气动脉冲阀及分离系统技术方案

一种改进的高压脉冲阀，具有先导段，中间段和输出段，在工作循环的装载部分中，这三段加压至大约平衡于进口压力，这三段配合工作使输出段极为迅速地完全打开以便从一储存腔通过输出段活塞座放出加压流体。此阀特别适于与为飞机表面除冰的气动脉冲分离装置一起使用。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种气动脉冲阀及包括这种阀的流体脉冲分离系统。更具体来说，本专利技术涉及一种能够提供压缩流体的极快动阀，以及适于为飞机前缘表面除冰的流体脉冲分离系统。从动力航空的开始，在某些飞行条件下，飞机就会遇到冰在飞机部件如机翼和翼间支柱表面积聚的问题。如不控制，冰的这种积聚最终会使飞机负载过重，使飞机翼面和操纵面形状改变，以至突然陷入无法飞行的状态。为防止和/或除去在飞行条件下这种冰的积聚已研究出三大类除去积聚的冰的方法，通称为除冰法。在一种称为热除冰的除冰方式中，加热前缘以松弛积聚的冰和飞机部件之间的附着力。本说明书中所用“前缘”一词的意思是指飞机上那些生成冰的，受掠过飞机气流冲击的，具有一点或一线气流停滞的缘。附着力一旦松弛，冰就会被掠过飞机的气流吹离飞机部件。加热前缘有两种常用方法。在称为电除冰的方法中，将电加热件放置在飞机部件的前缘区域，将其包在套在前缘上的弹性套内，或装入飞机部件的表层结构中。这种加热件一般使用的电能是由一个或多个飞机发动机驱动的发电装置提供的，并被接通和断开以提供松动积冰的热量。在小型飞机中，使用电热除冰法没有足够的电力供应。在另一种加热方法中，来自涡轮发动机的一个或多个压缩级的高温气体循环通过如机翼、翼间立柱等部件前缘，以便获得除冰或防止结冰的效果。这种方法一般只用于使用涡轮发动机的飞机，从涡轮发动机的一个或多个压缩级排出高温压缩气体。这种方法会降低燃料的经济性并降低发动机的功率输出。第二种常用的除冰方式是化学法。在有限的情况下，在飞机整体或局部使用化学品来降低冰在飞机上的附着力或降低水在飞机表面上的冰点。另一种常用的除冰法一般称为机械式除冰法。一种机械式除冰装置包括电机械锤击，见美国专利第3，549，964号。长期受锤击易使飞机表面发生应变疲劳，这种忧虑使这种技术无法得到显著的商业进展。另一种电机械式除冰系统见于美国专利第4，690，353号。一个或多个交搭的挠性导体带，每条都向后折叠并嵌入弹性材料中。当强大电脉冲送入导体带时，在导体带相邻的反向段中的反并行电流产生相互作用的电磁场，从而在交搭的导体段之间产生电排斥力，使其瞬时分离。这种膨胀倾向于除去在弹性材料表面上的任何固体。但是，主要的商业上的机械除冰装置称为气动除冰装置，其中，飞机的机翼或翼间立柱的前缘区域覆盖许多可膨胀的基本呈管形的结构，当用流体(一般是空气)加压时，可充气膨胀。当充气时，管形结构使机翼或立柱的前缘形状显著膨胀，并使其上积聚的冰碎裂而散入掠过飞机部件的气流中。一般来说，这种管形结构的形状基本平行于飞机前缘。这种普通的低压气动除冰装置是用具有类似橡胶的性质或称弹性的材料制成的。一般来说，制造这种除冰结构上的可膨胀管的材料在充气膨胀循环中，可膨胀或拉伸40%以上，因而使除冰装置以及前缘的形状发生显著变化，从而使前缘上积聚的冰碎裂。这种普通的气动除冰装置需要大量空气使其可高度膨胀的管充气，一般来说并从历史上来看，使这种管充气的时间平均为大约2至6秒钟。管膨胀形成的翼面形状的变形可显著地改变掠过翼面的气流模型，有害于翼面的升力特性。制造这种普通气动除冰器的橡胶或类似材料一般要具有大约6900Kpa的杨氏弹性模量。据各种报告称，冰的弹性模量在大约275，000Kpa和大约3，450，000Kpa之间。人们知道冰所具有的弹性模量可使一般积聚的冰能够适应支承冰的表面形状的微小变化，不过，普通除冰器所用橡胶材料的弹性模量大大低于一般冰的弹性模量。普通除冰器的显著膨胀能使积聚的冰的结构碎裂，从而被冲击气流吹掉。美国专利第4，706，911号，第4，747，575号和第4，878，647号公开的为前缘除冰的气动除冰装置中，利用加压流体脉冲迅速使设置在支承表面和弹性模量显著提高的表皮之间的可膨胀管充气。这种流体脉冲被送至可膨胀管，使高弹性模量的表皮离开原来位置，然后突然停止。赋予积聚的冰的动量，使冰作附加运动，有助于冰的分离和位移。在某些实施例中的可膨胀管结构在不到0.1秒内充气，最好在不到0.5毫秒内充气。美国专利第4，706，911的图4和有关说明公开了一种喷射器/飞行员操纵的脉冲式除冰器。在美国专利第4，747，575号的图7和有关说明中描述了一种用于气动脉冲式除冰器中使用的一种跳动阀(Chattering valve)，向固定在前缘上的除冰器的可膨胀管提供一系列迅速的流体压力脉冲。在美国专利第4，878，647号的附图说明图1和有关说明中描述了一种三级阀，该阀向固定在前缘上的除冰器的可膨胀管提供高速加压流体脉冲。为改进上述气动脉冲除冰系统，人们一直改力于改进输送所需流体脉冲的阀的效率和可靠性。按照本专利技术的一个方面，一种改进的阀具有先导段，中间段和输出段，先导段包括先导壳，内有一先导腔，从先导壳外部伸至先导腔的进口通道装置，从先导腔伸至先导壳外部的排出通道装置，以及从先导腔伸至所述中间段的中间通道装置，门装置的形状适于从一装载位置和一排出位置的运动，在所述装载位置，所述进口通道装置与所述中间通道位置流体连通，在所述排出位置，所述排出通道装置与所述中间通道装置流体连通，而所述进口通道装置与所述中间通道装置断开;所述中间段包括一中间壳，内有一中间腔，中间腔具有与所述中间通道装置流体连通的进口，一排出孔以及一个与输出通道装置连通的出口，所述出口临近所述排出孔，一阀芯装在所述中间腔内，其形状适于从一装载位置和一排出位置的运动，在所述装载位置，压力下的流体可以进入中间腔并迫使阀芯封住流体进入排出孔的流动，而允许流体流入出口，在所述排出位置，压力下的流体可从所述输出通道装置流至所述排出孔;所述输出段包括一输出壳，内有一输出腔，输出腔具有与所述输出通道装置流体连通的一进口，一出口和储存装置，该储存装置具有一个至所述输出腔的开口临近于所述出口，一活塞设置在所述输出腔内，其形状适于从一装载位置和一排出位置的运动，在所述装载位置上，压力下的流体可通过所述进口进入输出腔，并迫使活塞密封住流体流入出口的运动，而允许流体流入所述储存装置，在所述排出位置，压力下的流体可从所述储存装置流至所述出口，其特征在于所述阀芯具有a)第一放出孔，允许在所述中间腔和所述出口之间的有限的流体连通;b)第一密封装置，以防止流体从除所述放出孔之外的任何通路从所述中间腔泄漏;所述活塞具有a)在所述输出腔中作往复运动的致动器，一个具有至少三只脚的颈部，每只脚有一端面径向向外从所述颈部延伸，所述颈部借助每一个所述端面与所述储存装置之间的接触在所述储存装置中作往复运动，以及一密封面，用于密封住当所述活塞处于装载位置时流体进入所述出口的运动。在推荐实施例中，阀芯和中间腔是圆柱形的，阀芯面对排出孔的端部有一截头圆锥形的面，当与阀座接合时能够密封住来自中间腔的流体流动。同样，活塞和输出腔也基本呈圆柱形，活塞面对出口的端部有一截头圆锥形面，当与活塞座相接合时能够密封住来自输出腔的流体流动。设置这些截头圆锥形密封面的作用是使阀加速打开，这是因为随着压力从中间腔和输出腔释放，以及阀芯和活塞分别开始从各自的环形座移开，较大的面积暴露于逸出的流体，从而使更大的力作用在阀芯和活塞上，使其更为迅速地从在各自座上的位置离开。在一个实施例中，阀壳是整体的，由金属制成，而阀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阀门，具有先导段，中间段和输出段，所述先导段包括一先导壳，内有一先导腔，从先导壳外部伸至先导腔的进口通道装置，从先导腔伸至先导壳外部的排出通道装置，以及从先导腔伸至所述中间段的中间通道装置，门装置的形状适于作从一装载位置和一排出位置 的运动，在所述装载位置，进口通道装置与所述中间通道装置流体连通，在所述排出位置，排出通道装置与所述中间通道装置流体连通，而所述进口通道装置与所述中间通道装置断开；所述中间段包括一中间壳，内有一中间腔，中间腔一进口与所述中间通道装置流体连 通，中间壳内还有一出口与输出通道装置流体连通，出口临近于一排出孔，还有一阀芯设在所述中间腔内，其形状适于作从一装载位置和一排出位置的运动，在所述装载位置，压力下的流体可进入中间腔迫使阀芯密封住流体进入排出孔的运动但允许流体流至出口，在所述排出位置，压力下的流体可从所述输出通道装置流至所述排出孔；所述输出段包括一输出壳，内有一输出腔，输出腔有一进口与所述输出通道装置流体连通，一出口和储存装置，储存装置具有至所述输出腔的开口，临近于所述出口，一活塞设置于所述输出腔和所述储存装 置内，其形状适于作从一装载位置和一排出位置的运动，在所述装载位置，压力下的流体可通过所述进口进入输出腔并迫使活塞密封住流体进入出口的运动，而允许流体流入所述储存装置，在所述排出位置，压力下的流体可从所述储存装置流至所述出口；其特征在于： 所述阀芯具有：ａ）一条穿过阀芯的阀芯放出孔，用于提供所述中间腔和所述输出腔之间的有限流体连通；ｂ）阀芯密封装置，用于防止流体除所述放出孔之外的任何通路，从所述中间腔和所述输出口泄漏；所述活塞具有：ａ）一圆柱形头部，装在所述输出腔内可往复 运动；ｂ）一颈部，具有三个脚，每个脚端面从所述颈部径向向外延伸，所述颈部借助所述端面与所述储存装置的接触而作往复运动；ｃ）一密封面，用于密封住当所述活塞处于所述装载位置时流体入入所述出口；ｄ）一穿过所述头部的活塞放出孔，用于提供所述输出腔和所述储存装置之间有限的流体连通；以及活塞密封装置，用于防止从所述储存腔漏至所述输出腔；其中，所述储装置是所述输出壳中的一个腔，基本由所述颈部直径和所述输出壳内径之间的差形成。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特N霍恩西尔，杰姆斯C普特，
申请(专利权)人：BF谷德里奇公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]