DE2907826A1 - Luftumlaufkuehlsystem fuer ein flugzeug und verfahren zum kuehlen einer kabine o.dgl. in einem flugzeug - Google Patents
Luftumlaufkuehlsystem fuer ein flugzeug und verfahren zum kuehlen einer kabine o.dgl. in einem flugzeugInfo
- Publication number
- DE2907826A1 DE2907826A1 DE19792907826 DE2907826A DE2907826A1 DE 2907826 A1 DE2907826 A1 DE 2907826A1 DE 19792907826 DE19792907826 DE 19792907826 DE 2907826 A DE2907826 A DE 2907826A DE 2907826 A1 DE2907826 A1 DE 2907826A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- air
- cabin
- turbine
- compressed air
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 35
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims description 33
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 20
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims description 14
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 7
- 239000003570 air Substances 0.000 claims 83
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 claims 6
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 11
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 9
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 4
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 101100400378 Mus musculus Marveld2 gene Proteins 0.000 description 1
- 241000158147 Sator Species 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000003197 gene knockdown Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000003134 recirculating effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000010257 thawing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D21/00—Defrosting; Preventing frosting; Removing condensed or defrost water
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
- B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
- B60H1/32—Cooling devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D13/00—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft
- B64D13/06—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft the air being conditioned
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D13/00—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft
- B64D13/06—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft the air being conditioned
- B64D2013/0603—Environmental Control Systems
- B64D2013/0688—Environmental Control Systems with means for recirculating cabin air
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
- F05B2220/00—Application
- F05B2220/50—Application for auxiliary power units (APU's)
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
- F25B9/004—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being air
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/50—On board measures aiming to increase energy efficiency
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Pulmonology (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Central Air Conditioning (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf turbinenbetriebene Luftumlaufkühlsysteme
(Luftzykluskühlsysteme) zum Versorgen von Flugzeugkabinen oder anderen Belastungen mit Kühlluft und
betrifft insbesondere ein System, in welchem ein großes Volumen von im Kreislauf aus der Kabine durch ein Gebläse
oder einen Ejektor zurückgeförderter Luft benutzt wird, um das Vereisen des Turbinenauslasses und von stromabwärtigen
Kanälen zu verhindern, und welches die Verwendung eines eisfreien Regenerativwärmetauschers zum Niederschlagen von Feuch-
» tigkeit aus in die Turbine eintretender Luft gestattet. Ein verbesserter Umlauf- oder Zykluswirkungsgrad wird durch wirksame
Ausnutzung der Rückfördereinrichtung erzielt, d.h. durch
909837/0623
eine Konstruktion, die die maximal mögliche Lüftungsgeschwindigkeit
für die Belastung ergibt, und durch die Möglichkeit, hohe Versorgungsluftdrücke wirksam auszunutzen.
Da die Kosten und Verfügbarkeit von Kraftstoff beim Betrieb von Flugzeugen bedeutende Faktoren werden, ist ein
besserer Wirkungsgrad des Betriebes von Flugzeugteilen erwünscht, um verfügbare Energie zu sparen. Eines der Systeme
in modernen Flugzeugen, welches nennenswerte Leistung verbraucht, ist das Luf tumlaufumgebungs.steuersystem. Ein
höherer Wirkungsgrad in diesem System wird zu großen Kraftstoff einsparungen führen. Ein Haupthindernis bei der Verbesserung
des LuftumlaufSystemwirkungsgrades ist die Verstopfung, die durch Eis hervorgerufen wird, welches sich
in dem Turbinenauslaß und den stromabwärtigen Kanälen des Luftumlaufkühlsystems bildet. Der maximale Versorgungsdruckwert, der benutzt werden könnte, wäre der Druck, der die Vereisung
an dem Turbinenauslaß erzeugt hat, und die Kühlung, die durch irgendeinen höheren Druck erzielt wird, wird wegen
der Enteisungssteuereinrichtungen, die zum Verhindern der Eisbildung erforderlich sind, notwendigerweise vergeudet.
Infolgedessen kann bislang die gesamte Druckenergie, die in der verdichteten Versorgungsluft verfügbar ist, aufgrund
der Vereisungsprobleme nicht wirksam ausgenutzt werden.
Bei dem Versuch, die Beschränkungen der Lufttemperatur an dem Turbinenauslaß zu überwinden, um die Bildung von Eis zu
verhindern, wird in einigen bekannten Luftumlaufkühlsystemen
eine geringe Menge von Luft aus der Belastung zurückgefördert und die zurückgeförderte Luft wird an einer Verbindungsstelle
mit der Turbinenauslaßluft vermischt. Ein System dieser Art wird gegenwärtig in dem Hubschrauber "S-76" benutzt,
der von der Fa. Sikorsky, einer Tochtergesellschaft der Anmelderin,
hergestellt wird. Diese Lösung hat den Vorteil, daß
es mit ihr möglich ist, sehr niedrige Turbinenauslaßtemperatüren
zu benutzen, um den erforderlichen Strom von Druckluft zu verringern, und daß sie außerdem für eine maximal
mögliche Lüftungsgeschwindigkeit in der Belastung sorgt, da die volle Summe der Rückförderströmung plus der Druckluftversorgungsströmung
zur Kabinenlüftung benutzt wird. Ein Nachteil eines Systems dieser Art besteht darin, daß bei ihm
mit einfachen überlaufstutzen an dem Turbineneinlaß und in
der Belastungsverteilungsleitung gearbeitet wird, um Feuchtigkeit aus der Luftversorgung zu entfernen, wobei es sich
um ein Verfahren handelt, das nicht geeignet ist, große Feuchtigkeitsmengen abzuführen.
Andere Luftumlaufkühlsysteme benutzen einen Regenerativwärmetauscher
in dem Versorgungsluftweg stromaufwärts des Turbineneinlasses, um Feuchtigkeit an dem Turbineneinlaß niederzuschlagen
und dadurch Probleme zu vermeiden, die durch den herkömmlichen Coalescer-Wasserabscheider verursacht werden.
Ein Regenerativwärmetauscher dieser Art wird in dem Beil-Hubschrauber "Huey Cobra" benutzt, der ein von der Fa.
AiResearch hergestelltes Klimasystem hat. Ein Nachteil dieser Art von System ist darin zu sehen, daß es nicht möglich
ist, aufgrund von Vereisungsproblemen in dem Regenerativwärmetauscher sehr kalte Turbinenauslaßtemperaturen zu benutzen.
Andere bekannte Luftumlaufkühlsysteme arbeiten mit der Rückförderung
von Luft aus der Belastung, die mit der Luft vermischt wird, welche durch die Druckluftversorgung geliefert
wird, bevor die Luft durch die Turbine gekühlt wird. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß der Belastung ein Lüftungsdurchsatz geliefert wird, der gleich der Summe der Druckluftversorgung
und der rückgeförderten Luft ist. Ein System dieser Art wird in dem Flugzeug Boeing 747 verwendet. Ein
Vorteil dieses Systems besteht darin, daß eine maximale Kabinenlüftungsleistung für eine feste Rückfördergebläsekapazi-
909837/0623
tat erzielt wird. Das volle Ausnutzen der Rückfördergebläseströmung
verringert die parasitäre Wärmebelastung der Rückfördergebläseeingangsleistung und erzeugt deshalb den für
die Rückforderschleife des Zyklus maximal möglichen Wirkungsgrad.
Leider kann diese Art von System die gesamte Druckenergie in der unter Druck gesetzten Versorgungsluft wegen der
Vereisung, die durch die unter dem Gefrierpunkt liegenden Temperaturen an dem Turbinenauslaß und in stromabwärtigen
Kanälen erzeugt werden, nicht vollständig ausnutzen.
Bei vielen bekannten Luftzykluskühlsystemen wird ein Enteisungssteuerventil
benutzt, das in der erforderlichen Weise geöffnet wird, um warme Luft von stromaufwärts des Turbineneinlasses
dem Turbinenauslaß zuzuführen, damit Eis daran gehindert wird, sich anzusammeln und eine Blockierung stromabwärts
des Turbinenauslasses hervorzurufen. Das Flugzeug Boeing 747 benutzt diese Art von System.
