阅读说明：本技术 用于固定流量分配的被动流体阀 (Passive fluid valve for fixed flow distribution ) 是由 昆汀·德斯里 马克西姆·万登布鲁克 于 2020-04-16 设计创作，主要内容包括：一种用于固定流量分配的被动流体阀(50),该流体阀包括：-中空阀体(20),中空阀体包括：○入口(22)；○第一出口(30),第一出口(30)包括界定出上游腔(33)和下游腔(34)的第一限制部(35)；○第二出口(40),第二出口(40)包括界定出上游腔(43)和下游腔(44)的第二限制部(45)；○第一腔和第二腔,-阀构件(5),用于堵塞至两个出口(30,40)之一的通道,并包括：○在第一腔中界定出第一腔室(31)和第三腔室(32)的第一端部(53)；○在第二腔中界定出第二腔室(41)和第四腔室(42)的第二端部(54)；-连通(3133)、(3234)、(4143)、(4244),用于在阀构件的端部对上游腔和下游腔施加压力。(A passive fluid valve (50) for fixed flow distribution, the fluid valve comprising: -a hollow valve body (20) comprising: an inlet (22); a first outlet (30), the first outlet (30) comprising a first restriction (35) delimiting an upstream chamber (33) and a downstream chamber (34); a second outlet (40), the second outlet (40) comprising a second restriction (45) delimiting an upstream chamber (43) and a downstream chamber (44); a first chamber and a second chamber, -a valve member (5) for blocking the passage to one of the two outlets (30, 40) and comprising: defining a first chamber (31) and a first end (53) of a third chamber (32) in the first chamber; defining a second chamber (41) and a second end (54) of a fourth chamber (42) in the second chamber; -a communication (3133), (3234), (4143), (4244) for applying pressure to the upstream and downstream chambers at the end of the valve member.)

用于固定流量分配的被动流体阀

技术领域

本发明涉及一种用于固定且自动地分配出口流量的三通流体阀。

背景技术

比例流体阀是已知的，并且使得通过与移动元件(通常称为阀芯)的位置成比例地改变至每个出口的流体通道而能够将入口流量分配到至少两个出口。通过这种方式，可以通过改变阀芯的位置来分配与入口流量有关的出口流量。

对于至每个出口的流体通道的相同设置，连接到出口的管道中的压降的变化可以导致到阀的出口的流量分配的改变。维持至每个出口的相同流量分配的一种方法是重新调节至每个出口的流体通道，以解决压降的变化。例如，这可以通过借助螺线管致动器移动阀芯来完成，因此需要使用电气控制。

