具有机舱排气涡轮机的飞机空调系统技术方案

一种具有机舱排气涡轮机的飞机空调系统，包括：环境空气管线，适于供环境空气流过并连接到飞机空调系统的混合器以向混合器供应环境空气；至少一个环境空气压缩机，布置在环境空气管线中用于压缩流过环境空气管线的环境空气；制冷设备，其包括适于供制冷剂流过的制冷剂回路及布置在制冷剂回路中的制冷剂压缩机，制冷剂回路被热联接到环境空气管线，以在环境空气供应到混合器前将热量从流过环境空气管线的环境空气传递到在制冷剂回路中循环的制冷剂；和机舱排气涡轮机，其连接到机舱排气管线并联接到布置在环境空气管线中的至少一个环境空气压缩机，且配置为使流过机舱排气管线的机舱排气膨胀并驱动布置在环境空气管线中的至少一个环境空气压缩机。

Aircraft air conditioning system with engine room exhaust turbine

Including an air conditioning system with engine exhaust turbine aircraft: air pipeline, is suitable for the air flows through the plane and connected to the air conditioning system to supply air to the mixer mixer; at least one air compressor, compressed air flowing through the arrangement for environmental air pipeline in the air refrigeration equipment, the pipeline; including the refrigerant compressor for refrigerant circuit and layout for the refrigerant in the refrigerant circuit through the refrigerant circuit is coupled to the thermal environment in air pipeline, ambient air supply to the mixer before the heat from the air flows through the air pipeline is transferred to the refrigerant circulating in the refrigerant circuit; and engine exhaust turbine, which is connected to the the exhaust pipeline and connected to the arrangement of at least one ambient air in ambient air in the pipeline The air compressor is configured to inflate the engine exhaust flow through the engine exhaust line and drive at least one ambient air compressor arranged in the ambient air line.

【技术实现步骤摘要】
具有机舱排气涡轮机的飞机空调系统
本专利技术涉及一种飞机空调系统和用于操作飞机空调系统的方法。
技术介绍
飞机空调系统被用于调节并维持飞机机舱中的期望压力、期望温度和期望空气湿度。此外，飞机空调系统向飞机机舱供应充足的新鲜空气以确保规定的最少量的新鲜空气存在飞机机舱中。从EP2735510A1和US2014/0144163A1已知一种飞机空调系统，其中使用两相制冷剂操作的制冷设备被用于冷却由多级压缩机压缩的环境空气。该制冷设备包括制冷剂回路，在制冷剂回路中布置有压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器，待被冷却的环境空气流动通过制冷剂回路。来自飞机的发动机或辅助发动机的放气被用于驱动制冷设备的压缩机并用于驱动用于压缩环境空气的多级压缩机。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种飞机空调系统，其能够实现飞机机舱的节能的空气调节。本专利技术的目的还在于确定一种用于操作这种飞机空调系统的方法。该目的由具有如下特征的飞机空调系统和用于操作飞机空调系统的方法实现。飞机空调系统包括环境空气管线，环境空气管线适于供环境空气流动通过并被连接到飞机空调系统的混合器以向混合器供应取自飞机周围环境的环境空气。连接到环境空气管线的混合器可以是飞机空调系统的预混合器或主混合器，除了来自环境空气管线的环境空气之外，由空调系统取自待进行空气调节的飞机机舱的再循环空气被供应到混合器。在混合器中，来自环境空气管线的环境空气与取自飞机机舱的再循环空气被混合。混合器中产生的混合空气最终被用于对飞机机舱进行空气调节。飞机空调系统进一步包括布置在环境空气管线中用于压缩流动通过环境空气管线的环境空气的至少一个环境空气压缩机。飞机空调系统的制冷设备包括适于供制冷剂流动通过的制冷剂回路以及布置在制冷剂回路中的制冷剂压缩机。制冷剂回路优选经由例如蒸发器形式的换热器被热联接到环境空气管线，以在环境空气被供应到混合器之前将热量从流动通过环境空气管线的环境空气传递到在制冷剂回路中循环的制冷剂。在飞机空调系统中，环境空气首先被环境空气压缩机压缩，并随后通过热量向在制冷设备的制冷剂回路中循环的制冷剂的传递被冷却至期望温度，由此发生空气调节过程。通过环境空气在环境空气压缩机中的适当的预压缩，能够按照需要控制该空气调节过程的效率。最终，飞机空调系统包括机舱排气涡轮机，该机舱排气涡轮机被连接到机舱排气管线并被联接到布置在环境空气管线中的至少一个环境空气压缩机。机舱排气涡轮机被配置用于使流动通过机舱排气管线的机舱排气膨胀并用于驱动布置在环境空气管线中的至少一个环境空气压缩机。在飞机空调系统中，取自飞机机舱的排气的压力在配备有飞机空调系统的飞机的飞行模式中的特定飞行高度以上高于飞机外部的环境压力，因此该压力被用于能量回收。从机舱排气回收的能量被用于驱动至少一个环境空气压缩机。例如，以电机的形式执行的压缩机驱动器的能耗由此能被降低。环境空气管线可包括第一区段，在第一区段中布置有第一环境空气压缩机，用于压缩流动通过环境空气管线的第一区段的环境空气。在环境空气管线的第一区段中可布置第一阀，该第一阀可被配置用于控制通过环境空气管线的第一区段的环境空气流动。机舱排气涡轮机优选被联接到第一环境空气压缩机并被配置用于驱动第一环境空气压缩机。这有助于第一环境空气压缩机的驱动器的功率的降低，该驱动器特别被形成为电机的形式。在机舱排气涡轮机的上游热联接到机舱排气管线的后加热器可在第一环境空气压缩机的下游被布置在环境空气管线的第一区段中。术语“下游”和“上游”在此参考环境空气通过环境空气管线的第一区段的流动方向和机舱排气通过机舱排气管线的流动方向。后加热器优选被配置用于将热量从在第一环境空气压缩机的下游流动通过环境空气管线的环境空气传递到在机舱排气涡轮机的上游流动通过机舱排气管线的机舱排气。进入机舱排气涡轮机的机舱排气的温度能够被后加热器升高，并且机舱排气涡轮机的输出能够因此被增加。后加热器旁通管线可以在后加热器的上游从环境空气管线的第一区段分支出，并在后加热器的下游再次开通到环境空气管线的第一区段中。术语“上游”和“下游”在此参考环境空气通过环境空气管线的流动方向。优选在后加热器旁通管线中布置有后加热器旁通阀，该后加热器旁通阀被配置用于控制通过后加热器旁通管线的环境空气流动。在第一环境空气压缩机的下游流动通过环境空气管线的第一区段的环境空气能够随后被选择性地引导通过后加热器或通过后加热器旁通管线。后加热器的选择性操作使得其能够控制从机舱排气涡轮机排出的机舱排气的温度。由此能够优化系统的整体效率，并且能够避免诸如冰在例如机舱排气涡轮机的输出处的形成的不良影响。连接到机舱排气涡轮机的出口的涡轮机排气管线优选开通到冲压空气管道中。制冷设备的冷凝器和/或至少一个预冷器例如可被布置在冲压空气管道中。引导到冲压空气管道中的机舱排气能够被用于冷却冷凝器和/或至少一个预冷器。基于此，能够降低飞机空调系统的冲压空气需求，并因此能够降低因冲压空气向飞机空调系统的供应所导致的空气动力阻力。这能够降低飞机的燃料消耗。飞机空调系统可进一步包括控制装置，该控制装置被配置用于根据机舱排气的压力与从飞机周围环境经由环境空气管线向飞机空调系统供应的环境空气的压力之间的差来控制机舱排气涡轮机的操作。控制装置优选被配置用于以如下方式控制机舱排气涡轮机的操作，即仅当机舱排气的压力高于从飞机周围环境经由环境空气管线向飞机空调系统供应的环境空气的压力时操作机舱排气涡轮机。特别地，控制装置可以被配置用于根据配备有飞机空调系统的飞机的飞行高度来控制机舱排气涡轮机的操作。例如，控制装置可当飞机在预定最小飞行高度飞行时操作机舱排气涡轮机，在该预定最小飞行高度处，与在海平面处的标准大气压力相比降低的环境压力低于取自飞机机舱的排气的压力。控制装置被配置用于当配备有飞机空调系统的飞机在至少6000米的飞行高度飞行时操作机舱排气涡轮机。在用于操作飞机空调系统的方法中，环境空气被引导通过环境空气管线，该环境空气管线被连接到飞机空调系统的混合器，以向混合器供应环境空气。流动通过环境空气管线的环境空气在布置在环境空气管线中的至少一个环境空气压缩机中被压缩。提供制冷设备，该制冷设备包括适于供制冷剂流动通过的制冷剂回路以及布置在该制冷剂回路中的制冷剂压缩机。制冷设备的制冷剂回路被热联接到环境空气管线，用于在环境空气被供应到混合器之前将热量从流动通过环境空气管线的环境空气传递到在制冷剂回路中循环的制冷剂。连接到机舱排气管线并被联接到布置在环境空气管线中的至少一个环境空气压缩机的机舱排气涡轮机使流动通过机舱排气管线的机舱排气膨胀并驱动布置在环境空气管线中的至少一个环境空气压缩机。环境空气管线优选包括第一区段，第一环境空气压缩机被布置在该第一区段中用于压缩流动通过环境空气管线的第一区段的环境空气。机舱排气涡轮机可被联接到第一环境空气压缩机并驱动第一环境空气压缩机。在环境空气管线的第一区段中，后加热器可被布置在第一环境空气压缩机的下游，并在机舱排气涡轮机的上游被热联接到机舱排气管线，并将热量从在第一环境空气压缩机的下游流动通过环境空气管线的环境空气传递到在机舱排气涡轮机的上游流动通过机舱排气管线的机舱排气。后加热器旁通管线可在后加热器的上游从环境空气管线的第一区段分支出，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种飞机空调系统(10)，包括：环境空气管线(12)，适于供环境空气流动通过并被连接到所述飞机空调系统(10)的混合器(14)，以向所述混合器(14)供应环境空气；至少一个环境空气压缩机(42，58)，布置在所述环境空气管线(12)中用于压缩流动通过所述环境空气管线(12)的环境空气；和制冷设备(16)，该制冷设备(16)包括适于供制冷剂流动通过的制冷剂回路(18)以及布置在该制冷剂回路(18)中的制冷剂压缩机(20)，其中所述制冷剂回路(18)被热联接到所述环境空气管线(12)，以在环境空气被供应到所述混合器(14)之前将热量从流动通过所述环境空气管线(12)的环境空气传递到在所述制冷剂回路(18)中循环的制冷剂，其特征在于机舱排气涡轮机(43)，该机舱排气涡轮机(43)被连接到机舱排气管线(45)并被联接到布置在所述环境空气管线(12)中的所述至少一个环境空气压缩机(42，58)，且被配置用于使流动通过所述机舱排气管线(45)的机舱排气膨胀并驱动布置在所述环境空气管线(12)中的所述至少一个环境空气压缩机(42，58)。

【技术特征摘要】
2015.11.11 DE 102015222193.81.一种飞机空调系统(10)，包括：环境空气管线(12)，适于供环境空气流动通过并被连接到所述飞机空调系统(10)的混合器(14)，以向所述混合器(14)供应环境空气；至少一个环境空气压缩机(42，58)，布置在所述环境空气管线(12)中用于压缩流动通过所述环境空气管线(12)的环境空气；和制冷设备(16)，该制冷设备(16)包括适于供制冷剂流动通过的制冷剂回路(18)以及布置在该制冷剂回路(18)中的制冷剂压缩机(20)，其中所述制冷剂回路(18)被热联接到所述环境空气管线(12)，以在环境空气被供应到所述混合器(14)之前将热量从流动通过所述环境空气管线(12)的环境空气传递到在所述制冷剂回路(18)中循环的制冷剂，其特征在于机舱排气涡轮机(43)，该机舱排气涡轮机(43)被连接到机舱排气管线(45)并被联接到布置在所述环境空气管线(12)中的所述至少一个环境空气压缩机(42，58)，且被配置用于使流动通过所述机舱排气管线(45)的机舱排气膨胀并驱动布置在所述环境空气管线(12)中的所述至少一个环境空气压缩机(42，58)。2.根据权利要求1所述的飞机空调系统，其特征在于所述环境空气管线(12)包括第一区段(12a)，第一环境空气压缩机(42)被布置在该第一区段(12a)中用于压缩流动通过所述环境空气管线(12)的所述第一区段(12a)的环境空气，并且所述机舱排气涡轮机(43)被联接到所述第一环境空气压缩机(42)并被配置用于驱动所述第一环境空气压缩机(42)。3.根据权利要求2所述的飞机空调系统，其特征在于后加热器(47)在所述第一环境空气压缩机(42)的下游被布置在所述环境空气管线(12)的所述第一区段(12a)中，并在所述机舱排气涡轮机(43)的上游被热联接到的所述机舱排气管线(45)，该后加热器(47)被配置用于将热量从在所述第一环境空气压缩机(42)的下游流动通过所述环境空气管线(12)的环境空气传递到在所述机舱排气涡轮机(43)的上游流动通过所述机舱排气管线(45)的机舱排气。4.根据权利要求3所述的飞机空调系统，其特征在于后加热器旁通管线(51)，该后加热器旁通管线(51)在所述后加热器(47)的上游从所述环境空气管线(12)的所述第一区段(12a)分支出，并在所述后加热器(47)的下游再次开通到所述环境空气管线(12)的所述第一区段(12a)中，其中后加热器旁通阀(53)优选被布置在所述后加热器旁通管线(51)中，该后加热器旁通阀(53)被配置用于控制通过所述后加热器旁通管线(51)的环境空气流动。5.根据权利要求1所述的飞机空调系统，其特征在于连接到所述机舱排气涡轮机(43)的出口的涡轮机排气管线(69)开通到冲压空气管道(52)中。6.根据权利要求1所述的飞机空调系统，其特征在于控制装置(46)，该控制装置(46)被配置用于根据配备有所述飞机空调系统(10)的飞机的飞行高度来控制所述机舱排气涡轮机(43)的操作。7.根据权利要求6所述的飞机空调系统，其特征在于所述控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥尔赫·巴姆曼，弗兰克·克林佩勒，
申请(专利权)人：空中客车作业有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE