CN102892674B - 用于飞机空调系统的混合器组件以及操作该混合器组件的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于飞机空调系统的混合器组件（10）包括：多个新鲜空气管线（12、18），其适于在混合器组件（10）工作期间被冷的新鲜通气流过；和多个再循环空气管线（24、30），其适于在混合器组件（10）工作期间被从飞机客舱排放的再循环空气流过。第一预混合器（16）被连接到至少一个新鲜空气管线（12）和至少一个再循环空气管线（24），并适于将通过新鲜空气管线（12）输送到第一预混合器（16）中的新鲜空气与通过再循环空气管线（24）输送到第一预混合器（16）中的再循环空气混合。第二预混合器（22）被连接到至少一个新鲜空气管线（18）和至少一个再循环空气管线（30），并适于将通过新鲜空气管线（18）输送到第二预混合器（22）中的新鲜空气与通过再循环空气管线（30）输送到第二预混合器（22）中的再循环空气混合。主混合器（36）通过第一预混合空气管线（38）被连接到第一预混合器（16）并通过第二预混合空气管线（40）被连接到第二预混合器（22）。主混合器（36）适于通过第一预混合空气管线（38）和第二预混合空气管线（40）被专门供应有来自所述第一预混合器和/或第二预混合器（16、22）的预混合空气。
Description
技术领域
本发明涉及用于飞机空调系统的混合器组件、操作这种混合器组件的方法以及装备有这种混合器组件的飞机空调系统。
背景技术
在现代客机中，客舱或客舱的附属区域、货舱或货舱的附属区域、驾驶舱和机务人员休息区形成各种空调区，这些空调区通常在飞机的航行期间和滑行期间均通过飞机的空调系统进行空调。热引气在升高的压力下从发动机压缩机或辅助发动机压缩机被移除，并被供应到飞机的空调系统。在飞机空调系统的空调单元(所谓的空调机组中)，该引气被膨胀并被冷却到期望的低温。最后，在空调单元中受到调节的空气被作为冷却了的新鲜空气输送到该空调系统的主要新鲜空气管线中。流过主要新鲜空气管线的新鲜空气被输送到混合器中，而在混合器中与从客舱中抽出的再循环空气混合。在混合器中产生的来自空调机组提供的冷新鲜空气与从客舱抽出的再循环空气的混合空气，最后被用于空调飞机的各种空调区。
从DE 4425871 C1已知一种用于空气调节具有两个舱位(一个被设置在另一个上方)的飞机的空调系统，其中从上舱排放的再循环空气首先被供应到预混合器，在预混合器中与冷的新鲜空气混合。来自预混合器的预混合空气被输送到主混合器中，在主混合器中与直接从下舱排放的再循环空气以及与来自空调机组的其他冷的新鲜空气混合。
目前在飞机空调系统中使用的主混合器均通过合适的连接部被连接到多个管道系统，取决于飞机的工作状态，空气以不同的流动速率并以不同的温度流过该管道系统。然而，连接部和管道系统的布置、几何形状和路线通常仅可针对一种工作状态被优化，即一个流动速率和一个温度。而且，飞机上安装空间的限制此外影响连接部和管道系统的几何形状和路线。取决于通过管道系统供应到混合器组件的空气的流动速率和温度，因此在混合器内可能出现温差，从而可能由此而出现混合质量的变化，其中特别是，与气流的失效关联的故障情形可显著地降低混合质量。
冷气流和暖气流在混合器中的不充分混合的结果是，使其难于或者甚至不可能为 混合器的所有空气出口供应具有期望的相同温度并具有期望的相同新鲜空气/再循环空气比的空气。这可导致舒适度的丧失，并且还导致新鲜空气不均匀地供应到位于飞机上的人员。此外，在空调系统的工作环境下，空调系统中冷的新鲜空气以低于0℃的温度被供应到混合器，供应到混合器的冷的新鲜空气与暖的再循环空气的不充分混合，可能由于包含在新鲜空气中的水分而导致冰和雪附着在混合器中或附着在连接到混合器的管道系统中。
发明内容
本发明专注的目的表明一种用于飞机空调系统的混合器组件，该混合器组件能够使供应到该混合器组件的暖气流和冷气流均匀混合。本发明进一步适合的目的在于提供一种操作这种混合器组件的方法以及一种装备有这种混合器组件的飞机空调系统。
该目的通过一种具有以下特征的用于飞机空调系统的混合器组件、一种具有以下特征的操作用于飞机空调系统的混合器组件的方法以及一种具有以下特征的飞机空调系统而实现。
一种用于飞机空调系统的混合器组件，包括：多个新鲜空气管线，所述多个新鲜空气管线适于在所述混合器组件工作期间被冷的新鲜空气流过；第一和第二再循环空气管线，所述第一和第二再循环空气管线适于在所述混合器组件工作期间被从飞机客舱排放的再循环空气流过；第一预混合器，所述第一预混合器被连接到至少一个新鲜空气管线和至少一个再循环空气管线，并适于将通过所述新鲜空气管线输送到所述第一预混合器中的新鲜空气与通过第一再循环空气管线输送到所述第一预混合器中的再循环空气混合；第二预混合器，所述第二预混合器被连接到至少一个新鲜空气管线和至少一个再循环空气管线，并适于将通过所述新鲜空气管线输送到所述第二预混合器中的新鲜空气与通过所述再循环空气管线输送到所述第二预混合器中的再循环空气混合；以及主混合器，所述主混合器通过第一预混合空气管线被连接到所述第一预混合器并通过第二预混合空气管线被连接到所述第二预混合器，其中所述主混合器适于通过所述第一预混合空气管线和所述第二预混合空气管线被专门供应有来自所述第一预混合器和/或第二预混合器的预混合空气，设置于所述第一再循环空气管线中的第一过滤装置，以及设置于所述第二再循环空气管线中的第二过滤装置，其中，所述混合器组件包括第一连接管线，所述第一连接管线在设置于所述第一再循环空气管线中的所述第一过滤装置下游从所述第一再循环空气管线岔开，并在设置于所述第二再循环空气管线中的第二过滤装置下游通向所述第二再循环空气管线。
