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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flugzeugklimaanlage und ein Verfahren eines Klimatisierens eines Flugzeuges, und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern des Klimas in der Passagierkabine einer Flugzeughülle.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Das Vorhandensein von Klimaanlagen wie auch von Heizanlagen ist seit vielen Jahren in der Luftfahrtindustrie bekannt und verbessert worden. Es ist insbesondere bekannt, einen relativ konstanten Strom von frischer Luft in den unter Druck stehenden Körper eines handelsüblichen Flugzeuges sowohl am Boden als auch in der Luft zuzuführen, um die Passagierkabine, das Cockpit und andere unter Druck stehende Bereiche in dem Flugzeug zu belüften. Um einen relativ konstantes und angenehmes Temperatur- und Feuchtigkeitsniveau der Belüftung für die Passagiere und die Crew in dem Flugzeug aufrechtzuerhalten, wird die von dem Kabinenbereich des Flugzeuges wieder in Umlauf gebrachte Luft typischerweise mit Frischluft gemischt.
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Herkömmliche Klimaanlagen für ein handelsübliches Flugzeug verwenden oft Systeme mit einem offenen Regelkreis, um für eine Mischung von Frischluft und wieder in Umlauf gebrachter Luft in der unter Druck stehenden Abteilung zu sorgen. Ein Beispiel einer herkömmlichen Flugzeugklimaanlage ist in 1 dargestellt. Gemäß 1 umfasst die herkömmliche Klimaanlagen 10 mehrere Komponenten, wobei die meisten davon in der unter Druck stehenden Abteilung 40 des Flugzeuges angeordnet sind. Im Betrieb wird durch Frischluftbearbeitungsgeräte, wie z. B. durch Klimaanlagenkühlanlagen 30, für Frischluft gesorgt, welche in dem nicht unter Druck stehenden Bereich 50 des Flugzeuges angeordnet sind. Die von der unter Druck stehenden Abteilung 40, wie z. B. der Passagierkabine, des Cockpits und ausgewählten Frachtbereichen, wieder in Umlauf gebrachte Luft 12 wird vor einer Verteilung zu den unter Druck stehenden Abteilungen erst durch ein Filter 14 bearbeitet und dann durch Gebläse 16 befördert, um mit der Frischluft von den Kühlanlagen 30 gemischt zu werden.
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Bei herkömmlichen Hochleistungskühlsystemen 10 tritt das Mischen von unterkühlter Frischluft und wieder in Umlauf gebrachter Kabinenluft 12 in einem großen Mischverteiler 20 auf, welcher in der unter Druck stehenden Abteilung 40 angeordnet ist, auf, was dadurch nachteiliger Weise den verfügbaren unter Druck stehenden Platz in dem Flugzeug verringert. In einem großen Flugzeug kann der Mischverteiler 20 und ein zugeordnetes Kanalnetz ungefähr 400 ft3 einnehmen. Der Mischverteiler 20 wird auch eingesetzt, um mitgerissene Feuchtigkeit, wie z. B. Eispartikel oder Wassertröpfchen, von dem Luftgemisch zu entfernen und zu verhindern, dass Eis in die Passagierkabine oder Besatzungsbereiche über das Luftverteilungskanalnetz 22 wandert. Herkömmliche Klimaanlagen weisen auch ein Rückschlagventil 34 ausgerichtet mit den Zufuhrleitungen 32 und 36 für gekühlte klimatisierte Luft auf, welches die Frischluft von den Kühlanlagen zu dem Mischverteiler 20 befördert. Das Rückschlagventil 34 schützt gegen einen Druckabfall der unter Druck stehenden Abteilung aufgrund eines Bruchs in dem Kanal 32 für gekühlte klimatisierte Luft in dem nicht unter Druck stehenden Bereich 50.
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Einige kleinere Nahbereichsflugzeuge weisen Mischverteiler in dem nicht unter Druck stehenden Bereich in der Nähe der Klimaanlagenkühlanlage auf. Jedoch betrifft diese Flugzeugtypen ein Kabinendruckabfall nicht, da sie typischerweise in geringen Höhen operieren. Daher sind Rückschlagventile und/oder Sperrventile in der Zufuhrleitung der klimatisierten Luft und in dem Verteilungskanalnetz nicht erforderlich.
