一种飞机货舱灭火系统状态的转换控制阀的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种飞机货舱灭火系统状态的转换控制阀，特别适用于飞机货舱灭火管路中作为灭火剂的分流元件，所述流动控制装置包括阀体(1)、高速入口(2)、低速入口(3)，所述阀体内设有滑动式阀芯(4)、阀腔(5)、阀座(6)、弹力控制开关(7)，滑动式阀芯(4)外周设有滑块(8)，且阀座(6)靠近低速入口(3)的一端为锥形角面(9)，阀腔(5)设有干燥过滤腔(10)、节流腔(11)。本发明满足不同的流速需求，满足飞机发生火情时对灭火剂的不同需求，减少了飞机中管道的使用数量，保障飞机灭火系统的稳定性和高效性，可去除灭火剂中的水分、固体微粒等杂质，避免结冰和阻塞。
【专利说明】一种飞机货舱灭火系统状态的转换控制阀
【技术领域】
[0001]本发明涉及灭火剂流动方式控制领域，具体涉及一种飞机货舱灭火系统状态的转换控制阀。
【背景技术】
[0002]当货舱烟雾探测器探测到火情时，机组人员启动货舱灭火系统。一般情况下，飞机货舱配备有两套灭火系统:高速灭火系统，用于“扑灭货舱内发生的火灾”，灭火时货舱内哈龙灭火剂浓度应保证不低于6% ;低速灭火系统，用于“稳定灭火后货舱内的灭火剂浓度”，防止货舱内发生复燃现象，保障至少195min内灭火剂浓度维持在3%以上。在现有系统中，为满足两种灭火系统不同的灭火剂流量要求，一定数量的灭火瓶出口直接连接灭火管道组成高速灭火系统，另有一定数量的灭火瓶出口端则首先装配一个流量控制装置，组成低速灭火系统，而后通过管道与高速灭火系统的管道汇聚相连。现有的设计尽管满足了高低速灭火系统中灭火剂不同流动状态的要求，但在实际应用中存在以下几点不足:
[0003]首先，现有设计通过货舱灭火系统中是否安装有流量控制装置，对系统属于高速灭火、低速灭火进行了严格的区分，使得货舱灭火系统无法实现“扑灭火灾”和“稳定灭火剂浓度”两种扑救行为之间自由的切换。装配在高速灭火系统中的灭火瓶数量是有限的，因此扑灭火灾时，仅有高速灭火系统中的灭火瓶可参与动作。当火情较大、不受控或有意外情况发生，以至于舱内高速灭火系统中全部灭火剂释放后仍无法扑灭火灾时，低速灭火通道中的灭火剂由于流量控制装置的存在而无法快速释放灭火剂，因而无法参与扑灭火灾的动作，致使灭火系统中灭火剂的后备量不足，给控制火情的行为带来不安全隐患。特别是在哈龙由于自身对臭氧层的破坏作用而逐渐退出历史舞台，新型灭火剂逐渐兴起的大环境下，学者对于新型灭火剂在飞机货舱灭火系统中的设计用量尚未能给出准确定量的判断。该发明应用于飞机货舱灭火系统中，可灵活改变灭火状态，降低新型灭火剂设计用量的限制影响，降低灭火剂设计用量的误判带来的风险。
[0004]其次,现有设计中，两套灭火系统的灭火瓶延伸出的管道为并联分布，这种分布方式加长了系统中灭火管道的长度，材料消耗量大，飞机承重大，带来不必要的能量损失。
[0005]最后，现有的流量控制装置中外壳为一体壳。使用过程中，易出现干燥部件吸水逐渐趋于饱和而无法继续工作，或者内部元件受损的情况。发生以上情况时，整套流量控制装置即为报废，循环使用能力差。
[0006]为弥补飞机货舱灭火系统的上述缺陷，进一步优化货舱灭火系统，降低因误判灭火剂设计用量而带来的风险，实现灭火剂安全稳定的释放，故而需要一种高效的装置对货舱灭火系统进行合理的优化。
【发明内容】
[0007]本发明的目的提供是一种在飞机货舱中，能调控高速灭火和低速灭火两种灭火状态，能保证灭火系统高效稳定工作的双向控制阀。[0008]本发明的技术方案是:一种飞机货舱灭火系统状态的转换控制阀，包括阀体、高速入口、低速入口，所述阀体内设有滑动式阀芯、阀腔、阀座、弹力控制开关，滑动式阀芯外周设有滑块，且阀座靠近低速入口的一端为锥形角面，阀腔设有干燥过滤腔、节流腔。所述的高速入口的一端通过高速入口电磁阀与灭火瓶的释放口相连接,通过低速出口电磁阀与灭火管道相连。所述的低速入口的一端通过低速入口电磁阀与灭火瓶的释放口相连接，通过闻速出口电磁阀与灭火管道相连。
