CN102971215B - 压缩机/涡轮机装置、空调单元以及用于操作压缩机/涡轮机装置的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于飞机空调系统的空调单元(200)的压缩机/涡轮机装置(10),包括:过程空气供应管路(12),该过程空气供应管路(12)被设计为将由过程空气源(14)产生的过程空气供应到压缩机(16)。检测设备(18)被设计为检测流过所述过程空气供应管路(12)的过程空气的温度的特征信号。涡轮机(22)被设计为驱动所述压缩机(16)。冷却设备(28)被设置在将所述压缩机(16)连接到所述涡轮机(22)的过程空气管路(26)中,并且被设计为冷却所述压缩机(16)排出的并沿所述涡轮机(22)的方向流过所述过程空气管路(26)的过程空气。连接管路(30)在所述冷却设备(28)的下游从所述过程空气管路(26)分支,并通向所述过程空气供应管路(12)。控制设备(20)被设计为根据由所述检测设备(18)检测的信号来控制通过所述连接管路(30)的过程空气流。
Description
技术领域
本发明涉及一种供飞机空调系统的空调单元使用的压缩机/涡轮机装置、一种用于飞机空调系统的空调单元,以及一种用于操作供飞机空调系统的空调单元使用的压缩机/涡轮机装置的方法。
背景技术
所谓的基于空气的空调系统目前通常被用于商用飞机中,以对飞机客舱进行空气调节。飞机空调系统用于冷却飞机客舱,否则飞机客舱将由于诸如例如暴晒、乘客的体热以及来自飞机上存在的装备的废热之类的热载荷而过热。另外,飞机空调系统将新鲜空气充分供应到飞机客舱,以确保所规定的最小比例的氧气存在于飞机客舱中。目前常用的基于空气的空调系统的操作原理被图示在图1中。
在图1所示的飞机空调系统中,在飞机飞行时飞机发动机排出的或由独立于发动机形成的压缩机产生的热过程空气,被供应到空调单元。在高温和高压下供应的过程空气在流过热交换单元以及压缩和膨胀单元时在空调单元中被处理,使得其作为膨胀的和冷却的过程空气离开压缩和膨胀单元。该膨胀的和冷却的过程空气作为新鲜空气被供应到混合室,在那里其与从飞机客舱移除的再循环空气混合。在混合室中产生的新鲜空气和再循环空气的空气混合物最终被导入飞机客舱中。
在图2中可看出目前常用的空调单元100的结构。空调单元100包括过程空气供应管路102,由以飞机发动机或单独的压缩机形式表现的过程空气源103产生的热过程空气,在高压下通过过程空气供应管路102被供应到空调单元100。为了控制通过过程空气供应管路102的过程空气流,控制阀104被布置在过程空气供应管路102中。流过过程空气供应管路102的空气被引导通过第一热交换器106,在该过程中被冷却到大约40℃至100℃,并随后被供应到压缩机108。在压缩机108中,过程空气在该过程中被压缩并被加热。为了避免对压缩机108和/或空调单元100的布置在压缩机108下游的部件的损坏,空气在流过压缩机108时的加热无论如何必须被限制到大约220℃至260℃的温度。因此,通过第一热交换器106对待被供应到压缩机108的过程空气的冷却,使在压缩机108中对过程空气的更高压缩成为可能,并由此使实现更高冷却 能力的空调单元100成为可能。
来自压缩机108的压缩的过程空气通过管路110被供应到第二热交换器112,在流过第二热交换器112时被冷却,并随后通过管路114被导入第三热交换器116和第四热交换器118以进一步冷却。第四热交换器118排出的过程空气通过管路120返回到第三热交换器116,并且在再次流过第三热交换器116时由从第二热交换器112通过管路114导入第三热交换器116中的空气的传热而被加热。加热的过程空气通过管路112被供应到涡轮机124。在涡轮机124中,空气被膨胀并在该过程中再次被冷却。压缩机108与涡轮机124一起被布置在共用轴125上,并由涡轮机124驱动。涡轮机124排出的过程空气最终通过管路126再次被供应到第四热交换器118。在再次流过第四热交换器118时,涡轮机124排出的过程空气由从第二热交换器112通过管路114导入第三热交换器116中并随后导入第四热交换器118中的空气的传热而被加热。
