在循環(huán)期間將機(jī)艙排放空氣與放出空氣混合的環(huán)境控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】提供了一種系統(tǒng)和方法，其包括空氣循環(huán)機(jī)、放出空氣流、至少一個(gè)熱交換器以及進(jìn)氣口，所述進(jìn)氣口被配置來供應(yīng)所述放出空氣流。所述放出空氣根據(jù)高壓模式或再循環(huán)冷卻模式從源流出以與再循環(huán)空氣混合。所述系統(tǒng)和方法還能夠根據(jù)以上模式利用從腔室流出的所述再循環(huán)空氣來驅(qū)動(dòng)或維持所述空氣循環(huán)機(jī)。
【專利說明】
在循環(huán)期間將機(jī)艙排放空氣與放出空氣混合的環(huán)境控制系統(tǒng)
【背景技術(shù)】
[0001]總的來說，航天工業(yè)存在趨向于飛機(jī)內(nèi)更有效的系統(tǒng)的整體趨勢。相對于飛機(jī)的當(dāng)前空調(diào)系統(tǒng)，能夠基于飛機(jī)周圍的環(huán)境條件利用適當(dāng)?shù)陌l(fā)動(dòng)機(jī)分供壓力來得到效率。
[0002]例如，來自飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)的加壓空氣通過改變加壓空氣的溫濕度和壓力的一系列系統(tǒng)來提供給機(jī)艙。為了啟動(dòng)加壓空氣的這種制備，唯一能源是空氣自身的壓力。因此，當(dāng)前的空調(diào)系統(tǒng)在巡航時(shí)始終要求相對較高的壓力。遺憾地是，鑒于航天工業(yè)趨向于更有效的飛機(jī)的整體趨勢，相對較高的壓力相對于發(fā)動(dòng)機(jī)燃料燃燒而言提供了有限的效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，環(huán)境控制系統(tǒng)包括:空氣循環(huán)機(jī)，所述空氣循環(huán)機(jī)包括壓縮機(jī)和渦輪;來自源的放出空氣流;第一閥，所述第一閥被配置來控制所述放出空氣流;來自腔室的再循環(huán)空氣流;以及第二閥，所述第二閥被配置來控制所述再循環(huán)空氣流。
[0004]通過本發(fā)明的技術(shù)可實(shí)現(xiàn)另外的特征和優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的其他實(shí)施方案和方面在本文中進(jìn)行了詳細(xì)描述，并且被認(rèn)為是所要求保護(hù)的發(fā)明的一部分。為了更好地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)和特征，參考描述和附圖。
【附圖說明】
[0005]在所附權(quán)利要求書中具體指出并明確要求被認(rèn)為是本發(fā)明的主題。通過以下結(jié)合附圖的【具體實(shí)施方式】可以清楚地了解本發(fā)明的上述及其他特征和優(yōu)點(diǎn)，其中:
圖1描繪根據(jù)實(shí)施方案的系統(tǒng)的示意圖；
圖2描繪根據(jù)實(shí)施方案的系統(tǒng)的另一個(gè)示意圖；
圖3描繪根據(jù)實(shí)施方案的系統(tǒng)飛機(jī)的高壓模式示意圖；
圖4描繪根據(jù)實(shí)施方案的系統(tǒng)飛機(jī)的低壓模式模式示意圖；并且圖5描繪根據(jù)實(shí)施方案的系統(tǒng)飛機(jī)的增壓壓力模式示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0006]參照附圖，本文通過舉例而非限制的方式呈現(xiàn)所公開的裝置和方法的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的【具體實(shí)施方式】。