一种操作用于飞机空调系统的混合器组件的方法，包括以下步骤：通过多个新鲜 空气管线输送冷的新鲜空气；通过第一和第二再循环空气管线输送从飞机客舱排放的再循环空气；在第一预混合器中将来自至少一个新鲜空气管线的新鲜空气与来自至少一个再循环空气管线的再循环空气预混合；在第二预混合器中将来自至少一个新鲜空气管线的新鲜空气与来自至少一个再循环空气管线的再循环空气预混合；并且在主混合器中将在所述第一预混合器和所述第二预混合器中预混合的空气混合，其中所述主混合器被专门供应有来自所述第一预混合器和/或所述第二预混合器的预混合空气，借助合适的第一过滤装置过滤流过所述第一再循环空气管线的所述再循环空气，借助合适的第二过滤装置过滤流过所述第二再循环空气管线的所述再循环空气，其中，如果用于通过所述第一再循环空气管线输送再循环空气的第一输送装置发生失效或用于通过所述第二再循环空气管线输送再循环空气的第二输送装置发生失效，流过所述第一再循环空气管线或所述第二再循环空气管线的再循环空气由仍完好无损的输送装置通过第一连接管线输送到所述第二再循环空气管线或所述第一再循环空气管线，所述第一连接管线在设置于所述第一再循环空气管线中的所述第一过滤装置下游从所述第一再循环空气管线岔开，并在设置于所述第二再循环空气管线中的第二过滤装置下游通向所述第二再循环空气管线。
根据本发明的适用于飞机空调系统的混合器组件包括多个新鲜空气管线，该多个新鲜空气管线适于在混合器组件工作期间被冷的新鲜空气流过。流过新鲜空气管线的新鲜空气可由飞机空调系统的一个或多个空调单元产生。根据本发明的混合器组件进一步包括多个再循环空气管线，该多个再循环空气管线适于在混合器组件工作期间被从飞机客舱排放的再循环空气流过。流过再循环空气管线的再循环空气可借助设置在再循环空气管线中的适合的输送装置被输送到飞机客舱外，
混合器组件的第一预混合器被连接到至少一个新鲜空气管线和至少一个再循环空气管线，并适于将通过新鲜空气管线输送到第一预混合器中的新鲜空气和通过再循环空气管线输送到第一预混合器中的再循环空气混合。以类似的方式，连接到至少一个新鲜空气管线和至少一个再循环空气管线的第二预混合器适于将通过新鲜空气管线输送到第二预混合器中的新鲜空气和通过再循环空气管线输送到第二预混合器中的再循环空气混合。
最后，主混合器被提供，该主混合器通过第一预混合空气管线被连接到第一预混合器，并通过第二预混合空气管线被连接到第二预混合器。主混合器适于通过第一预混合空气管线和第二预混合空气管线被专门供应有来自第一预混合器和/或第二预混合器的预混合空气。换言之，既不是未预混合的冷的新鲜空气也不是未预混合的暖的再循环空气，而是专门来自第一预混合器和/或第二预混合器的预混合空气被供应到根 据本发明的混合器组件的主混合器。因此，根据本发明的混合器组件为整体两级构造，即供应到混合器组件的所有气流在被供应到主混合器之前在预混合器之一中被首先处理。
就供应到主混合器的预混合气流的温度和流动速率而言，供应到主混合器的预混合气流可被彼此独立地控制。以这种方式，在空调单元中产生冷的新鲜空气所需要的热发动机引气的消耗可被优化。此外，预混合气流的始终一致的供应使主混合器中出现的温差降至最低，因此主混合器中的混合质量对供应到主混合器的预混合气流的流动速率和温度的变化不是非常敏感。因此，根据本发明的混合器组件以不依赖于飞机空调系统的工作环境，即不依赖于供应到混合器组件的气流的流动速率和/或温度的变化而可实现恒定的混合量这一事实而令人瞩目。这甚至适用于与气流的失效关联的故障情形，即利用根据本发明的混合器组件，即使发生这种故障，仍然能够实现满意的混合质量。根据本发明的混合器组件的进一步的优点在于，通过供应到混合器组件的冷的新鲜空气与暖的再循环空气的均匀混合，能可靠地防止由供应到混合器组件的气流的不充分混合引起的冰和雪在混合器组件或在连接到混合器组件的管道系统中的附着。最后，根据本发明的混合器组件的主混合器仅被连接到预混合空气管线，因此可具有更少的空气连接部，并且可为占用更少安装空间的更简单的设计。
优选地，用于过滤流过再循环空气管线的再循环空气的过滤装置被设置在再循环空气管线的至少一个中。优选地，每个再循环空气管线被提供有用于过滤流过再循环空气管线的再循环空气的过滤装置。过滤装置优选被设置在再循环空气管线的入口区域中，由此可确保从飞机客舱排放的再循环空气在流过再循环空气管线之前被过滤。
在现有技术的混合器组件中，如果用于将再循环空气输送到飞机客舱外的输送装置失效，仍在起作用的输送装置不得不接管由失效的输送装置在混合器组件正常工作期间输送到飞机客舱外的再循环容积流量的输送。这意味着，如果设置于例如第一再循环空气管线中的第一输送装置发生失效，则设置在例如第二再循环空气管线中的第二输送装置额外地将由第一输送装置在混合器组件的正常工作期间通过第一再循环空气管线输送的再循环容积流量输送通过第二再循环空气管线，并由此通过设置在第二再循环空气管线中的第二过滤装置。因此结果是，通过第二过滤装置的压力损失明显比混合器组件正常工作期间的高，这对于第二输送装置的工作性能具有消极的影响。
因此，根据本发明的混合器组件优选包括第一连接管线，该第一连接管线在设置于第一再循环空气管线中的第一过滤装置下游从第一再循环空气管线岔开，并在设置于第二再循环空气管线中的第二过滤装置下游通向第二再循环空气管线。例如，第一连接管线可在设置于第一再循环空气管线中的第一输送装置上游从第一再循环空气管 线岔开，并在设置于第二再循环空气管线中的第二输送装置上游通向第二再循环空气管线。