[0009]其中，所述的滑动式阀芯四周设有滑块，且靠近低速入口的一端设有凸起结构。
[0010]其中，所述的干燥过滤腔装有“工”字型不锈钢管，“工”字型不锈钢管靠近低速入口的一端截面设有不锈钢过滤网A，另一端截面为PET过滤棉和不锈钢过滤网B，内部填充有干燥剂。
[0011]其中，所述的不锈钢过滤网A和不锈钢过滤网B完全相同，表面均设有孔径为Imm的圆孔，圆孔数目52个。
[0012]其中，所述的节流腔设有球形过滤器和微孔车削件，并采用激光焊接工艺密封。
[0013]其中，所述的球形过滤器采用厚度为0.05mm的不锈钢片为原材料，表面均布孔径为0.1mm的微孔，左右两个半球壳的中心截面设有厚度为0.3mm的整流片，整流片中心均布有四个孔径为0.5mm的微孔；上述各部分采用激光焊接工艺密封连接。
[0014]其中，所述的微孔车削件的中心设有孔径为0.15mm的微型整流孔，且一端与球形过滤器的整流片外周紧密衔接，并采用激光焊接。
[0015]其中，所述的弹力控制开关由控制钢球、控制弹簧和弹簧底座构成。
[0016]其中，所述的控制弹簧为拉伸弹簧，一端与控制钢球相连，一端焊接在弹簧底座处；在2.5MPa的压强下，至少可以产生拉伸长度U。
[0017]其中，所述的弹簧底座内径应大于高速入口口径，且依靠四只加强筋固定在高速入口端。所述的控制钢球的球径大于微型整流孔的孔径。所述的控制钢球与微型整流孔的水平间距L2小于控制弹簧的拉伸长度U。所述的控制钢球与微型整流孔的水平间距L2大于锥形倒角与凸起结构的水平间距L3。所述的阀座设有一段凹槽，凹槽的水平长度等于锥形倒角与凸起结构的水平间距L3，等于滑动式阀芯的左端与阀体内壁面的水平距离。所述的阀座为可拆卸的结构，左右两部分通过螺纹进行连接，并用密封圈密封。
[0018]本发明的有益效果是:本发明利用滑动式阀芯的水平滑动，改变控制钢球与微型整流孔的相对位置，同时改变锥形角面与凸起结构的相对位置，实现灭火剂在控制阀内部流动路径的改变，决定灭火系统所属的工作状态；快速有效调控灭火系统所处状态，使其在“扑灭火灾”和“稳定灭火剂浓度”两种扑救行为之间自由切换。当火情较大、不受控或有意外情况发生时，若一定数目的灭火瓶完全释放后仍无法扑灭火灾时，可有更多数量的备用灭火瓶实现替补使用，使灭火安全性得到保障。
[0019]利用电磁阀连接灭火瓶与控制阀，缩短了飞机货舱灭火系统中灭火管道的使用长度，减轻飞机承重量；利用分子筛干燥剂的“工”字型设计，延长了灭火剂在干燥剂中的流动路径，增大了灭火剂与干燥剂的接触面积，增强了干燥效果；利用球形过滤器，使得流量控制更严格，提高了流量调节等级；利用可拆卸的阀座，提高了整体部件的循环使用率。
[0020]本发明用于飞机货舱灭火通道内，通过控制不同电磁阀的开闭，决定灭火剂在高速灭火系统或低速灭火系统中通行，通过内部滑动式阀芯的滑动为灭火剂提供不同的流动路径，满足不同的流速需求。通过控制灭火剂流向确定所选的灭火类型，满足飞机发生火情时对灭火剂的不同需求，减少了飞机中管道的使用数量，保障飞机灭火系统的稳定性和高效性。通过该装置可去除灭火剂中的水分、固体微粒等杂质，避免结冰和阻塞，调节灭火剂流量使流量不至于过高，有利于低速灭火状态时灭火剂的快速安全释放。同时，本发明的外壳可拆卸，可更换内部干燥剂及其他部件，实现重复循环使用。
[0021]本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究本发明对本领域技术人员而言将是非显而易见的，是具备创造性的。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]附图为本发明结构示意图。
[0023]图1是飞机货舱高速灭火系统状态转换控制阀的工作状态图。
[0024]图2是飞机货舱低速灭火系统状态转换控制阀的工作状态图。
[0025]图3是滑动式阀芯的剖视图。
[0026]图4是不锈钢过滤网的剖视图。
[0027]图5是整流片的剖视图。
[0028]图6是弹簧底座的剖视图。
[0029]图7是转换控制阀所处的飞机货舱灭火系统布局示意图。
[0030]附图中标号说明:
[0031]1、阀体，2、高速入口，3、低速入口，4、滑动式阀芯，5、阀腔，6、阀座，7、弹力控制开关，8、滑块，9、锥形角面，10、干燥过滤腔，11、节流腔，12、“工”字型不锈钢管，13、不锈钢过滤网A，14、PET过滤棉，15、不锈钢过滤网B，16、3A分子筛干燥剂，17、球形过滤器，18、微孔车削件，19、控制钢球，20、控制弹簧，21、弹簧底座，22、凸起结构，23、整流片，24、微型整流孔，25、凹槽，26、螺纹，27、高速入口电磁阀，28、低速出口电磁阀，29、低速入口电磁阀，30、高速出口电磁阀，31、灭火瓶，32、灭火管道，33、加强筋。
【具体实施方式】
[0032]以下将对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
[0033]如图1、2所示，一种飞机货舱灭火系统状态的转换控制阀，包括阀体1、高速入口
2、低速入口 3，所述阀体内设有滑动式阀芯4、阀腔5、阀座6、弹力控制开关7，滑动式阀芯4外周设有滑块8，且阀座6靠近低速入口 3的一端为锥形角面9，阀腔5设有干燥过滤腔10、节流腔11。
[0034]所述的高速入口 2的一端通过高速入口电磁阀27与灭火瓶31的释放口相连接，通过低速出口电磁阀28与灭火管道32相连。
[0035]所述的低速入口 3的一端通过低速入口电磁阀29与灭火瓶31的释放口相连接，通过高速出口电磁阀30与灭火管道32相连。
[0036]所述的阀座6靠近低速入口 3的一端为锥形角面9。[0037]所述的滑动式阀芯4四周设有滑块8，数目为4个，且靠近低速入口 3的一端设有凸起结构22。
[0038]所述的干燥过滤腔10装有“工”字型不锈钢管12，“工”字型不锈钢管12靠近低速入口 3的一端截面设有不锈钢过滤网A13，另一端截面为PET过滤棉14和不锈钢过滤网B15,内部填充有3A分子筛干燥剂16。
[0039]所述的不锈钢过滤网A13和不锈钢过滤网B15完全相同，表面均设有孔径为Imm的圆孔，圆孔数目52个。
[0040]所述的节流腔11设有球形过滤器17和微孔车削件18，并采用激光焊接工艺密封连接。
[0041]所述的球形过滤器17采用厚度为0.05mm的不锈钢片为原材料，表面均布孔径为
0.1mm的微孔，左右两个半球壳的中心截面设有厚度为0.3mm的整流片23，整流片23中心均布有四个孔径为0.5mm的微孔。上述各部分采用激光焊接工艺密封连接。
[0042]所述的微孔车削件18的中心设有孔径为0.15mm的微型整流孔24，且一端与球形过滤器17的整流片23外周紧密衔接，并采用激光焊接。
[0043]所述的弹力控制开关7由控制钢球19、控制弹簧20和弹簧底座21构成。
[0044]所述的控制弹簧20为拉伸弹簧，一端与控制钢球19相连，一端焊接在弹簧底座21处。在2.5MPa的压强下，至少可以产生拉伸长度U。
[0045]所述的弹簧底座21内径应大于高速入口 2的口径，且依靠四只加强筋33固定在高速入口 2端。
[0046]所述的控制钢球19的球径大于微型整流孔24的孔径。
[0047]所述的控制钢球19与微型整流孔24的水平间距L2小于控制弹簧20的拉伸长度
Li ο
[0048]所述的控制钢球19与微型整流孔24的水平间距L2大于锥形倒角9与凸起结构22的水平间距L3。
[0049]所述的阀座6设有一段凹槽25，凹槽25的水平长度等于锥形倒角9与凸起结构22的水平间距L3。
[0050]所述的滑动式阀芯4的左端与阀体I内壁面的水平距离等于凹槽25的水平长度
L30
[0051]所述的阀座6为可拆卸的结构，左右两部分通过螺纹进行连接，并用密封圈密封。
[0052]为进一步了解飞机货舱灭火系统状态转换控制阀的结构和工作原理，下面结合附图对工作过程做进一步说明。