发明内容

根据第一方面，本发明的目的之一是提供一种被动流体阀，该被动流体阀使得能够在两个出口之间获得入口流量的固定分配，而无需使用电气控制。

为此目的，发明人提出了以下的流体阀。

一种用于飞行器设备的液压回路的被动流体阀，该被动流体阀包括：

-中空阀体，该中空阀体包括：

○入口

○第一出口，该第一出口包括第一限制部，该第一限制部界定出第一出口的上游腔和第一出口的下游腔，

○第二出口，该第二出口包括第二限制部，该第二限制部界定出第二出口的上游腔和第二出口的下游腔，

○第一腔，

○第二腔，

-在阀体中可移动的阀构件，该阀构件包括：

○位于第一腔中的第一端部，以便在所述第一腔中至少部分地界定出第一腔室和第三腔室，

○位于第二腔中的第二端部，以便在所述第二腔中至少部分地界定出第二腔室和第四腔室，

所述流体阀包括：

-在所述第一腔室和所述第一出口的所述上游腔之间的第一流体连通；

-在所述第三腔室和所述第一出口的所述下游腔之间的第二流体连通；

-在所述第二腔室和所述第二出口的所述上游腔之间的第三流体连通；

-在所述第四腔室和所述第二出口的所述下游腔之间的第四流体连通。

利用本发明的流体阀，可以自动考虑出口之一处的压力变化，以便维持出口流量的给定分配。换句话说，可以被动地分配固定的出口流量，而不论出口下游的压降如何。

本发明的流体阀包括入口和两个出口以及阀构件，该阀构件用作用于在其出口之间分配入口流量的控制构件。两个出口中的每个出口都有固定的限制部。由第一固定限制部和第二固定限制部中的每一个所产生的压降使得在每个限制部处能够形成上游压力和下游压力，使得这些压力充当阀构件的端部的两侧上的液压力。这通过如上所述的第一流体连通、第二流体连通、第三流体连通和第四流体连通来实现。在稳态流的情况下，两个出口上的压降是恒定的，从而使得在阀构件上的合力为零。出口之一的压力变化(由于下游元件)将导致两个出口中的每个出口的流量分配发生变化。由于流量的分配发生变化，因此在第一限制部和第二限制部处的压降将不再相似，从而将在阀芯上产生合力，直到通过改变阀芯的位置而使这两个压降再次变得相等(使得两个出口之间的流量分配达到与初始分配相同)。

利用本发明的流体阀，可以在不需要致动器的情况下调节控制元件(阀构件)的位置，使得当下游液压条件变化时，两个出口之间的流量分配保持恒定。

利用本发明的流体阀，可以具有不需要任何电子系统的被动流量分配器。本发明的流体阀特别坚固，原因是它不包括用于控制阀构件的位置的任何电子元件或机械致动器。因此，本发明的优点之一是被动地控制阀的能力，其不需要任何致动器或控制回路，并因此减少了与致动器及其控制电子设备有关的质量和成本。本发明的另一个优点在于，移动部件的机械复杂度小于主动阀的机械复杂度，这也使得其操作更加稳健。

本发明的流体阀使得可以通过阀构件的作用在两个出口之间保持固定的流量分配。因此，当连接到第一出口的管道中的流量减小时，在第一出口和第二出口之间的第一可变限制部和第二可变限制部中，由于通过流体连通与阀构件的端部连通的上游腔和下游腔的压力变化而使得第二可变限制部减小且第一可变限制部增大。阀构件的调节第一可变限制部和第二可变限制部的这种运动在两个出口之间保持固定的流量分配。第一管道中流量的降低导致上游腔和下游腔中压力发生变化，这些压力变化会自动反映在阀构件的端部，以在两个出口之间保持这种固定的流量分配。

优选地，第一出口的上游腔和第一出口的下游腔位于第一限制部的两侧。优选地，第二出口的上游腔和第二出口的下游腔(44)位于第二限制部的两侧。

优选地，所述阀构件可在阀体中移动以至少部分地堵塞所述入口与两个出口之一之间的通道。

优选地，第一限制部和/或第二限制部是固定的限制部。优选地，第一出口是第一出口管道，该第一出口管道包括第一出口的上游腔和第一出口的下游腔。优选地，第二出口是第二出口管道，该第二出口管道包括第二出口的上游腔和第二出口的下游腔。

第一腔室在阀体与阀构件的第一端部的外部面之间。第三腔室在阀体的第一内壁与阀构件的第一端部的内部面之间。第二腔室在阀体与阀体的第二端部的外部面之间。第四腔室在阀体的第二内壁与阀体的第二端部的内部面之间。

优选地，第一出口的上游腔不同于第二出口的上游腔。

优选地，当流体阀在运行中时，一方面所述入口和另一方面所述第一出口和第二出口沿流体流动的法线方向定位于相对于所述阀构件的上游和下游。这种构造使得可以具有更加紧凑的流体阀。这种构造将使得在考虑到下游(即出口中)的压降变化时具有更好的灵敏度。在这种构造中，阀构件的位置不影响对下游压降变化的考虑。

优选地，中空阀体还包括：

○第一内壁，该第一内壁包括第一开口并且至少部分地界定出所述第一腔，

○第二内壁，该第二内壁包括第二开口并且至少部分地界定出所述第二腔，

所述阀构件通过它们的第一开口和第二开口穿过所述第一内壁和第二内壁。

优选地，阀构件还包括：第一中间部分和第二中间部分，所述第一中间部分和所述第二中间部分各自被构造成至少部分地堵塞所述入口与两个出口之一之间的通道，使得：

所述第一中间部分与所述第一内壁至少部分地界定出第一中间腔室，

所述第二中间部分与所述第二内壁至少部分地界定出第二中间腔室。

该实施例使得可以响应于压力的变化而使阀构件具有响应，该响应使得能够平衡由本发明的流体阀的几何形状所限定的流量。优选地，阀构件的第一中间部分与阀体一起在入口和第一出口之间限定出第一可变限制部。优选地，阀构件的第二中间部分与阀体一起在入口和第二出口之间限定出第二可变限制部。