考虑到混合器组件的这种开发，如果第一输送装置发生失效，再循环空气可由仍完好无损的第二输送装置输送通过设置在第一再循环空气管线中的第一过滤装置、通过第一再循环空气管线并最后通过第一连接管线而输送到第二再循环空气管线中。以类似的方式，如果第二输送装置发生失效，再循环空气可由仍完好无损的第一输送装置输送通过设置在第二再循环空气管线中第二过滤装置、通过第二再循环管线并最后通过第一连接管线而输送到第一再循环空气管线中。因而，即使输送装置发生失效，再循环空气可被均匀地输送通过第一过滤装置和第二过滤装置而输送到第一再循环空气管线和第二再循环空气管线中，由此通过过滤装置的压力损失可以有利的方式被降至最低。
根据本发明的混合器组件可进一步包括第二连接管线，该第二连接管线在设置于第一再循环空气管线中的第一输送装置下游从第一再循环空气管线岔开，并在设置于第二再循环空气管线中的第二输送装置下游通向第二再循环空气管线。考虑到混合器组件的这种配置，如果第一输送装置发生失效，由仍完好无损的第二输送装置通过第一过滤装置、第一再循环空气管线和第一连接管线输送到第二再循环空气管线中的再循环空气，可通过失效的第一输送装置下游的第二连接管线被输送回到第一再循环空气管线中，并从那里被供应到第一预混合器。以类似的方式，如果第二输送装置发生失效，由仍完好无损的第一输送装置通过第二过滤装置、第二再循环空气管线和第一连接管线输送到第一再循环空气管线中的再循环空气，可通过失效的第二输送装置下游的第二连接管线被输送到第二再循环空气管线中，并从那里被供应到第二预混合器中。
在根据本发明的混合器组件的替代实施例中，第一再循环空气管线和第二再循环空气管线优选通向汇合管线，该汇合管线经由第一分支管线被连接到第一预混合器并经由第二分支管线被连接到第二预混合器。汇合管线优选在其长度的一部分上包括适于运送相互平行流动的两个汇合管线部分，其中第一输送装置可被设置在第一汇合管线部分中，并且第二输送装置可被设置在第二汇合管线部分中。
考虑到混合器组件的这种配置，如果第一输送装置发生失效，仍完好无损的第二输送装置可通过第一过滤装置和第一再循环空气管线将再循环空气输送到汇合管线中。流过汇合管线的再循环空气随后可借助第一分支管线和第二分支管线在第一预混合器与第二预混合器之间进行分配。以类似的方式，如果第二输送装置发生失效，仍完好无损的第一输送装置可通过第二过滤装置和第二再循环空气管线将再循环空气输 送到汇合管线中，并随后将流过汇合管线的再循环空气经由第一分支管线和第二分支管线供应到第一预混合器和第二预混合器。
由于通过两个过滤装置的恒定流动，确保第一过滤装置和第二过滤装置即使在第一输送装置和/或第二输送装置发生失效时仍被均匀地加载，并由此被均匀地阻塞。这在第一输送装置或第二输送装置发生失效时借助仍完好无损的输送装置实现了输送到飞机客舱外的再循环容积流量的进一步均衡。此外，第一输送装置和第二输送装置可在相同的操作点被操作。
第一预混合器可被配置为管状混合器的形式。可替代地或除此之外，第二预混合器可被配置为管状混合器的形式。第一预混合器的新鲜空气管线连接部和再循环空气连接部可被设置为使得，暖的再循环空气以大约45°至90°的角度被供应到流过第一预混合器的冷的新鲜气流。可替代地或除此之外，第二预混合器的新鲜空气管线连接部和再循环空气连接部可被设置为使得，暖的再循环空气以大约45°至90°的角度被供应到流过第二预混合器的冷的新鲜气流。
第一预混合器和/或第二预混合器的新鲜空气管线连接部可具有比第一预混合器和/或第二预混合器的设置在新鲜空气管线连接部下游的预混合部分小的流动横截面。换言之，第一预混合器和/或第二预混合器的新鲜空气连接部可被设计为喷嘴的形式，其将高流速的冷的新鲜空气供应到第一预混合器和/或第二预混合器的预混合部分。于是冷的新鲜气流用作喷射器，因此在预混合部分中出现的压力损失可被降到最低。这能够减少用于将再循环气流输送到预混合器中的输送装置。如果新鲜空气管线连接部为两部分构造并且形成新鲜空气管线连接部的两个分连接部具有更小的流动横截面，则新鲜空气连接部的喷嘴效果可被进一步改善。
为了控制流过第一预混合器和/或第二预混合器的再循环空气管线连接部的再循环气流，可在第一预混合器和/或第二预混合器的再循环空气管线连接部中设置有流动控制装置。该流动控制装置可包括至少一个流动控制楔，该至少一个流动控制楔的横截面沿通过再循环空气管线连接部的再循环空气的流动方向变宽。再循环空气管线连接部中布置有流动控制楔导致形成暖旁流，暖旁流将自身定位为围绕通过新鲜空气管线连接部供应到预混合器中的冷的新鲜气流，并由此防止预混合器的结冰。再循环空气管线连接部中布置有两个或更多流动控制楔实现了相对于彼此成大约45°至90°的角度定向的交替的冷气流和暖气流的分层的产生，这进一步改善预混合器的混合效果。
可替代地或除此之外，流动控制装置可被设置在第一预混合器和/或第二预混合器的新鲜空气管线连接部中。同样地，流动控制装置可包括至少一个流动控制楔，该至 少一个流动控制楔的横截面沿通过新鲜空气管线连接部的新鲜空气的流动方向变宽。在新鲜空气管线连接部中布置有一个流动控制楔或多个流动控制楔实现了混合层的扩大，并由此改善预混合器的混合效果。
