NO166929B - Anordning for oppvarming av flyavisingsfluid. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning for oppvarming av flyavisingsfluid, ifølge kravinnledningen.

Kjente anordninger av ovennevnte type har anvendt en eller flere oppvarmingsanordninger av forbrenningstypen for å oppvarme avisingsfluidet (ADF), noe som krever at fluidet pumpes fra en tank gjennom varmevekslere for avgass, som står i forbindelse med oppvarmingsanordningene. Denne type anordninger har relativt liten termisk effektivitet og er ofte vanskelig å starte i kaldt vær, spesielt ved bruk av diesel-brennstoff. Det kreves vedlikehold av brenneren såvel som varmeveksleren og kan danne en innvendig potensiell brann-risiko både ved flammen fra brenneren og fra høytempe ratur-gassene som avgis fra varmeveksleren. Dessuten kan tiksotropiske og/eller pseudo-plastiske fluider, som klassifisert av Association of European Airlines som type II ADF, generelt ikke tolerere verken høye temperaturer fra avgassene fra varmeveksleren eller den pumping som kreves for å sirkulere avisingsfluidet gjennom varmeveksleren.

Den foreliggende oppfinnelse gjør bruk av en konvensjonell, forbrenningsmotor for å skaffe til veie all varme som kreves for å holde avisingsfluidets temperatur på det riktige nivå og således eliminere behovet for oppvarmingsanordninger av forbrenningstypen, sammen med problemene og begrensningene i forbindelse med dette.

Med oppfinnelsen gjenvinnes varmen som avgis fra motoren ved å overføre varmen fra motorens kjølevæske og avgasser til avisingsfluidet uten å måtte pumpe avisingsfluidet, og samtidig frembringes en kontroll for å sikre at motoren raskt når den riktige driftstemperatur ved start, og for å holde denne temperatur ved gjentatt fylling av avisingsfluid-tanken med kaldt avisingsfluid. Motorkraften, eller i det minste den del som ikke brukes til å utføre annet arbeide, utnyttes til varme ved å pumpe hydraulisk fluid mot en motstand og overføre varmen som derved overføres til det hydrauliske fluidet, til avisingsfluidet. Systemet er også innrettet til å anvende det hydrauliske fluidtrykk for å drive avisingsfluidet.

Den foreliggende oppfinnelse frembringer en anordning for oppvarming av avisingsfluid for fly ved hjelp av varme som genereres av en innvendig forbrenningsmotor som ikke gjør bruk av forbrenningstype-varmeinnretninger, og som har en relativt høy termisk effektivitet som kan tilpasses tiksotropiske og/eller pseudo-plastiske fluider, og som kan anvendes sikkert nær flyet, og muliggjør samtidig sprøyting av avisingsfluid på flyet og oppvarming av avisningsfluidet og som har en relativ enkel utforming som gjør den pålitelig og lett å betjene og som muliggjør en lang levetid for maskinen, og som er relativt enkel å starte og betjene.

Disse og andre egenskaper ved oppfinnelsen og mange andre fordeler vil tydeligere fremgå av beskrivelsen i forbindelse med tegningen hvor figuren er et koplingsskjerna av en anordning ifølge oppfinnelsen.

Tegningen viser en konvensjonell motor 10, enten med Diesel- eller Otto-syklus og som omfatter en kjølevæskepumpe 12 for sirkulering av kjølevæsken gjennom motoren. Forbrenning av brennstoff og luft i sylindrene under drift av motoren 10, utvikler varme, hvorav noe blir overført til kjølevæsken som vist ved 14, sammen med produktet av forbrenningen, det vil si ekshaustgasser, som avgis gjennom konvensjonelle rørforgrenin-ger til ekshaustrøret 16. Under start og den første kjøleope-rasjonen av motoren 10, blir kjølevæsken trukket inn i inntaksledningen 18 ved hjelp av kjølevæskepumpe 12, og sirkulert gjennom motoren 10 og tvunget gjennom rørledningen 20, ventiler 22 og 24 og rørledning 26, slik at en lukket kjøle-væskekrets er dannet ved samenslutning med inntaksledningen 18. Dette muliggjør rask oppvarming av motoren da kjølevæsken passerer forbi en konvensjonell radiator 28 i forbindelse med motoren 10 som driver en vifte 30, idet omgivelsesluft blir trukket eller blåst gjennom radiatoren 28 for å overføre varme fra kjølevæsken til luften. Når kjølevæsketemperaturen når sin minimalt akseptable driftstemperatur, begynner ventilen 24 som er en termostatisk måleventil, å forflytte seg nedover og fordele noe av kjølevæsken til rørledningen 32 som fører til radiatoren 28. Den termostatiske ventil 24 vil progressivt føre mer kjølevæske til rørledningen 32 ettersom kjølevæskens temperatur øker, inntil hele kjølevæskestrømmen rettes mot radiatoren ettersom den maksimale, akseptable driftstemperatur oppnås.

Motoren 10 driver også en hydraulisk pumpe 34 med fast fortrenging og en hydraulisk pumpe 36 med variabel fortrenging. Pumpen 34 trekker hydraulisk fluid gjennom en rør-ledning 38 fra reservoaret 40 og tømmer fluidet under trykk inn i rørledningen 42 som står i forbindelse med en solenoid-påvirket avtrekks-, hhv avlastningsventilsammenstillingen 44. Sammenstillingen 44 omfatter en solenoidventil 46 og en avtrekks-, hhv trykkavlastningsventil 48. Når solenoidet 50 på ventilen 46 ikke er energisert, dannes en liten strøm i ventillinjen for ventilen 48 gjennom ventilen 46, som vil få ventilen 48 til å åpne og tillate fri strøm av hydraulisk fluid derigjennom og inn i ledningen 52 som forbinder det hydrauliske fluid med avisingsfluidets varmeveksler 54 på bunnen av en avisingsfluidtank 56 på aviseren. En ledning 58 gjør det mulig for det hydrauliske fluid å returnere til reservoaret 40 gjennom en filtersammenstilling 60. Varmen som opptas av det hydrauliske fluid som beveges av pumpen 34, er et resultat av trykkfall i linjene, tilkoplingene og ventilene mellom pumpen og reservoaret, som er relativt liten. Varmesystemet for avisingsfluidet blir aktivert ved å slå på en bryter (ikke vist) som elektrisk energiserer solenoidet 50 såvel som solenoidene 62, 64 og 66. Ved energisering vil solenoidet 50 bevege ventilen 46 mot venstre på tegningen og blokkere ventillinjen fra ventilen 48, slik at trykket vil bygge seg opp til innstillingen av trykkavlastningsventilen 48, for eksempel til 126 kg/cm<2>. Dette trykk blir overført gjennom ledningen 68 som er tilkoplet ledningen 42, og gjennom to-veis ventilen 70 som også er blitt forskjøvet mot venstre ved energisering av dens solenoid 62 til en dobbeltvirkende kontrollventil 72. En pilotlinje 74 er tilkoplet ventilen 72 og overfører dette trykk til en strøm- og trykk- kompensert regulator 76, eksempelvis A10V63DFR fra Rexroth Worldwide Hydraulic Company.

Med trykk i pilotlinjen 74 ved innstilling av avlastningsventilen 48, vil regulatoren 76 endre pumpen 36 til maksimal fortrenging og maksimal strøm oppnås fra pumpen 36 gjennom ledningen 78 til trykkventilen 80. Toveisventilen 82 er flyttet ned som vist på tegningen ved energisering av solenoidet 64, slik at ventilen 80 åpnes for trykkavlastings-ventilen 84. Således vil ventilen 80 åpne når avtrekkslinje-strømmen etableres ved et trykk som overstiger trykksettingen av avlastningsventilen 84. Når avlastingsventilen 84 åpnes, vil strømmen i avtrekkslinjen få ventilen 80 til å åpne og tømme strømmen fra pumpen 36 inn i ledningen 52. For å sikre at pumpen 36 holdes i full slaglengde, er innstillingen av avlastningsventilen 84 satt litt lavere enn avlastingsven-tilens 48 trykk.