第一热交换器106和第二热交换器112各自被布置在冲压空气管道128中,冷的周围空气在飞机飞行时流过冲压空气管道128。相比之下,当飞机在地面时,风机130用于将周围空气输送通过冲压空气管道128以冷却第一热交换器106和第二热交换器112。不仅飞机在飞行时而且其在地面时,通过布置在冲压空气管道128的入口区域132中的风门片136和出口区域134中的风门片138的适当定位,来控制通过冲压空气管道128的周围空气流。风机130与压缩机108和涡轮机124一起被布置在共用轴125上,使得涡轮机124不仅驱动压缩机108,而且驱动风机130。包括涡轮机124、压缩机108和风机130的组件通常被称为空气循环机(ACM),如需要,ACM还可包括多个涡轮机、多个压缩机和/或多个风机。
在现有技术已知的空调单元的操作中,可能出现待被供应到压缩机的过程空气的温度由于例如在飞机的起飞过程中或在故障发生时过程空气源的操作状态,或者由于第一热交换器的功能障碍而升高的操作情况。为了防止空调单元的部件,特别是压缩机在这种操作情况中由于过高的过程空气温度而损坏,必须降低空调单元的冷却能力或者甚至完全关闭空调单元。然而,这导致飞机上的乘客和工作人员的舒适性大幅度降低,并且在极端情况下甚至可能有必要中止飞行。
文献EP 1555295和DE 19963280示出空调系统,其中冷却设备被插入过程空气供应管路中,使得在连接到过程空气源的端部区域中流过过程空气供应管路的过程空气比在连接到压缩机的端部区域中流过过程空气供应管路的过程空气具有更高的温度。
发明内容
本发明所基于的目的在于,明确说明一种供飞机空调系统的空调单元使用的压缩机/涡轮机装置,其能够使空调单元在供应到压缩机的过程空气的温度增加的情况下以足够的冷却能力继续操作。此外,本发明所基于的目的在于,提供一种装备有这种用于飞机空调系统的压缩机/涡轮机装置的空调单元以及一种用于操作这种压缩机/涡轮机装置的方法。
该目的通过具有权利要求1的特征的压缩机/涡轮机装置、通过具有权利要求6的特征的用于飞机空调系统的空调单元,以及通过具有权利要求8的特征的用于操作压缩机/涡轮机装置的方法而被实现。
根据本发明的适用于飞机空调系统的空调单元的压缩机/涡轮机装置包括过程空气供应管路,该过程空气供应管路被设计为用于将由过程空气源产生的过程空气供应到压缩机。飞机的发动机而且单独形成的压缩机可被用作所述过程空气源。此外,所述压缩机/涡轮机装置包括检测设备,该检测设备被设计为检测流过所述过程空气供应管路的过程空气的温度的信号特征。例如,所述检测设备可被表现为例如温度传感器的形式。然而,作为对此的替代或补充,由于至少在所述过程空气源的适当的操作参数已知时,流过所述过程空气供应管路的过程空气的压力还允许依据过程空气的温度得出结论,因此还可使用适用于检测流过所述过程空气供应管路的过程空气的压力的检测设备。如果需要,例如由于冗余的原因,也可存在多个检测设备。
此外,根据本发明的所述压缩机/涡轮机装置包括被设计为驱动所述压缩机的涡轮机。例如,所述涡轮机可与例如所述压缩机一起被布置在共用轴上。此外,提供冷却设备,该冷却设备被布置在将所述压缩机连接到所述涡轮机的过程空气管路中,并且被设计为冷却所述压缩机排出的并沿所述涡轮机的方向流过所述过程空气管路的过程空气。优选地,所述冷却设备包括至少一个热交换器,其中所述热交换器可为布置在所述空调单元的冲压空气管道中的热交换器,冷的周围空气流过该热交换器以便冷却流过所述过程空气管路的过程空气。然而,作为对此的替代,布置在过程空气管路中的热交换器还可为所述空调单元的热交换器,压缩机/涡轮机装置的涡轮机所排出的膨胀的并且随后冷却的过程空气流过该热交换器,以便冷却流过所述过程空气管路的过程空气。如果需要,所述冷却设备还可包括连续布置在所述过程空气管路中的多个热交换器,其中所述热交换器可为所述空调单元的上述热交换器。
