einer Ersatzquelle Überdruckentlüftung bereit. Insbesondere wenn der Steuerschaltkreis 112, basierend auf verschiedenen Eingangssignalen, feststellt, dass ein Fall von Überdruck-Entlüftung vorhanden ist, liefert er geeignete Anweisungen an das Ventilstellglied 110, welches Ventilkörper 104 öffnet, um den Differenzdruck zu reduzieren. Wenn Bewegen des Ventilköpers 104 den Fall von Überdruck-Entlüftung nicht veranlasst, nachzulassen, und/oder der Differenzdruck den Einstellwert des Überdruck-Entlüftungsventils 108 erreicht, wird sich das Überdruck-Entlüftungsventil 108 öffnen, um den Differenzdruck abzubauen.
Ähnlich zur doppelten Überdruck-Entlüftungsfunktion wird die doppelte Unterdruck-Entlüftungsfunktion realisiert unter Verwendung des Ventilkörpers 104 und des Unterdruck-Entlüftungsventils 106. Wie bei der Überdruck-Entlüftungsfunktion stellt der Ventilkörper 104 der Hauptquelle Unterdruckentlüftung bereit, und das Unterdruck-Entlüftungsventil 106 stellt einer Ersatzquelle Unterdruck-Entlüftung bereit. Insbesondere wenn ein Fall von Unterdruck-Entlüftungs eintritt, wird der Druck innerhalb des Hauptströmungsdurchlasses 115 den Ventilkörper 104 in die offene Richtung gegen Gravitations- und/oder Federkraft drängen, um den Differenzdruck zu reduzieren. Wenn Bewegen des Ventilköpers 104 den Fall von Unterdruck-Entlüftung nicht veranlasst, nachzulassen, und/oder der Differenzdruck den Einstellwert des Unterdruck-Entlüftungsventils 306 erreicht, wird sich das Unterdruck-Entlüftungsventil 106 öffnen (wie es in 1 gezeigt ist), um den Differenzdruck abzubauen.
Das Kabinendruckregelventil integriert drei hauptsächliche Kabinendruckregelfunktionen, Hauptkabinenströmungsregelung, Überdruck-Entlüftung und Unterdruck-Entlüftung in einer einzigen Ventileinheit. Diese Integration von Funktionen vereinfacht Installation, reduziert Flugzeuggewicht, reduziert die Zahl von Durchbrüchen durch den Flugzeugrumpf und reduziert die mit dem Kabinendruckregelsystem verknüpfte Wartung, was alles in beträchtlichen Kostenersparnissen resultiert.

Claims

Flugzeugkabinendruckregelventil umfassend: ein Ventilgehäuse (102), das dafür vorgesehen ist, in der Nähe eines Flugzeugrumpfes befestigt zu werden, wobei das Ventilgehäuse wenigstens einen ersten Strömungsanschluss (114) und einen zweiten Strömungsanschluss (116) und dazwischen einen Hauptströmungsdurchlass (115) besitzt; wobei das Ventilgehäuse (102) als ein Strömungsleitungskanal konfiguriert ist; ein Ausström-Regelventil (104), das in der Nähe des Ventilgehäuses (102) befestigt ist, wobei das Ausström-Regelventil zwischen einer offenen Position, in der Kabinendruckluft durch den Hauptströmungsdurchlass (115) strömen kann, und einer geschlossenen Position beweglich ist, um dadurch den Luftstrom durch den Hauptströmungsdurchlass (115) zu steuern; ein Unterdruck-Entlüftungsventil (106), das in der Nähe des Ventilgehäuses (102) befestigt und dafür konfiguriert ist, den Hauptströmungsdurchlass (115) mit einer Umgebung außerhalb des Ventilgehäuses (102) fluid zu verbinden, wenn Fluiddruck in dem Hauptströmungsdurchlass (115) den Fluiddruck in der äußeren Umgebung um eine erste vorgegebene Größe überschreitet; und ein Überdruck-Entlüftungsventil (108), das in der Nähe des Ventilgehäuses (102) befestigt und dafür konfiguriert ist, den Hauptströmungsdurchlass (115) mit der Umgebung außerhalb des Ventilgehäuses fluid zu verbinden, wenn Fluiddruck in der äußeren Umgebung den Fluiddruck in dem Hauptströmungsdurchlass (115) um eine zweite vorgegebene Größe überschreitet, dadurch gekennzeichnet, dass: das Ausström-Regelventil (104) ein oder mehrere Ventilkörper enthält, die zwischen der offenen und der geschlossenen Position drehbeweglich sind; das Ventil ein Ventilstellglied (110) umfasst, das dafür vorgesehen ist, Ventilpositionssteuersignale zu empfangen, und betriebsfähig ist, um als Reaktion darauf das Ausström-Regelventil (104) zu positionieren; das Ventilstellglied (110) elektromechanisch und am Ventilgehäuse (102) befestigt ist; und durch: einen Motor (120), der ausgelegt ist, die Ventilpositionssteuersignale zu empfangen, und betriebsfähig ist, um sich als Reaktion darauf in eine öffnende Richtung oder eine schließende Richtung zu drehen; einen Stellgliedarm (122), der mit dem Motor (120) verbunden und dafür konfiguriert ist, sich in Abhängigkeit von der Motordrehung in die öffnende Richtung und schließende Richtung jeweils translatorisch in eine öffnende Richtung und eine schließende Richtung zu bewegen; eine Ventilbewegungslasche (126), die mit dem Stellgliedarm (122) verbunden und dafür konfiguriert ist, sich in Abhängigkeit von der Translationsbewegung des Stellgliedarms in die öffnende Richtung und schließende Richtung jeweils in eine öffnende Richtung und eine schließende Richtung zu drehen, wobei die Ventilbewegungslasche den Ventilkörper berührt, um dadurch den Ventilkörper wenigstens von der geschlossenen Position in eine offene Position zu bewegen, die Ventilbewegungslasche während der Drehung der Ventilbewegungslasche in die öffnende Richtung den Ventilkörper wenigstens gegen die Schwerkraft aufdrückt; und während der Drehung der Ventilbewegungslasche in die schließende Richtung wenigstens die Schwerkraft den Ventilkörper in die geschlossene Position drückt.
