BR102016009034B1

BR102016009034B1 - Sistema de controle ambiental

Info

Publication number: BR102016009034B1
Application number: BR102016009034-2A
Authority: BR
Inventors: Louis J. Bruno; Eric Surawski; Donald E. Army Jr.; Thomas M. Zywiak; Harold W. Hipsky; Erin G. Kline; Richard Rusich; John M. Maljanian Jr.; Paul M. Dorlando
Original assignee: Hamilton Sundstrand Corporation
Priority date: 2015-04-24
Filing date: 2016-04-22
Publication date: 2023-03-07
Also published as: US20160311538A1; CA2928048A1; US9783307B2; EP3095702B1; CA2928048C; BR102016009034A2; CN106064672B; EP3095702A1; CN106064672A

Abstract

SISTEMA DE CONTROLE AMBIENTAL. Um sistema e um método que compreendem uma máquina de ciclo de ar, um fluxo de ar de sangria, pelo menos um trocador de calor e uma entrada configurada para fornecer o fluxo do ar de sangria são fornecidos. O ar de sangria flui diretamente de uma fonte para qualquer um de um compressor da máquina de ciclo de ar ou o pelo menos um trocador de calor de acordo com um modo de operação de alta pressão, baixa pressão ou reforço de pressão. O sistema e o método também podem utilizar ar recirculado fluindo da câmara para acionar ou manter a máquina de ciclo de ar de acordo com os modos acima.

Description

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[001] Em geral, há uma tendência global na indústria aeroespacial para sistemas mais eficientes dentro de uma aeronave. Com respeito a sistemas de condicionamento de ar atuais de aeronave, a eficiência pode ser derivada de utilizar pressões de sangria de motor adequadas com base na condição ambiental circundando a aeronave.

[002] Por exemplo, ar pressurizado de um motor da aeronave é fornecido a uma cabine por meio de uma série de sistemas que alteram a temperatura, umidade e pressão do ar pressurizado. Para alimentar esta preparação do ar pressurizado, a única fonte de energia é a pressão do ar em si. Como um resultado, os sistemas de condicionamento de ar atuais sempre necessitaram de pressões relativamente altas em cruzeiro. Infelizmente, em vista de uma tendência global na indústria aeroespacial para aeronaves mais eficientes, as pressões relativamente altas proporcionam eficiência limitada com respeito a queima de combustível do motor.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[003] De acordo com uma modalidade, um sistema de controle ambiental compreende uma máquina de ciclo de ar compreendendo um compressor; uma entrada configurada para fornecer um fluxo de ar de sangria diretamente para o compressor da máquina de ciclo de ar.

[004] De acordo com outra modalidade, um sistema de controle ambiental compreende um trocador de calor secundário; uma máquina de ciclo de ar compreendendo um compressor; uma entrada configurada para fornecer um fluxo de ar de sangria diretamente para o sistema de controle ambiental; e uma válvula de fluxo configurada para: fazer o fluxo do ar de sangria desviar do compressor e fluir diretamente para o trocador de calor secundário ou fazer o fluxo do ar de sangria fluir diretamente para o compressor.

[005] De acordo com outra modalidade, um sistema de controle ambiental compreende uma máquina de ciclo uma máquina de ciclo de ar compreendendo um compressor e uma turbina; um fluxo de ar de sangria; pelo menos um trocador de calor; uma entrada configurada para fornecer o fluxo do ar de sangria diretamente para o compressor, em que o sistema de controle ambiental está operando num modo de reforço de pressão, em que a turbina é configurada para receber ar recirculado de uma câmara do sistema de controle ambiental, em que quando o ar recirculado está expandindo através da turbina trabalho é extraído pela máquina de ciclo de ar para comprimir o ar de sangria via o compressor.

