CN107021229B - 改进的热交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了改进的热交换器。提供一种配置用于与飞机环境控制的再循环热交换器一起使用的底座，所述底座包括具有约14英寸(35.56 cm)的长度和约6英寸(15.24 cm)的宽度的矩形基座。支撑件从所述基座垂直延伸。所述支撑件的顶表面在水平平面下方以10°角度布置。

Description

改进的热交换器
技术领域
本发明的示例性实施方案大体上涉及飞机的环境控制系统，并且更具体地说，涉及这种环境控制系统得到再循环热交换器。
背景技术
飞机和其他交通工具的环境控制系统(ECS)用于为飞机内的乘客和机组人员提供调节的气流。一种类型的环境控制系统通常通过从位于ECS设备舱附近的冲压空气入口接收新鲜空气来操作。新鲜冲压空气被供应到至少一个电动机驱动的空气压缩机，所述空气压缩机将空气压力升高到例如机舱的期望空气压力。从至少一个空气压缩机，空气被供应到任选的臭氧转换器。因为空气压缩机产生热，空气随后被供应到空调包，在所述空调包中空气在输送到机舱之前被冷却。
从机舱排出的空气(还被称为再循环空气)被提供给再循环热交换器，其中空气在与冷的新鲜空气混合之前被冷却并返回到机舱。随着飞机机舱的尺寸增加，对ECS的需求也增加。常规ECS难以满足这种飞机的更大冷却要求。
发明内容
根据本发明的一个实施方案，提供配置用于与飞机环境控制的再循环热交换器一起使用的底座，所述底座包括具有约14英寸(35.56 cm)的长度和约6英寸(15.24 cm)的宽度的矩形基座。支撑件从基座垂直延伸。支撑件的顶表面在水平平面下方以10°角度布置。
附图说明
在本说明书的结论处的权利要求书中具体指出并明确要求保护被认为是本发明的主题。本发明的前述和其他特征以及优点从结合附图进行的以下详细描述中显而易见，在附图中：
图1是飞机的环境控制系统(ECS)的一部分的示意图；
图2是根据实施方案的ECS的再循环热交换器的透视图；
图3是根据实施方案的图2的再循环热交换器的芯的透视图；
图4是根据实施方案的再循环热交换器的截面图；
图5是根据实施方案的支撑再循环热交换器的底座的透视图；
图6是根据实施方案的图5的底座的前视图；
图7是根据实施方案的图5的底座的顶视图；
图8是根据本发明实施方案的图5的底座的底视图；
图9是根据实施方案的图7的底座沿截面D-D截取的截面前视图；
图10是根据实施方案的图5的底座的侧视图；并且
图11是根据实施方案的图6的底座沿截面E-E截取的截面侧视图。
详细描述参考附图通过实例的方式来解释本发明的实施方案以及优点和特征。
具体实施方式
现参考图1，更详细地示出飞机的环境控制系统(ECS) 20的实例的示意图。ECS 20被配置来从飞机的外部接收空气作为新鲜的冲压空气并且从飞机机身或另一内部空间接收空气作为再循环空气。新鲜冲压空气被供应给包括多个常规部件的ECS包22，所述常规部件包括至少一个热交换器(未示出)。在ECS包22内，新鲜空气通过与冲压空气的热交换被调节，使得冷的加压空气被提供给下游混合器24并随后提供给飞机分配系统26。
在提供给ECS包22之前，冲压空气被配置来穿过蒸汽冷却回路28的热交换器30。在热交换器30内，冲压空气被配置来吸收热，从而冷却蒸汽冷却回路28内的液体。蒸汽冷却回路28另外包括再循环热交换器32。
多数再循环空气使用再循环风扇34从机舱传递回到ECS 20。再循环风扇34被配置来将再循环空气供应到再循环热交换器32以进行冷却之前通过过滤器36抽吸再循环空气。冷却的再循环空气离开再循环热交换器32并且随后与供应到飞机分配系统26的新鲜空气混合。
现在参考图2和3，更详细地示出再循环热交换器32的实例。再循环热交换器32是大体矩形形状并且包括具有板翅构造的芯70，所述芯70具有穿过其的第一温流体(空气)和第二冷流体的交叉流。热交换器32的芯70包括多个第一流体层72和第二流体层74。第一流体层72具有由多个波纹翅限定的流体通路，使得第一流体例如像温暖再循环空气在由箭头F1指示的第一方向上流过芯70。第二流体层74具有由多个波纹翅限定的流体通路，使得第二流体例如液体冷却剂在由箭头F2指示的第二方向上流过芯70。应理解，其他合适流体例如像冷却剂可用作第二流体以冷却再循环空气。在一个实施方案中，第二流体流的方向基本垂直于第一流体流的方向。第一流体层72和第二流体层74交替堆叠以形成所述芯。薄板76可将相邻流体层72、74分开。
空气入口80和空气出口82布置成与芯70的多个第一流体层72流体连通。类似地，液体入口84和液体出口86布置成与芯70的多个第二流体层74流体连通，使得热被配置来在热交换器32内从再循环空气传递到液体。如图所示，空气入口80和空气出口82与相背对表面例如像芯70的前面和背面相邻设置。然而，在其他实施方案中，诸如在热交换器32内的空气流具有多通道配置的情况下，空气入口80和空气出口82可与芯70的同一表面相邻定位。类似地，图2中示出的液体入口84和液体出口86分别与芯70的相背对表面例如芯70的右侧面和左侧面相邻布置。然而，在其他实施方案中，诸如在穿过热交换器32的液体流动路径具有多通道配置的情况下，液体入口84和液体出口86可布置在芯70的同一侧面上。
