[发明专利]组合式蝶形/球形阀

说明书

提供一种具有复合阀构件的阀及阀组件。阀包括具有入口(24)、主出口(26)以及次出口(28)的壳体(22)。复合阀构件可旋转地定位于壳体内。复合阀构件具有完全关闭位置，其该完全关闭位置中，复合阀构件阻止入口和主出口之间的流动并且阻止入口和次出口之间的流动。复合阀构件在其第一侧上包括平面部和半球部。平面部在完全关闭位置中面对入口并且半球部在完全关闭位置中面对次出口。

技术领域

本发明一般地涉及涡轮发动机，并且更具体地涉及用于调节来自涡轮发动机的压缩机级的排放空气(bleed air)的装置及方法。

背景技术

在本领域中，通常已知从涡轮发动机的燃烧部段上游的压缩机部段抽取或“排放”空气。这种排放空气用于各种功能，这些功能包括但不限于机舱增压、发动机可操作性、气动致动器供能、防冰等。

很多现代系统通过使用多个空气阀来调节这种排放空气。每个空气阀与压缩机部段的某一部分流体连通。控制由每个空气阀的内部计量元件所提供的限制来控制允许从压缩机部段流出的排放空气的量。该已调节的排放空气从每个空气阀流动到适当的目的地，以实现上文所标示的一个或多个示例性功能。

遗憾的是，这种现代系统是复杂的。实际上，这些现代系统通常涉及多个独立的空气阀，这些空气阀各自具有独立的致动器或者至少具有由单个致动器所控制的多个分开的计量元件，这些计量元件通过相对复杂的联接装置而各自连接到单个致动器。作为一个示例，压缩机部段的级可以利用各自具有致动器的两个独立的空气阀，或者利用其中具有通过联接装置而连接到单个致动器的两个计量元件的单个阀。虽然上述系统已被证明能够充分地调节排放空气，但这些系统也具有较大的总发动机占据面积、具有多的部件数量、通常系统的联接装置复杂并且往往成本高。

最近的设计已包括允许实现主要排放空气功能以及次要功能的单个计量元件。虽然这种系统比现有设计具有显著进步，但是申请人已经发现，对于约2英寸口径的较小排放阀口尺寸(即，较小的排放功能)而言，这样的设计在空间和重量方面并不高效。也就是说，即使是这种较小的排放功能，这种系统仍需要足够大的致动器来处理计量元件上的内部阻力矩。然而，对于较小的排放功能而言，也期望具有较小的尺寸和重量的外壳。因此，在本领域中，需要一种在较小的排放应用中调节排放空气的装置及方法，该装置及方法具有减小的内部摩擦力和阻力矩的量以减少整个致动器尺寸要求。

本发明提供了这种装置及方法。根据本文所提供的对本发明的描述，本发明的这些和其它优点以及额外的发明特征将显而易见。

发明内容

在一个方面中，提供了一种阀，该阀在单个组件中同时提供蝶形阀以及球形阀的优点。根据该方面的这种阀的实施例包括壳体。壳体具有入口、主出口以及次出口。复合阀构件可旋转地定位于壳体内。复合阀构件具有完全关闭位置，在该完全关闭位置中，复合阀构件阻止入口和主出口之间的流动并且阻止入口和次出口之间的流动。复合阀构件在其第一侧上包括平面部以及半球部。平面部在完全关闭位置中面对入口并且半球部在完全关闭位置中面对次出口。

在根据该方面的某些实施例中，复合阀构件具有与第一侧相反的第二侧。第二侧包括平面部。密封凹槽插设在第一侧和第二侧之间。密封件定位于密封凹槽内并且在复合阀构件和壳体的内表面之间提供径向密封。

在根据该方面的某些实施例中，孔口通过半球部而形成。平面部暴露于穿过孔口的流动(流体流)。孔口可选择性地与次出口对准，以使得在复合阀构件的至少部分打开位置中流动路径在入口、孔口和次出口之间延伸。孔口可以是具有开口侧的细长槽。

半球部还可以包括内腔或内部袋状部(internal pocket)。内腔从复合阀构件的中心轴线偏移。

在根据该方面的某些实施例中，还可以设置有从复合阀构件的第二侧的平面部延伸的流动特征件或流动型件(flow feature)。流动特征件定位于复合阀构件的外周处。流动特征件部分地沿着复合阀构件的外周延伸。