專利名稱：用于流量控制的無鉸鏈擋板閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流量控制，更具體地說涉及動(dòng)態(tài)溫度環(huán)境中的流量控制。
背景技術(shù)：
在某種噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)中，發(fā)動(dòng)機(jī)電控(EEC)單元在異常高速的情況下會(huì)失效。這些發(fā)動(dòng)機(jī)電控的失效是由于在常規(guī)飛行變換中發(fā)生的熱循環(huán)引起的。目前，EEC是在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉時(shí)在地面上通過自然對(duì)流進(jìn)行冷卻的。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在地面上打開時(shí)，在起飛動(dòng)力或上升過程中，借助于在發(fā)動(dòng)機(jī)入口處產(chǎn)生的低壓抽吸冷空氣、使其通過EEC并進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)。在高空中時(shí)，氣流則由于壓力變化而從發(fā)動(dòng)機(jī)入口進(jìn)入EEC。因此，常規(guī)的EEC在一次飛行中可經(jīng)受的溫度范圍在負(fù)60℃至正95℃之間。由于這些運(yùn)行溫度中的極限差異，EEC中的電子元件發(fā)生熱膨脹和收縮，進(jìn)而導(dǎo)致熱疲勞和失效。當(dāng)發(fā)生失效時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)可能會(huì)關(guān)閉。在空中，這是很危險(xiǎn)的，且飛機(jī)必須在最近的飛機(jī)場著陸。在地面上，則必須將發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，且必須進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)維修。這兩種關(guān)閉情形對(duì)于航空公司和發(fā)動(dòng)機(jī)/飛機(jī)制造商(由于保修)來說費(fèi)用都很高。由于不得不在非目的地的飛機(jī)場著陸、且必須為乘客找一架備用飛機(jī)或安排其它形式的運(yùn)輸，所以飛行中的關(guān)閉通常要花費(fèi)數(shù)千美元。而且還有一些不可測量的與不利地影響飛機(jī)上所有乘客的旅行計(jì)劃聯(lián)系在一起的花銷。
在地面上發(fā)生發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)的情形中，為了解決問題，往往會(huì)延誤飛機(jī)的啟程。如果必須更換EEC，這會(huì)使費(fèi)用很高。而且，進(jìn)行維修或找一架新飛機(jī)所花的時(shí)間也會(huì)花掉航空公司的很多錢，還會(huì)增加一些不可測量的延誤乘客的費(fèi)用。
因此，存在著這樣一種需要，即減少包括例如飛機(jī)EEC單元的各種機(jī)器中發(fā)生熱循環(huán)的量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用以控制用于加熱或冷卻一相關(guān)系統(tǒng)的液流的裝置。本發(fā)明包括一無鉸鏈的閥，該閥根據(jù)液流的方向和流量打開或關(guān)閉，且不包括任何機(jī)械的或機(jī)電的控制部件。
在一個(gè)實(shí)施例中，該裝置包括箱體和連接在該箱體上的擋板門，該擋板門具有一柔性部分。該擋板門在該相關(guān)系統(tǒng)的某些運(yùn)行模式中處于打開位置，在該系統(tǒng)的其它運(yùn)行模式中則處于關(guān)閉位置。擋板門在第二位置上阻擋物質(zhì)流通過該箱體。
在本發(fā)明的一方面，該裝置連接到飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)電控(EEC)單元上。第二噴嘴連接到該EEC單元上，且第一噴嘴連接到一冷卻管道上。該冷卻管道連接到發(fā)動(dòng)機(jī)的入口上。
在本發(fā)明的另一方面，該擋板門在地面飛機(jī)運(yùn)行、起飛和上升發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行中處于某一位置，在高空和巡航發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行中則處于另一位置。


