JP2014527941A - 航空機のキャビンの内部圧力を制御するためのバルブ - Google Patents

Abstract

本発明は、航空機のキャビンの内部圧力を制御するためのバルブに関し、フレーム（１６）に支持された第一フラップ（１２）と第二フラップ（１４）とを有し、両フラップ（１２，１４）は、環境とキャビンとの間の圧力を変化させる流体流（Ｌ）をバルブ（１０）の開口部（２０）を介して制御する。第一フラップ（１２）は、フレーム（１６）の前縁から離間して支持され、第二フラップ（１４）は、フレーム（１６）の後縁に支持されている。さらに、閉鎖装置（２６）が設けられ、閉鎖装置（２６）は、両フラップ（１２，１４）が流入姿勢であるときに、両フラップ（１２，１４）によって形成される流出開口部（５６）を閉鎖する。閉鎖装置（２６）は、両フラップ（１２，１４）のうちの一方に枢動可能に支持され、閉鎖装置（２６）に、ロック装置（３４）が備えられる。閉鎖装置（２６）は、両フラップ（１２，１４）の枢動によって、閉鎖装置（２６）が流出開口部（５６）を閉鎖するように、ロック装置（３４）と協働する。

Description

本発明は、航空機のキャビンの内部圧力を制御するためのバルブであって、フレームに支持された第一フラップと第二フラップとを有し、前記両フラップは、環境と前記キャビンとの間の圧力を変化させる流体流をバルブの開口部を介して制御し、前記第一フラップは、前記フレームの前縁から離間して支持され、前記第二フラップは、前記フレームの後縁に支持されているものに関する。

このタイプのバルブは、航空機キャビンまたは圧力チャンバの内部の圧力を制御するために使用される。航空機キャビンの圧力を制御するためには、前記バルブは、航空機機体の開口部に配置される。前記バルブの姿勢に応じて、空気を流入／流出させることができる。このように、前記バルブを使用してキャビン内の圧力を増大または減少させることができる。さらに、航空機キャビン内の使用済み空気を前記バルブを介して排出することができる。

独国特許出願公開第１０２００９０１０１５０号明細書には、二つの調節可能なフラップを有するバルブが開示されている。前記両フラップの姿勢に応じて、空気が航空機キャビンから流出、または流入する。前記二つのフラップは、バルブフレームの開口部に支持される。テイル側のフラップはカバーを備え、これは前記両フラップが流入姿勢であるときに、テイル側開口部を閉鎖し、テイル側開口領域において、前記テイル側フラップとバルブフレームとの間から空気が流出することを防止する。

独国特許出願公開第１０２００９０１０１５０号明細書

本発明の課題は、導入部に記載したタイプのバルブであって、流入姿勢における空気の流出を確実に防止するバルブを提供することにある。

この課題は、請求項１の発明によるバルブによって達成される。有利な実施形態は請求項２から１１の発明である。

本発明によるバルブにおいて、前記両フラップが流入姿勢であるときに、前記両フラップによって形成される流出開口部を閉鎖する閉鎖装置が設けられている。前記閉鎖装置は、前記両フラップのうちの一方に枢動可能に支持される。前記両フラップの枢動によって、前記閉鎖装置が前記流出開口部を閉鎖するように、前記閉鎖装置と協働するロック装置が前記閉鎖装置に備えられている。

本発明による前記バルブは、航空機の内部圧力を制御するために使用される。
前記バルブは、例えば、航空機の外板に設けられ、キャビンと航空機環境との間の接続を確立する開口部を開放または閉鎖する。流出状態とも称される第一開放状態において、好ましくは、両フラップはわずかに傾斜し、それによって空気がキャビンから外側に流れることが可能になっている。前記キャビンの内部圧力は通常、航空機の巡航高度における環境の圧力よりも高いので、空気はキャビンから外側に流れる。

キャビン内において予期せぬ圧力損失が発生した場合は、好ましくは、両フラップが流入姿勢へと枢動し、第一フラップは、航空機を通って流れる空気流内へと突出する。これにより、特に大量の空気が環境からキャビン内へと案内される。

