弹簧负载泄压门 |
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| 申请号 | CN201110330008.0 | 申请日 | 2011-10-24 | 公开(公告)号 | CN102563149B | 公开(公告)日 | 2014-10-22 |
| 申请人 | 波音公司; | 发明人 | K·W·邓斯坦; M·E·阿姆斯特朗; M·D·琼斯; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了用于具有壁和在壁中的开口的发动 机舱 的泄压设备。该泄压设备包括： 门 板，其布置成与 发动机 舱的壁中的开口成阻塞关系；多个 铰链 ，其将门板联接至 发动机舱 的壁的内表面； 弹簧 组件，其联接在每个铰链与壁的内表面之间，其中弹簧组件包括具有开口端的罐和被容纳在罐内的弹簧元件；以及 支撑 配件，其安装至发动机舱壁并具有朝罐的开口端延伸的用于对弹簧元件施加压缩 力 的部分。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于具有壁和在所述壁中的开口的发动机舱的泄压设备，包括： |
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| 说明书全文 | 弹簧负载泄压门[0001] 相关申请的交叉参考 [0002] 本申请涉及2010年11月19日由Michael E.Armstrong等人提交的名称为“SPRING LOADED PRESSURE RELIEF DOOR”的美国专利申请No.12/927,659。 技术领域背景技术[0004] 飞机制造厂在不断的压力下减少由飞机产生的噪音，以便满足越来越严格的噪音认证条例。飞机发动机是总的飞机噪音的主要贡献者。由于先进的高函道比发动机，已使航空发动机明显较安静。这些发动机不是直接从喷气排气而是从旁通空气获得相当大部分的发动机总推力，该旁通空气围绕发动机的芯由发动机驱动的向前安装的风扇推动。 [0005] 本领域众所周知的是，需要靠近发动机的喘振线操作气体涡轮发动机，以便从一个稳态操作模式尽可能快地过渡至另一稳态操作模式。超过喘振线的偏移是不能容忍的，因为喘振可能导致突然的推力损失和/或发动机过温。通常，发动机控制监测各种发动机参数，并包括用于自动控制发动机的发动机参数的列表，以解释该控制设计用于的特定发动机(具有足够的安全系数)的喘振特性。在稳态发动机操作期间，已知根据基于诸如高度、马赫数和发动机功率水平的参数的特定列表调整压缩器放气阀。在瞬态发动机操作期间，稳态放气阀位置被重置成打开得更大的一量，该量是压缩机的速度变化的实际速率与压缩机的速度变化的最大预计速率的比率的函数，其偏向于解释发动机转速(即功率水平)。变化的实际速率越靠近变化的预计最高速率，则放气阀被打开得越大。压缩机操作线越靠近失速线，则发动机性能越好。为了满足发动机噪音要求，已发现需要使用发动机瞬态放气排气系统。一种已知的布置采用反推力装置整流罩设计，其由于由发动机放气系统产生的附加压力而使触发器闭锁泄压门成为必需，以在正常操作期间迅猛张开。这样的事件是不可接受的。另一提出的解决方案涉及在整流罩中增加大的通风孔；然而，由于扇流(fan stream)的气动阻力，这样做将负面地影响发动机性能。又一提出的解决方案涉及提高迅猛张开现有的触发器闭锁泄压门所需的压力，但这需要加强整流罩以经受住提高的压力负载，这继而增大整流罩重量。 [0006] 因此，具有很大意义的是找到一种更可行的方式以缓解发动机瞬态放气阀排气压力，其避免已知解决方案的上述缺点和不足。 