DE2112857B2

DE2112857B2 - Klimatisierungssystem

Info

Publication number: DE2112857B2
Application number: DE19712112857
Authority: DE
Inventors: Henry William London Groves; Colin Carrodus Harpenden Hertfordshire Smith
Original assignee: Hawker Siddeley Dynamics Ltd
Current assignee: Hawker Siddeley Dynamics Ltd
Priority date: 1970-03-24
Filing date: 1971-03-17
Publication date: 1978-06-22
Also published as: FR2087827A5; DE2112857C3; DE2112857A1; GB1276943A

Description

Die Erfindung betrifft ein Klimatisierungssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Es gibt viele Situationen, in denen bei fallender Temperatur oder ansteigender Feuchtigkeit der Wunsch besteht, eine rasche Information über die Wahrscheinlichkeit einer Eisbildung entweder durch eine umgebende Atmosphäre oder einen geschlossenen Gasstrom zu erhalten, so daß korrigierende Maßnahmen ergriffen werden können, bevor die Eisbildung einsetzt. Eine dieser Situationen ist die Zuführung von Kaltluft zu einer Flugzeugkabine, denn im Falle der Eisbildung kann eine teilweise Blockierung auftreten oder ein unzulässiger Gegendruck in den Klimatisierungsanlagen des Systems erzeugt werden.

Durch die DE-OS 15 73 287 ist ein Verfahren bekannt, um rechtzeitig die Gefahr der Bildung von Eis auf einer Fläche, z. B. der Tragfläche eines Flugzeuges feststellen zu können. Hierbei wird die zu untersuchende Umgebungsluft durch eine Hauptluftstromleitung und eine von dieser abzweigende Teilluftstromleitung geführt, wobei zwischen diesen beiden Kanälen eine Peltier-Batterie derart angeordnet ist, daß ihre kalte Seite in der Teilluftstromleitung und ihre warme Seite in der Hauptluftstromleitung liegt. Die Peltier-Batterie ist daher so eingestellt, daß sich an ihrer kalten Seite eine Temperatur einstellt, die einige Grade niedriger liegt als die Temperatur der warmen Seite. Bei Abkühlung und entsprechender Feuchtigkeit der durch die Hauptluftstromleitung strömenden Umgebungsluft bildet sich dann in der Teilluftstromleitung eine Eisschicht, die durch geeignete Mittel feststellbar ist. Beispielsweise bestehen diese Mittel aus parallel zueinander angeord-

neten und zur Strömungsrichtung der Luft mit einem so geringen Abstand voneinander angeordneten Rippen, daß der freie Querschnitt für die durch die Teilluftstromleitung strömende Luft wesentlich verringert wird, sobald sich auf den Rippen eine Eisschicht bildet Die Verringerung des freien Querschnittes und damit die Bildung einer Eisschicht wird durch Messung des durch die durchströmende Luft vor oder hinter den Rippen erzeugten Staudruckes festgestellt Dabei sorgt ggfs. eine Heizeinrichtung dafür, daß die sich auf den Rippen gebildete Eisschicht periodisch wieder abgetaut wird.

Bei einem Klimatisierungssystem ist normalerweise ein Wasserextraktor im Durchlaß für den Luftstrom angeordnet, und wenn die Temperatur des Luftstromes auf den Gefrierpunkt absinkt, besteht die Gefahr, daß sich Eis mit dem Wasserextraktor niederschlägt und den Luftstrom dadurch blockiert und damit das gesamte Klimatisierungssystem außer Betrieb setzt. Mit dem in der genannten DT-OS beschriebenen Verfahren könnte lediglich eine Eisbildung der Hauptluftstromleitung rechtzeitig festgestellt werden, womit aber die Blockierung eines in der Hauptluftstromleitung liegenden Wasserextraktors durch die Eisbildung nicht verhindert würde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Klimatisierungssystem zu schaffen, bei dem von vorneherein verhindert wird, daß sich Eis im Wasserextraktor bilden kann, so daß der Hauptlu!"tstrom auch dann, wenn dessen Temperatur unter den Gefrierpunkt sinkt, unbeeinträchtigt bleibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Maßnahmen gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstände der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels, das in schematischer Form einen Teil eines Flugzeug-Klimaanlagensystems zeigt, näher erläutert.

Von einer Kühlanlage verläuft kalte Luft über eine Hauptluftstromleitung 11, die einen Wasserextraktor 12 enthält, zur Flugzeugkabine. Der Wasserextraktor enthält ein zur Entfernung von Wassertröpfchen im Luftstrom dienendes Gitter oder Sieb 13, durch das der wassergeladene Luftstrom nach außen in im allgemeinen radialer Richtung in eine Autiangkammer 14 fließen muß, von wo er nach innen zurückkehrt und seinen Weg in der Hauptluftstromleitung 11 fortsetzt. Die Wassertropfen werden in der Auffangkammer 14, die einen Abfluß 15 besitzt, gesammelt. Ein Überdruckventil 16 erlaubt automatisch eine Umgehung der Auffangkammer 14, falls in der Leitung 11 vordem Wasserextraktor ein Überdruck auftritt.

Es ist zwar erwünscht, daß die die Leitung 11 durchströmende Kaltluft von Zeit zu Zeit Temperaturen unter Null Grad annimmt, jedoch birgt dies naturgemäß die Gefahr einer Eisbildung u. a. auf dem Sieb 13 und dem Überdruckventil 16 des Wasserextraktors in sich. Eis beschränkt den Luftdurchlaß und verhindert möglicherweise, daß das Ventil 16 öffnet, so daß ein übermäßiger Druckanstieg in der Leitung vor dem Wasserextraktor auftritt und möglicherweise das ganze Luftzuführungssystem zur Kabine ausfällt Normalerweise ist ein Druckschalter vorgesehen, der die Kaltluft JS abschaltet, wenn ein vorbestimmter Gegendruckpegel erreicht wird. Zur Lösung des Problems ist eine thermoelektrische Kühlvorrichtung in einer einen Nebenschlußweg um den Wasserextraktor 12 bildenden

Teilluftstromleitung vorgesehen, die die Kaltluft in der Leitung 11 durch Steuerung eines Ventils 19 reguliert, über das Heißluft durch ein Rohr 20 in die Leitung 11 vor dem Wasserextraktor und der Teilluftstromleitung 18 eingeleitet wird.

Der thermoelektrische Kühleffekt in der Vorrichtung 17 hält deren Temperatur innerhalb der Umgebungstemperatur eines mit ihr elektrisch verbundenen Fernsensors 21 beispielsweise 5° C niedriger. Da der Sensor 21 in der Hauptluftstromleitung 11 — in Strömungsrichtung gesehen — vor dem Wasserextraktor und hir.ier dem Heißlufteinlaß 20 angeordnet ist, hat die thermoelektrische Vorrichtung 17 eine um 5°C niedrigere Temperatur als der in den Wasserextraktor eintretende Kaltluftstrom. Wenn daher die Temperatur des Luftstromes unter Null absinkt, so tritt für den Fall, daß die Luft feuchtigkeitsgeladen ist, eine Vereisung der thermoelektrischen Vorrichtung 17 auf, bevor sie in der Hauptluftstromleitung 11 oder im Wasserextraktor 12 auftreten kann.

Um die Eisbildung in der thermoelektrischen Vorrichtung 17 festzustellen und damit eine Warnung über das Einsetzen der Eisbildung in der Hauptluftstromleitung abgeben zu können, enthält diese Vorrichtung einen Grill 22, durch den die Luft in der Teilluftstromleitung 18 verlaufen muß, und auf dem sich das Eis niederschlägt. Eine Vereisung des Grills 22 erhöht merklich den Druckabfall über dem Grill, und dies wird durch einen Druckdifferentialwandler 23 festgestellt, der das Ventil 19 im Heißluftrohr 20 steuert. Das Ventil 19 öffnet damit und läßt ausreichend Warmluft in die Hauptluftstromleitung einfließen, so daß sichergestellt wird, daß im Wasserextraktor 12 niemals eine Vereisung stattfinden kann.

Der Vorteil dieses Kühlsystems für die Kabine eines Flugzeuges besteht darin, daß im Bedarfsfall ein maximaler Kühleffekt erreicht wird, ohne daß im

ίο Hinblick auf den Gesichtspunkt der Vereisung eine willkürliche Begrenzung der Temperatur erforderlich ist. Das System stellt automatisch den Einsatz der Vereisung fest und beseitigt diese.

Die Erfindung wurde zwar in Verbindung mit der Kühlung einer Flugzeugkabine beschrieben, jedoch gibt es eine Vielzahl anderer Gebiete, bei denen die Erfindung benutzt werden kann, um beim Einsatz einer Eisbildung eine Warnung abzugeben und ggfs. automatisch eine Enteisungsvorrichtung in Tätigkeit zu setzen.

Während bei einem Luftzuführungssystem für eine Flugzeugkabine die Änderung im Druckabfall über der thermoelektrischen Vorrichtung bei Vereisung ziemlich groß sein kann, ist dieselbe Technik auch in Fällen anwendbar, bei denen die Änderung des Druckabfalls nur klein ist, da zur Abtastung solcher kleinen Änderungen andere Vorrichtungen zur Verfügung stehen, beispielsweise bistabile logische Flüssigkeitsschalter.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Klimatisierungssystem, insbesondere für Flugzeuge, mit einer Hauptluftstromleitung, einer von dieser abzweigenden Teilluftstromleitung, mit einem Strömungswiderstand in der Teilluftstromleitung, mit einer thermoelektrischen Einrichtung zur Kühlung des Strömungswiderstandes auf eine unter der Temperatur des Hauptluftstroms liegende Temperatur und mit einem Druckfühler zur Feststellung einer Zunahme des Druckabfalls am Strömungswiderstand aufgrund einer Eisablagerung an diesem Strömungswiderstand, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilluftstromleitung (18) als Nebenschluß zu einem in der Hauptluftstromleitung (11) vorgesehenen Wasserextraktor (12) angeordnet ist, und daß in Strömungsrichtung vor dem Nebenschluß in die Hauptluftstromleitung (It) eine Warmluftzuführungsleitung (20) mündet, die über ein vom Druckfühler (23) gesteuertes Ventil (19) mit der Hauptluftstromleitung (11) verbindbar ist.

2. Klimatisierungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckfühler ein Differenzdruckmesser (23) ist.

3. Klimatisierungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung vor dem Nebenschluß (18) aber hinter der Mündung der Warmluftzuführungsleitung (20) ein Temperaturfühler (21) vorgesehen ist, und daß die thermoelektrische Einrichtung (17) zur Kühlung des Strömungswiderstandes auf eine Temperatur unterhalb der des Temperaturfühlers (21) ausgebildet ist.