-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Flugzeugklimaanlage und ein
Verfahren eines Klimatisierens eines Flugzeuges, und insbesondere
eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern des Klimas in der
Passagierkabine einer Flugzeughülle.
-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
Das
Vorhandensein von Klimaanlagen wie auch von Heizanlagen ist seit
vielen Jahren in der Luftfahrtindustrie bekannt und verbessert worden.
Es ist insbesondere bekannt, einen relativ konstanten Strom von
frischer Luft in den unter Druck stehenden Körper eines handelsüblichen
Flugzeuges sowohl am Boden als auch in der Luft zuzuführen, um
die Passagierkabine, das Cockpit und andere unter Druck stehende
Bereiche in dem Flugzeug zu belüften.
Um einen relativ konstantes und angenehmes Temperatur- und Feuchtigkeitsniveau
der Belüftung für die Passagiere
und die Crew in dem Flugzeug aufrechtzuerhalten, wird die von dem
Kabinenbereich des Flugzeuges wieder in Umlauf gebrachte Luft typischerweise
mit Frischluft gemischt.
-
Herkömmliche
Klimaanlagen für
ein handelsübliches
Flugzeug verwenden oft Systeme mit einem offenen Regelkreis, um
für eine
Mischung von Frischluft und wieder in Umlauf gebrachter Luft in
der unter Druck stehenden Abteilung zu sorgen. Ein Beispiel einer
herkömmlichen
Flugzeugklimaanlage ist in 1 dargestellt.
Gemäß 1 umfasst
die herkömmliche
Klimaanlagen 10 mehrere Komponenten, wobei die meisten
davon in der unter Druck stehenden Abteilung 40 des Flugzeuges
angeordnet sind. Im Betrieb wird durch Frischluftbearbeitungsgeräte, wie
z. B. durch Klimaanlagenkühlanlagen 30,
für Frischluft
gesorgt, welche in dem nicht unter Druck stehenden Bereich 50 des
Flugzeuges angeordnet sind. Die von der unter Druck stehenden Abteilung 40,
wie z. B. der Passagierkabine, des Cockpits und ausgewählten Frachtbereichen,
wieder in Umlauf gebrachte Luft 12 wird vor einer Verteilung
zu den unter Druck stehenden Abteilungen erst durch ein Filter 14 bearbeitet
und dann durch Gebläse 16 befördert, um mit
der Frischluft von den Kühlanlagen 30 gemischt zu
werden.
-
Bei
herkömmlichen
Hochleistungskühlsystemen 10 tritt
das Mischen von unterkühlter
Frischluft und wieder in Umlauf gebrachter Kabinenluft 12 in
einem großen
Mischverteiler 20 auf, welcher in der unter Druck stehenden
Abteilung 40 angeordnet ist, auf, was dadurch nachteiliger
Weise den verfügbaren
unter Druck stehenden Platz in dem Flugzeug verringert. In einem
großen
Flugzeug kann der Mischverteiler 20 und ein zugeordnetes
Kanalnetz ungefähr 400ft3 einnehmen. Der Mischverteiler 20 wird
auch eingesetzt, um mitgerissene Feuchtigkeit, wie z. B. Eispartikel
oder Wassertröpfchen,
von dem Luftgemisch zu entfernen und zu verhindern, dass Eis in
die Passagierkabine oder Besatzungsbereiche über das Luftverteilungskanalnetz 22 wandert.
Herkömmliche Klimaanlagen
weisen auch ein Rückschlagventil 34 ausgerichtet
mit den Zufuhrleitungen 32 und 36 für gekühlte klimatisierte
Luft auf, welches die Frischluft von den Kühlanlagen zu dem Mischverteiler 20 befördert. Das
Rückschlagventil 34 schützt gegen
einen Druckabfall der unter Druck stehenden Abteilung aufgrund eines
Bruchs in dem Kanal 32 für gekühlte klimatisierte Luft in
dem nicht unter Druck stehenden Bereich 50.