发明内容[0007] 在本发明的一个方面中，一种用于具有壁和在壁中的开口的发动机舱的泄压设备包括：门板，其与发动机舱的壁中的开口布置成阻塞关系；多个铰链，其将门板联接至发动机舱的壁的内表面；弹簧组件，其联接在每个铰链与壁的内表面之间，其中弹簧组件包括罐/滤罐和容纳在罐内的弹簧元件以及支撑配件，支撑配件的一部分在罐中以便在弹簧元件上施加压缩力。 [0008] 在本发明的另一方面中，用于具有壁和在壁中的开口的发动机舱的泄压设备包括：门板，其与发动机舱的壁中的开口布置成阻塞关系；多个铰链，其将门板联接至发动机舱的壁的内表面；弹簧组件，其联接在每个铰链与壁的内表面之间，其中弹簧组件包括罐和容纳在罐内的弹簧元件以及支撑配件，支撑配件被安装至发动机舱壁并且一部分朝罐的开口端延伸以便在弹簧元件上施加压缩力。 [0009] 在本发明的一个变体中，弹簧元件具有与罐的开口端连通的一个端部，并且支撑配件部分靠着弹簧元件的一个端部定位。 [0010] 在本发明的另一变体中，罐在铰链的端部之间枢转地安装至铰链，并且与每个铰链相关的支撑配件包括邻近罐的横杆，邻近罐的开口端的弹簧组件的端部，其与支撑配件的横杆可操作地联接，以在门板进入发动机舱壁开口或脱离发动机舱壁开口的任何运动之前使预载的压缩力施加在弹簧元件上。 [0011] 在本发明的另一变体中，Ti-6-2-4-2是用于门板、铰链和支撑配件的金属材料，而弹簧元件由镍合金718制成。 [0012] 在又一变体中，罐包括与罐开口端相对的端盖，罐限定压缩弹簧元件所沿的压缩轴线，铰链包括细长铰链元件，其具有附接至门板的一个端部和枢转地安装至发动机舱壁的相对的端部，铰链元件在端部之间承载至少一个横向延伸的构件，并且罐的端盖枢转地安装至一个横向延伸的构件，由此，当门板打开和关闭时，支撑配件的横杆移入和移出罐开口端，从而对罐中的弹簧元件施加压缩力和去除罐中的弹簧元件上的压缩力。 [0013] 在本发明的又一变体中，横向延伸的构件限定第一枢轴线，而铰链限定离支撑配件的横杆比第一枢轴线远的第二枢轴线。 [0014] 在本发明的又一变体中，当门板打开时，罐的压缩轴线与第二枢轴线之间的距离减小，从而压缩罐中的弹簧元件。 [0015] 在本发明的又一变体中，当门板关闭时，罐的压缩轴线与第二枢轴线之间的距离增大，使得弹簧元件上的压缩力被释放。 [0016] 在本发明的又一变体中，当门板打开时，罐的压缩轴线与第二枢轴线之间的距离减小，从而压缩罐中的弹簧元件，并且当门板关闭时，压缩轴线与第二枢轴线之间的距离增大，使得弹簧元件上的压缩力被释放，由此近似恒定的打开和关闭力贯穿门板的整个运动范围控制门板的运动。 [0017] 在本发明的又一变体中，当门板关闭时，弹簧元件完全容纳在罐内，并且罐保护弹簧元件免受来自发动机舱内的发动机操作的热气的冲击，从而增强弹簧元件的耐用性。 [0018] 在本发明的又一变体中，在罐开口端附近的在罐的直接相对侧中设置有狭槽，并且弹簧护圈支撑装配在狭槽中并沿狭槽倚靠的止动销，狭槽具有有限的轴向范围，使得当门板打开时，防止门板碰撞位于发动机舱外的结构零件。 [0019] 在本发明的另一变体中，罐包括靠近开口端的小锁定孔，小锁定孔允许杆的插入，以保持弹簧元件处于压缩，使得能拆卸弹簧元件或弹簧组件。 [0020] 在本发明的又一变体中，铰链元件在其端部之间承载两个横向延伸的构件，并且弹簧组件包括分别具有开口端并容纳其自己的弹簧元件的两个罐，并且支撑配件的横杆邻接所述两个罐的开口端、并与所述两个罐的开口端可操作地联接。 [0021] 在本发明的又一变体中，两个横向延伸的构件向铰链元件的相对侧突出并且是同延的。 [0022] 在本发明的又一变体中，一种通过打开和关闭阻塞发动机舱中的开口的泄压门来释放发动机舱内的超压的方法包括以下步骤：在壁上将泄压门与开口安装成阻塞关系；将门枢转地固定至发动机舱的内表面，使得当发动机舱中的压力超过阈值量时，门关于发动机舱向外打开；将弹簧附接在门与发动机舱的内表面之间，使得弹簧将门保持在其中开口关闭的第一位置；以及将弹簧压缩阈值量，使得只有当发动机舱中的压力超过阈值力时，门才移离开口。 [0023] 该方法的一个变体需要将弹簧包围在罐内的另一步骤，使得保护弹簧免受腐蚀性废气。 [0024] 该方法的另一变体包括将枢轴设置在门与发动机舱的内表面之间和相对于枢轴布置弹簧的步骤，使得当门打开时，弹簧的压缩轴线与枢轴之间的距离减小，由此压缩弹簧元件，并且当门关闭时，弹簧的压缩轴线与枢轴之间的距离增大，使得弹簧元件上的压缩力被释放，由此近似恒定的打开和关闭力贯穿门的整个运动范围控制门的运动。 [0025] 本发明的又一方面需要用于通过使泄压门从阻塞发动机舱中的开口的第一位置移动到至少一个其他的位置来释放发动机舱内的超压的设备，在该至少一个其他位置中，开口被开启，并且发动机舱中的超压被释放，该设备包括一对第一支架和一对第二支架，其中该对第一支架靠近开口安装至发动机舱的壁，每个第一支架均包括：枢轴；安装在枢轴与门之间的鹅颈式铰链，其中枢轴使门能运动进入与开口成阻塞关系和脱离与开口的阻塞关系；以及弹簧组件，其包括具有附接至相应的鹅颈式铰链并由相应的鹅颈式铰链承载的第一区域的弹簧元件；并且其中该对第二支架安装至发动机舱壁，并每个第二支架都具有靠在相应的弹簧元件上并向相应的弹簧元件施加阈值压缩力的部分，阈值力用于将门保持在其第一位置，直到发动机舱中的压力超过阈值力为止，因此当发动机舱中的压力变得过高并且阈值力被克服时，门克服相应弹簧元件的力关于发动机舱向外打开至其至少一个其他位置中的一个位置。 [0026] 该设备的一个变体包括弹簧组件，该弹簧组件还包括容纳弹簧元件并保护弹簧元件免受发动机舱内的腐蚀性排气的容器，并且第二支架的在相应的弹簧元件上施加阈值力的部分接合从第一区域拆卸的第二区域。该设备的另一变体需要包含飞机涡轮的发动机舱。 附图说明[0028] 图1A是根据本发明的门板组件的透视图； [0029] 图1B是在去除弹簧组件结构的一部分的情况下，在图1A所示的圆圈区域B-B中的门板组件的部分的放大透视图； [0030] 图2是联接至图1A所描绘的门板的弹簧组件的横截面视图，其中门板处于关闭位置；以及 [0031] 图3是联接至图1A所描绘的门板的弹簧组件的横截面视图，其中门板处于打开位置。 具体实施方式[0032] 现在将参考附图在下文中更充分地描述本发明的实施例。然而，许多不同的实施例是设想的，并且本发明不应被解释成限于在此提出的实施例；相反，提供这些实施例，使得本发明全面且完整并更好地向本领域的技术人员表达本发明的范围。 [0033] 在本发明最宽广的意义上，本发明提出了一种泄压机构，其包括用于打开经受可变压力环境的发动机舱的门，其中当压力超过预定的阈值时致动泄压机构，并且用于打开或关闭门的力贯穿门的整个运动范围大致为恒定的。 [0034] 本发明还包括一种结构布置，其在不向交通工具增加明显的重量的情况下，用于缓解交通工具发动机舱中的高的压力水平，该高的压力水平由发动机放气压力中超过预定的阈值量的增加或突然的尖峰产生。 [0035] 图1A是发动机舱或罩100的壁的内表面的视图，其示出安装在发动机舱壁中的开口104中的门板102。开口可稍大于面板，并且可包括围绕开口或门板的周边设置的密封(未示出)。铰链组件150均包括在前向部分处邻近开口安装至发动机舱的壁的铰链元件160(以下讨论更多)以及经由紧固件402(见图1B)固定至门板的前向部分的第二部分。 由于该布置，门板102能够绕枢轴线P沿向下方向从开口104中的第一“关闭”位置(如图 1A所示)枢转到第二“打开”位置，在该第二“打开”位置中，门板从开口向外设置并离开发动机舱的内壁。即，如图1A中所看到的，当门板从如图1A所示的关闭位置向打开位置移动时，门板102的后向部分102R从发动机舱壁的平面向下移动。 [0036] 尽管图1A描绘了将门板固定至发动机舱壁的两个铰链组件，但应理解的是，本发明设想使用一个或更多个铰链组件来固定门板102，取决于门板的尺寸和重量以及可逐渐形成的发动机放气压力的力的大小。 [0037] 由于将门板固定至发动机舱壁的所有铰链组件在构造和组成元件方面基本相同，所以以下是将门板102枢转地固定至发动机舱壁的铰链组件中的一个铰链组件的描述。因此，在以下的段落中仅需要描述铰链组件中的一个铰链组件。 [0038] 参考图1A、图1B、图2和图3，能够看到的是，每个铰链组件均包括安装至发动机舱壁的内表面的支撑配件110。支撑配件包括：后向延伸的第一部分112，其在开口104的一侧固定至发动机舱壁；和前向延伸的第二部分114，其终止于大致与开口104的前向壁F平行布置的横杆116中。蹄形配件132也安装至发动机舱壁的内表面。蹄形配件前向固定至发动机舱并且横向固定至开口104，并与支撑配件110前向地对准并且与支撑配件110成一直线。每个蹄形配件132均包括一对平行的蹄形臂142a、142b和横跨臂的蹄形销144。鹅颈式铰链元件160在每个蹄形销与门板之间延伸，该鹅颈式铰链元件160具有附接至门板的前向部分的后向延伸的鼻部162和设置在一对平行的蹄形臂142a、142b之间的前向延伸的踵部164。鹅颈式铰链元件160枢转地固定至蹄形销144。 [0039] 每个铰链组件150均包括安装在支撑配件的横杆116与弹簧组件枢轴杆210之间的弹簧组件200，该弹簧组件枢轴杆210关于蹄形销后向地固定至鹅颈式铰链元件和关于鹅颈式铰链元件横向地并在鹅颈式铰链元件的相对侧上延伸。弹簧组件200包括从蹄形配件后向地延伸的一个或更多个柱形弹簧外壳或罐220；如图1中所看到的，一个弹簧罐支撑在鹅颈式铰链元件的每一侧上。然而，还应理解的是，本发明还设想弹簧罐中的两者均位于鹅颈式铰链元件的相同侧上的布置。每个罐的前向端均包括具有凸起214的端盖212。凸起包括允许凸起枢转地固定至枢轴杆210的通孔232。罐的后向端是打开的，用于接收要被容纳在每个弹簧罐220内的柱形压缩弹簧元件222。 [0040] 图2示出弹簧元件222，其由活塞元件242的前向端以稍微压缩的状态保持在弹簧元件222相应的罐220中，该活塞元件242在罐中滑动并枢转地固定至横杆116。该布置将预载力强加于弹簧元件222，众所周知，在正常条件下在发动机操作期间发动机舱内总是存在某一压力水平，所以该弹簧元件222确保在正常的发动机操作期间不会强迫门板打开。此外，活塞元件起作用，以在其(弹簧元件)容纳在罐220内的同时包含和稳定压缩弹簧元件222。罐还保护弹簧元件222免受热的发动机的放气，这延长弹簧元件的使用寿命。凸起214的通孔232便于弹簧组件相对于鹅颈式铰链元件160的枢转运动，使得在门板打开和关闭时，当鹅颈式铰链元件相对于蹄形配件枢转时，鹅颈式铰链元件的运动被弹簧元件222阻尼。 [0041] 每个罐的后向端均具有在罐的外壁中具有直接/直径相对的狭槽230，该狭槽230沿罐的纵向范围在前向方向上延伸。两个止动销240被插入活塞元件中直接布置的孔242中。