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(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了循環(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)。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(lái)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)冷卻模式直接從源流出以與所述空氣循環(huán)機(jī)的壓縮機(jī)下游的再循環(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(lái)驅(qū)動(dòng)或維持所述空氣循環(huán)機(jī)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
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(lái)說(shuō)，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(shì)。相對(duì)于飛機(jī)的當(dāng)前空調(diào)系統(tǒng)，能夠基于飛機(jī)周?chē)沫h(huán)境條件利用適當(dāng)?shù)陌l(fā)動(dòng)機(jī)分供壓力來(lái)得到效率。
[0002]例如，來(lái)自飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)的加壓空氣通過(guò)改變加壓空氣的溫濕度和壓力的一系列系統(tǒng)來(lái)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(duì)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(shì)，相對(duì)較高的壓力相對(duì)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)包括與放出空氣源匹配的壓縮機(jī)出氣口以及直接流入壓縮機(jī)中的再循環(huán)空氣，其中從所述壓縮機(jī)出氣口排放的所述再循環(huán)空氣處于與放出空氣源供應(yīng)的放出空氣的相同壓力下，其中從所述壓縮機(jī)出氣口排放的所述再循環(huán)空氣與所述放出空氣源供應(yīng)的所述放出空氣結(jié)合來(lái)產(chǎn)生混合空氣。
[0004]通過(guò)本發(fā)明中的技術(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(shuō)明】
[0005]在所附權(quán)利要求書(shū)中具體指出并明確要求保護(hù)被認(rèn)為是本發(fā)明的主題。通過(guò)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)明的上述以及其他特征和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中:
[0006]圖1描繪根據(jù)實(shí)施方案的系統(tǒng)的示意圖；
[0007]圖2描繪根據(jù)實(shí)施方案的系統(tǒng)的另一個(gè)示意圖；
[0008]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；
[0009]圖4描繪根據(jù)實(shí)施方案的系統(tǒng)飛機(jī)的再循環(huán)冷卻模式示意圖；并且
[0010]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】
[0011]參考附圖，本文通過(guò)舉例而非限制的方式呈現(xiàn)所公開(kāi)的設(shè)備和方法的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的【具體實(shí)施方式】。
[0012]如上文所指出，相對(duì)較高的壓力相對(duì)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(lái)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。
[0013]總的來(lái)說(shuō)，本文所公開(kāi)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2.5psi的壓力下工作。
[0014]圖1示出流動(dòng)通過(guò)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(xiàn)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(guò)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(xiàn)箭頭D，E指示。
[0015]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(cè)和滅火。例如，在飛機(jī)上，通過(guò)從渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)級(jí)“流出”來(lái)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(guò)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(guò)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(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)所需的燃料燃燒的量。
[0016]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(guò)推或拉的方法)的空氣在可變冷卻氣流下吹過(guò)熱交換器以控制放出空氣的最終空氣溫度。
[0017]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)。
[0018]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(duì)照。在常規(guī)機(jī)艙空調(diào)系統(tǒng)中，例如來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓空氣順序地通過(guò)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(lái)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(lái)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(guò)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?chē)鷾囟?。這種高壓冷空氣進(jìn)入高壓水分離器，其中空氣流過(guò)再熱器，其中空氣被冷卻;冷凝器，其中空氣由來(lái)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(kāi)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(lái)自渦輪的功驅(qū)動(dòng)上述壓縮機(jī)以及用來(lái)通過(guò)第一和第二熱交換器拉動(dòng)沖壓空氣流的風(fēng)扇。在離開(kāi)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(lái)適應(yīng)機(jī)艙和飛行甲板。
