一种用于气囊除冰的集成式分配阀的制作方法

1.本发明属于飞机防除冰领域，涉及气囊除冰系统的控制、分配、监控设备。


背景技术：

2.气囊除冰是一种用于航空器表面易受结冰影响区域除冰的方法。相比其他的防除冰方法(如热气防除冰、电加热防除冰、防冰液防除冰等)，无需消耗大量的机上引气或电能源，仅以较少的重量代价就能够达到良好的防除冰性能。因此，气囊除冰技术在机上能源较为紧张的小型飞机、中大型特种用途飞机上应用广泛。
3.气囊除冰系统的是用机械的方法破坏冰层结构及其表面的黏附力，借助气流吹走残余的积冰来实现飞机表面的除冰。在飞机表面需防护的区域安装内部中空、夹有膨胀管的除冰气囊，通过将发动机引气进行减压、降温并周期性地送入除冰气囊，使除冰气囊内部膨胀胶管交替充气膨胀、放气收缩，附着在除冰气囊表面的冰破碎并破坏了冰与除冰气囊间的附着力，借助飞机飞行中气流吹拂作用将残留的冰吹走，达到除冰的效果。
4.目前，气囊除冰系统各部件由国外公司的进口产品占据了绝大部分市场份额，国内已通过适航认证机型均使用国外公司提供的全套气囊除冰系统解决方案。国外公司的方案较为成熟，系统组成较为固定，由提供减压、安全泄压功能的减压阀，控制引气开断并具备引射、压力监控功能的分配阀，游离水分离装置，除冰气囊与连接系统各部件的管路组成。这种方案缺点在于分配阀最大流量有限，当除冰气囊面积过大，或需要多块气囊交替工作时，系统需配置多个分配阀进行多路独立控制。同时根据不同机型防护区域的重要程度不同，减压阀也存在需要复数备份的可能性。减压阀、分配阀等阀门数量的增多，大大增加了系统复杂程度，对系统重量控制、设备安装、管路布局提出了更高的要求。