[0007]如上文所指出，相對較高的壓力相對于發(fā)動(dòng)機(jī)燃料燃燒提供有限的效率。因此，需要的是環(huán)境控制系統(tǒng)，所述環(huán)境控制系統(tǒng)除去初級(jí)熱交換器并且使用機(jī)艙排放空氣來在高空啟動(dòng)循環(huán)，從而提供在較高發(fā)動(dòng)機(jī)燃料燃燒效率下的機(jī)艙加壓和冷卻。
[0008]總的來說，本文所公開的本發(fā)明的實(shí)施方案可以包括一種系統(tǒng)和/或方法(本文中為系統(tǒng))，所述系統(tǒng)包括環(huán)境控制系統(tǒng)，所述環(huán)境控制系統(tǒng)排除位于發(fā)動(dòng)機(jī)與空氣循環(huán)機(jī)之間的熱交換器以創(chuàng)造可能的最低壓降軌跡。環(huán)境控制系統(tǒng)提供機(jī)艙空調(diào)的新方法，所述機(jī)艙空調(diào)例如能夠在低到機(jī)艙壓力以下2.5 psi的壓力下工作。
[0009]圖1示出流動(dòng)通過系統(tǒng)100從進(jìn)氣口101到腔室102的介質(zhì)(例如，空氣)，如實(shí)線箭頭A，B指示。在系統(tǒng)100中，介質(zhì)能夠從進(jìn)氣口 101流動(dòng)到壓縮裝置120、從壓縮裝置120流動(dòng)到二級(jí)熱交換器130、并且從二級(jí)熱交換器130流動(dòng)到腔室102。此外，介質(zhì)從腔室102通過系統(tǒng)100再循環(huán)并且返回到腔室102 (和/或系統(tǒng)100外部)，如點(diǎn)劃線箭頭D，E指示。
[0010]在一個(gè)實(shí)施方案中，系統(tǒng)100能夠是交通工具諸如飛機(jī)或船只的任何環(huán)境控制系統(tǒng)，所述環(huán)境控制系統(tǒng)為交通工具(例如，飛機(jī)的機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng))的機(jī)組人員和乘客提供空氣供應(yīng)、熱控制和機(jī)艙加壓。所述系統(tǒng)還可以包括航空電子設(shè)備冷卻、煙霧檢測和滅火。例如，在飛機(jī)上，通過從渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)級(jí)“流出”來向環(huán)境控制系統(tǒng)供應(yīng)空氣。這種“放出空氣”的溫度、濕度和壓力根據(jù)壓縮機(jī)級(jí)和渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)而廣泛地變化。為了實(shí)現(xiàn)所需溫度，放出空氣在其通過至少一個(gè)熱交換器(例如，交換器130)時(shí)被冷卻。為了實(shí)現(xiàn)所需壓力，放出空氣在其通過壓縮裝置(例如，壓縮裝置120)時(shí)被壓縮。環(huán)境控制系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)的相互作用會(huì)影響執(zhí)行與所述相互作用相關(guān)的操作諸如供應(yīng)加壓空氣對于發(fā)動(dòng)機(jī)所需的燃料燃燒的量。
[0011]熱交換器(例如，二級(jí)熱交換器130)是為了一種介質(zhì)到另一種介質(zhì)的高效的熱傳遞而構(gòu)造的設(shè)備。熱交換器的實(shí)例包括套管式、殼管式、板式、板殼式、轉(zhuǎn)輪式、板翅式、枕板式以及流體熱交換器。繼續(xù)以上飛機(jī)實(shí)例，由風(fēng)扇強(qiáng)迫(例如，通過推或拉的方法)的空氣在可變冷卻氣流下吹過熱交換器以控制放出空氣的最終空氣溫度。
[0012]壓縮裝置120(例如，如下所述的空氣循環(huán)機(jī))是控制/調(diào)節(jié)介質(zhì)的壓力(例如，增加氣體的壓力)的機(jī)械裝置。壓縮機(jī)的實(shí)例包括離心式、斜流式或混流式、軸流式、往復(fù)式、離子液體活塞式、旋轉(zhuǎn)螺旋式、旋葉式、渦旋式、膜片式、氣泡式壓縮機(jī)。另外，壓縮機(jī)通常由電動(dòng)機(jī)或蒸汽或燃?xì)鉁u輪驅(qū)動(dòng)。
[0013]應(yīng)注意，圖1的系統(tǒng)100與包括傳統(tǒng)的機(jī)艙三輪空調(diào)系統(tǒng)的常規(guī)機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)相對照。在常規(guī)機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)中，例如來自發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓空氣順序地通過第一沖壓空氣熱交換器、空氣循環(huán)機(jī)、第二沖壓空氣熱交換器以及空氣在其中冷卻和除濕的高壓水分離器，使得生成的干燥冷空氣被用來冷卻機(jī)艙、飛行甲板以及其他飛機(jī)系統(tǒng)。在工作中，那么來自任一發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓高溫空氣進(jìn)入第一熱交換器并且由沖壓空氣冷卻。這種高壓暖空氣接著進(jìn)入ACM壓縮機(jī)中。所述壓縮機(jī)還加壓空氣并且在過程中加熱空氣。空氣接著進(jìn)入第二熱交換器并且由沖壓空氣冷卻到近似周圍溫度。這種高壓冷空氣進(jìn)入高壓水分離器，其中空氣流過再熱器、其中空氣被冷卻;冷凝器，其中空氣由來自ACM渦輪的空氣冷卻；除濕器，其中空氣中的濕氣被去除；以及再熱器，其中空氣被加熱回幾乎其在當(dāng)進(jìn)入高壓水分離器時(shí)開始的相同的溫度。高壓并且現(xiàn)在干燥的暖空氣進(jìn)入渦輪，空氣在其中膨脹并且做功。來自渦輪的功驅(qū)動(dòng)上述壓縮機(jī)以及用來通過第一和第二熱交換器拉動(dòng)沖壓空氣流的風(fēng)扇。在離開渦輪之后，冷空氣(通常低于冰點(diǎn))冷卻冷凝器中的暖濕空氣并且接著被發(fā)送來適應(yīng)機(jī)艙和飛行甲板。
[0014]根據(jù)以上飛機(jī)實(shí)例，現(xiàn)將參考圖2-5描述圖1的系統(tǒng)100。圖2描繪如能夠被安裝在飛機(jī)上的系統(tǒng)200 (例如，系統(tǒng)100的實(shí)施方案)的示意圖。系統(tǒng)200示出在進(jìn)氣口 201處流動(dòng)(例如，在初始流速、壓力、溫度和濕度下切斷飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī))的放出空氣，這進(jìn)而在最終流速、壓力、溫度和濕度下被提供給腔室202 (例如，機(jī)艙、飛行甲板等)。接著放出空氣通過系統(tǒng)200從腔室202往回再循環(huán)(本文中為再循環(huán)空氣并且由點(diǎn)劃線表示)以驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)200。系統(tǒng)包括外殼210，所述外殼210用于接收和引導(dǎo)沖壓空氣通過系統(tǒng)200。
[0015]系統(tǒng)200還示出二級(jí)熱交換器220、空氣循環(huán)機(jī)240(其包括渦輪243、壓縮機(jī)244、渦輪245、渦輪247、風(fēng)扇248以及軸249)、再熱器250、冷凝器260以及除濕器270，其中每個(gè)通過管子、管道等連接。應(yīng)注意，基于實(shí)施方案，來自系統(tǒng)200的廢氣能夠被發(fā)送至出氣口(例如，釋放到周圍空氣)O
[0016]系統(tǒng)200是飛機(jī)中為飛機(jī)的機(jī)組人員和乘客提供空氣供應(yīng)、熱控制以及機(jī)艙加壓的環(huán)境控制系統(tǒng)的實(shí)例。閥是以下裝置:通過打開、關(guān)閉或部分地阻礙環(huán)境控制系統(tǒng)200的管子、管道等內(nèi)的各種通道來調(diào)節(jié)、引導(dǎo)和/或控制介質(zhì)(例如，氣體、液體、流化固體、或漿料，諸如放出空氣)流。閥能夠通過致動(dòng)器來操作，以使得環(huán)境控制系統(tǒng)200的任何部分中的任何介質(zhì)的流速可以被調(diào)節(jié)為所需值。二級(jí)熱交換器220是如上所述的熱交換器的實(shí)例。