根据本发明的混合器组件的主混合器可包括第一预混合空气连接部和第二预混合空气连接部，第一预混合空气连接部和第二预混合空气连接部被设置为使得，来自第一预混合器和第二预混合器的预混合气流从基本上相反的方向被供应到主混合器，并在主混合器的混合部分中彼此相撞。主混合器的第一预混合空气连接部和第二预混合空气连接部可具有相同或不同的流动横截面。然而，即使第一预混合空气连接部和第二预混合空气连接部的流动横截面不同，主混合器的“对称”构造也实现了主混合器的部件的简化逻辑控制。
主混合器的第一预混合空气连接部和/或第二预混合空气连接部可具有基本上沿椭圆形路径的路线。由于这种流动路线，预混合气流以正角稍微向上被供应到主混合器。这有助于实现冰和/或雪不在主混合器的底部的区域中聚集而是被气流卷走并在该过程中被融化的效果。
可在主混合器的第一预混合空气连接部中设置有流动控制装置。除此以外或可替代地，流动控制控制装置可被设置在主混合器的第二预混合空气连接部中。流动控制装置可包括至少一个流动控制楔，该至少一个流动控制楔的横截面沿通过第一预混合空气连接部和/或第二预混合空气连接部的预混合空气的流动方向变宽。由于在主混合器的第一预混合空气连接部和/或第二预混合空气连接部中布置有流动控制装置，主混合器的混合效果可被进一步改善。
根据本发明的混合器组件的新鲜空气管线优选被设计为基本上没有偏斜。同样地，第一预混合空气管线和/或第二预混合空气管线优选被设计为基本上没有偏斜。这种管线设计使结冰的风险降至最低。而且，允许从第一新鲜空气管线和/或第二新鲜空气管线和/或从第一预混合空气管线和/或第二预混合空气管线转移冷空气(该冷空气例如针对预混合器的工作和/或主混合器的操作无关的驾驶室的新鲜空气供应是所需要的)，而不在相应管线连接点处增加结冰的风险。
在根据本发明的操作用于飞机空调系统的混合器组件的方法中，例如由一个空调单元或多个空调单元产生的冷的新鲜空气被输送通过多个新鲜空气管线。此外，例如借助一个输送装置或多个输送装置从飞机客舱排放的再循环空气被输送通过多个再循环空气管线。来自至少一个新鲜空气管线的新鲜空气与来自至少一个再循环空气管线的再循环空气在第一预混合器中预混合。而且，来自至少一个新鲜空气管线的新鲜空气与来自至少一个再循环空气管线的再循环空气在第二预混合器中预混合。在第一预 混合器和第二预混合器中预混合的空气在主混合器中混合，其中主混合器被专门供应有来自第一预混合器和/或第二预混合器的预混合空气。
流过再循环空气管线的再循环空气优选借助合适的过滤装置而被过滤。
如果用于通过第一再循环空气管线输送再循环空气的第一输送装置发生失效或用于通过第二再循环空气管线输送再循环空气的第二输送装置发生失效，流过第一再循环空气管线或第二再循环空气管线的再循环空气可通过第一连接管线由仍完好无损的输送装置输送到第二再循环空气管线或第一再循环空气管线，第一连接管线在设置于第一再循环空气管线中的第一过滤装置下游从第一再循环空气管线岔开，并在设置于第二再循环空气管线中的第二过滤装置下游通向第二再循环空气管线。
此外，如果第一输送装置或第二输送装置发生失效，借助仍完好无损的输送装置，流过第一再循环空气管线或第二再循环空气管线的再循环空气可通过第二连接管线由仍完好无损的输送装置输送回到第一再循环空气管线或第二再循环空气管线中，第二连接管线在设置于第一再循环空气管线中的第一输送装置下游从第一再循环空气管线岔开，并在设置于第二再循环空气管线中的第二输送装置下游通向第二再循环空气管线。
可替代地，如果用于通过第一再循环空气管线输送再循环空气的第一输送装置发生失效或用于通过第二再循环空气管线输送再循环空气的第二输送装置发生失效，流过第一再循环空气管线或第二再循环空气管线的再循环空气可由仍完好无损的输送装置输送到汇合管线中，第一再循环空气管线和第二再循环空气管线通向汇合管线，并且汇合管线经由第一分支管线被连接到第一预混合器并经由第二分支管线被连接到第二预混合器。汇合管线优选在其长度的一部分上包括适于运送彼此平行流动的两个汇合管线部分。第一输送装置优选被设置在第一汇合管线部分中，而第二输送装置优选被设置在第二汇合管线部分中。
暖的再循环空气可以大约45°至90°的角度被供应到流过第一预混合器和/或第二预混合器的冷的新鲜气流。而且，冷的新鲜空气可通过新鲜空气管线连接部被供应到第一预混合器和/或第二预混合器，新鲜空气管线连接部具有比第一预混合器和/或第二预混合器的设置在新鲜空气管线连接部下游的预混合部分小的流动横截面。新鲜空气管线连接部可为两部分构造。
通过第一预混合器和/或第二预混合器的再循环空气管线连接部的再循环空气的流动可借助设置在再循环空气管线连接部中的流动控制装置而被控制。该流动控制装置可包括至少一个流动控制楔，至少一个流动控制楔的横截面沿通过再循环空气管线连接部的再循环空气的流动方向变宽。而且，通过第一预混合器和/或第二预混合器的 新鲜空气的流动可借助设置在第一预混合器和/或第二预混合器的新鲜空气管线连接部中的流动控制装置而被控制。该流动控制装置可包括至少一个流动控制楔，至少一个流动控制楔的横截面沿通过新鲜空气管线连接部的新鲜空气的流动方向变宽。
来自第一预混合器和第二预混合器的预混合气流可从基本相反的方向被供应到主混合器，并在主混合器的混合部分中彼此相撞。主混合器的第一预混合空气连接部和/或第二预混合空气连接部可具有基本上沿椭圆形路径的路线。通过主混合器的第一预混合空气连接部和/或第二预混合空气连接部的预混合空气的流动可借助设置在主混合器的第一预混合空气连接部和/或第二预混合空气连接部中的流动控制装置而被控制。流动控制装置可包括至少一个流动控制楔，至少一个流动控制楔的横截面沿通过第一预混合空气连接部和/或第二预混合空气连接部的预混合空气的流动方向变宽。