[0053]参见附图1，当飞机货舱发现火灾需要立即扑灭火灾时，高速入口电磁阀27、高速出口电磁阀30处于打开状态，低速入口电磁阀29和低速出口电磁阀28处于关闭状态。灭火瓶31释放灭火剂，流经高速入口电磁阀27，从高速入口 2的一端进入阀体I。在灭火剂的冲力作用下，滑动式阀芯4沿水平方向滑动至凹槽25的最右端，同时控制弹簧20在冲力作用下产生拉伸形变。其中，设计应满足以下要求，在2.5MPa的作用力下控制弹簧至少可产生拉伸长度L1，应大于控制钢球19与微型整流孔24的水平间距。因此，控制钢球19堵死微孔车削件18的微型整流孔24，从而改变灭火剂流通路径，使其沿阀腔5内滑动式阀芯4以外的旁通通路继续向前运动。到达低速入口 3附近时，灭火剂从阀座6的锥形角面9与凸起结构22之间的旁通通路流过，流经高速出口电磁阀30，进入灭火管道32，实现飞机货舱灭火系统的高速灭火。
[0054]参见附图2，当飞机货舱火情得以扑灭，需要稳定灭火剂浓度在一定范围内时，低速入口电磁阀29、低速出口电磁阀28处于打开状态，高速入口电磁阀27和高速出口电磁阀30处于关闭状态。灭火瓶31释放灭火剂，流经低速入口电磁阀29，从低速入口 3的一端进入阀体I。在灭火剂的瞬间冲力作用下，滑动式阀芯4沿水平方向滑动至凹槽25的最左端。一方面凸起结构22紧贴于阀座6的锥形角面9，使阀腔5闭合；另一方面，滑动式阀芯4整体结构紧贴于高速入口 2—端的阀体I内壁面，同样使得阀腔闭合。其中，设计应满足以下要求，锥形倒角9与凸起结构22的水平间距L3等于凹槽25的水平长度，等于滑动式阀芯4的左端与阀体I内壁面的水平距离，同时L3小于控制钢球19与微型整流孔24的水平间距L2。灭火剂从低速入口进入后，首先经过一层不锈钢过滤网A13，进入“工”字形不锈钢管12围绕的3A分子筛干燥剂16，充分与灭火剂接触，除去流体中携带的水分。之后到达干燥过滤腔10尾端的PET过滤棉14和不锈钢过滤网B15，进一步除去灭火剂中夹杂的固体微粒杂质，防止阻塞后端节流腔11。灭火剂继续运动至节流腔11，首先钻入球形过滤器17表面均布的孔径100 μ m的小孔，到达球体内部腔室，而后在整流片23中心均布的四个孔径为0.5mm的微孔处汇聚，之后又在球形过滤器17的另一半腔室汇聚，继续经过孔径100 μ m的小孔流出球形过滤器17结构。经过上述不断的汇流、分流过程使灭火剂的流量得以控制。灭火剂继续运动经过微孔车削件18的微型整流孔24结构，该微型整流孔24的孔径为150 μ m。灭火剂继续流经控制钢球19、控制弹簧20和弹簧底座21，抵达高速入口 2，流经低速出口电磁阀28，最终进入灭火管道32，实现飞机货舱灭火系统的高速灭火。
[0055]图3为滑动式阀芯4的剖视图，四周设有4个滑块8。
[0056]图4为不锈钢过滤网A13的剖视图，表面设有孔径为Imm的圆孔，圆孔数目52个。
[0057]图5为整流片23的剖视图，整流片23中心均布有四个孔径为0.5mm的微孔。
[0058]图6为弹簧底座21的剖视图，设有4只加强筋33，用于将弹簧底座21固定在高速入口 2端。
[0059]图7为转换控制阀所处的飞机货舱灭火系统布局示意图。当飞机货舱发现火灾需要立即扑灭火灾时，货舱灭火系统启动高速灭火模式，此时高速入口电磁阀27、高速出口电磁阀30处于打开状态，低速入口电磁阀29和低速出口电磁阀28处于关闭状态，灭火瓶31释放灭火剂，流经高速入口电磁阀27，从高速入口 2的一端流入阀体1，从低速入口 3的一端流出阀体1，流经高速出口电磁阀30，进入灭火管道32 ;当飞机货舱火情得以扑灭，需要稳定灭火剂浓度在一定范围内时，货舱灭火系统启动低速灭火模式，此时低速入口电磁阀29、低速出口电磁阀28处于打开状态，高速入口电磁阀27和高速出口电磁阀30处于关闭状态，灭火瓶31释放灭火剂，流经低速入口电磁阀29，从低速入口 3的一端流入阀体1，从高速入口 2的一端流出阀体1，流经低速出口电磁阀28，最终进入灭火管道32。
[0060]上述实施例仅是用来说明解释本发明的用途，而并非是对本发明的限制，本【技术领域】的普通技术人员，在本发明的实质范围内，做出各种变化或替代，也应属于本发明的保护范畴。