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Die Klimaanlagenkühlanlagen 30, welche für kalte Frischluft sorgen, befördern oft in dem Luftstrom gelöstes Eis, insbesondere wenn das Flugzeug in heißen, feuchten und tiefen Höhen operiert. Herkömmliche Verfahren einer Luftmischung in dem Mischverteiler 20 ermöglichen unglücklicherweise den Eispartikeln, sich in größere Partikel zu verbinden. Daher kann es relativ schwierig sein, dass Eis vor seiner Einführung in das Luftverteilungskanalnetz 22 zu schmelzen. Dies führt oft zu mehreren bekannten Problemen oder trägt zu diesen bei, wie z. B. zu einer Verstopfung des Verteilungskanalnetzes, Geräuschen und einem Zustand, welcher als ”Schnee im Flugzeug” bekannt ist, wobei Eispartikeln durch das Luftverteilungskanalnetz 22 und in die Passagierkabine oder Besatzungsbereiche verteilt werden. Mehrere Systeme sind entwickelt worden, um diese Probleme zu lösen. Ein solches System stellt eine Umlaufwärmetauschereinheit stromabwärts des Mischverteilers bereit, um jegliches in dem Luftstrom gelöstes Eis zu schmelzen. Das System weist auch einen Eissensor auf, welcher ausgestaltet ist, um ein Ventil zu steuern und einen Strom von warmer Luft in den Luftstrom zu richten, um jegliches darin gelöstes Eis zu schmelzen.
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Jedoch leiden herkömmliche Flugzeugklimaanlagen, welche ein solches vorab erwähntes System aufweisen, weiterhin an mehreren Nachteilen. Insbesondere herkömmliche Klimaanlagen nehmen einen unter Druck stehenden Raum ein, welcher sonst für Passagiere oder Fracht verwendet werden könnte. Darüber hinaus weisen herkömmliche Klimaanlagen typischerweise einen Mischverteiler auf, wodurch das Gewicht des Flugzeugs ansteigt, welcher zu dem Geräuschpegel in der Passagierabteilung beiträgt und ein intensives Testen bei der Entwicklung erfordert. Es wäre daher wünschenswert, eine Flugzeugklimaanlage bereitzustellen, welche leichter und ruhiger ist und welche nicht so viel Platz in der unter Druck stehenden Abteilung des Flugzeuges einnimmt.
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Die
US-A-4 430 867 offenbart ein Flugzeug mit einem unter Druck stehenden Bereich und einem nicht unter Druck stehenden Bereich, zwischen welchen ein Drucktrennwand definiert ist, wobei das Flugzeug mit einer Klimaanlage mit einem Wärmetauscher versehen ist, um eine Vereisung stromabwärts des Mischers der Klimaanlage zu verhindern. In der
US-A-4 430 867 wird Bezug auf eine frühere Klimaanlage genommen, wie sie in der
US-A-4 209 993 beschrieben ist. In diesem Dokument ist die Klimaanlage mit einem Kühler versehen, um die Luft unter ihren Taupunkt abzukühlen, so dass Feuchtigkeit kondensiert, um sie davon in einem Wasserabscheider zu entfernen.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kleine und leichte Klimaanlage bereitzustellen.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Flugzeug mit einer Klimaanlage, wie sie in Anspruch 1 beansprucht ist, bereitgestellt, während gemäß einem zweiten Aspekt ein Verfahren zum Klimatisieren der Luft in einem Flugzeug nach Anspruch 8 bereitgestellt wird. Indem der Mischer den sich ergebenden Luftstrom derart verwirbelt, dass sich Wassertröpfchen zu größeren Tröpfchen verbinden, können die Wassertröpfchen in dem Luftstrom einfacher, zum Beispiel mit einem herkömmlichen Wasserablauf, entfernt werden. Das Gesamtvolumen und die Gesamtmasse einer solchen Klimaanlage sind kleiner, da auf einen getrennten Wärmetauscher und/oder einen Kühler verzichtet werden kann.
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Die erfindungsgemäße Flugzeugklimaanlage ist äußerst effizient, leicht und derart ausgelegt, dass sie direkt wieder in Umlauf gebrachte Kabinenbereichsluft mit frischer Luft mischt, ohne einen Mischverteiler in der unter Druck stehenden Abteilung eines Flugzeugs zu benötigen.
