利用多个混合点以便根据压力模式使空气再循环以及电机辅助的环境控制系统技术方案

本发明专利技术涉及利用多个混合点以便根据压力模式使空气再循环以及电机辅助的环境控制系统。提供了一种系统。所述系统包括：提供第一介质的入口；提供第二介质的入口；压缩装置，其包括压缩机和涡轮机；电机，其以小于或等于每分钟每磅被压缩的第一介质0.5千瓦的输入功率操作；以及至少一个热交换器，其位于所述压缩机的下游。所述压缩装置与提供所述第一介质的所述入口连通。所述涡轮机位于所述压缩机的下游。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涡轮机的入口流体连通。

An ambient control system using multiple mixing points to enable air recirculation in accordance with pressure modes and a motor assisted environment

The present invention relates to an environmental control system using multiple mixing points to enable air recirculation in accordance with pressure mode and a motor assisted environment. A system is provided. The system includes: providing a first medium to provide entrance entrance; second medium; compression device, which comprises a compressor and turbine; motor, with less than or equal to the per minute per pound of compressed medium first 0.5 kW input power operation; and at least one heat exchanger, which is located in the compressor downstream. The compression device is connected to the entrance provided with the first medium. The turbine is located downstream of the compressor. The outlet of the at least one heat exchanger is connected to the inlet of the compressor and the inlet of the turbine.

【技术实现步骤摘要】
利用多个混合点以便根据压力模式使空气再循环以及电机辅助的环境控制系统
技术介绍
一般而言，关于飞机的当前空调系统，机舱加压和冷却通过巡航时的发动机放出压力来提供动力。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度和压力的一系列系统来提供至机舱。为了对加压空气的这种制备提供动力，唯一能源是空气本身的压力。因此，当前空调系统在巡航时始终要求相对高的压力。不幸的是，鉴于航天工业趋向于更有效的飞机的整体趋势，相对高的压力关于发动机燃料燃烧提供有限的效率。
技术实现思路
根据一个实施方案，提供一种系统。所述系统包括：提供第一介质的入口；提供第二介质的入口；压缩装置，其包括压缩机和涡轮机；电机，其以小于或等于每分钟每磅被压缩的第一介质0.5千瓦的输入功率操作；以及至少一个热交换器，其位于所述压缩机的下游。压缩装置与提供第一介质的入口连通。涡轮机位于压缩机的下游。至少一个热交换器的出口与压缩机的入口和涡轮机的入口流体连通。通过本文的实施方案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。附图说明被认为是本专利技术的主题在说明书结论处的权利要求书中具体地指出并清楚地要求保护。本专利技术的前述和其他特征以及优点根据以下结合附图进行的详细描述而明显，在附图中：图1是根据一个实施方案的环境控制系统的示意图；图2是根据一个实施方案的环境控制系统的操作实例；图3是根据另一个实施方案的环境控制系统的操作实例；图4是根据另一个实施方案的环境控制系统的操作实例；并且图5是根据另一个实施方案的环境控制系统的操作实例。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。本文的实施方案提供一种环境控制系统，其利用接近机舱压力的放出压力来向环境控制系统提供动力，同时根据压力模式来使在环境控制系统内的不同位置混合的再循环空气混合，和/或包括电机来协助环境控制系统的压缩操作，以便以高的发动机燃料燃烧效率来提供机舱加压和冷却。一般而言，环境控制系统的实施方案可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放出的介质流动通过一个或多个热交换器进入舱室。现在转向图1，示出系统100，其从入口101接收介质并将经调节形式的介质提供至舱室102。系统100包括压缩装置120和热交换器130。系统的元件通过阀、管子、管道等连接。阀是以下装置：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/或控制介质流。阀可通过致动器来操作，以使得系统100的任何部分中的介质的流速可被调节至所需值。如图1所示，介质可从入口101流动通过系统100到达舱室102，如由实线箭头A、B所指示。在系统100中，介质可流动通过压缩装置120、通过热交换器130、从压缩装置120流到热交换器130、从热交换器130流到压缩装置120等。此外，介质可从舱室102再循环到系统100，如由点划线箭头D所指示(并且随后可流动回到舱室102和/或系统100外部)。一般而言，介质可以是空气，而其他实例包括气体、液体、流化固体或浆料。当介质是从系统100的舱室102提供时，介质在本文中被称为再循环空气。当介质由连接到系统100的发动机(诸如从入口101提供)提供时，介质在本文中可被称为放出空气(也被称为外部空气或新鲜空气)。关于放出空气，发动机的低压位置(或辅助动力单元)可用来提供初始压力水平下的介质，所述初始压力水平接近介质在处于舱室102中时的压力(例如，舱室压力，在飞机实例中也被称为机舱压力)。例如，继续以上飞机实例，可通过从涡轮发动机的压缩机级“放出”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。因为利用了发动机的低压位置，空气可稍微高于或稍微低于机舱压力(例如，舱室102中的压力)。在这种低压下从低压位置放出空气引起比从高压位置放出空气更少的燃料燃烧。然而，因为空气以这个相对低的初始压力水平开始并且因为在一个或多个热交换器上会出现压降，所以在空气流动通过热交换器130时，空气的压力可下降到低于机舱压力。当空气的压力低于机舱压力时，空气将不会流入舱室中以便提供加压和温度调节。为了实现所需压力，放出空气可在其穿过压缩装置120时被压缩。压缩装置120是控制并操纵介质(例如，增加放出空气的压力)的机械装置。压缩装置120的实例包括空气循环机、三轮式机器、四轮式机器等。压缩可包括压缩机，诸如离心式、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、气泡式压缩机等。此外，压缩机可由电机或介质(例如，放出空气、舱室排放空气和/或再循环空气)通过涡轮机驱动。应注意，压缩装置120可被认为是空调组件或用于执行热力学工作的组件。在一个实施方案中，所述组件还可从入口101处的质量流量控制阀开始并且在空气离开到达舱室102时结束。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装置。热交换器的实例包括套管式、壳管式、板式、板壳式、绝热轮式、板翅式、枕板式和流体热交换器，由风扇迫使(例如，通过推动或拉动方法)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。鉴于飞机实例，现将参考图2描述图1的系统100。图2描绘如可安装在飞机上的具有电机辅助的系统200(例如，系统100的一个实施方案)的示意图。现在将相对于利用现代机舱三轮式空调系统的飞机的常规放出空气驱动的环境控制系统来描述系统200。常规放出空气驱动的空气环境控制系统接收处于30psia(例如，在巡航期间)与45psia(例如，在地面上)之间的压力下的放出空气。在常规放出空气驱动的空气环境控制系统中，在热天地面操作期间，现代机舱三轮式空调系统的离心式压缩机接收几乎所有处于约45psia压力下的放出空气流。此外，在热天巡航操作期间，现代机舱三轮式空调系统的离心式压缩机仅接收处于30psia压力下的放出空气流的一部分。放出空气的其余部分通过现代机舱三轮式空调系统旁通阀绕过离心式压缩机并且被发送至机舱。另外，常规放出空气驱动的空气环境控制系统可将湿热再循环空气与机舱中的常规放出空气驱动的环境控制系统下游的干冷外部空气混合。这种冷却混合物随后用来调节飞机的机舱和驾驶舱(即，向机舱供应大量平均温度的混合流)。应注意，因为现代机舱三轮式空调系统需要使再循环空气冷却，所以其出口温度被驱使至远低于混合温度。在常规放出空气驱动的环境控制系统中，如所描述的驱使出口温度通过以下组合来实现：外部空气的冲压空气冷却和跨现代机舱三轮式空调系统的涡轮机的压力膨胀。因此，常规放出空气驱动的环境控制系统的入口处通常需要30psia。这种需求与以高的发动机燃料燃烧效率提供机舱加压和冷却相反，因为常规放出空气驱动的环境控制系统不能利用接近现代机舱三轮式空调系统的入口处的机舱压力的压力。与利用现代机舱三轮式空调系统的常规放出空气驱动的环境控制系统相反，系统200是飞机的以较高的发动机燃料燃烧效率为飞机的机组人员和乘客提供空气供应、热控制和机舱加压的环境控制系统的实例。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，其包括：第一入口，所述第一入口提供来自源的介质；压缩装置，所述压缩装置与所述第一入口连通，其中所述压缩装置包括：压缩机，所述压缩机被配置来接收所述介质，涡轮机，所述涡轮机位于所述压缩机的下游，以及电动机，所述电动机被配置来驱动所述压缩机；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涡轮机的入口流体连通。

