专利名称：用于控制流体的压力和/或体积流量的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于控制流体的压力和/或体积流量的方法和一种用于控制管 道中的体积流量和/或压力的装置。
背景技术：
特别在飞机上经常会出现以下任务即控制流体的体积流量和/或压力。例如，在 飞机上用于紧急氧气供应的系统需要计量氧气的方法和装置。原则上存在许多控制流体的体积流量和/或压力的可能性。这些可能性基本上分 为两类或者以电的方式提供控制所需要的能源，例如在电控比例阀中可见的。还可选择以 纯机械的方式，如气动或液压的方式进行控制，例如在减压器那样。在此，这两种方式有以下缺点机械控制单元的工作公知的是不够准确。此外，不 利之处还在于它们通常都很沉重。与此相反，具有电器元件的控制单元的工作虽然要准确 得多，但不利之处在于，其总是需要能源供应。
发明内容
在此背景下，本发明的目的在于提出一种用于控制流体的体积流量和/或压力的 方法，该方法可以在设备技术方面转化为更轻的结构类型，并能够多样性地、简单且具有较 高准确性地得到应用。此外，本发明的目的还在于提出一种装置，利用该装置可以上述的优 点对流体的体积流量和/或压力进行控制。通过具有权利要求1所给出的特征的方法以及通过具有权利要求4所给出的特征 的装置实现根据本发明的目的。优选的实施方式由各个从属权利要求、下面的描述以及附 图给出。根据本发明，在用于控制流体的压力和/或体积流量的方法中，从通过管道流动 的流体中抽取流动能量(Str0mungsenergie)，并将至少部分流动能量转化为电能。至少 一部分由流动能量所获得的电能被用于流体的体积流量和/或压力的控制器。因为使用电 能控制，所以可以有利地实现非常精确的控制。另一个优点在于，有可能在设备技术方面紧 凑地并以非常低的重量实现所述方法，因为可以放弃外部的能源供应，并且也不必出现对 体积流量和/或压力的纯机械式控制。同时，在没有外部能源供应的情况下所述方法可以 实现较高的安全性，因为可以不依赖于其他供应系统而有能量地执行所述方法。根据需求可以不同的方式从通过管道流动的流体中抽取流动能量例如，可以在 流体管道(Fluidleitimg)上实现流动能量的抽取，特别是在对流体的体积流量和/或压力 进行控制的流体管道上。因此，可以在有空间限制的情况下在管道系统的一个位置上实现 所述方法。然而，在一个或多个流体管道系统的不同管道上进行流动能量抽取和控制也是 适宜的，以便例如将用于多个系统的电能生产集中起来。根据本发明的方法优选设计用于调节体积流量和/或压力，并将至少一部分从流 动能量获取的电能用于这种调节。为此，可以将与体积流量和/或压力受到控制的流体相关的测量信号通过反馈输入到调节器重。此外，还可以将获得的外部测量信息，即在流体管 道之外所获得的测量信息，例如温度和外部压力信息，输入到这种调节器中。在本方法中优选由气态的氧气构成流体。在此，根据本发明一种优选的应用，将 本方法应用于载人飞机上的紧急氧气供应。由于使用这种方法可以节省成本、廉价且重量 减轻，因此本方法特别适用于飞机。此外，不需要外部的能源供应，这就是为什么本方法可 以作为应急系统自给自足且多方面地得到应用。另外，由于在本方法中为了控制流体的体 积流量和/或压力而将部分流动能量转化为电能，因此能够以所需要的准确性实现这种控 制。在此可以将本方法适当地设计为，使调节器获得用于旅客供应的测量信息，特别是对将 要输送到氧气面罩上的氧气的需求，并对压力信息和/或温度信息进行处理，例如，在各个 飞行高度以及温度上对供应系统进行调节。根据本发明的用于在管道中控制流体的体积流量和/或压力的装置特别适用 于执行以上所述的方法，该装置具有至少一个电动发电机，将该发电机设计为，从流体流 (Fluidstrom)中抽取流动能量，并将至少部分流动能量转化为电能。该装置还具有用于控 制流体的体积流量和/或压力的控制装置。在此，为控制装置配备由发电机供电的电驱动 器。通过使用电驱动的控制装置可以非常精确地实现对体积流量和/或压力的控制。此外， 在该装置中不必集成附加电源。该装置因此可以能源自给自足地运行。因而在该装置的运 行中有着较高的可靠性。此外，该装置还可以使自身重量减轻，因为在装置中不需要集成沉 重的机械部件或附加电源。特别可以不使用减压器。在此可以将电动发电机构造为单级或 多级的。根据使用目的可以对该装置进行不同的配置，在一种优选的实施方式中，在该装 置中在同一管道上串行地设置至少一台发电机和至少一个控制装置。适当地将这种装置构 造为，使其一体地安装在管道的一个位置上。