根据本发明的所述压缩机/涡轮机装置的连接管路在所述冷却设备的下游从所述过程空气管路分支并通向过程空气供应管路。控制设备被设计为根据由所述检测设备 检测的信号和流过所述过程空气供应管路的过程空气的温度的特征来控制通过所述连接管路的过程空气流。换言之,在所述控制设备的控制下,如有必要,在所述冷却设备的下游流过所述过程空气管路的冷却的过程空气可通过所述连接管路被导入所述过程空气供应管路中,以便控制沿所述压缩机方向流过所述过程空气供应管路的过程空气的温度。
根据本发明的所述压缩机/涡轮机装置通过适当控制通过所述连接管路的过程空气流,使其可以对沿所述压缩机的方向流过所述过程空气供应管路的过程空气的温度的变化做出反应。具体来说,可通过将冷却的过程空气从所述过程空气管路供应到所述过程空气供应管路中,来有效降低沿所述压缩机的方向流过所述过程空气供应管路的过程空气的温度。因而,在供应到压缩机/涡轮机装置的压缩机的过程空气的温度增加的情况下,根据本发明的压缩机/涡轮机装置的压缩机也可以以恒定的或仅稍微降低的压缩能力被操作。结果,在沿压缩机的方向流过过程空气供应管路的过程空气的温度增加的情况下,装备有根据本发明的压缩机/涡轮机装置的空调单元也可继续以充足的冷却能力被操作,使得可确保飞机上人员的舒适性以及飞行的不受防碍的继续。
在连接到过程空气源的端部区域中流过过程空气供应管路的过程空气,与在连接到压缩机的端部区域中流过过程空气供应管路的过程空气具有基本相同的温度。换言之,在根据本发明的所述压缩机/涡轮机装置中,过程空气源被直接连接到所述压缩机/涡轮机装置,即没有插入例如以热交换器形式表现的用于冷却流过过程空气供应管路的过程空气的冷却设备。在根据本发明的所述压缩机/涡轮机装置中,通常在已知系统(见图2)中使用的第一热交换器可被省略。结果,可有利地降低所述压缩机/涡轮机装置的重量和系统复杂性。
优选地,控制设备被设计为根据由检测设备检测的信号和流过过程空气供应管路的过程空气的温度的特征,来控制通过所述连接管路的过程空气流和/或所述冷却设备的操作,以这种方式来防止流过所述过程空气供应管路的过程空气的温度超过预定的最大值。例如,基于将过程空气供应到压缩机/涡轮机装置的压缩机中的压缩机的期望的压缩能力,预定的最大值可例如为能允许温度的最大值,并且在180℃至220℃的温度范围中。为了控制通过所述连接管路的过程空气流,所述控制设备可控制例如从所述过程空气管路分流的冷却的过程空气的容积流量。所述冷却设备的操作可例如通过适当控制供应到所述冷却设备的冷却介质,由所述控制设备控制。例如,所述控制设备可控制冲压空气管道入口风门片和冲压空气管道出口风门片的位置,以便控制冷的周围空气通过布置在冲压空气管道中的所述冷却设备的热交换器的流动。
此外,所述控制设备可被设计为根据由所述检测设备检测的信号和流过所述过程空气供应管路的过程空气的温度的特征来控制所述压缩机的操作,以这种方式使过程空气在所述压缩机中压缩时经受的温度增加不会超过能允许的最大值。能允许的温度增加的最大值被优选选择为,可靠防止所述压缩机以及所述压缩机/涡轮机装置中的布置在所述压缩机下游的部件由于过高的过程空气温度而损坏,并且该能允许的温度增加的最大值在例如大约220℃至260℃的范围中。在所述控制设备的控制下,如果即使通过适当控制通过所述连接管路的过程空气流并控制所述冷却设备的操作,不再可能充分冷却流过所述过程空气供应管路的过程空气,则可由此降低所述压缩机的压缩能力,或者甚至可完全关闭所述压缩机。
根据本发明的所述压缩机/涡轮机装置的用于控制通过所述连接管路的过程空气流的所述控制设备,优选被设计为控制被布置在所述连接管路中的阀。例如,该阀可为具有可变流动横截面的电磁阀。仅包括所述连接管路和布置在所述连接管路中的所述阀作为附加部件的压缩机/涡轮机装置,以特别低的重量和特别低的复杂性为特征。
在根据本发明的所述压缩机/涡轮机装置的优选实施例中,进一步存在风机,该风机被设计为由所述压缩机/涡轮机装置的所述涡轮机驱动。例如,所述风机可为布置在装备有所述压缩机/涡轮机装置的空调单元的冲压空气管道中,并且用于当飞机在地面时将周围空气输送通过所述冲压空气管道或布置在所述冲压空气管道中的热交换器。所述风机优选与所述压缩机/涡轮机装置的所述涡轮机和所述压缩机一起布置在共用轴上。
此外,根据本发明的所述压缩机/涡轮机装置可包括另外的涡轮机,该另外的涡轮机被设计为驱动所述压缩机和/或所述风机。所述过程空气管路可将所述压缩机连接到所述涡轮机或所述另外的涡轮机。必不可少的仅在于例如以热交换器形式表现的冷却设备,该冷却设备被布置在所述过程空气管路中以冷却流过所述过程空气管路的过程空气。
根据本发明的用于飞机空调系统的空调单元包括上述的压缩机/涡轮机装置。优选地,所述空调单元被进一步设计为驱动所述压缩机/涡轮机装置的所述压缩机和/或所述风机。马达可被表现为例如电动机的形式,并被用于确保为所述压缩机和/或所述风机供应充足的驱动能,即使供应到所述压缩机/涡轮机装置的所述压缩机的过程空气的压力不够高至能够单独通过所述涡轮机驱动所述压缩机和/或所述风机。例如,所述马达可与所述压缩机和所述涡轮机以及所述风机(如果存在)一起被布置在共用轴上。在理论上,将所述马达定位在所述轴上的不同位置是能想到的。
在根据本发明的用于操作供飞机空调系统的空调单元的压缩机/涡轮机装置使用的方法中,由过程空气源产生的过程空气通过过程空气供应管路被供应到压缩机。此 外,流过所述过程空气供应管路的过程空气的温度的信号特征被检测。所述压缩机排出的过程空气通过冷却设备被冷却,所述冷却设备被布置在将所述压缩机连接到涡轮机的过程空气管路中。冷却的过程空气被供应到所述涡轮机,该涡轮机被设计为驱动所述压缩机。根据所检测的流过所述过程空气供应管路的过程空气的温度的信号特征,来控制通过连接管路的过程空气流,该连接管路在所述冷却设备的下游从所述过程空气管路分支并通向所述过程空气供应管路。
优选地,在连接到所述过程空气源的端部区域中流过所述过程空气供应管路的过程空气,与在连接到所述压缩机的端部区域中流过所述过程空气供应管路的过程空气具有相同的温度。
优选地,根据由所述检测设备检测的信号和流过所述过程空气供应管路的过程空气的温度特征来控制通过所述连接管路的过程空气流和/或所述冷却设备的操作,以这种方式来防止流过所述过程空气供应管路的过程空气的温度超过预定的最大值。
此外,根据由所述检测设备检测的信号和流过所述过程空气供应管路的过程空气的温度的特征来控制所述压缩机的操作,以这种方式使过程空气在所述压缩机中压缩时经受的温度增加不超过能允许的最大值。
可通过控制被布置在所述连接管路中的阀来控制通过所述连接管路的过程空气流。
此外,可由所述压缩机/涡轮机装置中的所述涡轮机驱动风机。
最后,另外的涡轮机可驱动所述压缩机和/或所述风机,所述过程空气管路将所述压缩机连接到所述涡轮机或所述另外的涡轮机。
附图说明
现在将参照所附的示意图更加详细地解释本发明的优选实施例,其中:
图1示出已知飞机空调系统的操作原理的表示;
图2示出适用于已知飞机空调系统的空调单元的结构;
图3示出适用于飞机空调系统的空调单元的压缩机/涡轮机装置的第一实施例;
图4示出适用于飞机空调系统的空调单元的压缩机/涡轮机装置的第二实施例;
图5示出适用于飞机空调系统的空调单元的压缩机/涡轮机装置的第三实施例;
图6示出适用于飞机空调系统的空调单元的压缩机/涡轮机装置的第四实施例;
图7示出适用于飞机空调系统的空调单元的压缩机/涡轮机装置的第五实施例;
图8示出适用于飞机空调系统的空调单元的压缩机/涡轮机装置的第六实施例;以及
图9示出适用于飞机空调系统并装备有根据图4的压缩机/涡轮机装置的空调单元。
具体实施方式
图3至图8示出压缩机/涡轮机装置10的不同实施例,该压缩机/涡轮机装置10适用于图9中描绘的飞机空调系统的空调单元200。图3所示的压缩机/涡轮机装置10包括过程空气供应管路12,过程空气供应管路12的第一端部被连接到过程空气源14。在各图中所示的压缩机/涡轮机装置10的实施例中,过程空气源14由飞机发动机形成。流过过程空气供应管路12的过程空气以相对低的压缩机级从飞机发动机排出。因此,与流过现有技术中已知的且描绘在图2中的空调系统100的过程空气供应管路102的、连接到过程空气源103的端部的过程空气相比,在连接到过程空气源14的端部区域中流过过程空气管路12的过程空气具有较低的压力,并且还具有较低的温度。
过程空气供应管路12的第二端部被连接到压缩机16。过程空气供应管路12将由过程空气源14产生的过程空气直接供应到压缩机16,即不插入用于冷却过程空气的冷却设备。因而,从根据图2的现有技术已知的空调单元100的第一热交换器106在压缩机/涡轮机装置10中被省略。因此,在过程空气供应管路12的连接到过程空气源14的第一端部区域中流过过程空气供应管路12的过程空气,与在过程空气供应管路12的连接到压缩机16的第二端部区域中流过过程空气供应管路12的过程空气具有基本相同的温度。
检测设备18被布置在过程空气供应管路12中,其被设计为检测流过过程空气供应管路12的过程空气的温度的信号特征。在各图所描绘的压缩机/涡轮机装置10的实施例中,检测设备18被表现为温度传感器的形式。由检测设备18检测的信号被供应到以电子控制单元的形式表现的控制设备20。
此外,压缩机/涡轮机装置10还包括涡轮机22,涡轮机22被设计为驱动压缩机16并与压缩机16布置在共用轴24上。过程空气管路26将压缩机16连接到涡轮机22,使得压缩机16排出的被压缩和被加热的过程空气可通过过程空气管路 26被导入涡轮机22。冷却设备28被布置在过程空气管路26中,其用于冷却流过过程空气管路26的过程空气。例如,冷却设备28可包括至少一个热交换器。过程空气在冷却设备28中经受冷却至一温度,该温度低于过程空气源14在过程空气源14的正常操作中供应到过程空气供应管路的过程空气的温度。
连接管路30在冷却设备28的下游从过程空气管路26分支,并在压缩机16的下游通向空气供应管路12。以具有变化的流动横截面的电磁阀形式表现的阀32被布置在连接管路30中,用于控制通过连接管路30的过程空气流。阀32的操作由控制设备20控制。
在压缩机/涡轮机装置10的正常操作中,即当流过过程空气供应管路12的过程空气具有的温度低于大约180℃至220℃的能允许的最大温度时,阀32保持关闭,使得在冷却设备28的下游流过过程空气管路26的过程空气被单独供应到涡轮机22。相比之下,如果控制设备20根据由检测设备18发送到其的信号确定流过过程空气供应管路12的过程空气的温度超过能允许的最大温度,则控制设备20将阀32移动至打开位置。具体来说,控制设备20根据由检测设备18检测的信号控制阀32的流动横截面,以这种方式使流过过程空气供应管路12的过程空气的温度通过从过程空气管路26供应较冷的空气而被降至低于能允许的最大值。由于在压缩机16的下游流过过程空气管路26的过程空气因为过程空气在压缩机16中的压缩而具有比流过过程空气供应管路12的过程空气高的压力,因此可以省略用于将流过过程空气管路26的过程空气通过连接管路30输送入过程空气供应管路12的输送设备。
