CN101801786A - 用于飞行器的排流阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于控制流体从第一环境到第二环境的流动的阀，其具有用于布置在分隔件的开口的区域内的底座，所述分隔件将第一环境和第二环境分隔开，还具有第一阀瓣(14)和第二阀瓣(16)，用于控制经过第一环境和第二环境之间开口的流体流动，两个阀瓣在底座内是可移动的。所述两个阀瓣具有多个突起(30，34，38)，这些突起能减小在流体流动中产生的噪音。

Description

用于飞行器的排流阀
技术领域
本发明涉及用于控制流体从第一环境到第二环境的流动的阀，其具有设置在分隔件的开口的区域内的底座，该分隔件将第一环境和第二环境分隔开，该阀还具有用于控制流体流过第一环境和第二环境之间开口的第一阀瓣和第二阀瓣，所述两个阀瓣在底座内是可移动的。
背景技术
这种阀门通常被用来控制独立环境中的压力。这种独立环境此时具有入口阀，流体可通过入口阀流入该环境中。流体流进独立环境中导致在该环境中形成压力。借助本文开头类型的阀门，可以作为流出口地控制过流横断面，借助该流出口，可通过使流体流出来降低压力。此时，过流横断面越小，留在独立环境中的压力越高。
这种压力控制原理例如被用在压力舱或飞行器中。现有技术中知道的相应阀门有各种各样的。
因此，美国专利US 3,426,984公开一种用于飞行器的排流阀。该排流阀布置在飞行器外壳中的开口内。两个阀瓣可摆转地支承在开口的边缘并且通过一个机构如此相互联接，从而使它们能够共同摆转。每个阀瓣均从开口边缘起相向伸出并且在阀门关闭时在中央区域交叠。在这种情况下，所述两个阀瓣基本上在飞行器外壳的延长方向上延伸，因而空气动力学上的作用点较少。在阀门打开状态下，一个阀瓣遮闭开口，以免受大致沿飞行器外表面流过的气流的影响。
一般，在文章开头类型的阀门打开时，因空气逸出而会产生清晰可辨的噪音。因而在现有技术种存在各种方式来减小这种噪音生成。
例如，德国专利申请公开号DE 103 13729A1例如提出，当阀门被打开时，通过阀瓣形状来仿照形成拉瓦尔喷管。这样，空气以超音速离开阀门并且使声音远离阀门。
美国专利US 6,116,541公开以下内容，第二阀瓣的迎流边形成有多个凹口。另外，在第一阀瓣上设有一个横向于逸出空气流向地延伸的横隔结构，该横隔结构应减慢逸出空气的速度。此外，在流动侧边缘上设有多个凹口来减小噪音生成。
另外，国际专利申请公开号WO 2005/023649A1公开一种本文开头所述类型的阀门，其中，在阀瓣边缘处形成凹口以产生空气涡流。还公开了使阀瓣区域的表面变粗糙，以便减小逸出空气的噪音生成。
发明内容
因此，本发明的目的是在本文开头所述类型的阀门中减小噪音生成。
根据权利要求1，此目的通过使阀瓣具有多个突起来实现，所述多个突起被构造成能减小在流体流动中产生的噪音。
有利的实施方式是多个从属权利要求的主题。
根据本发明的解决方案确保通过由多个突起产生的无规律流体流布来防止形成干扰性噪音。这是如此做到的，即，由于突起的形状而在这些突起处形成涡流，所述涡流本身以尾涡旋形式在流向上分散开地传播。这种散开式传播造成涡流在下游发生交叠，因而彼此干扰。由此防止可能形成会导致更强的噪音生成的有规律的或稳定的涡流。
还有利的是，在无需改变阀的基本结构的情况下，通过改变突起的形状和配置，可以使阀适应不同的应用状况，例如适应不同的流速或或者具有不同性质的流体。
有利的是，第一阀瓣优选在内表面在一个在流体借此流出的过流横断面处界定的边缘附近具有多个第一突起，所述第一突起具有轮廓、侧面和顶面。流出的流体在其流经过流横断面前先沿第一阀瓣的内表面流动。
所述多个突起布置在流体流动路径中确保了这些突起能发挥它们的最大作用。
在一个有利的实施方式中，第一突起具有基本上呈三角形的轮廓，该轮廓的一个角点限定出轮廓顶端，另两个角点限定出轮廓底边。这种三角形轮廓可以有利地影响流体流动的压力分布并形成具有有利直径的尾涡。