同時に航空機が巡航高度から下降すれば、それによってキャビンの内部圧力を増加させることができる。

本発明による前記バルブは、前記流入姿勢であるときに、前記閉鎖装置によって前記流出開口部を閉鎖し、それによって、流入した空気は流出することができなくなる。前記流出開口部を介した流出を防止することができるので、これによって流入した流体流の量が効果的に増加する。前記閉鎖装置による前記流出開口部の閉鎖は、当該閉鎖装置に備えられた前記ロック装置によって行われる。

本発明による前記バルブのさらなる利点は、前記閉鎖装置を前記第一フラップに対して枢動するために、電気モータ等の、追加のアクチュエータが不要なことにある。これによって、前記アクチュエータが故障する危険が無くなるとともに、本発明によるバルブは軽量かつ安価になる。

好ましくは、前記閉鎖装置は閉鎖フラップとして構成される。この場合、前記第一フラップは、前記閉鎖装置が枢動可能に支持された少なくとも一つの支持アームを有する。

好ましくは、前記ロック装置は、少なくとも一つの旋回軸と、前記旋回軸と協働する受容装置とを有し、前記両フラップが前記流入姿勢に枢動したときに、前記閉鎖フラップをロック状態にするべく、前記旋回軸が前記受容装置に受容可能である。

好ましくは、前記旋回軸は、前記閉鎖装置の枢動軸に対して偏心支持される。前記閉鎖装置は、前記第一フラップの枢動によって、前記旋回軸を介して前記受容装置と接続され、前記閉鎖装置は前記旋回軸の偏心性によって枢動する。これにより、前記閉鎖装置はロック状態となる。前記ロック状態であるときに、前記閉鎖装置は前記流出開口部を閉鎖する。

好ましくは、上述のロック装置に、前記旋回軸と受容装置との間に純粋に機械的な協働構成が設けられる。アクチュエータが設けられないことから、閉鎖装置は特に故障に対して強いものとなる。

好ましい実施形態では、前記少なくとも一つの旋回軸は、前記閉鎖装置に配設される。前記受容装置は、好ましくは、前記フレームに配設される。

従って、前記受容装置は、前記第一フラップまたは前記閉鎖装置に対して静止的に配設される。前記第一フラップの、従って、前記閉鎖装置の前記枢動によって、前記旋回軸は前記受容装置に導かれる。好ましくは、前記閉鎖装置は前記旋回軸が前記受容装置にかみ合うことよって枢動される。

好ましくは、前記閉鎖装置には、前記両フラップが前記流入姿勢に枢動したときに、前記閉鎖装置を前記ロック状態から閉鎖状態へと付勢するために、前記少なくとも一つの支持アームと協働する少なくとも一つのバネが配設されている。

好ましい実施形態では、前記第一フラップと前記第二フラップとは、少なくとも一つの接続ロッドを介して互いに接続されている。

好ましくは、アクチュエート装置が設けられ、前記アクチュエート装置よって、前記両フラップは閉じ姿勢から流出姿勢及び流入姿勢に調節可能である。

前記接続ロッドにより、前記両フラップは、前記アクチュエート装置を介して同じ方向に調節可能であり、第一フラップと第二フラップは前記閉じ姿勢、流出姿勢、及び流入姿勢の間を枢動する。
好ましくは、前記両フラップが前記アクチュエート装置によってともに調整可能である。
より好ましくは、前記第二フラップが、アクチュエートロッドを介して、前記アクチュエート装置に接続されている。

好ましい実施形態では、前記第一フラップは前記フレームのほぼ中央に支持され、前記第二フラップは前記フレームの縁側に支持される。

以下、本発明を図面に概略図示された実施形態を参照してさらに詳細に説明する。

図１は、両フラップが閉じ姿勢にあるときの本発明によるバルブの断面図。 図２は、両フラップが流出姿勢にあるときの本発明によるバルブの断面図。 図３は、両フラップが第二傾斜姿勢にあるときの本発明によるバルブの断面図。 図４は、両フラップが流入姿勢にあるときの本発明によるバルブの断面図。