如果控制设备20根据检测设备18发送到其的信号确定,流过过程空气管路26供应进入空气供应管路12的过程空气不足以将流过过程空气供应管路12的过程空气的温度降至低于预定的最大值,则控制设备20还可以增加冷却设备28的冷却能力的方式控制冷却设备28的操作。如果控制设备20检测到需要从过程空气管路26分流更多的过程空气容积流量,以将流过过程空气供应管路12的过程空气的温度降至低于预定的最大值,则也可通过控制设备20控制冷却设备28的操作。然而,在理论上,对从过程空气管路26分流的过程空气流的控制先于对冷却设备28的操作的控制。
对从过程空气管路26分流的过程空气流的适当控制和/或通过控制设备20对冷却设备28的操作的适当控制,可靠地防止过程空气的温度在压缩机16中以压缩机16的预定压缩能力压缩时升至大约220℃至260℃的预定最大值之上。这防止由于过高的过程空气温度损坏压缩机16,和/或压缩机/涡轮机装置10的布置在压缩机16下游的部件。因此,压缩机/涡轮机装置10和装备有压缩机/涡轮机装置10的空调单元200可继续被操作,即使在飞机起飞过程中或在故障发生时,由过程空气源14供应到过程空气供应管路12的过程空气具有的温度高于待被供应到压缩机16的过程空气的能允许的最大温度值。
如果控制设备20确定由过程空气源14供应到过程空气供应管路12的过程空气的温度在过程空气进入压缩机16之前不能通过从连接管路30供应较冷的过程气体而被降至低于220℃的预定最大值,则控制设备20以降低压缩机16的压缩能力并由此减少过程空气在流过压缩机16时的加热这种方式控制压缩机16的操作。考虑到冷却设备28的恒定的冷却能力,因而较冷的空气在冷却设备28的下游是能获得的,并且可通过连接管路30被导入过程空气供应管路12中。只有流过过程空气管路26的过程空气的温度即使通过降低压缩机16的压缩能力也不能被充分降低,以将流过过程空气供应管路12的所述温度降低至低于220℃的能允许的最大值时,压缩机/涡轮机装置10才被控制设备20关闭以防止由于过热过程空气对压缩机16以及压缩机/涡轮机装置10的布置在压缩机60下游的部件造成损坏。
图4所示的压缩机/涡轮机装置10的实施例与根据图3的装置的不同在于,风机34与压缩机16和涡轮机22一起被布置在共用轴24上。除此以外,根据图4的压缩机/涡轮机装置10的结构和功能与根据图3的压缩机/涡轮机装置的结构和功能一致。
从图9中可看出,风机34用于当飞机在地面上时将周围空气输送通过装备有压缩机/涡轮机装置10的空调单元200的冲压空气管道36。用于控制通过冲压空气管道36的周围空气流的风门片42、44,分别被提供在冲压空气管道36的入口区域38和出口区域40中。在根据图9的空调单元200中,冷却设备28由布置在冲压空气管道36中的热交换器46以及布置在热交换器46下游的另外的热交换器48形成。图9所示的空调单元200的热交换器46就其结构和功能而言相当于从现有技术已知并被显示在图2中的空调单元100中的第二热交换器112。类似地,根据图9的空调单元200的另外的热交换器48就其结构和功能而言相当于从现有技术已知并被描绘在图2中的空调单元100的第三热交换器116。此外,空调单元200包括阀49以及第三热交换器50,阀49相当于根据图2的已知的空调单元100中的阀104,并且用于控制从过程空气源14到过程空气供应管路12的过程空气供应,第三热交换器50相当于根据图2的空调单元100的第四热交换器118。
由于与在现有技术已知并图示在图2中的空调单元100中供应到压缩机108的过程空气相比,在根据图9的空调单元200中由过程空气源14供应到压缩机16 的过程空气具有低的压力,因此空调单元200被提供有以电动机形式表现的马达51。马达51与风机34、压缩机16和涡轮机22一起被布置在共用轴24上,并且用于在由涡轮机22提供的驱动能由于过程空气压力太低的事实而不足时为压缩机16和风机34供应充足的驱动能。
在图9中所示的空调单元200的实施例中,马达51被布置在压缩机16和涡轮机22之间。然而,作为对此的替代,也可以想到马达51在轴24上被布置在涡轮机22的右边或压缩机16的左边(或者在风机34与压缩机16之间或者在风机34的左边)的这些构造。此外,可想到马达51仅驱动压缩机或风机34的构造。
图5描绘的压缩机/涡轮机装置10的实施例与根据图3的装置的不同在于,压缩机/涡轮机装置10包括另外的涡轮机52。另外的涡轮机52与压缩机16和涡轮机22一起布置在共用轴24上。除此以外,根据图5的压缩机/涡轮机装置10的结构和功能与根据图3的压缩机/涡轮机装置的结构和功能一致。
图6所示的压缩机/涡轮机装置10与根据图4的装置的不同在于,压缩机/涡轮机装置10包括另外的涡轮机52。另外的涡轮机52与风机34、压缩机16和涡轮机22一起布置在共用轴24上。除此以外,根据图6的压缩机/涡轮机装置10的结构和功能与图4所图示的装置的结构和功能一致。
图7描绘的压缩机/涡轮机装置10与根据图5的装置的不同仅在于,过程空气管路26不再将压缩机16连接到涡轮机22,而是连接到另外的涡轮机52。除此以外,根据图7的压缩机/涡轮机装置10的结构和功能与图5中的装置的结构和功能一致。
根据图8的压缩机/涡轮机装置10与图6中描绘的装置的不同仅在于,过程空气管路26不再将压缩机16连接到涡轮机22,而是连接到另外的涡轮机52。除此以外,根据图8的压缩机/涡轮机装置10的结构和功能与图6中所图示的装置的结构和功能一致。
上述与压缩机/涡轮机装置10或空调单元200的个别实施例有关的特征也可与压缩机/涡轮机装置10或空调单元200的其它实施例结合。例如,空调单元200可被装备有压缩机/涡轮机装置10和马达51的任何期望的实施例。此外,如需要,所述压缩机/涡轮机装置10可增补另外的压缩机和/或涡轮机。
Claims (12)
1.一种用于飞机空调系统的空调单元(200)的压缩机/涡轮机装置(10),具有:
-过程空气供应管路(12),该过程空气供应管路(12)被设计为将由过程空气源(14)产生的过程空气供应到压缩机(16);
-检测设备(18),该检测设备(18)被设计为检测流过所述过程空气供应管路(12)的过程空气的温度的信号特征;
-涡轮机(22),该涡轮机(22)被设计为驱动所述压缩机(16);
-冷却设备(28),该冷却设备(28)被布置在将所述压缩机(16)连接到所述涡轮机(22)的过程空气管路(26)中,并且被设计为冷却所述压缩机(16)排出的并沿所述涡轮机(22)的方向流过所述过程空气管路(26)的过程空气;
-连接管路(30),该连接管路(30)在所述冷却设备(28)的下游从所述过程空气管路(26)分支并通向所述过程空气供应管路(12);
-控制设备(20),该控制设备(20)被设计为根据由所述检测设备(18)检测的信号来控制通过所述连接管路(30)的过程空气流,没有冷却设备被插入所述过程空气供应管路(12)中,使得在连接到所述过程空气源(14)的端部区域中流过所述过程空气供应管路(12)的过程空气与在连接到所述压缩机(16)的端部区域中流过所述过程空气供应管路(12)的过程空气具有基本相同的温度。
2.根据权利要求1所述的压缩机/涡轮机装置,
其特征在于,所述控制设备(20)被设计为根据由所述检测设备(18)检测的信号来控制通过所述连接管路(30)的过程空气流和/或所述冷却设备(28)的操作,以这种方式来防止流过所述过程空气供应管路(12)的过程空气的温度超过预定的最大值,和/或其特征在于,所述控制设备(20)被设计为根据由所述检测设备(18)检测的信号来控制所述压缩机(16)的操作,以这种方式使所述过程空气在所述压缩机(16)中压缩时经受的温度增加不超过能允许的最大值。
3.根据权利要求1所述的压缩机/涡轮机装置,
其特征在于,用于控制通过所述连接管路(30)的过程空气流的所述控制设备(20)被设计为控制被布置在所述连接管路(30)中的阀(32)。
