DE19952524A1 - Verfahren zur Kühlluftversorgung von Küchenservicewagen - Google Patents
Verfahren zur Kühlluftversorgung von KüchenservicewagenInfo
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Kühlluftversorgung für Küchenservicewagen (Trolleys), die in Bordküchenbereichen eines Passagierflugzeuges positioniert sind. Ihre Anwendung liegt im Bereich der Effizienzsteigerung eines bestehenden Kühlsystems im Flugzeug bei der Kühlung von Lebens- oder Genußmitteln in Bordküchenbereichen. DOLLAR A Mit dem Verfahren zur Kühlluftversorgung für Küchenservicewagen, die in Bordküchenbereichen eines Passagierflugzeuges angeordnet sind, läßt sich die Kühlleistung einer Kompressions-Kältemaschine, die in einem bestehenden Kühlsystem integriert ist, ohne Erhöhung von deren Luftdurchsatz steigern (effizient beeinflussen). Dabei wird mit geeigneten regelungstechnischen Maßnahmen ein entsprechender Einfluß auf den Kühlprozeß der Kältemaschine ausgeübt. DOLLAR A Das Verfahren zur Kühlluftversorgung von Küchenservicewagen, die innerhalb eines Bordküchenbereiches eines Passagierflugzeuges positioniert sind, setzt mit einer elektronischen Regeleinrichtung und einem ihr über Signalleitungen verbundenen Elektronikteil einer Luftkühler-Einrichtung, der mehrere mit dem Kühlkreislauf des Bordküchenbereiches verbundene Luftverbindungsleitungen angeschlossen sind, in mehreren Schritten entsprechend den im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen die beabsichtigte Steigerung der Kühlleistung der Kältemaschine mit einer Strahlpumpe um, dabei mit regelungstechnischen Maßnahmen der Kühlprozeß der Luftkühler-Einrichtung wesentlich beeinflußt wird.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Kühlluftversorgung für Küchenservicewagen
(Trolleys), die in Bordküchenbereichen eines Passagierflugzeuges positioniert sind. Ihre Anwendung
liegt im Bereich der Effizienzsteigerung eines bestehenden Kühlsystems im Flugzeug bei der Kühlung
von Lebens- oder Genußmitteln in Bordküchenbereichen.
Im Luftverkehr werden zur Betreuung der begleitenden Passagiere in einem Passagierflugzeug
entsprechende Speisen und Getränke angeboten, die in Küchenservicewagen, welche den
Bordküchen eingestellt sind, gelagert werden. Zur Kühlung der Lebens- und Genußmittel wird in
einem geschlossenen Luftkreislauf kalte Luft entweder durch den gesamten Kühlraum mit dort
positionierten Küchenservicewagen (Trolley Compartment) oder wenigstens durch einen einzelnen
Küchenservicewagen geleitet. Der (in den Kühlkreislauf abgegebene) Luftstrom wird von einer
Kompressions-Kältemaschine (Air Chiller) gekühlt und in Rohrleitungsverbindungen, denen das
Trolley Compartment (die Küchenservicewagen) angeschossen ist (sind), eingespeist, wobei die dort
abgegebene erwärmte Rückluft der Kältemaschine rückgeführt wird.
Demnach ist es bekannt, daß der (die) Bordküchenbereich(e) [Galley-Bereich(e)] eines Passagier
flugzeuges von einer Kältemaschine (Chiller) über eine Rohrleitung (Supply-Rohr) mit Kaltluft
versorgt wird (werden), die dort zum Um- bzw. Durchspülen der zu kühlenden Küchenservicewagen
(Trolleys) benötigt wird. Die (durch Wärmeabgabe der Küchenservicewagen) erwärmte Kaltluft wird
anderenfalls danach über eine Rohrleitung (Return-Rohr) der Kältemaschine zurückgeführt.
Es ist bisher kein Vorbild dafür bekannt, wonach geeignete Maßnahmen vorgeschlagen werden, die
Kühlleistung der Kompressions-Kältemaschine ohne Erhöhung von deren Luftdurchsatz im
Passagierflugzeug zu steigern, um die Versorgung einer Bordküche auch mit einer erweiterten Anzahl
von Küchenservicewagen (Trolley Compartment) bei Absenkung der durchschnittlichen
Kühltemperaturen zu gewährleisten.
Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Kühlluftversorgung für
Küchenservicewagen, die in Bordküchenbereichen eines Passagierflugzeuges angeordnet sind,
anzugeben, mit dem sich die Kühlleistung einer Kompressions-Kältemaschine, die einem
bestehenden Kühlsystem integriert ist, ohne Erhöhung von deren Luftdurchsatz steigern (effizient
beeinflussen) läßt. Dabei soll mit geeigneten regelungstechnischen Maßnahmen ein entsprechender
Einfluß auf den Kühlprozeß der Kältemaschine ausgeübt werden.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. In den weiteren
Ansprüchen sind zweckmäßige Weiterbildungen und Ausgestaltungen dieser Maßnahmen
angegeben.