Ventil nach Anspruch 1, wobei das Ausström-Regelventil umfasst: eine oder mehrere Wellen (118), die drehbar am Ventilgehäuse (102) in der Nähe des ersten Strömungsanschlusses (114) befestigt sind, wobei jede Welle (118) mit einem Ventilkörper (104) verbunden ist.
Ventil nach Anspruch 1, wobei das Unterdruck-Entlüftungsventil umfasst: eine oder mehrere Wellen (130), die drehbar am Ventilgehäuse (102) befestigt sind; ein oder mehrere Prallplatten (128), von denen jede mit einer der Wellen (130) verbunden und zwischen einer offenen Position, in der der Hauptströmungsdurchlass (115) fluid mit der Umgebung außerhalb des Ventilgehäuses verbunden ist, und einer geschlossenen Position beweglich ist, und eine oder mehrere Federn (132), von denen jede mit wenigstens einer der Prallplatten (128) verbunden und dafür konfiguriert ist, wenigstens eine der Prallplatten (128) in die geschlossene Position vorzuspannen.
Ventil nach Anspruch 3, wobei jede Feder (132) einstellbar ist, um die erste vorgegebene Größe einzustellen.
Ventil nach Anspruch 1, wobei das Überdruck-Entlüftungsventil umfasst: ein Gehäuse (608); einen Ventilkörper (602), der innerhalb des Gehäuses (608) beweglich befestigt ist und von dem ein Abschnitt in Fluidverbindung mit der Umgebung außerhalb des Ventilgehäuses steht, wobei der Ventilkörper (602) zwischen einer offenen Position, in der der Hauptströmungsdurchlass (115) fluid mit der Umgebung außerhalb des Ventilgehäuses verbunden ist, und einer geschlossenen Position beweglich ist; und eine Feder (604), die innerhalb des Gehäuses (608) befestigt und dafür konfiguriert ist, den Ventilkörper (602) mit einer Federkraft in die geschlossene Position vorzuspannen und dadurch die zweite vorgegebene Größe einzustellen.
Ventil nach Anspruch 5, wobei das Überdruck-Entlüftungsventil weiter umfasst: eine Einstellplatte (606), die innerhalb des Gehäuses beweglich befestigt ist; eine Verbindungsstange (610), die mit der Einstellplatte (606) und dem Ventilkörper (602) verbunden ist; und eine Stützplatte (616), die mit der Verbindungsstange (610) zwischen der Einstellplatte (606) und dem Ventilkörper (602) verbunden ist.
Ventil nach Anspruch 6, wobei die Verbindungsstange (610) wenigstens ein erstes Ende enthält, das sich durch die Einstellplatte erstreckt, und wobei das Überdruck-Entlüftungsventil weiter umfasst: Gewindewindungen, die auf einer äußeren Fläche wenigstens des ersten Endes der Verbindungsstange ausgebildet sind; und eine Einstellmutter (614), die auf das erste Ende der Verbindungsstange aufgeschraubt und in Kontakt mit der Einstellplatte gebracht ist, wobei Bewegung der Einstellmutter auf der Verbindungsstange die Federkraft einstellt und dadurch die zweite vorgegebene Größe einstellt.
Ventil nach Anspruch 1, weiter umfassend: einen Steuerschaltkreis, der auf dem Ventilgehäuse befestigt ist, wobei der Steuerschaltkreis dafür ausgelegt ist, ein oder mehrere Flugzeugkabinendrucksignale zu empfangen, und betriebsfähig ist, um als Reaktion darauf die Ventilpositionssteuersignale zu liefern.