Die Erfindung überwindet die Beschränkungen und Nachteile der bekannten Luftumlaufkühlsysteme und schafft ein System,
das den höchst möglichen Wirkungsgrad hinsichtlich einer maximalen Kühlung oder einer maximalen Belüftung der Last hat.
Das System kann entweder für eine größere Strömung zu der Belastung bei einer gegebenen Eingangsleistung oder für dieselbe
Strömung zu der Belastung unter Verwendung einer geringeren Eingangsleistung ausgelegt werden.
Die Erfindung schafft ein Flugzeugumgebungssteuersystem, das äußerst wirksam ist und weit weniger Energie als bekannte
Systeme verbraucht.
Weiter schafft die Erfindung ein Luftzyklus- oder Luftumlauf kühlsystern,
welches rückgeförderte Luft aus der Belastung vermischt mit der gekühlten Luft aus einer Expansionsturbine
benutzt, um gleichzeitig jedwedes Eis zu schmelzen, das
909837/0823
an dem Auslaß der Turbine vorhanden ist, und um für eine nützliche Kühlung der rückgeförderten Luft zu sorgen.
Weiter schafft die Erfindung ein Luftumlaufkühlsystem, in
welchem Feuchtigkeit aus der Versorgungsluft an einer Stelle stromaufwärts der Expansionsturbine und bei einer Temperatur
entfernt wird, die ausreichend hoch ist, um Vereisungsprobleme in dem Feuchtigkeitsabführteil zu vermeiden.
Weiter schafft die Erfindung ein Luftumlaufkühlsystem, welches
die gesamte Summe der Rückförderluftströmung plus der Druckluftversorgung benutzt, um die maximal mögliche Lüftungsgeschwindigkeit
für die Belastung zu schaffen.
Ferner schafft die Erfindung ein Luftumlaufkühlsystem, in welchem Eis am Verstopfen des Feuchtigkeitsabführteils verhindert
wird, indem Wärme nach Bedarf aus einer Warmluftquelle stromaufwärts der Turbine der Turbinenauslaßluft vor
dem Eintritt der Turbinenauslaßluft in die kalte Seite des Feuchtigkeitsabführteils zugesetzt wird.
Schließlich schafft die Erfindung ein Luftumlaufkühlsystem, in welchem herkömmliche Elemente in neuartiger Weise miteinander
kombiniert werden, um die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und gleichzeitig eine beträchtliche
Verringerung im Energieverbrauch zu erzielen. Luft wird aus der Belastung durch ein Gebläse oder einen Ejektor zurückgefördert
und dem Turbinenauslaß zugeführt, um eine Enteisung bei unter dem Gefrierpunkt liegenden Turbinenauslaßtemperaturen
vorzunehmen. Ein Regenerativwärmetauscher wird benutzt, um Feuchtigkeit aus der in die Turbine eintretenden
Luft niederzuschlagen. Das Gebläse oder der Ejektor, der in erfindungsgemäßer Weise benutzt wird, liefert die höchstmögliche
Kabinenlüftungsleistung bei minimaler Rückförder- * strömung und deshalb bei minimalem Leistungsverbrauch für
die Rückforderströmung. Ein Enteisungssteuerventil wird be-
909837/0823
nutzt, um warme Luft nach Bedarf der Turbinenauslaßluft zuzusetzen,
wobei der Eisfühler zum Steuern des Enteisungsventils stromabwärts von dem Rückförderluftanschluß sowie
stromabwärts von dem Warmluftanschluß angeordnet ist und wobei die Warmluft zum Schützen des Regenerativwärmetauschers
vor Vereisung nur dann zugesetzt wird, wenn die zurückgeförderte Luft einen Wärmeinhalt hat, der nicht ausreicht,
um den Turbinenauslaß vollständig zu enteisen.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Gesamtansicht eines
UmgebungsSteuersystems, das Hochdruckversorgungsluft
und zurückgeförderte Kabinenluft benutzt, um klimatisierte Luft für eine Flugzeugkabine zu liefern, und
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer weite
ren Ausführungsform des Systems von Fig.
Zu den Teilen, die für die Ausführung der Erfindung wesentlich sind, gehören gemäß den Figuren eine Expansionsturbine
zum Kühlen einer Quelle von Hochdruckluft, ein Rückförderkanal, der ein Gebläse oder einen Ejektor zum Zurückfördern
von Luft aus der Kabine oder der Belastung und zum Vermischen der rückgeförderten Luft mit der Kühlluft an dem Turbineneinlaß
enthält, ein Feuchtigkeitsabführteil zum Abführen von Feuchtigkeit aus der Luft, bevor diese in der Turbine
expandiert, und eine Einrichtung zum Zusetzen von zusätzlicher xtfarmer Luft zu der Turbinenauslaßluft, wenn die rückgeförderte
Luft nicht ausreicht, um jedwedes Eis, das an dem Turbinenauslaß vorhanden ist, ausreichend zu schmelzen.
Zusätzliche periphere Ausrüstung, wie Wärmetauscher, Strömungssteuerventile, Verdichter und Kanäle sind gezeigt, um
909837/0623
die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung und die besten Arten der Durchführung der Erfindung zu veranschaulichen,
obgleich verschiedene Änderungen in dem speziellen Aufbau und in der speziellen Anordnung der Teile, insbesondere
der peripheren Ausrüstung, im Rahmen fachmännischen Könnens liegen.
Fig. 1 zeigt eine Turbine 36, in welcher einen hohen Druck und im allgemeinen eine hohe Temperatur aufweisende Versorgungsluft
aus einem Einlaßkanal 10 expandiert, um die Versorgungsluft durch die Expansion in der Turbine zu kühlen.
Luft wird aus der Belastung, die als eine Kabine 15 dargestellt ist, über eine Leitung 58 zurückgefördert und mit der
kühlen Luft an dem Turbinenauslaß in einer Leitung 56 vereinigt, so daß durch das Vermischen der beiden Ströme sowohl
in dem Turbinenauslaß vorhandenes Eis geschmolzen als auch gleichzeitig für eine nützliche Kühlung der im Kreislauf
zurückgeförderten Luft gesorgt wird. Der vermischte Luftstrom wird über eine Leitung 68 in einen als Kondensator
50 dargestellten Regenerativwärmetauscher geleitet, der über Wärmeübertragungsflächen die Versorgungsluft, die von
dem Einlaßkanal 10 über Kanäle 14, 14b, 38, 42, 46, 48 und 52 dem Turbineneinlaß zugeführt wird, mit der kalten Luft
des Turbinenauslasses in der Leitung 68 stromabwärts des Rückförderluftanschlusses verbindet, wobei die Versorgungsluft in dem Kondensator unter ihren Taupunkt gekühlt wird,
so daß Feuchtigkeit niedergeschlagen wird, um in einem mechanischen Wasserabscheider stromaufwärts des Turbineneinlasses
abgeführt zu werden. Die Menge der Luftströmung, die den Kondensator 50 auf der kalten Seite desselben verläßt und
anschließend über eine Leitung 76 zu der Kabine 15 geleitet wird, ist gleich der Summe der Luftversorgung plus dem
Rückförderluftstrom in der Leitung 58. Der Rückförderluftstrom,
der gemäß Fig. 1 durch ein elektrisches Gebläse 64 erzeugt wird, erzeugt in dem maximal möglichen Ausmaß die
höchstmögliche Kab-inenlüftungsgeschwindigkeit bei dem elek-
909837/0623
trischen Rückfördergebläse 64 zugeführter minimaler Leistung»
Wenn weniger als die volle Kühlkapazität verlangt wird oder wenn die im Kreislauf zurückgeförderte Luft aus der Kabine
in der Leitung 58 nicht ausreicht, um das Eis von dem Auslaß der Turbine 36 zu entfernen, wird Eis in dem Turbinenauslaß
und den stromabwärtigen Kanälen sowie in dem Kondensator 50 durch ein Enteisungssteuerventil 40 verhindert, über
das warme Luft dem Turbinenauslaß über eine Leitung 67 zugeführt itfird. Ein Vereisungsfühler 74 ist in der Leitung
stromabwärts von dem Anschluß der rückgeförderten Luft in der Leitung 58 und stromabwärts von dem Warmluftanschluß in
der Leitung 67 angeordnet. Der Vereisungsfühler 74 stellt fest, wann die Luft in der Leitung 68 sich dem Vereisen nähert.