-
Einige
kleinere Nahbereichsflugzeuge weisen Mischverteiler in dem nicht
unter Druck stehenden Bereich in der Nähe der Kli maanlagenkühlanlage
auf. Jedoch betrifft diese Flugzeugtypen ein Kabinendruckabfall
nicht, da sie typischerweise in geringen Höhen operieren. Daher sind Rückschlagventile und/oder
Sperrventile in der Zufuhrleitung der klimatisierten Luft und in
dem Verteilungskanalnetz nicht erforderlich.
-
Die
Klimaanlagenkühlanlagen 30,
welche für kalte
Frischluft sorgen, befördern
oft in dem Luftstrom gelöstes
Eis, insbesondere wenn das Flugzeug in heißen, feuchten und tiefen Höhen operiert.
Herkömmliche
Verfahren einer Luftmischung in dem Mischverteiler 20 ermöglichen
unglücklicherweise den
Eispartikeln, sich in größere Partikel
zu verbinden. Daher kann es relativ schwierig sein, dass Eis vor
seiner Einführung
in das Luftverteilungskanalnetz 22 zu schmelzen. Dies führt oft
zu mehreren bekannten Problemen oder trägt zu diesen bei, wie z. B.
zu einer Verstopfung des Verteilungskanalnetzes, Geräuschen und
einem Zustand, welcher als "Schnee im
Flugzeug" bekannt
ist, wobei Eispartikeln durch das Luftverteilungskanalnetz 22 und
in die Passagierkabine oder Besatzungsbereiche verteilt werden. Mehrere
Systeme sind entwickelt worden, um diese Probleme zu lösen. Ein
solches System stellt eine Umlaufwärmetauschereinheit stromabwärts des Mischverteilers
bereit, um jegliches in dem Luftstrom gelöstes Eis zu schmelzen. Das
System weist auch einen Eissensor auf, welcher ausgestaltet ist,
um ein Ventil zu steuern und einen Strom von warmer Luft in den
Luftstrom zu richten, um jegliches darin gelöstes Eis zu schmelzen.
-
Jedoch
leiden herkömmliche
Flugzeugklimaanlagen, welche ein solches vorab erwähntes System
aufweisen, weiterhin an mehreren Nachteilen. Insbesondere herkömmliche
Klimaanlagen nehmen einen unter Druck stehenden Raum ein, welcher sonst
für Passagiere
oder Fracht verwendet werden könnte.
Darüber
hinaus weisen herkömmliche
Klimaanlagen typischerweise einen Mischverteiler auf, wodurch das
Gewicht des Flugzeugs ansteigt, welcher zu dem Geräuschpegel
in der Passagierabteilung beiträgt
und ein intensives Testen bei der Entwicklung erfordert. Es wäre daher
wünschenswert,
eine Flugzeugklimaanlage bereitzustellen, welche leichter und ruhiger
ist und welche nicht so viel Platz in der unter Druck stehenden
Abteilung des Flugzeuges einnimmt.
-
Die
US-A-4 430 867 offenbart ein Flugzeug mit einem unter Druck stehenden
Bereich und einem nicht unter Druck stehenden Bereich, zwischen
welchen ein Drucktrennwand definiert ist, wobei das Flugzeug mit
einer Klimaanlage mit einem Wärmetauscher
versehen ist, um eine Vereisung stromabwärts des Mischers der Klimaanlage
zu verhindern. In der US-A-4 430 867 wird Bezug auf eine frühere Klimaanlage
genommen, wie sie in der US-A-4 209 993 beschrieben ist. In diesem
Dokument ist die Klimaanlage mit einem Kühler versehen, um die Luft
unter ihren Taupunkt abzukühlen,
so dass Feuchtigkeit kondensiert, um sie davon in einem Wasserabscheider
zu entfernen.
-
Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kleine und leichte
Klimaanlage bereitzustellen.