[0017]包括渦輪243、壓縮機(jī)244、另一個(gè)渦輪245、另一個(gè)渦輪247、風(fēng)扇248以及軸249的空氣循環(huán)機(jī)240 (例如，壓縮裝置120)控制/調(diào)節(jié)介質(zhì)的溫度、濕度以及壓力(例如，增加放出空氣的壓力)。壓縮機(jī)244是提高所接收的空氣的壓力的機(jī)械裝置。壓縮機(jī)244被配置來(不管在低壓模式期間(例如，在高空)、高壓模式(例如，在地面)、再循環(huán)冷卻模式或增壓壓力模式期間)對從腔室202中排放的再循環(huán)空氣進(jìn)行加壓以匹配或緊密地匹配放出空氣的壓力。渦輪243、245、247是通過軸249驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)244和風(fēng)扇248的機(jī)械裝置。風(fēng)扇248是能夠通過推或拉的方法迫使空氣通過外殼210，從而在可變冷卻氣流下通過二級(jí)熱交換器220的機(jī)械裝置。因此，渦輪243、245、247，壓縮機(jī)244以及風(fēng)扇248共同示出(例如)空氣循環(huán)機(jī)240可以作為利用從腔室202再循環(huán)的空氣的五輪空氣循環(huán)機(jī)來工作。
[0018]再熱器250和冷凝器260是具體類型的熱交換器。除濕器270是臨時(shí)地或永久地執(zhí)行從任何源(諸如放出空氣)中吸收水的過程的機(jī)械裝置。再熱器250、冷凝器260、和/或除濕器270能夠共同結(jié)合成高壓水分離器。
[0019]應(yīng)注意，在圖2的環(huán)境控制系統(tǒng)200中不存在“初級(jí)”熱交換器。以此方式，環(huán)境控制系統(tǒng)200示出與常規(guī)系統(tǒng)相比能夠在相對較低的壓力下工作(例如，在機(jī)艙壓力以下2.5psi下工作)的機(jī)艙空調(diào)(例如，腔室202)的新方法。也就是說，環(huán)境控制系統(tǒng)200除去“初級(jí)”熱交換器并且利用來自腔室202的再循環(huán)空氣(例如，使用機(jī)艙排放空氣)以在高空啟動(dòng)空氣循環(huán)機(jī)240。進(jìn)而，當(dāng)環(huán)境控制系統(tǒng)200與三端口放出系統(tǒng)結(jié)合時(shí)，位于發(fā)動(dòng)機(jī)與空氣循環(huán)機(jī)之間的直接軌跡創(chuàng)造了可能最低的壓降軌跡。
[0020]圖2的箭頭示出如由閥引導(dǎo)的放出空氣和再循環(huán)空氣可以流動(dòng)通過環(huán)境控制系統(tǒng)200的所有可能的軌跡?，F(xiàn)將參照圖3-5來描繪流動(dòng)軌跡的不同組合的實(shí)施方案。
[0021]圖3描繪系統(tǒng)200在高壓模式下工作(例如，圖2的系統(tǒng)200的操作性實(shí)施方案)的示意圖。放出空氣流被示出為流動(dòng)通過系統(tǒng)200從進(jìn)氣口 201到腔室202的實(shí)線箭頭。再循環(huán)空氣流被示出為從腔室202通過系統(tǒng)200流動(dòng)的點(diǎn)劃線箭頭。能夠在當(dāng)來自源(例如，發(fā)動(dòng)機(jī)和/或APU)的氣壓足夠來驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)200的循環(huán)時(shí)或當(dāng)腔室202溫度要求時(shí)的飛行條件下使用這種工作模式。例如，條件諸如地面慢車、滑行、起飛、爬升、降落、待機(jī)等條件將使得空氣循環(huán)機(jī)240在高壓模式下工作。另外，超高溫高海拔巡航條件可能導(dǎo)致空氣循環(huán)機(jī)240中的一個(gè)或多個(gè)在此模式下工作。
