СИСТЕМА КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА ВОЗДУШНОГО СУДНА, СНАБЖЕННАЯ ВЫПУСКАМИ ЦИКЛОННОГО ТИПА Российский патент 2011 года по МПК B64D13/00 F24F5/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к системе кондиционирования воздуха воздушного судна, содержащей, по меньшей мере, один трубопровод для подачи свежего воздуха, который должен быть передан в кабину воздушного судна, при этом свежий воздух вдувается в кабину воздушного судна, по меньшей мере, через один выпуск. В этой связи под термином "свежий воздух" подразумевается воздух, который еще не находился в кабине воздушного судна Свежий воздух обычно поступает из так называемого AGU/АПВ (агрегата подготовки воздуха), т е. системы очистки воздуха, которая, используя отбираемый от двигателя воздух, обеспечивает надлежащим образом кондиционированный свежий воздух, который может быть направлен в кабину воздушного судна. В настоящем случае под термином "кабина воздушного судна" понимается внутренняя часть кабины воздушного судна. Это может быть кабина экипажа, пассажирский салон и/или грузовой отсек.

Уровень техники

Для уменьшения количества свежего воздуха, требуемого для кабины воздушного судна, известен способ, заключающийся в рециркуляции некоторой части воздуха, который содержится в кабине воздушного судна, т.е. в отведении этой части воздуха из кабины воздушного судна, ее очистке и последующем возврате в кабину воздушного судна, обычно вместе со свежим воздухом, который, в любом случае, постоянно подается в кабину воздушного судна. С этой целью рециркулированный воздух должен быть смешан со свежим воздухом, что обычно имеет место в каком-либо центральном месте, например в смесителе, присоединяемом после агрегата очистки воздуха (AGU). Очевидна необходимость в наличии длинных трубопроводов, что не только увеличивает себестоимость воздушного судна, но и отнимает монтажное пространство, а также приводит к увеличению веса.

Раскрытие изобретения

Следовательно, задача настоящего изобретения заключается в создании усовершенствованной системы кондиционирования воздуха воздушного судна, которая устраняет вышеупомянутые проблемы.

Исходя из общеизвестной системы кондиционирования воздуха воздушного судна задача изобретения решается за счет того, что циклонная установка располагается вблизи выпуска и имеет впускное отверстие, которое сообщается с трубопроводом для подачи свежего воздуха, всасывающее отверстие, через которое воздух всасывается из кабины воздушного судна, и, по меньшей мере, одно выпускное отверстие, которое сообщается, по меньшей мере, с одним выпуском, при этом в циклонной установке создается циклонный поток во время работы системы кондиционирования воздуха воздушного судна за счет свежего воздуха, служащего в качестве приточного воздуха, причем воздух всасывается через всасывающее отверстие из кабины воздушного судна и выбрасывается вместе со свежим воздухом через выпускное отверстие. Следовательно, система по изобретению требует длинных трубопроводов только лишь для подачи свежего воздуха, в то время как воздух, который забирается из кабины воздушного судна и который подлежит рециркуляции, перемешивается со свежим воздухом и при желании также может очищаться на месте, в циклонной установке. Следовательно, система по изобретению экономит вес и требует небольших затрат на изготовление и сборку. Помимо этого, она имеет форму, оптимизированную с точки зрения потока.

Термин "вблизи выпуска" означает, что циклоная установка не представляет собой центральный перемешивающий агрегат, который отвечает за множество выпусков, а подразумевает, что циклонная установка связана с каждым выпуском или совместно с несколькими выпусками, причем всасывающее отверстие этой установки сообщается с кабиной воздушного судна либо непосредственно, либо через короткий воздухозаборный канал. В простейшем случае, выпуск представляет собой компонент, который определяет границы выпускного отверстия. В дополнительном варианте выпуск может иметь одну или большее количество направляющих лопаток, которые перекрывают выпускное отверстие с тем, чтобы распределить выходящий воздух более равномерным образом и/или направить его в определенном направлении.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления основной корпус циклонной установки состоит из горизонтально разделенной конструкции, имеющей верхнюю часть, которая в своей центральной части ограничивает выпускное отверстие, и нижнюю часть, которая вместе с верхней частью ограничивает тороидальное полое пространство, радиальная внутренняя стенка которого образована полым усеченным конусом, проходящим от нижней части по направлению вверх в область выпускного отверстия. Циклонный поток создается в тороидальном полом пространстве путем введения приточного воздуха по касательной. Этот вариант осуществления является недорогим в изготовлении и простым в сборке.

В вышеупомянутом варианте осуществления всасывающее отверстие образовано в максимальном поперечном сечении полого усеченного конуса. Таким образом, всасывающее отверстие может либо всасывать воздух непосредственно из кабины воздушного судна, например из грузового отсека воздушного судна, в котором циклонная установка может располагаться открытым образом, либо оно может сообщаться с помощью короткого воздухозаборного канала, через который воздух всасывается, например, из пассажирского салона коммерческого воздушного судна. В последнем случае циклонную установку предпочтительно устанавливать скрытым образом, например, за закрывающими панелями кабины воздушного судна. Если всасывающее отверстие сообщается непосредственно с кабиной воздушного судна, то, предпочтительно, чтобы поперечное сечение всасывающего отверстия перекрывала защитная решетка с тем, чтобы не допустить попадания нежелательных предметов в циклонную установку.

Как уже упоминалось, вместо сообщения с одним выпуском выпускное отверстие циклонной установки может также сообщаться с двумя или большим количеством выпусков. В частности, когда выпускное отверстие сообщается более чем с одним выпуском, каждый выпуск сообщается с выпускным отверстием через выпускную линию. В сравнении с трубопроводами, которые требуются в системе кондиционирования воздуха, имеющей центральный смесительный агрегат, эти выпускные линии также очень короткие, и их длина может приблизительно соответствовать длине воздухозаборного канала, если таковой предусмотрен.

В варианте осуществления, в котором каждый выпуск сообщается с выпускным отверстием циклонной установки через выпускную линию, каждая выпускная линия предпочтительно открыта на своем конце, противоположном выпуску, в распределительный элемент, который сообщается непосредственно с выпускным отверстием циклонной установки. Таким способом, с экономией пространства, может быть обеспечено множество выпусков посредством одной и той же циклонной установки. В соответствии с предпочтительной конфигурацией распределительный элемент содержит тороидальный корпус с центральным отверстием, которое устанавливает сообщение с выпускным отверстием, причем выпускные линии проходят в радиальном направлении от тороидального корпуса наружу. Циклонный поток, который изначально создается в циклонной установке, поддерживается в распределительном элементе так, что свежий воздух, который перемешивается с рециркулированным воздухом, может равномерно распределяться по отдельным выпускам. Конструктивное преимущество заключается в том, что каждая выпускная линия предпочтительно имеет горизонтально разделенную форму, а следовательно, ее можно легко выполнить, например, в виде литого элемента, а также легко собирать.

При желании, без больших дополнительных конструктивных издержек, циклонная установка может одновременнно служить и в качестве сепаратора частиц, содержащихся в воздухе.

Краткое описание чертежей

Вариант осуществления циклонной установки, соответствующей изобретению, для системы кондиционирования воздуха воздушного судна подробно иллюстрируется в нижеследующем описании на основе прилагаемых схематических чертежей, где:

Фиг.1 показывает циклонную установку, соответствующую изобретению, системы кондиционирования воздуха воздушного судна в трехмерном представлении в разобранном виде.

Фиг.2 является трехмерным представлением с открытым вырывом в поперечном направлении циклонной установки по Фиг.1.

Фиг.3 является другим трехмерным представлением с открытым вырывом в продольном направлении циклонной установки по Фиг.1.

Осуществление изобретения

Фиг.1 показывает трехмерное представление с пространственным разделением деталей циклонной установки 10, впускное отверстие 12 которой сообщается с трубопроводом 14 для подачи свежего воздуха системы кондиционирования воздуха воздушного судна. Трубопровод 14 передает свежий воздух, который обычно поступает из центрального агрегата очистки воздуха (AGU - агрегат подготовки воздуха) воздушного судна в циклонную установку 10

Циклонная установка 10 имеет основной корпус 16 (см. Фиг.2), состоящий из нижней части 18 и верхней части 20 (см. Фиг.1), которые вместе ограничивают тороидальное полое пространство 22 во внутренней части основного корпуса 16 Верхняя часть 20 имеет центральный открытый участок, который образует выпускное отверстие 24 циклонной установки 10. Проходящая в радиальном направлении внутренняя стенка тороидального полого пространства 22 образована полым усеченным конусом 26, который проходит от днища нижней части 18 вверх и заканчивается приблизительно в области выпускного отверстия 24 (см. в частности, Фиг.2). В представленном варианте осуществления полый усеченный конус 26 сформирован как одно целое с нижней частью 18.

В максимальном поперечном сечении полого усеченного конуса 26, в области днища нижней части 18, образовано всасывающее отверстие 28 циклонной установки 10, которое, по соображениям безопасности, перекрыто защитной решеткой 30, которая прикреплена к кольцу 32 на нижней части 18 (см. Фиг.1 и 3)

Распределительный элемент 34 сообщается непосредственно с выпускным отверстием 24 циклонной установки 10, при этом, в представленном примере, этот элемент выполнен в виде цельной конструкции и содержит тороидальный корпус 36 с нижним центральным отверстием 38, которое обращено к выпускному отверстию 24 и в собранном состоянии сообщается с этим отверстием. Через выпускное отверстие 24 циклонной установки 10 и нижнее отверстие 38 распределительного элемента 34 тороидальное полое пространство 22 имеет сообщение по текучей среде с дополнительным тороидальным полым пространством 37, сформированным во внутренней части тороидального корпуса 36 (см. Фиг.2 и 3). В проиллюстрированном варианте осуществления от распределительного элемента 34, а более конкретно от его тороидального корпуса 36, отходят два расположенных напротив друг друга фланца 40, которые ответвляют дополнительное тороидальное полое пространство 37 в распределительном элементе 34 и служат для установки соответствующей выпускной линии 42. Эти линии, по существу, проходят радиально в наружном направлении от тороидального корпуса 36. В центральном участке верхней стороны распределительного элемента 34 сформирована выемка 43 (см. Фиг.3), которая проходит в распределительный элемент 34 в направлении свободного конца полого усеченнного конуса 26 циклонной установки 10.

Каждая выпускная линия 42 разделена в горизонтальном направлении и, таким образом, состоит из нижней части 44 выпускной линии и верхней части 46 выпускной линии (см. Фиг.1). Выпуск 48 расположен на свободном конце каждой выпускной линии 42 и, в проиллюстрированном варианте осуществления, образован выдувной решеткой, которая вмонтирована в отверстие, образованное на свободном конце выпускной линии 42.

Далее будет проиллюстрирована работа циклонной установки 10. На циклонную установку 10 через подающий трубопровод 14 в качестве приточного воздуха подается свежий воздух. Этот приточный воздух втекает через впускное отверстие 12 по касательной в тороидальное полое пространство 22 циклонной установки 10 и создает в последнем циклонный поток. Этот циклонный поток в своем радиально внутреннем центре, называемом также глазком, создает отрицательное давление, которое заставляет воздух кабины всасываться в циклонную установку 10 через всасывающее отверстие 28 и полый усеченный конус 26. После всасывания через свободный конец полого усеченного конуса 26 воздух сталкивается со стороной 50, в данном случае с плоскостью, которая образована центральной выемкой 43 распределительного элемента 34, и отклоняет по радиусу наружу воздух, который всосан и подлежит рециркуляции.

Свежий воздух, циркулирующий в тороидальном полом пространстве 22, перемещается, постоянно циркулируя, через выпускное отверстие 24 циклонной установки 10 и отверстие 38 распределительного элемента по направлению вверх в распределительный элемент 34, где он встречается с воздухом кабины, отклоненным стороной 50 и протекшим через всасывающее отверстие 28 в циклонную установку 10. Две воздушные массы, свежий воздух и всосанный воздух кабины циркулируют теперь вместе в дополнительном тороидальном полом пространстве 37, которое сформировано тороидальным корпусом 36 распределительного элемента 34, и при этом тщательно перемешиваются. Соответственно, в дополнительном тороидальном полом пространстве 37 создается другой циклонный поток.

Воздух, перемешанный таким образом, выходит из распределительного элемента 34 в радиальном направлении через фланцы 40 и протекает через выпускные линии 42 к выпускам 48, а через них - в кабину воздушного судна

Все компоненты вышеописанной системы можно изготовить с небольшими затратами, поскольку они представляют собой пластмассовые литые детали.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Система кондиционирования воздуха воздушного судна содержит трубопровод для подачи свежего воздуха, который должен передаваться в кабину воздушного судна. Свежий воздух вдувается в кабину воздушного судна через выпуск. Вблизи выпуска расположена циклонная установка, имеющая основной корпус, распределительный элемент, впускное отверстие, которое сообщается с трубопроводом для подачи свежего воздуха, всасывающее отверстие, через которое воздух всасывается из кабины воздушного судна. Всасывающее отверстие сообщается непосредственно с кабиной воздушного судна. В основном корпусе циклонной установки создается первый циклонный поток за счет свежего воздуха, поступающего из трубопровода. В распределительном элементе создается второй циклонный поток за счет свежего воздуха первого циклонного потока, служащего в качестве приточного воздуха, и воздуха кабины. Воздух кабины всасывается через всасывающее отверстие из кабины воздушного судна и выбрасывается вместе со свежим воздухом через выпускное отверстие. Достигается повышение эффективности системы кондиционирования воздуха. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Система кондиционирования воздуха воздушного судна, содержащая, по меньшей мере, один трубопровод (14) для подачи свежего воздуха, который должен быть передан в кабину воздушного судна, при этом свежий воздух вдувается в кабину воздушного судна, по меньшей мере, через один выпуск (48), отличающаяся тем, что вблизи выпуска (48) расположена циклонная установка (10), имеющая основной корпус (16), распределительный элемент (34), впускное отверстие (12), которое сообщается с трубопроводом (14) для подачи свежего воздуха, всасывающее отверстие (28), через которое воздух всасывается из кабины воздушного судна, причем указанное всасывающее отверстие (28) сообщается непосредственно с кабиной воздушного судна, и, по меньшей мере, одно выпускное отверстие (24), которое сообщается, по меньшей мере, с одним выпуском (48), при этом в основном корпусе (16) циклонной установки (10) создается первый циклонный поток во время работы системы кондиционирования воздуха воздушного судна только за счет свежего воздуха, поступающего из трубопровода (14), а в распределительном элементе (34) создается второй циклонный поток за счет свежего воздуха первого циклонного потока, служащего в качестве приточного воздуха, и воздуха кабины, причем воздух кабины всасывается через всасывающее отверстие (28) из кабины воздушного судна и выбрасывается вместе со свежим воздухом через выпускное отверстие (24).

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что основной корпус (16) циклонной установки (10) представляет собой горизонтально разделенную конструкцию, имеющую верхнюю часть (20), которая в своей центральной области ограничивает выпускное отверстие (24), и нижнюю часть (18), которая вместе с верхней частью (20) ограничивает тороидальное полое пространство (22), радиальная внутренняя стенка которого образована полым усеченным конусом (26), проходящим от нижней части (18) по направлению вверх в область выпускного отверстия (24).

3. Система по п.2, отличающаяся тем, что всасывающее отверстие (28) образовано в максимальном поперечном сечении полого усеченного конуса (26).

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что выпускное отверстие (24) сообщается с двумя или более выпусками (48).

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что каждый выпуск (48) сообщается с выпускным отверстием (24) через выпускную линию (42).

6. Система по п.5, отличающаяся тем, что каждая выпускная линия (42) открыта на своем конце, противоположном выпуску (48), в распределительный элемент (34), который сообщается непосредственно с выпускным отверстием (24).

7. Система по п.6, отличающаяся тем, что распределительный элемент (34) содержит тороидальный корпус (36) с центральным отверстием (38), которое устанавливает сообщение с выпускным отверстием (24), причем выпускные линии (42) проходят в радиальном направлении от тороидального корпуса (36) наружу.

8. Система по п.7, отличающаяся тем, что каждая выпускная линия (42) разделена по горизонтали.

9. Система по п.1, отличающаяся тем, что циклонная установка (10) одновременно служит в качестве сепаратора частиц, содержащихся в воздухе.