技术实现要素：

5.本发明对气囊除冰系统使用的减压阀、分配阀进行改进，将2个减压阀、2个安全泄压阀、4个电磁分配阀集成一体，可独立控制4块除冰气囊；加装4个压力传感器，可独立检测4个分配阀后压力状态并反馈压力信号至飞机；设有带活动翻板的引射装置，提升排气速率并提供气囊工作负气压；加装温度开关及加热器，在低温时温度开关接通加热器供电，加热阀门结构防止结冰。
6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
7.一种用于气囊除冰的集成式分配阀，包括2个减压阀1、2个安全泄压阀2、4个电磁分配阀3、2个引射装置4、4个压力传感器6；2个减压阀1固定安装在集成阀壳体结构11外部侧壁；每个减压阀1通过集成阀壳体结构11内部气路与2个电磁分配阀3和1个安全泄压阀2连接；2个安全泄压阀2分别安装在集成阀壳体结构11外部两侧，通过螺纹与集成阀壳体结构11上螺纹接口连接；4个电磁分配阀3并排垂直安装在集成阀壳体结构11内部与减压阀1相对的另一侧；2个引射装置4安装在4个电磁分配阀3所在集成阀壳体结构11一侧的外部，通过集成阀壳体结构11上通孔与电磁分配阀3出口连接；4个压力传感器6安装在集成阀壳
体结构11内部的空腔，通过螺纹与4个电磁分配阀3的出口气路上螺纹接口连接。
8.在引射装置4与电磁分配阀3连接的内部气路上增加1个翻板阀5，安装在集成阀壳体结构11外部，通过集成阀壳体结构11上通孔与电磁分配阀3出口连接。
9.在集成阀壳体结构11壳体内靠近电磁分配阀3的位置增加2个加热器8，可通电加热阀门结构防止结冰引起的卡滞故障。
10.在集成阀壳体结构11空腔内增加温度开关7，与加热器串联，在低于5℃时温度开关7自动接通加热器8供电。
11.所述减压阀1的目标压力调节范围为(124
±
15)kpa相对压力。
12.所述安全泄压阀2的泄压压力阈值为(152
±
7)kpa相对压力。
13.所述电磁分配阀3为1入口2出口电磁阀，可控制2出口气路切换，将引气连通至集成式分配阀出口10或引射装置4喷嘴。
14.所述引射装置4为音速喷嘴，喷出音速流动的气体产生吸附作用形成负压，将除冰气囊中的空气通过集成式分配阀出口10抽出，使气囊形成真空。
15.所述压力传感器6为压电陶瓷型压力传感器。
16.本发明的有益效果：将2个减压阀、2个安全泄压阀、4个电磁分配阀集成一体，极大的降低了系统复杂度，提升设备的易安装性和通用性，使前后管路布局占用空间减小；4个分配阀供电控制、4个压力传感器信号反馈均通过1个电连接器与飞机电源系统、航电系统连接，降低了系统线束设计的复杂度；带有活动翻板的引射装置使除冰气囊能够更快的收缩贴合飞机蒙皮表面，降低了对飞机气动性能的影响；温度开关及加热器的设置提供了自动的加热防止结冰卡滞阀门的功能，提高了设备在低温环境下工作的可靠性。
附图说明
17.图1为集成式分配阀原理示意图，
18.图2为集成式分配阀结构侧剖视图，
19.图3为集成式分配阀结构顶视图，
20.图4为集成式分配阀结构后剖视图。
21.图中，1为减压阀；2为安全泄压阀；3为电磁分配阀；4为引射装置；5为翻板阀；6为压力传感器；7为温度开关；8为加热器；9为集成式分配阀入口；10为集成式分配阀出口；11为集成阀壳体结构；12为电连接器；
具体实施方式
22.下面结合附图和设备方案对本发明进行详细说明。
23.本发明集成式分配阀是飞机气囊除冰系统实现引气调整与分配功能的设备单元。应用本发明集成式分配阀的飞机气囊除冰系统，使用一个本发明的集成式分配阀，即可提供气囊除冰系统所需的调整引气压力、气囊充气排气控制、压力信号反馈功能，无需其他阀门部件，大大降低了系统复杂度与管路布置难度，减轻系统重量。
24.如图1所示，从飞机发动机接入高压引气，通过减压阀1将引气压力调整至气囊除冰系统所需的工作压力，并在外部控制器的控制下，周期性地接通、断开4个电磁分配阀3，将调压后的引气通过4个集成式分配阀出口10分配至设备下游的4个除冰气囊内，使除冰气
囊周期性膨胀、收缩，在飞行气流作用下除去气囊表面积冰。在无结冰环境飞行时，控制器控制电磁分配阀3保持关闭状态，此时引射装置4工作，持续保持引射抽气，使除冰气囊内部形成负压，更好地吸附在前缘表面，保持前缘气动外形。减压阀1后端设有安全泄压阀2，当减压阀1由于阀芯卡滞等故障不能正常减压，内部压力过高时，安全泄压阀2自动开启应急泄压，确保下游电磁分配阀3、除冰气囊不会受到异常高压的影响而损坏。
25.如图2所示，4个电磁分配阀3每2个共用连接1个引射装置4。当电磁分配阀3开启时，引射装置4关闭，引气通过电磁分配阀3、集成式分配阀出口10通往下游除冰气囊；当电磁分配阀3关闭时，引射装置4开启，气流通过引射装置4直接排向设备外部，同时因为引射装置4中音速流动气体产生的吸附作用形成负压，通过集成式分配阀出口10对除冰气囊抽气，使除冰气囊内部形成真空。引射装置4连通翻板阀5，当电磁分配阀3由开启切换到关闭，除冰气囊放气初始阶段时翻板阀5打开，迅速将除冰气囊压力降低至环境压力后关闭，提升排气速率，使除冰气囊排气收缩速度提升。
26.如图2所示，集成式分配阀在电磁分配阀3、引射装置4旁安装了温度开关5及加热器8，在低温时温度开关7自动接通加热器8供电，加热阀门结构防止结冰引起的卡滞故障。
27.如图3所示，4个电磁分配阀3后端均设有独立的压力传感器5，可以输出压力信号至外部控制器用于系统状态监控。
28.如图3所示，减压阀1将引气自减压阀1入口进入，通过活塞与减压阀1壳体之间的缝隙到达出口，活塞反馈腔与出口连通。当减压阀1起调时，活塞受弹簧力与反馈腔的气动力达到平衡，当出口压力出现波动升高时，活塞受力向内移动，减小活门开度使出口压力降低；当出口压力出现波动降低时，活塞受力向外移动，增大活门开度使出口压力升高。减压阀1将引气压力调节至(124
±
15)kpa相对压力，供下游部件正常使用。
29.如图2所示，安全泄压阀2内部采用o型圈端面软密封，当进口压力升高至相对压力(152
±
7)kpa时，克服弹簧阻力，阀芯向右运动打开，将高压引气排出设备外。外部密封采用o型圈软密封，密封尺寸按hb4-59标准密封尺寸。安全泄压阀2通过螺纹与壳体连接封，螺纹连接尺寸为m18x1.5-6h。
30.如图3所示，电磁分配阀3通过电磁线圈的吸合/断开，驱动铁芯带动活塞，控制引气气路实现2气路出口切换，将引气连通至除冰气囊或引射装置4喷嘴，使除冰气囊充气或排气形成真空。电磁线圈通过螺钉插入壳体中固定，外部密封采用o型圈固定密封形式。电磁分配阀3通电吸合，活塞处于抬起状态，引气通过设备出口、管路进入除冰气囊，给除冰气囊充气；电磁分配阀3断电释放，活塞在弹簧力的作用下回到放下状态，引气通过引射装置4排出设备外。
31.如图3所示，引射装置4以文丘里原理及伯努利定律为基础，当产品需要抽真空时，引气连通至引射装置4气路，由于引射装置4出口喷嘴直径较小，气流速度迅速提高，高速流动的气体产生吸附作用形成负压，将除冰气囊中的空气抽出，使除冰气囊内部形成真空。
32.如图4所示，当电磁分配阀3由通电切换至断电，此时除冰气囊内压力为正压，翻板阀5在气体压力的作用下打开，排气气路连通至设备外，使除冰气囊快速放气。当除冰气囊内部压力降低到与外界环境压力一致，然后翻板阀5在外界压力及扭簧作用下复位关闭。翻板阀5关闭后，除冰气囊继续通过引射装置4排气，形成内部真空负压，吸附在前缘表面，保持前缘气动外形。
33.如图3所示，当电磁分配阀3开启，引气进入压力传感器6所在气路，膜盒受引气压力影响受力伸长触发微动开关给出电信号；当电磁分配阀3关闭，压力降低，膜盒回弹缩短，微动开关复位断开。外部控制器通过该电信号接通、断开监控下游除冰气囊工作状态，判断系统是否正常工作。压力传感器6通过螺纹拧入壳体，螺纹尺寸m10x1-6h。内部、外部均通过o型密封圈实现密封，外部密封尺寸为hb4-59标准密封尺寸。
34.如图2所示，温度开关7为热电偶型温度开关，加热器8为电阻式加热丝，串联后连接在外部电源上。在低于5℃时温度开关7自动接通加热器8供电，加热阀门结构防止结冰引起的卡滞故障。