CN114834640A - 用于空调系统的混合器组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于飞机的空调系统的混合器组件，其中，用于供应新鲜空气的第一空调组件通过第一管道连接至飞机的驾驶舱，并且还通过与第一管道连通的第六管道连接至混合器组件的混合腔室，用于供应新鲜空气的第二空调组件通过第三管道连接至混合腔室，其中，混合腔室还与至少一个再循环系统连通，并且构造为将新鲜空气与来自再循环系统的再循环空气进行混合，从而得到混合空气，并经由第五管道将混合空气供应到飞机的至少一个客舱。

Description

用于空调系统的混合器组件

技术领域

本发明涉及一种用于飞机的空调系统的混合器组件。

背景技术

座舱空气分配系统是飞机的关键系统之一，主要用于为飞机各个舱室提供温度、压力、湿度合适的空气，以保证乘员具有舒适的温度、压力环境和足够的新鲜空气。

空气混合器组件是座舱空气分配系统的关键部件。典型的飞机空气分配系统利用空气混合器组件将来自制冷组件的新鲜空气和来自座舱的循环再利用的再循环空气充分混合之后供应给座舱和驾驶舱。

空气混合器组件的性能会影响能否获得指定混合比例的新鲜空气、再循环空气两者的混合空气，又进而影响到座舱空气的温度、压力、湿度等参数能否能被调节到合理的范围。

图1示出了一种现有技术中用于飞机的空气混合系统的示意图。

如图1所示，来自左空调组件AS1’和右空调组件AS2’的新鲜空气分别经过第一阀V1’和第二阀V2’进入混合系统的混合腔室MC’。同时，第一再循环系统RS1’和第二再循环系统RS2也通入混合腔室MC’。由此，来自空调组件AS1’和AS2’的新鲜空气和来自再循环系统RS1’和RS2’的再循环空气在混合腔室MC’中进行混合，之后又分别被输送到驾驶舱CC’和客舱PC’。

从CN 205168918 U(公开日期2016年4月20日)已知一种用于飞机空调系统的空气混合器组件，包括主混合器、位于主混合器两侧的第一预混合歧管和第二预混合歧管，其中，主混合器的顶部的两侧设有出口，第一预混合歧管的一端连接至主混合器，另一端连接至第一新鲜空气管路和第一再循环空气管路，第二预混合歧管的一端连接至主混合器，另一端连接至第二新鲜空气管路和第二再循环空气管路。

从CN 102892674 A(公开日期2013年1月23日)已知一种用于飞机空调系统的混合器组件，其中公开了多路空气如何进行混合。

从CN 102905975 A(公开日期2013年1月30日)已知一种用于飞机空调系统的混合器组件。

此外，随着航空工业技术的发展，对座舱空气的品质要求有所提高，特别是对驾驶舱中的空气品质要求有所提高。由此，出现了相较于图1所示的混合系统有进一步改进的空气分配系统。这种空气分配系统为客舱提供混合空气，而可以为驾驶舱提供混合空气或者全新风(即输送到驾驶舱中的空气不包含再循环空气)。

图2示出了一种这样的空气分配系统。与图1所示的空气混合系统相比，左空调组件AS1’输出的新鲜空气在此也可经设有第三阀V3’的管道直接输送到驾驶舱CC’。此外，在混合腔室MC’与驾驶舱CC’之间的空气通路上，增设了第四阀V4’。

在图2所示的空气分配系统中，在常规状态下，第一阀V1’开启，第二阀V2’关闭。由此，空气分配系统为驾驶舱CC’提供全新风，而为客舱PC’提供经混合腔室MC’混合的混合空气。

在此情况下，如果空气分配系统中的一个空调组件，例如左空调组件AS1’失效，则系统将左空调组件AS1’与驾驶舱CC’直接连通的通路上原本开启的第一阀V1’关闭，且打开第二阀V2’。

此时，空气分配系统为驾驶舱CC’和客舱PC’两者提供的均是经混合腔室MC’混合的混合空气。该混合空气包含来自第一再循环系统RS1’和第二再循环系统RS2’的再循环空气以及来自右空调组件AS2’的新鲜空气。

对于飞机的空调系统而言，除了混合空气之外还要能够向驾驶舱提供全新风的要求增加了飞机的空气分配系统的复杂程度。图2所示的空气分配系统中就增设了第三阀和第四阀，增加了部件的数量。此外，由于设置了从左空调组件AS1’向驾驶舱直接送新风所需的单独的管路，需要在飞机的气密隔框F’上再多开孔，增加了气密隔框上开孔的数量，增大了保证气密隔框的气密性的难度。这就对空气分配系统及其中所包含的设备、装置的可靠性提出了更高的要求。

