专利名称:调压阀控制器的制作方法
本发明一般与阀控制器有关，具体与飞机机舱空调系统调压阀的控制器有关。
利用燃气轮机空压机的放气作致冷剂的空气循环空调系统，在商业和军用飞机的机舱的降温和增压中有广泛的应用。在多发动机飞机中，习惯使用复式空气循环致冷机，每台致冷机用一个发动机的空压机的放气充气。为保持燃气轮机的工作效率，最好只放出作机舱降温和增压所必需量的空气。空压机向空气循环机放过多的气流，发动机的工作费用会有相当大的增加。
虽然已提出过根据海拔和机舱温度等参数而控制排向空气循环机的空压机的放气气流的各种系统，但这类系统的大部分都显示了低于最佳化的气流控制。
因此，本发明的主要目的之一，是提出一种改进的用于调节一台或多台燃气轮机空压机向机舱空气循环空调系统里的多个空气循环致冷机供给排放气流的控制器。
根据本发明，有一个控制器控制一个调节从燃气轮机空压机流向空气循环致冷机的放气气流的调压阀，该控制器是随进入飞机的冲压空气的温度而变化并且有在第二空气循环冷气机停止工作时增加调压阀的开度以增加气流流量，从而冷却并增压工作的致冷机的能力的装置。该控制器还包括在低致冷需要时，例如在机舱的最少装载情况下，为维持通过工作的致冷机的低流量而对这种增加的阀开度进行补偿的装置。
在本发明的最佳实施方案中，调压阀由一个气动致动器、向致动器供给的伺服气压操纵，从而致动器的运转由一个有一个对致动器作增压的主伺服导管中的气孔的调压器控制。气孔的有效面积及通过气孔的气流由随冲压空气温度反应的活动盖调节。主伺服导管还和第二调压器相通，在第二空气循环致冷机的不工作状态下，第二调压器提供主伺服导管中气压的步进调节，从而对通入阀致动器的伺服压力作步进调节，以取得调压阀的上述增大开度，而补偿另一空气循环致冷机的不工作状态。主伺服导管中的气压的反方向步进调节，由一可控气孔执行，这气孔对第二调压器补偿，执行调压阀的部分关闭，虽然另一空气循环致冷机不工作，而仍能使调压阀从全开状态达到部分关闭状态。
图1为使用两个空气循环致冷机的飞机机舱空调系统简略示意图;
图2为本发明调压阀控制器的概示;
图3为图2所示控制器各工况中，通过一个空气循环致冷机的调节气压的曲线图。
参见图1，一架用两个燃气轮机5及10作动力的飞机(未示出)，有一个机舱15，用两个空气循环致冷机20及25，按本技术领域：
中的常见方式，通过出口导管30及35，排出冷却的空气，对机舱降温并增压。每一空气循环致冷机，用空压机从发动机5及10通过放气管路40，45及50排出的空气充气。熟悉本技术领域：
的人很易理解，飞机在高致冷需要状态下例如在温暖环境中和/或在机舱的高量乘载状态下时的运转要求空气循环机有接近最高的输出。相反，飞机在低冷却需要的状态下，例如在温度较低的环境下和/或在机舱的最低乘载状态下的运转，要求空气循环机的相当低的输出，甚至适宜将一个空气循环机停止，节省发动机空压机的排出气流。因此，在管路40中设置有调压阀55及60，来控制送入空气循环机的放气的量。阀55及60用致动器65及70操纵，致动器65及70用控制器75及80控制。
控制器75的细节在图2中示出。如上文阐述，调压阀55由阀致动器65操纵，阀致动器用连接杆85和阀连接。致动器65中有用活塞杆100和膜片95连接的活塞90，膜片由弹簧105向右偏压，膜片和活塞之间的空间和大气接通。可以容易理解当活塞90上的压力可以克服在膜片95上作用的压力和弹簧105在膜片上加的力时，活塞及膜向右移动，将阀55关闭。与此相似，当作用在膜95上的力能克服活塞90上的气体压力时，活塞和膜向左移动，将阀打开。
从主伺服导管110中通过的空气，对致动器65的两端加压，致动器的相对两端和导管110接通。导管110设有一个限流器115和一个与外界气体接通的电磁阀120，电磁阀的启动将阀开启，于是致动器65在右侧立刻接通大气，将阀55完全关闭。主伺服导管110中也设有通气孔125。
主伺服导管110还和设有调压器135，140及145的第一支管130相通。如图所示，调压器135中有一个简单的弹簧偏压球阀，而调压器140有相似的电磁圈150致动的电动球阀。调压器145有在支管130的末端的通气孔155。这通气孔155的有效开度，由与双金属元件165连接的活动盖160调节，双金属元件随从导管170进入飞机的冲压空气的温度反应作差温膨胀。支管130中还有限流器175，180及190，控制支管中气压对支管路中的各调压器的致动所作的动态响应。
有一个其中有限流器200的第二支管195，和紧接限流器175下游的第一支管130接通。
第一及第二支管130及195的终点为分配阀205，这阀中有可往复运动的球形元件210。本技术领域：
中的人可以理解到，球形元件210在阀进口处随加在其上的最高压力反应，将一个相对的进口关闭，从而永远将来自支管130或支管195的最高压力，向出口215传递。