下面將參照下列附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選的和可選擇的實(shí)施例。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例形成的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的局部側(cè)視示例圖；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例形成的示例閥的俯視圖；圖3示出圖2中所示閥的正視圖；圖4和5示出圖2和3中所示的閥在兩種不同運(yùn)行階段處的截面?zhèn)纫晥D；和圖6和7示出在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的不同運(yùn)行模式中閥的位置。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及流量控制組件。本發(fā)明的某些實(shí)施例的許多特定細(xì)節(jié)將在下列描述和附圖1-7中給出，以提供對(duì)這些實(shí)施例的全面理解。但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明還可有一些另外的實(shí)施例，或者本發(fā)明可以在不具有下列描述中描述的多處細(xì)節(jié)的情況下加以實(shí)施。
一個(gè)能受益于本發(fā)明的機(jī)器例子是一發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)20，如圖1中所示。該發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)20包括噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)24，發(fā)動(dòng)機(jī)電控(EEC)單元26，閥28和冷卻管道30，所有這些構(gòu)件都安裝在由發(fā)動(dòng)機(jī)罩32圍繞的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙34內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，EEC單元26安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)24的頂部。閥28連接在EEC單元26的冷卻入口(未示出)。冷卻管道30連接于閥28且延伸到發(fā)動(dòng)機(jī)24的進(jìn)氣端處的靜壓口36。
閥28在某些運(yùn)行模式中讓冷卻空氣流經(jīng)EEC單元26，并在另一些運(yùn)行模式中限制冷卻空氣流動(dòng)，如下面更詳細(xì)的描述。
在第一種運(yùn)行模式中，EEC單元26打開而發(fā)動(dòng)機(jī)24關(guān)閉(例如起飛前在地面上)，產(chǎn)生EEC單元26的自然對(duì)流。由EEC單元26產(chǎn)生的熱促使受熱空氣通過EEC單元26的煙囪38，進(jìn)而抽動(dòng)空氣通過冷卻管道30和閥28。在第二種運(yùn)行模式中，發(fā)動(dòng)機(jī)24進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)并在管道30的噴嘴端產(chǎn)生一壓力級(jí)，該壓力級(jí)促使空氣被吸入煙囪38，并因此通過EEC單元26直到閥28，并流出管道30的口36。該第二種運(yùn)行模式包括，諸如地面空轉(zhuǎn)、滑行、起飛和上升。
在第三種運(yùn)行模式中，飛機(jī)處于高空中或者處于巡航工作方式中。在這種運(yùn)行模式中，在發(fā)動(dòng)機(jī)24的進(jìn)氣口形成的壓力迫使空氣通過管道30直到閥28，促使閥28關(guān)閉并防止冷卻空氣通過EEC單元26。
圖2-5示出閥28的一個(gè)實(shí)施例的各種示圖。如圖2和3所示，閥28包括箱體40。箱體40包括噴嘴50，且在各端都具有安裝在箱體40的相對(duì)側(cè)的側(cè)邊或側(cè)板44。側(cè)板44優(yōu)選地是可使維修人員對(duì)內(nèi)部元件進(jìn)行可視分析的透明窗口。側(cè)板44可以是不透明材料或透明材料，例如高溫玻璃、聚碳酸脂、聚苯或其它具有耐熱特性的透明材料，例如Radel、Ultan或Lexarn?？山柚趲в邪惭b在其間的墊圈的螺栓機(jī)構(gòu)將側(cè)板44連接到箱體40的側(cè)面上，或者通過預(yù)先給側(cè)板44涂上硅酮或其它粘結(jié)劑，然后將其粘結(jié)到箱體40的側(cè)面上。側(cè)板44可被一永久性的壁結(jié)構(gòu)代替，或者可與箱體40形成為一體。
由于本發(fā)明不包括常規(guī)的鉸鏈，所以閥28會(huì)更少地因高振動(dòng)級(jí)而發(fā)生疲勞。
圖4示出箱體40的橫截面。噴嘴50容納著冷卻管道30(圖1)。噴嘴50的直徑擴(kuò)張形成一內(nèi)腔52。閥28的第二端是一凸緣56和一錐形腔58，該錐形腔位于內(nèi)腔52和凸緣56內(nèi)的開口之間。凸緣56借助于螺栓或其它的緊固機(jī)構(gòu)固定在EEC單元26的進(jìn)氣口入口(未示出)上。內(nèi)腔52的上部由一彎曲壁形成。內(nèi)腔52的下部由一基本平的平底形成。腔52的壁連接噴嘴50和錐形腔58。