In der bevorzugten Ausführungsform ist der Vereisungsfühler 74 ein Druck- oder Temperaturfühler, der die Lufttemperatur
an dem Eingang in die kalte Seite des Kondensators 50 reguliert, um eine Vereisung zu verhindern. Selbstverständlich
können auch andere Einrichtungen zum Eisabfühlen benutzt werden, wie beispielsweise schwingende Zylinder,
verstopfende Druckluftöffnungen und dgl. Wenn das Auftreten von Eis abgefühlt wird, so wird das Enteisungssteuerventil
40 durch ein Signal auf einer Leitung 75 geöffnet, um Warmluft von stromaufwärts der Turbine der TurbinenauslaSluft
an einer Stelle stromaufwärts des Eintrittes des Luftgemisches in die kalte Seite des Kondensators 50 zuzusetzen.
Das Enteisungssteuerventil 40 schützt den Kondensator 50 vor dem Vereisen, allerdings nur, nachdem die im
Kreislauf zurückgeförderte Luft in der Leitung 58 vollständig für diesen Zweck benutzt worden ist.
Der übrige Teil des Luftumlaufkühlsystems, das in den Figuren
dargestellt ist, enthält herkömmliche Teile, die so angeordnet sind, daß der Betrieb des zuvor beschriebenen Systems
verbessert wird. Die Versorgungsluftquelle (nicht dargestellt) für das Kühlsystem kann der Verdichter eines
Gasturbinentriebwerkes oder ein Hilfstriebwerk oder beides
909837/0623
sein. Die Versorgungsluftquelle gibt Luft mit relativ hoher Temperatur und relativ hohem Druck über den Einlaßkanal
10 an ein Strömungssteuerabsperrorgan 12 ab. Das Absperrorgan
12 ist typischerweise eine Klappe und dient zum Regulieren des Druckes und der Strömungsgeschwindigkeit
der dem Kühlsystem zugeführten Versorgungsluft.
Die Versorgungsluft verläßt das Absperrorgan 12 über eine Leitung 14 und wird auf zwei unabhängige Kanäle verteilt,
einen Kanal 14a, der die Versorgungsluft durch ein Zonentrimmventil 16 und dann durch eine Leitung 18 leitet, wobei
die warme Versorgungsluft nach Bedarf mit der konditionierten Luft in der Leitung 76 gemäß einem Temperatürsteuerthermostaten
(nicht gezeigt) od.dgl. in den Kabinenversorgungskanälen oder in der Kabine vermischt wird, der die
Position des Ventils 16 einstellt, um die Temperatur der der Kabine 15 zugeführten Luft zu steuern. Im allgemeinen kann
das Vermischen der warmen Luft mit der gekühlten Luft, um die gewünschte Kabinentemperatur zu erhalten, an jeder zweckmäßigen
Stelle in den Versorgungskanälen erfolgen und die warme Luft kann aus jeder geeigneten Quelle geliefert werden.
Die Versorgungsluft wird außerdem über den Kanal 14b einem Doppelwärmetauscher 20 zugeführt, der einen primären
Wärmetauscherteil (PHX) 22 und einen sekundären Wärmetauscherteil (SHX) 24 aufweist. Der Doppelwärmetauscher 20 dient dem
Zweck, die warme Versorgungsluft zu kühlen, wobei das Kühlen durch einen gemeinsamen Sekundärströmungsweg in dem
Wärmetauscher 20 erfolgt, der typischerweise mit Staudruck-Luft über einen Einlaß 26 an der Außenseite des Flugzeuges
oder mit aus dem Einlaß eines Turbinentriebwerkes abgezapfter Luft versorgt wird. Die Sekundärluft, die sich auf
Umgebungstemperatur befindet und viel kühler als die Versorgungsluft ist, geht durch den Primärwärmetauscher 22
und den Sekundärwärmetauscher 24 hindurch und wird aus dem Flugzeug über Auslaßleitungen 28 und 30 abgelassen. Ein
Steuerventil 32 kann in der Leitung 30 angeordnet sein, um
909837/0623
die Strömung von Sekundärluft durch den Wärmetauscher 20 einzustellen. Ein Gebläse 34, das durch die Turbine 36
angetrieben wird, kann in der SekundärluftStrömungsleitung
28 vorgesehen sein, um eine kontinuierliche Strömung von Sekundärluft durch den Wärmetauscher 20 zu allen Zeiten
aufrechtzuerhalten.
Die Versorgungsluft in dem Kanal 14b geht zuerst durch den
Primärwärmetauscher 22 hindurch, in welchem eine Kühlung durch die Sekundärluft erfolgt. Die vorgekühlte Versorgungsiuft
verläßt dann den Primärwärmetauscher 22 über eine Leitung 38. Unter der Voraussetzung, daß das Temperatursteuerventil
40 in der Leitung 38 geschlossen ist, was einen Bedarf an voller Kühlkapazität angibt, geht sämtliche
vorgekühlte Versorgungsluft in der Leitung 38 dann durch
den Kanal 42 hindurch und in einen Verdichter 44. Der Verdichter 44 wird ebenfalls über eine mechanische Verbindung
durch die Turbine 36 angetrieben. Da das Ventil 40 geschlossen ist, wenn eine maximale Kühlung erzeugt wird,
würde der Wirkungsgrad, der sich durch die Erfindung ergibt, nicht verringert werden, wenn die warme Luft für die
Kabinentemperaturregulierung, die über den Kanal 14a, das Ventil 16 und die Leitung 18 geliefert wird, in die Leitung
56 oder 68 statt in die Leitung 76, wie es in der Figur dargestellt ist, eingeleitet würde.
Die Versorgungsluft verläßt den Verdichter 44 über einen Kanal
46 und geht dann durch den Sekundärwärmetauscher 24 hindurch, in welchem sie erneut durch Wärmeaustausch mit
der Sekundärluft gekühlt wird. Die Temperatur der Luft, die die Hochdruckseite des Sekundärwärmetauschers 24 verläßt,
kann unter ihrem Taupunkt liegen, so daß ein Teil der Feuchtigkeit in der Luft niedergeschlagen und aus dem System
an dieser Stelle abgeführt werden kann.
Die Versorgungsluft, die den Sekundärwärmetauscher 24 ver-
läßt, geht dann über den Kanal 48 in den zuvor beschriebenen
Regenerativwärmetauscher, den Kondensator 50, wo jedwede restliche Feuchtigkeit in der Luft aus dieser mit Hilfe
von indirektem Wärmeaustausch in dem Kondensator mit der kalten Luft in der Leitung 68 entfernt wird. Die Feuchtigkeit,
die aus der Versorgungsluft entfernt wird, kann aus dem System über einen Hahn 54 in dem Kanal 52 abgelassen
werden. Bei Bedarf kanndas so gesammelte Wasser in den Sekundärluftstrom unmittelbar stromaufwärts des Wärmetauschers
20 eingesprüht werden, um die Gesamtkühlkapazität des Systems zu vergrößern.