[0019]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(guò)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(xiàn)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(guò)系統(tǒng)200。
[0020]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、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(guò)管子、管道等連接。應(yīng)注意，基于實(shí)施方案，來(lái)自系統(tǒng)200的廢氣能夠被發(fā)送至出氣口(例如，釋放到周?chē)諝?。
[0021]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(guò)打開(kāi)、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(lái)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(guò)致動(dòng)器來(lái)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。
[0022]包括渦輪243、壓縮機(jī)244、另一個(gè)渦輪245、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(lái)(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(duì)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是通過(guò)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(guò)推或拉的方法迫使空氣通過(guò)外殼210，從而在可變冷卻氣流下通過(guò)二級(jí)熱交換器220的機(jī)械裝置。因此，渦輪243、245，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)的空氣的四輪空氣循環(huán)機(jī)來(lái)工作。
[0023]再熱器250和冷凝器260是具體類(lèi)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(guò)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。
[0024]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(duì)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(shuō)，環(huán)境控制系統(tǒng)200除去“初級(jí)”熱交換器并且利用來(lái)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。
[0025]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(guò)環(huán)境控制系統(tǒng)200的所有可能的軌跡?，F(xiàn)將參照?qǐng)D3-5來(lái)描繪流動(dòng)軌跡的不同組合的實(shí)施方案。
[0026]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(guò)系統(tǒng)200從進(jìn)氣口 201到腔室202的實(shí)線(xiàn)箭頭。再循環(huán)空氣流被示出為從腔室202通過(guò)系統(tǒng)200流動(dòng)的點(diǎn)劃線(xiàn)箭頭。能夠在當(dāng)來(lái)自源(例如，發(fā)動(dòng)機(jī)和/或APU)的氣壓足夠來(lái)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(chē)、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)致一個(gè)或多個(gè)空氣循環(huán)機(jī)240在此模式下工作，和/或每個(gè)系統(tǒng)兩個(gè)或更多個(gè)空氣循環(huán)機(jī)240在不同模式下工作。例如，當(dāng)周?chē)鷾囟仁菬岬臅r(shí)(例如，高于名義上的白天6至10度或更標(biāo)準(zhǔn)大氣溫度)，一個(gè)或多個(gè)空氣循環(huán)機(jī)240中的一個(gè)或多個(gè)將在所述模式下。
[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(guò)程中加熱所述再循環(huán)空氣。另外，放出空氣諸如來(lái)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(lái)自源的放出空氣通過(guò)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?chē)鷾囟取Ｓ捎谶@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。這種高壓混合冷空氣離開(kāi)二級(jí)熱交換器220并且進(jìn)入高壓水分離器。
[0028]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(guò)程產(chǎn)生供應(yīng)給機(jī)艙的空氣?；旌锨皇覍?lái)自包(例如，空氣循環(huán)機(jī))的在第一溫度下的放出空氣與來(lái)自機(jī)艙的在最高達(dá)50度的空氣的第二溫度下的再循環(huán)空氣混合，以便向機(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(lái)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(duì)混合腔室的需要。
[0029]在高壓水分離器中，高壓混合冷空氣流過(guò)再熱器250，其中空氣被冷卻；冷凝器260，其中空氣由來(lái)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(kāi)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(lái)自渦輪243的功能夠驅(qū)動(dòng)上述壓縮機(jī)244以及用來(lái)拉動(dòng)沖壓空氣流動(dòng)通過(guò)外殼210并且穿過(guò)二級(jí)熱交換器220的風(fēng)扇248。在離開(kāi)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(lái)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)。
[0030]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(kāi)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(lái)自腔室的再循環(huán)空氣可以被用來(lái)驅(qū)動(dòng)渦輪245并且防止空氣循環(huán)機(jī)240空轉(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(shuō)，再循環(huán)空氣被從腔室202排出，穿過(guò)渦輪245膨脹，并且基于外殼210的周?chē)諝馀c再循環(huán)空氣之間的壓力比被泄入外殼210中。
[0031]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(guò)系統(tǒng)200從進(jìn)氣口 201到腔室202的實(shí)線(xiàn)箭頭。再循環(huán)空氣流被示出為從腔室202通過(guò)系統(tǒng)200流動(dòng)的點(diǎn)劃線(xiàn)箭頭。能夠在當(dāng)來(lái)自源(例如，發(fā)動(dòng)機(jī)和/或APU)的氣壓足夠來(lái)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(lái)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3psi或超過(guò)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(lèi)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(lèi)型時(shí))利用這種模式。
[0032]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(guò)程中加熱所述再循環(huán)空氣。另外，放出空氣諸如來(lái)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(lái)自源的放出空氣通過(guò)進(jìn)氣口 201完全旁通空氣循環(huán)機(jī)240。混合空氣接著進(jìn)入二級(jí)熱交換器220并且由外殼210的沖壓空氣冷卻到近似周?chē)鷾囟取Ｓ捎谶@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(kāi)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(lái)使空氣循環(huán)機(jī)240保持在處于或高于最小轉(zhuǎn)速下(即，高于風(fēng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使用再循環(huán)空氣來(lái)驅(qū)動(dòng)渦輪245。也就是說(shuō)，空氣循環(huán)機(jī)240可能需要維持轉(zhuǎn)動(dòng)以便防止風(fēng)轉(zhuǎn)。因此，在一個(gè)實(shí)例中，再循環(huán)空氣被用來(lái)使空氣循環(huán)機(jī)240通過(guò)使用調(diào)節(jié)閥保持在處于或高于最小轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)動(dòng)。所述最小轉(zhuǎn)速是至少5000RPM，更優(yōu)選地15，0001^1，仍然更優(yōu)選地30，0001^1。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。
[0033]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(guò)系統(tǒng)200從進(jìn)氣口 201到腔室202的實(shí)線(xiàn)箭頭。再循環(huán)空氣流被示出為從腔室202通過(guò)系統(tǒng)200流動(dòng)的點(diǎn)劃線(xiàn)箭頭。能夠在當(dāng)來(lái)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(lèi)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(lèi)型時(shí))利用這種模式。
[0034]在工作中，來(lái)自源的空氣進(jìn)入壓縮機(jī)244并且被壓縮和加熱。這種加壓暖空氣接著進(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。空氣接著直接進(jìn)入腔室202中。
[0035]此外，再循環(huán)空氣被用來(lái)提供能量以加壓放出空氣。也就是說(shuō)，再循環(huán)空氣穿過(guò)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以將通過(guò)進(jìn)氣口 201來(lái)自源的放出空氣的壓力提高到使得放出空氣能夠通過(guò)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(kāi)渦輪245的再循環(huán)空氣接著被通過(guò)外殼210泄向艙外。
[0036]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14.7psi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8.5psia。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(duì)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。
[0037]本文參考根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的方法、設(shè)備和/或系統(tǒng)的流程圖圖解、示意圖和/或框圖來(lái)描述本發(fā)明的方面。此外，出于說(shuō)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，但是其并不意圖是窮盡的或者限于所公開(kāi)的實(shí)施方案。在不脫離所描述實(shí)施方案的范圍和精神的情況下，許多修改和變化對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是明顯的。選擇本文所使用的術(shù)語(yǔ)來(lái)最好地解釋實(shí)施方案的原理、對(duì)在市場(chǎng)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(kāi)的實(shí)施方案。
[0038]在本文中使用的術(shù)語(yǔ)僅用于描述具體實(shí)施方案的目的并且不意圖限制本發(fā)明。如本文所使用，單數(shù)形式“一個(gè)”、“一種”和“所述”也意圖包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另外明確指出。應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步理解，術(shù)語(yǔ)“包括(comprises)”和/或“包括(comprising)”在本說(shuō)明書(shū)中使用時(shí)規(guī)定存在所述特征、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/或其組合。
[0039]本文所描繪的流程圖只是一個(gè)實(shí)例。在不脫離本發(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。
[0040]雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，但是應(yīng)理解，現(xiàn)在和將來(lái)的本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以作出落入所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的各種改進(jìn)和增強(qiáng)。這些權(quán)利要求應(yīng)被解釋為維持對(duì)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: 與放出空氣源匹配的壓縮機(jī)出氣口；以及 直接流入壓縮機(jī)的再循環(huán)空氣，所述壓縮機(jī)包括所述壓縮機(jī)出氣口， 其中從所述壓縮機(jī)出氣口排放的所述再循環(huán)空氣處于與所述放出空氣源供應(yīng)的放出空氣相同的壓力下， 其中從所述壓縮機(jī)出氣口排放的所述再循環(huán)空氣與所述放出空氣源供應(yīng)的所述放出空氣結(jié)合以產(chǎn)生混合空氣。2.如權(quán)利要求1所述的環(huán)境控制系統(tǒng)，其還包括: 至少一個(gè)熱交換器， 其中混合空氣流被提供給所述至少一個(gè)熱交換器。3.如權(quán)利要求1所述的環(huán)境控制系統(tǒng)，其還包括: 空氣循環(huán)機(jī)，所述空氣循環(huán)機(jī)包括所述壓縮機(jī)和渦輪， 其中所述壓縮機(jī)包括所述壓縮機(jī)出氣口；以及 高壓水分離器，所述高壓水分離器被配置來(lái)在所混合的空氣被傳遞到腔室之前調(diào)適所混合的空氣， 其中所述渦輪被配置來(lái)接收來(lái)自所述高壓水分離器的所混合的空氣， 其中隨著所混合的空氣穿過(guò)所述渦輪膨脹，所述空氣循環(huán)機(jī)做功以通過(guò)所述壓縮機(jī)壓縮所述再循環(huán)空氣。4.如權(quán)利要求1所述的環(huán)境控制系統(tǒng)，其還包括: 空氣循環(huán)機(jī)，所述空氣循環(huán)機(jī)包括所述壓縮機(jī)和渦輪， 其中所述壓縮機(jī)包括所述壓縮機(jī)出氣口；以及 其中隨著所述再循環(huán)空氣的第一部分穿過(guò)所述渦輪膨脹，所述空氣循環(huán)機(jī)做功以通過(guò)所述壓縮機(jī)壓縮所述再循環(huán)空氣的第二部分， 其中從所述壓縮機(jī)出氣口排放的所述再循環(huán)空氣的所述第二部分與所述放出空氣源供應(yīng)的所述放出空氣結(jié)合以產(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)，其中所述再循環(huán)空氣流的所述第一部分基于能量比穿過(guò)所述渦輪膨脹以轉(zhuǎn)動(dòng)所述空氣循環(huán)機(jī)的軸。6.如權(quán)利要求5所述的環(huán)境控制系統(tǒng)，其中所述空氣循環(huán)機(jī)的所述軸在最小轉(zhuǎn)速下旋轉(zhuǎn)。7.如權(quán)利要求1所述的環(huán)境控制系統(tǒng)，其還包括: 空氣循環(huán)機(jī)，所述空氣循環(huán)機(jī)包括所述壓縮機(jī)和渦輪， 其中所述壓縮機(jī)包括所述壓縮機(jī)出氣口； 第一流量閥，所述第一流量閥被配置來(lái)使所述放出空氣流轉(zhuǎn)向而旁通所述壓縮機(jī)或使其直接進(jìn)入所述壓縮機(jī)；以及 第二流量閥，所述第二流量閥被配置來(lái)將所述再循環(huán)空氣流直接提供到所述渦輪中。8.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)空氣基于能量比穿過(guò)所述渦輪膨脹以轉(zhuǎn)動(dòng)所述空氣循環(huán)機(jī)的軸。9.如權(quán)利要求1所述的環(huán)境控制系統(tǒng)，其被配置來(lái)在再循環(huán)冷卻模式下工作， 其中當(dāng)所述再循環(huán)空氣的第一部分穿過(guò)渦輪膨脹時(shí)，所述環(huán)境控制系統(tǒng)的空氣循環(huán)機(jī)做功以通過(guò)所述壓縮機(jī)壓縮所述再循環(huán)空氣的第二部分。10.如權(quán)利要求1所述的環(huán)境控制系統(tǒng)，其被配置來(lái)在增壓模式下工作， 其中當(dāng)所述再循環(huán)空氣穿過(guò)渦輪膨脹時(shí)，所述環(huán)境控制系統(tǒng)的空氣循環(huán)機(jī)做功以通過(guò)所述壓縮機(jī)壓縮所述放出空氣。11.如權(quán)利要求1所述的環(huán)境控制系統(tǒng)，其被配置來(lái)在低壓模式下工作， 其中所述再循環(huán)空氣穿過(guò)渦輪膨脹以在大于風(fēng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的最小轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)動(dòng)所述空氣循環(huán)機(jī)。12.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)包括在飛機(jī)內(nèi)。
【文檔編號(hào)】B64D13/02GK106064673SQ201610258450
【公開(kāi)日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年4月22日 公開(kāi)號(hào)201610258450.X, CN 106064673 A, CN 106064673A, CN 201610258450, CN-A-106064673, CN106064673 A, CN106064673A, CN201610258450, CN201610258450.X
【發(fā)明人】L.J.布魯諾, P.M.德奧爾蘭多, D.E.小阿米, T.M.齊維亞克, H.W.希普斯基, E.G.克萊恩, R.魯西奇, J.M.小馬爾加尼安, E.蘇勞斯基
【申請(qǐng)人】哈米爾頓森德斯特蘭德公司