级联气动脉冲分离系统及其阀技术方案

一种能提供高压可压缩流体脉冲的快速作用阀，它有前导部和引出部，在最佳实施例中还有至少一个中间部。在阀工作循环的加载阶段，引出部和各中间部的压力升高到与进入压力相当的水平，在阀工作循环的放泄阶段，阀的前两部极其迅速地使引出部完全开启，于是从储存室中放出压力流体。这种阀特别适合于与那些为飞机表面除冰的流体脉冲分离装置配合使用。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及气动脉冲分离系统及为其使用的气动脉冲阀。更具体地说，本专利技术涉及一个或一系列能产生可压缩流体脉冲的高速作用阀阀，以及适于为飞机前缘表面除冰的气动脉冲分离系统。本申请是已获批准尚待授权的美国专利申请07/240，030号(其标题为气动脉冲阀和分离系统，申请日为1988年9月2月)的继续部分申请，该申请的有关内容也写入本文以供参考。自从以发动机作动力的飞机出现以来，飞机在某些飞机状态下会由于在机翼和支柱之类飞机部件表面上积聚冰而发生麻烦。如果对此不予检查，冰的积聚最终会使飞机增加重量，改变飞机的操纵面和机翼的翼剖面形状，会突然陷入不宜飞行的状态。为预防和去除飞机在飞行状态下积聚的冰，经过努力已研究出三种较通用的去除积聚冰的方法。第一种除冰方法就是加热除水，即对前缘进行加热，以降低飞机部件与积聚冰之间的粘附力。这里所指的“前缘”就是飞机部件上这样一些边缘有冰逐渐堆积在上面，并受流过飞机的空气的冲留，其上某一点或某一条线上气流产生停滞。在粘附力降低之后，流过飞机的气流通常就可以把冰从飞机部件上刮下来。可用两种通行的方法来加热前缘。一种是通称的电热除冰法，就是在飞机部件的前缘区内放上电热元件，再在前缘上面复盖一个弹胶性层，或者把电热元件放进飞机部件的外壳结构中。电热元件通常是由一台或多台飞机发动机带动的发电机提供电力，并不时通电、断电，使产生的热量足以松动积聚的冰。对小型飞机来说，可能无法提供足够的电来进行电热除冰。另一种加热方法就是让从涡轮机的一个或多个压缩级中放出的高温气体流过机翼和支柱等部件的前缘，来除冰或防止结冰。这种加热方法，由于要从涡轮机的一个或多个压缩机站中放出高温空气，只能应用于由涡轮机推进的飞机上。使用这种方法还耗费燃料，降低涡轮机的输出功率。第二种普遍使用的除冰方法是用化学剂。只在某些有限情况下，对飞机的整体或部分施加化学剂，以减少会导致在飞机上积冰的粘附力，或降低积聚在飞机表面上的冰的冻结点。最后一种普遍使用的除冰方法被称作机械除冰法。主要使用的机械除冰方法是气动除冰法，就是在飞机的前缘区、机翼或支柱等部件上面装上若干个可膨胀的通常为管状的结构，这些结构可用压力流体(通常用空气)来吹胀。在管状结构膨胀时，管状结构就大大扩展机翼或支柱的前缘的轮廓，体积聚在上面的冰破裂，并消散在流过飞机部件的气流中。通常要使这些管状结构的形状在扩展时大体平行于飞机的前缘。这些常规的低压气动除冰结构是使用有橡胶那样特性或者说有弹性的化合物制造。制造可胀管或那种除冰结构的材料，在膨胀时一般可以扩展40%或更多，从而可以使除冰装置的形状和前缘形状发生巨大变化，把积聚在前缘上的冰破裂开。这些常规的气动除冰装置要使用大量空气来吹胀弹性很好的管子，吹胀这些管子所需的时间历来一般平均为2～6秒钟。由于管子膨胀而引起的机翼形状畸变会大大改变翼面周围的分流分布，从而对翼面的升力特性产生不良影响。制造这些常规气动除冰器用的橡胶或类似橡胶的材料的杨氏弹性模数一般在6900千帕斯卡(KPa)左右。而冰的弹性模数在约275，000千帕斯卡和约3，450，000千帕斯卡范围内变化。冰的上述弹性模数使积聚的冰层在其支承表面上的轮廓变化量较小。而用作常规除冰器的橡胶化合物的弹性模数远小于冰层的弹性模数;从而常规除冰器的大量膨胀会使冰层破裂，随后被气流刮跑。另一种机械除冰方法是利文(Levin)等人提出的美国专利3，549，964号电动机械锤。由于担心机翼长时间受锤击会发生应力疲劳，使这种方法不能实际应用。还有一种机电除冰方法在哈斯林(Haslin)等人提出的美国专利4，690，353号中作了介绍。把一个或多个重叠的柔性带状导体(每个导体均折起来)塞夹在弹性材料里。当向导体输出大电流脉冲时，导体的相邻层的相反区段的逆电流就产生交互磁场，从而在重叠的导体区段之间形成电推斥力，使它们之间立即相互分离。这种扩张可以去除在弹性材料表面上的各种固体。由布里斯高(Briscoe)等人申请的美国专利4，706，911号和由伯脱(Putt)等人申请的美国专利4，747，575号分别提出了前缘除冰装置，其中使用了压力流体脉冲来快速吹胀充气管，可吹胀管放在弹性模数很大的板形壳体和支承面之间。气体脉冲进入可吹胀管中，使模数值很大的壳体位移，然后突然停止。