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Daher ist die vorliegende Erfindung insbesondere für große, handelsübliche Flugzeuge vorteilhaft. Es sollte jedoch angemerkt werden, dass die erfindungsgemäße Klimaanlage nicht auf Flugzeuge beschränkt ist. Unabhängig von dem Flugzeugtyp ist die Klimaanlage und das Verfahren zum Klimatisierten von Luft derart ausgelegt, dass sie einen Geräuschpegel in der Passagierkabine verringern während auch mehr Platz in dem unter Druck stehenden Bereich für Passagiere, Fracht oder Einrichtung frei ist.
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Erfindungsgemäß ist die Klimaanlage und das Verfahren zum Klimatisieren von Luft zum Einsatz in einem Flugzeug ausgestaltet, welches einen unter Druck stehenden Bereich und einen nicht unter Druck stehenden Bereich aufweist, welche durch ein Drucktrennwand getrennt sind. Die Klimaanlage weist eine oder mehrere herkömmliche Klimaanlagenkühlanlagen auf, welche in dem nicht unter Druck stehenden Bereich des Flugzeugs, wie z. B. in einem Bereich unter dem Flügel, angeordnet sind.
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Die Klimaanlage weist auch einen ersten Luftkanal auf, welcher sich zwischen dem unter Druck stehenden Bereich und dem nicht unter Druck stehenden Bereich des Flugzeugs erstreckt. Der erste Luftkanal leitet einen Strom einer wieder in Umlauf gebrachten Luft von dem unter Druck stehenden Bereich, z. B. einem Passagierkabinenbereich und/oder Frachtbereichen, zu dem nicht unter Druck stehenden Bereich durch die Drucktrennwand auf. Bei einer Ausführung ist ein Gebläse in einer Flüssigkeitsverbindung mit dem ersten Luftkanal angeordnet, um den Strom der wieder in Umlauf gebrachten Luft leiten zu helfen.
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Die Klimaanlage weist auch einen Mischer auf, welcher funktionsfähig in dem nicht unter Druck stehenden Bereich stromabwärts der Klimaanlagenkühlanlage angeordnet ist, um die klimatisierte Luft von der Klimaanlagenkühlanlage und die wieder in Umlauf gebrachte Luft von dem unter Druck stehenden Bereich zu mischen. Der Mischer führt die zwei Luftströme in einem sich ergebenden Luftgemisch zusammen, so dass jegliches Eis, welches in der klimatisierten Luft vorhanden ist, schmilzt. Vorteilhafter Weise vermeidet der relativ kleine und effiziente erfindungsgemäße Mischer das Bedürfnis nach einem Mischverteiler und spart wertvollen Raum für Passagiere, Fracht und/oder eine andere Flugzeugeinrichtung in dem unter Druck stehenden Bereich ein. Darüber hinaus kann ein Anordnen des Mischers in dem nicht unter Druck stehenden Bereich den Lärm in der Passagierabteilung im Vergleich zu herkömmlichen Entwürfen verringern.
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Die Klimaanlage weist auch einen zweiten mit dem Mischer verbundenen Luftkanal auf, welcher das sich ergebende Luftgemisch von dem Mischer zurück zu dem unter Druck stehenden Bereich des Flugzeugs leitet. Zum Schutz gegen einen Druckabfall des unter Druck stehenden Bereichs ist ein Rückschlagventil, wie z. B. ein Klappenventil oder Ähnliches, zwischen dem unter Druck stehenden und dem nicht unter Druck stehenden Bereich an der Drucktrennwand vorhanden. Eine Mehrzahl von Wasserabläufen ist in dem zweiten Luftkanal vorhanden, um Feuchtigkeit von dem sich ergebenden Luftgemisch zu entfernen, wenn sich das Gemisch durch den zweiten Luftkanal bewegt. Vorteilhafter Weise ist der Mischer derart entworfen, dass er das sich ergebende Luftgemisch verwirbelt, wodurch die Feuchtigkeit in dem sich ergebenden Luftgemisch in Wassertröpfchen kondensiert und durch die Wasserabläufe in dem zweiten Luftkanal gesammelt werden kann, bevor das Gemisch in dem unter Druck stehenden Bereich verteilt wird, wodurch die Möglichkeit von flüssigen Partikeln und Eispartikeln in dem Gemisch wesentlich verringert wird. Da darüber hinaus das Wasser an dem Auslass der Klimaanlagenkühlanlage kondensiert, ist eine größere Länge des zweiten Luftkanals verfügbar, um das Wasser über die Wasserabläufe zu sammeln.