[0022]在工作中，再循環(huán)空氣從腔室202流動(dòng)并且進(jìn)入壓縮機(jī)244。壓縮機(jī)244還加壓再循環(huán)空氣并且在過程中加熱所述再循環(huán)空氣。另外，放出空氣諸如來自源(例如，發(fā)動(dòng)機(jī)和/或APU)的高壓高溫空氣從進(jìn)氣口 201流出、通過渦輪247、并且在壓縮機(jī)244的下游與加壓的和加熱的再循環(huán)空氣混合。以此方式，來自源的放出空氣通過進(jìn)氣口 201在與再循環(huán)空氣混合之前由空氣循環(huán)機(jī)240的渦輪247調(diào)適(例如，穿過渦輪247膨脹)?；旌峡諝饨又M(jìn)入二級(jí)熱交換器220并且由外殼210的沖壓空氣冷卻到近似周圍溫度。由于這種混合，從壓縮機(jī)244排放的再循環(huán)空氣的壓力由壓縮機(jī)244管理以匹配或緊密地匹配從渦輪247排放的放出空氣的壓力。這種高壓混合冷空氣離開二級(jí)熱交換器220并且進(jìn)入高壓水分離器。
[0023]應(yīng)注意，在常規(guī)飛機(jī)系統(tǒng)中，根據(jù)由混合腔室執(zhí)行的過程產(chǎn)生供應(yīng)給機(jī)艙的空氣?；旌锨皇覍碜园?例如，空氣循環(huán)機(jī))的在第一溫度下的放出空氣與來自機(jī)艙的在第二溫度下的再循環(huán)空氣混合，以向機(jī)艙提供已調(diào)適的空氣。相比之下，高壓模式的操作性實(shí)施方案在空氣循環(huán)機(jī)240內(nèi)共同調(diào)適來自源的再循環(huán)空氣和放出空氣以產(chǎn)生高壓混合冷空氣，從而除去對混合腔室的需要。
[0024]在高壓水分離器中，高壓混合冷空氣流過再熱器250、其中空氣被冷卻；冷凝器260，其中空氣由來自空氣循環(huán)機(jī)240的渦輪243的空氣冷卻；除濕器270，其中空氣中的濕氣被去除；以及再熱器250，其中空氣被加熱回幾乎其在當(dāng)進(jìn)入高壓水分離器時(shí)開始的相同的溫度。高壓并且現(xiàn)在干燥的暖空氣進(jìn)入渦輪243，空氣在其中膨脹使得能夠做功。來自渦輪243的功能夠驅(qū)動(dòng)上述壓縮機(jī)244以及用來拉動(dòng)沖壓空氣流動(dòng)通過外殼210并且穿過二級(jí)熱交換器220的風(fēng)扇248。在離開渦輪243之后，空氣是寒冷的，諸如低于冰點(diǎn)。這種冷空氣在被發(fā)送至腔室202之前被用來冷卻冷凝器260中的暖濕空氣(例如，以適應(yīng)飛機(jī)的機(jī)艙和飛行甲板)。
[0025]應(yīng)注意，在超高溫高海拔巡航條件下(例如，當(dāng)飛機(jī)在巡航時(shí)，諸如高于30，000或40，000英尺)，高壓混合冷空氣一旦離開二級(jí)熱交換器220就可以旁通高壓水分離器并且直接進(jìn)入腔室202。在此情形下，來自腔室的再循環(huán)空氣可以被用來驅(qū)動(dòng)渦輪245并且防止空氣循環(huán)機(jī)240風(fēng)轉(zhuǎn)(即，低于最小轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，諸如3，000、3，500、4，000、4，500、5，000、5，500、6，000等轉(zhuǎn)數(shù)/分鐘)ο也就是說，再循環(huán)空氣被從腔室202排出，穿過渦輪245膨脹，并且基于外殼210的周圍空氣與再循環(huán)空氣之間的壓力比被泄入外殼210中。防止風(fēng)轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)的其他實(shí)例包括電風(fēng)扇、斷路、旁通風(fēng)扇等。