孔与罐的纵向范围正交延伸。在弹簧元件处于其相应的罐中之后，止动销被插入穿过孔并插入活塞元件中，从而产生活塞组件。当门板打开并且弹簧压缩时，止动销依靠在柱形周向壁中的罐狭槽230中并由罐狭槽230引导。止动销用于防止门板打开太远，以及在安装之前将弹簧保持在弹簧组件内的预载状态。 [0042] 直接相对的安装和拆卸孔300在狭槽230后面邻近罐周向壁的最后部分并穿过活塞的后向端而形成。安装和拆卸孔允许从弹簧组件罐安装和/或拆卸弹簧元件222。在将弹簧组件安置到一起的过程中，首先将弹簧元件插入罐中。然后，将活塞元件插入罐中，靠着弹簧元件的后向端。弹簧元件被迫进入“稍微压缩”的状态，并且可用杆(未示出)临时保持处于“稍微压缩”的该位置，该杆正好在止动销插入到活塞元件孔242中或从活塞元件孔242拆卸之前插入安装和/拆卸孔300中。当需要从罐拆卸弹簧元件、或者从弹簧组件与鹅颈式铰链元件的连接拆卸弹簧组件时，将杆插入安装和/或拆卸孔中，因此释放弹簧元件上的预载，所以能安全地安装或/拆卸弹簧组件。 [0043] 图3示出相对于发动机舱壁开口中的开口104处于打开位置的门板102。由于发动机舱压力超过预置的阈值弹簧力，所以当门板从其阻塞开口104的初始位置移动至完全打开的门板位置时，罐中的弹簧元件222继续被压缩。当发动机舱压力恢复至低于预置的阈值时，弹簧力使门板回到关闭位置。 [0044] 图2和图3还描绘了弹簧组件的几何形状贯穿门板的整个运动范围如何产生近似恒定的打开或关闭力、以及在裂管或发动机放气排气期间在整流罩压力作用下如何帮助缓解。弹簧罐的纵向轴线与铰链枢轴144之间的距离从当门板关闭并阻塞开口104时的最大距离L1(图2)变成当门板打开时的最小距离L2(图3)。在L1时，弹簧弹力最小，然而在L2时，弹簧弹力为其最大值。 [0045] 优选地，门板、铰链和弹簧组件部件由钛合金Ti-6-2-4-2制成，而弹簧本身由镍合金718或镍合金625制成。 [0046] 还可如以下所示地要求保护另外的实施例。 [0047] A19.用于通过使泄压门从阻塞发动机舱中的开口的第一位置移动到至少一个其他的位置来释放发动机舱内的超压的设备，在该至少一个其他位置中，开口被开启，并发动机舱中的超压被释放，该设备包括： [0048] 一对第一支架，其靠近开口安装至发动机舱的壁，每个第一支架均包括： [0049] 枢轴， [0050] 鹅颈式铰链，其安装在枢轴与门之间，其中枢轴使门能运动进入与开口成阻塞关系和脱离与门的阻塞关系，以及 [0051] 弹簧组件，其包括具有附接至相应的鹅颈式铰链并由相应的鹅颈式铰链承载的第一区域的弹簧元件，以及 [0052] 一对第二支架，其安装至发动机舱壁，并分别具有靠在相应的弹簧元件上并向相应的弹簧元件施加阈值压缩力的部分，阈值力用于将门保持在其第一位置，直到发动机舱中的压力超过阈值力为止，因此当发动机舱中的压力变得过高并且阈值力被克服时，门克服相应弹簧元件的力关于发动机舱向外打开至其至少一个其他位置中的一个位置。 [0053] A20.A19要求保护的设备，其中所述弹簧组件还包括容纳弹簧元件并保护弹簧元件免受发动机舱内的腐蚀性排气的容器，并且第二支架的在相应的弹簧元件上施加阈值力的部分接合从第一区域拆卸的第二区域。 [0054] A21.A20要求保护的设备，其中发动机舱包含飞机涡轮。 [0055] 尽管已参考优选实施例做出本发明，但本领域的技术人员应理解的是，在不偏离本发明的范围的情况下，可做出各种改变，并且等同物可代替本发明的元件。 |
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