Распределительно-регулирующий вентиль для текучей среды и его использование для подачи обогащенного воздуха пассажирам самолета

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено для распределения и регулирования текучей среды. Вентиль для распределения и регулирования текучей среды содержит корпус (1) вентиля с ограничивающими, по меньшей мере, двумя парами камер и подвижную конструкцию. Каждая из камер может сообщаться с внешним контуром текучей среды. Подвижная конструкция перемещается средствами управления (14) для селективного установления сообщения между камерами. Подвижная конструкция (2) образует внутренний сквозной канал. Последний ограничен на одном конце рабочей поверхностью (15) ограниченного расширения. Эта поверхность взаимодействует путем скольжения со стационарной головкой (16) поршня и перемещается в обе стороны за пределы упомянутой головки (16) в крайние положения конструкции поршня для установления сообщения внутреннего канала с концевой камерой (18В) корпуса (1) вентиля. Этот вентиль используется при взаимодействии с адсорбером (23В) для подачи воздуха, обогащенного кислородом, по меньшей мере, одному пассажиру самолета. Группа изобретений направлена на повышение надежности, на уменьшение производственных и эксплуатационных затрат. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Настоящее изобретение касается вентилей для распределения и регулирования текучей среды, содержащих корпус вентиля, ограничивающий, по меньшей мере, две пары камер, каждая из которых может сообщаться с внешним контуром текучей среды, и подвижную конструкцию, перемещаемую средствами управления для селективного установления сообщения между, по меньшей мере, двумя из камер, в частности для бортовой системы подачи воздуха для дыхания, обогащенного кислородом, по меньшей мере, одному пассажиру самолета.

Вентиль такого типа описан в документе WO-A-2004/031631, поданном на имя заявителя.

Известно устройство по патенту RU 2124666 С1, кл. F16K 11/07, 31/12, 10/01/1999 (17с), относящееся к вентилям для распределения и регулирования текучей среды, являющееся наиболее близким по технической сущности к заявленному изобретению и принятое в качестве прототипа заявленного распределительно-регулирующего вентиля.

Задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного распределительно-регулирующего вентиля для текучей среды, отличающегося высокой надежностью и низкими производственными и эксплуатационными затратами.

Для этого согласно изобретению подвижная конструкция образует внутренний сквозной канал, ограничивающий на одном конце внутреннюю рабочую поверхность ограниченного расширения, взаимодействующую путем скольжения со стационарной головкой поршня и перемещающуюся в обе стороны за пределы упомянутой головки поршня в крайние положения конструкции поршня для установления сообщения внутреннего канала с концевой камерой корпуса вентиля, как правило, для соединения концевых камер между собой.

Согласно другим отличительным признакам настоящего изобретения

конструкция вентиля, предпочтительно выполненная с возможностью линейного перемещения, содержит две полые части, на которые взаимосвязано действуют упругие средства, при этом средства управления содержат шток, заходящий в одну из упомянутых полых частей и заканчивающийся головкой, которая установлена между находящимися против друг друга концами двух полых частей и на которую предпочтительно опираются упругие средства;

- вентиль содержит две пары из трех камер, расположенные по обе стороны, предпочтительно симметрично, от срединной камеры;

- каждая группа из трех камер может соединяться с адсорбером, предназначенным для разделения компонентов воздуха, при этом центральная камера вентиля выполнена с возможностью соединения с источником воздуха под давлением.

Настоящее изобретение касается также использования такого вентиля для подачи воздуха, обогащенного кислородом, по меньшей мере, одному пассажиру самолета.

В настоящем изобретении предлагается распределительно-регулирующий вентиль, используемый, в частности, с концентратором кислорода типа PSA с двумя адсорберами и обеспечивающий выполнение, при наличии одного двигателя, распределительной и элюирующей функций. Кроме того, конструкция в соответствии с настоящим изобретением, в случае необходимости, обеспечивает функцию автоматического перекрывания входящих газов, при этом возвратные пружины действуют на полые части подвижной конструкции, создавая усилие в случае случайного прекращения электрического питания распределителя и автоматически приводя подвижную конструкцию в центральное положение перекрывания, повышая таким образом безопасность при использовании.

Другие отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания варианта выполнения, представленного в качестве неограничительного примера, со ссылками на прилагаемый чертеж, на котором изображен схематичный вид в частичном продольном разрезе варианта выполнения распределительно-регулирующего вентиля в соответствии с настоящим изобретением.

В варианте выполнения, показанном на чертеже, вентиль в соответствии с настоящим изобретением содержит корпус 1, как правило, цилиндрической формы, в котором выполняют множество камер, отделенных друг от друга параллельными поперечными перегородками, содержащими сквозные отверстия, выполненные вдоль оси корпуса вентиля и селективно перекрываемые или не перекрываемые золотниковой конструкцией вентиля, обозначенной общей позицией 2.

В частности, как показано на чертеже, золотниковая конструкция 2 вентиля содержит две полые трубчатые части 2А, 2В, выполненные встык, при этом каждая полая часть ограничивает снаружи отверстия 3А, 4А, 5А, 3В, 4В, 5В перегородок соответственно. Золотниковая конструкция 2А, 2В может приводиться в действие головкой 6 поршня, как правило, трубчатой формы, содержащей центральную перфорированную перегородку и установленной на конце штока 7 поршня, расположенного коаксиально в полой части 2А и заключенного между находящимися друг против друга концами двух полых частей 2А, 2В. На каждую из этих частей симметрично воздействует пружина 8, 9, опирающаяся на концевое кольцо 10, в свою очередь опирающееся на внутренний радиальный упор, выполненный в виде кольцевого замка 11. Конец штока 7, противоположный головке 6 поршня и герметично выходящий через прокладку 70 из корпуса 1 вентиля, содержит геликоидальную шестерню 12, взаимодействующую с зубчатым колесом 13, приводимым в действие электрическим пошаговым серводвигателем 14, связанным, по меньшей мере, с одним датчиком положения зубчатого колеса 13 и/или штока 7.

Согласно отличительному признаку настоящего изобретения одна из полых частей, в данном случае часть 2В, содержит на своем свободном конце внутреннюю цилиндрическую рабочую поверхность 15 короткого осевого расширения, взаимодействующую путем герметичного скольжения со стационарной головкой 16, установленной на конце стержня 17, неподвижно соединенного с концевой стенкой, закрывающей корпус 1 вентиля, и заходящего в осевом направлении в полую часть 2В.

Головка 16 находится в концевой камере 18В, выполненной в корпусе 1 и отделенной рабочей поверхностью 3В от промежуточной камеры 19В, которая, в свою очередь, отделена рабочей поверхностью 4В от центральной камеры 20А. Центральные камеры 20А, 20В отделены соответственно рабочими поверхностями 5А, 5В от срединной камеры 21, в которой находится головка 6 поршня. Концевая камера 18А сообщается с внутренним объемом полой части 2А.

Представляется понятным, что при описанной выше конструкции селективное перемещение подвижной конструкции 2 под действием серводвигателя 14 позволяет не только формировать, предпочтительно постепенно, каналы между камерами каждой группы 18-19-20 и/или срединной камерой 21, но также, когда внутренняя рабочая поверхность 15 выходит слева или справа за пределы головки 16, устанавливать сообщение между концевыми камерами 18А, 18В через внутренний канал, ограниченный подвижной полой золотниковой конструкцией 2.

Кроме того, в случае случайного или произвольного отключения двигателя 14, золотниковая конструкция 2 автоматически возвращается в показанное на фиг.1 центральное положение «все перекрыто» под действием работающих в противоположных направлениях пружин 8 и 9.

Согласно частному отличительному признаку настоящего изобретения при применении во время распределения потоков текучих сред от кислородного концентратора PSA с двумя работающими поочередно адсорберами, из которых на чертеже показан только один (23В), срединная камера 21 соединяется с источником, питающим воздухом под давлением (компрессор двигателя или независимый компрессор), что показано на фиг.1 заштрихованной стрелкой, а смежная камера 20В соединяется с воздушным входом 22 адсорбера 23В, который, как правило, содержит частицы материала, разделяющего компоненты воздуха, предпочтительно цеолита X, и кислородный выход 24 которого соединяется с концевой камерой 18В, которая, в свою очередь, как показано пунктирной стрелкой, соединяется через корпус 71В обратного клапана с линией питания, по меньшей мере, одной кислородной маски пассажира или члена экипажа, обозначенного позицией 25. В фазе регенерации промежуточная камера 19В (как и симметричная камера 19А) соединяется с линией (на чертеже не показана) удаления в атмосферу газовой смеси с высоким содержанием азота.

Таким образом, с описанной выше системой выступающей головки 7 конструкция в соответствии с настоящим изобретением позволяет при наличии всего одного двигателя 14 добавить к нормальной фазе производства обогащенного кислорода с подачей его в маску 25 конечную фазу производства в адсорбере с одновременным элюированием в другом адсорбере, при этом часть производимого газа проходит через золотниковую конструкцию 2 и попадает в противоположную в осевом направлении концевую камеру (производственную), проходя на выход адсорбера в фазе регенерации и элюируя его, прежде чем он перейдет в фазу производства.

Настоящее изобретение охватывает вышеописанный частный вариант осуществления, однако не ограничивается этим вариантом, и специалист может вносить изменения или выполнять другие варианты не выходя за рамки нижеследующей формулы изобретения.

1. Вентиль для распределения и регулирования текучей среды, содержащий корпус вентиля, ограничивающий, по меньшей мере, две пары камер, каждая из которых может сообщаться с внешним контуром текучей среды, и подвижную конструкцию, перемещаемую средствами управления для селективного установления сообщения между камерами, отличающийся тем, что подвижная конструкция (2) образует внутренний сквозной канал, ограничивающий на одном конце внутреннюю рабочую поверхность (15) ограниченного расширения, взаимодействующую путем скольжения со стационарной головкой (16) поршня и перемещающуюся в обе стороны за пределы упомянутой головки поршня в крайние положения конструкции поршня для установления сообщения внутреннего канала с концевой камерой (18В) корпуса (1) вентиля.

2. Вентиль по п.1, отличающийся тем, что подвижная конструкция (2) содержит две части (2А, 2В), на которые на расстоянии друг от друга действуют упругие средства (8, 9), при этом средства управления содержат шток (7), заходящий в одну из упомянутых частей (2А) и заканчивающийся головкой (6), установленной между находящимися друг против друга концами двух частей (2А, 2В).

3. Вентиль по одному из пп.1 или 2, отличающийся тем, что содержит две пары из трех камер (18А, 19А, 20А; 18В, 19В, 20В), расположенные по обе стороны от срединной камеры (21).

4. Вентиль по п.3, отличающийся тем, что каждая группа из трех камер выполнена с возможностью соединения с адсорбером (23В), предназначенным для разделения компонентов воздуха, при этом центральная камера (21) выполнена с возможностью соединения с источником воздуха под давлением.

5. Вентиль по п.4, отличающийся тем, что каждая группа из трех камер содержит концевую камеру (18А, 18В), соединенную с рабочим выходом (24) соответствующего адсорбера (23).

6. Вентиль по одному из пп.1 или 2, отличающийся тем, что подвижная конструкция (2) выполнена с возможностью линейного перемещения.

7. Вентиль по одному из пп.4-6 для подачи воздуха, обогащенного кислородом, по меньшей мере, одному из пассажиров самолета.