For eksempel med regulatoren 76 innstilt til en trykkforskjell på minst 14 kg/cm<2>, vil regulatoren 76 motta et signal for 196 kg/cm<2> gjennom pilotlinjen 74, som etableres ved instilling av avlastningsventilen 48, og regulatoren 76 vil innstille slaget ved full fortrengning i et forsøk på å oppnå et 210 kg/cm<2> trykk fra pumpen 36, det vil si 196 kg/cm<2 >pluss 14 kg/cm<2>.

Hvis avlastningsventilen 84 innstilles lavere enn ventilen 48, for eksempel ved 182 kg/cm<2>, vil en sikre at pumpen 36 alltid vil oppnå fullt slag i oppvarmingsstillingen på grunn av at utløpet fra pumpen 36 blir tømt til varmeveksleren 54 ved 182 kg/cm<2> av ventilen 84. Med andre ord vil regulatoren 76 sette pumpen 36 til full slaglengde for å oppnå 210 kg/cm<2>, som ikke kan oppnås siden ventilen 80 åpnes ved 182 kg/cm. Således vil maksimal strøm fra pumpen 36 tømmes gjennom ventilen 80 ved trykkinnstilling av ventilen 84, og oppvarme det hydrauliske fluid, idet varmen overføres til avisingsfluidet gjennom varmeveksleren 34 i tanken 56 for avisingsfluidet.

Solenoidet 66 for fireveisventilen 86 blir også energisert i oppvarmingsstillingen, og flytter ventilen 86 mot venstre på tegningen. Det hydrauliske fluid fra pumpen 36, som er falt til et lavt trykk, for eksempel 10 kg/cm<2> ved trykkreduksjonsventilen 88, blir tilført ventilen 86 gjennom rørledningen 90. I den tidligere nevnte forflyttede stilling, vil ventilen 86 forbinde rørledningen 90 med rørledningen 92, og rørledningen 94 med reservoaret 40.

Trykket blir derfor overført til enden av stangen for begge de hydrauliske aktuatorer 96 og 98, mens de fremre ender blir ventilert til reservoaret og slik at aktuatorene trekker seg sammen. En tilbakeslagsventil 100 for ekshausten er forbundet til aktuatoren 96 og blir forflyttet mot venstre på tegningen ved sammentrekning av aktuatoren 96, som retter ekshaustgass-strømmen gjennom ekshaustrøret 16 til en eks-haustgass/kjølevæske-varmeveksler 102 gjennom røret 104. Etter å ha strømmet gjennom varmeveksleren 102 blir gassene tømt ut i atmosfæren gjennom ekshaustrøret 106. Den buktete bane for ekshaustgassene i varmeveksleren 102 vil dempe støyen fra motorekshausten tilstrekkelig slik at det ikke er behov for en separat demper. En demper 108 er imidlertid anordnet og forbundet til tilbakeslagsventilen 100 ved ekshaustrøret 110. Når ventilen 100 er i stillingen som vist på tegningen, det vil si når aktuatoren 96 er uttrukket, vil ekshaustgassene gjennom ekshaustrøret 16 rettes inn i røret 110 og demperen 108 før de slippes ut til atmosfæren.

