抗荷系統和附件的霧化除水方法和裝置的製作方法
2023-05-13 05:22:31 3
專利名稱：抗荷系統和附件的霧化除水方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及抗荷系統和附件的除水方法和裝置，屬於航空個體防護救生技術領域。
背景技術：
抗荷系統一般由氣源、空氣導管、抗荷服、及位於氣源和抗荷服之間與空氣導管連接的附件(例如抗荷調壓器、過濾器等)組成。氣源一般是發動機壓氣機引來的經過淨化的壓縮空氣，或者其它潔淨氣源。
飛機作機動飛行時會產生正向加速度。有加速度存在，人體便會受到與加速度方向相反的慣性力作用。作用於人體的總質量與人的體重之比稱為過載。正加速度作用產生的過載使心臟產生下移趨勢，能引起各種生理機能障礙，特別是腦部供血、視力及在心血管系統上的機能障礙。
抗荷系統能按飛機正加速度大小變化，通過抗荷調壓器自動調節供給抗荷服的氣體壓力，使抗荷服施加到人體表面的壓力也隨過載值而變化，以幫助人體對抗因正加速度而引起的各種生理機能障礙，有效地提高飛行員對正向過載的耐力，充分發揮飛行員效能，保證飛行安全。
氣源空氣從氣源到抗荷調壓器的途中，由於其溫度的降低，空氣中的部分水蒸汽凝結成水。如不及時除去，凝結水會進入抗荷調壓器，引起抗荷調壓器活塞運動阻力顯著增加，嚴重影響抗荷調壓器的調節性能，是引發抗荷系統故障的主要原因之一。如何有效地除去抗荷系統和附件中的水是一個有待解決的問題。如果採用水管把水引往別處或者飛機艙外，由於機艙空間等因素限制，常常難以實施。如果直接向機艙噴水，會造成周圍物體表面著水。
發明內容
本發明的目的是有效除去抗荷系統和附件中的凝結水，使其不能進入抗荷調壓器進氣腔，或者不能在進氣腔中聚積，從而消除或顯著減少凝水造成的活塞運動阻力，顯著提高抗荷調壓器的調節性能和工作可靠性，降低其事故發生率。本發明的試驗表明，進氣腔中有水時，活塞運動阻力可以增加一倍左右。
本發明提出一種抗荷系統和附件的霧化除水方法。它採用霧化除水裝置，利用內外壓力差除去抗荷系統或附件中的水。霧化除水裝置是任何一種能利用內外壓力差把水霧化除去，也就是使水以細霧狀進入環境的裝置。
霧化除水裝置可以安裝在氣源與抗荷調壓器之間的空氣導管上，可以安裝在抗荷調壓器上，也可以安裝在抗荷系統的其它附件上。其它附件指的是除抗荷調壓器以外的所有附件，例如過濾器等。當安裝在抗荷調壓器等附件上時，它可以在這些附件出廠前，與之組裝，構成具有霧化除水功能的新附件。
上述的抗荷系統和附件的霧化除水方法，還可以包括這一過程利用流動控制器控制除水通道的開通與關閉，流動控制器的進口與抗荷系統或附件連接，流動控制器的出口與霧化除水裝置連接。流動控制器可以利用自己進口的水和抗荷系統或附件中的水位作為控制信號，當其進口無水同時抗荷系統或附件的水位低於設定高度時，除水通道關閉，否則除水通道開通。流動控制器的作用是在無水或水很少時，關閉除水通道，防止空氣洩漏。由於一般情況下通過噴嘴的流量很小，即通過除水裝置的空氣洩漏量很小，所以此功能是選擇項。