安裝在內(nèi)腔52之中的是一擋板66。在一個(gè)實(shí)施例中，擋板66基本上是U形的且包括連接在一柔性部分70上的第一擋板部分68。在該實(shí)施例中，柔性部分70包括一旋繞裝置。柔性部分70連接到基底部分74，基底部分74連接到止動(dòng)部分76。柔性部分70允許擋板部分68在止動(dòng)部分76和錐形腔58之間移動(dòng)，止動(dòng)部分位于內(nèi)腔52的基底之間，進(jìn)而在內(nèi)腔52和錐形腔58之間阻擋氣流流動(dòng)?；撞糠?4通過緊固方法或螺栓機(jī)構(gòu)連接在內(nèi)腔52的底壁上。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，擋板66由具有可忽略的磁滯現(xiàn)象且可在超高溫下運(yùn)行的材料形成。在一個(gè)實(shí)施例中，閥材料是涂有玻璃纖維的硅材料，例如用玻璃纖維布處理過的多層硅。擋板66的各部分顯現(xiàn)出不同等級(jí)的柔性。例如，柔性部分70必須具有一定等級(jí)的柔性，而止動(dòng)部分76和基底部分74則需要更大的剛性。各種硬化劑，例如樹脂，可以添加到擋板66的各部分中，以提供更強(qiáng)的剛性。擋板66可以通過將涂有玻璃纖維的硅酮長薄板疊在一起、將這些薄板置入一模具中并在壓力和溫度下對(duì)薄板進(jìn)行處理而形成，從而形成所需的擋板66。這些薄板可以在模制之前或之后切割。調(diào)節(jié)柔性部分70和擋板部分68的重量，以使擋板部分68能在適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行時(shí)間打開或關(guān)閉。
圖4示出在前述的第一和第二種飛機(jī)運(yùn)行模式期間的擋板66的大概位置。換句話說，擋板部分68是打開的或?？吭谥箘?dòng)部分76上，進(jìn)而可使氣流沿任何方向流動(dòng)通過閥28。
圖5示出在飛機(jī)的第三種運(yùn)行模式中擋板部分68所處的位置。圖6示出處于完全打開位置的擋板66。圖7示出處于中間位置的擋板66。如圖5中所示，在第三種運(yùn)行模式中，由噴嘴50接收到的氣流臨界值迫使擋板部分68進(jìn)入關(guān)閉位置。在一個(gè)實(shí)施例中，擋板部分68在一端是空氣動(dòng)力彎曲的，以捕獲或釋放適量的空氣，進(jìn)而在需要的時(shí)間打開或關(guān)閉。應(yīng)當(dāng)理解，擋板部分68優(yōu)選地隨各種運(yùn)行模式中通過箱體40的壓力差自動(dòng)移動(dòng)。因此，與常規(guī)鉸鏈閥不同，不需要控制機(jī)構(gòu)來控制擋板部分68的位置。
擋板66可安裝在內(nèi)腔52內(nèi)，使得失效保險(xiǎn)位置是一打開位置。因此，如果擋板66失效，通過閥28的氣流優(yōu)選地不會(huì)被阻擋。
雖然已經(jīng)圖解說明和描述了本發(fā)明的一些優(yōu)選和可替換的實(shí)施例，但是如前所述，可以在不離開本發(fā)明的范圍和精神的情況下作出許多改變。因此，本發(fā)明的范圍并不局限于這些優(yōu)選的和可替換的實(shí)施例。而是應(yīng)當(dāng)完全參考權(quán)利要求來限定本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種用于控制相對(duì)于系統(tǒng)的液流的流量控制裝置，該裝置包括具有第一和第二開口的箱體；和設(shè)置在該箱體內(nèi)的擋板元件，該擋板元件包括具有柔性部分的流量控制元件；其中該流量控制元件在該系統(tǒng)的一種運(yùn)行模式中處于打開位置，以允許流體流經(jīng)該箱體，且在該系統(tǒng)的另一種運(yùn)行模式中處于關(guān)閉位置，以禁止流體流經(jīng)該箱體。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中該流體控制裝置還包括連接在該箱體的第一和第二開口上的第一和第二噴嘴，其中該流量控制元件被構(gòu)造成在第一和第二噴嘴之間阻擋物質(zhì)流動(dòng)。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中該裝置連接到一發(fā)動(dòng)機(jī)電控(EEC)單元。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中第二噴嘴連接到EEC單元上，且第一噴嘴連接到一冷卻管道。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中該冷卻管道連接到發(fā)動(dòng)機(jī)的入口。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中該系統(tǒng)是飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，一種運(yùn)行模式包括地面飛機(jī)運(yùn)行、起飛和上升的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的至少其中之一，另一種運(yùn)行模式包括高空和巡航發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的至少其中之一。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中柔性部分包括旋繞部分。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中箱體包括至少一個(gè)觀察窗口。
9.一種發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)；空氣管道；連接在該空氣管道上的閥件；和連接在該閥件上的發(fā)動(dòng)機(jī)電控(EEC)單元，其中該閥件包括具有柔性部分的流量控制元件，該流量控制元件可在一個(gè)位置和另一位置之間移動(dòng)，所述一個(gè)位置在發(fā)動(dòng)機(jī)的一種運(yùn)行模式中允許氣流通過EEC單元，所述另一位置在發(fā)動(dòng)機(jī)另一運(yùn)行模式中禁止氣流通過EEC單元。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中該閥件包括具有第一和第二開口的箱體，該流量控制元件設(shè)置在該箱體內(nèi)；和分別連接在該第一和第二開口上的第一和第二噴嘴，且其中該流量控制元件被構(gòu)造成阻擋第一和第二噴嘴之間的氣流。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中第二噴嘴連接到EEC單元上，而第一噴嘴連接到空氣管道上。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中該空氣管道連接到發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣入口部分。
13.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中該發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，一種運(yùn)行模式包括地面飛機(jī)運(yùn)行、起飛和上升的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的至少其中之一，且另一種運(yùn)行模式包括高空或巡航發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的至少其中之一。
14.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中該閥件還包括用以容納該流量控制元件的箱體；和一個(gè)或多個(gè)連接在該箱體上用于觀察該流量控制元件的觀察窗口；其中該流量控制元件連接到該箱體上。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中該觀察窗口包括聚碳酸脂或聚苯材料的至少其中之一。
16.一種流量控制方法，包括提供一箱體，該箱體具有第一和第二開口并具有設(shè)置在該箱體內(nèi)的流量控制元件，該流量控制元件包括一柔性部分；在該箱體內(nèi)建立第一壓力狀況，以將該流量控制元件柔性地置入允許流體通過該箱體的第一位置；和在該箱體內(nèi)建立第二壓力狀況，以將該流量控制元件柔性地置入禁止流體通過該箱體的另一位置。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中該柔性部分包括一旋繞部分。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中一種壓力狀況包括地面飛機(jī)運(yùn)行、起飛和上升的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行至少其中之一，另一種壓力狀況包括高空或巡航發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的至少其中之一。
19.如權(quán)利要求16所述的方法，其中提供一箱體，包括提供具有一個(gè)或多個(gè)用于觀察該流量控制元件的觀察窗口的箱體。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用以控制用于加熱或冷卻相關(guān)系統(tǒng)的液流的裝置。本發(fā)明包括具有流量控制元件的箱體，該流量控制元件包括柔性部分。該流量控制元件自動(dòng)響應(yīng)箱體內(nèi)的壓力狀況，并根據(jù)液流的方向和流量打開或關(guān)閉，且不包括任何機(jī)械的或機(jī)電的控制部件。該柔性部分例如可包括一旋繞部分。該流量控制元件在該相關(guān)系統(tǒng)的一種運(yùn)行模式下處于打開位置，在該系統(tǒng)的另一種運(yùn)行模式中則處于關(guān)閉位置。
文檔編號(hào)F02K9/40GK1749620SQ20051009233
公開日2006年3月22日 申請(qǐng)日期2005年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月21日
發(fā)明者約翰·L·鮑爾斯, 沙姆·S·哈里拉姆, 杰揚(yáng)特·D·帕特爾, 沙蘭帕爾·S·西坎德 申請(qǐng)人:波音公司