CN109416549B - 压差调节截止阀 - Google Patents

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Abstract

提供了一种阀组件***，所述阀组件***包括：流动本体，其包括形成在其内表面处的通道；蝶形板，其设置在通道内且可旋转地安装在流动本体内。该***还包括一对双侧式活塞，其在阀组件***的输入侧和输出侧处接收压差。弹簧控制成用于基于压差而抵靠双侧式活塞中的至少一个偏压，且使蝶形板旋转以将压差和阀组件***调节至预定输出压力。

Description

压差调节截止阀
Ⅰ.技术领域
本发明大体上涉及阀组件***。具体而言，本发明涉及由压差调节的截止阀组件。
Ⅱ.背景技术
阀通常用于必须控制穿过管或管道的流体或空气的通过的应用中。例如，在航空工业中，阀典型地用来在用于喷气发动机的***中控制空气分配和引导空气流。
在喷气发动机***中，例如，阀组件***可包括空气促动的阀，以控制用于防冰应用的放出空气流。这些空气促动的阀典型地监测输出压力，且使用伺服控制来提供控制反馈，以因此提供压差(DP)控制。在当前***中，压差通过参考调节器来减小。
然而，阀设计变得越来越复杂。这些较复杂的设计通常包括较大、较重且通常不太可靠的附加构件。附加构件(例如，伺服控制器和参考调节器)尤其在诸如反馈控制回路的应用中使用来控制***内部压力时，可给***添加非期望的重量。此外，这些复杂的构件是空气促动阀中的常见故障源，因而降低了总体***可靠性。重量、大小和可靠性是航空工业中的公知的障碍。
Ⅲ.发明内容
鉴于上述不足，存在对提高空气操作的阀的可靠性的需要。本发明的实施例提供了一种阀组件***，其基于压差控制来操作，而不使用附加构件和反馈回路控制。即，本发明的阀组件***仅基于其阀的上游压力侧和下游压力侧之间的压差操作。
在一个示例性实施例中，提供了一种阀组件***。阀组件***包括：流动本体(flowbody)，其包括形成在其内表面处的通道；蝶形板，其设置在通道内且可旋转地安装在流动本体内。一对双侧式活塞在阀组件***的输入侧和输出侧处接收压差。该***还包括弹簧，其控制成用于基于压差而抵靠双侧式活塞中的至少一个偏压，且使蝶形板旋转以将压差和阀组件***调节至预定输出压力。
在另一个示例性实施例中，阀组件***包括单个双侧式活塞。蝶形板的旋转基于在双侧式活塞处接收的压差与弹簧力之间的力平衡，以因此调节压差。
前文已经宽泛地概述了各种实施例的一些方面和特征，其应理解为仅示出本公开内容的各种潜在应用。其它有益结果可通过以不同方式应用***息或通过组合公开实施例的各种方面来获得。因此，除权利要求限定的范围外，其它方面和更彻底的理解可通过参照结合附图的示例性实施例的详细描述来获得。
Ⅳ.附图说明
图1示出了可在本发明的一个或多个实施例内实施的具有在调节模式下操作的一对双侧式活塞的阀组件的示例。
图2示出了可在一个或多个实施例内实施的在命令打开功能下操作的图1中的阀组件***。
图3示出了可在本发明的一个或多个实施例内实施的在命令关闭功能下操作的图1中的阀组件***。
图4示出了可在本发明的一个或多个备选实施例内实施的具有单个双侧式活塞(没有命令打开功能)且在调节模式下操作的阀组件***。
图5示出了可在本发明的一个或多个实施例内实施的在命令关闭功能下操作的图4中的阀组件***。
图6示出了可在本发明的一个或多个实施例内实施的具有单个双侧式活塞(没有命令关闭功能)且在调节模式下操作的阀组件***。
图7示出了可在本发明的一个或多个实施例内实施的在命令打开功能下操作的图6中的阀组件***。
图8示出了可在本发明的备选实施例内实施的在调节模式下操作而没有命令打开或命令关闭功能的阀组件***。
附图仅出于示出优选实施例的目的，且不被理解为限制本公开内容。鉴于附图的以下开放描述，本公开内容的新颖方面将对于本领域普通技术人员而言变得显而易见。本详细描述使用了数字和字母标记来表示附图中的特征。附图中相同或相似的标记用于表示本发明的实施例的相同或相似的部分。