优选地，存在：

-在所述第一中间腔室和所述入口之间的第一中间流体连通，以及

-在所述第二中间腔室和所述入口之间的第二中间流体连通。

第一中间流体连通和第二中间流体连通使得能够平衡第一中间腔室和第二中间腔室之间的压力与入口处或第一出口和第二出口处的压力。

优选地，第一中间部分和第二中间部分分别与第一出口和第二出口形成第一可变限制部和第二可变限制部。

第一中间部分和第二中间部分的目的是根据它们在阀体内的位置形成对第一出口和第二出口的两个可变限制部。优选地，第一中间部分和第二中间部分附接到阀构件并且形成可变限制部，可变限制部是成比例的，即与阀构件的位置无关并因此与第一中间部分和第二中间部分在阀体中的位置无关，至第一出口和第二出口的通道截面的总和是恒定的。

优选地，所述第一端部配合在所述第一腔中，并且所述第二端部配合在所述第二腔中，使得第一腔室和第二腔室具有非常小的泄漏，例如第一腔室和第二腔室分别相对于第三腔室和第四腔室被密封。使泄漏降至最低以避免干扰阀的运行。配合意味着在阀体和第一端部之间留有间隙，使得可以移动和润滑。配合可以解释为例如在内燃机中的气缸中的活塞之间有必要的间隙。

阀构件的第一端部和第二端部是第一腔和第二腔中的密封壁。由这些壁形成的密封对于确保本发明的阀的正常运行很重要。壁处的密封不良会导致来自位于出口中的限制部两侧的压力连通不畅，从而导致阀出故障。

优选地，

-在所述第一腔中界定出所述第一腔室和第三腔室的所述第一端部具有第一端部面积为S1的截面，并且，

-在所述第二腔中界定出所述第二腔室和第四腔室的所述第二端部具有第二端部面积为S2的截面，

使得所述第一端部面积S1等于所述第二端部面积S2。

该实施例是特别有利的，这是因为其使得能够基于固定的限制部R1和R2的通道尺寸来固定对称的阀构件和出口流量的分配。因此，可以以S1＝S2的方式使用本发明的阀，使得仅通过改变固定限制部通道R1和R2的尺寸，对称阀构件就可以用于两个出口之间的宽范围的固定流量。这是非常有利的，因为修改S1和S2需要修改阀构件和阀体，而修改固定限制部通道R1和R2的尺寸很容易实现。因此，第一限制部和第二限制部可以适于第一出口和第二出口之间的流量分配的要求。

优选地，

-在所述第一腔中界定出所述第一腔室和第三腔室的所述第一端部具有第一端部面积为S1的截面，并且，

-在所述第二腔中界定出所述第二腔室和第四腔室的所述第二端部具有第二端部面积为S2的截面，

使得所述第一端部面积S1大于所述第二端部面积S2。

例如，当S1大于S2时，则对于固定的限制部通道R1＝R2，本发明的阀被构造成具有使得到第二出口的流量更大的流量分配。

优选地，所述第一限制部具有第一通道截面R1，并且所述第二限制部具有第二通道截面R2，使得所述第一通道截面R1等于所述第二通道截面R2。

例如，对于100％的入口流量变成有50％到第一出口且50％到第二出口的出口流量的固定分配，则应考虑S1＝S2且R1＝R2。应关注的是，以S1不同于S2且R1不同于R2，例如当S2小于S1且R2小于R1时，并反之亦然可以实现这种流量分配。然而，对于出口流量的这种分配，在设计和制造方面考虑S1＝S2且R1＝R2更为简单。

优选地，所述第一限制部具有第一通道截面R1，并且所述第二限制部具有第二通道截面R2，使得所述第一通道截面R1大于所述第二通道截面R2。

优选地，所述第一限制部具有第一通道截面R1，并且所述第二限制部具有第二通道截面R2，使得所述第一通道截面R1小于所述第二通道截面R2。

在前面两个实施例中，例如，S1＝S2，使得两个出口之间的流量分配基于固定限制部的尺寸R1和R2(R1≠R2)。因此，当R1大于R2时，较大的流量固定到第一出口，反之亦然。

位移力是指具有方向和沿着可移动阀构件的可能的运动取向的取向的力。术语限制部或“固定的限制部”是本领域技术人员所熟悉的。可以考虑不同类型的固定限制部。一个非限制性示例是在壁上钻出的圆形孔，该圆形孔的厚度与其直径大小相同。其他示例是弯道，其直径逐渐变窄。

本发明的流体阀具有其他优点。它可能比其他现有解决方案更便宜。它也将具有良好的性能。

优选地，与所述外部压力的所述连通包括过滤器。这满足了对清洁流体的需求。

优选地，阀构件具有旋转对称性。

本发明的流体阀可以与诸如油、机油、燃料之类的不同流体一起使用。本发明的流体阀可以与其他流体一起使用。优选地，本发明的流体阀包括一个或多个过滤器或防污染装置(例如，密封件、泄漏通路)，以减少阀构件被堵塞的风险。本发明的流体阀可用于飞行器设备的液压回路，例如起落架的液压回路。

发明人还提出：

-飞行器设备的液压回路(例如，起落架的液压回路)，

-燃料电池系统，

-涡轮机，以及

-飞行器，

其包括根据本发明的一个或多个流体阀。

附图说明

在对本发明的特定实施例的详细描述中将参照附图阐明本发明的这些和其他方面，在附图中，图1和图2示出了本发明的流体阀的可能的实施例，特别地，图2示出了某些物理变量。

附图未按比例绘制。通常，在附图中，相似的元件由相同的附图标记表示。即使附图中的附图标记在权利要求中指明，但这种标记的存在也不能被认为是限制性的。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的流体阀50的实施例的示例。流体阀包括中空阀体20和三口：入口22、第一出口30和第二出口40。阀50的第一出口30包括第一出口管道，该第一出口管道包括第一限制部35。第一限制部35界定出第一出口的上游腔33和第一出口的下游腔34，第一出口的上游腔33和第一出口的下游腔34位于所述第一限制部35的两侧。阀50的第二出口40包括第二出口管道，该第二出口管道包括第二限制部45。第二限制部45界定出第二出口的上游腔43和第二出口的下游腔44，第二出口的上游腔43和第二出口的下游腔44位于所述第二限制部45的两侧。第一出口30中的第一限制部35使得第一出口的上游腔33和第一出口的下游腔34之间的压降能够指示第一出口30中的流量。因此，如图2所示，第一出口的上游腔33中的压力P1不同于第一出口的下游腔34中的压力P1'，使得在P1和P1'之间存在压力差。P1大于P1'。

中空阀体20包括第一内壁23，该第一内壁包括第一开口23a，该内壁23至少部分地限定出第一腔。中空阀体20包括第二内壁24，该第二内壁包括第二开口24a，该内壁24至少部分地限定出第二腔。

流体阀50包括阀构件5，该阀构件5包括第一端部53和第二端部54，第一端部53位于第一腔中以便在所述第一腔中至少部分地界定出第一腔室31和第三腔室32，第二端部54位于第二腔中以便在所述第二腔中至少部分地界定出第二腔室41和第四腔室42。阀构件通过它们的第一开口23a和第二开口24a穿过第一内壁23和第二内壁24。

图1中的阀构件5包括第一中间部分51和第二中间部分52，每个中间部分被构造成至少部分地堵塞所述入口22与两个出口30、40之一之间的通道。在图1的实施例中，所述第一中间部分51和所述第一内壁23至少部分地界定出第一中间腔室39，并且所述第二中间部分52和所述第二内壁24至少部分地界定出第二中间腔室49。第一中间部分51包括在所述第一中间腔室39和所述入口22之间的第一中间流体连通13，并且第二中间部分52包括在所述第二中间腔室49和所述入口22之间的第二中间流体连通14。

