CN103292524B - 使用两相制冷剂操作的可靠冷却系统 - Google Patents

使用两相制冷剂操作的可靠冷却系统 Download PDF

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Abstract

提供使用两相制冷剂操作的可靠冷却系统。特别供在飞机上使用的冷却系统(10)包括允许两相制冷剂循环通过的第一冷却回路(12a),在第一冷却回路(12a)中布置的第一蒸发器(14a)、第一冷凝器(22a),以及向第一冷凝器(22a)提供冷却能量的第一热沉(29a)。冷却系统(10)进一步包括允许两相制冷剂循环通过的第二冷却回路(12b),在第二冷却回路(12b)中布置的第二蒸发器(14b)、第二冷凝器(22b),向第二冷凝器(22b)提供冷却能量的第二热沉(29b),以及将第一热沉(29a)和/或第一冷凝器(22a)提供的冷却能量转移至第二冷却回路(12b)或将第二热沉(29b)和/或第二冷凝器(22b)提供的冷却能量转移至第一冷却回路(12a)的冷却能量转移装置(42)。

Description

使用两相制冷剂操作的可靠冷却系统
技术领域
本发明涉及使用两相制冷剂操作的冷却系统,该冷却系统特别适合于在飞机上使用。进一步地,本发明涉及操作这类冷却系统的方法。
背景技术
用于使用两相制冷剂操作的冷却系统可从DE102006005035B3、WO2007/088012A1、DE102009011797A1和US2010/0251737A1中获知,并且可以例如用来对在客机上储存的并打算向乘客提供的食物进行冷却。通常,为向用户供应而设置的食物被保存在移动运输容器内。这些运输容器在飞机外填充和预冷却,并且在被装载到飞机内以后,被存放在飞机客舱内的适当位置,例如在厨房内。为了保证食物直到被发放给乘客时一直保持新鲜,在运输容器位置的区域内提供冷却站,从中央制冷设备向冷却站供应冷却能量,并且冷却站将该冷却能量释放给储存食物的运输容器。
在从DE102006005035B3、WO2007/088012A1、DE102009011797A1和US2010/0251737A1中获知的冷却系统中,在系统工作过程中发生的流动通过回路的制冷剂的相变允许此后发生的潜在的被用于冷却用途的热消耗。因此,提供期望冷却容量所需的制冷剂质量流显著地低于例如使用单相液态制冷剂的液体冷却系统中的制冷剂质量流。结果,在DE102006005035B3、WO2007/088012A1、DE102009011797A1和US2010/0251737A1中描述的冷却系统与具有类似冷却容量的液体冷却系统相比可以具有较低的管道截面,因此具有较小安装体积和较轻重量的优势。此外,制冷剂质量流的减少使得可能降低通过冷却系统的冷却回路传送制冷剂所需的传送容量。这导致系统效率升高,因为需要较少的能量来操作相应的传送设备(例如泵),此外需要从冷却系统中移除较少的在传送设备工作期间由传送设备产生的附加热量。
发明内容
本发明的目的针对提供用于使用两相制冷剂操作的冷却系统,该冷却系统具有高的工作可靠性,因此特别适合于在飞机上使用。进一步地,本发明的目标针对提供用于操作这类冷却系统的方法。
这些目标是通过具有权利要求1的特征的冷却系统和具有权利要求15的特征的操作冷却系统的方法实现的。
一种特别适合于在飞机上使用的用于冷却发热部件或食物的冷却系统包括第一冷却回路,所述第一冷却回路允许两相制冷剂循环通过所述第一冷却回路。在所述第一冷却回路中循环的两相制冷剂是,在向冷却能量消耗者释放冷却能量时被从液体转换为气体聚集态,然后被转换回液体聚集态的制冷剂。所述两相制冷剂可以是例如CO2或R134A(CH2F-CF3)。电气系统或电子系统(例如航空系统或燃料电池系统)通常需要在比食物高的温度下冷却。为了冷却这些系统,可以使用例如作为两相制冷剂。在1巴的压力下的蒸发温度大约是60℃。
在所述第一冷却回路中布置所述冷却系统的第一蒸发器,所述第一蒸发器形成所述第一冷却回路和第一冷却能量消耗者之间的接口。所述第一蒸发器可以例如包括热交换器,所述热交换器提供流动通过所述第一冷却回路的制冷剂和待冷却的流体(例如待供应至移动运输容器的用于对在该移动运输容器中储存的食物或飞机上的任何发热部件进行冷却的空气)的热连接。所述两相制冷剂在其液体聚集态下被供应至所述第一蒸发器。当所述制冷剂将其冷却能量释放给所述第一冷却能量消耗者时,所述制冷剂被蒸发,因此所述制冷剂在其气体聚集态下离开所述第一蒸发器。
所述冷却系统进一步包括在所述第一冷却回路中布置的第一冷凝器。在所述第一蒸发器中蒸发的制冷剂,经由所述第一冷却回路的位于所述第一蒸发器下游和所述第一冷凝器上游的一部分,在制冷剂的气体聚集态下被供应至所述第一冷凝器。在所述第一冷凝器中,所述制冷剂被冷凝,因此在其液体聚集态下离开所述第一冷凝器。第一热沉(heat sink)适合于向所述第一冷凝器提供冷却能量。所述第一热沉可以是制冷器或任何其它适合的热沉。例如,在使用作为流动通过第一冷却回路的两相制冷剂的冷却系统中,所述第一冷凝器可以在没有制冷器的情况下工作。于是,所述第一热沉可以例如被形成为片式冷却器或通过大气冷却的外皮式热交换器。
所述冷却系统进一步包括第二冷却回路、第二蒸发器、第二冷凝器和第二热沉,所述第二冷却回路允许两相制冷剂循环通过其中,所述第二蒸发器被布置在所述第二冷却回路中,所述第二冷凝器被布置在所述第二冷却回路中,所述第二热沉适合于向所述第二冷凝器提供冷却能量。所述冷却系统的与所述第二冷却回路关联的部件可以如上面关于所述冷却系统的与所述第一冷却回路关联的各个部件所描述的那样来设计。
所述冷却系统的冷却能量转移装置适合于,将由所述第一热沉和/或所述第一冷凝器提供的冷却能量转移至所述第二冷却回路或者将由所述第二热沉和/或所述第二冷凝器提供的冷却能量转移至所述第一冷却回路。优选地,所述冷却能量转移装置适合于,根据所述冷却系统的工作状态,将所述第一热沉和/或所述第一冷凝器联接至所述第二冷却回路或者将所述第二热沉和/或所述第二冷凝器联接至所述第一冷却回路。特别地,所述冷却能量转移装置优选地适合于,如果由所述第二热沉和/或所述第二冷凝器提供的冷却能量的量不足以保证所述第二蒸发器的正常工作,则将由所述第一热沉和/或所述第一冷凝器提供的冷却能量的至少一部分转移至所述第二冷却回路。作为对比,在所述冷却系统的由所述第一热沉和/或所述第一冷凝器提供的冷却能量的量不足以保证所述第一蒸发器的正常工作的工作状态下,所述冷却能量转移装置优选地适合于,将由所述第二热沉和/或所述第二冷凝器提供的冷却能量的至少一部分转移至所述第二冷却回路。因此,所述冷却能量转移装置允许对上述两个冷却回路之一的冷却能量产生部件中的一个或多个冷却能量产生部件的容量过载、故障或失效进行至少部分补偿。因此,所述冷却系统的特别之处在于高的工作可靠性,这使该冷却系统适合于在飞机上使用。
在冷却系统的优选实施例中,在所述第一冷却回路中布置第三冷凝器。所述第三冷凝器可以与所述第一冷凝器并列布置在所述第一冷却回路中,使得流动通过所述第一冷却回路的制冷剂可以并行地供应至所述第一冷凝器和所述第三冷凝器。优选地,所述第一冷凝器和所述第三冷凝器是可独立地控制和操作的。此外,所述冷却系统可以装备有第三热沉,所述第三热沉适合于向所述第三冷凝器提供冷却能量。包括两个冷凝器和两个热沉的第一冷却回路的冗余设计保证了,即便在所述第一冷却回路的冷却能量产生部件中的一个或多个冷却能量产生部件故障或失效时,也能够向所述第一蒸发器供应足够量的冷却能量。此外,在所述第二冷凝器和/或所述第二热沉失效的情况下,所述第二蒸发器可以通过所述第一热沉、所述第一冷凝器、所述第三热沉和/或所述第三冷凝器来按需配备冷却能量。结果,可以增强整体系统的工作可靠性。
所述冷却系统可以进一步包括一个或多个再冷却器,所述一个或多个再冷却器起到对离开冷凝器的制冷剂进行再冷却的作用。优选地,所述冷却系统的每个冷凝器与再冷却器联接,再冷却器对离开其关联的冷凝器的制冷剂适当地进行再冷却。冷凝器和它们关联的再冷却器可以以冷凝器/再制冷剂组件单元的形式设计。对离开冷凝器的制冷剂进行再冷却保证了,将制冷剂供应至在制冷剂的液体聚集态下从冷凝器中排出制冷剂的传送设备并被充分再冷却,使得由在传送设备中的制冷剂的不期望蒸发引起的传送设备的空化现象被防止。结果,可以避免由空化现象引起的传送设备的过度损耗。
此外,所述冷却系统可以包括第一蓄存器,所述第一蓄存器被布置在所述第一冷却回路中,并且起到在将在所述第一冷凝器中冷凝的制冷剂供应至与所述第一冷凝器关联的再制冷器以前储存在所述第一冷凝器中冷凝的制冷剂的作用。所述第一蓄存器还可以用来在将在所述第三冷凝器中冷凝的制冷剂供应至与所述第三冷凝器关联的再冷却器以前储存在所述第三冷凝器中冷凝的制冷剂。然而,如果需要,还可以将所述第三冷凝器连接至用于容纳在所述第三冷凝器中冷凝的制冷剂的单独的蓄存器。类似地,在所述第二冷却回路中,可以设置第二蓄存器来在将在所述第二冷凝器中冷凝的制冷剂供应至与所述第二冷凝器关联的再冷却器以前容纳在所述第二冷凝器中冷凝的制冷剂。
所述冷却能量转移装置可以包括热交换器,所述热交换器适合于与所述第一冷却回路连接,使得离开所述第一冷凝器的制冷剂与流动通过所述第二冷却回路的制冷剂热联接。此外,所述热交换器可以适合于与所述第二冷却回路连接,使得离开所述第二冷凝器的制冷剂与流动通过所述第一冷却回路的制冷剂热联接。优选地,所述热交换器适合于与所述第一冷却回路和所述第二冷却回路热联接,同时保持所述第一冷却回路和所述第二冷却回路的密封隔离。这可以通过向所述热交换器提供分离的密封的用于流动通过所述第一冷却回路的制冷剂的流路域和用于流动通过所述第二冷却回路的制冷剂的流路域来实现。第一冷却回路和第二冷却回路的密封隔离提高了冷却系统的工作可靠性,因为这两个冷却回路之一中的泄露不影响另一冷却回路的可工作性。此外,如果需要,在所述第一冷却回路和所述第二冷却回路中可以使用不同的制冷剂。
所述热交换器可以包括冷凝器,其中流动通过所述第一冷却回路的制冷剂可以通过从流动通过所述第二冷却回路的制冷剂中转移的冷却能量来冷凝,或者其中流动通过所述第二冷却回路的制冷剂可以通过从流动通过所述第一冷却回路的制冷剂中转移的冷却能量来冷凝。此外,所述热交换器可以包括再冷却器,再冷却器起到对离开所述热交换器的冷凝器的制冷剂进行再冷却的作用。对离开所述热交换器的制冷剂进行再冷却保证了,将制冷剂供应至在制冷剂的液体聚集态从所述热交换器中下排出制冷剂的传送设备并被充分再冷却,使得由在传送设备中的制冷剂的不期望蒸发引起的传送设备空化现象被防止。结果,可以避免由空化现象引起的传送设备的过度损耗。
所述热交换器可以适合于连接至所述第一冷却回路,使得流动通过所述第一冷却回路的制冷剂被串接地首先引导通过冷凝器,然后被引导通过所述热交换器的再冷却器。此外,可以设计所述热交换器和所述第一冷却回路之间的联接,使得离开所述热交换器的制冷剂被再循环至所述第一冷凝器。如果在所述第一冷却回路中提供第三冷凝器,那么所述热交换器可以适合于连接至所述第一冷却回路,使得离开所述热交换器的制冷剂被并行地再循环至所述第一冷凝器和所述第三冷凝器。此外,所述热交换器可以适合于连接至所述第二冷却回路,使得流动通过所述第二冷却回路的制冷剂首先被引导通过所述热交换器的冷凝器,然后被排放至所述第二蓄存器,所述第二蓄存器也起到储存在所述第二冷凝器中冷凝的制冷剂的作用。可以进一步设计所述热交换器和所述第一冷却回路之间的联接,使得来自所述第二蓄存器的制冷剂可以串接地首先被引导通过与所述第二冷凝器关联的再冷却器,然后被引导通过所述热交换器的再冷却器。在离开所述热交换器的再冷却器以后,流动通过所述第二冷却回路的制冷剂可以被引导至所述第二蒸发器。
所述冷却能量转移装置进一步包括阀门,阀门在其闭合状态下适合于切断所述热交换器与第一冷却回路,在其打开状态下适合于将所述热交换器连接至所述第一冷却回路。可以提供另一阀门,另一阀门在其闭合状态下适合于切断所述热交换器与第二冷却回路,在其打开状态下适合于将所述热交换器连接至所述第二冷却回路。因此,通过阀门可以按需启用或禁用所述第一冷却回路和所述第二冷却回路之间的热连接。
作为热交换器的替代或除热交换器以外,所述冷却系统的所述冷却能量转移装置可以包括管道系统,所述管道系统适合于将所述第一蒸发器连接至所述第二冷凝器。这允许将向所述第一蒸发器供应在所述第二冷凝器中冷凝的液态制冷剂。此外,所述管道系统可以适合于将所述第二蒸发器连接至所述第一冷凝器,以便允许向所述第二蒸发器供应在所述第一冷凝器中冷凝的液态制冷剂。优选地,所述管道系统适合于保持所述第一冷却回路和所述第二冷却回路的密封隔离。如果在所述第一冷却回路中提供第三冷凝器和第三热沉,那么所述冷却能量转移装置的所述管道系统优选地还适合于将所述第二蒸发器连接至所述第三冷凝器,同时保持所述第一冷却回路和所述第二冷却回路的密封隔离。
此外,所述冷却系统可以包括第三蓄存器,所述第三蓄存器被布置在所述第二冷却回路中,并且适合于在将在所述第一冷凝器中冷凝的制冷剂供应至与所述第一冷凝器关联的再制冷器以前储存在所述第一冷凝器中冷凝的制冷剂。在所述第一冷却回路中可以布置第四蓄存器,所述第四蓄存器可以适合于容纳在所述第二冷凝器中冷凝的制冷剂。所述第三蓄存器还可以用来在将在所述第三冷凝器中冷凝的制冷剂在被供应至与所述第三冷凝器关联的再冷却器以前储存在所述第三冷凝器中冷凝的制冷剂。然而,如果需要,还可以向所述冷却系统提供第五蓄存器和/或第六蓄存器,所述第五蓄存器被布置在所述第二冷却回路中并且适合于容纳在所述第三冷凝器中冷凝的制冷剂,所述第六蓄存器被布置在所述第一冷却回路中并且适合于容纳在所述第三冷凝器中冷凝的制冷剂。
所述冷却系统可以包括第一传送设备,所述第一传送设备用于传送制冷剂通过所述第一冷却回路。所述第一传送设备可以与所述第一蓄存器和所述第四蓄存器连接。如果在所述第一冷却回路中还布置第六蓄存器,那么所述第一传送设备优选地还与所述第六蓄存器连接。所述冷却系统的这种构造允许使用单个传送设备来传送制冷剂通过所述第一冷却回路。作为替代或此外,所述冷却系统可以包括第二传送设备,所述第二传送设备用于传送制冷剂通过所述第二冷却回路。所述第二传送设备可以与所述第二蓄存器和所述第三蓄存器连接。如果在所述第二冷却回路中还布置第五蓄存器,那么所述第二传送设备优选地还与所述第五蓄存器连接。所述冷却系统的这种构造允许使用单个传送设备来传送制冷剂通过所述第二冷却回路。然而,所述冷却系统还可以包括多个传送设备。例如,在所述冷却系统中提供的多个选择的蓄存器或者每个蓄存器可以与用于从关联的蓄存器中排出制冷剂的传送设备连接。
所述冷却系统进一步可以包括第一中断设备、第二中断设备、第三中断设备、第四中断设备、第五中断设备和/或第六中断设备,所述第一中断设备适合于如果所述第一蓄存器中的制冷剂水平下降至预定的阈值以下则中断传送设备(具体地所述第一传送设备)和所述第一蓄存器之间的连接,所述第二中断设备适合于如果所述第二蓄存器中的制冷剂水平下降至预定的阈值以下则中断传送设备(具体地所述第二传送设备)和所述第二蓄存器之间的连接,所述第三中断设备适合于如果所述第三蓄存器中的制冷剂水平下降至预定的阈值以下则中断传送设备(具体地所述第二传送设备)和所述第三蓄存器之间的连接,所述第四中断设备适合于如果所述第四蓄存器中的制冷剂水平下降至预定的阈值以下则中断传送设备(具体地所述第一传送设备)和所述第四蓄存器之间的连接,所述第五中断设备适合于如果所述第五蓄存器中的制冷剂水平下降至预定的阈值以下则中断传送设备(具体地所述第二传送设备)和所述第五蓄存器之间的连接,所述第六中断设备适合于如果所述第六蓄存器中的制冷剂水平下降至预定的阈值以下则中断传送设备(具体地所述第一传送设备)和所述第六蓄存器之间的连接。
中断设备保证传送设备不从不包含足够量液态制冷剂的蓄存器中传递气态制冷剂。因此,能够防止由空化现象导致的传送设备的过度损耗。中断设备分别可以包括可控阀门,可控阀门被布置在所述第一冷却回路和/或所述第二冷却回路中并且可以根据例如通过适当的填充水平传感器测量的蓄存器中的制冷剂水平来控制。作为替代或此外,中断设备可以包括浮置阀门,浮置阀门被布置在蓄存器中,并且蓄存器中的制冷剂一下降至预定的阈值以下,浮置阀门就关闭蓄存器各自的制冷剂出口。
在所述冷却系统的另一实施例中,所述冷却能量转移装置可以包括管道阀门系统,所述管道阀门系统适合于建立所述第一冷却回路和所述第二冷却回路之间的流体连接。于是,冷却系统可以具有特别低容积和轻便的设计,同时仍可以以期望的冗余度以及因此产生的可靠性来工作。
于是,冷却系统优选地进一步包括第一检测设备和/或第二检测设备,所述第一检测设备适合于检测在所述第一冷却回路中循环的制冷剂的量,所述第二检测设备适合于检测在所述第二冷却回路中循环的制冷剂的量。控制单元可以适合于根据所述第一检测设备和/或所述第二检测设备向所述控制单元提供的信号来控制所述冷却能量转移装置的所述管道阀门系统。具体地,所述控制单元可以适合于控制所述冷却能量转移装置的所述管道阀门系统,使得如果所述第一检测设备和/或所述第二检测设备向所述控制单元提供的信号表示在所述第一冷却回路中循环的制冷剂的量和/或在所述第二冷却回路中循环的制冷剂的量超过预定阈值,则才建立所述第一冷却回路和所述第二冷却回路之间的流体连接。这保证了,如果冷却回路之一中发生泄漏,则不建立所述第一冷却回路和所述第二冷却回路之间的流体连接。
此外,所述控制单元可以适合于控制所述冷却能量转移装置的所述管道阀门系统,使得如果在经由所述第一冷却回路向所述第一蒸发器的冷却能量供应失效的情况下建立所述第一冷却回路和所述第二冷却回路之间的流体连接,则中断所述第一冷凝器和所述第一蒸发器之间的流体连接和/或所述第三冷凝器和所述第一蒸发器之间的流体连接。作为替代或者此外,所述控制单元可以适合于控制所述冷却能量转移装置的所述管道阀门系统,使得如果在经由所述第二冷却回路向所述第二蒸发器的冷却能量供应失效的情况下建立所述第一冷却回路和所述第二冷却回路之间的流体连接,则中断所述第二冷凝器和所述第二蒸发器之间的流体连接。
此外,所述控制单元可以适合于,如果在经由所述第一冷却回路向所述第一蒸发器的冷却能量供应失效的情况下建立所述第一冷却回路和所述第二冷却回路之间的流体连接,则中断用于传送制冷剂通过所述第一冷却回路的第一传送设备的工作,以及如果在经由所述第二冷却回路向所述第二蒸发器的冷却能量供应失效的情况下建立所述第一冷却回路和所述第二冷却回路之间的流体连接,则中断用于传送制冷剂通过所述第二冷却回路的第二传送设备的工作。
在操作特别供在飞机上使用的冷却系统的方法中,使两相制冷剂循环通过第一冷却回路。循环通过所述第一冷却回路的制冷剂在被布置在所述第一冷却回路中的第一蒸发器中蒸发。在所述冷却系统正常工作期间,循环通过所述第一冷却回路的制冷剂在被布置在所述第一冷却回路中的第一冷凝器中冷凝。在所述冷却系统的正常工作期间,从第一热沉向所述第一冷凝器提供冷却能量。此外,使两相制冷剂循环通过第二冷却回路。循环通过所述第二冷却回路的制冷剂在被布置在所述第二冷却回路中的第二蒸发器中蒸发。在所述冷却系统正常工作期间,循环通过所述第二冷却回路的制冷剂在被布置在所述第二冷却回路中的第二冷凝器中冷凝。在所述冷却系统正常工作期间,从第二热沉向所述第二冷凝器提供冷却能量。在经由所述第二冷却回路向所述第二蒸发器的冷却能量供应失效的情况下,将由所述第一热沉和/或所述第一冷凝器提供的冷却能量转移至所述第二冷却回路。可替代地或者此外,在经由所述第一冷却回路向所述第一蒸发器的冷却能量供应失效的情况下,将由所述第二热沉和/或所述第二冷凝器提供的冷却能量转移至所述第一冷却回路。
附图说明
现在参照所附示意图更详细地描述本发明的优选实施例,其中:
图1示出适合于使用两相制冷剂操作的冷却系统的第一实施例;
图2示出适合于使用两相制冷剂操作的冷却系统的第二实施例;
图3示出适合于使用两相制冷剂操作的冷却系统的第三实施例;
图4示出可以在图3的冷却系统中使用的蓄存器装置;以及
图5示出适合于使用两相制冷剂操作的冷却系统的第四实施例。
具体实施方式
图1示出冷却系统10,冷却系统10可以在飞机上例如用来对向乘客供应所提供的食物进行冷却的冷却系统10。图1的冷却系统10包括第一冷却回路12a,第一冷却回路12a允许两相制冷剂循环通过第一冷却回路12a。循环通过第一冷却回路12a的两相制冷剂可以是例如CO2或R134A。在第一冷却回路12a中布置两个第一蒸发器14a。每个第一蒸发器14a均包括制冷剂入口和制冷剂出口。流动通过第一冷却回路12a的制冷剂在其液体聚集态下被供应至第一蒸发器14a的制冷剂入口。在流动通过第一蒸发器14a时,制冷剂将其冷却能量释放至冷却能量消耗者,在图1中示出的冷却系统10的实施例中,冷却能量消耗者是由待冷却的食物形成的。在释放其冷却能量时,制冷剂被蒸发,因此在其气体聚集态下从第一蒸发器14a的制冷剂出口离开。
冷却系统10进一步包括第二冷却回路12b,第二冷却回路12b允许两相制冷剂循环通过第二冷却回路12b。循环通过第二冷却回路12b的两相制冷剂也可以是例如CO2或R134A。在第二冷却回路12b中布置两个第二蒸发器14b。每个第二蒸发器14b均包括制冷剂入口和制冷剂出口。流动通过第二冷却回路12b的制冷剂在其液体聚集态下被供应至第二蒸发器14b的制冷剂入口。在流动通过第二蒸发器14b时,制冷剂将其冷却能量释放至冷却能量消耗者,在图1中示出的冷却系统10的实施例中,冷却能量消耗者是由待冷却的食物形成的。在释放其冷却能量时,制冷剂被蒸发,因此在其气体聚集态下从第二蒸发器14b的制冷剂出口离开。
冷却系统10通常被操作,使得制冷剂的干燥蒸发在蒸发器14a和蒸发器14b中发生。这允许冷却系统10使用在冷却回路12a和冷却回路12b中循环的有限量的制冷剂操作。结果,在冷却系统10的未工作状态下在冷却回路12a和冷却回路12b中流动的制冷剂的静态压力低,即使在高环境温度下也如此。此外,冷却系统10泄露的负面影响是有限的。然而,蒸发器14a和蒸发器14b中的干燥蒸发的发生仅可以通过根据蒸发器14a和蒸发器14b的工作状态适当控制向蒸发器14a和蒸发器14b供应的制冷剂的量(即与蒸发器14a和蒸发器14b联接的冷却能量消耗者的冷却能量需求量)来保证。
向第一蒸发器14a的制冷剂供应是通过各个阀门20a控制的,各个阀门20a在第一冷却回路12a中被布置在每个第一蒸发器14a上游。类似地,向第二蒸发器14b的制冷剂供应是通过各个阀门20b控制的,各个阀门20b在第二冷却回路12b中被布置在每个第二蒸发器14b上游。阀门20a和阀门20b可以包括用于将制冷剂喷射到蒸发器14a和蒸发器14b内并且在蒸发器14a和蒸发器14b内分配制冷剂的喷嘴。向蒸发器14a和蒸发器14b内的制冷剂喷射可以通过例如从蒸发器14a和蒸发器14b向阀门20a和阀门20b的喷嘴供应制冷剂蒸汽和/或通过在阀门20a和阀门20b下游由制冷剂的压力下降引起的蒸发来实现。
为保证蒸发器14a和蒸发器14b中的干燥蒸发的发生,通过适当控制阀门20a和阀门20b,向蒸发器14a和蒸发器14b提供预定量的制冷剂。然后,优选地在将待冷却的液体传送至冷却能量消耗者的风扇运行时,测量蒸发器14a和蒸发器14b的制冷剂入口处的制冷剂温度TK1和待由蒸发器14a和蒸发器14b冷却的流体(例如向冷却能量消耗者提供的空气)的温度TA2。此外,测量蒸发器14a和蒸发器14b中或蒸发器14a和蒸发器14b的制冷剂出口处的制冷剂的压力。如果待由蒸发器14a和蒸发器14b冷却的流体的温度TA2和蒸发器14a和蒸发器14b的制冷剂入口处的制冷剂的温度TK1之间的温度差超过预定的阈值,例如8K,并且蒸发器14a和蒸发器14b中的制冷剂的压力位于预定的范围内,那么向蒸发器14a和蒸发器14b供应的制冷剂被彻底蒸发,还可能被蒸发器14a和蒸发器14b过热。因此,可以再次控制阀门20a和阀门20b,以便向蒸发器14a和蒸发器14b进一步供应预定量的制冷剂。
此外,冷却系统10包括第一冷凝器22a,第一冷凝器22a被布置在第一冷却回路12a中。在第二冷却回路12b中布置第二冷凝器22b。最后,除第一冷凝器22a以外,在第一冷却回路12a中布置第三冷凝器22c。每个冷凝器22a、22b和22c具有制冷剂入口和制冷剂出口。在第一蒸发器14a中蒸发的制冷剂经由第一冷却回路12a的位于第一蒸发器14a下游和冷凝器22a、22c上游的一部分在制冷剂的气体聚集态下被供应至冷凝器22a、22c的制冷剂入口。从第一蒸发器14a向冷凝器22a、22c的制冷剂供应是通过阀门28a控制的。阀门28a适合于对制冷剂通过第一冷却回路12a的流动进行控制,使得调整在第一冷却回路12a的位于第一蒸发器14a的制冷剂出口和冷凝器22a、22c的制冷剂入口之间的那部分中的制冷剂的限定压力梯度。在第一冷却回路12a的位于第一蒸发器14a的制冷剂出口和冷凝器22a、22c的制冷剂入口之间的那部分中的制冷剂的压力梯度引起制冷剂从第一蒸发器14a向冷凝器22a、22c流动。
在第二蒸发器14b中蒸发的制冷剂经由第二冷却回路12b的位于第二蒸发器14b下游和第二冷凝器22b上游的一部分在制冷剂的气体聚集态下被供应至第二冷凝器22b的制冷剂入口。从第二蒸发器14b向第二冷凝器22b的制冷剂供应是通过阀门28b控制的。阀门28b适合于控制制冷剂通过第二冷却回路12b的流动,使得调整在第二冷却回路12b的位于第二蒸发器14b的制冷剂出口和第二冷凝器22b的制冷剂入口之间的那部分中的制冷剂的限定压力梯度。在第二冷却回路12b的位于第二蒸发器14b的制冷剂出口和第二冷凝器22b的制冷剂入口之间的那部分中的制冷剂的压力梯度引起制冷剂从第二蒸发器14b向第二冷凝器22b流动。
每个冷凝器22a、22b和22c与以制冷器形式设计的热沉(heat sink)29a、29b和29c热联接。在冷凝器22a、22b和22c中由热沉29a、29b和29c提供的冷却能量用来使制冷剂冷凝。因此,制冷剂在各个制冷剂出口在其液体聚集态下离开冷凝器22a、22b和22c。来自第一冷凝器22a和第三冷凝器22c的液态制冷剂被供应至第一蓄存器30a。来自第二冷凝器22b的液体冷凝剂被供应至第二蓄存器30b。在蓄存器30a和蓄存器30b内,以沸腾的液体形式储存制冷剂。
在冷却回路12a和冷却回路12b中,冷凝器22a、22b和22c形成“低温位置”,在这里,在制冷剂在蒸发器14a和蒸发器14b中被转换成其气体聚集态以后,制冷剂被转换回其液体聚集态。如果将冷凝器22a、22b和22c安装在尽可能地避免冷凝器22a、22b和22c被外界热量加热的位置,那么冷却系统10的特别高能效的工作是可能的。当在飞机上使用冷却系统10时,优选地将冷凝器22a、22b和22c安装在位于第二级飞机结构后面的受热的飞机舱外部,例如在机翼整流罩、腹部整流罩或尾椎内。这同样适用于蓄存器30a和蓄存器30b。此外,可以使冷凝器22a、22b和22c和/或蓄存器30a和蓄存器30b隔绝,以保持来自环境的热量输入尽可能低。
第一蓄存器30可以是例如像在未公布的德国专利申请DE102011014943中描述的那样的蓄存器。来自第一蓄存器30a的蓄存槽的液态制冷剂被引导至第一再冷却器(subcooler)32a。第一再冷却器32a与第一冷凝器22a关联。第二蓄存器30b也可以是例如像在未公布的德国专利申请DE102011014943中描述的那样的蓄存器。来自第二蓄存器30b的蓄存槽的液态制冷剂被引导至第二再冷却器32b。第二再冷却器32b与第二冷却器22b关联。离开第一再冷却器32a的制冷剂被引导至与第三冷凝器22c关联的第三再冷却器32c。再冷却器32a、32b和32c起到对液态制冷剂进行再冷却的作用,因此起到防止制冷剂的不期望蒸发的作用。这保证将制冷剂在其液体聚集态下供应至以泵的形式体现的用于传送制冷剂通过第一冷却回路12a的第一传送设备34a,以及供应至同样以泵的形式体现的用于传送制冷剂通过第二冷却回路12b的第二传送设备34b。因此,能够防止传送设备34a和传送设备34b的干操作以及传送设备34a和传送设备34b的失效。
冷却系统10进一步包括第一储藏容器36a,第一储藏容器36a被布置在第一冷却回路12a中的第一传送设备34a下游,其中向第一储藏容器36a的制冷剂供应是通过阀门40a控制的。第二储藏容器36b被布置在第二冷却回路12b中的第二传送设备34b下游,其中向第二储藏容器36b的制冷剂供应是通过阀门40b控制的。储藏容器36a和储藏容器36b起到用于冷却系统10的工作情况的备份贮藏器的作用,其中第一蓄存器30a和第二蓄存器30b的容积分别不足以容纳由冷凝器22a、22b和22c提供的液态制冷剂的全部量。阀门38a和阀门38b起到控制从储藏容器36a和储藏容器36b分别向第一蓄存器30a和第二蓄存器30b的制冷剂供应的作用。
最后,冷却系统10包括冷却能量转移装置42,冷却能量转移装置42适合于在第一冷却回路12a和第二冷却回路12b之间转移冷却能量。在图1的冷却系统10中,冷却能量转移装置42包括热交换器44,热交换器44包括冷凝器46和再冷却器48。热交换器44与第二冷却回路12b永久联接,使得流动通过第二冷却回路12b的制冷剂在离开第二冷凝器22b以后,首先被引导通过热交换器44的冷凝器46,然后被排放至第二蓄存器30b,第二蓄存器30b还起到储存在第二冷凝器22b中冷凝的制冷剂的作用。来自第二蓄存器30b的制冷剂被串接地首先引导通过与第二冷凝器22b关联的第二再冷却器32b,然后被引导通过热交换器44的再冷却器48。在离开热交换器44的再冷却器48以后,流动通过第二冷却回路12b的制冷剂通过第二传送设备34b被传送至第二蒸发器14b。
此外,冷却能量转移装置42包括阀门50,阀门50在其闭合状态下适合于切断热交换器44与第一冷却回路12a,在其打开状态下适合于将冷却热交换器44与第一冷却回路12a连接。当阀门50打开热交换器44与第一冷却回路12a之间的连接时,流动通过第一冷却回路12a的位于第一传送设备34a下游的制冷剂被串接地首先引导通过冷凝器46,然后被引导通过热交换器44的再冷却器48。此外,将热交换器44和第一冷却回路12a之间的联接设计成,离开热交换器44的制冷剂被并行地再循环至第一冷凝器22a和第三冷凝器22c。
热交换器44适合于与第一冷却回路12a和第二冷却回路12b热联接,同时保持第一冷却回路12a和第二冷却回路12b的密封隔离。这是通过向热交换器44提供分离的密封的用于流动通过第一冷却回路12a的制冷剂的流路域和用于流动通过第二冷却回路12b的制冷剂的流路域来实现的。
通过图1中未示出的控制设备根据冷却系统10的工作状态来控制阀门50。具体地,对阀门50进行控制,以便如果由第二热沉29b和/或第二冷凝器22b提供的冷却能量的量不足以保证第二蒸发器14b的正常工作,则将冷却热交换器44连接至第一冷却回路12a。于是,在热交换器44内,由第一热沉29a、第一冷凝器22a、第三热沉29c和/或第三冷凝器22c提供的冷却能量的至少一部分被转移至第二冷却回路12b。类似地,对阀门50进行控制,以便在由第一热沉29a、第一冷凝器22a、第三热沉29c和/或第三冷凝器22c提供的冷却能量的量不足以保证第一蒸发器14正常工作的冷却系统10的工作状态下,也将冷却热交换器44连接至第一冷却回路12。于是,在热交换器44内,由第二热沉29b和/或第二冷凝器22b提供的冷却能量的至少一部分被转移至第一冷却回路12a。
根据图2的冷却系统10与图1的冷却系统10的区别之处在于,冷却能量转移装置42包括管道系统52,管道系统52适合于将第一蒸发器14a连接至第二冷凝器22b。这允许将在第二冷凝器22b中冷凝的液态制冷剂供应至第一蒸发器14b。此外,管道系统52适合于将第二蒸发器14b(图2中未示出)连接至第一冷凝器22a,以便允许将在第一冷凝器中冷凝的液态制冷剂供应至第二蒸发器14b。最后,冷却能量转移装置42的管道系统52还适合于将第二蒸发器14b连接至第三冷凝器22c。管道系统52适合于保持第一冷却回路12a和第二冷却回路12b的密封隔离。
此外,图2的冷却系统10包括第三蓄存器30c,第三蓄存器30c被布置在第二冷却回路12b中并且适合于在在第一冷凝器22a中冷凝的制冷剂被供应至与第一冷凝器22a关联的再冷却器32a以前对在第一冷凝器22a中冷凝的制冷剂进行储存。第四蓄存器30d被布置在第一冷却回路12a中并且适合于容纳在第二冷凝器22b中冷凝的制冷剂。冷却系统10进一步装备有第五蓄存器30e和第六蓄存器30f,第五蓄存器30e被布置在第二冷却回路12b中并且适合于容纳在第三冷凝器22c中冷凝的制冷剂,第六蓄存器30f被布置在第一冷却回路12a中并且适合于容纳在第三冷凝器22c中冷凝的制冷剂。用于传送制冷剂通过第一冷却回路12a的第一传送设备34a与第一蓄存器30a、第四蓄存器30d和第六蓄存器30f连接。用于传送制冷剂通过第二冷却回路12b的第二传送设备34b与第二蓄存器30b、第三蓄存器30c和第五蓄存器30e连接。
图2的冷却系统10进一步包括第一中断设备54a、第二中断设备54b、第三中断设备54c、第四中断设备54d、第五中断设备54e和第六中断设备54f,第一中断设备54a适合于如果在第一蓄存器30a中的制冷剂水平下降至预定的阈值以下则中断第一传送设备34a和第一蓄存器30a之间的连接,第二中断设备54b适合于如果第二蓄存器30b中的制冷剂水平下降至预定的阈值以下则中断第二传送设备34b和第二蓄存器30b之间的连接,第三中断设备54c适合于如果第三蓄存器30c中的制冷剂水平下降至预定的阈值以下则中断第二传送设备34b和第三蓄存器30c之间的连接,第四中断设备54d适合于如果第四蓄存器30d中的制冷剂水平下降至预定的阈值以下则中断第一传送设备34a和第四蓄存器30d之间的连接,第五中断设备54e适合于如果第五蓄存器30e中的制冷剂水平下降至预定的阈值以下则中断第二传送设备34b和第五蓄存器30e之间的连接,第六中断设备54f适合于如果第六蓄存器中的制冷剂水平下降至预定的阈值以下则中断第一传送设备34a和第六蓄存器30f之间的连接。
中断设备54a-54f保证传送设备34a和传送设备34b不从不包含足够量液态制冷剂的蓄存器30a-30f中传送气态制冷剂。每个中断设备54a-54f均包括浮置阀门,浮置阀门被布置在蓄存器30a-30f之一内,并且蓄存器30a-30f中的制冷剂水平一下降至预定的阈值以下,浮置阀门就闭合蓄存器30a-30f各自的制冷剂出口。除此以外,根据图2的冷却系统10的结构和功能对应于图1的冷却系统10的结构和功能。
根据图3的冷却系统10与图2的冷却系统10的区别之处在于,第一蓄存器30a用来储存在第一冷凝器22a和第三冷凝器22c中冷凝的制冷剂。类似地,第三蓄存器30c也用来储存在第一冷凝器22a和第三冷凝器22c中冷凝的制冷剂。因此,可以去掉存在于图2的冷却系统10中的第五蓄存器30e和第六蓄存器30f。此外,在根据图3的冷却系统中,第一传送设备34a仅起到将制冷剂从第一蓄存器30a中排出的作用,同时第二传送设备34b仅起到将制冷剂从第二蓄存器30b中排出的作用。提供第三传送设备34c来将制冷剂从第三蓄存器30c中排出,提供第四传送设备34d来将制冷剂从第四蓄存器30d中排出。除此以外,根据图3的冷却系统10的结构和功能对应于图2的冷却系统10的结构和功能。
在图4中示出的蓄存器装置可以在图3的冷却系统10中使用。然而,图4的蓄存器装置还适合于在图1、图2或图5的冷却系统10中的任一冷却系统中使用。在此蓄存器装置中,第一蓄存器30a与两个冗余的第一传送设备34a连接。传送设备34a的使传送设备34a的制冷剂入口与蓄存器30a连接的吸收管路56被至少部分地布置在蓄存器30a内,这保证制冷剂在其液体聚集态下被从蓄存器供应至传送设备34a。因此,能够防止由空化现象导致的传送设备34a的过度损耗。
在根据图5的冷却系统中,冷却能量转移装置42包括管道阀门系统58,管道阀门系统58适合于建立第一冷却回路12a和第二冷却回路12b之间的流体连接。管道阀门系统58包括连接管路60、62和64,连接管路60、62和64连接第一冷却回路12a和第二冷却回路12b以及各个阀门66、68和70,各个阀门66、68和70用于控制制冷剂通过连接管路60、62和64在第一冷却回路12a和第二冷却回路12b之间流动。
此外,冷却系统10包括第一检测设备72和第二检测设备74,第一检测设备74适合于检测在第一冷却回路12a中循环的制冷剂的量,第二检测设备74适合于检测在第二冷却回路12b中循环的制冷剂的量。控制单元76适合于根据第一检测设备72和第二检测设备74向控制单元76提供的信号来控制管道阀门系统58。具体地,控制单元76适合于控制管道阀门系统58,使得如果第一检测设备72和/或第二检测设备74向控制单元76提供的信号表示在第一冷却回路12a中循环的制冷剂的量和在第二冷却回路12b中循环的制冷剂的量超过预定阈值,则才建立第一冷却回路12a和第二冷却回路12b之间的流体连接。这保证了,如果冷却回路12a、12b之一中发生泄漏,则不建立第一冷却回路12a和第二冷却回路12b之间的流体连接。
此外,控制单元76适合于控制管道阀门系统58,使得如果在经由第一冷却回路12a向第一蒸发器14a的冷却能量供应失效的情况下建立第一冷却回路12a和第二冷却回路12b之间的流体连接,则中断第一冷凝器22a和第一蒸发器14a之间的流体连接和第三冷凝器22c和第一蒸发器14a之间的流体连接。此外,控制单元76适合于控制管道阀门系统58,使得如果在经由第二冷却回路12b向第二蒸发器14b的冷却能量供应失效的情况下建立第一冷却回路12a和第二冷却回路12b之间的流体连接,则中断第二冷凝器22b和第二蒸发器14b之间的流体连接。
此外,控制单元76适合于,如果在经由第一冷却回路12a向第一蒸发器14a的冷却能量供应失效的情况下建立第一冷却回路12a和第二冷却回路12b之间的流体连接,则中断用于传送制冷剂通过第一冷却回路12a的第一传送设备34a的工作,以及如果在经由第二冷却回路12b向第二蒸发器14b的冷却能量供应失效的情况下建立第一冷却回路12a和第二冷却回路12b之间的流体连接,则中断用于传送制冷剂通过第二冷却回路12b的第二传送设备34b的工作。除此以外,根据图5的冷却系统10的结构和功能对应于图1至图3的冷却系统10的结构和功能。
为了控制图1到图3和图5中绘出的冷却系统10中的任一冷却系统的启动,有不同选择。作为第一选择,在冷却系统10起动时,同时向所有蒸发器14a、14b供应冷却能量。通常,冷却系统10将针对该工作起动模式来设计。然而,还可想象控制在冷却系统10的起动时向蒸发器14a、14b的冷却能量供应,使得起初仅蒸发器14a、14b中所选择的蒸发器被供应冷却能量,直到达到所选择的被供应冷却能量的蒸发器14a、14b的预定目标温度为止。此后,还向剩余的蒸发器14a、14b供应冷却能量。在此工作起动模式下,通过冷却系统10排放的热量小于向所有蒸发器14a、14b同时供应冷却能量的工作模式下的热量。因此,以制冷器形式设计的热沉29a、29b和29c可以在较低温度下工作,这允许由于热沉29a、29b和29c的工作温度和冷却能量消耗者的温度之间的大温差而相当快速地从冷却能量消耗者上排走热量。
最后,还可想象控制在冷却系统10的起动时向蒸发器14a、14b的冷却能量供应,使得起初同时向所有蒸发器14a、14b供应冷却能量,直到达到蒸发器14a、14b的预定中间温度为止。就在冷却系统10起动后,以制冷器形式设计的热沉29a、29b和29c的工作温度和冷却能量消耗者的温度之间的温差大,这允许从冷却能量消耗者上快速除去热量。在到达蒸发器14a、14b的预定中间温度以后,热沉29a、29b和29c的工作温度可能下降,并且进一步,冷却能量可以仅被供应至蒸发器14a、14b中所选择的蒸发器,直到到达被供应冷却能量的所选择的蒸发器14a、14b的预定目标温度为止。最后,剩余的蒸发器14a、14b可以被供应冷却能量,直到这些蒸发器14a、14b也到达预定的目标温度为止。由于热沉29a、29b和29c的工作温度和冷却能量消耗者的温度之间的大温差,可以再次实现从冷却能量消耗者上快速除去热量。