Ⅴ.具体实施方式
本文按需要公开了详细实施例。必须理解的是，公开实施例仅为各种形式和备选形式的示例。如本文使用的，词语"示例性"宽泛地用于表示用作图示、样本、模型或图案的实施例。附图不必按比例绘制，且一些特征可扩大或缩小以示出特定构件的细节。在其它情况下，本领域普通技术人员已知的公知的构件、***、材料或方法并未详细描述，以免使本公开内容模糊。因此，本文公开的特定结构和功能细节不被认作是限制性的，而是仅作为权利要求的基础，以及教导本领域技术人员的代表性基础。
本发明的实施例提供了一种阀组件***，其可用于控制压差，且提供预定输出(设定点)压力来控制喷气发动机***中例如用于防冰应用的放出空气流。本发明的阀组件***可按需要在其它***和应用内实施。本发明还可在其它飞行器应用如飞行器机舱压力控制内实施。
根据本发明的各种实施例，现在将参照图1-8来论述关于阀组件***的细节。
图1示出了阀组件***100，其包括流动本体110、通道120、轴125、蝶形板130、弹簧140，以及一对双侧式活塞150a和150b。流动本体110包括形成在其内表面112内的通道120。流动本体110可由金属材料(例如，钛)形成。然而，本发明不限于此，且可使用任何适合的材料。例如，取决于温度要求，可使用不锈钢和镍铬铁合金。此外，尽管示出了一个通道120，但本发明不限于此，且可按需要包括一组通道120。
蝶形板130设置在通道120内，且可经由连接至轴125的旋转装置而旋转地安装至通道120。蝶形板130基于与轴125连接的弹簧140的促动而旋转。蝶形板130可取决于温度要求由多种不锈钢和镍铬铁合金，或任何其它适合类型的材料形成。弹簧140可为能够受促动以致使蝶形板130旋转的任何类型的机构。基于在成对双侧式活塞150a和150b处接收的压差促动弹簧140。根据本发明的实施例，弹簧140是3级弹簧，其包括三个不同的弹簧常数。弹簧140用于延长在蝶形板130的两端上的调节范围。
双侧式活塞150a和150b使用压差来抵靠弹簧140作用，以基于施加的压差量经由轴125选择性地关闭或打开蝶形板130。双侧式活塞150a和150b可为滑阀供能的。因此，滑阀160a和160b或相似的阀可接收功率来控制阀组件***100的命令打开和关闭功能。滑阀160a和160b在其输入和输出处与相应的活塞150a和150b连接。
现在将参照图1-3来论述关于阀组件***100的各种操作(即，调节、命令打开和命令关闭功能)的细节。
如在图1中还描绘的，且举例来说，阀组件***100在调节模式下操作。活塞150a和150b经由滑阀160a和160b接收输入压力，且将输入压力调节至预定输出压力。输出压力可为大约75磅每平方英寸(psig)。输入压力可为大约250 psig。这产生175 psig的横跨蝶形部的压差。在飞行过程中，输入压力可从接近零变到350 psig或更高。
在图1中，阀组件100的输入侧102和输出侧104处的压力直接地传递至活塞150a和150b的相应侧，且相对于弹簧140平衡。弹簧140在打开或关闭位置偏压阀组件***。对于压差阀，弹簧必须偏压单元而使其打开。止挡件必须设定成使得蝶形部不可达到完全打开的状态，因为阀需要压差来操作。暴露于活塞150a和150b处的滑阀160a和160b中的大气气流170进一步助于将输出压力调节至输入压力。
在图2中，输入侧102处的输入压力高于输出侧104处的输出压力，横跨活塞150a和150b的压差减小，从而致使弹簧140释放以及蝶形板130旋转到打开位置，以便将输出压力调节至预定输出压力。
在图3中，输入侧102处的输入压力大于输出侧104处的输出压力。因此，压差增大，且弹簧140受偏压，从而致使蝶形板130旋转至关闭位置。气流170加至活塞150a和150b的输出侧，以进一步助于调节压差，以因此调节输出压力。