Die Erfindung ist in einem Beispiel anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Dabei
wird das Verfahren hauptsächlich anhand dem in der Fig. 1 dargestellten Blockschaltbild näher
beschrieben. Die Anordnungen nach den Fig. 2 und 3 werden die hinsichtlich der Fig. 1
gegebenen Ausführungen ergänzen. Es zeigen
Fig. 1 das Blockschaltbild zur Kühlluftversorgung eines Bordküchenbereiches
(Trolley Compartment) mit (figurlich nicht gezeigten) Küchenservicewagen
in einem Passagierflugzeug;
Fig. 2 den Kühlkreislauf zur Kühlluftversorgung des Bordküchenbereiches nach Fig. 1;
Fig. 3 die Vorderansicht des mit mehreren Küchenservicewagen bestückten Bordküchen
bereiches (ohne Rohrleitungsverbindungen) nach Fig. 2.
Nach dem Blockschaltbild der Fig. 1 wird man drei funktionale Abschnitte unterscheiden, die eine
verfahrensbezogene Beziehung eingehen. Dabei handelt es sich um eine Luftkühler-Einrichtung 3,
einen Kühlkreislauf-Bereich 15 (mit integriertem Bordküchenbereich 1) und eine Regeleinrichtung 2,
die miteinander korrelieren, um die eingangs erwähnte Steigerung der Kühlleistung der Luftkühler-
Einrichtung 3 (Air Chiller Device) von bestehenden (dem Fachmann an sich bekannten) Anordnungen
zur Kühlluftversorgung des Bordküchenbereiches 1 (genauer: der dort positionierten Küchenservice
wagen 7) innerhalb eines Passagierflugzeuges technologisch umzusetzen.
Die Regeleinrichtung 2 und die Luftkühler-Einrichtung 3 sind (informationstechnisch) über eine
Signalleitung miteinander verbundenen, über die die Luftkühler-Einrichtung 3 (genauer: die in den
Kühlkreislauf-Bereich 15 Kaltluft einspeisende Kältemaschine) die von der Regeleinrichtung 2 ihr
zugeleiteten Informationen erhält. Darauf wird später näher eingegangen. Dem Kühlluftausgang und
dem Rücklufteingang der sogenannten Luftkühler Einrichtung 3 sind entsprechende Luftverbindungs
leitungen angeschlossen, mit denen der Bordküchenbereich 1 (die Küchenservicewagen 7) be- und
entlüftet werden. An geeigneter Stelle des Kühlkreislauf-Bereiches 15 wird (mit einem Vorgriff auf
später vertiefte Angaben) die Lufttemperatur einer Mischluft, die den Küchenservicewagen 7 des
Bordküchenbereiches 1 zugeführt wird, sensitiv überwacht, um die daraufhin von einem Temperatur
sensor 5 erfaßten und anschließend in digitale Signale umgesetzten Informationen mit gespeicherten
oder zugeführten Soll-Temperatur-Vorgaben durch eine Auswerteeinheit 6 zu vergleichen. Der
Temperatursensor 5 als auch die ihm auf dem Informationsweg (leitungsmäßig) verbundene
Auswerteeinheit 6 sind integrierter Bestandteil der elektronischen Regeleinrichtung 2, zu der (in der
Regel wenigstens) eine Verstärkereinheit 14, die der Auswerteeinheit 6 leitungsmäßig (informations
technisch) verbunden ist, zählt. Die Regeleinrichtung 2 wird man (aus Gründen) mit den leitungs
mäßig (informationstechnisch) in Reihe verbundenen Zusatzeinheiten, einer Unempfindlichkeifs-
Einheit 12 und einer Begrenzereinheit 13, ergänzen.
Dabei ist die Unempfindlichkeits-Einheit 12 auf dem Leitungsweg (von Informationsleitungen) mit der
Verstärkereinheit 14 verbunden und der Informationsausgang der Begrenzereinheit 13 auf den
Informationseingang eines Elektronikteiles von einem Entspannungsventil 8, das (neben weiteren
Aufgaben) den Zufuhr eines ihm zugeleiteten Kühlmittels reguliert, geschalten, wobei das Entspan
nungsventil 8 der Luftkühler-Einrichtung 3 funktional integriert ist. Auf die weiteren der Luftkühler-Ein
richtung 3 integrierten Bestandteile wird bei der Erläuterung der Verfahrensschritte näher Bezug ge
nommen. Nur soviel wird noch ergänzt, daß dem Kühlkreislauf-Bereich 15 eine Strahlpumpe 9 zuge
hörig ist, mit der eine Teilmenge der (ausgangs der Küchenservicewagen 7) rückgeführten erwärmten
Kaltluft abgesogen wird, die mit der von der Luftkühler-Einheit 3 zugeleiteten Kaltluft gemischt wird.
Die erwähnte Mischluft wird - wie vorher angedeutet - dem Bordküchenbereich 1 (den Küchenservice
wagen 7) zugeleitet, deren Temperatur dann sensitiv überwacht wird. Soweit dazu, um eine gewisses
Verständnis für die nunmehr folgenden Verfahrensschritte, deren Erläuterungen sich (hauptsächlich)
auf das Blockschaltbild zur Kühlluftversorgung des Bordküchenbereiches 1 respektive der (erst in Fig. 3
gezeigten) Küchenservicewagen 7) beziehen, zu besitzen.
Die nachfolgenden Erläuterungen beginnen mit dem Teil der Kühlluftversorgung von innerhalb dem
Bordküchenbereich 1 (Trolley Compartment) anzählig platzierten Küchenservicewagen 7 (Trolleys),
denen anfangs von der Luftkühler-Einrichtung 3 (Air Chiller Device) entsprechende Kaltluft (von etwa
0 Grad Celsius) eingespeist wird. Die Luftversorgung erfolgt über eine (nach Fig. 2) als Rohrleitungs
verbindung installierte Luftversorgungsleitung 17, wobei der Treibstrom der Kaltluft zunächst mit Hilfe
der Strahlpumpe 9, die im Strömungsquerschnitt der nehmlichen Luftverbindungsleitung 17 installiert
ist, keinen Saugstrom von einer (nach Fig. 2) als Rohrleitungsverbindung den Ausgängen der
Küchenservicewagen 7 angeschlossenen Luftversorgungs-Anschlußleitung 18 umsetzt, weil eine
gewisse Zeit des Um- bzw. Durchspülens der Küchenservicewagen 7 mit dieser Kaltluft erst ver
streichen wird. Sofern ausgangs der Küchenservicewagen 7 - infolge von Wärmeaufnahme der Kalt
luft - eine (durch den einzelnen Küchenservicewagen 7 hindurch diffundierte Luftmenge an) erwärm
ter Kaltluft abgegeben wird, die einen Leitungsknoten K (auf der - nach Fig. 2 - Abluft-Verbindungs
leitung 19) erreicht, wird man nach folgenden Schritten die Kühlluftversorgung der Küchenservice
wagen 7 zu dem (eingangs der Beschreibung angegebenen Zweck) umsetzen. Danach wird in einem
ersten Schritt a nachfolgendes passieren. Eine Teilluftmenge der (von den Küchenservicewagen 7
abgegebenen) erwärmten Kaltluft wird über eine als Rohrleitungsverbindung installierte Bypass-
Luftleitung 4 dem Treibluftstrom der zugeführten Kaltluft beigemischt. Dazu wird die Funktion der
Strahlpumpe 9 genutzt, wonach (auf die Ausführung der Fig. 2 bezogen) die kinetische Energie des
Treibstromes der (von der Luftkühler-Einrichtung 3 eingespeisten) Kaltluft im Strömungsquerschnitt
der Luftversorgungsleitung 17 ausreicht, um am Rohrleitungsausgang eines (der Strahlpumpe 9
integrierten) Treibstrahlrohres eine Saugwirkung zu entfalten, infolge ein Saugluftstrom (von
Teilmengen) der erwärmten Kaltluft am Leitungsknoten K einsetzt. Die durch die Bypass-Luftleitung 4
abgesaugte Teilluftmenge von erwärmter Kaltluft wird sich mengenmäßig mit der (von der Luftkühler-
Einrichtung 3 bezogenen) Kaltluft vermischen. Daraufhin wird durch den (der Strahlpumpe 9
nachgeordneten) Strömungsquerschnitt der (nach Fig. 2) Luftversorgungs-Anschlußleitung 18 ein
Gesamtluftstrom von Mischluft den (einzelnen) Küchenservicewagen 7 erreichen.
Gleichermaßen (wird - mit einem Schritt b - während des Strömes der Mischluft) mit einem im
Temperatursensor 5, der im Strömungsquerschnitt des mischluftführenden Leitungsabschnittes der
Luftverbindungsleitung anordnet ist, die Ist-Mischlufttemperatur erfaßt, die daraufhin - nach einem
folgenden Schritt c - vom Temperatursensor 5 in ein elektronisches (digitales) Signal gewandelt wird.