Treveisventilen 22, for eksempel en kuleventil, blir flyttet nedover som vist på tegningen, for å lede frostvæsken inn i ledningen 20, som ellers ville strømmet til inntaket for ventilen 24 til en ledning 112 som er forbundet til en måle-termostatventil 114. Når frostvæsketemperaturen er lavere enn det som er akseptabelt for innføring til motoren etter justering for varmetilførsel til frostvæsken i varmeveksleren 102, vil ventilen 114 være i stillingen vist på tegningen, hvor hele frostvæskestrømmen er rettet fra rørledningen 112 til en rørledning 116 som fører til frostvæskeinntaket på varmeveksleren 102. Når frostvæsketemperaturen ved ventilen 114 når den akseptable minimumstemperatur, vil termostatventilen 114 begynne å lede en del av frostvæsken gjennom ledningen 118 til varmeveksleren 120 i en tank for avisingsfluid. Mengden av frostvæske som strømmer til rørledningen 118 vil øke progressivt inntil all frostvæske strømmer gjennom ledningen 118 ved en akseptabel maksimumstemperatur. En ledning 122 forbinder frostvæskeutløpet på varmeveksleren 120 til rørledningen 116 og frostvæskeinnløpet på varmeveksleren 102. En rørledning 124 forbinder frostvæskeutløpet på varmeveksleren 102 til rørledningen 18 og innløpet til frostvæskepumpen 12 på motoren 10. Når avisingsfluidets temperatur er meget lav, som når tanken 56 fylles, vil temperaturfor-skjellen mellom frostvæsken og det kalde avisingsfluidet få frostvæsketemperaturen til å falle så lavt, selv etter at varme er tilført av varmeveksleren 102, at motoren 10 vil avkjøles av den kalde frostvæske som kommer inn i motoren og forårsake økt slitasje på motoren og kanskje feilaktig drift. Termostatventilen 114 sikrer at temperaturen på frostvæsken ved inngangen til pumpen 12 holdes ved eller over en minimal akseptabel temperatur etter den første oppvarmingsperioden.

Anbringelse av varmeveksleren 102 ved utløpssiden for varmeveksleren 120, vil gi optimal varmeoverføring fra ekshaustgassene til frostvæsken på grunn av at temperatur-forskjellen mellom disse fluider er størst. Imidlertid kan utformingen og driftsegenskapene i en spesiell motor, ikke tolerere en høy temperatur for vanninntaket. Flytting av varmeveksleren 102 slik at den er i frostvæskerørledningen 112, kan være en passende måte å sikre at vanninntakstempe-raturen ikke vil være for høy. Med varmeveksleren 102 i en slik stilling, vil termostatventilen 114 føle en varmere frostvæske tidligere og rette frostvæskestrømmen raskere og i større mengder til varmeveksleren 120.

Motorer som har en tendens til å gå varm, vil derfor motta en frostvæske ved innløpet av en lavere temperatur. Hydraulisk belastning av motoren 10 av pumpene 34 og 36 muliggjør drift av motoren ved, eller nær dens maksimale kraft noe som vil føre til at maksimal varme vil være tilgjengelig både i motorens frostvæske og i ekshaustgassene. Motorkraften til de hydrauliske pumper 34 og 36 avgir varme i det hydrauliske fluid. Varmeveksleren 54 avgir varme til avisingsfluidet i tanken 56, mens. frostvæsken i varmeveksleren 120 avgir varme til avisingsfluidet, og ekshaustgassene avgir varme i varmeveksleren 102 til motorens frostvæske som er avkjølt av avisingsfluidet i tanken 56. Varmesystemet blir avaktivisert ved samtidig avenergisering av solenoidene 30, 62, 64 og 66, slik at når den tidligere nevnte, ikke viste, bryter åpnes, eller ved en termostatkoplet elektrisk bryter i serie med bryteren, vil termostatbryteren føle temperaturen i avisningsfluidet i tanken 56 og åpne når den forutbestemte maksimale temperatur for avisingsfluidet nås.