根据本发明的飞机空调系统包括前述混合器组件，可根据前述方法来操作该混合器组件。
附图说明
下面参照所附示意图详细描述本发明的优选实施例，示意图显示：
图1为适用于飞机空调系统的混合器组件的第一实施例；
图2为适用于飞机空调系统的混合器组件的第二实施例；
图3a-3c为能用于根据图1和图2的混合器组件的预混合器的第一实施例的横截面视图、侧视图和俯视图；
图4a-4c为能用于根据图1和图2的混合器组件的预混合器的第二实施例的横截面视图、侧视图和俯视图；
图5a-5c为能用于根据图1和图2的混合器组件的预混合器的第三实施例的横截面视图、侧视图和俯视图；
图6a-6c为能用于根据图1和图2的混合器组件的主混合器的第一实施例的第一三维侧视图、第二三维侧视图和俯视图；以及
图7a-7c为能用于根据图1和图2的混合器组件的主混合器的第二实施例的第一三维侧视图、第二三维侧视图和俯视图。
具体实施方式
图1示出适用于飞机空调系统并包括第一新鲜空气管线12的混合器组件10，第一新鲜空气管线12将第一空调单元14连接到第一预混合器16。以类似的方式， 第二新鲜空气管线18将第二空调单元20连接到第二预混合器22。在混合器组件10工作期间，由第一空调单元14和第二空调单元20产生的冷的新鲜空气流过第一新鲜空气管线12和第二新鲜空气管线18。
混合器组件10进一步包括第一再循环空气管线24，其用于将来自飞机客舱的再循环空气输送到第一预混合器16中。为了通过第一再循环空气管线24输送再循环空气，在第一再循环空气管线24中设置有第一输送装置26。例如，第一输送装置26被配置为鼓风机的形式。为了过滤从飞机客舱排放的再循环空气，在第一再循环空气管线24的入口区域中设置有第一过滤装置28。以类似的方式，第二再循环空气管线30用于将来自飞机客舱的再循环空气输送到第二预混合器22中。为了通过第二再循环空气管线30输送再循环空气，在第二再循环空气管线30中设置有第二输送装置32。设置在第二再循环空气管线30的入口区域中的第二过滤装置34用于过滤从飞机客舱输送到第二再循环空气管线30中的再循环空气。
在第一预混合器16中，流过第一再循环空气管线24的再循环空气与通过第一新鲜空气管线12输送到第一预混合器16的冷的新鲜空气管线混合。以类似的方式，在第二预混合器22中，流过第二再循环空气管线30的再循环空气与通过第二新鲜空气管线18供应到第二预混合器22的冷的新鲜空气混合。
混合器组件10的主混合器36通过第一预混合空气管线38被连接到第一预混合器16，并通过第二预混合空气管线40被连接到第二预混合器22。通过第一预混合空气管线38和第二预混合空气管线40为主混合器36仅供应来自第一预混合器16和第二预混合器22的预混合空气。因此，混合器组件10为两级构造。通过第一预混合空气管线38和第二预混合空气管线40供应到主混合器36的预混合空气的温度和流动速率均可彼此独立地以期望的方式被控制。由于仅为主混合器36供应预混合空气，所以不管怎样在主混合器3中出现的温差可保持相对低。结果，主混合器36的混合效果可被改善，并且即使在流过第一新鲜空气管线12和第二新鲜空气管线18的新鲜气流以及流过第一再循环空气管线24和第二再循环空气管线30的再循环气流的温度和流动速率发生变化，主混合器36实现的混合质量可大约保持恒定。即使气流失效也不会导致能由主混合器36实现的混合质量的急剧下降。最后，主混合器36被妥善地保护而免遭由于主混合器36中的极端温差引起的结冰。
第一连接管线42在设置于第一再循环空气管线24中的第一过滤装置28下游并在设置于第一再循环空气管线24中的第一输送装置26上游从第一再循环空气管线24岔开。在设置于第二再循环空气管线30中的第二过滤装置34下游并在设 置于第二再循环空气管线30中的第二输送装置32上游，第一连接管线42通向第二再循环空气管线。第二连接管线44被进一步提供，其在设置于第一再循环空气管线24中的第一输送装置26下游从第一再循环空气管线24岔开，并在设置于第二再循环空气管线30中的第二输送装置32下游通向第二再循环空气管线30。
由于具有第一连接管线42和第二连接管线44的混合器组件10的开发，如果第一输送装置26发生失效，则可借助仍完好无损的第二输送装置32通过第一过滤装置28将空气输送到第一再循环空气管线24中，并通过第一连接管线42将空气输送到第二再循环空气管线30中。在第二输送装置32下游，流过第二再循环空气管线30的再循环空气可部分地经由第二连接管线44被输送回到第一再循环空气管线24中，并被供应到第一预混合器16。以类似的方式，如果第二输送装置32发生失效，则可借助仍完好无损的第一输送装置26通过第二过滤装置34将再循环空气输送到第二再循环空气管线30中，并最后通过第一连接管线42将再循环空气输送到第一再循环空气管线24中。在第一输送装置26下游，流过第一再循环空气管线24的再循环空气随后可部分地经由第二连接管线44被输送回第二再循环空气管线30中，并被供应到第二预混合器22。
即使输送装置26、32中的一个发生失效，混合器器组件10的这种配置仍能够通过第一过滤装置28和第二过滤装置34将再循环空气供应到混合器组件10中。因此，即使输送装置26、32发生失效，也有均匀流动通过两个过滤装置28、34，因此可避免在仅通过一个过滤装置28、34将再循环空气供应到混合器组件10时将发生的高压损失。此外，保证了过滤装置28、34的均匀加载并由此保证过滤装置28、34的均匀阻塞，这同样有助于避免通过过滤装置28、34的高压损失。
主混合器36中产生的混合空气从主混合器36通过连接到主混合器36的混合空气出口管线46被排放。混合空气出口管线46将主混合器36中产生的混合空气供应到飞机的客舱。而且，预混合空气出口管线48从第一预混合空气管线38岔开，并为飞机的货物区域供应来自第一预混合器16的预混合空气。
图2描绘的混合器组件10与根据图1的系统的不同在于，第一再循环空气管线24和第二再循环空气管线30分别通向汇合管线50，该汇合管线50在设置于第一再循环空气管线24中的第一过滤装置28下游以及在设置于第二再循环空气管线30中的第二过滤装置34下游。汇合管线50通过第一分支管线52被连接到第一预混合器16，并通过第二分支管线54被连接到第二预混合器22。在长度的一部分上，汇合管线50包括可运送相互平行流动的两个汇合管线部分56、58。第一输送装置26被设置在第一汇合管线部分56中，而第二输送装置32被设置在第二 汇合管线部分58中。
如果第一输送装置26发生失效，再循环空气可由仍完好无损的第二输送装置32通过第一过滤装置28输送到第一再循环空气管线24中，并从那里进入汇合管线50。随后可经由第一分支管线52为第一预混合器16供应流过汇合管线50的一些再循环空气。以类似的方式，如果第二输送装置32发生失效，再循环空气可借助仍完好无损的第一输送装置26通过第二过滤装置34和第二再循环空气管线30被输送到汇合管线50中。随后经由第二分支管线54为第二预混合器22供应流过汇合管线50的一些再循环空气。
如同图1中例示的系统的管线配置，即使输送装置26、32发生失效，图2中描绘的混合器组件10的管线配置也能够使再循环空气输送通过两个过滤装置28、34。因而，类似地防止在再循环空气仅通过一个过滤装置28、34被输送时将会引起的高压损失。而且，实现了通过两个过滤装置28、34的均匀流动，并因此实现了两个过滤装置28、34的均匀阻塞。
图3a至图3c示出能用于根据图1和图2的混合器组件10的第一预混合器16的第一实施例。第一预混合器16被配置为管状混合器的形式，并包括新鲜空气管线连接部60以及再循环空气连接部62。新鲜空气管线连接部60与再循环空气管线连接部62相对于彼此成大约90°的角度被设置，因此再循环空气以大约90°的角度被供应到流过第一预混合器16的新鲜气流。新鲜空气管线连接部60具有的流动横截面比第一预混合器16的设置在新鲜空气管线连接部60下游的预混合部分64小，由此用作将高速的新鲜空气供应到预混合部分64中的喷嘴。由于高速供应到预混合部分64中的新鲜气流的喷射效果，预混合部分64中的压力损失被降至最低。
包括流动控制楔68的流动控制装置66被设置在预混合器16的再循环空气管线连接部62中。流动控制楔68的横截面沿通过再循环空气管线连接部62的再循环空气的流动方向变宽，并将流过再循环空气管线连接部62的再循环气流分隔成两股分流。这导致暖旁流的形成，暖旁流将自身定位为围绕冷的新鲜气流，由此防止第一预混合器16的结冰。而且，借助流动控制楔68，实现通过新鲜空气管线连接部60和再循环空气管线连接部62供应到第一预混合器16的冷气流和暖气流的分层。
图4a至图4c中所示的第一预混合器16与根据图3a至图3c的第一预混合器16的不同仅在于，设置在再循环空气管线连接部62中的流动控制装置66不仅仅包括一个流动控制楔68，而是包括两个流动控制楔68、68’。包括两个流动控制楔 68、68’的流动控制装置66实现了流过再循环空气管线连接部62的再循环气流的进一步分隔，由此实现了第一预混合器16中的冷气流和暖气流的更大分层。
最后，图5a至图5c所描绘的第一预混合器16与根据图4a至图4c的第一预混合器16的不同在于，新鲜空气管线连接部60为两部分构造，其中两个分连接部的每一个具有的流动横截面与图4a至图4c中描绘的第一预混合器16的新鲜空气管线连接部60相比被再次减小。结果，增强了新鲜空气管线连接部60的喷嘴效果。
尽管图3a至图3c、图4a至图4c和图5a至图5c示出每种情况下的第一预混合器16，但是用在根据图1和图2的混合器组件10中的第二预混合器22当然也可以图3a至图3c、图4a至图4c和图5a至图5c中描绘的方式被设计。根据需要，第一预混合器16和第二预混合器22可为相同或不同的设计。
在图6a至图6c中示出适用于根据图1和图2的混合器组件10中的主混合器36的第一实施例。主混合器36包括第一预混合空气连接部70和第二预混合空气连接部72。预混合空气连接部70、72被基本上彼此相对地设置，以这样的一种方式，来自第一预混合器16和第二预混合器22的预混合气流从基本上相反的方向被供应到主混合器36，并在主混合器36的混合部分74中彼此相撞。第一预混合空气连接部70和第二预混合空气连接部72各自具有基本上沿椭圆形路径的路线。在图6a至图6c所示的实施例中，第二预混合空气连接部72比第一预混合空气连接部70具有更大的流动横截面。
最后，在图7a至图7c中描绘适用于根据图1和图2的混合器组件10的主混合器36的另外的实施例。图7a至图7c所示的主混合器36与根据图6a至图6c的主混合器36的不同基本上在于，在第一预混合空气连接部70和第二预混合空气连接部72中设置有流动控制装置76。流动控制装置76每种情况下包括流动控制楔78，流动控制楔78的横截面沿通过第一预混合空气连接部70和第二预混合空气连接部72的预混合空气的流动方向变宽。
Claims (13)
1.一种用于飞机空调系统的混合器组件(10)，包括：
多个新鲜空气管线(12、18)，所述多个新鲜空气管线(12、18)适于在所述混合器组件(10)工作期间被冷的新鲜空气流过；
第一和第二再循环空气管线(24、30)，所述第一和第二再循环空气管线(24、30)适于在所述混合器组件(10)工作期间被从飞机客舱排放的再循环空气流过；
第一预混合器(16)，所述第一预混合器(16)被连接到至少一个新鲜空气管线(12)和至少一个再循环空气管线(24)，并适于将通过所述新鲜空气管线(12)输送到所述第一预混合器(16)中的新鲜空气与通过第一再循环空气管线(24)输送到所述第一预混合器(16)中的再循环空气混合；
第二预混合器(22)，所述第二预混合器(22)被连接到至少一个新鲜空气管线(18)和至少一个再循环空气管线(30)，并适于将通过所述新鲜空气管线(18)输送到所述第二预混合器(22)中的新鲜空气与通过所述再循环空气管线(30)输送到所述第二预混合器(22)中的再循环空气混合；
主混合器(36)，所述主混合器(36)通过第一预混合空气管线(38)被连接到所述第一预混合器(16)并通过第二预混合空气管线(40)被连接到所述第二预混合器(22)，其中所述主混合器(36)适于通过所述第一预混合空气管线(38)和所述第二预混合空气管线(40)被专门供应有来自所述第一预混合器和/或第二预混合器(16、22)的预混合空气，
设置于所述第一再循环空气管线(24)中的第一过滤装置(28)，以及
设置于所述第二再循环空气管线(30)中的第二过滤装置(34)，
其特征在于，所述混合器组件(10)包括第一连接管线(42)，所述第一连接管线(42)在设置于所述第一再循环空气管线(24)中的所述第一过滤装置(28)下游从所述第一再循环空气管线(24)岔开，并在设置于所述第二再循环空气管线(30)中的第二过滤装置(34)下游通向所述第二再循环空气管线(30)。
2.根据权利要求1所述的混合器组件，
其特征在于所述混合器组件(10)包括第二连接管线(44)，所述第二连接管线(44)在设置于所述第一再循环空气管线(24)中的第一输送装置(26)下游从所述第一再循环空气管线(24)岔开，并在设置于所述第二再循环空气管线(30)中的第二输送装置(32)下游通向所述第二再循环空气管线(30)。
3.根据权利要求1或2所述的混合器组件，
其特征在于所述第一再循环空气管线(24)和第二再循环空气管线(30)通向汇合管线(50)，所述汇合管线(50)经由第一分支管线(52)被连接到所述第一预混合器(16)并经由第二分支管线(54)被连接到所述第二预混合器(22)，其中所述汇合管线(50)优选在所述汇合管线(50)的长度的一部分上包括适于运送相互平行流动的两个汇合管线部分(56、58)，第一输送装置(26)被设置在第一汇合管线部分(56)中，并且第二输送装置(32)被设置在第二汇合管线部分(58)中。
4.根据权利要求1所述的混合器组件，
其特征在于所述第一预混合器和/或所述第二预混合器(16、22)被配置为管状混合器的形式，和/或在于所述第一预混合器和/或所述第二预混合器(16、22)的新鲜空气管线连接部(60)和再循环空气管线连接部(62)被设置为使得，暖的再循环空气以大约45°至90°的角度被供应到流过所述第一预混合器和/或所述第二预混合器(16、22)的冷的新鲜气流。
5.根据权利要求4所述的混合器组件，
其特征在于所述第一预混合器和/或所述第二预混合器(16、22)的所述新鲜空气管线连接部(60)具有比所述第一预混合器(16)和/或第二预混合器(22)的设置在所述新鲜空气管线连接部(60)下游的预混合部分(64)小的流动横截面并特别为两部分构造，在所述第一预混合器和/或所述第二预混合器(16、22)的所述再循环空气管线连接部(62)中设置有流动控制装置(66)，所述流动控制装置(66)特别包括至少一个流动控制楔(68、68’)，所述至少一个流动控制楔(68、68’)的横截面沿通过所述再循环空气管线连接部(62)的再循环空气的流动方向变宽，和/或在于在所述第一预混合器和/或所述第二预混合器(16、22)的所述新鲜空气管线连接部(60)中设置有流动控制装置，所述流动控制装置特别包括至少一个流动控制楔，所述流动控制楔的横截面沿通过所述新鲜空气管线连接部(60)的新鲜空气的流动方向变宽。
6.根据权利要求1所述的混合器组件，
其特征在于所述主混合器(36)包括第一预混合空气连接部(70)和第二预混合空气连接部(72)，所述第一预混合空气连接部(70)和所述第二预混合空气连接部(72)被设置为使得，来自所述第一预混合器和所述第二预混合器(16、22)的预混合气流从基本上相反的方向被供应到所述主混合器(36)并在所述主混合器(36)的混合部分(74)中彼此相撞。
7.根据权利要求6所述的混合器组件，
其特征在于所述主混合器(36)的所述第一预混合空气连接部和/或所述第二预混合空气连接部(70、72)具有基本上沿椭圆形路径的路线，和/或在于，在所述主混合器(36)的所述第一预混合空气连接部和/或所述第二预混合空气连接部(70、72)中设置有流动控制装置(76)，所述流动控制装置(76)特别包括至少一个流动控制楔(78)，所述至少一个流动控制楔(78)的横截面沿通过所述第一预混合空气连接部和/或所述第二预混合空气连接部(70、72)的预混合空气的流动方向变宽。
8.一种操作用于飞机空调系统的混合器组件(10)的方法，包括以下步骤：
通过多个新鲜空气管线(12、18)输送冷的新鲜空气；
通过第一和第二再循环空气管线(24、30)输送从飞机客舱排放的再循环空气；
在第一预混合器(16)中将来自至少一个新鲜空气管线(12)的新鲜空气与来自至少一个再循环空气管线(30)的再循环空气预混合；
