利用并联冲压式热交换器的环境控制系统技术方案

本发明专利技术公开了利用并联冲压式热交换器的环境控制系统。一种包括多个热交换器和压缩装置的系统，其被配置来制备从发动机的低压位置放出并以并行的方式穿过多个热交换器而流入到舱室中的介质。所述压缩装置与所述多个热交换器连通，并且调节流过所述多个热交换器的所述介质的压力。所述压缩装置基于以并行的方式制备所述舱室的所述介质而被绕过，这反过来又使所述压缩装置发生风车旋转。因此，所述系统采用至少一个机构来防止所述压缩装置的部件发生风车旋转。

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
一般而言，针对飞机当前的空调系统，机舱增压和冷却通过巡航时的发动机分供压力来提供动力。例如，来自飞机的发动机的压缩空气通过改变压缩空气的温度和压力的一系列系统来提供给机舱。为了启动压缩空气的这种制备，唯一能源是空气自身的压力。因此，当前的空调系统在巡航时始终要求相对较高的压力。不幸的是，鉴于航天工业趋向于更有效的飞机的整体趋势，相对较高的压力相对于发动机燃料燃烧而言提供了有限的效率。
技术实现思路
根据一个实施方案，系统包括介质，其从发动机的低压位置流到舱室；多个热交换器，其被配置来通过以并行的方式接收穿过所述多个热交换器中的至少第一热交换器和第二交换器的所述介质来提供并行冷却；和与所述多个热交换器连通的压缩装置，其被配置来在所述并行冷却期间被绕过；以及机构，其用于防止所述压缩装置在所述并行冷却期间发生风车旋转。通过本专利技术中的技术实现另外的特征和优点。本专利技术的其他实施方案和方面在本文中进行了详细描述，并且被认为是所要求保护的专利技术的一部分。为了更好地理解本专利技术及其优点和特征，参考描述和附图。附图说明在说明书结尾的权利要求书中具体指出并明确要求保护被认为是本专利技术的主题。通过以下结合附图的详细描述可以清楚地了解本发
明的上述以及其他特征和优点，在附图中：图1为根据一个实施方案的环境控制系统的示意图；图2为根据一个实施方案的环境控制系统的操作实例；图3为根据一个实施方案的环境控制系统的流程的实例；以及图4为根据一个实施方案的环境控制系统的另一个操作实例；图5为根据一个实施方案的环境控制系统的另一个操作实例；图6为根据一个实施方案的环境控制系统的另一个操作实例；图7为根据一个实施方案的环境控制系统的另一个操作实例；图8为根据一个实施方案的环境控制系统的另一个操作实例；以及图9为根据一个实施方案的环境控制系统的另一个操作实例。具体实施方式参考附图，本文通过举例而非限制的方式呈现所公开的设备和方法的一个或多个实施方案的详细描述。如上文所指出，相对较高的压力相对于发动机燃料燃烧提供有限的效率。因此，需要以下这样的环境控制系统：跨越多个热交换器以并行的方式提供介质，从而在高发动机燃料燃烧效率下提供机舱增压和冷却，同时防止所述系统的部件发生风车旋转。一般而言，本文公开的本专利技术的实施方案可包括系统，其包括多个热交换器；以及介质，其流过所述多个热交换器，其中所述介质从发动机的低压位置放出，穿过并联的多个热交换器而进入舱室。发动机的低压位置提供初始压力水平接近介质一旦处在舱室内就呈现的
压力(例如，舱室压力)的介质。相比之下，常规系统利用比舱室压力大得多的初始压力水平。例如，如果所需舱室压力是5psia，常规系统将从发动机的高压位置放出提供为所述舱室压力三倍的初始压力水平(例如，15psia)的空气。另外，低压位置上介质的压力可略微高于或略微低于舱室压力(例如，当舱室压力是5psia时沿着4至7psia的范围的任何值)。在这种低压下从低压位置放出介质引起比从高压位置放出空气更少的燃料燃烧。然而，由于介质起始于这个相对较低的初始压力水平并且由于在多个热交换器上会出现压降，因此在介质流过并联的所述多个热交换器时，所述介质会下降到低于舱室压力。当介质的压力低于舱室的压力时，所述介质不会流到所述舱室中以提供例如增压和温度调节。因此，所述系统将介质流分成多股分流，以使得所述介质可以并行的方式进入到至少两个热交换器中，以减小所述介质穿过至少两个热交换器的总压降(例如，并行冷却提供最小压降)。在最小压力的情况下，所述系统可连接到低压位置并且从其放出介质。应注意，由于从低压位置放出的介质的温度显著低于从高压位置放出的介质的温度，所述系统在介质以并行的方式在至少两个热交换器上流动时需要更少的能量来降低所述介质的温度。图1示出系统100，其中介质(例如，空气)从入口101穿过阀105、106，初级热交换器110，二级热交换器120以及压缩装置130而流到舱室102。一般而言，系统100将介质供应给任何环境(例如，舱室102)，从而提供所述环境的调节和/或监控。在一个实施方案中，系统100是交通工具诸如飞机的任何环境控制系统，所述环境控制系统为飞机的机组人员和乘客提供空气供应、热控制以及机舱增压。环境控制系统还可包括航空电子设备冷却、烟雾检测和/或灭火。另外，针对飞机实例，为了舒适性和增压两者，系统100将压缩空气(例如，介质)供应给飞机的驾驶舱(例如，舱室102)。空气通过从飞机发动机的压
缩机级和/或直接从外部空气(例如，经由冲压波进气系统)放出而在入口101处供应给系统100。这种“放出空气”的温度和压力根据压缩机级和飞机发动机的每分钟转数而广泛地变化。为了实现所需温度，放出空气在其穿过热交换器110、120时被冷却。为了实现所需压力，放出空气在其穿过装置130时被压缩。应注意，系统100与飞机发动机的相互作用会影响执行与所述相互作用相关的操作诸如供应压缩空气对于飞机发动机所需的燃料燃烧的量。阀诸如阀105、106是以下装置：通过打开、关闭或部分地阻碍系统100的管子、管道等内的各种通道来调节、引导和/或控制介质(例如，气体、液体、流化固体、或浆料，诸如放出空气)流。阀可通过致动器来操作，以使得系统100的任何部分中的任何介质的流速可被调节为所需值。例如，阀105使得介质流能够从入口101分流穿过初级热交换器110和二级热交换器120。另外，阀106使得介质流能够从初级热交换器110运送到压缩装置130和/或舱室102。热交换器(例如，初级热交换器110和二级热交换器120)是为了一种介质到另一种介质的高效的热传递而构造的设备。热交换器的实例包括套管式、壳管式、板式、板壳式、转轮式、板翅式、枕板式以及流体热交换器。继续以上飞机实例，由风扇强迫(例如，经由推或拉的方法)和/或飞行期间冲压的空气在可变冷却气流下吹过热交换器以控制放出空气的最终空气温度。压缩装置130(例如，如下所述的空气循环机)是调节介质的压力(例如，增加气体的压力)的机械装置。压缩机的实例包括离心式、斜流式或混流式、轴流式、往复式、离子液体活塞式、旋转螺旋式、旋叶式、涡旋式、膜片式、气泡式压缩机。另外，压缩机通常由电动机或蒸汽或燃气涡轮驱动。在一个操作中，系统100可通过激活阀106来绕过压缩装置130，以将所述介质流从入口101分流到初级热交换器110和二级热交换器
120(例如，箭头A)。两个热交换器进而冷却其对应的介质部分。之后，离开二级热交换器120的介质流通过阀106的激活而与离开初级热交换器110的介质流组合(例如，箭头B)。这个操作可称为使介质的压力降低接近舱室压力的热交换器冷却模式。根据以上飞机实例，现将参考图2描述图1的系统100。图2示出环境控制系统200(例如，系统100的实施方案)，其除了图1的先前描述的物品之外还包括外壳201，阀207、208、209，压缩装置130(其包括压缩机242、涡轮245、风尚248以及轴249)，以及高压水分离器260，它们各自经由管子、管道、导管等等连接，以使得在入口101(例如，飞机的发动机的高压位置或低压位置)处接受放出空气并且将所述放出空气提供给舱本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，其包括：介质，其从发动机的低压位置流到舱室；多个热交换器，所述多个热交换器被配置来通过以并行的方式接收穿过所述多个热交换器的至少第一热交换器和第二热交换器的所述介质来提供并行冷却；以及与所述多个热交换器连通的压缩装置，其被配置来在所述并行冷却期间被绕过；以及机构，其用于防止所述压缩装置在所述并行冷却期间发生风车旋转。

【技术特征摘要】
2015.02.11 US 14/6196461.一种系统，其包括：介质，其从发动机的低压位置流到舱室；多个热交换器，所述多个热交换器被配置来通过以并行的方式接收穿过所述多个热交换器的至少第一热交换器和第二热交换器的所述介质来提供并行冷却；以及与所述多个热交换器连通的压缩装置，其被配置来在所述并行冷却期间被绕过；以及机构，其用于防止所述压缩装置在所述并行冷却期间发生风车旋转。2.如权利要求1所述的系统，其中冲压空气冷却将足够的能量提供给所述多个热交换器，以使所述介质的温度从第一温度下降为第二温度，并且引起所述压缩装置的风车旋转。3.如权利要求1所述的系统，其中所述机构通过使所述压缩装置的轴停止旋转来防止所述压缩装置在所述并行冷却期间发生风车旋转。4.如权利要求3所述的系统，其中所述机构是防止冲压空气流过所述压缩装置的闸板。5.如权利要求3所述的系统，其中所述机构是抓住所述压缩装置的任何部分以防止旋转的制动器。6.如权利要求3所述的系统，其中所述机构是所述压缩装置周围的大于所述压...

【专利技术属性】
技术研发人员：LJ布鲁诺，TM齐维亚克，HW希普斯基，CW米洛，DE小阿米，PM德奥尔兰多，EG克莱恩，
申请(专利权)人：哈米尔顿森德斯特兰德公司，
类型：发明
国别省市：美国;US