利用机舱排放空气启动循环的环境控制系统技术方案

本发明专利技术公开了利用机舱排放空气启动循环的环境控制系统。提供了一种系统和方法，其包括空气循环机、放出空气流、至少一个热交换器以及进气口，所述进气口被配置来供应所述放出空气流。所述放出空气根据高压、低压或增压压力工作模式从源直接流到所述空气循环机的压缩机或所述至少一个热交换器。所述系统和方法还能够根据以上模式利用从腔室流出的再循环空气来驱动或维持所述空气循环机。

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
总的来说，航天工业存在趋向于飞机内更有效的系统的整体趋势。相对于飞机的当前空调系统，能够基于飞机周围的环境条件利用适当的发动机分供压力来得到效率。例如，来自飞机的发动机的加压空气通过改变加压空气的温湿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。遗憾地是，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，环境控制系统包括：空气循环机，所述空气循环机包括压缩机；进气口，所述进气口被配置来直接向空气循环机的压缩机供应放出空气流。根据另一个实施方案，环境控制系统包括：二级热交换器；空气循环机，所述空气循环机包括压缩机；进气口，所述进气口被配置来直接向环境控制系统供应放出气体流；以及流量阀，所述流量阀被配置来：使放出空气流旁通压缩机并且直接流入二级热交换器中或使放出空气流直接流到压缩机。根据另一个实施方案，环境控制系统包括：空气循环机，所述空气循环机包括压缩机和涡轮；放出空气流；至少一个热交换器；进气
口，所述进气口被配置来直接向压缩机供应放出气体流，其中环境控制系统在增压压力模式下工作，其中涡轮被配置来接收来自环境控制系统的腔室的再循环空气，其中随着再循环空气穿过涡轮膨胀，空气循环机做功以通过压缩机压缩放出空气。通过本专利技术中的技术可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。附图说明在所附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具体实施方式可以清楚地了解本专利技术的上述以及其他特征和优点，在附图中：图1描绘根据实施方案的系统的示意图；图2描绘根据实施方案的系统的另一个示意图；图3描绘根据实施方案的系统飞机的高压模式示意图；图4描绘根据实施方案的系统飞机的低压模式示意图；并且图5描绘根据实施方案的系统飞机的增压压力模式示意图。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，需要的是环境控制系统，所述环境控制系统除去初级热交换器并且使用机舱排放空气来在高空启动循环，从而提供在较高
发动机燃料燃烧效率下的机舱加压和冷却。总的来说，本文所公开的本专利技术的实施方案可以包括一种系统和/或方法(本文中为系统)，所述系统包括环境控制系统，所述环境控制系统排除位于发动机与空气循环机之间的热交换器以创造可能的最低压降轨迹。环境控制系统提供机舱空调的新方法，所述机舱空调例如能够在低到机舱压力以下2.5psi的压力下工作。图1示出流动通过系统100从进气口101到腔室102的介质(例如，空气)，如实线箭头A，B指示。在系统100中，介质能够从进气口101流动到压缩装置120、从压缩装置120流动到二级热交换器130、并且从二级热交换器130流动到腔室102。此外，介质从腔室102通过系统100再循环并且返回到腔室102(和/或系统100外部)，如点划线箭头D，E指示。在一个实施方案中，系统100能够是交通工具诸如飞机或船只的任何环境控制系统，所述环境控制系统为交通工具(例如，飞机的机舱空调系统)的机组人员和乘客提供空气供应、热控制和机舱加压。所述系统还可以包括航空电子设备冷却、烟雾检测和灭火。例如，在飞机上，通过从涡轮发动机的压缩机级“流出”来向环境控制系统供应空气。这种“放出空气”的温度、湿度和压力根据压缩机级和涡轮发动机的每分钟转数而广泛地变化。为了实现所需温度，放出空气在其通过至少一个热交换器(例如，交换器130)时被冷却。为了实现所需压力，放出空气在其通过压缩装置(例如，压缩装置120)时被压缩。环境控制系统与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加压空气对于发动机所需的燃料燃烧的量。热交换器(例如，二级热交换器130)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，通过推或拉的方法)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120(例如，如下所述的空气循环机)是控制/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。应注意，图1的系统100与包括传统的机舱三轮空调系统的常规机舱空调系统相对照。在常规机舱空调系统中，例如来自发动机的高压空气顺序地通过第一冲压空气热交换器、空气循环机、第二冲压空气热交换器以及空气在其中冷却和除湿的高压水分离器，使得生成的干燥冷空气被用来冷却机舱、飞行甲板以及其他飞机系统。在工作中，来自任一发动机的高压高温空气进入第一热交换器并且由冲压空气冷却。这种高压暖空气接着进入ACM压缩机中。所述压缩机还加压空气并且在过程中加热空气。空气接着进入第二热交换器并且由冲压空气冷却到近似周围温度。这种高压冷空气进入高压水分离器，其中空气流过再热器，其中空气被冷却；冷凝器，其中空气由来自ACM涡轮的空气冷却；除湿器，其中空气中的湿气被去除；以及再热器，其中空气被加热回几乎其在当进入高压水分离器时开始的相同的温度。高压并且现在干燥的暖空气进入涡轮，空气在其中膨胀并且做功。来自涡轮的功驱动上述压缩机以及用来通过第一和第二热交换器拉动冲压空气流的风扇。在离开涡轮之后，冷空气(通常低于冰点)冷却冷凝器中的暖湿空气并且接着被发送来适应机舱和飞行甲板。根据以上飞机实例，现将参考图2-5描述图1的系统100。图2描绘如能够被安装在飞机上的系统200(例如，系统100的实施方案)的示意图。系统200示出在进气口201处流动(例如，在初始流速、压力、温度和湿度下切断飞机的发动机)的放出空气，这进而在最终流速、压力、温度和湿度下被提供给腔室202(例如，机舱、飞行甲板等)。接着放出空气能够通过系统200从腔室202往回再循环(本文
中为再循环空气并且由点划线表示)以驱动系统200。系统包括外壳210，所述外壳210用于接收和引导冲压空气通过系统200。系统200还示出二级热交换器220、空气循环机240(其包括涡轮243、压缩机244、涡轮245、风扇248以及轴249)、再热器250、冷凝器260以及除湿器270，其中每个通过管子、管道等连接。应注意，基于实施方案，来自系统200的废气能够被发送至出气口(例如，释放到周围空气)。系统200是飞机中为飞机的机组人员和乘客提供空气供应、热控制以及机舱加压的环境控制系统的实例。阀是以下装置：通过打开、关闭或部分地阻碍环境控制系统200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。阀能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环境控制系统，其包括：空气循环机，所述空气循环机包括压缩机；以及进气口，所述进气口被配置来直接向所述空气循环机的所述压缩机供应放出空气流。

【技术特征摘要】
2015.04.24 US 14/6955371.一种环境控制系统，其包括：空气循环机，所述空气循环机包括压缩机；以及进气口，所述进气口被配置来直接向所述空气循环机的所述压缩机供应放出空气流。2.如权利要求1所述的环境控制系统，其还包括：二级热交换器；以及淬火环路，所述淬火环路将所述二级热交换器的排气连接到直接供应给所述压缩机的所述放出流，其中所述淬火环路被配置来在所述放出空气直接进入所述压缩机之前降低所述放出空气的能量。3.如权利要求2所述的环境控制系统，其还包括：高压水分离器，所述高压水分离器被配置来在所述放出空气被传递到腔室之前调适所放出空气；以及所述空气循环机的涡轮，所述涡轮被配置来接收来自所述高压水分离器的所调适的放出空气，其中随着所调适的放出空气穿过所述涡轮膨胀，所述空气循环机做功以压缩由所述压缩机直接接收的所述放出空气。4.如权利要求1所述的环境控制系统，其还包括：流量阀，所述流量阀被配置来使所述放出空气流旁通所述压缩机
\t并且直接流入所述二级热交换器。5.如权利要求1所述的环境控制系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：LJ布鲁诺，E苏劳斯基，DE小阿米，TM齐维亚克，HW希普斯基，EG克莱恩，R鲁西奇，JM小马尔加尼安，PM德奥尔兰多，
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