在上面描述的冷却系统10的实施例中,蓄存器30a、30b和储藏容器36a、36b完成对离开冷凝器22a、22b、22c和46的液态制冷剂进行存储以及此外降低冷却回路12a、12b中的系统压力的双重功能。蓄存器30a、30b和储藏容器36a、36b的压力降低作用产生自蓄存器30a、306b和储藏容器36a、36b向冷却回路12a、12b的容积添加的附加容积,并且当蓄存器30a、30b和储藏容器36a、36b的容积增大时,该压力降低作用变得越来越显著。蓄存器30a、30b和储藏容器36a、36b的压力降低功能的重要性随着冷却系统10的工作温度升高以及由此冷却回路12a、12b中的压力增大而增大,并且如果冷却系统10使用导致高系统压力的制冷剂(例如CO2)操作,则该压力降低功能的重要性具有特别的相关性。
从根本上说,冷却系统10可以包括上面描述的蓄存器30a、30b和储藏容器36a、36b,并且这两种部件可以起到对离开冷凝器22a、22b、22c和46的液态制冷剂进行存储和降低冷却回路12a、12b中的系统压力的作用。然而,还可以想象使冷却系统10仅装备蓄存器30a、30b或者仅装备储藏容器36a、36b。于是,在这种冷却系统10中提供的蓄存器30a、30b或储藏容器36a、36b再次实现对离开冷凝器22a、22b、22c和46的液态制冷剂进行储存以及降低冷却回路12a、12b中的系统压力的双重功能。最后,冷却系统10的构造是可想象的,其中蓄存器30a、36b起到收集和储存液态制冷剂的作用,而储藏容器36a、36b由于它们的附加容积起到降低系统压力的作用。
如果冷却系统10中的“储存液态制冷剂”的功能和“降低系统压力”的功能是通过分离的部件提供的,那么可以将这些部件安装在冷却回路12a、12b中的不同位置,这允许更有效地使用可用的安装空间,以及限制冷却系统10的单独部件的尺寸。然而,压力降低的储藏容器36a、36b于是优选地安装在冷却回路12a、12b的高压部分,以便可靠地防止冷却回路12a、12b的高压部分的压力超过预定的最大值。
此外,如果储藏容器36a、36b仅起到控制冷却系统10中的压力的作用,那么不再需要提供蓄存器30a、30b和储藏容器36a、36b之间的直接流体连接。作为替代,储藏容器36a、36b可以仅经由从冷却回路12a、12b岔开的例如位于冷凝器22a、22b、22c和46之一上游和蒸发器14a、14b下游的单条管路与冷却回路12a、12b连接。连接储藏容器36a、36b与冷却回路12a、12b的管路优选地在储藏容器36a、36b的测量最低点与储藏容器36a、36b连接。这种构造保证,仅向储藏容器36、36b供应因冷却回路12a、12b的压力超过预定值而从冷却回路12a、12b排出的气态制冷剂。当然,如果需要,可以在冷却系统10中仅提供一个储藏容器。

Claims (14)

1.一种特别供在飞机上使用的冷却系统(10),所述冷却系统(10)包括:
第一冷却回路(12a),允许两相制冷剂循环通过其中,
第一蒸发器(14a),被布置在所述第一冷却回路(12a)中,
第一冷凝器(22a),被布置在所述第一冷却回路(12a)中,
第一热沉(29a),适合于向所述第一冷凝器(22a)提供冷却能量,
第二冷却回路(12b),允许两相制冷剂循环通过其中,
第二蒸发器(14b),被布置在所述第二冷却回路(12b)中,
第二冷凝器(22b),被布置在所述第二冷却回路(12b)中,
第二热沉(29b),适合于向所述第二冷凝器(22b)提供冷却能量,以及
冷却能量转移装置(42),适合于将由所述第一热沉(29a)和/或所述第一冷凝器(22a)提供的冷却能量转移至所述第二冷却回路(12b)或者将由所述第二热沉(29b)和/或所述第二冷凝器(22b)提供的冷却能量转移至所述第一冷却回路(12a),
其特征在于,所述冷却能量转移装置(42)包括热交换器(44),所述热交换器(44)适合于连接至所述第一冷却回路(12a),使得离开所述第一冷凝器(22a)的制冷剂与流动通过所述第二冷却回路(12b)的制冷剂热联接,以及所述热交换器(44)适合于连接至所述第二冷却回路(12b),使得离开所述第二冷凝器(22b)的制冷剂与流动通过所述第一冷却回路(12a)的制冷剂热联接,同时保持所述第一冷却回路(12a)和所述第二冷却回路(12b)的密封隔离。
2.根据权利要求1所述的冷却系统,其特征在于:
第三冷凝器(22c),被布置在所述第一冷却回路(12a)中,以及
第三热沉(29c),适合于向所述第三冷凝器(22c)提供冷却能量。
3.根据权利要求1所述的冷却系统,其特征在于:
与所述冷凝器(22a、22b、22c)之一关联的至少一个再冷却器(32a、32b、32c),所述再冷却器(32a、32b、32c)适合于对离开关联的冷凝器(22a、22b、22c)的制冷剂进行再冷却。
4.根据权利要求1所述的冷却系统,其特征在于,所述冷却系统(10)进一步包括:
第一蓄存器(30a),被布置在所述第一冷却回路(12a)中,并且适合于容纳在所述第一冷凝器(22a)和/或被布置在所述第一冷却回路(12a)中的第三冷凝器(22c)中冷凝的制冷剂,和/或
第二蓄存器(30b),被布置在所述第二冷却回路(12b)中并且适合于容纳在所述第二冷凝器(22b)中冷凝的制冷剂。
5.根据权利要求1所述的冷却系统,其特征在于:
所述冷却能量转移装置(42)包括阀门(50),所述阀门(50)在其闭合状态下适合于切断所述热交换器(44)与所述第一冷却回路(12a),在其打开状态下适合于将所述热交换器(44)与所述第一冷却回路(12a)连接。
6.根据权利要求1所述的冷却系统,其特征在于:
所述冷却能量转移装置(42)包括管道系统(52),所述管道系统(52)适合于将所述第一蒸发器(14a)连接至所述第二冷凝器(22b)并且进一步适合于将所述第二蒸发器(14b)连接至所述第一冷凝器(22a),同时保持所述第一冷却回路(12a)和所述第二冷却回路(12b)的密封分离。
7.根据权利要求4所述的冷却系统,其特征在于,所述冷却系统(10)进一步包括:
第三蓄存器(30c),被布置在所述第二冷却回路(12b)中,并且适合于容纳在所述第一冷凝器(22a)和/或被布置在所述第一冷却回路(12a)中的第三冷凝器(22c)中冷凝的制冷剂,
第四蓄存器(30d),被布置在所述第一冷却回路(12b)中并且适合于容纳在所述第二冷凝器(22b)中冷凝的制冷剂,
第五蓄存器(30e),被布置在所述第二冷却回路(12b)中并且适合于容纳在所述第三冷凝器(22c)中冷凝的制冷剂,和/或
第六蓄存器(30f),被布置在所述第一冷却回路(12a)中并且适合于容纳在所述第三冷凝器(22c)中冷凝的制冷剂。
8.根据权利要求7所述的冷却系统,其特征在于:
用于传送制冷剂通过所述第一冷却回路(12a)的第一传送设备(34a)连接至所述第一蓄存器(30a)和所述第四蓄存器(30d),和/或
用于传送制冷剂通过所述第二冷却回路(12b)的第二传送设备(34b)连接至所述第二蓄存器(30b)和所述第三蓄存器(30c)。
9.根据权利要求8所述的冷却系统,其特征在于,所述冷却系统(10)进一步包括:
第一中断设备(54a),适合于如果在所述第一蓄存器(30a)中的制冷剂水平下降至预定的阈值以下,则中断传送设备和所述第一蓄存器(30a)之间的连接,具体中断所述第一传送设备(34a)和所述第一蓄存器(30a)之间的连接;
第二中断设备(54b),适合于如果在所述第二蓄存器(30b)中的制冷剂水平下降至预定的阈值以下,则中断传送设备和所述第二蓄存器(30b)之间的连接,具体中断所述第二传送设备(34b)和所述第二蓄存器(30b)之间的连接;
第三中断设备(54c),适合于如果在所述第三蓄存器(30c)中的制冷剂水平下降至预定的阈值以下,则中断传送设备和所述第三蓄存器(30c)之间的连接,具体中断所述第二传送设备(34b)和所述第三蓄存器(30c)之间的连接;
第四中断设备(54d),适合于如果在所述第四蓄存器(30d)中的制冷剂水平下降至预定的阈值以下,则中断传送设备和所述第四蓄存器(30d)之间的连接,具体中断所述第一传送设备(34a)和所述第四蓄存器(30d)之间的连接;
第五中断设备(54e),适合于如果在所述第五蓄存器(30e)中的制冷剂水平下降至预定的阈值以下,则中断传送设备和所述第五蓄存器(30e)之间的连接,具体中断所述第二传送设备(34b)和所述第五蓄存器(30e)之间的连接;和/或
第六中断设备(54f),适合于如果在所述第六蓄存器(30f)中的制冷剂水平下降至预定的阈值以下,则中断传送设备和所述第六蓄存器(30f)之间的连接,具体中断所述第一传送设备(34a)和所述第六蓄存器(30f)之间的连接。
10.在根据权利要求1所述的冷却系统中,其特征在于:
所述冷却能量转移装置(42)包括管道阀门系统(58),所述管道阀门系统(58)适合于建立所述第一冷却回路(12a)和所述第二冷却回路(12b)之间的流体连接。
11.根据权利要求10所述的冷却系统,其特征在于,所述冷却系统(10)进一步包括:
第一检测设备(72),适合于检测在所述第一冷却回路(12a)中循环的制冷剂的量,和/或
第二检测设备(74),适合于检测在所述第二冷却回路(12b)中循环的制冷剂的量,以及
控制单元(76),适合于根据所述第一检测设备(72)和/或所述第二检测设备(74)向所述控制单元(76)提供的信号,控制所述冷却能量转移装置(42)的所述管道阀门系统(58),其中所述控制单元(76)特别适合于控制所述冷却能量转移装置(42)的所述管道阀门系统(58),使得如果所述第一检测设备(72)和/或所述第二检测设备(74)向所述控制单元(76)提供的信号表示在所述第一冷却回路(12a)中循环的制冷剂的量和/或在所述第二冷却回路(12b)中循环的制冷剂的量超过预定阈值,则才建立所述第一冷却回路(12a)和所述第二冷却回路(12b)之间的流体连接。
12.根据权利要求11所述的冷却系统,其特征在于:
所述控制单元(76)适合于控制所述冷却能量转移装置(42)的所述管道阀门系统(58),使得:如果在经由所述第一冷却回路(12a)向所述第一蒸发器(14a)的冷却能量供应失效的情况下建立所述第一冷却回路(12a)和所述第二冷却回路(12b)之间的流体连接,则中断所述第一冷凝器(22a)和所述第一蒸发器(14a)之间的流体连接和/或被布置在所述第一冷却回路(12a)中的第三冷凝器(22c)和所述第一蒸发器(14a)之间的流体连接,
和/或使得:如果在经由所述第二冷却回路(12b)向所述第二蒸发器(14b)的冷却能量供应失效的情况下建立所述第一冷却回路(12a)和所述第二冷却回路(12b)之间的流体连接,则中断所述第二冷凝器(22b)和所述第二蒸发器(14b)之间的流体连接。
13.根据权利要求11所述的冷却系统,其特征在于:
所述控制单元(76)适合于:如果在经由所述第一冷却回路(12a)向所述第一蒸发器(14a)的冷却能量供应失效的情况下建立所述第一冷却回路(12a)和所述第二冷却回路(12b)之间的流体连接,则中断用于传送制冷剂通过所述第一冷却回路(12a)的第一传送设备(34a)的工作,
和/或如果在经由所述第二冷却回路(12b)向所述第二蒸发器(14b)的冷却能量供应失效的情况下建立所述第一冷却回路(12a)和所述第二冷却回路(12b)之间的流体连接,则中断用于传送制冷剂通过所述第二冷却回路(12b)的第二传送设备(34b)的工作。
14.一种用于操作特别供在飞机上使用的冷却系统(10)的方法,所述方法包括下面的步骤:
使两相制冷剂循环通过第一冷却回路(12a),
在所述第一冷却回路(12a)中布置的第一蒸发器(14a)中蒸发制冷剂,
在所述冷却系统(10)正常工作期间,在所述第一冷却回路(12a)中布置的第一冷凝器(22a)中对制冷剂进行冷凝,以及
在所述冷却系统(10)正常工作期间,从第一热沉(29a)向所述第一冷凝器提供冷却能量,
其特征在于:
使两相制冷剂循环通过第二冷却回路(12b),
在所述第二冷却回路(12b)中布置的第二蒸发器(14b)中蒸发制冷剂,
在所述冷却系统(10)正常工作期间,在所述第二冷却回路(12b)中布置的第二冷凝器(22b)中对制冷剂进行冷凝,
在所述冷却系统(10)正常工作期间,从第二热沉(29b)向所述第二冷凝器(22b)提供冷却能量,以及
在经由所述第二冷却回路(12b)向所述第二蒸发器(14b)的冷却能量供应失效的情况下,将由所述第一热沉(29a)和/或所述第一冷凝器(22a)提供的冷却能量转移至所述第二冷却回路(12b),和/或在经由所述第一冷却回路(12a)向所述第一蒸发器(14a)的冷却能量供应失效的情况下,将由所述第二热沉(29b)和/或所述第二冷凝器(22b)提供的冷却能量转移至所述第一冷却回路(12a),
其中转移冷却能量包括:将离开所述第一冷凝器(22a)的制冷剂与流动通过所述第二冷却回路(12b)的制冷剂热联接,以及将离开所述第二冷凝器(22b)的制冷剂与流动通过所述第一冷却回路(12a)的制冷剂热联接,同时保持所述第一冷却回路(12a)和所述第二冷却回路(12b)的密封隔离。
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