出口215和腔220接通，腔220里面有用枢轴在230处安装的闭合件225，腔220在235处和大气接通，腔220的右端中放置用弹簧245向上偏压的活动膜片240，止动件250和随膜片活动的柱塞253。腔220的左端中，放置由弹簧260向下偏压的膜片255，弹簧260的预加载用调节螺丝265调节。腔220左端的下部中，放置用弹簧275向上偏压的膜270，弹簧275的预加载，以本技术领域：
中常见的方式，由温度补偿座280随温度变化反应而调节。膜255及270用连杆285及290，和活动闭合件225的左端连接。腔220的上下部，用里面有动态补偿限流器300的管路295连接。
第二支管195有延长段305，该段和与分配阀205相似的另一分配阀(未示出)连接，但和驱动其他调压阀60的阀致动器70的控制器关连。支管195的第二延长段310，在端部设有通气孔315，从这和大气接通的通气孔中通过的气流，由柱塞320控制，对调压器140进行补偿，方式在下文中进一步详述。
本发明控制器75的运转如下。在正常状态下，两个空气循环机都工作时，阀55下游的管路40中的经调节的压力是由致动器65操纵的调压阀55调定，致动器65由控制器75随导管170中的冲压气温的响应而控制。双金属元件165随冲压空气温度变化而弯曲，将调节通气孔155有效开度的盖件160推动。盖160随冲压气温的增高反应所作逆时针方向的旋转，将使通气孔155的有效开度增大，从而降低第一支管130中的压力。与此相似，盖160随冲压气温的下降反应所作顺时针方向旋转，将使通气孔155关闭，从而增高支管130中的压力。支管130中压力的这种变化，被传递到腔220中的分配阀205和膜片240上。假设分配阀205中球形元件210的位置如图中所示，冲压气温从稳定状态的上升，将使通气孔155进一步开大，从而降低支管130中膜240上的压力，并降低闭合件225右端上的向下的气压。这便使闭合件上的稳态净合力，将闭合件向逆时针方向旋转，从而减小主伺服导管110中的通气孔125的有效开度。这便增高了导管110中的伺服压力，从而增高作用在致动器膜片95上的力。限流器115延迟这增加的压力对活塞90的影响，从而活塞及膜向左移，将调压阀55开大，以增大通过管路40进入空气循环致冷机20的气流。
与此相似，再假设分配阀205中的球形元件210的位置如图中所示，冲压气温的下降使盖160减小通气孔155的有效开度，从而增加支管130中膜片240上的压力。这样便使作用在闭合件225右端上的向下的力，从稳定状态上升，从而将闭合件225按顺时针方向旋转，以增大通气孔125的开度，从而降低主伺服导管110中的压力。在膜95上的减压，活塞90上的压力便克服膜片上的压力，使活塞和膜向右移动，从而关闭调压阀55，来减少通过管路40进入空气循环机20的气流。
参见图3，用于同时操纵两个空气循环机的导管40中受调节的压力对冲压气温变化的控制反应，在图中用线段325表示，冲压气温的升高使导管40中的受调节的压力增高，冲压气温的下降使导管40中的受调节的压力下降。如线段330表示，柱塞253自由端和闭合件225右端之间的完全由弹簧245调节的距离，使膜240随冲压气温的一个低温范围(小于T)内的升、降反应而运动，从而膜的这种运动不影响225的任何运动，致动器65两端的伺服压力便能保持恒定。通气孔155完全关闭时，调压器135保持支管130中处于恒压。如图3中的线段335所示，当冲压气温升高(高于T)，盖160将通气孔155开到最大面积时，止动件250就限制膜240向上运动，从而冲压气温的进一步升高对闭合件225的位置，主伺服导管110和致动器65中的伺服压力不起作用，因此也不影响调压阀55的开度。
如果因为空气循环机25的运转失常，或有低量致冷需要而要求将空气循环机25停止运转时，便向电磁圈150通电，从而将调压阀140开放，将支管130中的压力和大气相通。这阀的开放实现支管130中标称稳态压力的步进下降，从而闭合件225位置的稳态变化，实现主伺服导管110中标称稳态压力的相应增高。伺服导管110内标称压力的步进变化，实现阀55的开度更大的标称调定。这有提高与从空气循环机单机运转中通过的气流相关的最低调节压力的作用，如图3中线段340所示。如线段345所示，冲压气温在这种条件下的变化，会造成阀55置位的相应变化，因此，在两空气循环机同时运转时，也对管路40中的压力作上述的调节。
假如要求对调压器140补偿，例如在极低量致冷要求条件下(即空舱条件)的空气循环机单机运转，柱塞320被启动，将通气孔315关闭，而提高第二支管195中的气压。这样提高的压力使分配阀205的阀球210向左滑动，关闭第一支管130，从而将这时已在第二支管195中增加压力加到膜240上，造成闭合件225按与上面叙述相似的方式，将通气孔125开放。这样便可以响应低量致冷的要求，把主伺服导管110中和膜95上的压力减低，从而部分关闭阀55，而减少通过空气循环机单机的流量。