Utløpet fra den variable pumpe 36 kan også brukes for å utføre andre funksjoner på aviseren, slik som heving, strekke ut eller trekke tilbake og svinge en bom for sprøyting av fluid, drive avisingsfluidets pumpe for sprøyting av et fly og/eller fremdrift av kjøretøyet. Innføring av en fremdrift for aviseren er medtatt som vist på tegningen og er represen-tativt for hvordan en bomkontroll og/eller drift av en pumpe for avisingsfluidet også kan frembringes.

Under drift, med oppvarmingssystemet deaktivert, vil solenoidene. 50, 62, 64 og 66 deenergiseres. Da vil ekshausten fra motoren strømme gjennom tilbakeslagsventilen 100 og demperen 108 til atmosfæren, og motorens frostvæske sirkuleres av frostvæskepumpen 12 gjennom ventilene 22 og 24 og tilbake til motoren inntil frostvæsketemperaturen når den forutbestemte minimale driftstemperatur ved hvilket punkt termostatventilen vil åpne og rette noe av kjølevæskens strøm til radiatoren 28 og derved muliggjøre varmekonveksjon i frostvæsken til omgiv-elsesluften idet denne konveksjon blir fremskyndet av luft-strømmen gjennom radiatoren av viften 30. Termostatventilen 24 vil lede mer frostvæske til radiatoren ettersom frostvæsketemperaturen stiger, inntil varmen som blir overført fra motoren til frostvæsken blir lik varmen som av radiatoren avgis til atmosfæren. Strømmen fra pumpen 34 vil gå gjennom avlastningsventilen 48 på ventilsammenstillingen 44 og gjennom det hydrauliske fluid til varmeveksleren 54 for avisingsfluidet og tilbake til reservoaret 40. Trykket som pumpen 34 arbeider mot, er bare motstanden mot strøm gjennom de hydrauliske rørledninger, koplinger og ventiler, og dette trykk er lavt og genererer bare en lite mengde varme. Når ventilen 70 blokkerer forbindelsen mellom pumpen 34 og ventilen 72, vil trykket i pilotlinjen 74 være lavt og regulatoren 76 vil få pumpen 36 til å gjøre en liten forflytting, akkurat nok til å kompensere for fluidlekkasje og å opprettholde en liten trykkforskjell.

En hydraulisk motor 130 med variabel fortrengning har en drivaksel 132 som er tilkoplet for å drive ett eller flere av aviserens hjul via en konvensjonell transmisjon. En automatisk, høytrykkskontrollsammenstilling 134 med fjernstyrt utkopling, for eksempel A6V107HA fra Rexroth Worldwide Hydrau-lics Company, er tilkoplet for å kontrollere forflytting av motoren 130. Uttaket fra pumpen 36 er i forbindelse gjennom rørledningen 136 som er forbundet til rørledningen 78, til en elektro-hydraulisk, proporsjonal reguleringsventilsammenstil-ling 138 med antikavitasjons kontrollventiler, for eksempel CMX 100 fra Vickers Company.

Ventilsammenstillingen 138 omfatter et par solenoidventiler 140 og 142 av måletypen, som blir forflyttet proporsjonalt med strømmen fra et elektrisk signal utsendt fra en operatørkontrollinnretning i aviserens hus. Bare en solenoidventil, 140 eller 142 blir energisert av gangen, siden en av dem bestemmer fremoverbevegelsen og den andre bestemmer reversbevegelsen. Et elektrisk signal til en av ventilene 140 eller 142 vil rette fluidtrykket til den nærliggende ende av en måledriwentil 144 og flytte den for å rette en tilsvarende mengde trykkfluid gjennom en av rørledningene 146 eller 148 til den variable forflyttingsthotor 130 og forårsake rotasjon i motoren 130 og dens aksel 132, og følgelig fremdrift av aviseren. Trykket i en av rørledningene 146 eller 148 blir rettet til stangenden for forflyttingskontrollen 130 i sammenstillingen 134 for å tilpasse motorens fortrengning til det nødvendige drivmoment for å drive aviseren. Drivtrykket blir også overført gjennom ventilen 152, pilotlinjen 134 og ventilen 72 til pilotlinjen 74 og derfra til regulatoren 76 slik at pumpens 36 fortrengning justeres for å opprettholde den forutbestemte trykkforskjell, for eksempel et pumpetrykk som overskrider motortrykket med 14 kg/cm<2>. Drivhjuleffekten kontrolleres derfor som en funksjon av strømmen i det elektriske signal til solenoidet for en av ventilene 140 og 142.