本发明不限于包括一对双侧式活塞，且可使用单个双侧式活塞和其输入侧或输出侧来实施。
如图4和图5中所示，提供了阀组件***200。***200包括如图1-3中所示的***100的相似构件。然而，***200仅包括输出侧204处的单个双侧式活塞250，而不是一对活塞。因此，其不包括命令打开功能。相应地，省略了各个构件的详细描述。
在图4中，输入侧202处的输入压力和输出侧204处的输出压力通过弹簧240的促动来调节。此促动基于活塞250的输入侧处接收到的输入压力和活塞的出口侧处经由滑阀260接收到的输出压力。因此，基于弹簧340的促动，蝶形板330旋转至部分打开，以调节压差且因此调节输出压力。
在图5中，阀组件***200在命令关闭功能下操作。在该实施例中，输入压力高于输出压力，且弹簧240力在活塞250处过大以使蝶形板230旋转至完全关闭位置。气流170在活塞250的后侧上排出至大气，以进一步协助关闭。在图4和图5中，阀在其由弹簧240偏压打开时上正常打开。命令打开功能的添加提供了最大流动，或最小化横跨阀的压降。
图6和图7示出了根据本发明的另一个实施例的阀组件***300。在该实施例中，去除了命令关闭功能。阀组件***300与图4和图5中所示的阀组件***200相似。然而，***300仅包括输入侧302处的单个双侧式活塞350。
在图6中，通过在部分打开位置偏压弹簧340且将最少量的气流170在活塞350的输入侧处加至滑阀360来调节输出压力。如图6中所示，***300在调节模式下。未对滑阀360供能。如果在上游压力或下游限制中发生变化，则活塞350中的压力将平衡蝶形板330的两侧上的压力。在该点处，将存在最少量的气流170。流速取决于管和限制物的大小和滑阀360中的压力变化率。
在图7中，阀组件***300在命令打开功能下操作。在该实施例中，输入压力大于输出压力，弹簧340释放且蝶形板330打开。空气流170在活塞350的输入侧处排出至大气来协助打开。如图6和图7中所示，在命令打开功能下，不包括命令关闭功能，滑阀360旨在调节***300中的管线压力。命令关闭功能将截断流动。根据一些实施例，如果***300不需要截断流动，则命令关闭功能是不必要的。
图8示出了根据本发明的备选实施例的阀组件***400。在图8中，***400包括单个双侧式活塞450，且不包括用于接收功率以控制横跨活塞450的压差的滑阀。基于活塞450处的压差与弹簧440的力之间的力平衡来确定蝶形板430的旋转。如所示的，在调节模式下时，活塞450中的压差等于横跨蝶形板430的压差。
本发明的实施例提供了在不使用附加构件和反馈回路控制的情况下调节输出压力的优点。本发明的实施例还提供了减小重量和大小的优点，由此通过去除参考调节器(在典型***中使用以限制阀操作***经历(seen)的压力)来进一步减小重量。由于本发明的实施例的阀使用可用的全压差，故构件(例如，活塞和相关联的硬件)的大小可进一步减小，从而进一步减小重量。此外，通过去除为常见故障点的构件来改进可靠性。
本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，且还使本领域任何技术人员能够实践本发明，包括制作和使用任何装置或***，以及执行任何并入的方法。本发明的可获得专利的范围由权利要求限定，且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例具有不异于权利要求的字面语言的结构要素，或如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差别的等同结构要素，则此类其它示例旨在处于权利要求的范围内。

Claims (17)

1.一种阀组件***，包括：
流动本体，其包括形成在其内表面处的通道；
蝶形板，其设置在所述通道内且可旋转地安装在所述流动本体内；
成对的双侧式活塞，其构造成在所述阀组件***的输入侧和输出侧处接收压差；以及
