利用引气压力辅助的环境控制系统技术方案

本发明专利技术涉及利用引气压力辅助的环境控制系统。本发明专利技术提供了一种系统。所述系统包括：第一入口，其提供来自来源的媒介；压缩装置，其与所述第一入口连通；以及至少一个热交换器。所述压缩装置包括：压缩机，其接收所述媒介；第一涡轮机，其在所述压缩机的下游；以及第二涡轮机，其接收所述媒介。所述至少一个热交换器的出口与所述压缩机的入口和所述第一涡轮机的入口成流体连通。

Environmental control system assisted by bleed air pressure

The present invention relates to an environmental control system assisted by bleed air pressure. The present invention provides a system. The system comprises: a first inlet, a medium providing from the source; a compression device connected with the first inlet; and at least one heat exchanger. The compression device comprises a compressor, which receives the medium; a first turbine, downstream of the compressor; and a second turbine, which receives the medium. The outlet of the at least one heat exchanger is in fluid communication with the inlet of the compressor and the inlet of the first turbine.

【技术实现步骤摘要】
利用引气压力辅助的环境控制系统背景一般来说，关于飞行器的目前的空气调节系统，在巡航时利用发动机引气压力向机舱增压和冷却供应动力。举例来说，经由改变增压空气的温度和压力的一连串系统向机舱提供来自飞行器的发动机的增压空气。为了向增压空气的此项准备供应动力，唯一的能量源是空气本身的压力。因此，目前的空气调节系统在巡航时始终都需要相对高的压力。不幸的是，鉴于航空航天行业中朝向更高效的飞行器的总体趋势，相对高的压力在发动机燃料燃烧方面提供了有限的效率。概要根据一个实施例，提供了一种系统。所述系统包括：第一入口，其提供来自来源的媒介；压缩装置，其与所述第一入口连通；以及至少一个热交换器。所述压缩装置包括：压缩机，其接收所述媒介；第一涡轮机，其在所述压缩机的下游；以及第二涡轮机，其接收所述媒介。所述至少一个热交换器的出口与所述压缩机的入口和所述第一涡轮机的入口成流体连通。通过本文实施例的技术实现了额外的特征和优势。本专利技术的其他实施例和各方面在本文中予以了详细描述，且被视为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的优势和特征，参阅以下描述和图式。附图简述在说明书完结时的权利要求书中特别地指出且清楚地要求保护被视为本专利技术的标的。根据结合附图进行的以下详细描述，本专利技术的前述和其他特征和优势会显而易见，在附图中：图1是根据实施例的环境控制系统的示意图；图2是根据实施例的环境控制系统的操作实例；图3是根据另一实施例的环境控制系统的操作实例；图4是根据另一实施例的环境控制系统的操作实例；以及图5是根据另一实施例的环境控制系统的操作实例。专利技术详述在本文中参考附图通过例证且不带限制性地呈现了对所公开的设备和方法的一个或多个实施例的详细描述。本文的实施例提供环境控制系统，其利用接近机舱压力的引气压力以及根据压力模式在环境控制系统内的不同位置处混合的再循环空气向环境控制系统供应动力，以便以较高的发动机燃料燃烧效率提供机舱增压和冷却。一般来说，环境控制系统的实施例可以包括一个或多个热交换器和一个压缩装置。从发动机的低压位置引出的媒介流经一个或多个热交换器进入腔室。现在转向图1，说明系统100，其从入口101接收媒介且向腔室102提供媒介的经过调节的形式。系统100包括压缩装置120和热交换器130。所述系统的元件经由阀、导管、管子等进行连接。阀是系统100的通过打开、关闭或部分地阻塞导管、管子等内的各个通路来调节、引导和/或控制媒介的流量的装置。可以通过致动器操作阀，使得可以将系统100的任何部分中的媒介的流动速率调节至所要的值。如图1中所示，媒介可以从入口101穿过系统100流动到达腔室102，如由实线箭头A、B指示。在系统100中，媒介可以流经压缩装置120、流经热交换器130、从压缩装置120流动到热交换器130、从热交换器130流动到压缩装置120等。此外，媒介还可以采取从入口101到系统100的替代性路径，如由虚线箭头D指示。一般来说，所述媒介可以是空气，而其他实例包括气体、液体、流化固体或浆料。在通过连接到系统100的发动机例如从入口101提供媒介时，所述媒介在本文中可以被称作引气(还被称为新鲜空气或外部空气)。关于引气，可以利用发动机(或辅助动力单元)的低压位置以接近在媒介处于腔室102中时的媒介压力(例如，腔室压力，在飞行器实例中还被称为机舱压力)的初始压力水平提供所述媒介。例如，继续以上飞行器实例，可以通过从涡轮机发动机的压缩机级“引出”而将空气供应给环境控制系统。此引气的温度、湿度和压力依据压缩机级和涡轮机发动机每分钟的转数而广泛地变化。由于利用了发动机的低压位置，所以空气可以略微高于或略微低于机舱压力(例如，腔室102中的压力)。从低压位置以此类低压引出空气导致比从更高压力位置引出空气更少的燃料燃烧。然而，因为空气开始于此相对低初始压力水平且因为在一个或多个热交换器上出现压力的下降，所以在空气流经热交换器130时，空气的压力将下降到机舱压力以下。在空气的压力低于机舱压力时，空气将不流动到腔室中来提供增压和温度调节。为了实现所要的压力，引气可以在通过压缩装置120时加以压缩。压缩装置120是控制并操纵媒介(例如，增加引气的压力)的机械装置。压缩装置120的实例包括空气循环机器、三轮机器、四轮机器等。压缩可以包括压缩机，例如离心式、对角或混流式、轴流式、往复式、离子液体活塞、旋转螺杆、旋转叶片、卷动、隔膜、气泡压缩机等。此外，可以经由涡轮机通过电机或媒介(例如，引气、腔室排放空气，和/或再循环空气)驱动压缩机。热交换器130是为了从一个媒介到另一媒介的高效热传递而构建的装置。热交换器的实例包括套管、壳和导管、板、板和壳、绝热轮、板翅片、枕板，和流体热交换器。被风扇迫动(例如，经由推动或拉动方法)的空气可以呈可变的冷却气流被吹过热交换器，以便控制引气的最终的空气温度。鉴于飞行器实例，现在将参考图2描述图1的系统100。图2描绘可以安装在飞行器上的系统200(例如，系统100的实施例)的示意图。现在将关于利用现代机舱三轮空调系统的飞机的常规的引气驱动的环境控制系统来描述系统200。常规的引气驱动的空气环境控制系统接收处于30磅/平方英寸(例如，在巡航期间)与45磅/平方英寸(例如，在地面上)之间的压力的引气。在常规的引气驱动的空气环境控制系统中，在热天地面操作期间，现代机舱三轮空气调节系统的离心式压缩机接收处于大约45磅/平方英寸的压力的引气的几乎所有流量。此外，在热天巡航操作期间，现代机舱三轮空气调节系统的离心式压缩机仅接收处于30磅/平方英寸的压力的引气的流量的一部分。引气的剩余部分经由现代机舱三轮空气调节系统旁路阀绕过离心式压缩机并且被发送到机舱。与利用现代机舱三轮空调系统的常规引气驱动的环境控制系统相比，系统200是在高发动机燃料燃烧效率下为飞行器的机组人员和乘客提供空气供应、热控制和机舱增压的飞行器的环境控制系统的实例。系统200说明引气在入口201处流入(例如，在初始流动速率、压力、温度和湿度下关闭飞行器的发动机)，所述引气继而以最终的流动速率、压力、温度和湿度被提供给腔室202(例如，机舱、驾驶舱等)。所述引气还可以采取往回穿过系统200的替代性路径(由实线D1表示)来驱动和/或辅助系统200。系统包括壳体210以便接收和引导穿过系统200的冲压空气。应注意，基于所述实施例，可以将来自系统200的排气发送到出口(例如，通过壳体210释放到周围空气)。还要注意的是，系统200可以在巡航期间在接近腔室压力的引气压力下工作。系统200进一步说明阀V1-V7、热交换器220、空气循环机器240(其包括涡轮机243、压缩机244、涡轮机245、风扇248，和轴杆249)、冷凝器260、脱水机270，和再循环风扇280，其中的每一者经由导管、管子等进行连接。应注意，热交换器220是如上文描述的热交换器130的实例。此外，在实施例中，热交换器220是处于主要热交换器(未示出)的下游的辅助热交换器。还要注意的是，空气循环机器240是如上文描述的压缩装置120的实例。空气循环机器240通过升高和/或降低压力且通过升高和/或降低温度来提取媒介或对媒介起作用。压缩机244是升高从入口201接收的引气的压力的机械本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，其包括：第一入口，其提供来自来源的媒介；压缩装置，其与所述第一入口连通，其中所述压缩装置包括：压缩机，其被配置成接收所述媒介，第一涡轮机，其在所述压缩机的下游，以及第二涡轮机，其被配置成接收所述媒介；以及至少一个热交换器，其中所述至少一个热交换器的出口与所述压缩机的入口和所述第一涡轮机的入口成流体连通。