所述第一突起的顶面优选成凹面结构。由此能有利地影响流动。
第一突起的顶面沿所述流向升高地形成是有利的。通过在流向上的升高，能确保所述第一突起逐渐影响流体流动，不会形成不期望有的奇点。
在一个尤其有利的实施方式中，所述第一突起的表面成圆柱面的一部分的形式，其中圆柱的轴线基本平行于轮廓并且垂直于流向。
第一突起的一个边能以断流边形式构成，用于有目的地引发涡流。
另外，构成第一突起轮廓的三角形的顶端优选朝向所述流向。
第一突起的底边长度与从第一突起轮廓的顶端延伸到底边的长度之比至少为0.5且最高未为0.9，优选为0.69至0.71。
第一突起的高度与从第一突起轮廓的顶端延伸到底边的长度之比为至少0且最高为0.4，优选为0.19至0.21。
限定出第一突起的顶面的圆柱体的直径与从第一突起轮廓的顶端延伸到底边的长度之比为至少是2且最大为6，优选为3.9至4.1。
多个第一突起可按照横向于所述流向延伸的行列方式排列。通过这种布置，可以在流体流动的整个宽度范围内影响流体流动。
另外，第一突起最好以横向于所述流向的轮廓的方式布置。由此促成在所述行列之间的尾涡相互作用。
有利的是，第二阀瓣在外表面在一个在过流横断面处界定的边缘附近具有多个第一突起。这确保了以降低噪音方式影响在第二阀瓣外表面上沿分隔件流动的已流出的流体。
另外，第二阀瓣在内表面可以在一个在过流横断面处界定的边缘附近具有多个第二突起，所述第二突起具有轮廓、侧面和顶面。
这样，可以在流出之前对沿第二阀瓣内表面流动的流体进行调节。
所述多个第二突起优选具有基本呈梯形的轮廓，其中该轮廓的平行边中的短边限定出顶端，该轮廓的平行边中的长边形成底边。该轮廓考虑了布置这些第二突起处的流动情况。
第二突起的顶面优选在所述流向升高地形成。这样一来，避免了在流体流动冲击所述突起时的不连续点。
第二突起的顶面优选为平面构造。
另外，第二突起的顶端优选处于底边的上游。
形成顶端和底边的第二突起边缘优选横向于所述流向布置。由此可以简单地确定第二突起对流体流动的影响。
第二突起的底边最好形成断流边。
第二突起的断流边的长度与第二突起轮廓的顶端延伸到底边的长度之比至少为0.5且最大为0.9，优选为0.69至0.71。
第二突起的底边长度和从第二突起轮廓的顶端延伸到底边的长度之比至少为0.7且最大为1.1，优选为0.89至0.91。
第二突起的顶端的长度和从第二突起轮廓的顶端延伸到底边的长度之比至少为0且最大为0.4，优选为0.09至0.11。
第二突起的高度和从第二突起轮廓的顶端延伸到底边的长度之比至少为0.1且最大为0.5，优选为0.29至0.31。
在一个优选实施方式中，所述多个第二突起按照基本横向于所述流向的行列方式排列，由此确保流体流动在流体流动的整个宽度范围内受到第二突起的影响。
有利的是，第一突起的数目大于第二突起的数目。
另外，第二突起的体积优选大于第一突起的体积，借此考虑了在第一突起区域和第二突起区域内的不同流动情况。
所述多个突起可以具有多个底部，所述底部具有倒圆的边缘。由此可以实现涡流目的明确地在就过流开口的高度而言的中心处形成。
第二阀瓣的邻近过流横断面的边缘优选具有倒圆结构，从而尽可能少地阻碍流体流动。
在另一个优选实施方式中，各阀瓣上分别布置两列第一突起。
附图说明
以下将结合在所附的示意图中示出的实施例来详细说明本发明，其中：
图1是根据本发明的阀的一个实施例的透视图；
图2是沿流向剖的第一阀瓣和第二阀瓣的截面图；
图3示出了图2中用III表示的部分；
图4为流体流向打开状态下的阀瓣的透视图；
图5为在阀瓣上布置多个突起的示例性配置。
图6为第一突起的一个实施例的俯视图；
图7表示沿图6中的线VII-VII的截面；
图8为第二突起的一个实施例的俯视图；和
图9表示沿图8中的线IX-IX的截面。
具体实施方式
图1所示的阀10用作飞行器中的排流阀。阀10具有底座12，在该底座内设有第一阀瓣14和第二阀瓣16。在此，第一阀瓣14比第二阀瓣16大。另外，阀瓣14和16通过轴承18可摆转地连接到底座12。阀10的底座12被装入飞行器机身的开口内。