Die Versorgungsluft, die den Kondensator 50 über den Kanal 52 verläßt, wird dann der Turbine 36 zugeführt, in welcher
sie expandiert und abkühlt. Das Ausmaß, in welchem die Versorgungsluft durch die Turbine gekühlt wird, ist eine Funktion
des Vorhandenseins der Versorgungsluft und, wenn der Luftdruck steigt, wird dia Temperatur der Luft an dem Turbinenauslaß
aufgrund des erhöhten Turbinendruckverhältnisses niedriger. Die Turbine liefert außerdem mechanische
Leistung zum Antreiben des Gebläses 34 und des Verdichters 44, was durch eine Welle 53 dargestellt ist.
Die durch die Turbine 36 gekühlte und in die Leitung 56 geleitete Luft kann in der Temperatur von oberhalb des Gefrierpunktes
bis deutlich : unterhalb des Gefrierpunktes reichen. Zum Vermeiden einer Vereisung des Triebwerksauslasses
und der stromabwärtigen Kanäle wird die im Kreislauf zurückgeförderte Kabinenluft, wie oben bereits erwähnt,
in der Leitung 58 mit der Turbinenauslaßluft in der Leitung 56 vermischt, wobei sich die beiden Luftströme
an einer Stelle vermischen, die etwas stromabwärts von dem Turbinenauslaß liegt. Die aus der Kabine rückgeförderte
Luft wird über einen Einlaßkanal 60 innerhalb der Kabine 15 geliefert und durch ein geeignetes Filter 62
hindurchgeleitet, in welchem Kohlendioxyd, Verunreinigun-
909837/0622!
gen und ein Teil der Feuchtigkeit entfernt werden. Das elektrische
Gebläse 64, das in der Leitung 56 angeordnet ist, ist so bemessen, daß es im maximal möglichen Ausmaß die
größte Kabinenlüftungsgeschwindigkeit bei minimaler Rückfördergebläseleistung erzeugt.
Bei Bedarf kann in Abhängigkeit von der besonderen Umgebungssteuersystemkonfiguration
ein Teil der im Kreislauf zurückgeförderten Kabinenluft in der Leitung 58 über eine Beipaßleitung
(nicht dargestellt), die eine feste öffnung enthält,
abgezweigt werden, um mit der Luft in der Leitung 76 stromabwärts von dem Kondensator 50 vermischt zu werden, wobei
der Beipaßweg als eine Strömungsausgleichseinrichtung zum weiteren Verringern des Leistungsbedarfes des elektrischen
Gebläses 64 dient. Durch diese Modifizierung wird der Wirkungsgrad des Systems nicht verringert, da die Menge der
Luftströmung zu der Kabine weiterhin die Summe aus der Versorgungsluft und der im Kreislauf zurückgeförderten Kabinenluft
ist.
Die rückgeförderte Kabinenluft in der Leitung 58 hat typischerweise
eine Temperatur von etwa 24 0C. Wenn sie mit der
sehr kalten Luft aus dem Turbinenauslaß vermischt wird, wird die Temperatur des Gemisches im allgemeinen oberhalb
des Gefrierpunktes liegen und keine Vereisungsprobleme in dem Turbinenauslaß, dem stromabwärtigen Kondensator und den
Kabinenkanälen hervorrufen. Unter gewissen Umständen kann jedoch der Wärmeinhalt der rückgeförderten Luft nicht ausreichen,
um Eis in dem Turbinenauslaß zu schmelzen. Um sicherzustellen, daß kein Eis auftritt, ist der Vereisungsfühler 74 in der Leitung 68 stromabwärts von der Stelle angeordnet,
wo die rückgeförderte Kabinenluft in der Leitung 58 mit der Turbinenauslaßluft vermischt wird. Der Vereisungsfühler 74, der mit dem Ventil 40 über die Leitung 75 verbunden
ist, öffnet das Ventil 40, wenn die Temperatur der
909837/0623
Luft in dem Kanal 68 unterhalb einer vorbestimmten Temperatur von beispielsweise 2 0C ist oder wenn das Vorhandensein
von Eis abgefühlt wird. Das öffnen des Ventils 40 gestattet warmer Versorgungsluft aus dem Kanal 38, durch das Ventil
40 und die Leitung 67 hindurchzugehen und sich mit Luft in der Leitung 68 stromabwärts von dem Anschluß der rückgeförderten
Luft in der Leitung 58 zu vermischen, um zu gewährleisten, daß die Temperatur in der Leitung 68 nicht niedriger
als etwa 2 0C ist, so daß kein Eis vorhanden sein wird.
Der Vereisungsfühler 74 ist stromabwärts der Leitung 67 angeordnet, so daß er das Vorhandensein von Eis oder die Temperatur
der in den Kondensator 50 eintretenden Luft, d.h. die Temperatur des Gemisches aus der Turbinenauslaßluft, der
rückgeförderten Kabinenluft und der warmen Luft, wenn vorhanden, abfühlt, die über das Ventil 40 und die Leitung 67
in die Leitung 68 geleitet wird. Die Luft in der Leitung 68, die immer eine Temperatur hat, welche hoch genug ist,
um ein Gefrieren zu verhindern, wird dann durch den Kondensator 50 geleitet, um in Wärmeaustauschbeziehung mit der
Versorgungsluft in der Leitung 48 zu bewirken, daß Feuchtigkeit in dem warmen Luftstrom in der Leitung 48 kondensiert.
Die Luft, die aus dem Kondensator 50 über die Leitung 76
zu der Kabine 15 geleitet wird, ist, wie oben bereits erwähnt, immer die Summe der Versorgungsluft plus der rückgeförderten
Kabinenluft, ohne eine Vergeudung darstellende oder unnötige parallele Strömungswege, die den Systemwirkungsgrad
reduzieren würden. Die Temperatur der konditionierten
Luft liegt normalerweise über 2 0C, weil die Temperatur
der Luft in der Leitung 68, die wenigstens 2 0C
oder mehr beträgt, durch den Umfang des Kaltseitentemperaturanstieges durch den Kondensator 50 ansteigt. Das ist in
den meisten Fällen kein Nachteil, da die endgültige Wirksamkeit des Kühlsystems nicht durch die genaue Temperatur
der der Kabine zugeführten Luft gemessen wird, sondern ei-
909837/0623
ne Funktion sowohl der Temperatur als auch der Luftströmung ist, und, je niedriger die Temperatur der Luft ist, umso
geringer ist der Luftstrom, der erforderlich ist, um die gewünschte Kabinentemperatur zu erzeugen.
Das vorstehend beschriebene System ergibt einen verbesserten Zykluswirkungsgrad und einen geringeren Energieverbrauch
in Verbindung mit der maximal möglichen Lüftungsleistung oder -geschwindigkeit für die Kabine.
Eine Abwandlung des Umgebungssteuersystems' ist in Fig. 2 gezeigt.
In dieser Ausführungsform ist der Fühler 74 an eine
Stelle in der Leitung 76 stromabwärts des Regenerativkondensators 50 verlegt worden, so daß er sich nicht mehr in
der Leitung 68 stromaufwärts des Regenerativkondensators befindet. Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß
sie ein besseres Vermischen der Luft in der Leitung 68 ergibt. Ein beträchtlicherer Vorteil besteht darin, daß, wenn
der Fühler 74 ein Temperaturfühler ist, er für die Bildung von Eis auf ihm empfindlich ist, wenn er stromaufwärts des
Kondensators angeordnet ist. Selbstverständlich wird dadurch bewirkt, daß das Ventil 40 öffnet und warme Luft in die Leitungen
67 und 68 einläßt, wobei aber das Eis auf dem Temperaturfühler nicht sofort schmilzt, auch dann nicht, wenn die
umgebende Luft eine Temperatur hat, die höher als 0 0C ist,
und, solange der Temperaturfühler mit Eis bedeckt ist, wird er auf 0 0C bleiben und das Ventil 40 offen halten, bis das
Eis auf dem Fühler schmilzt. Das kann in der Leitung 68 eine Temperatur der Luft ergeben, die viel höher als erwünscht
ist, und zu einem unregelmäßigen Ansprechen in dem Steuersystem führen.
Wenn der Temperaturfühler 74 in der Leitung 76 angeordnet ist, werden die vorstehenden Probleme vermieden. Der Fühler 74
muß jedoch auf eine Temperatur von beispielsweise 7 0C eingestellt
werden, damit der Temperaturanstieg an dem Konden-
909837/0623
sator 50 berücksichtigt wird. Zum Verhindern von Eisbildung an dem Turbinenauslaß und dem Einlaß des Kondensators 50
muß also eine Temperatur von 2 0C oder in dieser Größenordnung
in der Leitung 68 aufrechterhalten werden und die Temperatur der Luft in der Leitung 68 wird ansteigen, wenn
die Luft durch den Kondensator 50 hindurchgeht, und das Einstellen des Temperaturfühlers 74 derart, daß das Ventil 40
öffnet, wenn die Temperatur in der Leitung 76 unter etwa 7 0C abfällt, stellt sicher, daß die Temperatur in der Leitung
68 nicht unter den Gefrierpunkt abfällt. Da der Temperaturanstieg in dem Kondensator 50 sich etwas in Abhängigkeit
von Faktoren ändern wird, wie dem Gesamtluftstrom, der Temperatur der abgezapften Luft und der Temperatur der Staudruck-Luft,
müssen bei der Temperatureinstellung des Fühlers 74 diese Faktoren berücksichtigt werden, wobei aber
das Gesamtergebnis unbedeutend ist, da die Luft in der Leitung 76 mit warmer Luft aus der Leitung 18 vermischt wird,
bevor sie der Kabine zugeführt wird.
In Fig. 2 ist das elektrische Gebläse 64 weggelassen und durch einen Ejektor 69 an der Schnittstelle der Leitung 58
mit der Leitung 68 ersetzt worden. Außerdem wird die im Kreislauf zurückgeförderte Luft in die Leitung 68 stromabwärts
der Leitung 67 eingeleitet. Es ist in Wirklichkeit unwesentlich, wo die Leitungen 67 und 58 in die Leitung 68
eintreten, solange für die richtige Luftvermischung gesorgt wird. Der Ejektor 69 bietet dieselben Vorteile hinsichtlich
des Wirkungsgrades wie das elektrische Gebläse.
Ein anderes Prinzip mit niedrigerem Wirkungsgrad zum Lösen der Aufgabe der Erfindung würde darin bestehen, zwei Rückförderschleifen
parallel statt der einzigen Rückförderschleife nach der Erfindung zu benutzen. Beispielsweise würde
eine der parallelen Rückförderschleifen aus der BeIa.-stung zurückkönnende Luft aufnehmen und sie mit der Turbinenauslaßluft
vermischen und dann direkt zu dem Kabinenversor-
909837/0823
gungskanal leiten, ohne sie über die kalte Seite des Kondensators
zu führen. Die zweite parallele Rückförderschleife würde Luft aus dem Kabinenversorgungskanal aufnehmen und zurück
über die kalte Seite des Kondensators führen und sie dann mit der Turbinenauslaßluft vermischen. Solche Systeme
mit "parallelen" Schleifen unterscheiden sich in ihrem Aufbau und ihrem Wirkungsgrad beträchtlich von dem vorstehend
beschriebenen System nach der Erfindung, weil in allen diesen Systemen mit parallelen Schleifen die Belastung den Vorteil
von nur einer der Rückförderschleifen hat und deshalb nur ein Teil der Gesamtrückforderströmung ausgenutzt wird.
In dem System nach der Erfindung hat die Belastung den Vorteil der gesamten rückgeförderten Strömung. Das ist ein
Schlüssel zu dem beträchtlichen Wirkungsgradvorteil, den die Erfindung mit sich bringt.
909837/0623
Claims (20)
1. Luftumlaufkühlsystem für ein Flugzeug, das Druckluft
empfängt und einer Kabine od.dgl. gekühlte Luft liefert, gekennzeichnet
durch:
eine Turbine mit einem Einlaß und einem Auslaß, wobei der Einlaß die Druckluft empfängt und die Turbine die Luft durch
den Auslaß expandiert und kühlt;
eine Einrichtung, die Luft mit einer Temperatur oberhalb des Gefrierpunktes aus der Kabine od.dgl. im Kreislauf zu einem
Anschluß stromabwärts von dem Auslaß der Turbine zurückfördert, wodurch die zurückgeförderte Luft mit der kalten Luft
aus der Turbine vermischt wird, um in dem Turbinenauslaß vorhandenes Eis zu schmelzen und um die zurückgeförderte Kabinenluft
zu kühlen;
einen Regenerativkondensator, der über Wärmeaustauschflächen·
in seinem Inneren die Druckluft stromaufwärts des Turbineneinlasses
mit dem gekühlten Luftgemisch stromabwärts des Anschlusses verbindet, wobei das gekühlte Luftgemisch Wärme
aus der Druckluft absorbiert und die Druckluft unter ihren Taupunkt abkühlt, so daß Feuchtigkeit in der Druckluft an
den Wärmeaustauschflächen kondensiert und zum Entfernen verfügbar gemacht wird; und
eine Einrichtung, die das gekühlte Luftgemisch aus dem Regenerativkondensator
zu der Kabine od.dgl. leitet, wobei die Luftströmungsmenge, die der Kabine od.dgl. zugeführt wird, gleich
der Summe der Druckluft und der zurückgeförderten Luft ist.
2. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einrichtungen zum Abführen der in dem Regenerativkondensator kondensierten
Feuchtigkeit.
3. System nach Anspruch 1 oder 2 , gekennzeichnet durch:
eine Fühleinrichtung, die stromaufwärts von dem Regenerativkondensator
und stromabwärts von dem Anschluß angeordnet ist;
eine Einrichtung, die auf die Fühleinrichtung anspricht und dem Luftgemisch stromaufwärts der Fühleinrichtung und stromabwärts
des Turbinenauslasses genügend Druckluft mit einer Temperatur zusetzt, die höher als die des Luftgemisches ist,
um das Luftgemisch oberhalb des Gefrierpunktes zu halten und um die Bildung von Eis während Betriebszuständen des Systems
zu verhindern, wenn die aus der Kabine od.dgl. zurückgeförderte Luft einen Wärmeinhalt hat, der nicht ausreicht, um
das Luftgemisch oberhalb des Gefrierpunktes zu halten.
4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühleinrichtung ein Temperaturfühler ist.
909837/0623
5. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühleinrichtung ein Druckfühler ist.
6. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch:
eine Temperaturfühleinrichtung, die stromabwärts des Regenerativkondensators
angeordnet ist; und
eine Einrichtung, die auf die Temperaturabfühleinrichtung anspricht
und dem Luftgemisch stromaufwärts des Regenerativkondensators und stromabwärts des Turbinenauslasses genügend
Druckluft mit einer Temperatur zusetzt, die höher als die des Luftgemisches ist, um das Luftgemisch oberhalb des Gefrierpunktes
zu halten und um die Bildung von Eis während Betriebszuständen des Systems zu verhindern, wenn die aus der
Kabine od.dgl. zurückgeförderte Luft einen Wärmeinhalt hat,
der nicht ausreicht, um das Luftgemisch oberhalb des Gefrierpunktes zu halten.
7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung, die Luft aus der Kabine od.
dgl. im Kreislauf zurückfördert, eine Kanalanordnung enthält, welche die Kabine od.dgl. mit dem Anschluß verbindet,
und ein elektrisches Gebläse, das in der Kanalanordnung angeordnet ist.
8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung, die Luft aus der Kabine od. dgl. im Kreislauf zurückfördert, eine Kanalanordnung enthält,
die die Kabine od.dgl. mit dem Anschluß verbindet, und einen Ejektor, der an dem Anschluß angeordnet ist, wo
die Kanalanordnung die Verbindung mit dem Anschluß herstellt, wobei Druckenergie aus dem Turbinenauslaß zum Pumpen der
zurückgeförderten Luft benutzt wird.
9. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch:
§09837/0623
eine Umgebungsluftquelle;
eine Wärmeaustauscheinrichtung/ die über Wärmeaustauschflächen in ihrem Inneren die Druckluft stromaufwärts des Regenerativkondensators
mit der Umgebungsluft verbindet, welch letztere Wärme aus der Druckluft absorbiert und die Druckluft
kühlt;
eine Einrichtung zum Abgeben der Umgebungsluft aus dem System; und
eine Einrichtung, die die Druckluft aus der Wärmeaustauscheinrichtung
zu dem Regenerativkondehsator leitet.
10. System nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch ein Gebläse, das durch die Turbine angetrieben wird und mit der Umgebungsluftquelle
und der Umgebungsluftabgabeeinrichtung in Verbindung steht, um einen kontinuierlichen Strom von Umgebungsluft durch die Wärmeaustauscheinrichtung aufrechtzuerhalten.
11. System nach Anspruch 9 oder 10 gekennzeichnet durch einen
Verdichter, der durch die Turbine angetrieben wird, die Druckluft empfängt und die verdichtete Druckluft zu der Wärmeaustauscheinrichtung
fördert.
12. System nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Wärmeaustauscheinrichtung einen Primärwärmetauscher und einen Sekundärwärmetauscher enthält.
13. Luftumlaufkühlsystem für die Kabine od.dgl. in einem
Flugzeug, gekennzeichnet durch:
eine Druckluftquelle;
,einen Regenerativkondensator, der die Druckluft empfängt und
Feuchtigkeit aus der Druckluft entfernt und außerdem mit ei-
909837/0623
nem Kühlmittel in Wärmeaustauschbeziehung mit der Luft versorgt wird;
eine Expansionsturbine, die die Druckluft aus dem Regenerativkondensator
empfängt und die Temperatur derselben senkt;
eine Einrichtung, die Luft aus der Kabine od.dgl. bei einer
Temperatur oberhalb des Gefrierpunktes im Kreislauf zurückfördert;
eine Einrichtung zum Vermischen der aus der Kabine od.dgl.
im Kreislauf zurückgeförderten Luft mit der gekühlten Luft, die von der Turbine abgegeben wird, um das Luftgemisch auf
einer Temperatur oberhalb des Gefrierpunktes zu halten und die Bildung von Eis zu verhindern;
eine Einrichtung, die das Luftgemisch als das Kühlmittel durch den Regenerativkondensator hindurchleitet; und
eine Einrichtung, die das Luftgemisch aus dem Regenerativkondensator
zu der Kabine od.dgl. fördert, wobei die Luftströmungsmenge, die zu der Kabine od.dgl. gefördert wird,
gleich der Summe aus der Druckluft und der zurückgeförderten Luft ist.
14. System nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch:
eine Fühleinrichtung, die.stromaufwärts des Regenerativkondensators
angeordnet ist; und
eine Einrichtung, die auf einen vorgewählten Zustand der Äbfühleinrichtung anspricht, um warme Luft dem Luftgemisch
stromaufwärts der Fühleinrichtung zuzusetzen und dadurch das Vereisen des Luftgemisches zu verhindern.
15. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die
Fühleinrichtung ein Temperaturfühler ist.
16. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühleinrichtung ein Druckfühler ist.
17. System nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch:
eine Temperaturabfühleinrichtung, die stromabwärts des Regenerativkondensators
angeordnet ist; und
eine Einrichtung, die auf eine vorgewählte Temperatur der Temperaturabfühleinrichtung anspricht, um warme Luft dem
Luftgemisch zwischen dem Turbinenauslaß und dem Regenerativkondensator zuzusetzen und dadurch das Vereisen des
Luftgemisches zu verhindern.
18. Verfahren zum Kühlen einer Kabine od.dgl. in einem
Flugzeug aus einer Druckluft quelle, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Entfernen von Feuchtigkeit aus der Druckluft durch Wärmeaustausch in einem Regenerativkondensator zwischen der
Druckluft und einem Kühlmittel;
Expandieren der Druckluft nach dem Entfernen von Feuchtigkeit aus derselben durch eine Turbine zum Kühlen der Luft;
Vermischen von Luft, die im Kreislauf.aus der Kabine od.
dgl. zurückgefördert worden ist, mit der gekühlten Luft an dem Auslaß der Turbine, so daß das sich ergebende Luftgemisch
Eis in der Turbine verhindert und die zurückgeförderte Luft kühlt;
Hindurchleiten des Luftgemisches als das Kühlmittel durch den Regenerativkondensator; und
909837/0823
Fördern des Luftgemisches aus dem Regenerativkondensator zu der Kabine od.dgl., wobei das Luftgemisch gleich der Summe
aus der Druckluft und der zurückgeförderten Luft ist.
19. Verfahren nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch folgende
Schritte:
Abfühlen eines Zustandes des Luftgemisches stromaufwärts des Regenerativkondensators; und
Zusetzen einer Menge warmer Luft, die ausreicht, um eine
Eisbildung zu verhindern, wenn der abgefühlte Zustand des
Luftgemisches bedeutet, daß eine Vereisung hervorgerufen
wird, zu dem Luftgemisch an einer Stelle stromabwärts des
Turbinenauslasses und stromaufwärts des Regenerati-vkondensators.
20. Verfahren nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Abfühlen der Temperatur des Luftgemisches stromabwärts des Regenerativkondensators; und
Zusetzen zu dem Luftgemisch an einer Stelle stromabwärts des Turbinenauslasses und stromaufwärts des Regenerativkondensators
einer Menge von Warmluft, die ausreicht, um eine Eisbildung darin bei einer vorgewählten Temperatur des Luftgemisches
stromabwärts des Regenerativkondensators zu verhindern .