4.根据权利要求1所述的压缩机/涡轮机装置,
其特征在于风机(34),该风机(34)被设计为由所述压缩机/涡轮机装置(10)的所述涡轮机(22)驱动,其中所述风机(34)用于当飞机在地面时将周围空气输送通过冲压空气管道或布置在所述冲压空气管道中的热交换器。
5.根据权利要求1所述的压缩机/涡轮机装置,
其特征在于另外的涡轮机(52),该另外的涡轮机(52)被设计为驱动所述压缩机(16)和/或风机(34),所述过程空气管路(26)将所述压缩机(16)连接到所述涡轮机(22)或所述另外的涡轮机(52),其中所述风机(34)用于当飞机在地面时将周围空气输送通过冲压空气管道或布置在所述冲压空气管道中的热交换器。
6.一种用于飞机空调系统的空调单元(200),
其特征在于,所述空调单元(200)包括根据权利要求1所述的压缩机/涡轮机装置(10)。
7.根据权利要求6所述的空调单元,
其特征在于马达(51),该马达(51)被设计为驱动所述压缩机/涡轮机装置(10)中的所述压缩机(16)和/或风机(34),其中所述风机(34)用于当飞机在地面时将周围空气输送通过冲压空气管道或布置在所述冲压空气管道中的热交换器。
8.一种用于操作供飞机空调系统的空调单元(200)使用的压缩机/涡轮机装置(10)的方法,具有以下步骤:
-将由过程空气源(14)产生的过程空气通过过程空气供应管路(12)供应到压缩机(16),没有冷却设备被提供在所述过程空气供应管路(12)中;
-检测流过所述过程空气供应管路(12)的过程空气的温度的信号特征;
-通过冷却设备(28)冷却所述压缩机(16)排出的过程空气,所述冷却设备(28)被布置在将所述压缩机(16)连接到涡轮机(22)的过程空气管路(26)中,所述涡轮机(22)被设计为驱动所述压缩机(16);
-将冷却的过程空气供应到所述涡轮机(22);
-根据所检测的流过所述过程空气供应管路(12)的过程空气的温度的信号特征来控制通过连接管路(30)的过程空气流,该连接管路(30)在所述冷却设备(28)的下游从所述过程空气管路(26)分支并通向所述过程空气供应管路(12),在连接到所述过程空气源(14)的端部区域中流过所述过程空气供应管路(12)的过程空气与在连接到所述压缩机(16)的端部区域中流过所述过程空气供应管路(12)的过程空气具有基本相同的温度。
9.根据权利要求8所述的方法,
其特征在于,根据所检测的流过所述过程空气供应管路(12)的过程空气的温度的信号特征来控制通过所述连接管路(30)的过程空气流和/或所述冷却设备(28)的操作,以这种方式来防止流过所述过程空气供应管路(12)的过程空气的温度超过预定的最大值,和/或其特征在于,根据所检测的流过所述过程空气供应管路的过程空气的温度的信号特征来控制所述压缩机(16)的操作,以这种方式使所述过程空气在所述压缩机(16)中压缩时经受的温度增加不超过能允许的最大值。
10.根据权利要求8所述的方法,
其特征在于,通过控制被布置在所述连接管路(30)中的阀(32)来控制通过所述连接管路(30)的所述过程空气流。
11.根据权利要求8所述的方法,
其特征在于,由所述压缩机/涡轮机装置(10)的所述涡轮机(22)驱动风机(34),其中所述风机(34)用于当飞机在地面时将周围空气输送通过冲压空气管道或布置在所述冲压空气管道中的热交换器。
12.根据权利要求8所述的方法,
其特征在于,另外的涡轮机(52)驱动所述压缩机(16)和/或风机(34),所述过程空气管路(26)将所述压缩机(16)连接到所述涡轮机(22)或所述另外的涡轮机(52),其中所述风机(34)用于当飞机在地面时将周围空气输送通过冲压空气管道或布置在所述冲压空气管道中的热交换器。
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