Regulador electromecánico con modo de funcionamiento primario y de respaldo para regular el oxígeno de los pasajeros.

Un regulador electromecánico para regular el oxígeno de los pasajeros de una aeronave,

que comprende:

un cuerpo de válvula reguladora electromecánico (11) que incluye una cámara de entrada de suministro (46) y una cámara de salida (32);

un puerto de entrada de suministro de oxígeno (16) para recibir oxígeno desde una fuente de oxígeno, estando dicho puerto de entrada de suministro de oxígeno (16) conectado a dicha cámara de entrada de suministro (46) por un primer canal de suministro;

un puerto de salida de oxígeno (18) conectado a dicha cámara de salida (32);

una válvula equilibrada (37) dispuesta en dicho cuerpo de válvula reguladora electromecánico (11), incluyendo dicha válvula equilibrada (37) un canal de válvula (56) definido en dicho cuerpo de válvula reguladora electromecánico (11); y un miembro de válvula (38) dispuesto en dicho canal de válvula (56) y móvil en su interior entre una posición cerrada de la válvula y una posición abierta de la válvula,

una porción de válvula electrónica (14) dispuesta en dicho cuerpo de válvula reguladora electromecánico (11);

y una porción de válvula mecánica (12) dispuesta en dicho cuerpo de válvula reguladora electromecánico (11);

estando el regulador electromecánico caracterizado por:

un diafragma de válvula (34) que separa dicha cámara de entrada de suministro (46) y dicha cámara de salida (32), incluyendo dicho diafragma de válvula (34) una abertura que forma un asiento de válvula (36), estando dicho miembro de válvula (38) empujado para acoplar dicho asiento de válvula (36) en la posición cerrada de la válvula; por dicha porción de válvula mecánica (12) que incluye una cámara de detección de presión de suministro (22) conectada a dicho puerto de entrada de suministro de oxígeno (16), siendo dicha porción de válvula mecánica (12) funcional para mover dicho miembro de válvula (38) entre dichas posiciones abierta y cerrada en respuesta a la presión en dicha cámara de detección de presión de suministro (22) y a la presión en dicha cámara de salida (32); por dicha porción de válvula electrónica (14) que es funcional para mover dicho miembro de válvula (38) entre dichas posiciones abierta y cerrada en respuesta a la presión de la cabina detectada (66) en la aeronave y a la presión de salida detectada en dicho puerto de salida de oxígeno (18); y por el regulador electromecánico que está dispuesto de manera que cambiará automáticamente a un regulador mecánico totalmente funcional proporcionando una presión de salida que excede un nivel requerido, en el caso de un fallo del sistema electrónico o fallo de la fuente de alimentación.

Regulador electromecánico con modo de funcionamiento primario y de respaldo para regular el oxígeno de los pasajeros Antecedentes de la invención La presente invención se refiere a la medición y el control de fluidos y, más particularmente, se refiere a la medición y el control de fluidos del oxígeno suplementario de los pasajeros de una aeronave, particularmente como se utilizaría en una aerolínea de aeronaves comerciales.

Los sistemas de suministro de oxígeno de emergencia, tal como se instalan normalmente en aeronaves para suministrar oxígeno a los pasajeros en caso de pérdida de presión en la cabina a altitudes por encima de 12.000 pies (aproximadamente 19.312km) suelen incluir una fuente de oxígeno respirable suplementario conectada a una máscara facial que se libera desde un compartimento de almacenamiento superior cuando sea necesario. El flujo de oxígeno respirable debe ser suficiente para sustentar a los pasajeros hasta que se restablezca la presión de cabina o hasta que se puede llegar a una altitud inferior, más segura.

Un regulador de presión de oxígeno mecánico convencional se impulsa por la presión neumática de salida a su posición de la válvula con un control preciso programado de suministro de oxígeno proporcionado por un controlador que incluye un procesador con un algoritmo almacenado en su memoria. La unidad de procesamiento responde a sensores que detectan la posición de la válvula, la presión aguas arriba, la presión aguas abajo, y las entradas externas recibidas a través de una unidad de comunicación. Un orificio en el interior del cuerpo del regulador establece el flujo entre la tubería aguas arriba y la tubería aguas abajo, y un disco de válvula se mueve para ocluir o u ocluir parcialmente el orificio para regular el flujo entre la tubería aguas arriba y la tubería aguas abajo.