【技术特征摘要】
2016.04.22 US 15/1364031.一种系统，其包括：第一入口，其提供来自来源的媒介；压缩装置，其与所述第一入口连通，其中所述压缩装置包括：压缩机，其被配置成接收所述媒介，第一涡轮机，其在所述压缩机的下游，以及第二涡轮机，其被配置成接收所述媒介；以及至少一个热交换器，其中所述至少一个热交换器的出口与所述压缩机的入口和所述第一涡轮机的入口成流体连通。2.如权利要求1所述的系统，其可配置成以包括第一模式和第二模式的至少两个模式操作，其中，在所述第一模式中，所述媒介在第一混合点处与再循环媒介混合，且其中，在所述第二模式中，所述媒介在第二混合点处与所述再循环媒介混合。3.如权利要求2所述的系统，其中所述第一混合点定位在所述压缩装置的所述压缩机的下游。4.如权利要求2所述的系统，其中所述第二混合点在所述第一涡轮机的下游。5.如权利要求2所述的系统，其中所述第一模式是低压模式。6.如权利要求2所述的系统，其中所述第一模式是升压模式。7.如权利要求2所述的系统，其中所述第二模式是高压模式。8.如权利要求2所述的系统，其中在所述系统以所述第一模式操作时，所述第二涡轮机接收所述媒介以向所述压缩机供应动力。9.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：LJ布鲁诺，
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