【技术特征摘要】
2016.04.22 US 15/1364741.一种系统，其包括：第一入口，所述第一入口提供来自源的介质；压缩装置，所述压缩装置与所述第一入口连通，其中所述压缩装置包括：压缩机，所述压缩机被配置来接收所述介质，涡轮机，所述涡轮机位于所述压缩机的下游，以及电动机，所述电动机被配置来驱动所述压缩机；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涡轮机的入口流体连通。2.如权利要求1所述的系统，其可配置来在至少两种模式下操作，所述至少两种模式包括第一模式和第二模式；其中在所述第一模式下，所述介质在第一混合点处与再循环介质混合；并且其中在所述第二模式下，所述介质在第二混合点处与所述再循环介质混合。3.如权利要求2所述的系统，其中所述第一混合点位于所述压缩装置的所述压缩机的下游。4.如权利要求3所述的系统，其中所述第一混合点位于所述至少一个热交换器的上游。5.如权利要求2所述的系统，其中所述第二混合点位于所述涡轮机的下游。6.如权利要求2所述的系统，其中所述第二模式是高压模式。7.如权利要求2所述的系统，其中所述至少一个热交换器包括所述介质流过的多个通路。8.如权利要求2所述的系统，其中所述电动机接收电能以便当所述系统在所述第一模式下操作时向所述压缩机提供动力。9.如权利要求2所述的系统，其中当...

【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