第一種實現上述抗荷系統和附件的霧化除水方法的裝置(下面稱第一種型式的霧化除水裝置)，包括接口、流道、及噴嘴，其特徵在於流道出口與噴嘴不接觸，該裝置還具有與流道出口及噴嘴都連通的緩衝腔。來自抗荷系統或附件的水從接口進入流道，從流道出口進入緩衝腔，與緩衝腔中的空氣混合，再進入噴嘴排出。進入噴嘴的是水空氣兩相流，在緩衝腔與環境之間的壓力差的作用下，水霧化進入環境。當來自抗荷系統或附件的水較多時，一部分水將留在緩衝腔，待無水或較少水從抗荷系統或附件進入時，再逐漸與空氣混合排出。流道可以採用累計轉角大於90°的下凹彎曲，也可以不這樣做。本發明中霧化除水裝置包括的接口指的是霧化除水裝置中具有連接它體(如抗荷系統、抗荷系統附件、流動控制器等)功能的部件，它的基本特徵是具有流通孔，來自它體的流體通過該流通孔進入流道。
第一種型式的霧化除水裝置的一種有利變異(下面稱第二種型式的霧化除水裝置)，是採用具有交流孔的累計轉角大於90°的下凹彎曲流道，交流孔低於流道出口，流道的出口及其交流孔都與緩衝腔連通。採用這種型式的流道，可以把流道出口高度設置到與噴嘴高度接近或相同，便於流道出口流體進入噴嘴。交流孔有利於流道與緩衝腔之間的流體交流。緩衝腔內的積水待無水或較少水從抗荷系統或附件進入流道時，通過交流孔返回流道，與流道內的空氣混合。交流孔低於流道出口可以使平時留在緩衝腔內的水儘量少。用U形管作為彎曲流道，結構簡單，工藝上容易實現。
第二種實現上述抗荷系統和附件的霧化除水方法的裝置(下面稱第三種型式的霧化除水裝置)，包括接口、流道、及噴嘴，其特徵在於該裝置還具有緩衝腔，上述流道為累計轉角大於90°的下凹彎曲流道且具有與緩衝腔連通的低於流道出口的交流孔，流道連接噴嘴。來自抗荷系統或附件的水從接口進入流道。當進入流道的水較多時，一部分水將通過交流孔流進緩衝腔。流道出口處的水在流道與環境之間的壓力差的作用下，霧化進入環境。流進緩衝腔的水待無水或較少水從抗荷系統或附件進入流道時，逐漸通過交流孔返回流道，與流道內的空氣混合排除。下凹彎曲流道能夠把噴嘴位置設高，使緩衝腔能容納儘量多的水。交流孔低於流道出口可以使平時留在緩衝腔內的水儘量少。用U形管作為彎曲流道，結構簡單，工藝上容易實現。
噴嘴可以是多種型式，例如特製的噴嘴與緩衝腔殼體連接。如果直接在緩衝腔殼體上開設小孔作為噴嘴，則結構簡單，容易實現。以噴嘴在緩衝腔殼體上部為宜，這樣可以使緩衝腔能容納儘量多的水，減少噴嘴被水淹沒的可能。緩衝腔殼體指的是圍成緩衝腔的所有壁面。
如果設置流動控制器，可以在抗荷系統或附件中無水且緩衝腔內水很少時，關閉抗荷系統或附件與霧化除水裝置的通路，防止空氣洩漏。
流動控制器可以其進口的水和緩衝腔的水位作為控制信號，當緩衝腔的水位低於靠近最凹處的交流孔或某一設定高度，同時流動控制器進口處無水時，流動控制器關閉，否則打開。流動控制器的控制信號也可以有其它選擇，例如可以用流動控制器進口的水和噴嘴進口的水作為控制信號，二者全無水時，流動控制器關閉，否則打開。
流動控制器可以是電動式、氣動式、電子式，其中常閉式電磁閥是一種簡單方便的型式。
霧化除水裝置中的壓力來自抗荷系統或附件，比機艙環境壓力大很多，在內外壓差作用下，水霧化噴出到環境。由於水霧化噴出，能在噴出後及時蒸發，避免造成周圍物體表面著水。這種方法能在避免周圍物體表面著水的情況下，有效除去抗荷系統和附件中的水，使其不能進入抗荷調壓器進氣腔，或者不能在進氣腔中聚積，從而顯著提高抗荷調壓器的調節性能和工作可靠性，降低其事故發生率，充分發揮抗荷系統的防護救生作用。
圖1為霧化除水裝置安裝在抗荷調壓器進口的空氣導管上；圖2為霧化除水裝置安裝在抗荷調壓器上；圖3為第二種型式的一種霧化除水裝置；圖4為第三種型式的一種霧化除水裝置。
圖中標號名稱1.接口，2.流道，3.噴嘴，4.緩衝腔，5.交流孔，6.氣源，7.空氣導管，8.其它附件，9.霧化除水裝置，10.抗荷調壓器，11.抗荷服。
具體實施例方式
本發明的抗荷系統和附件的霧化除水方法，可使用任何一種利用內外壓力差，使水霧化排出的霧化除水裝置。霧化除水裝置在抗荷系統中的安裝位置具有可選擇性，例如，它可以安裝在氣源與抗荷調壓器之間的空氣導管上，可以安裝在抗荷調壓器上，也可以安裝在抗荷系統的其它附件上。當安裝在抗荷調壓器等附件上時，它可以在這些附件出廠前，與之組裝，構成具有霧化除水功能的新附件。
無論霧化除水裝置安裝在上述的那一種位置，所在的抗荷系統或附件的壁都要開設貫穿內外的小孔，用於水從抗荷系統或附件進入霧化除水裝置。要有與霧化除水裝置接口配套的連接設施，用於霧化除水裝置的安裝。以可拆卸安裝方式為好，例如螺紋連接、螺釘連接、法蘭連接等。霧化除水裝置安裝後應牢固、密封、底部朝下。
上述安裝位置要有利於抗荷系統或附件凝結水的排除。當霧化除水裝置安裝在空氣導管上時，接口應位於水平位置較低的導管的下側，而且離抗荷調壓器的距離要儘量短。較低位置的接口有利於抗荷系統中水的排除。離抗荷調壓器越近，越能防止水進入抗荷調壓器。因此，當霧化除水裝置安裝在空氣導管上時，雖然位置的選擇具有靈活性，應優先考慮安裝在抗荷調壓器進口導管上。
圖1是霧化除水裝置安裝在導管上的一種優選方案。結合圖1所示，抗荷系統包括氣源6、空氣導管7、其它附件8、抗荷調壓器10、及抗荷服11。其它附件8代表除抗荷調壓器以外的所有附件，例如過濾器等，顯然，兩個其它附件之間的連接導管在圖中被省略。空氣導管7即指一段導管，例如圖3所示的接通其它附件8與抗荷調壓器10的導管，也是抗荷系統中所有導管的總稱。氣源6、其它附件8、抗荷調壓器10、抗荷服11由空氣導管7連成通路。霧化除水裝置9安裝在抗荷調壓器10進口空氣導管7的較低位置上。氣源空氣從氣源6出發到達抗荷調壓器10，其間經過空氣導管7和其它附件8。當無過載或過載小於設定值時，抗荷調壓器10的活塞關閉空氣通道，空氣不能通過抗荷調壓器10。當過載大於設定值時，抗荷調壓器10的活塞打開空氣通道，空氣通過抗荷調壓器10及其下遊的空氣導管7進入抗荷服11。
當霧化除水裝置安裝在抗荷調壓器等附件上時，它可以在這些附件出廠前與之組裝，構成具有霧化除水功能的新附件。結合圖2所示，霧化除水裝置9安裝在抗荷調壓器10上。這種情況下，霧化除水裝置9可以與抗荷調壓器10在出廠前組裝，構成具有霧化除水功能的新的抗荷調壓器。
本發明給出了三種型式的實施上述抗荷系統和附件的霧化除水方法的裝置
(1)第一種型式的霧化除水裝置，流道出口與噴嘴不接觸。
(2)第二種型式的霧化除水裝置，它是第一種型式霧化除水裝置的一種有利變異，其流道具有累計轉角大於90°的下凹彎曲且具有低於流道出口的交流孔。其優選方案如圖3所示。
(3)第三種型式的霧化除水裝置，流道出口連接噴嘴，其優選方案如圖4所示。
接口是霧化除水裝置中具有連接它體(如抗荷系統、抗荷系統附件、流動控制器等)功能的部件，它的基本特徵是具有流通孔，來自抗荷系統、附件或流動控制器等的流體通過該流通孔進入流道。接口與緩衝腔殼體可能是可分的，即分開加工的兩個部件，加工後裝配為一體，也有可能是不可分的一個整體。接口與抗荷系統或附件的連接，可以是螺紋連接形式，也可以是其它連接形式，例如螺釘連接、法蘭連接、焊接等，但以可拆卸連接形式為宜。圖3和圖4所示的接口1是一種垂直安裝、螺紋連接的情況。當需要接口水平安裝或採用其它連接方式時，則應根據具體情況採用其它合適的形式。
緩衝腔可以是圓桶形，也可以採用其它形狀。圓桶形是一種比較容易實現的較好型式。
對於第一種型式的霧化除水裝置，流道可以沒有累計轉角大於90°的下凹彎曲，也可以具有累計轉角大於90°的下凹彎曲(例如J形管)，但不宜使用U形管。因為，第一種型式的霧化除水裝置，其流道沒有交流孔，使用U形管使流道的出口抬高，不利於緩衝腔的利用。
直接在緩衝腔殼體上開設小孔作為噴嘴，結構簡單，容易實現。緩衝腔殼體指的是圍成緩衝腔的所有壁面，例如圖3和圖4中，緩衝腔殼體也包括接口1的壁面。噴嘴的位置具有選擇上的靈活性，但在緩衝腔殼體的上部，可以使緩衝腔能容納儘量多的水，減少噴嘴被水淹沒的可能。如果噴嘴被水淹沒，噴嘴噴出的將全部是水。這時，雖然設計優良的噴嘴仍有霧化效果，但噴出的水全部變為蒸汽需要較長路程，座艙空間一般不夠，因此會造成周圍物體表面著水。小孔的進口還可以有適當收縮角，出口還可以有適當的擴散角，呈喇叭狀，便於流體的進入和噴出後迅速擴散。
結合圖3所示的霧化除水裝置，它由接口1、流道2、噴嘴3、緩衝腔4、以及交流孔5組成。接口1與流道2連通；流道2近底部下遊有交流孔5；交流孔5與緩衝腔4連通；流道2出口通緩衝腔4，不與噴嘴3接觸；流道2與噴嘴3同高度，且正對噴嘴3；噴嘴3在緩衝腔殼體上部，是緩衝腔殼體上的一個小孔，其進口收縮，出口擴散。來自抗荷系統或附件的水從接口1進入流道2。當來自抗荷系統或附件的水較多時，一部分水通過交流孔5進入緩衝腔4，一部分水通過流道2出口進入緩衝腔4。通過流道2出口進入緩衝腔4的水，一部分與緩衝腔4中的空氣混合後，在緩衝腔4與環境之間的壓力差的作用下，通過噴嘴3霧化排入環境，另一部分在重力作用下從空氣中分離出來留在緩衝腔4內。緩衝腔4內的積水待無水或較少水從抗荷系統或附件進入流道2時，逐漸通過交流孔5進入流道2，與流道2內的空氣混合，通過流道2出口進入緩衝腔4後，再與緩衝腔4的空氣進一步混合，最後在緩衝腔4與環境之間的壓力差的作用下，通過噴嘴3霧化排入環境。交流孔5設置在靠近流道2的最凹處，且位於最凹處的下遊。靠近最凹處可以使平時留在緩衝腔4內的水儘量少，位於最凹處的下遊有利於緩衝腔4內的積水在無水或較少水從抗荷系統或附件進入流道2時，進入流道2。流道2是U形管，這樣結構簡單，工藝上容易實現。
結合圖4所示的霧化除水裝置，它由接口1、流道2、噴嘴3、緩衝腔4、以及交流孔5組成。圖2表示出兩個交流孔。接口1與流道2連接；流道2與噴嘴3連接；噴嘴3在緩衝腔殼體上部，是緩衝腔殼體上的一個小孔，其進口收縮，出口擴散。流道2的兩個交流孔5，一個位於流道2下遊側的近底部，另一個接近流道2的出口。來自抗荷系統或附件的水從接口1進入流道2。當來自抗荷系統或附件的水較多時，一部分水將通過較低位置的交流孔5流進緩衝腔4，緩衝腔4有部分空氣通過較高位置的交流孔5流進流道2與流道2內的空氣混合。在流道2與環境之間的壓力差的作用下，水霧化排出到環境。緩衝腔4中的積水，待無水或較少水從抗荷系統或附件進入流道2時，逐漸從較低位置的交流孔5進入流道2，與空氣混合排出。較低位置的交流孔5接近流道2最凹處的下遊，這樣既可以使平時留在緩衝腔4內的水儘量少，又有利於緩衝腔4內的積水在無水或較少水從抗荷系統或附件進入流道2時，進入流道2。流道2是U形管，結構簡單，工藝上容易實現。
抗荷系統或附件與霧化除水裝置之間可以設置流動控制器。流動控制器的進口接抗荷系統或附件，出口接霧化除水裝置。以可拆卸連接為好。流動控制器的一種優選方法是用其進口的水和緩衝腔的水位作為控制信號，當緩衝腔的水位低於靠近最凹處的交流孔或某一設定位置，同時流動控制器進口處無水時，流動控制器關閉，這兩個條件中任何一個不滿足，流動控制器都要打開。流動控制器的一種簡單方便的型式是電磁閥。
霧化除水裝置的工作壓力和工作溫度應不低於其上遊設備的工作壓力和工作溫度。
權利要求
1.一種抗荷系統和附件的霧化除水方法，其特徵在於採用霧化除水裝置，利用內外壓力差除去抗荷系統或附件中的水。
2.根據權利要求1所述的抗荷系統和附件的霧化除水方法，其特徵在於霧化除水裝置(9)可以安裝在氣源與抗荷調壓器(10)之間的空氣導管(7)上，可以安裝在抗荷調壓器(10)上，也可以安裝在其它附件(8)上。
3.根據權利要求1或2所述的抗荷系統和附件的霧化除水方法，其特徵在於霧化除水裝置(9)可以與抗荷調壓器(10)或其它附件(8)在出廠前組裝，構成具有霧化除水功能的新附件。
4.根據權利要求1所述的抗荷系統和附件的霧化除水方法，其特徵在於使流動控制器的進口與抗荷系統或附件連接，流動控制器的出口與霧化除水裝置連接，利用流動控制器控制除水通道的開通與關閉。
5.一種實現權利要求1所述抗荷系統和附件的霧化除水方法的裝置，包括接口(1)、流道(2)、及噴嘴(3)，其特徵在於流道(2)出口與噴嘴(3)不接觸，該裝置還具有與流道(2)出口及噴嘴(3)都連通的緩衝腔(4)。
6.根據權利要求5所述的抗荷系統和附件的霧化除水裝置，其特徵在於所述流道(2)為累計轉角大於90°的下凹彎曲流道且具有與緩衝腔(4)連通的低於流道(2)出口的交流孔(5)。
7.一種實現權利要求1所述抗荷系統和附件的霧化除水方法的裝置，包括接口(1)、流道(2)、及噴嘴(3)，其特徵在於該裝置還具有緩衝腔(4)，流道(2)為累計轉角大於90°的下凹彎曲流道且具有與緩衝腔(4)連通的低於流道(2)出口的交流孔(5)，噴嘴(3)連接流道(2)。
8.根據權利要求6或7所述的抗荷系統和附件的霧化除水裝置，其特徵在於所述流道(2)是U形管。
9.根據權利要求5至7任一所述的抗荷系統和附件的霧化除水裝置，其特徵在於噴嘴(3)是緩衝腔殼體上的小孔。
10.根據權利要求5至7任一所述的抗荷系統和附件的霧化除水裝置，其特徵在於該裝置還包括一個進口與抗荷系統或附件連接，出口與霧化除水裝置連接，且利用其進口的水位和緩衝腔(3)中的水位作為控制信號的流動控制器。
11.根據權利要求10所述的抗荷系統和附件的霧化除水方法和裝置，其特徵在於流動控制器是常閉式電磁閥。
全文摘要
本發明的目的是提供一種抗荷系統和附件的霧化除水方法和裝置，屬於航空個體防護救生技術領域。所述抗荷系統和附件的霧化除水方法的特徵是利用霧化除水裝置，除去抗荷系統或附件中的水。霧化除水裝置是任何一種能利用內外壓力差，把水霧化除去的裝置。由於水霧化噴出，能在噴出後及時蒸發，不會造成環境周圍物體表面著水。這種方法能有效除去抗荷系統中的水，又避免了用長管把水引往別處或者飛機艙外造成實施困難，或者直接向機艙噴水造成周圍物體表面著水。
文檔編號B64D10/00GK101041384SQ20071002181
公開日2007年9月26日 申請日期2007年4月29日 優先權日2007年4月29日
發明者方賢德 申請人:南京航空航天大學