弹簧，其控制成用于响应于所述压差而抵靠所述双侧式活塞中的至少一个偏压；
其中所述弹簧构造成使所述蝶形板旋转，以将所述压差和所述阀组件***调节至预定输出压力；
其中，所述阀组件***还包括连接至所述蝶形板并在所述成对的双侧式活塞之间的轴，并且其中所述弹簧安装至所述轴。
2.根据权利要求1所述的阀组件***，其特征在于，所述阀组件***还包括阀，所述阀连接在各个双侧式活塞的输入侧和输出侧处，并构造成接收输入压力，且调节在各个双侧式活塞处接收到的所述压差。
3.根据权利要求1所述的阀组件***，其特征在于，输入压力和输出压力直接地传递至各个双侧式活塞的相应侧且相对于所述弹簧平衡。
4.根据权利要求2所述的阀组件***，其特征在于，所述阀包括滑阀式阀。
5.根据权利要求3所述的阀组件***，其特征在于，当所述输入压力小于所述输出压力时，横跨各个双侧式活塞的所述压差减小，且所述弹簧释放，且所述蝶形板旋转至打开位置，以调节所述输出压力。
6.根据权利要求3所述的阀组件***，其特征在于，当所述输入压力大于所述输出压力时，横跨各个双侧式活塞的所述压差增大，且所述弹簧受偏压以致使所述蝶形板旋转至关闭位置。
7.根据权利要求5所述的阀组件***，其特征在于，大气气流输入至各个双侧式活塞的输入侧以调节所述压差。
8.根据权利要求6所述的阀组件***，其特征在于，大气气流输入至各个双侧式活塞的输出侧以调节所述压差。
9.一种阀组件***，包括：
流动本体，其包括形成在其内表面处的通道；
蝶形板，其设置在所述通道内且可旋转地安装在所述流动本体内；
单个双侧式活塞，其在所述阀组件***的输出侧或输入侧处，且构造成从所述阀组件***的输入侧和输出侧接收压差；以及
弹簧，其控制成基于所述压差而抵靠在所述双侧式活塞处受偏压；
其中所述弹簧构造成使所述蝶形板旋转，以将所述压差和所述阀组件***调节至预定输出压力；
其中，所述阀组件***还包括连接至所述蝶形板并在所述单个双侧式活塞之间的轴，并且其中所述弹簧安装至所述轴。
10.根据权利要求9所述的阀组件***，其特征在于，当所述双侧式活塞在所述阀组件***的所述输出侧处时，所述输入压力和所述输出压力由基于所述输入压力和所述输出压力的所述弹簧的促动调节，其中所述蝶形板部分地打开以调节所述压差。
11.根据权利要求10所述的阀组件***，其特征在于，当所述输入压力高于所述输出压力时，所述弹簧在所述双侧式活塞处受偏压以来使所述蝶形板旋转至完全关闭位置。
12.根据权利要求11所述的阀组件***，其特征在于，大气气流在所述双侧式活塞的输出侧处排出以调节所述压差。
13.根据权利要求9所述的阀组件***，其特征在于，当所述双侧式活塞设置在所述阀组件***的输入侧处时，通过偏压所述弹簧以将所述蝶形板旋转至部分打开位置，以及将大气气流接收至所述双侧式活塞的所述输入侧来调节所述输出压力。
14.根据权利要求13所述的阀组件***，其特征在于，当所述输入压力大于所述输出压力时，所述弹簧释放，且所述蝶形板完全打开以调节所述压差。
15.根据权利要求14所述的阀组件***，其特征在于，大气气流在所述双侧式活塞的所述输入侧处被接收以调节所述压差。
16.一种阀组件***，包括：
流动本体，其包括形成在其内表面处的通道；
蝶形板，其设置在所述通道内且可旋转地安装在所述流动本体内；
单个双侧式活塞，且其构造成从所述阀组件***的输入侧和输出侧接收压差；以及
弹簧，其构造成抵靠所述双侧式活塞而受偏压，以控制所述蝶形板的旋转，
其中所述蝶形板的旋转基于所述双侧式活塞处接收的所述压差与所述弹簧的力之间的力平衡，以因此调节所述压差；
其中，所述阀组件***还包括连接至所述蝶形板并在所述单个双侧式活塞之间的轴，并且其中所述弹簧安装至所述轴。
17.根据权利要求16所述的阀组件***，其特征在于，在调节模式时，所述双侧式活塞中的所述压差等于横跨所述蝶形板的压差。
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