在第二预混合器(22)中将来自至少一个新鲜空气管线(18)的新鲜空气与来自至少一个再循环空气管线(24、30)的再循环空气预混合；
在主混合器(36)中将在所述第一预混合器(16)和所述第二预混合器(22)中预混合的空气混合，
其中所述主混合器(36)被专门供应有来自所述第一预混合器和/或所述第二预混合器(16、22)的预混合空气，
借助合适的第一过滤装置(28)过滤流过所述第一再循环空气管线(24)的所述再循环空气，
借助合适的第二过滤装置(34)过滤流过所述第二再循环空气管线(30)的所述再循环空气，
其特征在于，如果用于通过所述第一再循环空气管线(24)输送再循环空气的第一输送装置(26)发生失效或用于通过所述第二再循环空气管线(30)输送再循环空气的第二输送装置(32)发生失效，流过所述第一再循环空气管线或所述第二再循环空气管线(24、30)的再循环空气由仍完好无损的输送装置(26、32)通过第一连接管线(42)输送到所述第二再循环空气管线或所述第一再循环空气管线(24、30)，所述第一连接管线(42)在设置于所述第一再循环空气管线(24)中的所述第一过滤装置(28)下游从所述第一再循环空气管线(24)岔开，并在设置于所述第二再循环空气管线(30)中的第二过滤装置(34)下游通向所述第二再循环空气管线(30)。
9.根据权利要求8所述的方法，
其特征在于，如果所述第一输送装置或所述第二输送装置(26、32)发生失效，流过所述第一再循环空气管线或所述第二再循环空气管线(24、30)的再循环空气由仍完好无损的输送装置(26、32)通过第二连接管线(44)输送回到所述第一再循环空气管线或所述第二再循环空气管线(24、30)中，所述第二连接管线(44)在设置于所述第一再循环空气管线(24)中的第一输送装置(26)下游从所述第一再循环空气管线(24)岔开，并在设置于所述第二再循环空气管线(30)中的第二输送装置(32)下游通向所述第二再循环空气管线(30)。
10.根据权利要求8或9所述的方法，
其特征在于，如果用于通过第一再循环空气管线(24)输送再循环空气的第一输送装置(26)发生失效或用于通过第二再循环空气管线(30)输送再循环空气的第二输送装置(32)发生失效，流过所述第一再循环空气管线或所述第二再循环空气管线(24、30)的再循环空气由仍完好无损的输送装置(26、32)输送到汇合管线(50)中，所述第一再循环空气管线(24)和所述第二再循环空气管线(30)通向所述汇合管线(50)，并且所述汇合管线(50)经由第一分支管线(52)被连接到所述第一预混合器(16)并经由第二分支管线(54)被连接到所述第二预混合器(22)，其中所述汇合管线(50)优选在所述汇合管线(50)的长度的一部分上包括适于运送彼此平行流动的两个汇合管线部分(56、58)，所述第一输送装置(26)被设置在第一汇合管线部分(56)中，并且所述第二输送装置(32)被设置在第二汇合管线部分(58)中。
11.根据权利要求8所述的方法，
其特征在于暖的再循环空气以大约90°的角度被供应到流过所述第一预混合器和/或所述第二预混合器(16、22)的冷的新鲜气流，冷的新鲜空气通过新鲜空气管线连接部(60)被供应到所述第一预混合器和/或所述第二预混合器(16、22)，所述新鲜空气管线连接部(60)具有比所述第一预混合器和/或所述第二预混合器(16、22)的设置在所述新鲜空气管线连接部(60)下游的预混合部分(64)小的流动横截面，并且所述新鲜空气管线连接部(60)特别为两部分构造，通过所述第一预混合器和/或所述第二预混合器(16、22)的再循环空气管线连接部(62)的再循环空气的流动借助流动控制装置(66)而被控制，所述流动控制装置(66)被设置在所述再循环空气管线连接部(62)中并特别包括至少一个流动控制楔(68、68’)，所述至少一个流动控制楔(68、68’)的横截面沿通过所述再循环空气管线连接部(62)的再循环空气的流动方向变宽，和/或在于通过所述第一预混合器和/或所述第二预混合器(16、22)的所述新鲜空气管线连接部(60)的新鲜空气的流动借助流动控制装置而被控制，所述流动控制装置被设置在所述新鲜空气管线连接部(60)中并特别包括至少一个流动控制楔，所述至少一个流动控制楔的横截面沿通过所述新鲜空气管线连接部(60)的新鲜空气的流动方向变宽。
12.根据权利要求8所述的方法，
其特征在于来自所述第一预混合器和所述第二预混合器(16、22)的预混合气流从基本相反的方向被供应到所述主混合器(36)并在所述主混合器(36)的混合部分(74)中彼此相撞，其中所述主混合器(36)的第一预混合空气连接部和/或第二预混合空气连接部(70、72)特别具有基本上沿椭圆形路径的路线，和/或在于通过所述主混合器(36)的所述第一预混合空气连接部和/或所述第二预混合空气连接部(70、72)的预混合空气的流动借助流动控制装置(76)而被控制，所述流动控制装置(76)被设置在所述主混合器(36)的所述第一预混合空气连接部和/或所述第二预混合空气连接部(70、72)中并特别包括至少一个流动控制楔(78)，所述至少一个流动控制楔(78)的横截面沿通过所述第一预混合空气连接部和/或所述第二预混合空气连接部(70、72)的预混合空气的流动方向变宽。
13.一种飞机空调系统，
其特征在于根据权利要求1至7中任一项所述的混合器组件(10)。
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