Der Temperatursensor 5 ist mit ein Bestandteil der vorher erwähnten elektronischen Regeleinrichtung
2, zu der außerdem noch (nach dieser Ausführung) die hintereinander und (in der nachfolgend
genannten Reihenfolge) informativ (elektrisch) verbundenen Einheiten: eine Auswerteeinheit 6, eine
Verstärkereinheit 14 (Verstärker), eine Unempfindlichkeits-Einheit 11 (Unempfindlichkeit) und eine
Begrenzereinheit 12 (Begrenzer) zählen. Das Signal wird auf dem Übertragungsweg von
Signalleitungen (elektrischen Leitungen) der Auswerteeinheit 6 zugeführt, von der es daraufhin mit
einer (ihr signalmäßig zugeleiteteten oder von ihr gespeicherten) Soll-Mischlufttemperatur-Vorgabe
verglichen wird, wobei die Auswerteeinheit 6 darauffolgend aus dem Temperaturvergleich die aktuelle
Temperaturabweichung (mit einem Soll-/Ist-Temperatur-Wertevergleich) feststellen wird. In einem
anschließender Schritt d wird daraufhin von der Auswerteeinheit 6 aus der (elektronisch) ermittelten
(festgestellten) Temperaturabweichung (Temperaturen-Differenz) ein weiteres elektronisches
(digitales) Signal - zunächst ohne weitere Signal-Verstärkung und Weiterleitung an die
nachgeordneten Einrichtungen der Regeleinrichtung 2 - generiert, das der Luftkühler-Einrichtung 3
übermittelt wird. Im Detail wird dieses weitere Signal einen (nicht gezeigten) Elektronikteil eines
sogenannten Entspannungsventils 8 ansteuern, dadurch (entsprechend der aktuellen
Temperaturabweichung) die Ventilstellung des Entspannungsventils 8 sich entsprechend verändern
wird. Das Entspannungsventil 8 ist ein (dem Fachmann bekannter) Bestandteil im Kältemittelkreislauf
der Luftkühler-Einrichtung 3, zu der außerdem eine Kondenser-Einheit 10 (Kondenser), eine
Verdampfer-Einheit 11 (Verdampfer), ein Kompressor und ein Enteisungsventil zählt, die den
Kältemittelkreislauf vervollständigen. Die Verknüpfung respektive die funktionellen Beziehungen
dieser rohrleitungsverbundenen Elemente innerhalb diesem Kältemittelkreislauf wird der sachkundige
Fachmann (der Kältetechnik) ohne weiteres der Fig. 1 entnehmen, so daß das weitere Interesse nur
auf die für die nähere Erläuterung des Verfahrens interessierenden Elemente der Luftkühler-
Einrichtung 3 gelenkt wird. Mit der signalaktivierten Variation (Veränderung) der Ventilstellung des
Entspannungsventils 8 wird daraufhin eintreffen, daß im Entspannungsventil 8 ein ihm vom
Kondenser 10 zugeführtes flüssiges Kältemittel durch irreversible Drosselung auf einen niedrigen
Druck entspannt wird. Gleichermaßen wird der Massendurchsatz des Kältemittels entsprechend der
Ventilstellung (Ventilcharakteristik) verändert. Ein anschließender Schritt e sieht vor, daß (daraufhin)
das druckentspannte Kältemittel einer im Kältemittelkreislauf der Luftkühler-Einrichtung 3 dem
Entspannungsventil 8 leitungsverbundenen Verdampfereinheit 11 zugeführt wird. Dabei wird in der
Verdampfereinheit 11 durch die Absenkung des Kältemittel-Druckes auf ein entsprechendes
Dampfdruckniveau und unter gleichzeitiger Aufnahme von Wärme aus der (nur andeutungsweise
erwähnten) verbleibenden Teilmenge der von den. Küchenservicewagen 7 abgegebenen erwärmten
Kaltluft, die vom Leitungsknoten K über den verbleibenden Rohrleitungsabschnitt der Abluft-
Verbindungsleitung 19 (Rückluftleitung) der Verdampfereinheit 11 zugeführt wird, die Zustandsphase
des ihr zugeführten Kältemittels von der Flüssigphase in eine Gasphase umgewandelt.
Dadurch wird gleichzeitig in einem abschließenden Schritt f mit der geschehenen Wärmeaufnahme
die Austrittstemperatur der von der Luftkühler-Einrichtung 3 in den Kühlkreislauf eingespeisten
Kühlluft bestimmt wird.
Der Vollständigkeit halber wird mit erwähnt, daß zwischen der Kondenser-Einrichtung 10 und dem ihr
angeschlossen Kabinenbereich 16 (eines Flugzeug-Druckrumpfes) eine permanent stattfindender
Luftaustausch stattfinden wird, auf den aber nicht näher eingegangen wird.
Erwähnt wird auch, daß bei diesem vorbeschriebenen Prozeß die Soll-Mischlufttemperator-Vorgabe
mit 0 Grad Celsius als Sollgröße vordefiniert wird.
Wie schon angedeutet - kann auch vorgesehen werden, daß das - mit den Informationen des (nach
Schritt c) vorher stattgefundenen Temperaturvergleiches versehene - digital generierte weitere Signal
einer der Regeleinrichtung 2 integrierten Verstärker-Einheit 12 und darauffolgend (um einen
entsprechenden Faktor verstärkt) dem Entspannungsventil 8 zugeleitet wird, wobei bei der Signal-
Verstärkung der von der Auswerteeinheit 6 ermittelten (festgestellten) Temperaturabweichung
(Temperaturen-Differenz) der Ist-Mischlufttemperatur mit der vordefinierten Soll-Mischlufttemperatur
die aktuelle Ventilstellung (Ventilcharakteristik) des Entspannungsventils 8 und das Temperatur
verhalten der am Austritt der Luftkühler-Einrichtung 3 in den Kühlkreislauf eingespeist Kaltluft
einschließlich der vordefinierten Luftübertragungsfunktion durch die Luftverbindungsleitungen
korrelativ berücksichtigt wird.
Die Signal-Verstärkung der vorgenannten Temperaturabweichung (Temperatur-Differenz) wird mit
unter dem Einfluß des der der Verstärker-Einheit 12 integrierten Proportional-Gliedes vorgenommen.
Darauffolgend kann dieses verstärkte digital generierte weitere Signal der Unempfindlichkeits- und
der ihr seriell verbundenen Begrenzer-Einheit 12, 13 zugeleitet werden, von denen vorteilhafterweise
wertmäßige Modifizierungen dieses verstärkten Signals umgesetzt werden. Danach wird das ver
stärkte generierte weitere Signal der Unempfindlichkeits- und danach der Begrenzer-Einheit 12, 13
zugeleitet, von denen die verstärkte Temperatur-Differenz wertmäßig modifiziert wird. Daraufhin wird
das Produkt der Signalmodifikation von der Begrenzer-Einheit 13 dem Elektronikteil des Entspan
nungsventils 8 zugeleitet. Im Detail wird zunächst das verstärkte generierte weitere Signal von der
Unempfindlichkeits-Einheit 12 soweit modifiziert, das es vor dem oder bis zum Erreichen eines vor
definierten unteren Schwellwertes der Signalmodifikation keinesfalls eine Veränderung der Ventil
stellung des Entspannungsventils (8) auslösen wird. Danach wird das von der Unempfindlichkeits-
Einheit 12 modifizierte verstärkte generierte weitere Signal darauffolgend von der Begrenzereinheit
13 soweit zusätzlich modifiziert, das es mit dem Erreichen eines vordefinierten oberen Schwellwertes
der Signalmodifikation keine weitere Veränderung der Ventilstellung des Entspannungsventils 8
auslösen wird oder (zumindestens) eine Veränderung von dessen Ventilstellung ausbleiben wird.
Letztere Maßnahme bedeutet, daß das Entspannungsventil 8 nicht mehr reagieren wird.
In der Fig. 2 wird nunmehr - zum besseren Verständnis - der Kühlkreislaufbereich 15 nach Fig. 1, der
im Passagierflugzeug berücksichtigt wird, deutlicher beschrieben. Anhand dieser Darstellung wird der
aufmerksame Betrachter ein besseres Gefühl für die - hinsichtlich der Fig. 1 - vorerwähnten Schritte,
die auf die Kühlluftversorgung ds Bordküchenbereiches 1 bzw. der Küchenservicewagen 7 und die
Rezirkulation der von diesem Standort abgeführten erwärmten Kaltluft abzielen, gewinnen.
Die - hinsichtlich der Fig. 1 mehrfach erwähnte Strahlpumpe 9 wird man (nach dieser in der Fig. 2
dargestellten Ausführung) dermaßen umsetzen, wonach der sogenannte Verbindungsendbereich 21
(genauer: das freie Rohrleitungsende) der Luftversorgungs-Anschlußleitung 18 (in praxi) trichter
förmig ausgebildet wird. In den offenen Trichterquerschnitt des (eine Kegelstumpfform aufweisenden)
Trichters der Luftversorgungs-Anschlußleitung 18, der den Verbindungsendbereich 21 der Luftver
sorgungs-Anschlußleitung 18 bildet, wird (durch die kreisförmige Grundfläche des Kegelstumpfes) ein
sogenannter Leitungsendabschnitt 20 [besser: ein Rohrendabschnitt des freien Rohrleitungsendes]
der Luftversorgungsleitung 17 in Richtung der (Rohr-)Leitungsachse der Luftversorgungs-Anschluß
leitung 18 geführt. Außerdem wird die Bypass-Luftleitung 4, die dem erwähnten Leitungsknoten K
[(Rohr-)Leitungsverzweiger] der sogenannten Abluftverbindungs(rohr)leitung 19, welche dem
einzelnen Küchenservicewagen 7 und der Luftkühler-Einrichtung 3 angeschlossen ist, abzweigt, dem
Trichterrand des Verbindungsendbereiches 21 angeschlossen, mit der die Trichteröffnung (der
geöffnete Trichterquerschnitt) verschlossen ist. Es wird vorgesehen, daß der Anschluß der
nehmlichen Bypass-Leitung 4 seitwärts (an einer dem Kegelmantel des Kegelstumpfes ausgesparten
Öffnung) unterhalb der Trichteröffnung erfolgen wird.
Mit dieser Maßnahme wird erreicht, daß - ähnlich der Arbeitsweise (von einer nicht näher betrach
teten und) mit einem abgewinkelten Rohrteil installierten Strahlpumpe 9 - durch die kinetische
Energie des Treibstromes (Treibstrahles) der von der Luftkühler-Einrichtung 3 (vom Air Chiller) über
die Luftversorgungsleitung 17 zugeführten Kaltluft (kalten Zuluft) in der inneren Umgebung (in den
von der Trichterwandung eingeschlossenen Hohlraum) des Trichters am Ausgang (am freien Ende)
des (Rohr-)Leitungsendabschnittes 20 der Luftversorgungsleitung 17, das dort im offenen trichter
förmigen Querschnitt des Verbindungsendbereich 21 der Luftversorgungs-Anschlußleitung 18 ange
ordnet ist, durch den Treibstrom der von der Luftkühler-Einrichtung 3 zugeführten Kaltluft ein
Suagstrom (eine Saugwirkung) initiiert wird, wodurch Teilmengen der (vom Küchenservicewagen 7)
abgeführten erwärmten Kaltluft über die Bypass-Leitung 4 in den eingeschlossenen Innenbereich des
Trichters abgesaugt werden. Dadurch wird man - wie gewünscht - eine (ohne den Einfluß der Regel
einrichtung 2 nach Fig. 1 betrachtete) Steigerung der Kühlleistung der Luftkühler-Einrichtung 3 (des
Air Chiller) erreichen, wodurch der Kaltlufttransport - auf einen gewünschten (vertretbaren)
Volumendurchsatz (unterhalb der Kühlleistungsgrenze) - reguliert wird, oder umgekehrt sich eine
zusätzliche (wenn auch nicht auf dem Niveau der von der Luftkühler-Einrichtung 3 (Kältemaschine)
abgegebenen - Kühltemperatur befindliche) Luftmenge (der durch die Bypass-Leitung 4 strömenden
temperierten Kaltluft) hinzuregulieren läßt.
Der Einfluß des - hinsichtlich Fig. 1 diskutierten Soll-/Ist-Temperaturvergleiches der sensierten Ist-
Mischlufttemperatur mit einem vordefinierten Temperaturwert wird - zur Erlangung der hinsichtlich
der Fig. 1 beabsichtigten Zusatzvorteile - hier nicht berücksichtigt.
Die Versorgung eines Bordküchenbereiches 1 (Trolley Compartment) nach der Fig. 2, das nach der
in Fig. 3 gezeigten Ausführung mit fünf Küchenservicewagen 7 bestückt ist, knüpft an die vorbe
schriebene allgemeinen Umsetzung mit einer aus den Rohrleitungsverbindungen: Luftversorgungs
leitung 17, Luftversorgungs-Anschlußleitung 18 und Bypass-Luftleitung 4 umgesetzten Strahlpumpe
9 an deren Verzweigungsstelle an. Die Versorgung des Bordküchenbereiches 1 bzw. der Küchen
servicewagen 7 nach der Fig. 3) mit einem Gesamt(luft)strom von einer 0-Grad Celsius-Kühlluft
temperatur (-Mischlufttemperatur) wird mit an der zitierten Verzweigungsstelle der Luftversorgungs-
Anschlußleitung 18 angesaugten Teilmengen der vom einzelnen Küchenservicewagen 7 rückgeführ
ten erwärmten Kaltluft über die nehmliche Bypass-Luftleitung 4 geschehen, um mit der (so gebilde
ten) Strahlpumpe 9 zu dem beabsichtigten Zweck die betreffenden Küchenservicewagen 7 (nach
Fig. 3) mit genügend kühl temperierter Luft zu versorgen. Außerdem wird in der Fig. 2 die Rück
führung von Teilen der dem Kabinenbereich 16 (genauer: einer Flugzeugpassagierkabine) entlüfte
ten verbrauchten Kabinenluft, die über einen vorgesehenen Anschluß - einem Cabin Air Inlet - der
Kältemaschine 1 (aus Gründen der - nicht näher behandelten - klimaverträglichen Aufbereitung)
zugeführt wird, angedeutet. Gleichfalls wird die Abgabe von in der Luftkühler-Einrichtung 3 (Kälte
maschine) - während des Kühlprozesses - kondensierten Luftmengenanteilen (Condenser Air) ange
deutet.
In der Fig. 3 wird die Vorderansicht des mit mehreren (hier fünf) Küchenservicewagen 7 bestückten
Borküchenbereiches 1 (ohne gesondert dargestellten Rohrleitungsverlauf) nach Fig. 2 gezeigt.
Nach diesen Ausführungen wird eine - in der Hauptsache auf die Fig. 1 abzielende - allgemeinver
ständlichere Zusammenfassung gegeben.
Zurückkommend auf die Fig. 1 wird aus der Differenz zwischen einer Sollvorgabe und einer sen
sorisch (meßtechnisch) erfaßten Isttemperatur der Mischluft, die dem Bordküchenbereich 1 bzw. den
dort im einzelnen stationierten Küchenservicewagen 7 zugeführt wird, über eine Verstärker-Einheit 14
ein digitalisiertes Verstärkersignal zur Ansteuerung des (der Luftkühler-Einrichtung 3 integrierten) Ent
spannungsventils 8 generiert, das sich im Kältemittelkreislauf der Luftkühler-Einrichtung 3 (des Air
Chillers) vor der Verdampfer-Einheit 11 (Flüssigphase) befindet. In dem Ventil wird das Kältemittel
durch irreversible Drosselung auf einen niedrigen Druck entspannt und der Massendurchsatz ent
sprechend der Ventilcharakteristik verändert.
Dabei ist die Zustandsänderung isenthalp, das heißt die Entalpien vor und hinter der Drossel sind
gleich unter der Annahme, daß die Änderungen der potentiellen und kinetischen Energie vernach
lässigbar sind, die Strömung stationär ist und der Vorgang adiabatisch verläuft. Durch die Absenkung
des Druckes hinter der Drossel auf Dampfdruckniveau erfolgt im Verdampfer unter Aufnahme von
Wärme aus dem Kühlkreislauf die Zustandsänderung des Kältemittels von der Flüssigphase in die
Gasphase. Gleichzeitig wird mit der Wärmeaufnahme aus dem Kühlkreislauf die Austrittstemperatur
der Luftkühler-Einrichtung 3 (des Air Chiller Device) bestimmt. Damit besteht zum einen eine Ab
hängigkeit zwischen Drosselstellung des Entspannungsventils 8 (Stellgröße) und der Austritts
temperatur am Luftkühler (Air Chiller) und zum anderen aufgrund des festen Verhältnisses von Saug
strom/Treibstrom eine direkte Proportionalität zwischen Austrittstemperatur und Mischtemperatur
(Regelgröße). Die abgenommene Kühlleistung ergibt sich dann aus der Ein- und Austrittstemperatur
der Luftkühler-Einrichtung 3 (Kühlkreis) und dem Massendurchsatz des Treibstromes bzw. aus der
Eintrittstemperatur des Lufkühlers, der Mischtemperatur und dem Massendurchsatz des Gesamt
stromes. Die Misch- bzw. Einblastemperatur in den Bordküchenbereich 1 (Trolley Compartment) ist
mit 0 Grad Celsius als Sollgröße vorgegeben, während die Ist-Temperatur in der Mischstrecke
sensiert wird. Bei der Verstärkung der Soll- und Ist-Abweichung ist die Definition der Übertragungs
funktion einschließlich der Konstanten abhängig von der Charakteristik des Entspannungsventils 8
und dem Temperaturverhalten am Luftkühler-Austritt. Entsprechendes gilt für die Unempfindlichkeits-
Einheit 12 und der Begrenzer-Einheit 13 im Regelkreis. Eine mögliche Vorgehensweise zur Aus
legung des Reglers und der Konstantenbestimmung besteht darin, das Systemverhalten des Luft
kühlers (Air Chiller) auf der Basis von Versuchsergebnissen des Herstellers in einem Rechenmodel
darzustellen und mit Hilfe der numerischen Simulation den Regler zu optimieren. Für den Regler
entwurf sollte man mit dem Einsatz des vorerwähnten P-Gliedes (proportionales Glied) zur Ver
stärkung der Abweichung (Soll - Ist) beginnen.
1
Bordküchenbereich (Trolley Compartment)
2
Regeleinrichtung (Control Device)
3
Luftkühler-Einrichtung (Air Chiller Device)
4
Bypass-Luftleitung
5
Temperatursensor
6
Auswerteeinheit (der Regeleinrichtung
2
)
7
Küchenservicewagen
8
Entspannungsventil
9
Strahlpumpe
10
Kondenser-Einheit
11
Verdampfer-Einheit
12
Unempfindlichkeits-Einheit
13
Begrenzer-Einheit
14
Verstärker-Einheit
15
Kühlkreislaufbereich
16
Kabinenbereich
17
Luftversorgungsleitung
18
Luftversorgungs-Anschlußleitung
19
Abluft-Verbindungsleitung (Rückluftleitung)
20
Leitungsendabschnitt (der Luftversorgungsleitung
17
)
21
Verbindungsendbereich (der Luftversorgungs-Anschlußleitung
18
)
K Leitungsknoten (Leitungsverzweiger)
K Leitungsknoten (Leitungsverzweiger)
Claims (6)
1. Verfahren zur Kühlluftversorgung von Küchenservicewagen, die innerhalb einem
Bordküchenbereich (1) eines Passagierflugzeuges positioniert sind, mit einer elektronischen
Regeleinrichtung (2) und einem ihr über Signalleitungen verbundenen Elektronikteil einer
Luftkühler-Einrichtung (3), der mehrere mit dem Kühlkreislauf des Bordküchenbereiches (1)
verbundene Luftverbindungsleitungen angeschlossen sind, mit denen die nachfolgenden Schritte
umgesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß
- a) eine Teilmenge der von den Küchenservicewagen (7) abgegebenen erwärmten Kaltluft, die nach geschehener Um- und Durchspülung mit einer von der Luftkühler-Einrichtung (3) zugeführten Kaltluft die Küchenservicewagen (7) verlassen wird, dem Treibluftstrom der zugeführten Kaltluft, der durch Entfaltung eines Saugluftstromes der erwärmten Kaltluft mit einer im Strömungs querschnitt der mit den Küchenservicewagen (7) verbundenen Luftverbindungsleitung installierten Strahlpumpe (9) umgesetzt wird, über eine Bypass-Luftleitung (4) beigemischt wird und daraufhin ein Gesamtluftstrom von Mischluft den Küchenservicewagen (7) zugeführt wird,
- b) gleichermaßen eine Ist-Mischlufttemperatur mit einem im Temperatursensor (5), den man im Strömungsquerschnitt der mischluftführenden Luftverbindungsleitung anordnet, erfaßt wird,
- c) daraufhin die erfaßte Ist-Mischlufttemperatur vom Temperatursensor (5) in ein elektronisches Signal gewandelt wird, das von einer der Regeleinrichtung (2) integrierten Auswerteeinheit (6) mit einer ihr signalmäßig zugeleiteteten oder von ihr gespeicherten Soll-Mischlufttemperatur-Vorgabe verglichen wird, dann aus dem Temperaturvergleich von ihr die Temperaturabweichung durch Ermittlung der Temperatur-Differenz festgestellt wird,
- d) daraufhin aus der ermittelten Temperatur-Differenz von der Auswerteeinheit (6) ein weiteres elektronisches Signal generiert wird, mit dem ein (nicht gezeigtes) Elektronikteil eines sich im Kältemittelkreislauf der Luftkühler-Einrichtung (3) befindenden Entspannungsventils (8) angesteuert wird, von welchem die Ventilstellung des Entspannungsventils (8) verändert wird, deswegen im Entspannungsventil (8) ein ihm zugeführtes flüssiges Kältemittel, das von einem der Luftkühler-Einrichtung (3) integrierten Kondenser (10) zugeführt wird, durch irreversible Drosselung auf einen niedrigen Druck entspannt wird und gleichfalls der Massendurchsatz des Kältemittels entsprechend der Ventilstellung (Ventilcharakteristik) verändert wird,
- e) daraufhin das druckentspannte Kältemittel einer im Kältemittelkreislauf der Luftkühler- Einrichtung (3) dem Entspannungsventil (8) leitungsverbundenen Verdampfereinheit (11) zugeführt wird, wobei in der Verdampfereinheit (11) durch die Absenkung des Kältemittel-Druckes auf Dampfdruckniveau und unter gleichzeitiger Aufnahme von Wärme aus der verbleibenden Teilmenge der von den Küchenservicewagen (7) abgegebenen erwärmten Kaltluft, die der Verdampfereinheit (11) zugeführt wird, die Zustandsphase des ihr zugeführten Kältemittels von der Flüssigphase in eine Gasphase umgewandelt wird, wodurch
- f) gleichzeitig mit der geschehenen Wärmeaufnahme die Austrittstemperatur der von der Luftkühler-Einrichtung in den Kühlkreislauf eingespeisten Kaltluft bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Soll-Mischlufttemperatur-
Vorgabe mit 0 Grad Celsius als Sollgröße vordefiniert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das generierte weitere Signal einer
der Regeleinrichtung 2 integrierten Verstärker-Einheit (12) und darauffolgend dem Entspannungs
ventil (8) zugeleitet wird, dabei die aktuelle Ventilstellung des Entspannungsventils (8) und das
Temperaturverhalten der am Austritt der Luftkühler-Einrichtung (3) in den Kühlkreislauf einge
speisten Kaltluft einschließlich die vordefinierte Luftübertragungsfunktion durch die Luftver
bindungsleitungen korrelativ in der Signal-Verstärkung der von der Auswerteeinheit (6) ermittelten
Temperaturabweichung berücksichtigt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Signal-Verstärkung der
ermittelten Temperaturabweichung unter dem Einfluß von einem der Verstärker-Einheit (12)
integrierten Proportional-Glied vorgenommen wird, darauffolgend das verstärkte generierte
weitere Signal einer Unempfindlichkeits- und einer Begrenzer-Einheit (12, 13) zugeleitet wird, von
denen die verstärkte Temperatur-Differenz wertmäßig modifiziert wird, daraufhin das Produkt der
Signalmodifikation von der Begrenzer-Einheit (13) dem Elektronikteil des Entspannungsventils (8)
zugeleitet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das verstärkte generierte weitere
Signal von der Unempfindlichkeits-Einheit (12) soweit modifiziert wird, das es vor dem oder bis
zum Erreichen eines vordefinierten unteren Schwellwertes der Signalmodifikation keinesfalls eine
Veränderung der Ventilstellung des Entspannungsventils (8) auslösen wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das von der
Unempfindlichkeits-Einheit (12) modifizierte verstärkte generierte weitere Signal darauffolgend
von der Begrenzereinheit (13) soweit zusätzlich modifiziert wird, das es mit dem Erreichen eines
vordefinierten oberen Schwellwertes der Signalmodifikation keine weitere Veränderung der
Ventilstellung des Entspannungsventils (8) auslösen wird oder eine Veränderung von dessen
Ventilstellung ausbleiben wird.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19952524A DE19952524A1 (de) | 1999-10-30 | 1999-10-30 | Verfahren zur Kühlluftversorgung von Küchenservicewagen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19952524A DE19952524A1 (de) | 1999-10-30 | 1999-10-30 | Verfahren zur Kühlluftversorgung von Küchenservicewagen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19952524A1 true DE19952524A1 (de) | 2001-05-10 |
Family
ID=7927550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19952524A Withdrawn DE19952524A1 (de) | 1999-10-30 | 1999-10-30 | Verfahren zur Kühlluftversorgung von Küchenservicewagen |
Country Status (1)
| Country | Link |
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