Un tipo convencional de regulador de presión electrónico tiene un sistema de control por microprocesador que proporciona que la válvula se acerque sin problemas a la presión predeterminada sin sobreimpulso y con fluctuación mínima. La unidad de microprocesador controla una válvula de solenoide de entrada normalmente cerrada y una válvula de solenoide de escape que son responsables de la presión del diafragma del regulador de presión. Las válvulas se accionan con una anchura de impulso variable y una señal de frecuencia variable en base a la diferencia entre la presión predeterminada y la presión actual, que resulta en el funcionamiento libre de fluctuaciones hasta la presión deseada. Otro regulador de presión de fluido similar incluye dos controladores PID. El primer controlador PID y de accionamiento acciona las válvulas operadas por solenoide normalmente cerradas que son la entrada y el escape del diafragma de regulación de presión. El segundo controlador PID y de programación proporciona un bucle de retroalimentación para controlar la presión hasta una presión predeterminada o para suministrar una salida variable controlada con el programa que se almacena internamente o se suministra desde una fuente externa.

Otro tipo de regulador de gas electrónico tiene un regulador de diafragma o de pistón de una válvula de reducción de presión que se controla por un solenoide accionado electrónicamente que hace funcionar las válvulas de alimentación y de purga. La disposición de la purga y de la alimentación es un bucle de derivación alrededor del regulador de presión principal, y se asegura de que los combustibles gaseosos que se regulan no se ventilen a la atmósfera, sino que más bien se ventilen a la salida del regulador con el combustible gaseoso regulado. La modulación de anchura de impulso y/o la modulación de frecuencia se pueden utilizar para variar la relación de tiempos abiertos y cerrados, y por lo tanto la presión de salida, o dos bobinas se pueden utilizar en lugar de una, lo que permite que el control independiente de las válvulas compense los efectos de inercia. Un muelle empuja el regulador de pistón de la válvula de reducción de presión a una posición cerrada en acoplamiento con el asiento de válvula, y un solenoide de bloqueo de alta presión o válvula de cierre con una bobina de funcionamiento del solenoide dispuesta de manera que el solenoide de bloqueo está en la posición de cierre total cuando se desactiva la bobina de funcionamiento.

Otro regulador de presión de gas empujado por muelle controlado por microprocesador convencional se controla por una válvula piloto que se efectúa automáticamente mediante el suministro de presión en aumento en el lado del muelle del diafragma a través de una válvula reguladora electrónicamente ajustable bajo el control de un microprocesador que puede responder a datos de caída históricos, temperatura, temperatura exterior, hora del día, semana o mes, o similares. El regulador de presión incluye un conjunto de válvula de accionamiento eléctrico que tiene una condición de válvula cerrada cuando se energiza eléctricamente y una condición de válvula abierta en ausencia de tensión de excitación, que no pasa por la válvula de regulación de presión eléctricamente controlable cuando se interrumpe el suministro de electricidad.

Ejemplos de la invención proporcionan un regulador electrónico y mecánico híbrido que no es ni un regulador totalmente mecánico ni un regulador totalmente electrónico, sino más bien es una combinación de los dos enfoques, que ofrece lo mejor de ambos métodos. También sería deseable proporcionar un regulador electrónico y mecánico híbrido de este tipo en el que una válvula de solenoide de salida está normalmente abierta, de modo que en el caso de un fallo del sistema electrónico o de un fallo de la fuente de alimentación el sistema volverá automáticamente a un regulador mecánico completamente funcional que proporciona la presión de salida que excede el nivel requerido.

El documento US 2004/216742 desvela una unidad de control de flujo centralizada para regular el flujo de oxígeno en un sistema de distribución de oxigeno de emergencia para múltiples usuarios en una aeronave de pasajeros. La unidad de control incluye una válvula electrónicamente activada seguida por una válvula de control de presión mecánicamente operada.

Sumario de la invención La presente invención proporciona un regulador electromecánico para regular el oxígeno de los pasajeros de una aeronave como se establece en la reivindicación 1.