在另一种优选的实施方式中，将至少一台发电 机和至少一个控制装置设置在不同的管道上，优选设置在管道系统的平行支线上。通过这 样的装置可以在管道系统有效的位置上相应地获得控制所需的电能，并提供给控制器。另 外，也可以为多个、不同的流体管道系统中的多个控制装置设置中央发电机。接下来，根据本发明的装置优选具有手动触发控制器，用于管道的流体流过 (Fluidbestrdmung)，管道被设置用于通过发电机抽取流动能量。通过这种方式可以手动 启动根据本发明的装置，从而使每个设置有用于抽取流动能量的发电机的管道都有流体流 过。因此，在手动操作触发控制器之后向用于运行启动的控制装置供电，从而自动实现控制 器的进一步操作。在根据本发明的一种优选的装置中，在管道上附加或替代地设置可手动 操作的截止阀。同时将至少一个控制装置(优选是常开阀)构造为，当在管道中开始有流 体流经时，允许流体的至少较高的体积流量流过管道，从而使发电机为控制装置的运行提 供足够高的电功率。通过这种方式可以经由最初的手工操作获得足够高的流体流过，从而 使发电机可以自动驱动控制装置。根据本发明的装置优选配备调节器，并将发电机的至少部分电能提供给调节器。 由此可以通过反馈执行对流体的体积流量和/或压力的控制，和/或利用其他外部测量信 号，即流体管道系统之外的外部环境调信息(例如温度或气压)，调整对于流体的体积流量 和/或压力的控制。在这种调节器的一种优选的实施方式中，反馈是通过用于测量流体的 体积流量和/或压力的传感器来实现的，传感器的输出信号输送到调节器。通过这种方式，调节器利用所获得的传感器的测量信号调节由控制装置所进行的控制。在一种优选的实施方式中，根据本发明的装置的发电机通过回转叶轮电机驱动。 接下来优选至少一个控制装置使用电气控制的调节阀。特别优选将所述装置设计用于输送 气态氧气的流体管道，并成为载人飞机上的紧急氧气供应的一部分。正是由于根据本发明 的装置的使用，才特别有利地证实了轻量化的结构设计、对流体的体积流量或压力的精确 控制以及能源独立的转化的可能性。
下面根据附图对本发明做示例性的说明。图1示出了根据本发明用于控制在管道中的流体的体积流量的装置。所示出的用于控制在管道中的流体的体积流量和/或压力的装置用于执行控制 流体的体积流量和/或压力的方法。在该实施例中使用气态氧构成流体，并将所述装置设 计用于载人飞机上的紧急氧气供应。
具体实施例方式在载人飞机的甲板上携带有装在压力气瓶5中的气态氧气，并在紧急情况下通过 氧气面罩提供给旅客。为此，氧气通过构造为氧气管道的流体管道15、20以及构造为供应 软管的管道25到达氧气面罩10。由于压力气瓶5中的压力可以达到数百bar，因此在提供 氧气之前利用减压阀降低管道15中的氧气压力。通过管道15流动的氧气的流动能量通过 电动发电机35部分被抽取。为此，电动发电机35由回转叶轮电机40组成，回转叶轮电机 将流动能量转化为轴的旋转能量。旋转轴紧接着驱动发电机45，发电机45将电能输送到电 力供应线路50。电力供应线路50向电调节器55供电。电调节器55向触发单元60提供 所获得的电能，触发单元60将部分电能传送到设计为电控阀门的控制装置65。在此，在通 过管道15和20流动的氧气经过电动发电机35以后，阀门65控制氧气管道20中的体积流 量。因此，通过阀门65可以控制经由供应软管25到达氧气面罩10的氧气的体积流量。为了调节管道20中的体积流量，可以通过流量传感器70测量该体积流量。流量 传感器70的测量信号传输到调节器55上用于反馈。另外，调节器55还包括外部测量传感 器，即在流体管道系统之外进行测量的传感器。因此，调节器包括温度传感器75和高度计 80，从而可以确定为了向乘客紧急供氧所需要的通过氧气管道15、20和25的流量。为了确 定相关的控制参量，将触发单元60合并在控制单元85中，该控制单元85具有用于传感器 70,75和80的信号线的入口。在控制单元85中利用模拟-数字转换器90将测量信号转换 成数字信号，触发单元60可以对该数字信号做进一步处理，以触发阀门65。在上述实施例中由回转叶轮电机40和发电机45两部分构成的发电机35可以被 一体化构成且简单、耐用的发电机100所取代。在此，将氧气输入管道105和氧气输出管道 110通入环形氧气导引器(SauerstofffUhrung) 115中。在氧气导引器115中放入磁铁120， 磁铁120由通过氧气导引器流动的氧气驱动，并沿环形导引器的内部在圆形轨道上不间断 地运动。围绕环形氧气导引器115的圆形截面的周围缠绕线圈125，线圈125在其循环过程 中高频率穿过磁铁120。通过磁铁穿过线圈的这种运动，可以在线圈125的端子130和135 上量取感应电压。如上所述，该感应电压可用于通过电气线路50向调节器55供电。