[0026]圖4描繪系統(tǒng)200在再循環(huán)冷卻模式下工作的示意圖(例如，圖2的系統(tǒng)200的操作性實(shí)施方案)。放出空氣流被示出為流動(dòng)通過系統(tǒng)200從進(jìn)氣口 201到腔室202的實(shí)線箭頭。再循環(huán)空氣流被示出為從腔室202通過系統(tǒng)200流動(dòng)的點(diǎn)劃線箭頭。能夠在當(dāng)來自源(例如，發(fā)動(dòng)機(jī)和/或APU)的氣壓足夠來驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)200的循環(huán)時(shí)或當(dāng)腔室202溫度要求時(shí)的飛行條件下使用這種工作模式。將要在其中來自源(例如，發(fā)動(dòng)機(jī)和/或APU)的氣壓在處于或近似處于I至3 psi或超過腔室202的壓力下進(jìn)入空氣循環(huán)機(jī)240的飛行條件下使用這種工作模式。例如，可以在此類條件下(如當(dāng)飛機(jī)在巡航時(shí)(例如，在高于30，000或40，000英尺高度)并且處于或接近標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境日類型時(shí))利用這種模式。
[0027]在工作中，再循環(huán)空氣從腔室202流動(dòng)并且進(jìn)入壓縮機(jī)244。壓縮機(jī)244還加壓再循環(huán)空氣并且在過程中加熱所述再循環(huán)空氣。另外，放出空氣諸如來自源(例如，發(fā)動(dòng)機(jī)和/或APU)的高壓高溫空氣從進(jìn)氣口 201流出，并且在壓縮機(jī)244的下游與加壓的和加熱的再循環(huán)空氣混合。以此方式，來自源的放出空氣通過進(jìn)氣口 201完全旁通空氣循環(huán)機(jī)240?；旌峡諝饨又M(jìn)入二級(jí)熱交換器220并且由外殼210的沖壓空氣冷卻到近似周圍溫度。由于這種混合，從壓縮機(jī)244排放的再循環(huán)空氣的壓力由壓縮機(jī)244管理以匹配或緊密地匹配放出空氣的壓力。這種高壓冷混合空氣離開二級(jí)熱交換器220，旁通高壓水分離器，并且進(jìn)入腔室202。在這種情形下，再循環(huán)空氣被用來使空氣循環(huán)機(jī)240保持在處于或高于最小轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使用再循環(huán)空氣來驅(qū)動(dòng)渦輪245。
[0028]圖5描繪系統(tǒng)200在增壓壓力模式下工作的示意圖(例如，圖2的系統(tǒng)200的另一個(gè)操作性實(shí)施方案)。放出空氣流被示出為流動(dòng)通過系統(tǒng)200從進(jìn)氣口 201到腔室202的實(shí)線箭頭。再循環(huán)空氣流被示出為從腔室202通過系統(tǒng)200流動(dòng)的點(diǎn)劃線箭頭。能夠在當(dāng)來自源并且進(jìn)入空氣循環(huán)機(jī)240的空氣的壓力低于腔室202的壓力時(shí)(例如，處于或低于1、1.5、2、2.5、3、3.5等鎊/平方英寸)的飛行條件下使用這種工作模式。例如，可以在此類條件下(如當(dāng)飛機(jī)在巡航時(shí)(例如，在高于30，000或40，000英尺高度)并且處于或接近標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境日類型時(shí))利用這種模式。
[0029]在工作中，來自源的放出空氣通過進(jìn)氣口201與再循環(huán)空氣的一部分混合來產(chǎn)生混合空氣。所混合的空氣接著進(jìn)入壓縮機(jī)244并且被壓縮和加熱。這種加壓混合暖空氣接著進(jìn)入二級(jí)熱交換器220并且由外殼210的沖壓空氣冷卻到腔室202所需的溫度?？諝饨又苯舆M(jìn)入腔室202中。
[0030]另外，再循環(huán)空氣的另一部分被用來提供用于對所混合的空氣進(jìn)行壓縮和加熱的能量。也就是說，再循環(huán)空氣的所述另一部分穿過渦輪245進(jìn)入并且膨脹，并且使得做功。這個(gè)功足以在壓縮機(jī)244要求的轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)動(dòng)空氣循環(huán)機(jī)240以通過進(jìn)氣口 201將來自源的混合空氣的壓力提高到使得混合空氣能夠通過二級(jí)熱交換器220并且進(jìn)入腔室202中的壓力。應(yīng)注意，離開渦輪245的再循環(huán)空氣接著被通過外殼210泄向艙外。