图1和图2中的阀体包括：

-第一流体连通3133，用于连通所述第一腔室31和第一出口的所述上游腔33之间的压力P1；

-第二流体连通3234，用于连通所述第三腔室32与所述第一出口的所述下游腔34之间的压力P1'；

-第三流体连通4143，用于连通所述第二腔室41与所述第二出口的所述上游腔43之间的压力P2；

-第四流体连通4244，用于连通所述第四腔室42和第二出口的所述下游腔44之间的压力P2'。

流体连通3133、3234、4143、4244使得压力P1、P1'、P2、P2'能够传递。流体连通3133、3234、4143、4244具有足够的截面，使得在可忽略的压降下能够进行压力P1、P1'、P2、P2'的传递。

图2示出了本发明的阀50的某些元件处于运行状态中的各种流量、压力和尺寸变量。当将流量D施加在阀50的入口20处时，该阀处于运行状态。因此，流量D被分配为到第一出口30的流量D1和第二出口40的流量D2。流量D1和流量D2由本发明的阀50的构造确定，特别是由第一端部53和第二端部54的尺寸以及第一限制部35和第二限制部45的通道截面确定。在所述第一腔中界定出所述第一腔室31和第三腔室32的第一端部53具有第一端部面积为S1的截面。在所述第二腔中界定出所述第二腔室41和第四腔室42的第二端部54具有第二端部面积为S2的截面。第一限制部35具有第一通道截面R1，并且所述第二限制部45具有第二通道截面R2。

如图1和2所示，阀构件5是对称的，使得第一端部53和第二端部54具有面积S1和S2相等的截面。第一端部53相对于第二端部54对称。它使得能够基于第一通道截面35R1和第二通道截面45R2的相对尺寸在第一出口30和第二出口40之间具有流量分配。实际上，当阀构件是对称的，即S1等于S2时，则由于由第一限制部35和第二限制部45产生的压力差(例如，ΔP1＝P1-P1′并且ΔP2＝P2-P2′)，使得阀构件5相对于第一出口30和第二出口40的位置由通道截面R1和R2之间的比值限定。因此，这些压力差ΔP1和ΔP2直接作用在阀构件的第一端部53和第二端部54上。这是因为压力P1施加在阀构件5的第一端部53的外部面531上，并且压力P1'施加在阀构件5的第一端部53的内表面532上。并且压力P2施加在阀构件5的第二端部54的外部面541上，并且压力P2′施加在阀构件5的第二端部54的内部面542上。

通常，本发明的被动流体阀的运行基于ΔP1＝P1-P1'和ΔP2＝P2-P2'的自动平衡。当ΔP1＝ΔP2时，则阀构件5处于平衡状态，并且流量分配由S1、S2、R1和R2的尺寸限定。我们不想平衡P1和P2，而是平衡(P1-P1')和(P2-P2')(在S1＝S2且R1≠R2的情况下)，这是因为在这种情况下，阀芯处于平衡状态，并且流量分配是所需的流量分配。

在图1和图2中，第一出口30的第一限制部35的截面R1大于第二出口40的第二限制部45的截面R2，则：

-第一出口30的上游腔33中的压力P1大于第一出口的下游腔34中的压力P1'。因此，阀构件5由于压力P1大于压力P1'而使受到位移力，使得阀构件5(构造成至少部分地堵塞入口22与出口30、40之间的通道)可移位，从而可进一步堵塞第一出口30，而较少地堵塞第二出口40；

-第二出口的上游腔43中的压力P2大于第二出口34的下游腔中的压力P2'。因此，阀构件5由于压力P2大于压力P2'而受到位移力，使得阀构件5(构造成至少部分地堵塞入口22与出口30、40之间的通道)可移位，从而可进一步堵塞第二出口40，而较少地堵塞第一出口30。

