CN101312878A - 用于为航空器提供加湿环境空气的设备 - Google Patents
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Abstract
一种用于为航空器提供加湿环境空气的设备，包括提供供给空气并且将供给空气吹入航空器内部(10)的第一管线装置(22)。该设备还包括蒸发装置(32)，该蒸发装置供给蒸汽流，所述蒸汽流的压力至少大致相当于航空器的必要内部压力以上的预定压力值。通向第一管线装置(22)的第二管线装置(36，38，40)携带所述蒸汽流。在第二管线装置(36，38，40)中布置任选可调节的孔装置(52)，用于降低蒸汽流的压力。
Description
本发明涉及用于为航空器提供加湿环境空气的设备。
在现代客机和货机中，通常安装加湿系统，利用该加湿系统，航空器内部环境空气的相对湿度可以增加到例如20～30％或更高的值。航空器内部的相对大气湿度对于乘客和机组人员的健康而言是重要的参数。如果内部空气太干燥，则机上人员例如可能会出现黏膜干燥和眼睛发痒。然而，在高海拔高度上，在不进行强制加湿的情况下，外部空气并不含有对于在航空器中提供舒适环境条件所需要的相对大气湿度而言足够的湿气。根据机上人员数量、环境温度以及航空器内部的设计，在不强制加湿时，机上相对湿度一般明显低于20％，通常甚至低于10％。
US6099404披露了一种加湿系统，包括利用热交换器来蒸发水的蒸发器。为热交换器供给热空气，该热空气从用于航空器舱室温度控制的空调系统的热空气主线路移出。热空气穿过热交换器，然后与所产生的蒸汽混合。由此产生的蒸汽流返回到空调系统中。在航空器舱室中，适当的传感器设备测量环境温度、相对大气湿度和空气压力。通过这些测量值，电子控制单元确定舱室的露点温度并控制确定到蒸发器的热空气流量的流动阀，使得舱室露点温度保持基本恒定在预定值。
本发明的目的是提供一种简单且坚固但操作十分精确的用于航空器内部空气的加湿系统。
为了实现该目的，根据本发明提供一种用于为航空器提供加湿环境空气的设备，包括：
-第一管线装置，该第一管线装置提供供给空气并且将供给空气吹入航空器内部，
-蒸发装置，该蒸发装置提供蒸汽流并且其压力至少大致相当于航空器的必要内部压力以上的预定压力值，
-第二管线装置，第二管线装置携带蒸汽流并且通向第一管线装置，和-孔装置(特别是可调节的)，该孔装置布置在第二管线装置中用于降低蒸汽流压力。
根据本发明的解决方案能够有效地加湿航空器中的环境空气，其中蒸汽流的限定压力和孔装置允许充分精确地计量引入到内部的蒸汽量和/或充分精确地计量引入到内部的蒸汽-空气混合物的量。根据本发明的该解决方案，用于测量内部环境温度、相对大气湿度和空气压力的昂贵传感器装置是非必要的。
在优选的结构形式中，第一管线装置包括与航空器的多个单独温度可控制的内部区域中的每个区域相连通的一个供给空气管线分支，第二管线装置包括多个蒸汽流管线分支，这些蒸汽流管线分支各自与供给空气管线分支中的其一相通，并且从携带由蒸发装置所产生的蒸汽流的公共蒸汽流收集管线来供给这些蒸汽流管线分支。在所述情况中，孔装置包括在每一个蒸汽流管线分支中的一个孔，特别是单独可调节的孔。在这种形式的结构中，通过各种孔，为引入到各内部区域中的湿度量提供单独可调节性。
蒸发装置可以包括热交换器装置，热空气供给到该热交换器装置中以蒸发容纳在蒸发箱中的水。具体地，用于产生蒸汽流的蒸发装置可以将所产生的蒸汽与至少一些热空气混合。热空气可以从航空器的现有热空气线路中转移引出。具体地，可以想到已经可以获得具有大致相当于蒸汽流预定压力的基本恒定压力的这种转移热空气。但是还可以想到蒸发装置本身提供热空气，因为它利用电加热器来加热冷空气并且同时保证由此加热的空气的必要限定压力。
在另一个可选的结构形式中，蒸发装置包括电加热器，用于直接加热并蒸发容纳在蒸发箱中的水。在这种结构形式中，加热水直到在蒸发箱中获得必要压力的蒸汽。为了保持蒸汽压力恒定，可以考虑调节水温。
下面将参考附图详细说明本发明。图1图示表示根据本发明的用于为航空器提供加湿环境空气的设备的一个实施方案。
在该图中，10表示分成多个(在所示实例中为5个)舱室区域12、14、16、18、20的航空器舱室。单独调节每一个舱室区域的空气，其中利用相应的供给空气管线分支22提供适当控制温度的供给空气并将其吹入各个空调区域中。显然，沿供给空气管线分支22输送的供给空气可以通过多个喷嘴(虽然在图1中没有示出)吹入相关的空调区域中。利用温度传感器24在各供给空气管线分支22中测量待注入的供给空气温度，温度传感器24将其测量的值通过电信号线26传到电子控制单元28。根据所测量的注入空气温度以及任选地根据其它测量量值，控制单元28以已知的方式调节由供给空气管线分支22输送的供给空气的温度，使得在舱室区域12-20中出现设定点温度的环境空气，其中所述设定点温度对于各空调区域而言是可以单独限定的。
为了强制加湿注入到舱室区域12～20中的供给空气，使用一般由附图标记30所表示的包括蒸发器32的加湿系统，蒸发器32将从水箱34输入到其中的水蒸发并产生蒸汽流，沿着从蒸发器32分出的蒸汽流收集管线36将该蒸汽流带走。蒸汽流收集管线36连接分配器38，从分配器38中分出各自与舱室区域12-20中的至少一些区域相连通的蒸汽流管线分支40。在所示实施例中，提供了总计4个与舱室区域12、14、16、18相连通的蒸汽流管线分支40。各蒸汽流管线分支和与相关舱室区域相连通的供给空气管线分支22在温度传感器24的上游处相通，其中温度传感器24测量在各供给空气管线分支中的注入空气温度。通过蒸汽流管线分支40，在供给空气管线分支22中携带的供给空气富含额外的湿气，由此导致在相关舱室区域中相对湿度的相应增加。显然，可以为所有舱室区域提供这种强制加湿。在这种情况下，还可以存在从分配器38中分出并通向与舱室区域20相连通的供给空气管线分支的其它蒸汽流管线分支40。
阀44安装在将水箱34与蒸发器32连接的进口管线42中，阀44由电子控制单元28控制并且可以通过该阀控制供给到蒸发器32中的水。安装有其它阀48的出口管线46允许控制从蒸发器32中排出水。阀48也可以通过电子控制单元28控制。液面传感器50测量蒸发器32中的水位并将相应的测量值传到电子控制单元28。根据测量的充注高度，电子控制单元28控制水供给阀44。
蒸发器32沿着收集管线36大致以大于舱室10中和/或各个舱室区域12～20中所需内部压力的预定压力来供给所产生的蒸汽流。例如，蒸发器32可以产生约1000毫巴压力的蒸汽流。安装在各蒸汽流管线分支40中的孔52实现主要沿收集管线36的从较高压力到较低压力的减压，其中孔52允许单独调节各蒸汽流管线分支40的减压。因此对于将进行强制加湿的各舱室区域12～18而言，可以单独调节引入到各舱室中的湿气量。优选的是，孔52实现减压到大致相当于在相关舱室区域中所需的舱室内部压力的水平。对于在更高海拔高度的飞行，所需的舱室压力例如通常稍低于大气压力，例如约750毫巴。孔52可具有不可调的孔直径或可以采用可调的节流阀或阀门的形式，孔52然后可以根据在舱室区域12～18中所需的湿气含量来减压至例如约750毫巴，或达到稍高的值例如800毫巴。
虽然基本上可以想到，在航空器飞行时，可以并且能够通过电子控制单元28来调节孔52，但是在优选形式的结构中，规定在常规飞行之前校准孔52，然后不再变化。在校准阶段，例如在连续测试过程中，可以确定在特定舱室区域中获得所需相对湿度所需要的孔尺寸。
蒸发器32例如可以采用如在US6099404中所公开的对于其附图中附图标记1所表示的元件的设计。因此，蒸发器32可包括热交换器，向热交换器供给热空气，利用其热能来蒸发容纳在蒸发器32中的水。通过热空气进料管54将热空气引入蒸发器32的底部区域、使其流过热交换器并在蒸发器32的底部区域中与所产生的蒸汽混合，这样在收集管线36中携带的蒸汽流是蒸汽-空气混合物。在热空气进料管54中，可以安装流量阀56，利用该流量阀可以控制流入蒸发器32中的热空气流量。该流量阀56的控制同样也可以通过电子控制单元28来实现。