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Die Klimaanlage weist auch ein aerodynamisches Sperrventil auf, welches mit dem ersten Luftkanal an der Drucktrennwand ausgerichtet ist und auch zum Schutz gegen einen Druckabfall des unter Druck stehenden Bereichs ausgestaltet ist. Genauer sorgt dass aerodynamische Sperrventil für einen Schutz des unter Druck stehenden Bereichs für den Fall eines Kanalbruchs in dem nicht unter Druck stehenden Bereich, wobei die wieder in Umlauf gebrachte Luft sich dennoch von dem unter Druck stehenden Bereich zu dem nicht unter Druck stehenden Bereich bewegen kann. Wie im Folgenden genauer diskutiert werden wird, erlaubt das aerodynamische Sperrventil der Luft unter normalen Bedingungen, von dem unter Druck stehenden Bereich zu dem nicht unter Druck stehenden Bereich zu gelangen, aber schließt, wenn eine vorbestimmte Druckdifferenz über dem Sperrventil überschritten wird. Somit wird der Druckausgleich der Passagierabteilung geschützt, auch wenn Luft zu und von dem nicht unter Druck stehenden Bereich gelangt, um geeignet gemischt zu werden.
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Ein Verfahren eines Klimatisierens einer Flugzeughülle wird auch bereitgestellt. Das Verfahren weist ein Bereitstellen eines Stromes von wieder in Umlauf gebrachter Luft von dem unter Druck stehenden Bereich zu dem nicht unter Druck stehenden Bereich, und dann ein Mischen der wieder in Umlauf gebrachten Luft mit einem Strom von Kühlluft auf, um so ein sich ergebendes Luftgemisch auszubilden. Die Kühlluft kann gelöste Eispartikeln enthalten, aber durch das Mischen der Kühlluft mit der wärmeren wieder in Umlauf gebrachten Luft werden die gelösten Eispartikeln geschmolzen oder im Wesentlichen in Wassertröpfchen eliminiert und in dem zweiten Luftkanal gesammelt, welcher das sich ergebende Luftgemisch zu dem unter Druck stehenden Bereich zurückführt. Diesbezüglich ist der zweite Luftkanal derart ausgestaltet, dass er eine Feuchtigkeit von dem sich ergebenden Luftgemisch, z. B. indem er Wasserabläufe aufweist, entfernt, und ist über ein Rückschlagventil, wie z. B. ein Klappenventil funktionsfähig mit dem unter Druck stehenden Bereich verbunden. Daher verringert oder eliminiert das sich ergebende Luftgemisch im Wesentlichen einen kleinen Nebel oder Eiströpfchen, welche in dem Luftstrom gelöst sind, der zu dem Passagierkabinenbereich, den Frachtbereichen oder anderen unter Druck stehenden Bereichen geführt wird.
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Vorteilhafter Weise findet das Mischen in dem nicht unter Druck stehenden Bereich des Flugzeuges ohne die Verwendung eines Mischverteilers statt. Dadurch stellt die vorliegende Erfindung eine Flugzeugklimaanlage und ein Verfahren eines Klimatisierens von Luft mit weniger Gewicht, weniger Lärm und effektiveren Mitteln zur Entfernung von Feuchtigkeit bereit, was dennoch für eine einfache Wartung sorgt. Darüber hinaus genießen die Passagiere und die Besatzung des Flugzeuges einen ruhigeren Flug, da der Mischer außerhalb des unter Druck stehenden Bereichs angeordnet ist. Außerdem führt ein Anordnen des erfindungsgemäßen Mischers in dem nicht unter Druck stehenden Bereich des Flugzeuges zu einem höheren Anteil des unter Druck stehenden Bereichs, welcher zur Umsatzerbringung, wie z. B. für Passagiersitze oder Fracht, verwendet werden kann.
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1 ist eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Flugzeugklimaanlage; und
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2 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Flugzeugklimaanlage.
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Die vorliegende Erfindung wird nun im Folgenden besser mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen, in welchen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt sind, beschrieben. Diese Erfindung kann jedoch in vielen unterschiedlichen Formen verkörpert sein und sollte nicht als auf die hier dargelegten Ausführungsformen beschränkt ausgelegt werden; vielmehr existieren diese Ausführungsformen, damit diese Offenbarung vollständig ist, und sie vermitteln dem Fachmann den Umfang der Erfindung vollständig. Ähnliche Bezugszeichen bezeichnen durchweg ähnliche Elemente.