-
Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wird ein Flugzeug mit einer Klimaanlage,
wie sie in Anspruch 1 beansprucht ist, bereitgestellt, während gemäß einem
zweiten Aspekt ein Verfahren zum Klimatisieren der Luft in einem
Flugzeug nach Anspruch 8 bereitgestellt wird. Indem der Mischer
den sich er gebenden Luftstrom derart verwirbelt, dass sich Wassertröpfchen zu
größeren Tröpfchen verbinden,
können
die Wassertröpfchen
in dem Luftstrom einfacher, zum Beispiel mit einem herkömmlichen
Wasserablauf, entfernt werden. Das Gesamtvolumen und die Gesamtmasse
einer solchen Klimaanlage sind kleiner, da auf einen getrennten
Wärmetauscher und/oder
einen Kühler
verzichtet werden kann.
-
Die
erfindungsgemäße Flugzeugklimaanlage
ist äußerst effizient,
leicht und derart ausgelegt, dass sie direkt wieder in Umlauf gebrachte
Kabinenbereichsluft mit frischer Luft mischt, ohne einen Mischverteiler
in der unter Druck stehenden Abteilung eines Flugzeugs zu benötigen.
-
Daher
ist die vorliegende Erfindung insbesondere für große, handelsübliche Flugzeuge vorteilhaft.
Es sollte jedoch angemerkt werden, dass die erfindungsgemäße Klimaanlage
nicht auf Flugzeuge beschränkt
ist. Unabhängig
von dem Flugzeugtyp ist die Klimaanlage und das Verfahren zum Klimatisierten
von Luft derart ausgelegt, dass sie einen Geräuschpegel in der Passagierkabine
verringern während
auch mehr Platz in dem unter Druck stehenden Bereich für Passagiere,
Fracht oder Einrichtung frei ist.
-
Erfindungsgemäß ist die
Klimaanlage und das Verfahren zum Klimatisieren von Luft zum Einsatz
in einem Flugzeug ausgestaltet, welches einen unter Druck stehenden
Bereich und einen nicht unter Druck stehenden Bereich aufweist,
welche durch ein Drucktrennwand getrennt sind. Die Klimaanlage weist
eine oder mehrere herkömmliche
Klimaanlagenkühlanlagen
auf, welche in dem nicht unter Druck stehenden Bereich des Flugzeugs,
wie z. B. in einem Bereich unter dem Flügel, angeordnet sind.
-
Die
Klimaanlage weist auch einen ersten Luftkanal auf, welcher sich
zwischen dem unter Druck stehenden Bereich und dem nicht unter Druck stehenden
Bereich des Flugzeugs erstreckt. Der erste Luftkanal leitet einen
Strom einer wieder in Umlauf gebrachten Luft von dem unter Druck
stehenden Bereich, z. B. einem Passagierkabinenbereich und/oder Frachtbereichen,
zu dem nicht unter Druck stehenden Bereich durch die Drucktrennwand
auf. Bei einer Ausführung
ist ein Gebläse
in einer Flüssigkeitsverbindung
mit dem ersten Luftkanal angeordnet, um den Strom der wieder in
Umlauf gebrachten Luft leiten zu helfen.
-
Die
Klimaanlage weist auch einen Mischer auf, welcher funktionsfähig in dem
nicht unter Druck stehenden Bereich stromabwärts der Klimaanlagenkühlanlage
angeordnet ist, um die klimatisierte Luft von der Klimaanlagenkühlanlage
und die wieder in Umlauf gebrachte Luft von dem unter Druck stehenden
Bereich zu mischen. Der Mischer führt die zwei Luftströme in einem
sich ergebenden Luftgemisch zusammen, so dass jegliches Eis, welches
in der klimatisierten Luft vorhanden ist, schmilzt. Vorteilhafter Weise
vermeidet der relativ kleine und effiziente erfindungsgemäße Mischer
das Bedürfnis
nach einem Mischverteiler und spart wertvollen Raum für Passagiere,
Fracht und/oder eine andere Flugzeugeinrichtung in dem unter Druck
stehenden Bereich ein. Darüber
hinaus kann ein Anordnen des Mischers in dem nicht unter Druck stehenden
Bereich den Lärm
in der Passagierabteilung im Vergleich zu herkömmlichen Entwürfen verringern.
-
Die
Klimaanlage weist auch einen zweiten mit dem Mischer verbundenen
Luftkanal auf, welcher das sich ergebende Luftgemisch von dem Mischer zurück zu dem
unter Druck stehenden Bereich des Flugzeugs leitet. Zum Schutz gegen
einen Druckabfall des unter Druck stehenden Bereichs ist ein Rückschlagventil,
wie z. B. ein Klappenventil oder Ähnliches, zwischen dem unter
Druck stehenden und dem nicht unter Druck stehenden Bereich an der
Drucktrennwand vorhanden. Eine Mehrzahl von Wasserabläufen ist
in dem zweiten Luftkanal vorhanden, um Feuchtigkeit von dem sich
ergebenden Luftgemisch zu entfernen, wenn sich das Gemisch durch
den zweiten Luftkanal bewegt. Vorteilhafter Weise ist der Mischer
derart entworfen, dass er das sich ergebende Luftgemisch verwirbelt,
wodurch die Feuchtigkeit in dem sich ergebenden Luftgemisch in Wassertröpfchen kondensiert
und durch die Wasserabläufe
in dem zweiten Luftkanal gesammelt werden kann, bevor das Gemisch
in dem unter Druck stehenden Bereich verteilt wird, wodurch die
Möglichkeit
von flüssigen
Partikeln und Eispartikeln in dem Gemisch wesentlich verringert
wird. Da darüber
hinaus das Wasser an dem Auslass der Klimaanlagenkühlanlage kondensiert,
ist eine größere Länge des
zweiten Luftkanals verfügbar,
um das Wasser über
die Wasserabläufe
zu sammeln.
-
Die
Klimaanlage weist auch ein aerodynamisches Sperrventil auf, welches
mit dem ersten Luftkanal an der Drucktrennwand ausgerichtet ist
und auch zum Schutz gegen einen Druckabfall des unter Druck stehenden
Bereichs ausgestaltet ist. Genauer sorgt dass aerodynamische Sperrventil
für einen
Schutz des unter Druck stehenden Bereichs für den Fall eines Kanalbruchs
in dem nicht unter Druck stehenden Bereich, wobei die wieder in
Umlauf gebrachte Luft sich dennoch von dem unter Druck stehenden
Bereich zu dem nicht unter Druck stehenden Bereich bewegen kann.
Wie im Folgenden genauer diskutiert werden wird, erlaubt das aerodynamische
Sperrventil der Luft unter normalen Bedingungen, von dem unter Druck
stehenden Bereich zu dem nicht unter Druck stehenden Bereich zu
gelangen, aber schließt,
wenn eine vorbestimmte Druckdifferenz über dem Sperrventil überschritten
wird. Somit wird der Druckausgleich der Passagierabteilung geschützt, auch
wenn Luft zu und von dem nicht unter Druck stehenden Bereich gelangt,
um geeignet gemischt zu werden.
-
Ein
Verfahren eines Klimatisierens einer Flugzeughülle wird auch bereitgestellt.
Das Verfahren weist ein Bereitstellen eines Stromes von wieder in
Umlauf gebrachter Luft von dem unter Druck stehenden Bereich zu
dem nicht unter Druck stehenden Bereich, und dann ein Mischen der
wieder in Umlauf gebrachten Luft mit einem Strom von Kühlluft auf,
um so ein sich ergebendes Luftgemisch auszubilden. Die Kühlluft kann
gelöste
Eispartikeln enthalten, aber durch das Mischen der Kühlluft mit
der wärmeren wieder
in Umlauf gebrachten Luft werden die gelösten Eispartikeln geschmolzen
oder im Wesentlichen in Wassertröpfchen
eliminiert und in dem zweiten Luftkanal gesammelt, welcher das sich
ergebende Luftgemisch zu dem unter Druck stehenden Bereich zurückführt. Diesbezüglich ist
der zweite Luftkanal derart ausgestaltet, dass er eine Feuchtigkeit
von dem sich ergebenden Luftgemisch, z. B. indem er Wasserabläufe aufweist,
entfernt, und ist über
ein Rückschlagventil,
wie z. B. ein Klappenventil funktionsfähig mit dem unter Druck stehenden
Bereich verbunden. Daher verringert oder eliminiert das sich ergebende
Luftgemisch im Wesentli chen einen kleinen Nebel oder Eiströpfchen,
welche in dem Luftstrom gelöst
sind, der zu dem Passagierkabinenbereich, den Frachtbereichen oder
anderen unter Druck stehenden Bereichen geführt wird.