【权利要求】
1.一种飞机货舱灭火系统状态的转换控制阀，包括阀体(1)、高速入口(2)、低速入口⑶，其特征在于所述阀体内设有滑动式阀芯⑷、阀腔(5)、阀座(6)、弹力控制开关(7)，滑动式阀芯(4)外周设有滑块(8)，且阀座(6)靠近低速入口(3)的一端为锥形角面(9)，阀腔(5)设有干燥过滤腔(10)、节流腔(11)； 所述的高速入口(2)的一端通过高速入口电磁阀(27)与灭火瓶(31)的释放口相连接，通过低速出口电磁阀(28)与灭火管道(32)相连； 所述的低速入口(3)的一端通过低速入口电磁阀(29)与灭火瓶(31)的释放口相连接，通过高速出口电磁阀(30)与灭火管道(32)相连。
2.根据权利要求1所述的飞机货舱灭火系统状态的转换控制阀，其特征在于所述的滑动式阀芯(4)四周设有滑块(8)，数目为4个，且靠近低速入口(3)的一端设有凸起结构(22)。
3.根据权利要求1所述的飞机货舱灭火系统状态的转换控制阀，其特征在于所述的干燥过滤腔(10)装有“工”字型不锈钢管(12)，“工”字型不锈钢管(12)靠近低速入口(3)的一端截面设有不锈钢过滤网A (13)，另一端截面为PET过滤棉(14)和不锈钢过滤网B (15)，内部填充有3A分子筛干燥剂(16)。
4.根据权利要求1所述的飞机货舱灭火系统状态的转换控制阀，其特征在于所述的不锈钢过滤网A(13)和不锈钢过滤网B(15)完全相同，表面均设有孔径为1mm的圆孔，圆孔数目52个。
5.根据权利要求1所述的飞机货舱灭火系统状态的转换控制阀，其特征在于所述的节流腔(11)设有球形过滤器(17)和微孔车削件(18)，并采用激光焊接工艺密封连接。
6.根据权利要求1所述的飞机货舱灭火系统状态的转换控制阀，其特征在于所述的球形过滤器(17)采用厚度为0.05mm的不锈钢片为原材料，表面均布孔径为0.1mm的微孔，左右两个半球壳的中心截面设有厚度为0.3_的整流片(23)，整流片(23)中心均布有四个孔径为0.5mm的微孔；上述各部分采用激光焊接工艺密封连接。
7.根据权利要求1所述的飞机货舱灭火系统状态的转换控制阀，其特征在于所述的微孔车削件(18)的中心设有孔径为0.15mm的微型整流孔(24)，且一端与球形过滤器(17)的整流片(23)外周紧密衔接，并采用激光焊接。
8.根据权利要求1所述的飞机货舱灭火系统状态的转换控制阀，其特征在于所述的弹力控制开关(7)由控制钢球(19)、控制弹簧(20)和弹簧底座(21)构成。
9.根据权利要求1所述的飞机货舱灭火系统状态的转换控制阀，其特征在于所述的控制弹黃(20)为拉伸弹黃，一端与控制钢球(19)相连，一端焊接在弹黃底座(21)处；在2.5MPa的压强下，至少可以产生拉伸长度U。
10.根据权利要求1所述的飞机货舱灭火系统状态的转换控制阀，其特征在于所述的弹簧底座(21)内径应大于高速入口(2)的口径，且依靠四只加强筋(33)固定在高速入口(2)端；所述的控制钢球(19)的球径大于微型整流孔(24)的孔径；所述的控制钢球(19)与微型整流孔(24)的水平间距L2小于控制弹簧(20)的拉伸长度L1 ;所述的控制钢球(19)与微型整流孔(24)的水平间距L2大于锥形倒角(9)与凸起结构(22)的水平间距L3;所述的阀座(6)设有一段凹槽(25)，凹槽(25)的水平长度等于锥形倒角(9)与凸起结构(22)的水平间距L3;所述的滑动式阀芯(4)的左端与阀体(1)内壁面的水平距离等于凹槽(25)的水平长度L3 ;所述的阀座(6)为可拆卸的结构，左右两部分通过螺纹(26)进行连接，并用密封圈 密封。
【文档编号】F16K11/10GK103968107SQ201410187208
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年5月5日 优先权日:2014年5月5日
【发明者】张和平, 张丹, 陆松, 管雨 申请人:中国科学技术大学