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Mit Bezug auf 2 ist eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Klimaanlage 100 dargestellt. Wie dargestellt ist, ist die Klimaanlage 100 insbesondere zur Verwendung in handelsüblichen Flugzeugen, welche bei hohen Höhen operieren, vorteilhaft. Jedoch kann die Klimaanlage andere Farmen aufweisen und kann bei anderen Anwendungen, z. B. bei anderen Flugzeugtypen, verwendet werden, ohne den Geist und den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Darüber hinaus kann die Anlage 100 genauso effizient sowohl während eines Reisefluges in hoher Höhe als auch am Boden eingesetzt werden. Zur Vereinfachung der Erläuterung ist jede gleiche Komponente mit einem einmaligen Bezugszeichen bezeichnet. Jedoch kann die Anlage 100 mehr als eine Komponente aufweisen. Zum Beispiel weist die Ausführungsform der 2 von allen Komponenten im Wesentlichen zwei auf.
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2 stellt die Anlage 100 dar, wie sie in einem Flugzeug mit einem unter Druck stehenden Bereich 140 und einem nicht unter Druck stehenden Bereich 150 verwendet wird, und wobei eine Drucktrennwand 145 dazwischen definiert ist. Obwohl die Anlage 100 als eine einzige Einheit dargestellt ist, kann die Anlage derart entworfen werden, dass getrennte Anlagen für individuelle Zonen in dem unter Druck stehenden Bereich 140 vorhanden sind. Daher können verschiedene Temperaturen für jede Zone aufrechterhalten werden, um Komfort und Effizienz sicherzustellen.
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Erfindungsgemäß wird eine wieder in Umlauf gebrachte Luft 110 von dem unter Druck stehenden Bereich 140, wie z. B. einer Passagierkabine, einem Cockpit und oder einem Frachtbereich, in einen Sammelkanal 112 gezogen. Diesbezüglich ist ein Gebläse 116 im Allgemeinen in einer Flüssigkeitsverbindung mit dem Sammelkanal 112 angeordnet, um Luft von dem unter Druck stehenden Bereich 140 zu ziehen. Bei einer Ausführungsform ist das Gebläse 116 innerhalb des unter Druck stehenden Bereichs 140 angeordnet, aber es ist besser, wenn das Gebläse in dem nicht unter Druck stehenden Bereich 150 angeordnet ist, um einen einfacheren Wartungszugang zu ermöglichen und um eine Geräuschübertragung des Gebläses zu der Passagierkabine oder anderen Orten innerhalb des unter Druck stehenden Bereichs zu verringern. Die wieder in Umlauf gebrachte Luft 110 besitzt typischerweise einen relativ hohen Feuchtigkeitsgehalt und eine erhöhte Temperatur. Bei einer Ausführungsform wird die wieder in Umlauf gebrachte Luft 110 durch einen in dem Sammelkanal angeordnetes Filter 113 gefiltert. Das Filter entfernt Partikel, wie z. B. Geruchskomponenten und Krankheitsüberträger, beispielsweise Viren, Keime, Bakterien und andere kontaminierende Substanzen, aus der wieder in Umlauf gebrachten Luft 110. Bei einer Ausführungsform weist die Anlage 100 Kohlendioxidabscheider (nicht dargestellt) auf, welche in dem Sammelkanal 112 angeordnet sind. Die gefilterte wieder in Umlauf gebrachte Luft wird dann durch einen Übertragungskanal 114 durch die Drucktrennwand 145 und durch ein aerodynamisches Sperrventil 115 geführt.
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Das aerodynamische Sperrventil 115 befindet sich in dem nicht unter Druck stehenden Bereich 150 in der Nähe der Drucktrennwand 145 und ist zum Schutz gegen eine Druckverminderung des unter Druck stehenden Bereichs 140 auf Grund eines Druckverlustes stromabwärts des Sperrventils 115 in dem nicht unter Druck stehenden Bereich ausgestaltet. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Sperrventil 115 ein mechanisches Drosselventil mit einer abgesetzten Welle und einer Feder geführten Klappe. Die Klappe ist Feder geführt, um eine vollständig offene Stellung während eines normalen Betriebes einzustellen, und ist in einer vollständig geschlossenen Stellung bei einer voreingestellten Druckdifferenz über der Klappe aerodynamisch geführt. Andere Typen von ähnlichen Ventilen, wie z. B. ein aerodynamisches Sperrventil mit einem elektrischen Betätigungsmittel zum außer Kraft setzen, können auch verwendet werden. Somit erlaubt das Sperrventil 115, dass ein Strom der wieder in Umlauf gebrachten Luft 112 durch das Sperrventil gelangt, aber wenn der Strom zunimmt und die Druckdifferenz über der Klappe ansteigt, wird die Klappe derart geführt, dass das Sperrventil 115 vollständig geschlossen wird, wenn die voreingestellte Druckdifferenz über der Klappe erreicht wird. Nachdem sie durch das Sperrventil 115 gelangt ist, wird die wieder in Umlauf gebrachte Luft 110 über ein Rückschlagventil 118 und einen Förderkanal 119 zu einem relativ kleinen Mischer 120 befördert.
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Die Anlage 100 weist auch eine Klimaanlagenkühlanlage 130 zum geeigneten Klimatisieren der Frischluft 121 auf. Luft kann der Klimaanlagenkühlanlage 130 von verschiedenen Quellen bereitgestellt werden. Bei einer Ausführungsform zum Beispiel kann die Quelle der Luft (nicht dargestellt) für die Klimaanlagenkühlanlage der Kompressor eines Gasturbinentriebwerks oder ein Hilfstriebwerk sein, so dass Luft mit einer relativ hohen Temperatur und hohem Druck der Klimaanlagenkühlanlage zur Aufbereitung zugeführt wird. Bei einer Ausführungsform ist die Kühlanlage 130 herkömmlicherweise eine Kombination von Wärmetauschern, Kompressoren und Turbinen, was nach dem Stand der Technik bekannt ist, obwohl andere Typen von Klimaanlagenkühlanlagen eingesetzt werden können. Die Kühlanlage 130 stellt die Frischluft 121 über einen Übertragungskanal 131 dem Mischer 120 zum Mischen mit der wieder in Umlauf gebrachten Luft 110 zur Verfügung. Alternativ kann die Kühlanlage 130 direkt mit dem Mischer 120 verbunden sein. Um ein Druckgleichgewicht aufrechtzuerhalten, ist das Volumen der Frischluft, welches durch die Kühlanlage 130 bereitgestellt wird, im Wesentlichen gleich einem Volumen einer ausströmenden Luft (nicht dargestellt), welche zu der Umgebung außerhalb des Flugzeuges abgezogen wird. Somit wird die ausgeströmte Luft konstant in dem unter Druck stehenden Bereich 140 ergänzt. Darüber hinaus wird die wieder in Umlauf gebrachte Luft 110 mit der Frischluft 121 gemischt, um die erforderliche Menge an Frischluft 121 zu minimieren.
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Vorteilhafter Weise ist der Mischer 120 in dem nicht unter Druck stehenden Bereich 150 des Flugzeuges in der Nähe der der Klimaanlagenkühlanlage 120 angeordnet. Insbesondere ist der Mischer 120 zwischen dem Förderkanal 119 und dem Übertragungskanal 131 angeordnet und ist zum Mischen der relativ warmen, feuchten wieder in Umlauf gebrachten Luft 110 und der kalten Frischluft 121 von der Klimaanlagenkühlanlage 130 ausgestaltet. Der Mischer 120 macht das Bedürfnis nach einem großen Mischverteiler und nach einem zugeordneten Kanalnetz, was bei herkömmlichen Anlagen vorhanden ist, überflüssig und verringert das Gewicht und den Lärm. Der Mischverteiler und das zugeordnete Kanalnetz, welche in herkömmlichen Anlagen vorhanden sind, können ein Volumen von bis zu ungefähr 400 ft3 einnehmen, wohingegen die vorliegende Erfindung ungefähr ein Drittel des Volumens, welches durch herkömmliche Anlagen eingenommen wird, einnimmt. Darüber hinaus erlaubt das Anordnen des Mischers 120 in dem nicht unter Druck stehenden Bereich 150, wie z. B. einem Abschnitt des Kühlanlagenabteils 111, einen einfachen Wartungszugang.
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Die Luftqualität wird durch eine Steuereinheit 170 überwacht und gesteuert. Obwohl die Steuereinheit 170 in dem nicht unter Druck stehenden Bereich 150 befindlich dargestellt ist, kann sich die Steuereinheit, wenn es so gewünscht ist, in dem unter Druck stehenden Bereich befinden. Ein Sensor S ist funktionsfähig mit dem Mischer 120 verbunden und zum Erfassen von Bedingungen, wie z. B. der Temperatur, ausgestaltet. Die Steuereinheit 170 ist funktionsfähig mit der Kühlanlage 130 und dem Gebläse 116 verbunden und steuert diese, um einen Luftstrom in den unter Druck stehenden Bereich 140 entsprechend einer gewünschten Temperatureinstellung darin aufrecht zu erhalten, wobei die durch den Sensor S erfassten Bedingungen berücksichtigt werden.
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Die Steuereinheit 170 erzeugt geeignete Steuersignale, wobei der Zustand der Anlage dauernd überwacht und entsprechend gesteuert wird, wenn sich die Anlage im Betrieb befindet. Dementsprechend hält die Steuereinheit 170 effektiv die gewünschten Bedingungen durch geeignete Steuersignale für die Kühlanlage 130 und/oder das Gebläse 116 aufrecht.
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Wie es für den Betrieb in einer feuchten Umgebung nach dem Stand der Technik bekannt ist, kühlt die Klimaanlagenkühlanlage 130 oft die Frischluft 121, so dass Eispartikeln darin gelöst werden, was nachteilig ist, wenn dagegen nichts unternommen wird. Die erfindungsgemäße Kühlanlage und das erfindungsgemäße Verfahren zum Klimatisieren der Luft löst dieses Problem, indem die wieder in Umlauf gebrachte Luft 110 mit der Frischluft 121 bei dem Mischer 120 gemischt wird, welcher sich in der Nähe der Klimaanlagenkühlanlage 130 befindet, bei welchem die Eispartikel, welche in der Frischluft 121 gelöst sind, eine minimale Größe aufweisen. Der Mischer 120 mischt die zwei Luftströme 110, 121, um einen sich ergebenden Luftstrom 133 zu erzeugen, welcher eine Temperatur aufweist, welche ausreichend hoch ist, so dass die Eispartikel im Wesentlichen eliminiert werden. Genauer werden die in der Frischluft 121 gelösten Eispartikeln geschmolzen und kondensieren in winzige Wassertröpfchen, welche dann in dem stromabwärtigen Kanalnetz 132 gesammelt werden, bevor sie die Luftverteilungskanäle 160 erreichen.
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Vorteilhafter Weise ist der Mischer 120 derart ausgelegt, dass der sich ergebende Luftstrom 133 derart verwirbelt wird, dass sich die winzigen Wassertröpfchen in größere Tröpfchen verbinden, welche dann mit herkömmlichen Wasserabläufen entfernt werden und durch einen Drainagekanal 135 abgeführt. Genauer erstreckt sich das stromabwärtige Kanalnetz 132 auf einer im Vergleich zu dem Kanalnetz der herkömmlichen Anlage 10 (siehe 1), wenn es eines gibt, längeren Strecke. Indem der stromabwärtige Kanal 132 nach dem Mischer 120 verlängert ist, vermeidet die vorliegende Anlage 100 vorteilhafter Weise das Bedürfnis nach einem Wärmetauscher oder einer anderen Vorrichtung, um Eispartikel zu schmelzen und sorgt für einen verbesserten Sammelbereich, wodurch sich die winzigen Wassertröpfchen, welche in dem sich ergebenden Luftstrom 133 gelöst sind, in größere Tröpfchen vereinen können, wenn sich der sich ergebende Luftstrom durch den stromabwärtigen Kanal 132 bewegt. Die Tröpfchen werden dann durch die Wasserabläufe, welche funktionsfähig mit dem Dränagekanal 135 verbunden sind, gesammelt, wobei die Tröpfchen aus dem Flugzeug entladen werden. Die Tröpfchen können jedoch auch für andere Zwecke, z. B. um ein Kühlen des Wärmetauschers zu verbessern, verwendet werden.
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Der sich ergebende Luftstrom 133 verläuft über ein Rückschlagventil 134 durch die Drucktrennwand 145 und in die Luftverteilungskanäle 160. Bei einer Ausführungsform ist das Rückschlagventil 134 ein mechanisches Klappenrückschlagventil. Das Rückschlagventil 134 schützt gegen einen Druckabfall des unter Druck stehenden Bereichs 140 aufgrund eines Kanalbruchs oder ähnlichem in dem nicht unter Druck stehenden Bereich 150.