由此，希望提出一种进一步改进的用于飞机的空调系统的混合器组件。

发明内容

本发明的目的在于提出一种相对上述现有技术进一步改进的、用于飞机的空调系统的混合器组件，这种混合器组件能实现对驾驶舱进行全新风供应，同时减少系统所需的部件数量。

本发明的另一目的还在于提出一种用于飞机的空调系统的混合器组件，其结构简单，能适应于飞机内不同的安装空间。

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种用于飞机的空调系统的混合器组件。

飞机的空调系统包括用于供应新鲜空气的第一空调组件和第二空调组件，例如，左空调组件和右空调组件。根据本发明的混合器组件包括混合腔室，用于对新鲜空气以及再循环空气进行混合，得到混合空气，

其中，第一空调组件通过管道与飞机的驾驶舱流体连通，并且还通过与上述管道连通的另一管道连接至混合器组件的混合腔室，

其中，第二空调组件通过又一管道连接至混合腔室；并且

其中，混合腔室还与飞机的至少一个再循环系统连通，来自空调系统的空调组件的新鲜空气与来自再循环系统的再循环空气在其中进行混合，并得到混合空气，。

在本发明的混合器组件中，不同于现有技术，将第一空调组件直接连接到驾驶舱以输送全新风的管道沿空气流动方向在下游某一处、优选在通过气密隔框之后与另一管道连通，并且后者与混合腔室流体连通。这使得来自第一空调组件的新鲜空气能直接供应到驾驶舱，也能供应到混合器组件的混合腔室中以供进一步混合。

由此，本发明的混合器组件一方面允许对飞机的驾驶舱供应全新风空气，并且另一方面相较于开头所述的现有技术中的方案，减少了需要在飞机的气密隔框上开孔的数量。这有助于提高气密隔框的气密性，即，相较于现有技术降低了确保气密隔框的气密性的难度和复杂程度。

特别地，在一实施例中，第一空调组件通过第一管道经由第六管道连接至混合腔室，第一管道与第六管道之间的连接部设置在气密隔框之外，即，第一空调组件的输出部和第一管道与第六管道之间的连接部位于气密隔框的两侧。

在一优选的实施例中，第六管道的下游端构造为深入混合腔室。第六管道的下游在混合腔室内设置为朝向混合腔室中混合气体的出口，即，混合腔室与飞机的客舱之间的连接管道的入口，并且背离混合腔室中其它供应新鲜空气的入口以及供应再循环空气的入口，即，背离混合腔室与第二阀空调组件之间的连接管道的出口以及混合腔室与一个或多个再循环系统之间的连接管道的出口。这样的设置可以有效减少压降。

特别优选地，第六管道的下游端设置为在混合腔室内、在混合腔室与飞机的客舱的连接管道的入口之间附近。

在一优选的实施例中，第一空调组件和第二空调组件还通过一个附加的管道相互连通。特别地，该管道设置在气密隔框以内，即第一空调组件和第二空调组件相对于气密隔框位于同侧。这样的设置使得在需要时第一空调组件和第二空调组件所制冷的且供应的新鲜空气可以相互补充。例如，当其中一个空调组件并未失效但其输出的新鲜空气量不足时，这样的设置是有利的。

优选地，混合器组件还包括：

第一阀，其设置在第一空调组件下游并在上述连接第一空调组件与驾驶舱的管道与通入混合腔室的另一管道之间的连通部上游，

第二阀，其设置在第二空调组件与混合腔室之间，

其中，第一阀和第二阀设置为使得当第一空调组件或第二空调组件中的一个失效时，第一阀被关闭而第二阀开启。即，当一个空调组件失效时，停止向驾驶舱供应全新风空气，而是向驾驶舱和客舱都供应来自混合腔室的混合空气。这样的设计确保了即使空调系统中的一个空调组件失效，也可以通过另一个空调组件供应的新鲜空气与再循环空气的混合而向驾驶舱和客舱提供所需的空气，提高了飞行的安全性也提升了混合器组件本身及包含混合器组件的空调系统的可靠性。

此外，相较于现有技术，本发明的混合器组件在应用于现有飞机的空调系统时能减少所需要的阀的数量。这一方面降低了系统的复杂性，有助于提高系统的可靠性，另一方面也减少了混合器组件安装所需的空间和混合器组件的重量。这对于紧凑的机上空间以及对于飞机重量而言均是有利的。

特别地，第一阀为电控的单向阀。

特别地，第二阀为机械单向阀。

机械单向阀和电控单向阀的设置使得混合器组件本身无需其它的致动器来致动第一阀和第二阀，这减少了混合器组件所包含部件的数量，同样有助于降低系统的复杂性和提升系统的可靠性，以及减少混合器组件安装所需的空间以及混合器组件的总重量。

由此，根据本发明的混合器组件以简单的结构实现分别为驾驶舱和客舱提供新鲜空气和混合空气，且在紧急情况下能向两者均供应混合空气，并且能获得更佳的混合效果。该混合器组件特别对于采用驾驶舱全新风设计的飞机有很好的适用性，尤其适合于安装空间狭窄的客舱天花板空间。

此外，本发明还提出了一种用于飞机的空调系统，其包含两个用于供应新鲜空气的空调组件，例如左空调组件和右空调组件，以及如上任一方案所述的混合器组件。

应了解的是，前文的一般描述和下文的详细描述说明了各种实施方式并且意图提供理解要求保护的主题的性质和特征的概述或框架。包括附图以提供对各种实施方式的进一步理解并且附图合并于本说明书中并且构成本说明书的部分。附图示出了本文所描述的各种实施方式，并且与描述一起用来解释要求保护的主题的原理和操作。

附图说明

参考以上目的，本发明的技术特征在下面的权利要求书中清楚地描述，并且其优点从以下参照附图的详细描述中显而易见，附图以示例方式示出了本发明的优选实施方式，而不限制本发明构思的范围。

图1示出了现有技术中的一种用于飞机的空调系统的混合器组件的示意图；

图2示出了现有技术中的一种用于飞机的空调系统的空气分配系统的示意图；

图3示出了本发明的用于飞机的空调系统的混合器组件的示意图；以及

图4示出了本发明的用于飞机的空调系统的混合器组件的一种具体实施方式。

附图标记列表

AS1’ (现有技术)左空调组件

AS2’ (现有技术)右空调组件

F’ (现有技术)气密隔框

CC’ (现有技术)驾驶舱

PC’ (现有技术)客舱

RS1’ (现有技术)第一再循环系统

RS2’ (现有技术)第二再循环系统

MC’ (现有技术)混合腔室

V1’ (现有技术)第一阀

V2’ (现有技术)第二阀

V3’ (现有技术)第三阀

V4’ (现有技术)第四阀

AS1 第一空调组件

AS2 第二空调组件

CC 驾驶舱

PC 客舱

RS1 第一再循环系统

RS2 第二再循环系统

T1 第一管道

T2 第二管道

T3 第三管道

T4 第四管道

T5 第五管道

T6 第六管道

V1 第一阀

V2 第二阀

F 气密隔框。

具体实施方式

现在将详细地参考本发明的各个实施例。尽管本发明将与示例性实施例相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施例。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施例，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等效形式及其它实施方案。为了便于在所附权利要求书中解释和精确定义，术语“上”、“下”、“内”和“外”用于参考在图中所示的示例性实施例的特征的位置来对这些特征进行描述。

应注意的是，在本文中，除非另有说明，在对方向进行描述时所使用的“上游”和“下游”是参照空气在系统的各管道中的流动方向来定义的，即，靠近空调组件、再循环组件的通常为上游，而靠近飞机的客舱或驾驶舱的通常为下游。

图3示出了本发明的空调系统的示意图，而图4示出了本发明的一的空调系统的具体实施形式。

下面将参考图3和图4更详细地描述本发明的混合器组件的布置及其运行。

如图3所示，飞机的空调系统包括用于供应新鲜空气、的相互连通第一空调组件AS1以及第二空调组件AS2。

包括混1合器组件的空调系统用于分别向飞机的驾驶舱CC和客舱PC供应空气。具体地，混合器组件包括：

-混合腔室MC；

-第一阀V1，来自第一空调组件AS1的新鲜空气供应管路经第一阀V1直接通入驾驶舱CC或经与供应管路进一步连通的另一管路通入混合腔室MC；

-第二阀V2，来自第二空调组件AS2的新鲜空气供应管路经第二阀V2通入混合腔室MC。

飞机还包括提供再循环空气的第一再循环系统RS1和第二再循环系统RS2，它们在所示实施形式中均通入混合腔室MC。

在实际使用中，根据飞机现有的再循环系统的数量，混合器组件的混合腔室可以与更多或更少的再循环系统流体连通。

在实际使用中，根据飞机的空调系统所包括的空调组件的数量，混合器组件的混合腔室可以与更多或更少的空调组件流体连通。

当飞机的两个空调组件AS1、AS2均正常运行时，混合器组件的第一阀V1和第二阀V2均打开。此时，驾驶舱CC直接提供有来自第一空调组件AS1的新鲜空气，而另一部分来自第一空调组件的AS1的新鲜空气经混合器组件的管路通入混合腔室MC混合。来自第二空调组件AS2的新鲜空气经由管路同样通入混合腔室MC。

在混合腔室MC中，来自第一空调组件AS1的部分新鲜空气、来自第二空调组件AS2的新鲜空气以及来自通入混合腔室MC的第一再循环系统RS1和第二再循环系统RS2的再循环空气混合，之后被供应到客舱PC。

在紧急情况下，例如在第一空调组件AS1或第二空调组件AS2失效时，第一阀V1被关闭，而第二阀V2保持开启。

在第一空调组件AS1失效的情况下，第一阀V1被关闭。来自第二空调组件AS2的新鲜空气被送入混合腔室MC与来自第一再循环系统RS1和第二再循环系统RS2的再循环空气进行充分混合。之后，所得到的混合空气经由管路分别被供应到驾驶舱CC和客舱PC。即，在该紧急情况下，空调系统向驾驶舱CC和客舱PC供应的都是混合空气。

又例如在第二空调组件AS2失效的情况下，由于第一阀V1被关闭，来自第一空调组件AS1的新鲜空气无法像正常运行时那样，经过设有第一阀V1的空气管路以直接供应给驾驶舱CC和混合腔室MC。相反，来自第一空调组件AS1的新鲜空气经过第一、第二空调组件AS1与AS2之间连通的管路，经过设有第二阀V2的管路而被送入混合腔室MC。

在混合腔室MC中，新鲜空气与来自第一再循环系统RS1和第二再循环系统RS2的再循环空气进行混合，并从混合腔室MC的出口被分别供应给驾驶舱CC和客舱PC。

与图2所示的根据现有技术的空气分配系统相比，图3所示的包含本发明的混合器组件的空调系统的管路无需设置第三阀和第四阀，减少了系统中部件的数量，降低了系统的复杂性，提高了系统的可靠度，同时减少了系统安装所需的空间，使得混合器组件能更广泛地适应于各类客机机型，特别是对于分配系统安装空间较为有限的应用场景。

此外，由于在穿过气密隔框之后从连通第一空调组件AS1和驾驶舱CC的空气管路引出了连通第一空调组件AS1和混合腔室MC的空气管路，减少了在气密隔框F上开孔的个数，也使得气密隔框F相对于图2所示的现有技术中的气密隔框F’更容易保证气密性，因为在图2所示的现有技术的分配系统中，设置了两条完全独立的左空调组件AS1’和驾驶舱CC’之间的空气管路以及左空调组件AS1’与混合腔室MC’之间的空气管路，因此在气密隔框F’上还额外单独开孔。

进一步的，由于所需的阀的数量的减少以及对应减少的管道设置，整个混合器组件的重量也可以有所减轻。这为其它机载系统留出了重量余量。

下面转到图4，其中示出了一种本发明的空调系统的具体实施方式。

在该实施方式中，用于飞机的空调系统包括：

-第一空调组件AS1，其通过第一管道T1连接到驾驶舱CC并可经与第一管道T1连通的第六管道T6连接到混合器组件的混合腔室MC；

-第二空调组件AS2，其通过第二管道T2与第一空调组件AS1相互连接，并通过第三管道T3连接到混合腔室MC；

-再循环系统RS，其通过第四管道T4通入混合腔室MC；

-混合器组件，其包括：

-混合腔室MC，混合器腔室MC构造为通过第五管道T5连通道客舱PC；

-第一阀V1，第一阀V1为单向电控阀，其设置在第一管道T1中，在第一空调组件AS1下游且在第一管道T1与第六管道T6的连通部上游；

以及

-第二阀V2，第二法V2也为单向阀，设置在第三管道T3上。

第一阀V1为电控单向阀，这使得第一阀V1在其两端压力差仍然较大无法借助压力差关闭第一阀V1时，能借助控制系统(图3、图4中未示出)强制关闭第一阀V1。第二阀V2在图示实施例中则为压力差驱动的机械单向活门。

由此，混合器组件本身无需作动器，这也提高了混合器组件的可靠性。

第六管道T6的上游端通入第一管道T1，使得在第一阀V1打开的情况下，一部分来自第一空调组件AS1的新鲜空气能流入混合腔室MC，而第六管道T6的下游端深入混合腔室MC内。

特别地，如图4所示，第六管道T6在混合腔室中经过近似九十度的转角之后延伸一定长度直到用于将来自第一空调组件AS1的新鲜空气排出到混合腔室MC中的下游端。

如图4中可见的，第六管道T6深入混合腔室MC，并且设置为下游端开口背离第四管道T4的下游端和第三管道T3的下游端，也就是说背离再循环空气进入混合腔室MC的入口和新鲜空气进入混合腔室MC的入口，且朝向混合腔室MC的出口。

特别地，第六管道T6的下游端设置在连接混合腔室MC与客舱PC之间的第五管道T5的上游端附近。这样的设置减少了压降损失。

本发明所提出的空调系统在正常工况下可为驾驶舱提供全新风供气，同时为客舱(包括厨房、盥洗室、机组休息室、乘组休息室等区域)提供混合空气供气，其中，混合空气是由再循环系统提供的、经过滤的再循环空气和由空调组件提供的全新风的新鲜空气按一定比例混合后得到的空气，而在所包括的空调组件中的一个失效时，本发明可以向驾驶舱和客舱均供应混合空气。

本发明在其范围内，能将各实施方式自由组合，或是将各实施方式适当变形、省略。

Claims (10)

1.一种混合器组件，用于飞机的空调系统，所述空调系统包含用于供应新鲜空气的第一空调组件(AS1)和第二空调组件(AS2)，

所述混合器组件包括混合腔室(MC)，所述混合腔室用于对所述新鲜空气以及来自再循环系统的再循环空气进行混合以得到混合空气，

其中，所述第一空调组件(AS1)通过第一管道(T1)连接至所述飞机的驾驶舱(CC)，并且还通过与所述第一管道连通的第六管道(T6)连接至所述混合腔室(MC)；

其中，所述第二空调组件(AS2)通过第三管道(T3)连接至所述混合腔室(MC)；

其中，所述混合腔室与至少一个再循环系统(RS)通过第四管道(T4)连通，并且

其中，所述混合腔室还与所述飞机的至少一个客舱(PC)流体连通。

2.如权利要求1所述的混合器组件，其特征在于，所述第一空调组件(AS1)和所述第二空调组件(AS2)通过第二管道(T2)相互连通。

3.如权利要求2所述的混合器组件，其特征在于，所述混合器组件还包括：

第一阀(V1)，所述第一阀(V1)设置在所述第一管道(T1)上，在所述第一管道连接到所述第一空调组件(AS1)的端部下游并在所述第一管道(T1)与所述第六管道(T6)的连接部上游；

第二阀(V2)，所述第二阀(V2)设置在所述第三管道(T3)上，在所述第二空调组件(AS2)与所述混合腔室(MC)之间。

4.如权利要求3所述的混合器组件，其特征在于，所述第一阀(V1)为电控的单向阀。

5.如权利要求4所述的混合器组件，其特征在于，所述第二阀(V2)为机械单向阀。

6.如权利要求3至5中任一项所述的混合器组件，其特征在于，所述第一阀(V1)和所述第二阀(V2)设置为使得当所述第一空调组件(AS1)失效或所述第二空调组件(AS2)失效时，所述第一阀(V1)被关闭而所述第二阀(V2)开启。

7.如权利要求6所述的混合器组件，其特征在于，所述混合腔室(MC)通过第五管道(T5)与所述至少一个客舱(PC)流体连通，并且所述第六管道(T6)的下游端构造为在所述混合腔室(MC)中朝向所述第五管道(T5)与所述混合腔室(MC)连接的端部，而背离所述第三管道(T3)与所述混合腔室(MC)连接的端部以及背离所述第四管道(T4)与所述混合腔室(MC)连接的端部。

8.如权利要求7所述的混合器组件，其特征在于，所述第六管道(T6)的所述下游端位于所述第五管道(T5)与所述混合腔室(MC)连接的端部附近。

9.如权利要求8所述的混合器组件，其特征在于，所述混合腔室(MC)与第一再循环系统(RS1)和第二再循环系统(RS2)连通。

10.一种飞机的空调系统，其特征在于，包含：

用于供应新鲜空气的第一空调组件(AS1)；

用于供应新鲜空气的第二空调组件(AS2)；以及

如权利要求1至9中任一项所述的混合器组件。

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