[006] As características e as vantagens adicionais são atingidas por meio das técnicas da presente divulgação. Outras modalidades e aspectos da invenção são descritos em detalhes aqui e são considerados uma parte da invenção reivindicada. Para uma compreensão melhor da invenção com as vantagens e as características, consulte a descrição e os desenhos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[007] O assunto, o qual é considerado como a invenção é particularmente salientado e distintamente reivindicado nas reivindicações na conclusão do relatório descritivo. Outros e demais recursos e vantagens da invenção são evidentes a partir da seguinte descrição detalhada tomada em conjunto com as figuras anexas nas quais:

[008] A FIG. 1 representa um esquemático de um sistema de acordo com uma modalidade;

[009] A FIG. 2 representa outro esquemático de um sistema de acordo com uma modalidade;

[0010] A FIG. 3 representa um esquemático de modo de alta pressão de um sistema de aeronave de acordo com uma modalidade;

[0011] A FIG. 4 representa um esquemático de modo de baixa pressão de um sistema de aeronave de acordo com uma modalidade; e

[0012] A FIG. 5 representa um esquemático de modo de pressão de reforço de um sistema de aeronave de acordo com uma modalidade.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0013] Uma descrição detalhada de uma ou mais modalidades do aparelho e do método divulgados é apresentada neste documento a título de exemplificação e não de limitação com referência às Figuras.

[0014] Como indicado acima, as pressões relativamente altas fornecem eficiência limitada com respeito a queima de combustível de motor. Assim, o que é necessário é um sistema de controle ambiental o qual elimina um trocador de calor primário e usa ar de descarga de cabine para alimentar o ciclo em altitude, para fornecer pressurização de cabine e resfriamento a alta eficiência de queima de combustível de motor.

[0015] Em geral, modalidades da presente invenção aqui divulgadas podem incluir um sistema e/ou método (aqui sistema) compreendendo um sistema de controle ambiental, o qual exclui um trocador de calor entre um motor e uma máquina de ciclo de ar para criar o caminho de menor queda de pressão possível. O sistema de controle ambiental fornece uma nova abordagem para condicionamento de ar de cabine que, por exemplo, pode operar a pressões tão baixas quanto 2,5 psi abaixo da pressão da cabine.

[0016] A FIG. 1 ilustra um meio (por exemplo, ar) fluindo através de um sistema 100 de uma entrada 101 para uma câmara 102, como indicado pelas setas de linha sólida A, B. No sistema 100, o meio pode fluir da entrada 101 para um dispositivo de compressão 120, do dispositivo de compressão 120 para um trocador de calor secundário 130 e do trocador de calor secundário 130 para a câmara 102. Além disso, o meio recircula da câmara 102 através do sistema 100 e de volta para a câmara 102 (e/ou externo ao sistema 100), como indicado pelas setas de linha ponto-traço D, E.

[0017] Numa modalidade, o sistema 100 pode ser qualquer sistema de controle ambiental de um veículo, tal como uma aeronave ou embarcação, que fornece abastecimento de ar, controle térmico e pressurização de cabine para uma tripulação e passageiros do veículo (por exemplo, um sistema de condicionamento de ar de cabine de uma aeronave). O sistema também pode incluir resfriamento de aviônicos, detecção de fumaça e supressão de incêndio. Por exemplo, em uma aeronave, ar é fornecido ao sistema de controle ambiental por ser "sangrado" de um estágio de compressor de um motor de turbina. A temperatura, umidade e pressão deste "ar de sangria" variam amplamente dependendo de um estágio de compressor e das revoluções por minuto do motor de turbina. Para atingir a temperatura desejada, o ar de sangria é resfriado quando ele é passado através de pelo menos um trocador de calor (por exemplo, trocador 130). Para conseguir a pressão desejada, o ar de sangria é comprimido quando ele é passado através de um dispositivo de compressão (por exemplo, dispositivo de compressão 120). A interação do sistema de controle ambiental com o motor influencia o quanto de queima de combustível pelo motor é necessário para realizar operações, tal como fornecer ar pressurizado, relativas a essa interação.

[0018] Trocadores de calor (por exemplo, um trocador de calor secundário 130) são equipamentos construídos para transferência de calor eficiente de um meio para outro. Exemplos de trocadores de calor incluem trocadores de calor de duplo tubo, casco e tubo, placa, placa e casco, roda adiabática, aleta de placa, placa de travesseiro e fluido. Continuando com o exemplo de aeronave acima, ar forçado por um ventilador (por exemplo, via métodos de empurrar ou puxar) é soprado através do trocador de calor a um fluxo de ar de resfriamento variável para controlar a temperatura do ar final do ar de sangria.

[0019] O dispositivo de compressão 120 (por exemplo, uma máquina de ciclo de ar como descrita abaixo) é um dispositivo mecânico que controla/regula uma pressão de um meio (por exemplo, aumentando a pressão de um gás). Exemplos de um compressor incluem compressores centrífugos, de fluxo diagonal ou misto, de fluxo axial, alternativos, pistão de líquido iônico, de parafuso rotativo, de palheta rotativa, de labirinto, de diafragma, de bolha de ar. Além disso, os compressores são tipicamente acionados por um motor elétrico ou uma turbina a vapor ou a gás.

[0020] Notem que o sistema 100 da FIG. 1 está em contraste com um sistema de condicionamento de ar de cabine convencional que inclui um sistema de condicionamento de ar de três rodas de cabine tradicional. No sistema de condicionamento de ar de cabine convencional, ar a alta pressão de, por exemplo, um motor, atravessa em série um primeiro trocador de calor a ar de êmbolo, uma máquina de ciclo de ar, um segundo trocador de calor a ar de êmbolo e um separador de água de alta pressão, onde o ar é resfriado e desumidificado, de modo que o ar frio seco resultante seja usado para resfriar a cabine, convés de voo e outros sistemas do avião. Em operação, ar a alta pressão alta temperatura de qualquer motor entra no primeiro trocador de calor e é resfriado por ar de êmbolo. Este ar a alta pressão quente, então, entra no compressor ACM. O compressor pressuriza ainda o ar e no processo o aquece. O ar, então, entra no segundo trocador de calor e é resfriado por ar de êmbolo até aproximadamente a temperatura ambiente. Este ar frio a alta pressão entra no separador de água de alta pressão onde o ar passa através do reaquecedor, onde é resfriado; no condensador onde ele é resfriado por ar da turbina ACM; no extrator de água onde a umidade do ar é removida; e no reaquecedor onde o ar é aquecido de volta até quase a mesma temperatura que ele começou quando ele entrou no separador de água de alta pressão. O ar quente a alta pressão e agora seco entra na turbina onde ele é expandido e o trabalho extraído. O trabalho da turbina aciona tanto o compressor mencionado antes quanto um ventilador que é usado para puxar fluxo de ar de êmbolo através do primeiro e do segundo trocadores de calor. Depois de sair da turbina, o ar frio, tipicamente abaixo do congelamento, resfria o ar quente e úmido no condensador e é, então, enviado para condicionar a cabine e o convés de voo.

[0021] O sistema 100 da FIG. 1 será agora descrito com referência às Figuras 2-5, em vista do exemplo de aeronave acima. A FIG. 2 representa um esquemático de um sistema 200 (por exemplo, uma modalidade do sistema 100) como ele poderia ser instalado numa aeronave. O sistema 200 ilustra ar de sangria fluindo na entrada 201 (por exemplo, fora de um motor de uma aeronave a uma taxa de fluxo, pressão, temperatura e umidade inicial) que, por sua vez, é fornecido para uma câmara 202 (por exemplo, cabine, convés de voo, etc.) a uma taxa de fluxo, pressão, temperatura e umidade final. Então, o ar de sangria pode recircular de volta pelo sistema 200 da câmara 202 (aqui ar recirculado e representado pela linha ponto-traço) para acionar o sistema 200. O sistema inclui um casco 210 para receber e dirigir o ar de êmbolo através do sistema 200.

[0022] O sistema 200 ilustra ainda um trocador de calor secundário 220, uma máquina de ciclo de ar 240 (que inclui uma turbina 243, um compressor 244, uma turbina 245, um ventilador 248 e um eixo 249), um reaquecedor 250, um condensador 260 e um extrator de água 270, cada um dos quais é conectado via tubos, canos e semelhantes. Notem que com base na modalidade, uma exaustão do sistema 200 pode ser enviada para uma saída (por exemplo, libera para o ar ambiente).

[0023] O sistema 200 é um exemplo de um sistema de controle ambiental de uma aeronave que proporciona abastecimento de ar, controle térmico e pressurização de cabine para tripulação e passageiros da aeronave. Válvulas são dispositivos que regulam, dirigem e/ou controlam um fluxo de um meio (por exemplo, gases, líquidos, sólidos fluidizados ou pastas, tal como ar de sangria) abrindo, fechando ou parcialmente obstruindo várias passagens dentro dos tubos, canos, etc., do sistema de controle ambiental 200. As válvulas podem ser operadas por atuadores, de modo que as taxas de fluxo de qualquer meio em qualquer porção do sistema de controle ambiental 200 possam ser reguladas para um valor desejado. Um trocador de calor secundário 220 é um exemplo de um trocador de calor conforme descrito acima.

[0024] A máquina de ciclo de ar 240 (por exemplo, o dispositivo de compressão 120) que inclui uma turbina 243, compressor 244, outra turbina 245, um ventilador 248 e um eixo 249, controla/regula uma temperatura, uma umidade e uma pressão de um meio (por exemplo, aumentando a pressão de um ar de sangria). O compressor 244 é um dispositivo mecânico que aumenta a pressão do ar de sangria recebido do primeiro trocador de calor. As turbinas 243, 245 são dispositivos mecânicos que acionam o compressor 244 e o ventilador 248 via o eixo 249. O ventilador 248 é um dispositivo mecânico que pode forçar via métodos de empurrar ou puxar através do casco 210 através do trocador de calor secundário 220 a um fluxo de ar de resfriamento variável. Assim, as turbinas 243, 245, o compressor 244 e o ventilador 248 em conjunto ilustram, por exemplo, que a máquina de ciclo de ar 240 pode operar como uma máquina de ciclo de ar de quatro rodas que utiliza ar recirculado da câmara 202.

[0025] O reaquecedor 250 e o condensador 260 são tipos particulares de trocador de calor. O extrator de água 270 é um dispositivo mecânico que executa um processo de tirar água de qualquer fonte, tal como ar de sangria, ou temporariamente ou permanentemente. Juntos, reaquecedor 250, o condensador 260 e/ou o extrator de água 270 podem combinar para ser um separador de água de alta pressão.

[0026] Notem que no sistema de controle ambiental 200 da FIG. 2 não há nenhum trocador de calor "primário". Desta forma, o sistema de controle ambiental 200 mostra uma nova abordagem para condicionamento de ar de cabine (por exemplo, a câmara 202) que pode operar a pressões relativamente baixas em comparação com sistemas convencionais (por exemplo, operar a 2,5 psi abaixo da pressão de uma cabine). Ou seja, o sistema de controle ambiental 200 elimina o trocador de calor "primário" e utiliza ar recirculado da câmara 202 (por exemplo, usa o ar de descarga de cabine) para alimentar a máquina de ciclo de ar 240 em altitude. Por sua vez, quando o sistema de controle ambiental 200 é combinado com um sistema de sangria de três orifícios, o caminho direto entre o motor e a máquina de ciclo de ar cria um caminho de menor queda de pressão possível.

[0027] As setas da FIG. 2 ilustram todos os caminhos possíveis em que o ar de sangria e o ar recirculado podem fluir através do sistema de controle ambiental 200, conforme dirigido pelas válvulas. Modalidades representando diferentes combinações de caminhos de fluxo serão descritas em relação às FIGS. 3-5.

[0028] A FIG. 3 representa um esquemático de um sistema 200 operando no modo de alta pressão (por exemplo, uma modalidade operacional do sistema 200 da FIG. 2). O fluxo de ar de sangria é ilustrado como setas sólidas fluindo através do sistema 200 da entrada 201 para a câmara 202. O fluxo de ar recirculado é ilustrado como setas ponto-traço fluindo da câmara 202 através do sistema 200. Este modo de operação pode ser usado em condições de voo quando uma pressão de ar de uma fonte (por exemplo, um motor e/ou a APU) é adequada para acionar um ciclo do sistema 200 ou quando a temperatura de uma câmara 202 demandar isso. Por exemplo, condições tais como parado em solo, táxi, decolagem, subida, descida, manutenção e condições similares teriam a máquina de ciclo de ar 240 operando em um modo de alta pressão. Além disso, condições de temperatura extrema alta altitude poderiam resultar em uma ou mais das máquinas de ciclo de ar 240 operando neste modo e/ou duas ou mais máquinas de ciclo de ar 240 por sistema operando em diferentes modos.

[0029] Em operação, ar a alta pressão alta temperatura de uma fonte (por exemplo, um motor e/ou a APU) flui da entrada 201 e entra no compressor 244. O compressor 244 pressuriza ainda o ar e no processo o aquece. O ar, então, entra no trocador de calor secundário 220 e é resfriado por ar de êmbolo do casco 210 até aproximadamente uma temperatura ambiente. Este ar frio a alta pressão sai do trocador de calor secundário 220 e entra no separador de água de alta pressão.

[0030] Notem que o ar entra diretamente no compressor 244 a partir da fonte via a entrada 201. Deve ser entendido que diretamente significa da entrada 201 para o compressor 244, sem se deslocar através de um componente configurado para alterar a temperatura do fluxo. O fluxo através de válvulas, por sensores e através de dispositivos de medição de fluxo é contemplado pelo termo diretamente. Da fonte, o ar pode estar a uma temperatura na ou acima da temperatura predeterminada (por exemplo, 300, 350, 400, 450, etc. graus Fahrenheit). Além disso, quando o ar é comprimido pelo compressor 244, a temperatura é elevada acima do limite de temperatura predeterminado. Assim, o fluxo do sistema 200 inclui um circuito de resfriamento rápido entre o compressor 244 e o trocador de calor secundário 220. O circuito de resfriamento rápido utiliza o ar resfriado pelo ar de êmbolo do casco 210 para juntar com e resfriar o ar da fonte, de modo que uma temperatura do ar numa descarga esteja abaixo de um limite de temperatura predeterminado.

[0031] No separador de água de alta pressão, este ar passa através do reaquecedor 250, onde ele é resfriado; do condensador 260 onde ele é resfriado por ar da turbina 243; da máquina de ciclo de ar 240; de um extrator de água 270 onde a umidade do ar é removida; e do reaquecedor 250 onde o ar é aquecido de volta até quase a mesma temperatura que ele começou quando ele entrou no separador de água de alta pressão. O ar quente a alta pressão e agora seco entra na turbina 243 onde ele é expandido de modo que trabalho possa ser extraído. O trabalho da turbina 243 pode acionar ambos o compressor 244 mencionado antes e um ventilador 248 que pode ser utilizado para puxar o fluxo de ar de êmbolo através do casco 210 e através do trocador de calor secundário 220. Depois de sair da turbina 243, o ar está frio, tal como abaixo do congelamento. Este ar frio é utilizado para resfriar o ar quente úmido no condensador 260 antes de ser enviado para a câmara 202 (por exemplo, para condicionar uma cabine e um convés e voo da aeronave).

[0032] Notem que em condições de cruzeiro a alta altitude e temperatura extrema (por exemplo, quando a aeronave está em cruzeiro, tal como acima de 30.000 ou 40.000 pés), o ar mediante saída do trocador de calor secundário 220 pode desviar do separador de água de alta pressão e entrar diretamente na câmara 202. Neste caso, o ar recirculado da câmara pode ser utilizado para acionar a turbina 245 e evitar que a máquina de ciclo de ar 240 gire livremente (isto é, girar abaixo de uma velocidade mínima, tal como 3.000, 3.500, 4.000, 4.500, 5.000, 5.500, 6.000, etc. revoluções por minuto). Ou seja, o ar recirculado é tomado da câmara 202, expandido através da turbina 245 e despejado no casco 210 com base em uma razão de pressão entre o ar ambiente do casco 210 e o ar recirculado.

[0033] A FIG. 4 representa um esquemático de um sistema 200 que opera no modo de baixa pressão (por exemplo, outra modalidade operacional do sistema 200 da FIG. 2) em cruzeiro. O fluxo de ar de sangria é ilustrado como setas sólidas fluindo através do sistema 200 da entrada 201 para a câmara 202. O fluxo de ar recirculado é ilustrado como setas ponto-traço fluindo da câmara 202 através do sistema 200. Este modo de operação pode ser usado em condições de voo quando uma pressão do ar da fonte é adequada para acionar um ciclo (por exemplo, acionar a máquina de ciclo de ar 240) do sistema 200 ou quando a temperatura de uma câmara demandar isso. Este modo de operação seria utilizado em condições de voo em que uma pressão do ar de uma fonte (por exemplo, um motor e/ou a APU) entra na máquina de ciclo de ar 240 em ou aproximadamente em 1 psi acima da pressão da câmara 202. Por exemplo, o modo pode ser utilizado em condições tais como quando a aeronave está em cruzeiro (por exemplo, em altitudes acima de 30.000 ou 40.000 pés) e em ou perto de tipos de dia de ambientes padrão.

[0034] Em operação, o ar da fonte via a entrada 201 desvia devido a uma válvula de fluxo a máquina de ciclo de ar 240 inteiramente e diretamente entra no trocador de calor secundário 220 o qual resfria o ar com base no ar de êmbolo no casco 210 até uma temperatura necessária pela câmara 202. Este ar resfriado, então, vai diretamente para a câmara 202. Neste caso, a máquina de ciclo de ar 240 pode necessitar de permanecer girando de modo a evitar molinar. Assim, num exemplo, o ar recirculado é usado para manter a máquina de ciclo de ar 240 girando na ou acima da velocidade mínima via o uso de uma válvula regulada. Outros exemplos de mecanismo que impede molinar incluem um ventilador elétrico, um freio, um desvio de ventilador, etc.

[0035] A FIG. 5 representa um esquemático de um sistema 200 que opera no modo de reforço de pressão (por exemplo, outra modalidade operacional do sistema 200 da FIG. 2). O fluxo de ar de sangria é ilustrado como setas sólidas fluindo através do sistema 200 da entrada 201 para a câmara 202. O fluxo de ar recirculado é ilustrado como setas ponto-traço fluindo da câmara 202 através do sistema 200. Este modo de operação pode ser usado em condições de voo quando uma pressão do ar da fonte e entrando na máquina de ciclo de ar 240 é mais baixa que uma pressão da câmara 202 (por exemplo, em ou abaixo de 1, 1,5, 2, 2,5, 3, 3,5, etc. libras por polegada quadrada). Por exemplo, o modo pode ser utilizado em condições tais como quando a aeronave está em cruzeiro (por exemplo, em altitudes acima de 30.000 ou 40.000 pés) e em ou perto de tipos de dia de ambientes padrão.

[0036] Em operação, o ar da fonte entra no compressor 244 e é comprimido e aquecido. Este ar quente pressurizado, então, entra no trocador de calor secundário 220 e é resfriado por ar de êmbolo do casco 210 até uma temperatura desejada para a câmara 202. O ar, então, vai diretamente para a câmara 202.

[0037] Além disso, o ar recirculado é usado para fornecer energia para pressurizar o ar de sangria. Ou seja, o ar recirculado ar entra e expande através da turbina 245, de modo que trabalho é extraído. Este trabalho é suficiente para girar a máquina de ciclo de ar 240 a uma velocidade requerida pelo compressor 244 para elevar uma pressão do ar de sangria a partir da fonte através da entrada 201 até uma pressão que permite ao ar de sangria atravessar o trocador de calor secundário 220 e para a câmara 202. Notem que o ar recirculado que sai da turbina 245 é, então, despejado para fora através do casco 210.

[0038] Os efeitos técnicos e os benefícios das modalidades da presente invenção incluem o fornecimento de um compressor de máquina de ciclo de ar que é eficiente no modo de reforço de pressão e no modo de alta pressão. Em um modo de alta pressão, ao operar fora do motor, o sistema tem um fluxo de resfriamento rápido recirculando da saída do trocador de calor secundário para a entrada do compressor. Além disso, no modo de alta pressão quando operando fora da APU, o sistema vai desejar uma pressão de APU de pressão mais baixa e fluxo de APU mais alto que exige mudanças no compressor de carga de APU. Em ambos os casos, há um fluxo mais alto através do compressor a alta temperatura (por exemplo, do que um sistema convencional) para alinhar os pontos de operação do compressor e conseguir melhor eficiência no modo de reforço de pressão.

[0039] Aspectos da presente invenção são descritos aqui com referência às ilustrações de fluxograma, esquemáticos e/ou diagramas de blocos de métodos, aparelho e/ou sistemas de acordo com modalidades da invenção. Mais ainda, as descrições das várias modalidades da presente invenção foram apresentadas para fins de ilustração, mas não pretendem ser exaustivas ou limitadas às modalidades divulgadas. Muitas modificações e variações serão aparentes àqueles versados na técnica sem que se desviem do escopo e do espírito das modalidades descritas. A terminologia usada neste documento foi escolhida para melhor explicar os princípios das modalidades, da aplicação prática ou do aprimoramento técnico em relação às tecnologias encontradas no mercado, ou para permitir que outros versados na técnica entendam as modalidades aqui divulgadas.

[0040] A terminologia usada neste documento tem a finalidade de descrever modalidades particulares apenas e não se destina a ser limitante da invenção. Como usado aqui, a forma singular “um”, “uma” e "o" estão pretendidos incluir também as formas plurais, a menos que o contexto indique claramente de outra maneira. Será ainda compreendido que os termos “compreendem” e/ou “compreendendo,” quando usado nesta especificação, especifica a presença de características indicadas, inteiros, etapas, operações, elementos, e/ou componentes, mas não impossibilita a presença ou uma adição de outras características, inteiros, etapas, operações, componentes do elemento, e/ou grupos destes.

[0041] Os fluxogramas aqui representados são apenas um exemplo. Pode haver muitas variações em relação a este diagrama ou às etapas (ou operações) aqui descritas sem que haja desvio do espírito da invenção. Por exemplo, as etapas podem ser executadas em uma ordem diferente ou etapas podem ser adicionadas, excluídas ou modificadas. Todas essas variações são consideradas parte da invenção reivindicada.

[0042] Embora a modalidade preferida para a invenção tenha sido descrita, será entendido que os versados na técnica, tanto agora como no futuro, poderão fazer várias melhorias e aprimoramentos que caiam dentro do escopo das reivindicações que se seguem. Estas reivindicações devem ser interpretadas de modo a manter a proteção apropriada para a invenção primeiramente descrita.

Claims

1. Sistema de controle ambiental (200), para aeronave, caracterizado pelo fato de que compreende: uma máquina de ciclo de ar (240) compreendendo um compressor (244), um eixo (249), e uma turbina (243); um trocador de calor secundário (220); uma entrada (201) de ar de sangria; um separador de água de alta pressão (250, 260, 270) configurado para condicionar o ar de sangria antes de o ar de sangria ser passado para uma câmara para ser condicionado; um primeiro trajeto de fluxo conectando a entrada do ar de sangria (201) diretamente ao compressor (244) da máquina de ciclo de ar (240) sem passar por nenhum trocador de calor; e um circuito de resfriamento rápido conectando uma exaustão do trocador de calor secundário (220) ao primeiro trajeto de fluxo, que abastece o ar diretamente ao compressor (244) da entrada de ar de sangria (201), em que o circuito de resfriamento rápido reduz uma energia do ar de sangria antes que o ar de sangria entre diretamente no compressor (244), em que a turbina (243) está em comunicação fluida com a saída do separador de água de alta pressão (250, 260, 270), de modo a receber o ar de sangria condicionado do separador de água de alta pressão (250, 260, 270), em que quando o ar de sangria condicionado expande através da turbina (243), trabalho é extraído pela máquina de ciclo de ar (240) para comprimir o ar de sangria recebido diretamente pelo compressor (244).

2. Sistema de controle ambiental de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: uma válvula de fluxo configurada para fazer o fluxo do ar de sangria desviar do compressor (244) e fluir diretamente para o trocador de calor secundário (220).

3. Sistema de controle ambiental de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a máquina de ciclo de ar (240) compreende uma turbina (243), e em que ar recirculado expande através da turbina (243) com base em razão de energia para girar um eixo da máquina de ciclo de ar.

4. Sistema de controle ambiental de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de controle ambiental está incluído dentro de uma aeronave.

5. Sistema de controle ambiental, caracterizado pelo fato de que compreende: um trocador de calor; uma máquina de ciclo de ar (240) compreendendo um compressor (244), um eixo (249) e uma turbina (243); uma entrada configurada para receber um fluxo de ar de sangria de um motor; um trajeto de fluxo entre a entrada (201)e o compressor (244) que fornece o fluxo do ar de sangria diretamente para o compressor da máquina de ciclo de ar (240) para fornecer uma queda de pressão mais baixa possível para o ar de sangria; uma válvula de fluxo no trajeto de fluxo configurada para alterar o caminho de fluxo de se conectar diretamente ao compressor (244) para contornar o compressor e conectar diretamente ao trocador de calor; um separador de água de alta pressão (250, 260, 270) configurado para condicionar o ar de sangria antes que o ar de sangria seja passado para uma câmara (202); e um circuito de resfriamento rápido que conecta uma exaustão do trocador de calor ao trajeto de fluxo, em que o circuito de resfriamento rápido é configurado para reduzir uma energia do ar de sangria antes que o ar de sangria entre diretamente no compressor (244), em que a turbina (243) da máquina de ciclo de ar (240) é configurada para receber o ar de sangria condicionado do separador de água de alta pressão (250, 260, 270), em que quando a válvula de fluxo faz com que o fluxo do ar de sangria flua diretamente para o compressor (244), o ar recirculado se expande através da turbina (243), com base em uma razão de energia para girar o eixo para fornecer energia para acionar o compressor (244).

6. Sistema de controle ambiental de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a máquina de ciclo de ar (240) compreende uma turbina (243), e em que ar recirculado expande através da turbina com base em uma razão de energia para girar um eixo da máquina de ciclo de ar.

7. Sistema de controle ambiental de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: uma segunda válvula de fluxo configurada para fazer o fluxo de ar que sai do trocador de calor secundário (220) fluir diretamente para a câmara (202).

8. Sistema de controle ambiental de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a válvula de fluxo é configurada para fazer o ar de sangria fluir diretamente para o compressor (244).

9. Sistema de controle ambiental de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o sistema de controle ambiental está incluído dentro de uma aeronave.