Ejemplos de la presente invención se proporcionan para un regulador electromecánico híbrido que no es ni un regulador totalmente mecánico ni un regulador completamente electrónico que pasará automáticamente a un regulador mecánico totalmente funcional proporcionando una presión de salida superior a un nivel requerido, en el caso de un fallo en el sistema electrónico o de un fallo de la fuente de alimentación.

En la realización, durante el funcionamiento electrónico normal, una válvula de entrada operada por solenoide del regulador evita que se produzca una purga de oxígeno cuando no se requiere suministro de oxígeno a los pasajeros. La porción electrónica del regulador consiste en una válvula de solenoide de entrada, una válvula de solenoide de salida, un transductor de presión de la cabina, un transductor de salida regulada y un controlador en base a PID. La válvula de solenoide de entrada está normalmente cerrada y la válvula de solenoide de salida está normalmente abierta de manera que en caso de un fallo del sistema electrónico o de un fallo de la fuente de alimentación el sistema cambiará automáticamente a un regulador mecánico totalmente funcional proporcionando la presión de salida que excede el nivel requerido. Durante el funcionamiento mecánico del regulador electromecánico, la porción mecánica del regulador produce una presión de salida lineal como una función de la presión de altitud detectada por un aneroide, y se diseña para exceder marginalmente la curva de presión de salida requerida en todos los puntos.

Preferentemente, el miembro de válvula (o miembro de vástago de la válvula) incluye un cabezal de válvula de vástago para acoplar el asiento de la válvula, una base de miembro de válvula de vástago que incluye una cámara interior, una junta dispuesta sobre el canal de vástago de la válvula y que forma una junta con la base del miembro de válvula de vástago, y un muelle que empuja el miembro de vástago de válvula a la posición cerrada. Preferentemente también, el regulador electrónico incluye también un diafragma móvil que separa la cámara de detección de presión de alimentación de la cámara de salida, con un muelle de detección de presión dispuesto en la cámara de detección de presión de suministro que empuja el diafragma móvil hacia el miembro... [Seguir leyendo]

1. Un regulador electromecánico para regular el oxígeno de los pasajeros de una aeronave, que comprende:

un cuerpo de válvula reguladora electromecánico (11) que incluye una cámara de entrada de suministro (46) y una cámara de salida (32) ; un puerto de entrada de suministro de oxígeno (16) para recibir oxígeno desde una fuente de oxígeno, estando dicho puerto de entrada de suministro de oxígeno (16) conectado a dicha cámara de entrada de suministro (46) por un primer canal de suministro; un puerto de salida de oxígeno (18) conectado a dicha cámara de salida (32) ; una válvula equilibrada (37) dispuesta en dicho cuerpo de válvula reguladora electromecánico (11) , incluyendo dicha válvula equilibrada (37) un canal de válvula (56) definido en dicho cuerpo de válvula reguladora electromecánico (11) ; y un miembro de válvula (38) dispuesto en dicho canal de válvula (56) y móvil en su interior entre una posición cerrada de la válvula y una posición abierta de la válvula, una porción de válvula electrónica (14) dispuesta en dicho cuerpo de válvula reguladora electromecánico (11) ; y una porción de válvula mecánica (12) dispuesta en dicho cuerpo de válvula reguladora electromecánico (11) ; estando el regulador electromecánico caracterizado por:

un diafragma de válvula (34) que separa dicha cámara de entrada de suministro (46) y dicha cámara de salida (32) , incluyendo dicho diafragma de válvula (34) una abertura que forma un asiento de válvula (36) , estando dicho miembro de válvula (38) empujado para acoplar dicho asiento de válvula (36) en la posición cerrada de la válvula; por dicha porción de válvula mecánica (12) que incluye una cámara de detección de presión de suministro (22) conectada a dicho puerto de entrada de suministro de oxígeno (16) , siendo dicha porción de válvula mecánica (12) funcional para mover dicho miembro de válvula (38) entre dichas posiciones abierta y cerrada en respuesta a la presión en dicha cámara de detección de presión de suministro (22) y a la presión en dicha cámara de salida (32) ; por dicha porción de válvula electrónica (14) que es funcional para mover dicho miembro de válvula (38) entre dichas posiciones abierta y cerrada en respuesta a la presión de la cabina detectada (66) en la aeronave y a la presión de salida detectada en dicho puerto de salida de oxígeno (18) ; y por el regulador electromecánico que está dispuesto de manera que cambiará automáticamente a un regulador mecánico totalmente funcional proporcionando una presión de salida que excede un nivel requerido, en el caso de un fallo del sistema electrónico o fallo de la fuente de alimentación.

2. El regulador electromecánico de la reivindicación 1, donde dicha cámara de detección de presión de suministro (22) incluye una pared (25) que tiene una superficie que define un orificio de ventilación de válvula aneroide (29) , y que comprende además un aneroide (30) expuesto a la presión de la cabina y montado adyacente a dicho orificio de ventilación de la válvula aneroide (29) , contrayendo dicho aneroide (30) para abrir dicho orificio de ventilación de la válvula aneroide (29) para ventilar la presión desde la cámara de detección de presión de suministro (22) , y alargándolo para cerrar dicho orificio de ventilación de la válvula aneroide (29) para atrapar la presión en la cámara de detección de presión de suministro (22) , en respuesta a los cambios en la presión de la cabina.

3. El regulador electromecánico de la reivindicación 1, donde dicho miembro de válvula (38) comprende un miembro de vástago de válvula que incluye un cabezal de válvula de vástago (40) para acoplar dicho asiento de válvula (36) , una base del miembro de válvula de vástago (44) que incluye una cámara interior (50) , una junta dispuesta alrededor de dicho canal de válvula (56) y que forma una junta con dicha base del miembro de válvula de vástago (44) , y un muelle (52) que empuja dicho miembro de vástago de válvula hasta dicha posición cerrada.

4. El regulador electromecánico de la reivindicación 1, que comprende además un diafragma móvil (26) que separa dicha cámara de detección de presión de suministro (22) de dicha cámara de salida (32) , y donde un muelle de detección de presión (24) está dispuesto en dicha cámara de detección de presión de suministro (22) y empuja dicho diafragma móvil (26) hacia dicho miembro de válvula (38) .

5. El regulador electromecánico de la reivindicación 1, donde dicha cámara de detección de presión de suministro

(22) está conectada a dicho puerto de entrada de suministro de oxígeno (16) por un segundo canal de suministro (20) .

6. El regulador electromecánico de la reivindicación 5, que comprende además un tornillo de ajuste de sensibilidad

(28) montado en dicho segundo canal de suministro (20) para controlar el flujo de oxígeno en dicha cámara de detección de presión de (22) .

7. El regulador electromecánico de la reivindicación 1, donde dicha porción de válvula electrónica (14) comprende:

una cámara de regulación de suministro electrónica (49) , un tercer canal de suministro (48) que conecta dicha cámara de regulación de suministro de oxígeno electrónica (49) a dicha cámara de entrada de suministro (46) , y un paso de salida de la cámara de regulación de suministro electrónica (58) ;

una primera válvula de solenoide (60) conectada a dicho tercer canal de suministro (48) y móvil entre una posición abierta de la válvula y una posición cerrada de la válvula para abrir y cerrar dicho tercer canal de suministro (48) , estando dicha primera válvula de solenoide (60) normalmente cerrada; una segunda válvula de solenoide (62) conectada a dicho paso de salida de la cámara de regulación de suministro electrónica (58) y móvil entre una posición abierta de la válvula y una posición cerrada de la válvula para abrir y cerrar dicho paso de salida de la cámara de regulación de suministro electrónica (58) , estando dicha segunda válvula de solenoide (62) normalmente abierta; y un controlador (64) para controlar el funcionamiento de dichas primera y segunda válvulas de solenoide (60, 62) .

8. El regulador electromecánico de la reivindicación 7, que comprende además un transductor de presión de la cabina (66) que detecta la presión de la cabina en la aeronave y que genera una señal de presión de la cabina que indica la presión de cabina, y un transductor de presión de salida (68) que detecta la presión de salida en dicho puerto de salida de oxígeno (18) y que genera una señal de puerto de salida que indica la presión en dicho puerto de salida de oxígeno (18) , recibiéndose dicha señal de presión de la cabina y dicha señal de puerto de salida por dicho controlador (64) .