第一阀瓣14具有连接部20，第二阀瓣16具有连接部22。连接部20和22通过连杆24相联接，连杆限定出第一阀瓣14相对第二阀瓣16的相对位置。
另外，第二阀瓣16具有控制部23，该控制部通过一个连杆连接到驱动装置(未示出)，以便能控制第二阀瓣16的摆转位置。由于阀瓣14和16通过连杆24连接，因此两个阀瓣的位置和进而开口截面可以通过单独的驱动装置来控制。
在闭合位置上，如图2所示，阀瓣14和16在接触区26相接触。由此一来，可以确保阀10的可靠关闭。
第一阀瓣14在其内表面28具有多个第一突起30。第二阀瓣16在其内表面32具有多个第二突起34并在其外表面36具有多个第一突起38。在图3中详细地示出了这种配置。
第二阀瓣16的边缘区域40具有倒圆结构。朝向内表面32地，所述多个第二突起34紧邻边缘区域40布置并且从内表面32的平坦表面突出，从而第二突起能突入空气流24中。多个第一突起38从边缘区域40起朝向外表面36设置，但与倒圆的边缘区域40隔开一定距离。
第一阀瓣14的内表面28具有与接触区26相邻的接触区46。在接触区46的区域内，内表面28平行于第一阀瓣14的外表面44延伸。斜面区48与接触区46相邻，在该斜面区内，与接触区46隔开一定距离地如此布置所述多个第一突起30，即这些第一突起能突入空气流42中。
从图4和图5中可以看出，突起30、34、38在横向于空气流42的流动方向上以行列50和52方式排列。这些突起30、34、38相互分开并且相互间隔。此时，设有两列第一突起30、两列第一突起38以及一列第二突起34。第一列50的突起30相对于第二列52的突起在横向54上交错排列。
多个第二突起34由一列三个突起34构成。
多个第一突起38按照与第一突起30相同的方式布置。
在图6和图7中示出的多个第一突起30具有三角形轮廓56。空气流42经顶点58流向底边60。第一突起30的顶面62作为圆柱面一部分地成凹形结构。上表面62在空气流42的方向升高并且在基本垂直于内表面28的背面66终止于断流边64。背面66的最下部处形成有倒圆的底部68。
底边60的宽度b与轮廓56的两侧边的长度l之比为0.7。另外，断流边64的高度h为长度l的0.2倍。用于形成顶面62的圆柱的直径和长度l之比为4。
多个第一突起38基本上以与第一突起30相同的方式形成。然而，它们的形状适应于其布置处的流动环境。例如，第一突起38没有底部68。
第二突起34具有鲜明的底部74，如图8和图9所示。由此一来，第二突起34的断流边76的宽度b1和其梯形轮廓70的底边78的宽度b2相差明显。与在第一突起30和38中不同，顶面72为平面结构。第二突起34的断流边76的宽度b1为轮廓70的长度l的0.7倍。宽度b2是长度l的1.1倍，顶端80的宽度b3是长度l的0.1倍。断流边76的高度h为长度l的0.3倍。
具有高的长宽比突的起30、34、38的形状产生涡流。由这些突起30、34、38形成的尾涡的相互作用防止形成会引起高噪音生成的、均匀的或稳定的涡流。
如果阀10通过打开第一阀瓣14和第二阀瓣16而被打开，则空气流42开始如图3和图4所示地流动。第一突起30、38和第二突起34突入空气流42中并产生上述效果。
必须注意的是，这些突起的布置和形状必须匹配于相应的底座状况。因此，突起30、34和38的配置和形状且尤其是阀瓣的形状、内表面28、32和外表面36、44之间的压差以及空气流42的速度对阀10的构造是很关键的。
带有突起30、34、38的阀瓣14和16例如由铝块铣削制成。这提供了全自动加工的可能性，例如在计算机数控铣床上进行加工。但本领域技术人员会认识到也可以使用适用于加工的其它方法，如手动方法和自动方法。本领技术人员还会认识到，在阀10中也可以使用其它合适的材料。
阀10连同底座12被装入飞行器机身的开口(未示出)中。通过阀瓣14和16的位置来控制可从舱室中排出多少空气。由此一来，舱内压力可借助改变阀瓣14的位置来控制。突入空气流42中的突起30、34、38对空气流42产生明确的影响，这导致对飞行器乘员的噪音负荷最小化。
附图标记一览表
10-阀；12-底座；14-第一阀瓣；16-第二阀瓣；18-轴承；20-连接部；22-连接部；24-液压件；26-接触区；28-内表面；30-第一突起；32-内表面；34-第二突起；36-外表面；38-第一突起；40-边缘区域；42-空气流；44-外表面；46-接触区；48-斜面区；50-第一列；52-第二列；54-横向；56-轮廓；58-顶端；60-底边；62-顶面；64-导流边；66-背面；68-底部；70-轮廓；72-顶面；74-底部；76-断流边；78-底边；80-顶端；b-宽度；b1-宽度；b2-宽度；b3-宽度；h-高度；l-长度。

Claims (31)

1.一种用于控制流体从第一环境到第二环境的流动的阀(10)，尤其是用于飞行器的排流阀，其包括：
底座(12)，布置在将该第一环境与该第二环境分隔开的分隔件的开口的区域内；
第一阀瓣(14)和第二阀瓣(16)，用于控制经过该第一环境和该第二环境之间的该开口的流体流动，其中所述两个阀瓣(14，16)在该底座内是可移动的，
其特征是，所述两个阀瓣(14，16)具有多个突起(30，34，38)，所述多个突起被构造成减小在所述流体流动中产生的噪音。
2.根据权利要求1所述的阀(10)，其特征是，该第一阀瓣(14)在内表面(28)在一个在过流横断面处界定的边缘附近具有多个第一突起(30)，所述第一突起具有轮廓(56)、侧面以及顶面(62)。
3.根据权利要求2所述的阀(10)，其特征是，所述多个第一突起(30)具有大致为三角形的轮廓(56)，其中该轮廓的一个角点限定出顶端(58)，另两个角点限定出该轮廓的底边(60)。
4.根据权利要求2或3所述的阀(10)，其特征是，所述第一突起(30)的顶面(62)为凹面结构。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的阀(10)，其特征是，所述第一突起(30)的顶面(62)在流向上升高地形成。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的阀(10)，其特征是，所述第一突起(30)的顶面(62)呈圆柱面的一部分的形式，其中圆柱的轴线基本平行于该轮廓(56)并且垂直于该流向。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的阀(10)，其特征是，所述第一突起(30)的一个边缘构形成断流边(64)。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的阀(10)，其特征是，构成所述第一突起(30)的轮廓(56)的三角形的顶端(58)朝向所述流向。
9.根据权利要求2至8中任一项所述的阀(10)，其特征是，所述第一突起(30)的轮廓(56)的底边(60)的长度(b)与从该顶端(58)延伸到该底边(60)的长度(l)之比(b/l)至少为0.5且最大为0.9，优选为0.69至0.71。
10.根据权利要求2至9中任一项所述的阀(10)，其特征是，所述第一突起(30)的高度(h)与所述第一突起(30)的轮廓(56)的从该顶端(58)延伸到该底边(60)的长度(l)之比(h/l)至少为0且最大为0.5，优选为0.19至0.21。
11.根据权利要求2至10中任一项所述的阀(10)，其特征是，限定出所述第一突起(30)的顶面(62)的圆柱的直径与所述第一突起(30)的轮廓(56)的从该顶端(58)延伸到该底边(60)的长度(l)之比至少为2且最大为6，优选为3.9至4.1。
12.根据权利要求2至11中任一项所述的阀(10)，其特征是，所述第一突起(30)以横向于该流向延伸的行列(50，52)的形式排列。