再循环热交换器32通过底座100附接到分配舱中的相邻结构。底座100可另外提供到飞机结构的电连接，以用于消散由流过热交换器32的流体流产生的静电荷。在一个实施方案中，底座100可通过增材制造、机械加工或铸造形成。现在参考图4-10，更详细地示出底座100的实例。
底座100包括大体矩形基座102，所述基座102具有从基座102垂直向上突出的矩形支撑件104。矩形基座102具有约14英寸(35.56 cm)的长度和约6英寸(15.24 cm)的深度。在一个实施方案中，矩形基座102的拐角形成具有约0.500英寸(1.27 cm)的半径。基座102包括相应地与基座102的左侧面106相邻形成的左支腿110和形成在基座102的右侧面108处的右支腿112。左支腿110和右支腿112在垂直于水平平面的第一方向上延伸0.2英寸(0.508cm)并且在垂直于水平平面的第二相反方向上延伸0.375英寸(0.9525 cm)。每个支腿110、112的顶表面114的长度为约1.025英寸(2.6035 cm)，并且每个支腿110、112的底表面116的长度为约1.300英寸(3.302 cm)。如所建议的，支腿110、112的底表面116比支腿110、112的顶表面114长，使得基座102的右侧面108与左支腿110的顶表面114的最近侧之间的距离为约12.975英寸(32.957 cm)，并且基座102的右侧面108与左支腿110的底表面116的最近侧之间的距离为约12.700英寸(32.258 cm)。
矩形支撑件104的拐角可为圆形的以具有约0.250英寸(0.635 cm)的半径。支撑件104的中空内部由第一腹板126和第二腹板128分成多个部分，例如，第一部分120、第二部分122以及第三部分124。在一个实施方案中，基座102的右侧面108与支撑件104的平行于右侧面108布置的最近表面之间的距离为约2.075英寸(5.271 cm)。从基座102的右侧面108到支撑件104的平行于右侧面108布置的相背对表面的距离为约11.925英寸(30.290 cm)。
如所示，每个腹板126、128的一部分可延伸到矩形支撑件104的外侧并且在支撑件104的一个或两个侧面上与矩形基座102对接。在示出的非限制性实施方案中，腹板126、128与基座102和支撑件104两者一体形成。在图7中示出的一个实施方案中，基座102的右侧面108与第一腹板126的相邻表面之间的距离为约9.293英寸(23.604 cm)，并且基座102的右侧面108与第二腹板126的相邻表面之间的距离为约4.557英寸(11.575 cm)。接片130可定位在基座102与支撑件104之间的接口处。接片可接近底座100的中心，位于腹板126、128之间，使得基座102的右侧面108与接片130远侧之间的距离为约7.562英寸(19.207 cm)，并且基座102的右侧面108与接片130的近侧之间的距离为约6.438英寸(13.653 cm)。接片130突出超过基座102的前表面132，使得从基座102的背表面134到接片130的远侧的总深度为6.350英寸(16.129 cm)。接片130的总高度可以是约1.125英寸(2.575 cm)。
基座102的厚度被配置来随基座102的长度变化。在一个实施方案中，支腿110、112与相邻腹板126、128之间的厚度为约0.300英寸(0.762 cm)。另外，约0.300英寸(0.762 cm)的半径可形成在左支腿110的顶表面116与基座102的相邻部分之间。类似地，约0.125英寸(0.3175 cm)的半径可形成在右支腿112的顶表面116与基座102的相邻部分之间。为了减少材料和重量，多个开口140形成在基座102的下表面中。开口140流体联接到支撑件104的中空部分120、122、124并且彼此基本对准。开口140定位成使得开口140的第一侧面布置在距基座102的背侧面约1.207英寸(3.066 cm)距离处，并且开口的第二侧面位于距基座102的背侧面134约4.964英寸(12.609 cm)的距离处。
如图10和11中可见的，支撑件104的前面142比支撑件104的后面144高(垂直地)。基座102的水平平面A与由基座102的后表面134限定的平面B在点C处相交。支撑件104的后表面144布置在距包含点C的平行平面约1.308英寸(2.637 cm)的距离处。类似地，支撑件104的前表面142位于距包含点C的平行平面约5.038英寸(12.797 cm)的距离处。平行于支撑件104的顶表面146的平面以相对于水平平面A的约10°角度布置。支撑件104的顶表面146与平行于顶表面146并包含点C的平面之间的距离为约1.820英寸(4.623 cm)。图11中示出的平行于腹板126的向上成角部分148的平面以相对于后表面134的平面的约49.94°的角度布置。腹板148的向上成角部分与平行于其并包含点C的平面之间的距离为约4.626英寸(11.750 cm)。腹板126的向上成角部分148可从约0.750英寸(1.905 cm)的半径延伸。腹板126的向上成角部分150布置在距包含点C的平行平面约0.424英寸(1.077 cm)的距离处。腹板126的向上成角部分150可从约0.500英寸(1.27 cm)的半径延伸。
基座102与支撑件104之间的相交部包括在两者间以一定角度延伸的构件150。在一个实施方案中，构件150以相对于基座102的水平平面A的约33°的角延伸。
平行于构件150取向的平面包括形成在构件150的内表面与右支腿112的下表面116之间的相交处的点。与基座102的左侧面106相邻布置的构件150的内表面从此平面横向偏移约7.110英寸(18.059 cm)的距离。与基座102的左侧面106相邻布置的构件150的外表面从此平面横向偏移约7.332英寸(18.623 cm)的距离。
虽然仅结合有限数量的实施方案对本发明进行了详细描述，但应易于理解，本发明不限于此类公开的实施方案。相反，可对本发明进行修改，以并入以上未描述但与本发明精神和范围相称的任何数量的变化、改变、替代或等同布置。另外，虽然已描述了本发明的各种实施方案，但应理解，本发明的方面可仅包括所述实施方案中的一些。因此，不应认为本发明受限于前面的描述，而是仅受限于所附的权利要求书的范围。

Claims (7)

1.一种被配置用于与飞机环境控制系统的再循环热交换器一起使用的底座，其包括：
矩形基座，其具有14英寸(35.56 cm)的长度和6英寸(15.24 cm)的宽度；以及
垂直支撑件，其从所述矩形基座垂直延伸，其中所述垂直支撑件的顶表面在水平平面下方以10°角度布置，所述垂直支撑件构造来接纳再循环热交换器；
其中所述矩形基座包括与其左侧面相邻布置的左支腿以及与其右侧面相邻的右支腿，所述支腿中的每一个在第一方向上垂直于水平平面延伸0.200英寸(0.508 cm)并且在第二方向上垂直于水平平面延伸0.375英寸(0.9525 cm)，其中所述第二方向与所述第一方向相反，所述左支腿和所述右支腿具有长度为1.025英寸(2.6035 cm)的上表面以及长度为1.300英寸(3.302 cm)的下表面，所述左支腿和所述右支腿中的每个沿着所述矩形基座的整个宽度水平地延伸；
其中所述垂直支撑件的中空内部由第一腹板和第二腹板分成第一部分、第二部分以及第三部分，其中所述右侧面与所述第一腹板的相邻表面之间的距离为9.293英寸(23.604cm)，并且所述右侧面与所述第二腹板的相邻表面之间的距离为4.557英寸(11.575 cm)；以及
其中所述第一腹板和所述第二腹板从所述垂直支撑件的内侧延伸穿过所述垂直支撑件的壁至所述垂直支撑件的外侧。
2.如权利要求1所述的底座，其中所述矩形基座的一个或多个拐角具有0.500英寸(1.27 cm)的半径，并且所述垂直支撑件的一个或多个拐角具有0.250英寸(0.635 cm)的半径。
3.如权利要求1所述的底座，其中从所述矩形基座的右侧面到所述左支腿的所述上表面的距离为12.975英寸(32.957 cm)，并且从所述矩形基座的右侧面到所述左支腿的所述下表面的距离为12.7000英寸(32.258 cm)。
4.如权利要求1所述的底座，其中至少一个开口形成在所述矩形基座的所述下表面中，所述至少一个开口定位成使得：第一侧面布置在距所述矩形基座的背侧面1.207英寸(3.066 cm)的距离处，并且第二侧面布置在距所述矩形基座的所述背侧面4.964英寸(12.609 cm)的距离处。
5.如权利要求1所述的底座，其中所述矩形基座的所述右侧面布置在距所述垂直支撑件的相邻表面2.075英寸(5.271 cm)的距离处，以及距所述垂直支撑件的相背对表面11.925英寸(30.290 cm)的距离处。
6.如权利要求1所述的底座，其中所述水平平面与所述矩形基座的后表面在一线处相交，所述垂直支撑件的前表面布置在距包含所述线的平行平面5.038英寸(12.797 cm)的距离处，所述垂直支撑件的后表面布置在距包含所述线的平行平面1.038英寸(2.636 cm)的距离处，并且所述垂直支撑件的顶表面布置在距包含所述线的平行平面1.820英寸(4.623cm)的距离处。
7.如权利要求6所述的底座，其中所述第一腹板的第一向上成角部分布置在距包含所述线的平行平面4.626英寸(11.750 cm)的距离处，所述第一向上成角部分相对于垂直线以49.94°的角度延伸，所述第一向上成角部分具有0.750英寸(1.905 cm)的半径，所述第一腹板的第二向上成角部分布置在距包含所述线的平行平面0.424英寸(1.077 cm)的距离处，所述第二向上成角部分具有0.500英寸(1.27 cm)的半径。
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