図１は、ノーズ側の第一フラップ１２とテイル側の第二フラップ１４と、フレーム１６とアクチュエート装置１８とを有するバルブ１０を示している。前記バルブは、フレーム１６に形成された開口部２０を有する。この開口部２０は矩形の断面を有する。閉じ姿勢であるときに、第一フラップ１２と第二フラップ１４とによって開口部２０が閉鎖される。これが図１に示されている。

第一フラップ１２は、開口部２０のほぼ中央に配設された第一枢動軸２２周りに枢動可能である。第一フラップ１２には、閉鎖装置２６が配設された、互いに離間された二つの支持アーム２４が設けられている。図１から４は、バルブ１０の断面図であるため、一方のアーム２４のみ記載されている。閉鎖装置２６は閉鎖フラップとして構成されている。閉鎖装置２６は第三枢動軸２８を介して支持アーム２４に取り付けられ、それによって、閉鎖装置２６は前記支持アーム２４に枢動可能に支持される。

閉鎖装置２６は、二つのバネ２７によって、二つの支持アーム２４に向けて付勢されている。これらのバネ２７は閉鎖装置２６と支持アーム２４とに固定されている。従って、閉鎖装置２６は、外力が作用しない限り、支持アーム２４と第一フラップ１２とに対して固定される。説明をわかりやすくするために、バネ２７は図２と図３とにのみ図示されている。バネ２７は機械的な引っ張りバネである。図示されない別実施形態では、ゼンマイバネが第三枢動軸２８に支持される。このゼンマイバネも閉鎖装置２６を支持アーム２６に対して付勢する。

支持アーム２４は、第一枢動軸２２に対して偏心して第一フラップ１２に配設されている。閉鎖装置２６は二つの突出部３０を備え、これらのそれぞれに旋回軸３２が形成されている。図１から４は、バルブ１０の断面図であるため、一方の突出部３０と一方の旋回軸３２のみ記載されている。旋回軸３２は、それぞれがフレーム１６に面するとともに、第三枢動軸２８に対して偏心して配設されている。従って、第一フラップ１２は、二つの支持アーム２４と、二つの突出部３０と、二つの旋回軸３２とを有する。突出部３０と旋回軸３２とはロック装置３４の第一の部分を形成する。受容装置３６がロック装置の第二の部分を形成する。二つの受容装置３６がフレーム１６の両側に取り付けられている。

支持アーム２４には、接続ロッド４０が支持された第一関節４２が設けられている。接続ロッド４０は、第一フラップ１２の二つの支持アーム２４の一方にのみ設けられている。

第二フラップ１４は、フレーム１６に隣接して配設されるとともにその端部がフレーム１６に対して面一である第二枢動軸４４周りに枢動可能である。閉じ状態であるときに、第二フラップ１４は第一フラップ１２に重なり、それによって、開口部２０は両フラップ１２，１４によって閉じられる。

第二フラップ１４には、第二関節４８と第三関節５０とを有する制御突出部４６が設けられている。第二関節４８には、接続ロッド４０が枢動可能に支持されている。第二フラップ４０は、接続ロッド４０を介して第一フラップ１２と接続される。さらに、制御突出部４６には、第三関節５０を介してアクチュエートロッド５２が枢動可能に支持されている。

アクチュエート装置１８は、駆動軸６０に接続されたクランク５８を有する。クランク５８は、第四関節６２を介してアクチュエートロッド５２に枢動可能に接続されている。アクチュエート装置１８は、アクチュエータ、例えば、電気モータを有し、これが駆動軸６０を駆動する。クランク５８とアクチュエートロッド５２とを介して、第二フラップ１４は第二制御突出部４６によって枢動される。