13.根据权利要求12所述的阀(10)，其特征是，所述第一突起(30)以横向于该流向的行列交错的方式布置。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的阀(10)，其特征是，该第二阀瓣(16)在外表面(44)在一个在过流横断面处界定的边缘附近具有多个第一突起(38)。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的阀(10)，其特征是，该第二阀瓣(16)在内表面(32)在一个在过流横断面处界定的边缘附近具有多个第二突起(34)，所述第二突起具有轮廓(70)、侧面以及顶面(72)。
16.根据权利要求15所述的阀(10)，其特征是，所述第二突起(34)具有大致为梯形的轮廓(70)，其中该轮廓(70)的平行边中的短边限定出顶端(80)，该轮廓(70)的平行边中的长边限定出底边(78)。
17.根据权利要求15或16所述的阀(10)，其特征是，所述第二突起(34)的顶面(72)在流向上升高地构成。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的阀(10)，其特征是，所述第二突起(34)的顶面(72)是平面构造。
19.根据权利要求15至18中任一项所述的阀(10)，其特征是，所述第二突起(34)的顶端布置在该底边(78)的上游。
20.根据权利要求15至19中任一项所述的阀(10)，其特征是，所述第二突起(34)的构成该顶端(80)和该底边(78)的边大致横向于所述流向地布置。
21.根据权利要求15至20中任一项所述的阀(10)，其特征是，在所述第二突起(34)的底边(78)附近形成导流边(76)。
22.根据权利要求15至21中任一项所述的阀(10)，其特征是，该断流边(76)的长度(b1)与从所述第二突起(34)的轮廓(70)的从顶端(80)延伸到该底边(78)的长度(l)之比(b1/l)至少为0.5且最大为0.9，优选为0.69至0.71。
23.根据权利要求15至22中任一项所述的阀(10)，其特征是，所述第二突起(34)的轮廓(70)的该底边(78)的长度(b2)与从该顶端(80)延伸到该底边(78)的边长度(l)之比(b2/l)至少为0.7且最大为1.1，优选为0.89至0.91。
24.根据权利要求15至23中任一项所述的阀(10)，其特征是，所述第二突起(34)的轮廓(70)的顶端(80)的长度(b3)和从该顶端(80)延伸到该底边(78)的长度(l)之比(b3/l)至少为0且最大为0.4，优选为0.09至0.11。
25.根据权利要求15至24中任一项所述的阀(10)，其特征是，所述第二突起(34)的高度(h)和从所述第二突起(34)的轮廓(70)的顶端(80)延伸到该底边(78)的长度(l)之比至少为0.1且最大为0.5，优选为0.29至0.31。
26.根据权利要求15至25中任一项所述的阀(10)，其特征是，所述第二突起(34)以基本横向于所述流向的行列的方式排列。
27.根据权利要求15至26中任一项所述的阀(10)，其特征是，所述第一突起(30，38)的数目大于所述第二突起(34)的数目。
28.根据权利要求15至27中任一项所述的阀(10)，其特征是，所述第二突起(34)的体积大于所述第一突起(30，38)的体积。
29.根据权利要求1至28中任一项所述的阀(10)，其特征是，所述突起(30，34，38)具有提供倒圆的边缘的底部(78)。
30.根据权利要求1至29中任一项所述的阀(10)，其特征是，该第二阀瓣(16)的与过流横断面相邻的边缘区域(40)具有倒圆结构。
31.根据权利要求1至30中任一项所述的阀(10)，其特征是，在所述每个阀瓣(14，16)上分别设有两列(50，52)第一突起(30，38)。
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