因此，当第一出口30的第一限制部35的截面R1大于第二出口40的第二限制部45的截面R2时，则例如从阀构件5的有50％到第一出口30的通道和50％到第二出口40的通道的位置开始，压力P2大于压力P1。然后，这种压力差对阀构件5产生位移力，从而通过增大到第一出口30的通道并因此减小到第二出口40的通道来平衡压力P1和P2。然后，这引起到第一出口30的流量D1增加和到第二出口40的流量D2减少。针对第一限制部35的同一截面R1的流量D1的增加引起压力P1升高，并且相反地，针对第二限制部的同一截面R2的流量D2的减少引起压力P2减小。因此，阀构件5通过由于压力P1和P2引起的位移力的作用能迅速找到平衡位置，在该平衡位置，第一出口30和第二出口40之间的第一可变限制部37和第二可变限制部47使得压力P1和P2能够平衡。必须对第一出口的下游腔34的压力P1'和第二出口的下游腔44的压力P2'施加P1'＝P2'，例如P1'＝P2'＝0(位于第一出口30和第二出口40下游的管道中无压降)的这种推理。

对位于第一出口30和第二出口40下游的管道中的压降的修改将会修改压力P1'和/或P2'。这些压力的这种变化将由于压力P1'和/或P2'在第一端部53和/或第二端部54上的作用而在阀构件5上引起位移力，并且引起压力P1和/或压力P2和入口压力P增大。

例如，在图1和图2的实施例中，其中R1大于R2，位于第一出口30下游的管道中的压降的增加主要引起P1'增加并且也引起P1和入口22处的P增加。这使得P1'在阀构件5上的位移力增大，扩大了具有第一出口30的第一可变限制部37，从而使得保持了到第一出口30的流量D1和到第二出口40的流量D2。

不管所引用的示例如何，阀构件5在入口22和第一出口30之间限定出第一可变限制部37，并且在入口22和第二出口40之间限定出第二可变限制部47。

在不同的实施例中，可以修改S1、S2、R1和R2，以将阀50的入口流量限定为D＝D1+D2，阀50的流量比d在[0；1]的范围内，优选地d在0.5至1之间，甚至更优选地d在0.9至1之间，使得：

-对于D1在[0D；0.5D]的范围内且D2在[0.5D；1D]的范围内时，d＝D1/D2，以及

-对于D1在[0.5D；1D]的范围内且D2在[0D；0.5D]的范围内时，d＝D2/D1。

例如，D1＝60％，D2＝40％。

已经结合仅是说明性的并且不应被视为限制性的具体实施例描述了本发明。通常，本发明不限于以上示出和/或描述的示例。使用动词“包括”、“包含”或任何其他变型以及它们的组合绝对不排除存在除了所提到的元件以外的元件。使用不定冠词“一个(a)”、“一个(an)”或定冠词“该(the)”来引入元件并不排除存在多个这样的元件。权利要求中的附图标记不应限制其范围。

总之，本发明也可以描述如下。

用于飞行器设备的液压回路的流体阀50，该流体阀包括：

-中空阀体20，该中空阀体包括：

○入口22，

○第一出口30，该第一出口包括第一限制部35，该第一限制部界定出第一出口的上游腔33和第一出口的下游腔34，第一出口的上游腔33和第一出口的下游腔34位于所述第一限制部35的两侧，

○第二出口40，该第二出口包括第二限制部45，该第二限制部界定出第二出口的上游腔43和第二出口的下游腔44，第二出口的上游腔43和第二出口的下游腔44位于所述第二限制部45的两侧，

○第一内壁23，该第一内壁包括第一开口23a并且至少部分地界定出所述第一腔，

○第二内壁24，该第二内壁包括第二开口24a并且至少部分地界定出所述第二腔，

-可在阀体20中移动的阀构件5，用于至少部分地堵塞所述入口22与两个出口30、40之一之间的通道，该阀构件通过它们的第一开口23a和第二开口24a穿过所述第一内壁23和第二内壁24，并且包括：

○位于第一腔中的第一端部53，以便在所述第一腔中至少部分地界定出第一腔室31和第三腔室32，

○位于第二腔中的第二端部54，以便在所述第二腔中至少部分地界定出第二腔室41和第四腔室42，

所述流体阀50包括：

-在所述第一腔室31和所述第一出口的所述上游腔33之间的第一流体连通3133；

-在所述第三腔室32和所述第一出口的所述下游腔34之间的第二流体连通3234；

-在所述第二腔室41和所述第二出口的所述上游腔43之间的第三流体连通4143；

-在所述第四腔室42和所述第二出口的所述下游腔44之间的第四流体连通4244。