熟悉本技术领域：
的人从上文可以清楚看到，本发明的控制器，可随冲压气温的变化和机舱的致冷需要反应，有效控制空压机向飞机空调系统若干空气循环致冷机供给放泄空气的流量。控制器可将空气循环机的单机运转，迅速而有效转换为多机运转。然而，对空压机放气的有效调节，并不会损害控制器的灵活性，因为与空气循环机单机运转关连的最低限度调节压力，可受到迅速的调节，补偿致冷要求的变化。
虽然对本发明参照其一特定最佳实施方案，作了以上的说明和叙述，但本技术领域：
中的熟练者可以理解，可对本系统作各种修改，而不脱离本发明的范围。例如，虽然对本发明的控制器的说明参照的是使用两台空气循环致冷机的双发动机飞机，但可理解到本发明可适用于多台的致冷机。根据同样理由，虽然解说了阀和流量控制装置的各种构形，但仍还可用各种等同的装置，而不脱离本说明书中之发明范围。因此，应理解到下面权利要求
书既包括已说明的实施方案，但也包括属于本发明实际精神和范围内的一切等同实施方案。
权利要求
1.一种飞机机舱空调系统中包括两个向该机舱供给冷却空气的空气循环致冷机，从该空气循环致冷机中通过的空气气流，可由两个调压阀控制，每一该调压阀设置在相应的主空气流导管内并由相应的气动阀致动器操纵，其改进处的特征在于一个控制器控制一个和一个所述调压阀关连的所述气动阀致动器，控制器中包括有一个主伺服导管和所述的主气流导管以及将气压从所述主气流引入的所述气动阀致动器连接；一个第一调压器和所述的主伺服导管连接，随冲压气温反应连续调节主伺服导管中的气压，从而随冲压气温的反应控制所述阀致动器；一个第二调压器和所述的主伺服导管连接，从而响应一个与停止一个和另一个致动器相连的空气循环机的输入信号来对主伺服导管中气压作步进调节，从而通过所述的一个阀致动器而实现开大所述的一个调压阀；对所述的第二调压器进行补偿的装置和所述的主伺服导管连接，来实现在所述的空气循环机停止运转时所述的一个调压阀部分关闭。
2.如权利要求
1的飞机机舱空调系统，其特征在于一个第一支管和所述的主伺服导管连接;和所述的第一调压器包括一个设置在所述的第一支管中的第一通气孔，所述的第一通气孔的有效开度是由一个随冲压气温变化改变位置的第一闭合活动件来调节。
3.如极利要求2的飞机机舱空调系统，其特征在于所述的第二调压器包括有和所述的第一支管连接的可控致动的卸压阀。
4.如权利要求
1的飞机机舱空调系统，其特征在于一个第一支管和所述的主伺服导管连接;所述的第二调压器设置在所述的第一支管中来控制其中的气压，和一个第二通气孔设置在所述的主伺服导管中来调节其中的压力，所述的第二通气孔的有效开度是由一个随所述第一支管中气压的变化而改变位置的第二活动盖件所调节;所述的对第二调压器进行补偿的装置中包括有按选择取消所述第二盖件对所述第一支管中气压变化作响应的装置。
5.如权利要求
4的飞机机舱空调系统，其特征在于一个第二支管和所述的第一支管连接来从其中获得增压，所述的按选择取消所述的第二活动盖件对所述的第一支管中气压作响应的装置包括有使该第二活动盖件随所述的第二支管中气压作响应的装置。
6.如权利要求
5中的飞机机舱空调系统，其特征在于一个控制致动器和所述的第二盖件连接来根据加在该控制致动器上的气压调定所述的第二盖件;所述的取消装置包括一个有二个进口和所述的第一和第二支管连接、一个出口和所述的控制致动器连接的分配阀;所述的分配阀随输入其中的输入信号自动地将在所述的第一及第二支管中的最高气压作用于所述的第二气压致动器。
7.如权利要求
5的飞机机舱空调系统，其特征在于一个设置在所述的第二支管中的第三通气孔;和一个用于选择关闭所述第三通气孔来在所述的第二支管中的气压提供一个步进增加，从而为将所述第二支管中的气压作用于所述的控制致动器而致动所述的分配阀的装置。
8.如权利要求
2的飞机机舱空调系统，其特征在于一个限制所述第一支管中压力的第三调压器设置在所述第一支管中，从而当所述第一通气孔由所述第一活动盖有效关闭时限制所述调压器的关闭程度。
专利摘要
本发明描述了一种控制从若干空气循环机之一通过的致冷气流的调压阀控制器。控制器中包括有随冲压气体湿度变化而控制气流的调压装置，以及随运转的空气循环机数目变化的调压装置。
文档编号B64D13/08GK87104608SQ87104608
公开日1988年1月13日 申请日期1987年6月30日
发明者罗伯特·伯纳德·古德曼 申请人:联合工艺公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan