CN115959292A - 用于飞行器的加湿系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于飞行器的加湿系统，该加湿系统包括：第一管道，被配置为引导第一气流；第二管道，被配置为引导第二气流，第二管道包括用于加湿第二管道中的空气的加湿器，加湿系统还包括：第一导管，用于将一部分第二气流引导至第一管道，第一导管包括通入第一管道的第一导管入口和从第二管道开始的第一导管出口；第二导管，用于将一部分第一气流引导至第二管道，第二导管包括通入第二管道的第二导管入口和从第一管道开始的第二导管出口，其中第一导管出口布置在加湿器的下游，第二导管入口布置在第一导管出口的下游，并且其中，第一导管入口布置在第二导管出口的下游。

Description

用于飞行器的加湿系统
技术领域
本发明涉及用于飞行器的加湿器系统，属于飞行器加湿器系统领域，具体涉及可以安装在狭窄空间中以及飞行器的现有环境控制系统(ECS)中的飞行器加湿器系统。
背景技术
需要为现有飞行器提供加湿器。目前使用的许多商用飞行器都没有交流空气的加湿系统，交流空气输送并提供给机舱、机组人员空间、驾驶舱等。然而，在现有飞行器上安装加湿系统的兴趣相当大，这对这种加湿系统提出了一定的技术挑战。这些技术挑战包括空间有限和关于飞行器的通风系统中的压力问题的要求高，特别是压力损失和压力增加情况。
在飞行器中，机舱空气通常被供应某种送风。送风可以是循环的机舱空气和新鲜的外部空气的混合物，或者送风仅由新鲜的外部空气组成。送风正常情况下经过调节并通过阀杆或管道分配到机舱区、驾驶舱和/或机组人员休息区域。可以想象，在飞行器的现有通风系统中安装加湿器的一种可能解决方案是在通风系统中安装大容量的加湿器，该加湿器的尺寸比较大，因此该加湿器位于任何气流的划分前，诸如流向不同机舱区、驾驶舱和机组人员休息区域的气流。那种解决方案的替代方案是在每个部分气流中使用尺寸较小的单独加湿器，这些部分气流到达消耗者以及因此到达机舱、驾驶舱或机组人员休息区域。如所述的，在许多情况下，一个大加湿器或几个小加湿器都没有空间。此外，如果为每个气流使用许多较小的加湿器，则会出现维护和经济问题，因为许多小加湿器会随着时间的推移导致故障和更高的成本方面的挑战。
一种潜在的解决方案可能是在通过部分气流和管道进行任何分配之前，引导气流通过比较小的加湿器，但这会导致压降过大，并且肯定会导致加湿系统和通风系统的运行超出技术上可接受的范围，这可能导致通风系统出现问题。
发明内容
鉴于上述情况，本发明的目的是提供一种用于飞行器的经济、节能、紧凑的加湿系统。
另一个目的是提供一种加湿系统，加湿系统可以安装在现有的飞行器中，并且可以在飞行器的通风系统和/或环境控制系统(ECS)的给定技术范围内工作。
本发明的发明人发现，可以考虑诸如空间、压力损失或增加以及低能耗使用等给定参数，并提供一种可以安装在现有飞行器ECS的狭小空间中的、用于飞行器的加湿系统。发明人发现的基本构思是在流向消耗者的部分气流中使用单个加湿器并过度加湿该部分气流，然后将该过度加湿的部分气流重新分配到流向消耗者的选定气流中，并且同时，通过重新分配来自其他气流的空气来使部分气流中的湿度正常化，这些其他气流流向消耗者并且包括干燥和温暖的空气。重新分配是在任何空气到达消耗者之前完成的。这样的加湿系统解决了上述问题和缺点。
本发明公开了用于飞行器的加湿系统，包括：
-第一管道，被配置为引导第一气流；
-第二管道，被配置为引导第二气流，所述第二管道包括用于加湿第二管道中的空气的加湿器；
-第一导管，用于将一部分第二气流引导至第一管道，从而将第二管道与第一管道互连，所述第一导管包括通入第一管道的第一导管入口和从第二管道开始的第一导管出口，以及
-第二导管，用于将一部分第一气流引导至第二管道，从而将第一管道与第二管道互连，所述第二导管包括通入第二管道的第二导管入口和从第一管道开始的第二导管出口，其中，第一导管出口布置在加湿器的下游，第二导管入口布置在第一导管出口的下游，并且其中，第一导管入口布置在第二导管出口的下游。
在到达加湿器之前，第二管道可以包括送风流，以及类似地在到达第二导管出口之前，第一管道可以包括送风流。
根据上述实施方案的加湿系统可以安装在现有飞行器ECS(和新ECS)中，在前述压力损失或压力增加范围内，而不需要大量额外的能量，并且安装在飞行器机身的可用空间内。
根据上述实施方案的加湿系统还可以成比例并且还适用于三个管道、四个管道等，其中每个管道设计成被引导向消耗者空间，例如驾驶舱、机舱、厨房和/或机组人员休息区域。
在另一实施方案中，加湿系统包括被配置为引导干燥送风流的送风管道和连接到送风管道、第一管道和第二管道的第一双向歧管，由此空气被配置为从送风管道流入双向歧管，然后部分地流入第一管道和第二管道中，从而形成第一气流和第二气流，
在实施方案中，加湿系统的加湿器是绝热加湿器，或者优选地是绝热蒸发加湿器，或者甚至更优选地是绝热接触式加湿器。
绝热加湿器可以包括接触式加湿垫，该接触式加湿垫通过供水保持湿润以便加湿第二气流。
绝热加湿器不需要能量来为第二气流提供湿度。
在实施方案中，双向歧管可以被配置为将加热后的送风流至少差不多均等地分成第一气流和第二气流。此外，第一导管和第二导管可以被配置为差不多均等地分成第二气流和第一气流。
这可以帮助为整个机舱提供相同的空气品质，包括驾驶舱和机组人员休息区域和厕所。
在另一实施方案中，加湿系统可以包括被配置为绕过第二管道上的加湿器的旁路或旁路管道。
可以使用这样的旁路以确保不存在显着的压力损失或压力增加。此外，旁路可以包括固定安装以平衡旁路中的气流的限流器。在替代实施方案中，旁路可以包含用于根据测得的压力调整旁路空气的电子和潜在远程受控的控制元件。
本发明公开的控制元件可以是风扇、阀或限流器，所述限流器由此可以是固定的或可调整的限流器。
第一管道和第二管道中的任何一个或第一导管和第二导管中的两个或任何一个都可以包括限制器以平衡气流。限流器可以是固定安装的限流器或可调整的限流器。
限流器可以设计为板状，优选地圆形板状元件，其具有孔，气流可以穿过这些孔。这样的限流器可以安装在任何导管或管道中。如果限流器是可调整的，则限流器可以安装在管道或导管中，管道或导管是可枢转的，以使得管道或导管可以定位成与气流平行和与气流最高成90度角。伺服电机可以用于控制可调整限流器的位置。
第一管道和第二管道中的任何一个或第一和第二导管中的两个或任何一个都可以另外包括连接到控制器的压力传感器，该控制器然后操纵并调节加湿系统中的阀，特别是旁路的阀。
在实施方案中，第一导管和第二导管可以布置在一个管道中，由此所述一个管道具有分隔壁以容纳第一导管和第二导管两者。
这可以提高空间效率，简化加湿系统的安装和操作。
在另一个实施方案中，加湿器可以包括用于加湿第二气流的加湿垫。加湿垫可以通过供水管等保持湿润。
加湿垫的优点是不需要为加湿器提供能量，细菌和污垢留在加湿垫上，不会进入飞行器的ECS。
在实施方案中，第一气流和第二气流可以分别包括在第一导管入口的下游和第二导管入口的下游的加湿空气。
因此，第一管道和第二管道将温暖和加湿的空气供应到机舱、驾驶舱或机组人员休息区域。
进一步地，第一管道和/或第二管道可以包括加热元件，以便在输送之前调整供应给消耗者的空气的温度。在第二管道中，加热元件可以布置在加湿器的上游。
根据前述权利要求中任一项所述的加湿系统，其中，第一导管和/或第二导管包括控制元件。
在实施方案中，第一管道和/或第二管道包括例如是阀或风扇形式的控制元件。可以根据分别布置在第一管道和第二管道中的压力传感器来集中控制和调整所述阀。
第一管道和/或第二管道可以包括压力传感器以便检查压力。压力传感器可以连接到控制单元等，该控制单元能够操纵ECS。
在另一实施方案中，第一管道和第二管道可以包括分别在第一导管入口的下游和第二导管入口的下游的混合元件。
这些混合元件可以确保在第一管道上的第一导管入口的下游和在第二管道上的第二导管入口的下游的加湿空气和未加湿空气的良好混合。
本文中使用的术语“上游”和“下游”始终是指所考虑的管道或导管中的当前气流方向。由此，下游意味着沿着气流流动，而上游意味着逆着气流流动。
本文中所示的实施方案可以组合，并且可以在其他实施方案中引入一个实施方案的各种特征。一个实施方案中所示的特征可以应用在另一个实施方案中。没有一个特征被特别排除在本文中所示的另一个实施方案中被采用或实现。
附图说明
出于示例性目的，现在将通过一个或多个实施方案并参考附图更详细地描述本发明，附图中：
图1示意性示出了本发明的实施方案的图解；以及
图2示意性示出了本发明的实施方案的截面图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的加湿系统1的一般和基本构思。加湿系统1包括送风管道2、双向歧管4、第一管道6和第二管道10。双向歧管4连接到送风管道2、第一管道6和第二管道10。送风流包括新鲜的外部空气和循环的机舱空气，送风流是温暖和干燥的，在双向歧管4中被分成第一管道6中的第一气流和第二管道中的第二气流10。第一气流和第二气流可以包括相似或相同量的空气并因此包括空气流量。然而，该空气流量可以根据情况以及根据需要多少管道以及飞行器内有多少空间需要被加湿或处理过的空气来调整和改变。第二管道10包括加湿器28，加湿器可以是绝热类型的，所述加湿器28具有入口42和出口44。第二气流在加湿器28中被过度加湿至高水平，使得第二气流可以通过具有连接到第二管道10的第一导管入口22的第一导管8重新分配到连接到第一管道6的第一导管出口20，所述第一导管入口22位于第二管道10上的的加湿器22的下游。为了平衡第二管道10中的空气湿度，提供了第二导管12，所述第二导管12包括连接到第一管道6的第二导管出口36和在第一导管出口22下游连接到第二管道10的第二导管入口34。第二导管出口36位于第一导管入口20的上游。第二导管12和第一导管8与此能够重新分配来自第一管道6的干燥暖空气和来自第二管道10的冷过加湿空气，使得输送到消耗者48的气流具有相同的品质、以及因此相同湿度和温度。
第二管道10可以包括旁路30，该旁路30允许一定量的第二气流绕过加湿器28。该旁路30在正常操作时是关闭的，但该旁路可以在第二管道10中某处出现压力损失的情况下打开。如前所述，旁路30可以包括固定安装的限流器，该限流器适于平衡通风系统。这样的限流器在本文中可以称为被动限流器。
任何管道和/或导管可以包括这样的被动限流器。
由于加湿系统1考虑了飞行器的环境控制系统(ECS)的操作参数，包括但不限于整个通风系统中的压力要求，所以维持了ECS的正确操作。为了进一步提供控制仪器和监视工具，压力传感器18和控制元件16以阀、风扇或(固定或可调整)限流器的形式设置在加湿系统1中的不同位置。压力传感器18是可选的并且可以放置在需要的地方，以便检查加湿系统和ECS的正确操作。如果压力传感器18检测到系统中有压力损失，则可以接合相应的控制元件16并且可以进一步打开阀，或者可以增加风扇速度。如果任何压力传感器18检测到压力增加，则可以限制相应的控制元件16，因此可以减小阀开度，或者降低风扇速度。
压力传感器18可以战略性地定位在加湿系统1中，例如在旁路30中、在消耗者48上游的第一管道6中或在消耗者48上游的第二管道10中。每个压力传感器18可以布置在一起并且因此靠近控制元件16布置。控制元件16因此可以布置在第一管道6和/或第二管道10中在消耗者48的上游。同样，控制元件16和压力传感器18可以布置在第一管道8和/或第二管道12中。
同样，控制元件16和压力传感器18是本发明的可选解决方案，并且加湿系统1设计为在没有这些元件的情况下工作。此外，旁路30也是可选的解决方案，并且例如在图2中未显示。
图1中的箭头示出了图1中的气流的一般流动方向。
图2以示意性截面图示出了本发明的另一个实施方案。图2的加湿系统1'以与图1类似的方式示出，但没有控制元件和/或压力传感器。图2中的旁路30'布置在加湿器28'内并且绕过例如加湿垫形式的实际加湿装置或元件。为了示出旁路30和布置在加湿器28'内的事实，它用虚线显示。图2中的箭头示出了图2的实施方案中的气流方向。
图2所示的实施方案显示了送风管道2'连接到双向歧管4'，双向歧管然后将送风流分离成第一管道6'中的第一气流和第二管道10中的第二气流'。第一导管8'和第二导管12'也被很好地示出了，并且第一管道6上的第一导管入口20'和第一管道6'上的第二导管出口36'在第一管道6'上的顺序同样是清晰可见的，第二导管出口布置在第一导管入口20'的上游。并且，也清晰可见并示出了布置在加湿器28'下游的第一导管出口22'和布置在第一导管出口22'下游的第二导管入口34'在第二管道10'上的顺序。这些顺序对于保证加湿系统1、1'的运行非常重要。
图2还示出了布置在第一管道6'内在第一导管入口20'上游的挡板元件50和布置在第二管道10'中在第二导管入口34'上游的挡板元件50。挡板元件50可以是穿孔板或类似物或其他在气流中产生湍流以便一旦干燥和过度加湿的气流混合后就实现气流的最佳混合的引导元件。
此外，图2示出了布置在第一管道6'和旁路30'中的、被动限流器形式的控制元件16'。被动限流器16'包括扁平元件，例如其中(例如在中心)具有孔的圆盘，该圆盘布置在第一管道6'和/或旁路30'内。如前所述，被动限流器可以放置在加湿系统1'、1内的任何合适位置，在图1所示的实施方案中也一样。在第一和/或第二管道6、6'、10、10'和/或第一导管8、8'和/或第二导管12、12'中可以布置有一个或几个限流器或没有布置限流器。限流器的数量和放置取决于系统要求和设计。
图1和图2的实施方案是可互换的，这意味着图2所示的任何特征都可以用于图1的实施方案中，反之亦然。特别地，挡板元件50也可以安装在图1的实施方案中，并且图1的实施方案中所示的控制元件16和压力传感器18可以全部或部分地用于图2的实施方案中。如前所述，控制元件16、16'可以实施为风扇、阀或被动/主动限流器。
在图1和图2的任何所示实施方案中，第一导管8、8'和第二导管12、12'可以组合在一个风管等中，只要符合第一导管入口20、20'和第二导管出口36、36'以及第一导管出口22、22'和第二导管入口34、34'的顺序即可。
尽管图1和图2的实施方案都显示为包括双向歧管4、4'和送风管道2、2'，但该双向歧管4、4'和送风管道2、2'可以不存在并且本发明仍然有效或仍然可以使用。例如，可能第一管道6、6'和第二管道10、10'均包括取自飞行器的两个不同端口或封隔器的送风流。在那种情况下，不存在双向歧管4、4'并且第一管道6、6'可以包括在到达加湿器28、28'或旁路30、30'之前的送风流，以及类似地，在到达第二导管出口36、36'之前，第一管道6、6'可以包括送风流。

Claims (15)

1.用于飞行器的加湿系统(1)，包括：
-第一管道(6,6')，被配置为引导第一气流；
-第二管道(10,10')，被配置为引导第二气流，所述第二管道(10,10')包括用于加湿所述第二管道(10,10')中的空气的加湿器(28,28')，
其特征在于，所述加湿系统还包括：
-第一导管(8,8')，用于将一部分所述第二气流引导至所述第一管道(6,6')，所述第一导管(8,8')包括通入所述第一管道(6,6')的第一导管入口(20,20')和从所述第二管道(10,10')开始的第一导管出口(22,22')；
-第二导管(12,12')，用于将一部分所述第一气流引导至所述第二管道(10,10')，所述第二导管(12,12')包括通入所述第二管道(10,10')的第二导管入口(34,34')和从所述第一管道(6,6')开始的第二导管出口(36,36')，其中，所述第一导管出口(22,22')布置在所述加湿器(28,28')的下游，所述第二导管入口(34,34')布置在所述第一导管出口(22,22')的下游，并且其中，所述第一导管入口(20,20')布置在所述第二导管出口(36,36')的下游。
2.根据权利要求1所述的加湿系统，其特征在于，包括：被配置为引导送风流的送风管道(2,2')和连接到所述送风管道(2,2')、所述第一管道(6,6')和所述第二管道(10,10')的双向歧管(4,4')，由此空气被配置为从所述送风管道(2,2')流入所述双向歧管(4,4')，然后部分地流入所述第一管道(6,6')和所述第二管道(10,10')中，从而形成所述第一气流和所述第二气流。
3.根据权利要求1或2所述的加湿系统，其特征在于，所述加湿器(28,28')是绝热加湿器。
4.根据前述权利要求中任一项所述的加湿系统，其特征在于，还包括旁路(30,30')，所述旁路被配置为绕过所述第二管道(10,10')上的加湿器(28,28')。
5.根据权利要求4所述的加湿系统，其特征在于，所述旁路(30)包括控制元件(16,16')。
6.根据前述权利要求中任一项所述的加湿系统，其特征在于，所述第一导管(8,8')和所述第二导管(12,12')布置在一个管道或管路中。
7.根据前述权利要求中任一项所述的加湿系统，其特征在于，所述加湿器(28,28')包括用于加湿所述第二气流的加湿垫。
8.根据前述权利要求中任一项所述的加湿系统，其特征在于，所述第一气流和所述第二气流分别包括位于所述第一导管入口(20,20')和所述第二导管入口(34,34')的下游的加湿空气。
9.根据前述权利要求中任一项所述的加湿系统，其特征在于，所述第一导管(8,8')和/或所述第二导管(12,12')包括控制元件(16,16')。
10.根据前述权利要求中任一项所述的加湿系统，其特征在于，所述第一管道(6,6')和/或所述第二管道(10,10')包括控制元件(16,16')。
11.根据前述权利要求中任一项所述的加湿系统，其特征在于，所述第一管道(6,6')和所述第二管道(10,10')分别包括位于所述第一导管入口(20,20')和所述第二导管入口(34,34')的下游的挡板元件(50)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的加湿系统，其特征在于，所述第一管道(6,6')和/或所述第二管道(10,10')包括至少一个压力传感器(18)。
13.根据前述权利要求中任一项所述的加湿系统，其特征在于，所述第一导管(8,8')和/或所述第二导管(12,12')包括至少一个压力传感器(18)。
14.根据权利要求5、9或10中任一项所述的加湿系统，其特征在于，所述控制元件(16,16')能够是风扇、阀门或限流器中的任何一个。
15.根据权利要求5、9、10、12或13中任一项所述的加湿系统，其特征在于，所述控制元件(16,16')和/或所述压力传感器(18)连接到控制单元，所述控制单元被配置为控制飞行器的环境控制系统。
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