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US88429578A | 1978-03-06 | 1978-03-06 | |
US05/949,605 US4209993A (en) | 1978-03-06 | 1978-10-10 | Efficiency air cycle environmental control system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2907826A1 true DE2907826A1 (de) | 1979-09-13 |
DE2907826C2 DE2907826C2 (de) | 1990-12-20 |
Family
ID=27128720
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19792907826 Granted DE2907826A1 (de) | 1978-03-06 | 1979-02-28 | Luftumlaufkuehlsystem fuer ein flugzeug und verfahren zum kuehlen einer kabine o.dgl. in einem flugzeug |
Country Status (11)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4209993A (de) |
BR (1) | BR7901139A (de) |
CA (1) | CA1093303A (de) |
DE (1) | DE2907826A1 (de) |
DK (1) | DK154999C (de) |
FR (1) | FR2419216A1 (de) |
GB (1) | GB2015723B (de) |
IL (1) | IL56591A (de) |
IT (1) | IT1111140B (de) |
NO (1) | NO147099C (de) |
SE (1) | SE435042B (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2532408A1 (fr) * | 1982-08-26 | 1984-03-02 | United Technologies Corp | Controle de temperature a plusieurs zones dans des systemes de refrigeration cycliques par air |
DE102006042584A1 (de) * | 2006-09-11 | 2008-03-27 | Airbus Deutschland Gmbh | Luftzufuhrsystem eines Flugzeuges sowie Verfahren zum Vermischen zweier Luftströme in einem Luftzufuhrsystem |
Families Citing this family (55)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4352273A (en) * | 1979-05-22 | 1982-10-05 | The Garrett Corporation | Fluid conditioning apparatus and system |
US4334411A (en) * | 1980-03-11 | 1982-06-15 | The Garrett Corporation | Unique air cycle refrigeration system |
GB2087540B (en) * | 1980-07-07 | 1983-09-28 | Normalair Garrett Ltd | Aircraft air conditioning system |
US4399665A (en) * | 1981-12-07 | 1983-08-23 | Evans Hugh G | Aircraft air conditioning system |
US4835977A (en) * | 1983-11-18 | 1989-06-06 | Teledyne Industries, Inc. | Apparatus and method of air-conditioning parked aircraft |
US4553407A (en) * | 1983-12-12 | 1985-11-19 | United Technologies Corporation | High efficiency air cycle air conditioning system |
US4550573A (en) * | 1983-12-12 | 1985-11-05 | United Technologies Corporation | Multiple load, high efficiency air cycle air conditioning system |
US4506522A (en) * | 1983-12-19 | 1985-03-26 | Aero Engineering Corporation Of Clearwater | Helicopter air conditioner compressor driving and mounting apparatus |
US4742760A (en) * | 1987-07-06 | 1988-05-10 | The Boeing Company | Aircraft cabin ventilation system |
US4869071A (en) * | 1988-03-24 | 1989-09-26 | Sundstrand Corporation | Cooling system for an aircraft pod |
FR2661888B1 (fr) * | 1990-05-11 | 1996-12-13 | Thomson Csf | Methode pour le conditionnement thermique des equipements electroniques montes sur les aeronefs et systemes pour sa mise en óoeuvre. |
US5086622A (en) * | 1990-08-17 | 1992-02-11 | United Technologies Corporation | Environmental control system condensing cycle |
US5129983A (en) * | 1991-02-25 | 1992-07-14 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Method of fabrication of large area micromechanical devices |
AU5683294A (en) * | 1992-11-27 | 1994-06-22 | Pneumo Abex Corporation | Thermoelectric device for heating and cooling air for human use |
US5327744A (en) * | 1992-12-18 | 1994-07-12 | United Technologies Corporation | Integrated environmental control system for a helicopter |
US5383335A (en) * | 1993-10-19 | 1995-01-24 | Pneumo Abex Corporation | Method and apparatus for supplying preconditioned air to a parked aircraft |
US5704218A (en) | 1996-04-08 | 1998-01-06 | United Technologies Corporation | Integrated environmental control system |
US6381969B1 (en) | 1999-12-17 | 2002-05-07 | Honeywell International Inc. | ECS with 2-stage water separation |
US6401473B1 (en) * | 2000-07-31 | 2002-06-11 | The Boeing Company | Aircraft air conditioning system and method |
US20060131161A1 (en) * | 2001-05-07 | 2006-06-22 | Towler Gavin P | Air sanitation with hydrogen peroxide |
LU90967B1 (en) * | 2002-09-16 | 2004-03-17 | Ipalco Bv | Device for supplying preconditioned air to an aircraft on the ground |
GB0228003D0 (en) * | 2002-11-30 | 2003-01-08 | Honeywell Normalair Garrett | Control of temperature of supply of pressurised air |
US7121100B2 (en) * | 2003-09-09 | 2006-10-17 | The Boeing Company | High efficiency aircraft cabin air supply cooling system |
US7007893B2 (en) * | 2004-02-10 | 2006-03-07 | The Boeing Company | Methods and systems for controlling flammability control systems in aircraft and other vehicles |
DE102004019607A1 (de) * | 2004-04-22 | 2006-01-12 | Webasto Ag | Heiz- und Klimatisierungssystem für ein Kraftfahrzeug |
US7043931B2 (en) * | 2004-07-27 | 2006-05-16 | Paccar Inc | Method and apparatus for cooling interior spaces of vehicles |
US7334422B2 (en) * | 2005-11-29 | 2008-02-26 | Hamilton Sundstrand Corporation | Cabin air conditioning system with liquid cooling for power electronics |
US20070175063A1 (en) * | 2006-02-02 | 2007-08-02 | Michael Morgan | Combination dehydrator, dry return air and condensed water generator/dispenser |
DE102008005700B4 (de) * | 2007-12-28 | 2014-05-22 | Airbus Operations Gmbh | System und Verfahren zum Messen und Verhindern von Vereisungen in einer Rohrleitung |
US8333549B2 (en) * | 2008-06-17 | 2012-12-18 | Honeywell International Inc. | Air cycle machine turbine outlet heated diffuser |
DE102009010546A1 (de) * | 2009-02-25 | 2010-09-09 | Airbus Deutschland Gmbh | System und Verfahren zur Kühlung eines Flugzeugbereichs unter Einsatz eines flugzeugexternen Luftaggregats |
US8294316B2 (en) * | 2009-07-28 | 2012-10-23 | Rolls-Royce North American Technologies, Inc. | Electrical power generation apparatus for contra-rotating open-rotor aircraft propulsion system |
US8579060B2 (en) * | 2010-01-13 | 2013-11-12 | Demmer Corporation | Double heat exchanger radiator assembly |
WO2011124390A1 (en) * | 2010-04-09 | 2011-10-13 | Airbus Operations Gmbh | Mixer assembly for an aircraft air conditioning system |
DE102010034830B4 (de) * | 2010-08-19 | 2012-11-08 | Airbus Operations Gmbh | Klimatisierungssystems für ein Luftfahrzeug mit separatem Kältekreis |
EP2691304B1 (de) | 2011-03-28 | 2017-12-06 | Rolls-Royce North American Technologies, Inc. | Luftgestütztes kühlsystem |
EP3059413B1 (de) | 2011-03-29 | 2019-05-08 | Rolls-Royce North American Technologies, Inc. | Fahrzeugsystem |
US8979490B2 (en) | 2011-09-29 | 2015-03-17 | Hamilton Sundstrand Corporation | Fan inlet diffuser housing riveted center body retention |
US20140109603A1 (en) * | 2011-12-29 | 2014-04-24 | Embraer S.A. | Integrated environmental control systems and methods for controlling environmental temperature of an enclosed space |
US9234707B2 (en) * | 2012-09-21 | 2016-01-12 | The Boeing Company | Heat exchanger systems and methods for controlling airflow cooling |
US10669938B2 (en) | 2013-02-28 | 2020-06-02 | Raytheon Technologies Corporation | Method and apparatus for selectively collecting pre-diffuser airflow |
US11466904B2 (en) * | 2014-11-25 | 2022-10-11 | Hamilton Sundstrand Corporation | Environmental control system utilizing cabin air to drive a power turbine of an air cycle machine and utilizing multiple mix points for recirculation air in accordance with pressure mode |
FR3042173B1 (fr) * | 2015-10-07 | 2018-07-06 | Labinal Power Systems | Procede et dispositif de conditionnement d'air d'une cabine d'aeronef et, aeronef dans lequel ce dispositif est mis en oeuvre |
CA2961121C (en) * | 2016-03-16 | 2023-10-03 | Hamilton Sundstrand Corporation | Pack-and-a-half architecture for environmental control systems |
US20170268837A1 (en) | 2016-03-16 | 2017-09-21 | Hamilton Sundstrand Corporation | Pack-and-a-half architecture for environmental control systems |
US10940951B2 (en) * | 2016-04-22 | 2021-03-09 | Hamilton Sunstrand Corporation | Environmental control system utilizing multiple mix points for recirculation air in accordance with pressure mode and motor assist |
US10850853B2 (en) * | 2016-04-22 | 2020-12-01 | Hamilton Sunstrand Corporation | Environmental control system utilizing bleed pressure assist |
US10543924B2 (en) * | 2016-04-22 | 2020-01-28 | Hamilton Sundstrand Corporation | Environmental control system utilizing multiple mix points for recirculation air in accordance with pressure mode |
US20180172368A1 (en) * | 2016-12-15 | 2018-06-21 | Hamilton Sundstrand Corporation | Heat exchanger having embedded features |
FR3065518B1 (fr) * | 2017-04-20 | 2019-07-05 | Liebherr-Aerospace Toulouse Sas | Procede et dispositif de controle thermique d'une pluralite de cabines d'un vehicule |
US10703491B2 (en) | 2017-11-28 | 2020-07-07 | Hamilton Sunstrand Corporation | Aircraft cabin air monitor |
EP3726027A1 (de) * | 2019-04-17 | 2020-10-21 | United Technologies Corporation | Integriertes wärmemanagementsystem zur brennstoffkühlung |
FR3097621B1 (fr) * | 2019-06-21 | 2021-06-18 | Liebherr Aerospace Toulouse Sas | Ensemble d’échangeurs comprenant une lame d’air isolante, système de conditionnement d’air associé |
CN110723293B (zh) * | 2019-09-12 | 2023-01-10 | 中国商用飞机有限责任公司 | 辅助温度控制装置、温度调节***和温度调节方法 |
US20230079592A1 (en) * | 2021-09-16 | 2023-03-16 | Gulfstream Aerospace Corporation | Vehicle, environmental control system, and method for operating an environmental control system |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2979916A (en) * | 1956-04-30 | 1961-04-18 | Garrett Corp | Humidity control system |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2618470A (en) * | 1946-08-19 | 1952-11-18 | Garrett Corp | Gas turbine-driven auxiliary power and air conditioning system |
GB671567A (en) * | 1949-02-04 | 1952-05-07 | Garrett Corp | Improvements in or relating to a device for conveying refrigerated air through a duct |
US2786341A (en) * | 1950-06-19 | 1957-03-26 | Garrett Corp | Direct evaporative vortex tube refrigeration system |
GB753194A (en) * | 1953-11-17 | 1956-07-18 | Garrett Corp | Air conditioning systems, particularly for aircraft |
US2800002A (en) * | 1954-02-02 | 1957-07-23 | Garrett Corp | Cabin refrigeration system |
US2930205A (en) * | 1956-05-08 | 1960-03-29 | Rotol Ltd | Combined refrigeration and starting systems for aircraft |
GB969400A (en) * | 1962-07-14 | 1964-09-09 | Normalair Ltd | Air conditioning system for ground effect machines |
US3208234A (en) * | 1963-03-01 | 1965-09-28 | Lockheed Aircraft Corp | Air cycle refrigeration system and method |
DE2336500C3 (de) * | 1973-07-18 | 1979-09-06 | Vereinigte Flugtechnische Werkefokker Gmbh, 2800 Bremen | Vorrichtung zur Klimatisierung von Luftfahrzeugkabinen |
GB1583143A (en) * | 1976-05-18 | 1981-01-21 | Normalair Garrett Ltd | Air cycle air conditioning systems |
-
1978
- 1978-10-10 US US05/949,605 patent/US4209993A/en not_active Expired - Lifetime
-
1979
- 1979-01-24 CA CA320,161A patent/CA1093303A/en not_active Expired
- 1979-02-05 IL IL56591A patent/IL56591A/xx unknown
- 1979-02-06 GB GB7904159A patent/GB2015723B/en not_active Expired
- 1979-02-08 SE SE7901108A patent/SE435042B/sv unknown
- 1979-02-19 NO NO790538A patent/NO147099C/no unknown
- 1979-02-21 BR BR7901139A patent/BR7901139A/pt unknown
- 1979-02-27 DK DK084179A patent/DK154999C/da active
- 1979-02-28 FR FR7905821A patent/FR2419216A1/fr active Granted
- 1979-02-28 DE DE19792907826 patent/DE2907826A1/de active Granted
- 1979-02-28 IT IT20617/79A patent/IT1111140B/it active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2979916A (en) * | 1956-04-30 | 1961-04-18 | Garrett Corp | Humidity control system |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
GB-Z.: Aircraft Engineering Okt. 1974, S. 23-25 * |
US-Prospekt: R 76-3 WR Recirculating Air Cycle Air Conditioning System, March 12 1976, Hamilton Standard, Division of United Technologies, Revision D, Aug. 1980 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2532408A1 (fr) * | 1982-08-26 | 1984-03-02 | United Technologies Corp | Controle de temperature a plusieurs zones dans des systemes de refrigeration cycliques par air |
DE102006042584A1 (de) * | 2006-09-11 | 2008-03-27 | Airbus Deutschland Gmbh | Luftzufuhrsystem eines Flugzeuges sowie Verfahren zum Vermischen zweier Luftströme in einem Luftzufuhrsystem |
DE102006042584B4 (de) * | 2006-09-11 | 2008-11-20 | Airbus Deutschland Gmbh | Luftzufuhrsystem eines Flugzeuges sowie Verfahren zum Vermischen zweier Luftströme in einem Luftzufuhrsystem |
US9211954B2 (en) | 2006-09-11 | 2015-12-15 | Airbus Operations Gmbh | Air supply system of an aircraft and method for mixing two air streams in an air supply system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NO790538L (no) | 1979-09-07 |
NO147099C (no) | 1983-02-02 |
DK154999B (da) | 1989-01-23 |
IT1111140B (it) | 1986-01-13 |
DK84179A (da) | 1979-09-07 |
IL56591A (en) | 1981-12-31 |
DE2907826C2 (de) | 1990-12-20 |
GB2015723B (en) | 1983-01-12 |
BR7901139A (pt) | 1979-11-20 |
SE7901108L (sv) | 1979-09-07 |
FR2419216B1 (de) | 1984-03-16 |
US4209993A (en) | 1980-07-01 |
FR2419216A1 (fr) | 1979-10-05 |
GB2015723A (en) | 1979-09-12 |
SE435042B (sv) | 1984-09-03 |
CA1093303A (en) | 1981-01-13 |
IT7920617A0 (it) | 1979-02-28 |
NO147099B (no) | 1982-10-25 |
DK154999C (da) | 1989-06-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2907826A1 (de) | Luftumlaufkuehlsystem fuer ein flugzeug und verfahren zum kuehlen einer kabine o.dgl. in einem flugzeug | |
DE69104369T2 (de) | Kondenskreislauf für klimaregelungssystem. | |
DE60132506T2 (de) | Luftkreislauf- Klimaregelungssystem | |
DE602005003167T2 (de) | Klimaanlage mit geschlossenem Kühlkreislauf | |
DE60310216T2 (de) | Klimaanlage | |
DE3445336C2 (de) | Klimaanlage mit Luftumwälzung | |
EP0575402B1 (de) | Verfahren zur kühlung von antriebskomponenten und zur heizung eines fahrgastraumes eines kraftfahrzeuges, insbesondere eines elektromobils, und einrichtung zur durchführung des verfahrens | |
DE69502501T2 (de) | Regenerativer kondensierkreislauf | |
DE102015223548A1 (de) | Flugzeugklimaanlage mit Umgebungsluftzufuhr und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Flugzeugklimaanlage | |
DE2722357C2 (de) | Klimaanlage | |
USRE32100E (en) | Efficiency air cycle environmental control system | |
DE102015222193A1 (de) | Flugzeugklimaanlage mit einer Kabinenabluftturbine | |
DE102005003645B4 (de) | Luftsystem | |
DE60311559T2 (de) | Klimaanlage | |
DE102016204911A1 (de) | Flugzeugklimaanlage mit einem elektrisch angetriebenen Umgebungsluftkompressor und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Flugzeugklimaanlage | |
DE60215083T2 (de) | Luftkreislauf-Klimaanlage | |
EP1407966B1 (de) | Kondensor | |
DE4425871A1 (de) | Verfahren zum Klimatisieren in einem Flugzeug und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens | |
DE3444057A1 (de) | Klimaanlage mit luftumwaelzung | |
DE102007057536A1 (de) | Klimaanlage mit Hybrid-Zapfluft-Betrieb | |
EP3647198B1 (de) | Flugzeugkälteanlage mit einer motor-unterstützten kabinenabluftturbine | |
DE102018211559B4 (de) | Fahrzeug mit einer Klimatisierungsvorrichtung zum Erwärmen und Kühlen eines elektrischen Energiespeichers | |
DE102017116207A1 (de) | Fahrzeughilfs-hlk-system unter verwendung einer kühlmittelschleife zum kühlen einer komponente eines fahrzeuginnenraums | |
DE102016223531A1 (de) | Kabinenabluftunterstützt betreibbare Flugzeugklimaanlage mit einem pneumatisch angetriebenen Umgebungsluftkompressor | |
DE102010047970A1 (de) | Flugzeug-Klimaanlage mit konditionierter Wärmesenke |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: MENGES, R., DIPL.-ING., PAT.-ANW., 8000 MUENCHEN |
|
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |