BR102017005222A2 - Air cycle machine module in tandem, e, environmental control system of an aircraft - Google Patents

Abstract

módulos de máquina de ciclo de ar em tandem que incluem uma primeira máquina de ciclo de ar que tem um primeiro compressor e uma primeira turbina, uma segunda máquina de ciclo de ar que tem um segundo compressor e uma segunda turbina, e uma tubulação estrutural conectada operativamente tanto à primeira máquina de ciclo de ar quanto à segunda máquina de ciclo de ar.

Description

“MÓDULO DE MÁQUINA DE CICLO DE AR EM TANDEM, E, SISTEMA DE CONTROLE AMBIENTAL DE UMA AERONAVE” REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[001] O presente pedido reivindica a prioridade dos Pedidos de Patente Provisórios US 62/309.076, 62/309.080, 62/309.081 e 62/309.084, depositados em 16 de março de 2016. O conteúdo dos pedidos de prioridade está aqui incorporado, a título de referência, em sua totalidade. FUNDAMENTOS

[002] A matéria divulgada neste documento se refere, em geral, a sistemas de controle ambiental e, mais particularmente, a máquinas de ciclo de ar de sistemas de controle ambiental.

[003] As aeronaves comerciais são convencionalmente equipadas com arquiteturas de sistema de controle ambiental de dois pacotes que incluem pacotes redundantes instalados em compartimentos separados abaixo de uma caixa de asa central da aeronave e são encapsulados pela carenagem da asa ao corpo da aeronave. Estes compartimentos são comumente separados por um feixe de quilha que sustenta o peso da aeronave no caso de uma aterrissagem sem trem. As penetrações locais do feixe de quilha podem ser acomodadas se devidamente reforçadas.

[004] As configurações menores de arquiteturas de sistema de controle ambiental podem incluir arquiteturas de um pacote e meio que se encaixam num único volume. No entanto, tal volume é maior do que metade das arquiteturas de dois pacotes convencionais e, assim, os sistemas de arquitetura de um pacote e meio podem ser grandes demais para o uso em tais locais e, assim, pode ser necessário que sejam instalados noutros locais da aeronave (por exemplo, num cone de cauda da aeronave). Pode ser benéfico reduzir ainda mais o tamanho das arquiteturas de sistema de controle ambiental de um pacote e meio.

SUMÁRIO

[005] De acordo com uma modalidade, um módulo de máquina de ciclo de ar em tandem é fornecido. O módulo de máquina de ciclo de ar em tandem inclui uma primeira máquina de ciclo de ar que tem um primeiro compressor e uma primeira turbina, uma segunda máquina de ciclo de ar que tem um segundo compressor e uma segunda turbina, e uma tubulação estrutural conectada operativamente tanto à primeira máquina de ciclo de ar quanto à segunda máquina de ciclo de ar.

[006] Além de uma ou mais das características aqui descritas, ou como alternativa, outras modalidades do módulo de máquina de ciclo de ar em tandem podem incluir uma válvula de isolamento dentro da tubulação estrutural e configurada para controlar um fluxo de ar para a primeira turbina e para a segunda turbina.

[007] Além de uma ou mais das características aqui descritas, ou como alternativa, outras modalidades do módulo de máquina de ciclo de ar em tandem podem incluir o fato de que a válvula de isolamento compreende um atuador e um portão, sendo que o atuador é configurado para controlar e mover o portão para bloquear seletivamente o fluxo para a primeira turbina ou para a segunda turbina.

[008] Além de uma ou mais das características aqui descritas, ou como alternativa, outras modalidades do módulo de máquina de ciclo de ar em tandem podem incluir o fato de que a válvula de isolamento compreende ainda uma tampa que se conecta fixamente à tubulação estrutural, sendo que o portão é montado de modo móvel na tampa.

[009] Além de uma ou mais das características aqui descritas, ou como alternativa, outras modalidades do módulo de máquina de ciclo de ar em tandem podem incluir o fato de que a válvula de isolamento é operável para (i) uma primeira posição em que o fluxo de ar pode entrar tanto na primeira turbina quanto na segunda turbina, (ii) uma segunda posição em que o fluxo de ar pode entrar apenas na primeira turbina e é impedido de entrar na segunda turbina, e (iii) uma terceira posição em que o fluxo de ar pode entrar apenas na segunda turbina e é impedido de entrar na primeira turbina .

[0010] Além de uma ou mais das características aqui descritas, ou como alternativa, outras modalidades do módulo de máquina de ciclo de ar em tandem podem incluir o fato de que a tubulação estrutural inclui uma entrada de tubulação configurada para receber um fluxo de ar de um coletor de água de um sistema de controle ambiental de uma aeronave.

[0011] Além de uma ou mais das características aqui descritas, ou como alternativa, outras modalidades do módulo de conjunto da máquina de ciclo de ar podem incluir pelo menos um coxim de montagem na tubulação estrutural, sendo que o pelo menos um coxim de montagem é configurado para montar a tubulação estrutural numa estrutura de uma aeronave.

[0012] Além de uma ou mais das características aqui descritas, ou como alternativa, outras modalidades do módulo de máquina de ciclo de ar em tandem podem incluir pelo menos um isolador de vibração configurado para limitar a transmissão de vibração para ou a partir da máquina de ciclo de ar em tandem.

[0013] Além de uma ou mais das características aqui descritas, ou como alternativa, outras modalidades do módulo de máquina de ciclo de ar em tandem podem incluir uma pluralidade de mecanismos de segurança que conectam e garantem a fixação da primeira e da segunda máquinas de ciclo de ar à tubulação estrutural.

[0014] De acordo com uma outra modalidade, é fornecido um sistema de controle ambiental de uma aeronave. O sistema de controle ambiental inclui um módulo de máquina de ciclo de ar em tandem que tem uma primeira máquina de ciclo de ar que tem um primeiro compressor e uma primeira turbina, uma segunda máquina de ciclo de ar que tem um segundo compressor e uma segunda turbina, e uma tubulação estrutural conectada operativamente tanto à primeira máquina de ciclo de ar quanto à segunda máquina de ciclo de ar.

[0015] Além de uma ou mais das características aqui descritas, ou como alternativa, outras modalidades do sistema de controle ambiental podem incluir uma válvula de isolamento dentro da tubulação estrutural e configurada para controlar um fluxo de ar para a primeira turbina e para a segunda turbina.

[0016] Além de uma ou mais das características aqui descritas, ou como alternativa, outras modalidades do módulo de máquina de ciclo de ar em tandem podem incluir o fato de que a válvula de isolamento compreende um atuador e um portão, sendo que o atuador é configurado para controlar e mover o portão para bloquear seletivamente o fluxo para a primeira turbina ou para a segunda turbina.

[0017] Além de uma ou mais das características aqui descritas, ou como alternativa, outras modalidades do sistema de controle ambiental podem incluir o fato de que a válvula de isolamento compreende ainda uma tampa que se conecta fixamente à tubulação estrutural, sendo que o portão é montado de modo móvel na tampa.

[0018] Além de uma ou mais das características aqui descritas, ou como alternativa, outras modalidades do sistema de controle ambiental podem incluir o fato de que a válvula de isolamento é operável para (i) uma primeira posição em que o fluxo de ar pode entrar tanto na primeira turbina quanto na segunda turbina, (ii) uma segunda posição em que o fluxo de ar pode entrar apenas na primeira turbina e é impedido de entrar na segunda turbina, e (iii) uma terceira posição em que o fluxo de ar pode entrar apenas na segunda turbina e é impedido de entrar na primeira turbina .

[0019] Além de uma ou mais das características aqui descritas, ou como alternativa, outras modalidades do sistema de controle ambiental podem incluir o fato de que a tubulação estrutural inclui uma entrada de tubulação configurada para receber um fluxo de ar de um coletor de água de um sistema de controle ambiental de uma aeronave.

[0020] Além de uma ou mais das características aqui descritas, ou como alternativa, outras modalidades do sistema de controle ambiental podem incluir pelo menos um coxim de montagem na tubulação estrutural, sendo que o pelo menos um coxim de montagem é configurado para montar a tubulação estrutural numa estrutura de uma aeronave.

[0021] Além de uma ou mais das características aqui descritas, ou como alternativa, outras modalidades do sistema de controle ambiental podem incluir pelo menos um isolador de vibração configurado para limitar a transmissão de vibração para ou a partir da máquina de ciclo de ar em tandem.

[0022] Além de uma ou mais das características aqui descritas, ou como alternativa, outras modalidades do sistema de controle ambiental podem incluir uma pluralidade de mecanismos de segurança que conectam e garantem a fixação da primeira e da segunda máquinas de ciclo de ar à tubulação estrutural.

[0023] Além de uma ou mais das características aqui descritas, ou em alternativa, outras modalidades do sistema de controle ambiental podem incluir um coletor de água configurado para fornecer ar condicionado à tubulação estrutural.

[0024] Além de uma ou mais das características aqui descritas, ou em alternativa, outras modalidades do sistema de controle ambiental podem incluir um módulo de pressão dinâmica, sendo que o módulo de pressão dinâmica é configurado para receber ar a partir de pelo menos um dentre o primeiro compressor e o segundo compressor.

[0025] Os efeitos técnicos das modalidades da presente divulgação incluem módulos de máquina de ciclo de ar em tandem para arquiteturas de sistema de controle ambiental que incluem duas ou mais máquinas de ciclo de ar acopladas operativamente a uma única tubulação estrutural central. Outros efeitos técnicos incluem válvulas de isolamento de máquina de ciclo de ar configuradas para controlar o fluxo para dentro e através dos módulos de máquina de ciclo de ar em tandem da presente divulgação.

[0026] As características e os elementos anteriores podem ser combinados em várias combinações sem exclusividade, a menos que expressamente indicado de outra forma. Estas características e estes elementos, bem como a operação dos mesmos, ficarão mais evidentes à luz da descrição que se segue e dos desenhos anexos. Deve ser entendido, no entanto, que a descrição e os desenhos a seguir se destinam a ser ilustrativos e explicativos por natureza e não limitantes.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0027] A matéria é particularmente ressaltada e distintamente reivindicada na conclusão do relatório descritivo. As características precedentes e outras características e vantagens da presente divulgação são evidentes a partir da descrição detalhada a seguir tomada em conjunto com as Figuras anexas, nas quais: A FIG. IA é uma ilustração esquemática de uma aeronave que pode incorporar várias modalidades da presente divulgação; A FIG. 1B é uma ilustração esquemática de uma secção de compartimento da aeronave da FIG. 1 A; A FIG. 2A é uma ilustração esquemática em perspectiva de um sistema de controle ambiental de uma aeronave que pode incorporar modalidades da presente divulgação; A FIG. 2B é uma segunda ilustração em perspectiva do sistema de controle ambiental da FIG. 2A; A FIG. 3 é um diagrama esquemático de um sistema de controle ambiental de acordo com uma modalidade da presente divulgação; A FIG. 4A é uma ilustração esquemática de um módulo de máquina de ciclo de ar em tandem de acordo com uma modalidade da presente divulgação conforme montado; A FIG. 4B é uma ilustração parcialmente explodida do módulo de máquina de ciclo de ar em tandem da FIG. 4A; A FIG. 5A é uma ilustração esquemática explodida isométrica de uma tubulação estrutural de acordo com uma modalidade da presente divulgação; A FIG. 5B é uma ilustração esquemática explodida isométrica de vista alternativa da tubulação estrutural da FIG. 5A; A FIG. 6A é uma ilustração esquemática de uma válvula de isolamento de acordo com uma modalidade da presente divulgação numa primeira posição; A FIG. 6B é uma ilustração esquemática da válvula de isolamento da FIG. 6A numa segunda posição; A FIG. 6C é uma ilustração esquemática da válvula de isolamento da FIG. 6A numa terceira posição; e A FIG. 7 é uma ilustração em seção transversal de uma tubulação estrutural de acordo com uma modalidade da presente divulgação. DESCRIÇÃO DETALHADA

[0028] Conforme mostrado e descrito no presente documento, várias características da divulgação serão apresentadas. Várias modalidades podem ter as mesmas características ou semelhantes e, assim, as mesmas características ou semelhantes podem ser marcadas com a mesma referência numérica, mas precedida por um primeiro número diferente indicando a figura na qual a característica é mostrada. Desta forma, por exemplo, o elemento “##” que é mostrado na FIG. X pode ser marcado como “X##” e uma característica semelhante na FIG. Z pode ser marcada “Z##”. Embora as referências numéricas semelhantes possam ser usadas num sentido genérico, várias modalidades serão descritas e várias características podem incluir mudanças, alterações, modificações, etc., como será observado por aqueles versados na técnica, se explicitamente descrito ou de outro modo seria observado pelos versados na técnica.

[0029] Como mostrado nas FIGS. IA a 1B, uma aeronave 101 pode incluir um ou mais compartimentos 103 abaixo de uma caixa central de asa. O compartimento 103 pode conter e/ou sustentar um ou mais componentes da aeronave 101. Por exemplo, em algumas configurações, a aeronave 101 pode incluir sistemas de controle ambiental dentro do compartimento 103. Como mostrado na FIG. 1B, o compartimento 103 inclui portas de compartimento 105 que permitem a instalação e o acesso a um ou mais componentes (por exemplo, sistemas de controle ambiental). Durante a operação de sistemas de controle ambiental, o ar que é externo à aeronave 101 pode fluir para dentro de um ou mais sistemas de controle ambiental nas portas de compartimento 105 através de uma ou mais entradas de ar de pressão dinâmica 107. O ar pode, então, fluir através dos sistemas de controle ambiental para ser processado e fornecido aos vários componentes ou locais dentro da aeronave 101 (por exemplo, cabine de passageiros, etc.). Uma porção de ar pode ser exaurida através de uma ou mais saídas de escape de ar de pressão dinâmica 109.

[0030] Considerando agora as FIGS. 2A a 2B, é mostrado um sistema de controle ambiental 200 de acordo com uma modalidade da presente divulgação. O sistema de controle ambiental 200 inclui um módulo de pressão dinâmica 202 e um módulo de refrigeração 204 que são conectados operativamente por um ou mais dutos 206a, 206b, 206c. A FIG. 2A mostra uma primeira ilustração em perspectiva do sistema de controle ambiental 200 e a FIG. 2B mostra uma segunda ilustração em perspectiva do sistema de controle ambiental 200. O sistema de controle ambiental 200 das FIGS. 2A a 2B é meramente para fins ilustrativos e explicativos, e aqueles versados na técnica observarão que várias modalidades da presente divulgação podem ser configuradas com diferentes tipos de sistemas de controle ambiental e/ou configurações diferentes de sistemas de controle ambiental e, assim, a presente discussão e as ilustrações associadas não se destinam a ser limitantes.

[0031] Como mostrado, nas FIGS. 2A a 2B, o módulo de pressão dinâmica 202 inclui um trocador de calor primário 208a e um trocador de calor secundário 208b. Os trocadores de calor 208a, 208b são configurados para receber ar de pressão dinâmica Αριβ883ο dinâmica e ar de sangria Asangria para condicionar o ar dentro do módulo de pressão dinâmica 202. O módulo de pressão dinâmica 202 inclui ainda um tubo de comunicação de saída de pressão dinâmica 210 e um tubo de comunicação de escape de pressão dinâmica 212. Um ou mais ventiladores de pressão dinâmica 214 podem estar situados entre os tubos de comunicação 210, 212. O ar do módulo de pressão dinâmica 202 pode ser transportado para ou a partir do módulo de refrigeração 204 através dos dutos 206a, 206b, 206c.

[0032] O módulo de refrigeração 204 inclui um trocador de calor de condensador 216 e uma ou mais máquinas de ciclo de ar 218. O trocador de calor de condensador 216 pode ser conectado operativamente ao trocador de calor secundário 208b por um primeiro duto 206a que pode fornecer ar quente ao trocador de calor de condensador 216. As máquinas de ciclo de ar 218 podem ser conectadas a um ou ambos os trocadores de calor 208a, 208b, conforme mostrado. O ar recirculado AreCirc pode ser fornecido para e misturado com o ar de saída de turbina das máquinas de ciclo de ar 218, conforme indicado na FIG. 2A.

[0033] O trocador de calor de condensador 216 é configurado para condicionar o ar e fornecer o ar relativamente frio ou ar frio Acabme para uma cabine de uma aeronave. Assim, o trocador de calor de condensador 216 inclui um tubo de comunicação de saída 220. O ar quente que é fornecido para o trocador de calor de condensador 216 através do duto 206 é alimentado para dentro de um coletor de entrada 222 do trocador de calor de condensador 216.

[0034] Como mostrado nas FIGS. 2A a 2B, os ventiladores de pressão dinâmica 214 e as máquinas de ciclo de ar 218 são separados. Tal configuração permite a separação do sistema de controle ambiental 200 para ser separado no módulo de pressão dinâmica 202 e no módulo de refrigeração 204. Como mostrado, o módulo de pressão dinâmica 202 inclui os ventiladores de pressão dinâmica 214. Em algumas modalidades, os ventiladores de pressão dinâmica 214 podem ser configurados como ventiladores de pressão dinâmica elétricos duplos que podem fornecer um desempenho e uma redundância de resfriamento de pressão dinâmica necessários. Os ventiladores de pressão dinâmica 214 podem ser operados separadamente ou ao mesmo tempo para permitir o controle e a variação no fluxo de pressão dinâmica. Os ventiladores de velocidade fixa, ventiladores de duas velocidades ou ventiladores de velocidade variável podem ser usados sem que se desvie do escopo da presente divulgação. Por conseguinte, o sistema de controle ambiental 200 pode ser instalado em dois volumes separados numa aeronave (por exemplo, em dois compartimentos separados) em comparação com um único volume grande.

[0035] Por exemplo, considerando agora para a FIG. 3, é mostrado um diagrama esquemático de um sistema de controle ambiental 300 de acordo com uma modalidade da presente divulgação. O sistema de controle ambiental 300 pode ser semelhante àquele mostrado e descrito nas FIGS. 2A a 2B, e, assim, as características semelhantes não serão descritas novamente.

[0036] O sistema de controle ambiental 300 inclui um módulo de pressão dinâmica 302 e um módulo de refrigeração 304. Em algumas configurações, quando instalado numa aeronave, o módulo de pressão dinâmica 302 pode ser instalado num lado direito da aeronave e, assim, através de uma primeira porta de compartimento, e o módulo de refrigeração 304 pode ser instalado num lado esquerdo da aeronave e através de uma segunda porta de compartimento. Na FIG. 3, uma linha central de aeronave 311 é indicada como separando o módulo de pressão dinâmica 302 do módulo de refrigeração 304.

[0037] O módulo de pressão dinâmica 302 é conectado operativamente ao módulo de refrigeração 304 por meio de um ou mais dutos 306a, 306b, 306c. O sistema de controle ambiental 300 inclui um trocador de calor primário 308a e um trocador de calor secundário 308b que recebe ar de sangria Asangria e ar de pressão dinâmica Apressão dinâmica, respectivamente, para condicionar o ar dentro do módulo de pressão dinâmica 302. Um ou mais ventiladores de pressão dinâmica 314 são configurados para auxiliar no escape do ar de escape de pressão dinâmica ApreSsão dinâmica_escaPe do módulo de pressão dinâmica 302.

[0038] Como mostrado, o módulo de refrigeração 304 inclui um trocador de calor de condensador 316 e máquinas de ciclo de ar em tandem 318a, 318b. Cada uma das máquinas de ciclo de ar em tandem 318a, 318b inclui um respectivo compressor 324a, 324b e uma respectiva turbina 326a, 326b. As máquinas de ciclo de ar em tandem 318a, 318b podem formar um módulo de máquina de ciclo de ar em tandem 328, como indicado pela caixa de linha tracejada na FIG.3. O módulo de máquina de ciclo de ar em tandem 328 pode incluir duas máquinas de ciclo de ar (por exemplo, 318a, 318b) que são conectadas operativamente a uma tubulação centralizada, conforme descrito no presente documento, e, assim, formam um conjunto unificado compacto. Embora mostrado e descrito aqui com duas máquinas de ciclo de ar 318a, 318b, aqueles versados na técnica observarão que as modalidades da presente divulgação podem ser aplicadas às máquinas de ciclo de ar em tandem de duas, três ou quatro rodas. Como mostrado, um coletor de água 329 é configurado para extrair umidade do ar do condensador 316 e fornecer o ar condicionado às máquinas de ciclo de ar 318a, 318b. Uma válvula de isolamento de máquina de ciclo de ar 332 é esquematicamente mostrada como configurada para ser operada e para controlar o fluxo de fluido para uma ou ambas dentre as máquinas de ciclo de ar 318a, 318b.

[0039] Considerando agora as FIGS. 4A a 4B, são mostradas as ilustrações esquemáticas de um módulo de máquina de ciclo de ar em tandem 428 de acordo com uma modalidade da presente divulgação. A FIG. 4A ilustra o módulo de máquina de ciclo de ar em tandem 428 conforme montado e a FIG. 4B ilustra o módulo de máquina de ciclo de ar em tandem 428 numa vista parcialmente explodida.

[0040] Como mostrado nas FIGS. 4A, o módulo de máquina de ciclo de ar em tandem 428 inclui uma primeira máquina de ciclo de ar 418a e uma segunda máquina de ciclo de ar 418b. As máquinas de ciclo de ar 418a, 418b incluem respectivos compressores 424a, 424b e respectivas turbinas 426a, 426b. Como mostrado, a primeira e a segunda máquinas de ciclo de ar 418a, 418b são conectadas operativamente por uma tubulação estrutural central 430. Como descrito aqui, uma válvula de isolamento 432 pode ser configurada dentro da tubulação estrutural 430 e configurada para o fluxo de ar numa ou ambas as máquinas de ciclo de ar 418a, 418b.

[0041] Além do mais, conforme indicado na FIG. 4A, o módulo de máquina de ciclo de ar em tandem 428 inclui um ou mais isoladores de vibração 434 que são configurados para permitir a montagem do módulo da máquina de ciclo de ar em tandem 428 numa aeronave e fornecer proteção contra vibração ao módulo da máquina de ciclo de ar em tandem 428.

[0042] Como mostrado na FIG. 4B, a segunda máquina de ciclo de ar 418b é mostrada separada da tubulação estrutural 430. Na vista explodida da FIG. 4B, as conexões entre a máquina de ciclo de ar 418b e a tubulação estrutural 430 são mostradas. A máquina ciclo de ar 418b inclui dois conectores ACM 436 e a tubulação estrutural 430 inclui dois conectores de tubulação correspondentes 438. Os conectores 436, 438 podem ser fixos por mecanismos de segurança 440. Os mecanismos de segurança 440 podem ser grampos em C, grampos em D, flanges, prendedores ou outros dispositivos ou estruturas usadas para fixar os componentes juntos. Em algumas modalidades, os mecanismos de segurança podem ser formados como encaixes de interferência entre os respectivos conectores 436,438.

[0043] Considerando agora as FIGS. 5A a 5B, as ilustrações esquemáticas de vista explodida de uma tubulação estrutural 530 de acordo com uma modalidade da presente divulgação são mostradas. A tubulação estrutural 530 inclui uma válvula de isolamento de máquina de ciclo de ar 532 que é configurada para controlar o fluxo de ar a partir de um coletor de água para uma ou ambas as máquinas de ciclo de ar de um módulo de máquina de ciclo de ar em tandem. O ar pode entrar na tubulação estrutural 530 numa entrada de tubulação 542. O ar dentro da tubulação estrutural 530 pode ser direcionado para uma primeira máquina de ciclo de ar através de uma primeira saída de compressor 544a, uma segunda saída de compressor 544b, uma primeira entrada de turbina 546a, uma segunda entrada de turbina 546b ou uma saída de compressor 547. Como será observado pelos versados na técnica, a primeira saída de compressor 544a e a primeira entrada de turbina 546a podem se conectar fluidamente a uma primeira máquina de ciclo de ar e a segunda saída de compressor 544b e a segunda entrada de turbina 546b podem se conectar fluidamente a uma segunda máquina de ciclo de ar (por exemplo, como mostrado e descrito acima).

[0044] A válvula de isolamento 532 é configurada na tubulação 530, inclui um portão 548, uma tampa 550, um atuador 552 e um mecanismo de preensão 554. O atuador 552 é montado na tampa 550 e é configurado para controlar (por exemplo, girar, abrir/fechar, etc.), o portão 548. O mecanismo de preensão 554, como mostrado, compreende vários prendedores, embora os versados na técnica observem que qualquer tipo de preensão pode ser usada sem que se afaste do escopo da presente divulgação. Por exemplo, em algumas modalidades, o mecanismo de preensão pode ser obtido por meio de soldagem, adesivos, encaixes de interferência, etc. O portão 548 da válvula de isolamento 532 é móvel ou acionável para bloquear seletivamente o fluxo através das entradas de turbina 546a, 546b. O portão 548, como mostrado na modalidade das FIGS. 5A a 5B, é montado de modo giratório na tampa 550 e dentro da tubulação 530.

[0045] Uma primeira posição do portão 548, conforme controlada pelo atuador 552, pode ser uma posição de modo que nem a primeira entrada de turbina 546a nem a segunda entrada de turbina 546b sejam bloqueadas. Isto é, na primeira posição, o fluxo de ar pode fluir tanto para uma primeira turbina quanto para uma segunda turbina de um módulo de máquina de ciclo de ar em tandem. Numa terceira posição, o portão 548 é movido ou posicionado para bloquear a primeira entrada de turbina 546a e é permitido que o fluxo flua através da segunda entrada de turbina 546b. Numa terceira posição, o portão 548 é movido ou posicionado para bloquear a primeira entrada de turbina 546a e é permitido que o fluxo flua através da segunda entrada de turbina 546b.

[0046] Também mostrado nas FIGS. 5A a 5B, a tubulação estrutural 530 pode incluir um ou mais coxins de montagem 556. Os coxins de montagem 556 são configurados para possibilitar que a tubulação estrutural 530 seja montada numa aeronave ou em outra estrutura. Em algumas modalidades, os coxins de montagem 556 podem ser configurados para montar ou receber isoladores de vibração que são, então, usados para a montagem numa aeronave ou outra estrutura.

[0047] Considerando agora as FIGS. 6A a 6C, a primeira, a segunda e a terceira posições de uma válvula de isolamento 632 de acordo com uma modalidade da presente divulgação são mostradas. A FIG. 6A ilustra a válvula de isolamento 632 na primeira posição, a FIG. 6B ilustra a válvula de isolamento 632 na segunda posição, e a FIG. 6C ilustra a válvula de isolamento 632 na terceira posição. A válvula de isolamento 632 das FIGS. 6A a 6C é semelhante àquela mostrada e descrita acima. Isto é, a válvula de isolamento 632 é configurada num módulo de máquina de ciclo de ar em tandem 628 entre uma primeira máquina de ciclo de ar 618a e uma segunda máquina de ciclo de ar 618b. A válvula de isolamento 632 é configurada dentro e é parte de uma tubulação estrutural 630 e é operável para controlar o fluxo da entrada de tubulação 642 para e através de uma primeira entrada de turbina 646a e de uma segunda entrada de turbina 646b. A primeira e a segunda entradas de turbina 646a, 646b da tubulação 630 são passagens de fluido para uma primeira turbina 626a e uma segunda turbina 626b da respectiva primeira máquina de ciclo do ar 618a e da segunda máquina de ciclo de ar 618b do módulo de máquina de ciclo de ar em tandem 628.

[0048] Como notado, a FIG. 6A ilustra a válvula de isolamento 632 na primeira posição. Como mostrado, um portão de válvula 648 é configurado de modo que o mesmo não bloqueie ou, de outro modo, obstrua o fluxo de fluido através de qualquer uma dentre a primeira entrada de turbina 646a ou a segunda entrada de turbina 646b. O fluxo é ilustrado pelas setas na FIG. 6A, com o fluxo que entra na tubulação 630 a partir da entrada 642 e que flui tanto para a primeira turbina 626a quanto para a segunda turbina 626b.

[0049] A FIG. 6B, mostra a válvula de isolamento 632 numa segunda posição, em que o portão 648 é configurado e posicionado para bloquear o fluxo para a segunda turbina 626b e cobre ou obstrui a segunda entrada de turbina 646b. Como mostrado na FIG. 6B, as setas ilustram uma trajetória de fluxo de fluido e, em particular, ilustram que o fluxo de ar só é transportado para a primeira turbina 626a através da primeira entrada de turbina 646a.

[0050] A FIG. 6C, mostra a válvula de isolamento 632 numa terceira posição, em que o portão 648 é configurado e posicionado para bloquear o fluxo para a primeira turbina 626a e cobre ou obstrui a primeira entrada de turbina 646a. Como mostrado na FIG. 6C, as setas ilustram uma trajetória de fluxo de fluido e, em particular, ilustram que o fluxo de ar só é transportado para a segunda turbina 626b através da segunda entrada de turbina 646b.

[0051] Considerando agora para a FIG. 7, é mostrada uma ilustração de seção transversal de uma tubulação estrutural 730 de um módulo de máquina de ciclo de ar em tandem, de acordo com uma modalidade da presente divulgação. A tubulação estrutural 730 pode ser semelhante àquela mostrada e descrita acima e inclui uma entrada de tubulação 742 que permite que o fluido flua na tubulação 730. O fluido pode, então, sair da tubulação 730 através de uma primeira entrada de turbina 746a (uma segunda entrada de turbina não é mostrada com base na vista em seção transversal). Além disto, como mostrado, a tubulação estrutural 730 inclui uma primeira saída de compressor 744a e uma segunda entrada de compressor 744b através da qual o ar pode fluir através de uma saída de compressor 747. A FIG. 7 ilustra também uma antepara 758 que pode fornecer integridade e/ou estabilidade estrutural à tubulação 730. Além disto, como mostrado, a antepara 758 pode incluir um suporte de válvula 760 integralmente formada na mesma. O suporte de válvula 760 pode receber uma porção de uma válvula de isolamento (por exemplo, uma porção de um portão da válvula).

[0052] Vantajosamente, as modalidades aqui descritas fornecem módulos de máquina de ciclo de ar em tandem que tem duas máquinas de ciclo de ar e uma tubulação centralizada para formar um conjunto unificado compacto. Várias modalidades podem ser aplicadas, por exemplo, às máquinas de ciclo de ar em tandem de duas, três, ou quatro rodas. Em algumas modalidades, uma válvula de isolamento pode ser integrada na tubulação centralizada e pode controlar o fluxo de ar para uma ou mais das máquinas de ciclo de ar conectadas. De acordo com algumas modalidades da presente divulgação, a tubulação compartilhada central pode simplificar as disposições de dutos do sistema através do acoplamento das conexões de entrada de turbina e saída de compressor. Além disto, em algumas modalidades, inúmeros pontos de montagem podem simplificar a fixação à aeronave enquanto facilitam a remoção e a substituição de máquinas de ciclo de ar individuais do módulo de máquina de ciclo de ar em tandem. Isto é, as modalidades fornecidas aqui possibilitam um módulo e sistema separável em que várias partes ou componentes podem ser removidos e/ou substituídos separadamente durante operações de manutenção. Além disto, em algumas modalidades, os isoladores de vibração podem limitar a transmissão de ruído estrutural à fuselagem assim como cargas externas transmitidas às máquinas de ciclo de ar do módulo da máquina de ciclo de ar em tandem.

[0053] O uso dos termos “um”, “uma”, “o”, “a” e referências semelhantes no contexto da descrição (especialmente no contexto das reivindicações a seguir) deve ser interpretado para abranger tanto o singular quanto o plural, salvo indicado o contrário neste documento ou especificamente contrariado pelo contexto. O modificador “cerca de” usado em conexão com uma quantidade é inclusivo do valor declarado e tem o significado estipulado pelo contexto (por exemplo, o mesmo inclui o grau de erro associado à medição da quantidade específica). Todas as faixas divulgadas no presente documento são inclusivas dos pontos finais e os pontos finais são independentemente combináveis entre si. Deve ser observado que os termos posicionais relativos, como “à frente”, “traseira”, “superior”, “inferior”, “acima”, “abaixo”, e semelhantes, fazem referência à atitude operacional normal e não devem ser considerados de outra maneira limitantes.

[0054] Embora a presente divulgação tenha sido descrita em detalhes em conexão com apenas um número limitado de modalidades, deve ser prontamente entendido que a presente divulgação não está limitada a tais modalidades divulgadas. Em vez disto, a presente divulgação pode ser modificada para incorporar qualquer número de variações, alterações, substituições, combinações, subcombinações ou disposições equivalentes até então não descritas, mas que são compatíveis com o escopo da presente divulgação. Adicionalmente, embora várias modalidades da presente divulgação não tenham sido descritas, deve ser entendido que aspectos da presente divulgação podem incluir somente algumas das modalidades descritas.

[0055] Por exemplo, embora mostrado e descrito com relação a um módulo de máquina de ciclo de ar em tandem que tem duas máquinas de ciclo de ar, vários outros módulos de máquina de ciclo de ar em tandem podem empregar modalidades da presente divulgação. Por exemplo, as modalidades aqui fornecidas podem ser aplicadas às máquinas de ciclo de ar de duas, três ou quatro rodas em tandem.

[0056] Consequentemente, a presente divulgação não deve ser vista como limitada pela descrição mencionada anteriormente, mas é apenas limitada pelo escopo das reivindicações anexas.

REIVINDICAÇÕES

Claims (12)

1. Módulo de máquina de ciclo de ar em tandem, caracterizado pelo fato de que compreende: uma primeira máquina de ciclo de ar que tem um primeiro compressor e uma primeira turbina; uma segunda máquina de ciclo de ar que tem um segundo compressor e uma segunda turbina; e uma tubulação estrutural conectada operativamente tanto à primeira máquina de ciclo de ar quanto à segunda máquina de ciclo de ar.

2. Módulo de máquina de ciclo de ar em tandem de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma válvula de isolamento na tubulação estrutural e configurada para controlar um fluxo de ar para a primeira turbina e a segunda turbina.

3. Módulo de máquina de ciclo de ar em tandem de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a válvula de isolamento compreende um atuador e um portão, sendo que o atuador é configurado para controlar e mover o portão para bloquear seletivamente o fluxo para a primeira turbina ou a segunda turbina.

4. Módulo de máquina de ciclo de ar em tandem de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a válvula de isolamento compreende ainda uma tampa que se conecta fixamente à tubulação estrutural, sendo que o portão montado de modo móvel à tampa.

5. Módulo de máquina de ciclo de ar em tandem de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 4, caracterizado pelo fato de que a válvula de isolamento é operável para (i) uma primeira posição em que o fluxo de ar pode entrar tanto na primeira turbina quanto na segunda turbina, (ii) uma segunda posição em que o fluxo de ar pode entrar apenas na primeira turbina e é impedido de entrar na segunda turbina, e (iii) uma terceira posição em que o fluxo de ar pode entrar apenas na segunda turbina e é impedido de entrar na primeira turbina.

6. Módulo de máquina de ciclo de ar em tandem de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a tubulação estrutural inclui uma entrada de tubulação configurada para receber um fluxo de ar a partir de um coletor de água de um sistema de controle ambiental de uma aeronave.

7. Módulo de máquina de ciclo de ar em tandem de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende ainda pelo menos um coxim de montagem na tubulação estrutural, sendo que o pelo menos um coxim de montagem é configurado para a montagem da tubulação estrutural a uma estrutura de uma aeronave.

8. Módulo de máquina de ciclo de ar em tandem de qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende ainda pelo menos um isolador de vibração configurado para limitar a transmissão de vibração para ou a partir da máquina de ciclo de ar em tandem.

9. Módulo de máquina de ciclo de ar em tandem de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma pluralidade de mecanismos de segurança que se conectam e garantem a fixação da primeira e da segunda máquinas de ciclo de ar à tubulação estrutural.

10. Sistema de controle ambiental de uma aeronave, caracterizado pelo fato de que o sistema de controle ambiental compreende um módulo de máquina de ciclo de ar em tandem, conforme definido em qualquer uma das reivindicações anteriores.

11. Sistema de controle ambiental de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um coletor de água configurado para fornecer ar condicionado à tubulação estrutural.

12. Sistema de controle ambiental de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 11, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um módulo de pressão dinâmica, sendo que o módulo de pressão dinâmica é configurado para receber ar a partir de pelo menos um dentre o primeiro compressor e o segundo compressor.