在图中未示出手动的截止阀，当需要时截止阀将开启从压力气瓶5通过管 道15、20和25进入氧气面罩10的氧气流。这可以通过作为截止阀工作的抗干扰盖 (Originalitatsverschluss)来实现，抗干扰盖安装在压力气瓶5上并设置为，在紧急情况 下打开用于氧气供应。这种抗干扰盖实行中央控制且不需要通过发电机供电，其仅在经过 管道15、20和25的氧气流动开始时通过供电启动。附图标记列表
5作为氧气源的压力气瓶
10氧气面罩
15氧气管道
20氧气管道
25供应软管
30减压阀
35电动发电机
40回转叶轮电机(Flugelzellenmotor)
45发电机
50电气线路
55电调节器(elektronische Regelung)
60触发单元
65阀门
70流量传感器
75温度传感器
80高度计
85控制单元
90模拟数字转换器
100电动发电机
105氧气输入管道
110氧气输出管道
115环形氧气导引器
120磁铁
125线圈
130线圈端子
135线圈端子
权利要求
1.一种用于控制流体的压力和/或体积流量的方法，其中，从通过管道(1 流动的流 体中抽取流动能量，并将该流动能量至少部分地转化为电能，以及其中，将至少一部分由所 述流动能量获得的电能用于流体的体积流量和/或压力的控制(65)。
2.如权利要求1所述的方法，其中，对所述体积流量和/或压力进行调节，在此将至少 一部分从所述流动能量获取的电能用于该调节(55)。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述流体由氧气构成，并且用于载人飞机上的紧急 氧气供应。
4.一种用于控制管道00)中流体的体积流量和/或压力的装置，该装置特别适用于执 行如前面任一项权利要求所述的方法，该装置具有至少一个电动发电机(35)，将所述电动 发电机(3 设计为，从流体流中抽取流动能量，并将至少部分所述流动能量转化为电能； 该装置具有至少一个用于控制所述管道OO)中的流体的体积流量和/或压力的控制装置 (65)，其中，所述控制装置(6 具有由所述发电机(3 供电的驱动器。
5.如权利要求4所述的装置，其中，所述至少一个发电机(35)和所述至少一个控制装 置(6 串行地设置在同一管道OO)上。
6.如权利要求4所述的装置，其中，所述至少一个发电机(35)和所述至少一个控制装 置(6 设置在不同的管道OO)上，优选设置在管道系统的平行支线上。
7.如前面任一项权利要求所述的装置，特别如权利要求5所述的装置，其具有用于所 述管道(1 的流体流过的手动触发控制器，所述管道(1 设置用于通过所述发电机(35) 抽取流动能量。
8.如前面任一项权利要求所述的装置，其中，在所述管道中设置至少一个可手动操作 的截止阀，以及其中，将所述至少一个控制装置(65)构造为，当在所述管道(15)中开始有 流体流过时，允许所述流体的至少能够使所述发电机(3 为该控制装置(6 的运行提供 足够高的电功率的体积流量流过所述管道(15)。
9.如前面任一项权利要求所述的装置，具有用于所述至少一个控制装置(65)的调节 器( )，所述调节器(5 用于为所述发电机(3 提供至少部分电能。
10.如权利要求8所述的装置，具有至少一个用于测量流体的体积流量和/或压力的传 感器(70)，该传感器(70)的输出信号被输送到所述调节器(55)。
11.如前面任一项权利要求所述的装置，其中，所述发电机(3 通过回转叶轮电机 (40)驱动。
12.如前面任一项权利要求所述的装置，其中，所述至少一个控制装置(65)由电气控 制的调节阀构成。
13.如前面任一项权利要求所述的用于控制流体的体积流量或压力的装置，该装置构 成用于输送气态氧气的流体管道(20)，并构成载人飞机的紧急氧气供应装置的一部分。
全文摘要
在用于控制流体的压力和/或体积流量的方法中，从通过管道(15)流动的流体中抽取流动能量。流动能量至少部分地被转化为电能，并用于流体的体积流量和/或压力的电气控制(65)。用于控制在管道(20)中的流体的体积流量和/或压力的装置具有至少一个电动发电机(35)，将电动发电机(35)设计为，从流体流中抽取流动能量，并将至少部分流动能量转化为电能。所述装置具有控制装置(65)，用于利用由发电机(35)供电的电驱动器来控制在管道(20)中的流体的体积流量和/或压力。
文档编号G05D7/06GK102119371SQ200980131083
公开日2011年7月6日 申请日期2009年7月30日 优先权日2008年8月2日
发明者吕迪格·康拉德, 海克·马茨 申请人:B/E航空系统有限公司