第一及び第二フラップ１２，１４と閉鎖装置２６とは、両フラップ１２，１４に沿った空気流を改善する突出部、または、その他の手段を含むことができる。

図２は、アクチュエート装置１８と制御突出部４６とを省略してバルブ１０を示している。前記アクチュエート装置１８は、第一フラップ１２と第二フラップ１４とを図２に示す流出姿勢へと時計回り方向に枢動し、空気はキャビンから環境中へと流れることができる。第一フラップ１２と第二フラップ１４とは接続ロッド４０を介して互いに接続されているので、両フラップ１２及び１４は同時に移動する。旋回軸３２はまだ受容装置３６に接触しないので、バネ２７の付勢力により、閉鎖装置２６は、支持アーム２４と第一フラップ１２とに対して枢動しない。

図３に示されている両フラップ１２，１４の姿勢においては、閉鎖装置２６の旋回軸３２は、受容装置３６に接触する。この旋回軸３２は第三枢動軸２８に対して偏心支持されているので、この旋回軸３２の偏心性により、第一フラップ１２が枢動すると、それによって閉鎖装置２６が第一フラップ１２に対して時計回り方向に回転する。これによりバネ２７が伸長される。

図４は、流入姿勢であるときの両フラップ１２，１４を示している。第一フラップ１２は、この姿勢であるときに、開口部２０を流入開口部５４と流出開口部５６とに分割する。前記流入姿勢であるときに、閉鎖装置２６は、ロック装置３４によって第三枢動軸２８周りに回転され、それによって、閉鎖装置２６は、第一フラップ１２と第二フラップ１４との間の流出開口部５６を閉鎖する。その際、閉鎖装置２６の端縁が第一フラップ１２と第二フラップ１４とに接触する。前記第一フラップ１２は、前記流入姿勢であるときに、流体流Ｌ中に突出する。

次に、バルブ１０の作動態様について詳細に説明する。

図１に示された閉じ姿勢では、第一フラップ１２及び第二フラップ１４は開口部２０を完全に閉鎖し、それによって空気はキャビンから環境へ、またはその逆へ流れることができない。

両フラップ１２及び１４は、アクチュエート装置１８によって、図２に示された流出姿勢へと移動させることができる。この姿勢では、空気はキャビンから環境中に流れることができる。アクチュエート装置１８がさらに移動することによって両フラップ１２，１４はさらに枢動する。

この枢動の初期においては、旋回軸３２はまだ受容装置３６に接触していない。さらに枢動が進むと、旋回軸３２が受容装置３６に接触して、それによって、図３に図示されているように、閉鎖装置２６は第一フラップ１２に対して枢動する。

図４に示す流入姿勢に到達すると、閉鎖装置２６は、閉鎖装置２６によって流出開口部５６が完全に閉鎖されるまで第一フラップ１２に対して大きく枢動される。
これにより、閉鎖装置２６はロック状態となる。同時に、第一フラップ１２が空気流Ｌ中に突出し、空気流Ｌがキャビン内へと案内される。閉鎖装置２６は、流入開口部５４を介して流入した空気が流出開口部５６を介して流出することを防止し、これによりキャビン内に流入した空気流Ｌの総量を増加させることができる。

本発明のバルブ１０の利点は、閉鎖装置２６を枢動するために別途、アクチュエータが必要とされないことにある。従って、アクチュエータが不要であることから、このバルブ１０は構造がより単純で、コスト的に有利に製造することが可能である。さらに、閉鎖装置２６と受容装置３６との間に純粋に機械的な協働構成が設けられていることから、前記両フラップ１２，１４の回転と、それによって引き起こされる閉鎖装置２６の回転とのみによって流出開口部５６が閉じられる。作動不能となって空気に流入を減少させるようなアクチュエータは当該バルブ１０には設けらない。

１０ バルブ
１２ 第一フラップ
１４ 第二フラップ
１６ フレーム
１８ アクチュエート装置
２０ 開口部
２２ 第一枢動軸
２４ 支持アーム
２６ 閉鎖装置
２７ バネ
２８ 第三枢動軸
３０ 突出部
３２ 旋回軸
３４ ロック装置
３６ 受容装置
４０ 接続ロッド
４２ 第一関節
４４ 第二枢動軸
４６ 制御突出部
４８ 第二関節
５０ 第三関節
５２ アクチュエートロッド
５４ 流入開口部
５６ 流出開口部
５８ クランク
６０ 駆動軸
６２ 第四関節
Ｌ 流体流

Claims (11)

1. 航空機のキャビンの内部圧力を制御するためのバルブであって、
   フレーム（１６）に支持された第一フラップ（１２）と第二フラップ（１４）とを有し、
   前記両フラップ（１２，１４）は、環境と前記キャビンとの間の圧力を変化させる流体流（Ｌ）をバルブ（１０）の開口部（２０）を介して制御し、
   前記第一フラップ（１２）は、前記フレーム（１６）の前縁から離間して支持され、
   前記第二フラップ（１４）は、前記フレーム（１６）の後縁に支持されているものにおいて、
   閉鎖装置（２６）が設けられ、
   前記閉鎖装置（２６）は、前記両フラップ（１２，１４）が流入姿勢であるときに、前記両フラップ（１２，１４）によって形成される流出開口部（５６）を閉鎖し、
   前記閉鎖装置（２６）は、前記両フラップ（１２，１４）のうちの一方に枢動可能に支持され、
   前記両フラップ（１２，１４）の枢動によって、前記閉鎖装置（２６）が前記流出開口部（５６）を閉鎖するように、前記閉鎖装置（２６）と協働するロック装置（３４）が前記閉鎖装置（２６）に備えられていることを特徴とするバルブ。
2. 前記閉鎖装置（２６）は、閉鎖フラップとして構成されることを特徴とする請求項１に記載のバルブ。
3. 前記第一フラップ（１２）は、前記閉鎖装置（２６）が枢動可能に支持された少なくとも一つの支持アーム（２４）を有することを特徴とする請求項１または２に記載のバルブ。
4. 前記ロック装置（３４）は、少なくとも一つの旋回軸（３２）と、前記旋回軸（３２）と協働する受容装置（３６）とを有し、
   前記両フラップ（１２，１４）が前記流入姿勢に枢動したときに、前記閉鎖装置（２６）をロック状態にするべく、前記旋回軸（３２）が前記受容装置（３６）に受容可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のバルブ。
5. 前記少なくとも一つの旋回軸（３２）は、前記閉鎖装置（２６）に配設されていることを特徴とする請求項４に記載のバルブ。
6. 前記受容装置（３６）は、前記フレーム（１６）に配設されていることを特徴とする請求項４または５に記載のバルブ。
7. 前記閉鎖装置（２６）には、前記両フラップ（１２，１４）が前記流入姿勢に枢動したときに、前記閉鎖装置（２６）を閉じ状態から前記ロック状態へと付勢するために、前記少なくとも一つの支持アーム（２４）と協働する少なくとも一つのバネが配設されていることを特徴とする請求項４から６のいずれか一項に記載のバルブ。
8. 前記第一フラップ（１２）と前記第二フラップ（１４）とは、少なくとも一つの接続ロッド（４０）を介して互いに接続されている請求項１から７のいずれか一項に記載のバルブ。
9. アクチュエート装置（１８）設けられ、
   前記アクチュエート装置（１８）によって、前記両フラップ（１２，１４）は、流出姿勢及び流入姿勢に調節可能であることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のバルブ。
10. 前記両フラップ（１２，１４）は、前記アクチュエート装置（１８）を介して同じ方向に調節可能であり、
    好ましくは、前記第二フラップ（１４）は、アクチュエートロッド（５２）を介して、前記アクチュエート装置（１８）に接続されていることを特徴とする請求項９に記載のバルブ。
11. 前記第一フラップ（１２）は、前記フレーム（１６）のほぼ中央に支持され、
    前記第二フラップ（１４）は、前記フレーム（１６）の縁側に支持されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のバルブ。

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