传递到积聚的冰层上的冲力会引起冰活动，从而有利于冰层的分离和去除。在某些最佳实施例中，可吹胀的管形件可在不到0.1秒最好在不到0.5毫秒的时间内胀开。美国专利4，706，911号的图4及其附加说明中介绍了一种由顶出装置或前导装置控制的放气阀，这种阀适用于气动脉冲除冰器中。美国专利4，747，57575号的图7及其附加说明中介绍了一种适用于气动脉冲除冰器的颤振阀，这种阀可以向装在前缘上的除冰器的可膨胀管提供一系列快速气压脉冲。为了改进这种气动脉冲除冰系统，就要不断设法改进用来产生所需气流脉冲的阀。下面开始对本专利技术作简要介绍。本专利技术的一个方面是提出一种包括前导部，中间部和引出部的阀。阀的前导部包括一个前导壳体，它含有一个前导空腔、从前导壳本外部通到前导空腔的进入通道、从前导空腔通到前导壳体外部的排气通道和从前导空腔通到阀的中间部的中间通道，以及活门装置，所述活门装置可以在加载位置(此时进入通道与中间通道相连通)和放泄位置(此时进入通道与中间通道隔断，而排放通道与中间通道相连通)之间运动;阀的中间部包括内有中间空腔的一个中间壳体，所述中间空腔含有一个与上述中间通道相连通的进口、一个排放口和一个与出口通道连通的出口，此出口与排放口相邻近;以及一个装在中间空腔内的提动头，该提动头可以在加载位置(此时压力流体可进入中间空腔，迫使提动头把流体堵住，不进入排放口，而让流体进入出口)和放泄位置(此时压力流体可从出气通道流入排放口)之间运动。阀的引出部包括内有引出空腔的一个引出壳体，所述引出空腔含有一个与上述出口通道相连通的进口、一个出口和储存装置，该储存装置上有一开口与引出空腔相通并与出口相邻近;以及装在引出空腔内的一个活塞，该活塞可以在加载位置(此时压力流体经过进口进入引出空腔，迫使活塞把要进入出口的流体堵住，而让流体进入储体装置)和放泄装置(此时压力流体从储存装置流入出口)之间运动。在其最佳实施例中，提动头和与其相关的中间空腔是圆柱形的，提动头的面对排放口的一端包括一个截头圆锥面，以便于它与提动头座充分接合而堵住来自中间空腔的流体。同样，活塞和与其相关的引出空腔也呈圆柱形，活塞的面对出口的一端也包括一个截头圆锥面，以便于它与活塞座充分接合而堵住来自引出空腔的流体。采用这种截头圆锥形接合面有助于加速阀的开启，这是因为当压力从中间空腔和引出空腔放出，提动头和活塞分别开始离开它们各自的环形座时，逸出的流体就面对较大的面积，从而提动头和活塞上就承受较大的力，使它们更快地离开座的位置。作为本专利技术的第二部分是提出一种包括前导部和引出部的阀;阀的前导部包括一个前导壳体，它含有一个前导空腔，从前导壳体外部通到前导空腔的进入通道，从前导空腔通到前导壳体外部的排气通道和从前导空腔通到阀的引出部的中间通道以及活门装置，所述活门装置可以在加载位置(此时进入通道与中间通道相连通)和放泄位置(此时进入通道与中间通道隔开，而排本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括前导部、中间部和引出部的阀，所述前导部包括：一个前导壳体，它含有一个前导空腔，从前导壳体外部通到前导空腔的进入通道、从前导空腔通到前导壳体外部的排放通道和从前导空腔通到阀的中间部的中间通道；以及活门装置，所述活门装置可以在加载位 置（此时进入通道与中间通道相连通）和放泄位置（此时进入通道与中间通道隔开，而排放通道与中间通道相连通）之间运动；所述中间部包括：内有一个中间空腔的一个中间壳体，所述中间空腔含有一个与上述中间通道相连通的进口、一个排放口和一个与出入通道连 通的出口，所述出口与排放口相邻近；以及一个装在所述中间空腔内的提动头，该提动头可以在加载位置（此时压力流体可进入中间空腔，迫使提动头把要进入排放口的流体堵住，而让流体进入出口）和放泄位置（此时压力流体可从出口通道流入排放口）之间运动；所 述引出部包括：内有引出空腔的一个引出壳体，所述引出空腔含有一个与上述出口通道相连通的进口、一个出口和储存装置，所述储存装置上有一开口与所述引出空腔相通并与所述出口相邻近；以及装在所述引出空腔内的一个活塞，所述活塞可以在加载位置（此时压力流体经过进口进入引出空腔，迫使活塞把要进入出口的流体堵住，而让流体进入储存装置）和放泄位置（此时压力流体从所述储存装置流入所述出口）之间运动。...

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特诺尔霍恩施尔，詹姆斯克拉格布特，理查德劳伦斯拉克霍斯特，戴维德迈克尔罗尼亚克，
申请(专利权)人：BF谷德里奇公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]