For å forbedre regulering i lav hastighet og ved maksimal bakkeklatring, blir et elektrisk signal sendt til solenoidet 156 for toveisventilen 158. Pumpetrykk blir rettet gjennom rørledningen 160 for å flytte lavhastighets-ventilen 162 i sammenstillingen 134. Trykket blir så rettet gjennom ventilen 162 til den fremre ende av aktuatoren 150 som derved vil få motoren 130 til å bevege seg til full slaglengde eller maksimal forflytting, og avgi sitt største vri-moment, men ved lavere hastighet. For å beskytte komponentene i avisingens drivoverføring og motoren 130 fra overdreven belastning, vil maksimusvrimomentet i motoren 130 begrenses av trykkinnstillingen av avlastningsventilen 80.

Kombinert fremdrift av kjøretøyet og oppvarming av avisingsfluidet er mulig ganske enkelt ved energisering av solenoidene 50, 62, 64 og 66 ved samtidig å sende et elektrisk signal til solenoidet for en av ventilene 140 og 142. Både varmesystemet for avisingsfluidet og drivsystemet vil virke som herved beskrevet, unntatt at den lave innstilling av avlastningsventilen 84 vil regulere maksimaltrykket i drivsystemet siden avlastningsventilen 80 vil åpne ved det trykk som er bestemt av trykkinnstillingen av avlastningsventilen 84 når solenoidet 64 blir energisert.

Følgelig vil aviserens maksimale graderingsevne bli redusert. Enhver varme generert i drivkretsen på grunn av manglende effektivitet i denne krets, vil også bli overført til avisingsfluidet i tanken 56 siden det hydrauliske fluid i drivsystemet blir returnert gjennom rørledningene 170 og 52 til varmeveksleren 54.

Claims (2)

1. Anordning for oppvarming av flyavisingsfluid i en tank (56) til en hensiktsmessig temperatur, innrettet til å transporteres på et kjøretøy som omfatter en forbrenningsmotor (10), en radiator (28) for kjøling av motoren, et hydraulisk system (76, 134, 138) for drift av hydrauliske anordninger og kjøretøyet og et avgassystem (16, 108) for motorens avgasser, KARAKTERISERT VED at en varmeveksler (120) for kjølefluid og en varmeveksler (54) for hydraulikkfluid er anordnet i tanken (58) for oppvarming av avisingsfluidet, at anordninger (112, 114, 118) leder kjølemidlet forbi radiatoren direkte til varmeveksleren (120) i tanken (56), at anordninger (116, 124) leder kjølefluidet fra varmeveksleren til motoren, at en varmeveksler (102) for avgasser er anordnet i forbiførings-banen for hurtig oppvarming av kjølefluidet med avgassene, at en hydraulikkpumpe overfører trykksatt hydraulikkfluid til varmeveksleren (54) gjennom en første trykkavlastningsventil (48) i dennes første stilling, at en av motoren drevet hydraulikkpumpe (36) med variabel fortrenging overfører trykksatt hydraulikkfluid gjennom en andre avlastningsventil (80) til varmeveksleren (54), og at en pilotledning (74) overfører fluid til en kompensator (76) for regulering av den andre pumpes (36) fortrengning.

2. Anordning ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at kjølefluidet av en termostatstyrt måleventil (24) ledes forbi varmeveksleren direkte til motoren inntil kjølefluidets temperatur når motorens driftstemperatur.