可沿热空气进料管54获得的热空气可以由独立于加湿系统30存在的航空器的热空气回路转移分出。在这种情况下，它例如可以是引擎排放的空气、调节空气(Trim Air)或再循环空气。航空器的常规空调系统(包括没有强制加湿的那些)在它们的热空气回路中携带这些类型空气中的一种或更多种。
甚至可以是，航空器的现有热空气回路在适合于加湿系统的压力(即例如约1000毫巴的压力)下供给热空气。在这种情况下，可以不必将单独调节可利用的热空气作为加湿系统30的功能的一部分。如果可在足够高的压力(但是该压力明显高于在收集管线36中所需的压力)下利用热空气，则也可以利用适当的减压机构将供给的热空气降低到所需的压力并将由此减压的热空气引入到蒸发器32中。减压机构可以是常规的减压阀。如果需要，图1所示的流量阀56也可以用于对供给热空气减压的目的。
还可以想到提供压力测量装置，测量供给热空气的压力或/和收集管线36中的压力，其中电子控制单元28根据所测量的压力来控制布置在热空气进料管54中的例如阀56的形式的压力控制元件，使得所测量的压力对应于所需的设定压力。
作为利用航空器的已有热空气的变化方案，加湿系统30可以包括电加热器(没有具体示出)以通过加热冷空气产生蒸发水所需的热空气。冷空气加热例如可以在单独的加热室中进行，该加热室通过热空气进料管54连接蒸发器32。或者，加热器可以沿进料管54布置使得在管54中携带的冷空气在其通往蒸发器32的途中被加热。同样冷空气可以仅仅在蒸发器32中、在其中提供的加热空间中被加热。利用减压阀或经由控制单元28的压力调节回路引导，引入到蒸发器32的热交换器中的空气压力同样也可以得以调节，使得在收集管线36中获得高于必要的舱室压力的所需限定压力。
甚至可以想到不必使用热交换器以及不必使用热空气，而是利用适当的电加热器来加热蒸发器32中的水。在这种形式的结构中，所得蒸汽不与热空气混合。在收集管线36中的蒸汽流因此基本上只包含水蒸汽。此外，利用减压阀装置或压力调节回路，可以保证在收集管线36中释放的水蒸汽具有例如大约1000毫巴的所需高压。
Claims (5)
1.一种用于为航空器提供加湿环境空气的设备，包括
第一管线装置(22)，所述第一管线装置提供供给空气并且将所述供给空气从所述第一管线装置吹入所述航空器内部(10)，
蒸发装置(32)，所述蒸发装置提供蒸汽流，所述蒸汽流的压力至少大致相当于所述航空器的必要内部压力以上的预定压力值，
第二管线装置(36，38，40)，所述第二管线装置携带所述蒸汽流并且通向所述第一管线装置(22)，和
孔装置(52)，特别是可调节的孔装置(52)，所述孔装置布置在所述第二管线装置(36，38，40)中，用于降低所述蒸汽流的压力。
2.根据权利要求1的设备，其特征在于，所述第一管线装置(22)包括与所述航空器的多个单独空气调节的内部区域(12-18)中的每一区域相连通的一个供给空气管线分支(22)，所述第二管线装置(36，38，40)包括多个蒸汽流管线分支(40)，所述蒸汽流管线分支(40)各自通向所述供给空气管线分支(22)中的其一，并且从携带由所述蒸发装置产生的蒸汽流的公共蒸汽流收集管线(36)来供给所述蒸汽流管线分支(40)，以及所述孔装置(52)包括在每一个所述蒸汽流管线分支(40)中的一个孔，特别是单独可调节的孔。
3.根据权利要求1或2的设备，其特征在于，所述蒸发手段(32)包括热交换器装置，向所述热交换器装置供给热空气以蒸发容纳在蒸发箱中的水。
4.根据权利要求3的设备，其特征在于，产生所述蒸汽流的所述蒸发装置(32)将所产生的水蒸汽与至少一部分所述热空气混合。
5.根据权利要求1或2的设备，其特征在于，所述蒸发装置(32)包括电加热器，用于加热并蒸发容纳在蒸发中的水。
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