环境控制系统技术方案

提供了一种环境控制系统。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；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。

Environmental control system

An environmental control system is provided. The system includes: providing an entrance to the first medium; providing an inlet for the second medium; a compressor, comprising a compressor and a turbine; and at least one heat exchanger, located downstream of the compressor. 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】
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，唯一能源是空气自身的压力。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；以及至少一个热交换器，其位于压缩机的下游。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。其他实施方案和方面在本文中进行了详细描述，并且被视为权利要求书的一部分。为了更好地理解实施方案以及优点和特征，参考描述和绘图。附图说明主题在本说明书的结论处的权利要求书中特别指出并且明确要求保护。前述和其他特征以及优点从结合附图进行的以下详细描述中显而易见，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；图5是根据另一个实施方案的环境控制系统的操作实例；图6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7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，其利用机舱空气来增加以稍微高于机舱压力的压力水平放出的下部发动机放出空气的压力，以便由此以高的发动机燃料燃烧效率提供机舱加压和冷却。一般而言，本文所公开的实施方案可包括一种系统，其包括一个或多个热交换器和一个压缩装置。介质流动通过一个或多个热交换器。介质可从发动机的低压位置放出，穿过一个或多个热交换器进入舱室。发动机的低压位置提供初始压力水平的介质，所述初始压力水平接近一旦介质处在舱室内就呈现的介质压力(例如，舱室压力)。介质可稍微高于或稍微低于舱室压力。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，因为介质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，所以在介质流动通过所述一个或多个热交换器时，介质可下降到低于舱室压力。当介质的压力低于舱室的压力时，介质不会流入舱室中以便提供加压和温度调节。因此，与一个或多个热交换器连通的压缩装置被用来调节流动通过一个或多个热交换器的介质的压力，以确保存在充分的压力来将介质提供到舱室中。压缩装置利用介质本身作为动力源来调节介质的压力。然而，从发动机放出的处于初始压力水平下的介质单独可能不能向压缩装置供应足够的动力以便确保将介质的压力增加到高于舱室压力以确保介质流入舱室中。压缩装置还可包括动力涡轮机，所述动力涡轮机利用来自舱室的排出空气来向压缩装置提供另外的动力。以这种方式，压缩装置与涡轮机一起在介质流动通过一个或多个热交换器时调节/增加其压力，以便由此允许系统与放出空气的低压位置源连接。例如，鉴于飞机实施方案，机舱空调系统(例如，环境控制系统)的空气循环机(例如，压缩装置)利用从飞机的发动机放出的空气(例如，放出空气，其可被称为外部空气或新鲜空气)的压力作为能量源。涡轮机被添加到飞机的空气循环机并且可利用货舱、机舱或驾驶舱的空气的压力(例如，一般而言机舱压力)作为能量源以便向空气循环机提供补充动力。空气循环机利用组合的能量源来制备放出空气，以使得机舱空调系统可利用来自飞机的发动机的处于上述初始压力水平(即，稍微高于或低于机舱压力的压力水平)下的放出空气。初始压力水平的值的实例包括以下压力水平：比机舱压力大5psia、处于5psia、或在机舱压力与5psia之间(例如，机舱压力一般处于12psia)。图1示出系统100，其中介质(例如，空气)从入口101流动到舱室102。在系统100中，介质从入口101流动到初级热交换器110(例如，实线箭头A)，从初级热交换器110流动到压缩装置120(例如，实线箭头B)，从压缩装置120流动到次级热交换器130(例如，实线箭头C)，并且从次级热交换器130流动到舱室102(例如，实线箭头D)。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)提供时，介质在本文中可被称为放出空气。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)。在一个实施方案中，系统100是交通工具(诸如飞机或船只)的为交通工具的机组人员和乘客提供空气供应、热控制和机舱加压的任何环境控制系统(例如，飞机的机舱空调系统)。所述系统还可包括航空电子设备冷却、烟雾检测和灭火。例如，在飞机上，通过从燃气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”的温度和压力根据压缩机级和燃气涡轮发动机的每分钟转数而广泛地变化。为了实现所期望的温度，放出空气在其穿过至少一个热交换器(例如，交换器110、130)时被冷却。为了实现所期望的压力，放出空气在其穿过压缩装置(例如，压缩装置120)时被压缩。关于为飞机的交通工具，系统100是向任何环境、诸如飞机的机舱(例如，舱室102)和驾驶舱供应加压空气(例如，介质)以实现舒适度和加压两者的环境控制系统。由ECS供应的加压空气可来自发动机的压缩机级(例如，通过放气系统)和/或直接来自外部空气(例如，通过冲压空气系统)。ECS与放气系统中的发动机的相互作用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。例如，在飞机的放气系统中，在发动机核心的发动机压缩机区域中的预定级位置处从发动机核心抽取空气，以便向飞机机舱提供冷却空气。热交换器(例如，初级热交换器110和次级热交换器130)是为了一种介质到另一种介质的高效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、绝热轮式、板翅式、枕板式和流体热交换器。继续以上飞机实例，由风扇迫使(例如，通过推动或拉动方法)的空气以可变冷却气流吹过热交换器，以便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)是控制和操纵介质(例如，增加放出空气的压力)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。此外，压缩机通常由电机、电动机或介质(例如，放出空气、舱室排放空气和/或再循环空气)通过蒸汽或燃气涡轮机驱动。在操作中，系统100的初级热交换器110接收(例如，箭头A)处于第一压力和第一温度下的介质。初级热交换器110随后使介质冷却，从而使第一压力下降本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，其包括：提供第一介质的入口；提供第二介质的入口；压缩装置，所述压缩装置包括压缩机和涡轮机，其中所述压缩装置与提供所述第一介质的所述入口连通，并且其中所述涡轮机位于所述压缩机的下游；以及至少一个热交换器，所述至少一个热交换器位于所述压缩机的下游，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 15/1365331.一种系统，其包括：提供第一介质的入口；提供第二介质的入口；压缩装置，所述压缩装置包括压缩机和涡轮机，其中所述压缩装置与提供所述第一介质的所述入口连通，并且其中所述涡轮机位于所述压缩机的下游；以及至少一个热交换器，所述至少一个热交换器位于所述压缩机的下游，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，其中所述第一介质是新鲜空气并且所述第二介质是来自加压容积的空气。3.如权利要求2所述的系统，其中所述压缩装置的第二涡轮机与提供所述第二介质的所述入口连通。4.如权利要求3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，所述第一介质在第一混合点处与所述第二介质混合；并且其中在所述第二模式下，所述第一介质在第二混合点处与所述第二介质混合。5.如权利要求4所述的系统，其中所述第一混合点位于所述压缩机的下游。6.如权利要求4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入口处。7.如权利要求4所述的系统，其中所述第二混合点位于所述涡轮机的下游。8.如权利要求4所述的系统，其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·J·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