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Ein Verfahren eines Klimatisierens von Luft einer Flugzeughülle wird auch bereitgestellt. Insbesondere umfasst das Verfahren ein Bereitstellen eines Stromes von wieder in Umlaut gebrachter Luft 110 von dem unter Druck stehenden Bereich 140 zu dem nicht unter Druck stehenden Bereich 150 durch einen ersten Luftkanal, welcher einen oder mehrere des Sammelkanals 112, Übertragungskanals 114 und Förderkanals 119 umfasst. Der unter Druck stehende Bereich ist vor einem Druckabfall geschützt, indem der Strom der wieder in Umlaut gebrachten Luft 112 durch ein Ventil, wie z. B. das aerodynamische Sperrventil 115, verläuft. Der Strom der wieder in Umlauf gebrachten Luft 110 wird dann mit einem Strom von kühlender Luft, nämlich der Frischluft 121 von der Klimaanlagenkühlanlage 130, gemischt, so dass sich das ergebende Luftgemisch 133 mit einer Temperatur ausbildet, so dass Eispartikeln schmelzen oder im Wesentlichen eliminiert werden.
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Vorteilhafter Weise wird der Mischungsschritt in dem nicht unter Druck stehenden Bereich 150 des Flugzeugs ohne einen herkömmlichen Mischverteiler durchgeführt. Wie im Detail vorab beschrieben worden ist, erzeugt ein Mischen auf diese Weise einen größeren unter Druck stehenden Bereich 140, welcher für Passagiere, Fracht oder eine Einrichtung verwendet werden kann. Darüber hinaus verringert das Anordnen des Mischers 120 in dem nicht unter Druck stehenden Bereich 150 den Lärm in der Passagierabteilung und vereinfacht die Wartung. Andere Vorteile, wie z. B. ein geringeres Gewicht, werden auch realisiert. Nach dem Mischen verläuft das sich ergebende Luftgemisch 133 durch einen zweiten Luftkanal, welcher das stromabwärtige Kanalnetz 132 und den Luftverteilungskanal 160 umfasst. Wie oben beschrieben ist, ist das stromabwärtige Kanalnetz 132 zum Entfernen von Feuchtigkeit, wie z. B. Wassertröpfchen, aus dem sich ergebenden Luftgemisch 133 ausgelegt und ausgestaltet. Das sich ergebende Luftgemisch 133 wird dann dem unter Druck stehenden Bereich 140 durch den Luftverteilungskanal 160 derart zugeführt, dass die gewünschte Temperatur in dem unter Druck stehenden Bereich, welcher die Passagierabteilung einschließt, aufrechterhalten wird, ohne Nebel, Schnee oder Wasser in dem Flugzeug zu erzeugen.
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Von dem Voranstehenden kann entnommen werden, dass eine Flugzeugklimaanlage und ein Verfahren zum Klimatisieren von Luft dargestellt und beschrieben worden ist, welche für mehrere Vorteile sorgen. Die Verwendung der Anlage und des Verfahrens vermeidet das Bedürfnis, einen großen Raum in dem unter Druck stehenden Bereich für einen herkömmlichen Mischverteiler zu reservieren. Der Raum kann somit für Umsatz trächtige Fracht, Passagiere und/oder eine Montage von Einrichtungen benutzt werden. Andere Vorteile beziehen eine bessere Handhabung von Eis der Klimaanlagenkühlanlage und des stromabwärtigen Kanalnetzes, eine verbesserte Entfernung von Wasser aus dem sich ergebenden Luftgemisch, wobei leichtgewichtige Wasserabläufe in dem stromabwärtigen Kanalnetz verwendet werden, und eine Verbesserung des Lärms, indem der Mischer und die zugeordneten Gebläsekomponenten weiter von der Passagierkabine isoliert sind, ein. Während bestimmte erfindungsgemäße Ausführungsformen dargestellt und beschrieben worden sind, ist klar, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist, da Modifikationen, insbesondere im Licht der vorab stehenden Lehren, durch den Fachmann vorgenommen werden können. Es wird daher davon ausgegangen, dass die folgenden Ansprüche jegliche solcher Modifikationen überdecken und solche Merkmale, welche die wesentlichen Merkmale dieser Verbesserungen in dem Umfang der Erfindung ausbilden, umfassen.