[0031]本發(fā)明的實(shí)施方案的技術(shù)效應(yīng)和益處包括提供如在增壓壓力模式和高壓模式下是高效的空氣循環(huán)機(jī)。例如，在上述實(shí)施方案中，高壓模式下的壓縮機(jī)能夠具有14.7 psi的進(jìn)口壓力，而在增壓壓力模式下壓縮機(jī)進(jìn)口壓力能夠是8.5 psia。進(jìn)而，選擇高壓模式下的壓縮機(jī)的氣流，壓縮機(jī)范圍能夠變窄以對準(zhǔn)壓縮機(jī)工作點(diǎn)并且實(shí)現(xiàn)增壓壓力模式下的更高的效率。
[0032]本文參照根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的方法、裝置和/或系統(tǒng)的流程圖圖解、示意圖和/或方框圖來描述本發(fā)明的方面。此外，出于說明目的已經(jīng)呈現(xiàn)了本發(fā)明的各種實(shí)施方案的描述，但是其并不意在窮盡或者限于所公開的實(shí)施方案。在不背離所描述實(shí)施方案的范圍和精神的情況下，許多修改和變化對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說將是顯而易見的。選擇本文所使用的術(shù)語來最好地解釋實(shí)施方案的原理、對在市場中發(fā)現(xiàn)的技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用或技術(shù)改進(jìn)，或使本領(lǐng)域的其他普通技術(shù)人員能夠理解本文所公開的實(shí)施方案。
[0033]本文中所使用的術(shù)語僅僅是為了描述具體實(shí)施方案，并且不意圖限制本發(fā)明。如本說明書中所使用的，單數(shù)形式“一個(gè)”、“一種”以及“所述”也意圖包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文以其他方式明確指出。應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步理解，術(shù)語“包括(comp rises)”和/或“包括(compr i s ing)”在本說明書中使用時(shí)明確說明存在所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或部件，但并不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整體、步驟、操作、元件、部件和/或其組入口 ο
[0034]本文所描繪的流程圖只是一個(gè)實(shí)例。在不背離本發(fā)明的精神的情況下，本文所描述的這個(gè)圖或步驟(或操作)可以有許多變型。例如，可以按不同的順序執(zhí)行所述步驟，或可以增加、刪除或修改步驟。所有的這些變型被認(rèn)為是所要求保護(hù)的發(fā)明的一部分。
[0035]雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案，但是應(yīng)理解，現(xiàn)在或?qū)肀绢I(lǐng)域的技術(shù)人員可以做出落入所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的各種改進(jìn)和提強(qiáng)。這些權(quán)利要求應(yīng)該解釋為對首次描述的本發(fā)明的適當(dāng)保護(hù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種環(huán)境控制系統(tǒng)，其包括: 空氣循環(huán)機(jī)，所述空氣循環(huán)機(jī)包括壓縮機(jī)和渦輪； 來自源的放出空氣流； 第一閥，所述第一閥被配置來控制所述放出空氣流； 來自腔室的再循環(huán)空氣流；以及 第二閥，所述第二閥被配置來控制所述再循環(huán)空氣流。2.如權(quán)利要求1所述的環(huán)境控制系統(tǒng)，其中所述第一閥使所述放出空氣流直接進(jìn)入所述渦輪， 其中所述第二閥使所述再循環(huán)空氣流直接進(jìn)入所述壓縮機(jī)， 其中所述放出空氣穿過所述渦輪膨脹，以便驅(qū)動(dòng)所述壓縮機(jī)。3.如權(quán)利要求2所述的環(huán)境控制系統(tǒng)，其中從所述壓縮機(jī)離開的所述再循環(huán)空氣的第一壓力與從所述渦輪離開的所述放出空氣的第二壓力匹配。4.如權(quán)利要求2所述的環(huán)境控制系統(tǒng)，其中從所述壓縮機(jī)離開的所述再循環(huán)空氣以及從所述渦輪離開的所述放出空氣被混合來產(chǎn)生混合空氣。5.如權(quán)利要求4所述的環(huán)境控制系統(tǒng)，其還包括: 至少一個(gè)熱交換器， 其中所述混合空氣被提供給所述至少一個(gè)熱交換器。6.如權(quán)利要求2所述的環(huán)境控制系統(tǒng)，其還包括: 高壓水分離器，所述高壓水分離器被配置來調(diào)適所述混合空氣以產(chǎn)生調(diào)適空氣；以及所述空氣循環(huán)機(jī)的第二渦輪，所述第二渦輪被配置來接收來自所述高壓水分離器的所述調(diào)適空氣， 其中隨著所述調(diào)適空氣穿過所述第二渦輪膨脹，所述空氣循環(huán)機(jī)做功以通過所述壓縮機(jī)壓縮所述再循環(huán)空氣。7.如權(quán)利要求1所述的環(huán)境控制系統(tǒng)，其中所述第一流量閥使所述放出空氣流旁通所述空氣循環(huán)機(jī)，并且 其中所述第二閥使所述再循環(huán)空氣流的第一部分直接進(jìn)入所述壓縮機(jī)， 其中所述第二閥使所述再循環(huán)空氣流的第二部分直接進(jìn)入所述渦輪。8.如權(quán)利要求7所述的環(huán)境控制系統(tǒng)，其中隨著所述再循環(huán)空氣的所述第二部分穿過所述渦輪膨脹，所述空氣循環(huán)機(jī)做功以通過所述壓縮機(jī)壓縮所述再循環(huán)空氣的所述第一部分。9.如權(quán)利要求7所述的環(huán)境控制系統(tǒng)，其中所述再循環(huán)空氣的所述第二部分基于能量比穿過所述渦輪膨脹以轉(zhuǎn)動(dòng)所述空氣循環(huán)機(jī)的軸。10.如權(quán)利要求7所述的環(huán)境控制系統(tǒng)，其中從所述壓縮機(jī)離開的所述再循環(huán)空氣的第一壓力與旁通所述空氣循環(huán)機(jī)的所述放出空氣的第二壓力匹配。11.如權(quán)利要求1所述的環(huán)境控制系統(tǒng)，其中所述第一流量閥使所述放出空氣流直接進(jìn)入所述壓縮機(jī)，并且 其中所述第二閥使所述再循環(huán)空氣流直接進(jìn)入所述渦輪。12.如權(quán)利要求11所述的環(huán)境控制系統(tǒng)，其中隨著所述再循環(huán)空氣穿過所述渦輪膨脹，所述空氣循環(huán)機(jī)做功以通過所述壓縮機(jī)壓縮所述放出空氣。13.如權(quán)利要求11所述的環(huán)境控制系統(tǒng)，其中所述再循環(huán)空氣基于能量比穿過所述渦輪膨脹以轉(zhuǎn)動(dòng)所述空氣循環(huán)機(jī)的軸。14.如權(quán)利要求1所述的環(huán)境控制系統(tǒng)，其中所述環(huán)境控制系統(tǒng)是飛機(jī)的。
【文檔編號(hào)】B64D13/02GK106064671SQ201610253262
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年4月22日 公開號(hào)201610253262.8, CN 106064671 A, CN 106064671A, CN 201610253262, CN-A-106064671, CN106064671 A, CN106064671A, CN201610253262, CN201610253262.8
【發(fā)明人】L.J.布魯諾, T.M.齊維亞克, D.E.小阿米, H.W.希普斯基, R.魯西奇, E.G.克萊恩, E.蘇勞斯基, J.M.小馬爾加尼安, P.M.德奧爾蘭多
【申請人】哈米爾頓森德斯特蘭德公司