-
Vorteilhafter
Weise findet das Mischen in dem nicht unter Druck stehenden Bereich
des Flugzeuges ohne die Verwendung eines Mischverteilers statt.
Dadurch stellt die vorliegende Erfindung eine Flugzeugklimaanlage
und ein Verfahren eines Klimatisierens von Luft mit weniger Gewicht,
weniger Lärm und
effektiveren Mitteln zur Entfernung von Feuchtigkeit bereit, was
dennoch für
eine einfache Wartung sorgt. Darüber
hinaus genießen
die Passagiere und die Besatzung des Flugzeuges einen ruhigeren
Flug, da der Mischer außerhalb
des unter Druck stehenden Bereichs angeordnet ist. Außerdem führt ein
Anordnen des erfindungsgemäßen Mischers
in dem nicht unter Druck stehenden Bereich des Flugzeuges zu einem
höheren
Anteil des unter Druck stehenden Bereichs, welcher zur Umsatzerbringung,
wie z. B. für Passagiersitze
oder Fracht, verwendet werden kann.
-
1 ist
eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Flugzeugklimaanlage;
und
-
2 ist
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Flugzeugklimaanlage.
-
Die
vorliegende Erfindung wird nun im Folgenden besser mit Bezug auf
die beigefügten
Zeichnungen, in welchen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
dargestellt sind, beschrieben. Diese Erfindung kann jedoch in vielen
unterschiedlichen Formen verkörpert
sein und sollte nicht als auf die hier dargelegten Ausführungsformen
beschränkt ausgelegt
werden; vielmehr existieren diese Ausführungsformen, damit diese Offenbarung
vollständig ist,
und sie vermitteln dem Fachmann den Umfang der Erfindung vollständig. Ähnliche
Bezugszeichen bezeichnen durchweg ähnliche Elemente.
-
Mit
Bezug auf 2 ist eine schematische Darstellung
einer erfindungsgemäßen Klimaanlage 100 dargestellt.
Wie dargestellt ist, ist die Klimaanlage 100 insbesondere
zur Verwendung in handelsüblichen
Flugzeugen, welche bei hohen Höhen
operieren, vorteilhaft. Jedoch kann die Klimaanlage andere Formen
aufweisen und kann bei anderen Anwendungen, z. B. bei anderen Flugzeugtypen,
verwendet werden, ohne den Geist und den Umfang der vorliegenden
Erfindung zu verlassen. Darüber
hinaus kann die Anlage 100 genauso effizient sowohl während eines
Reisefluges in hoher Höhe
als auch am Boden eingesetzt werden. Zur Vereinfachung der Erläuterung
ist jede gleiche Komponente mit einem einmaligen Bezugszeichen bezeichnet.
Jedoch kann die Anlage 100 mehr als eine Komponente aufweisen.
Zum Beispiel weist die Ausführungsform
der 2 von allen Komponenten im Wesentlichen zwei auf.
-
2 stellt
die Anlage 100 dar, wie sie in einem Flugzeug mit einem
unter Druck stehenden Bereich 140 und einem nicht unter
Druck stehenden Bereich 150 verwendet wird, und wobei eine
Drucktrennwand 145 dazwischen definiert ist. Obwohl die Anlage 100 als
eine einzige Einheit dargestellt ist, kann die Anlage derart entworfen
werden, dass getrennte Anlagen für
individuelle Zonen in dem unter Druck stehenden Bereich 140 vorhanden
sind. Daher können
verschiedene Temperaturen für jede
Zone aufrechterhalten werden, um Komfort und Effizienz sicherzustellen.
-
Erfindungsgemäß wird eine
wieder in Umlauf gebrachte Luft 110 von dem unter Druck
stehenden Bereich 140, wie z. B. einer Passagierkabine,
einem Cockpit und oder einem Frachtbereich, in einen Sammelkanal 112 gezogen.
Diesbezüglich
ist ein Gebläse 116 im
Allgemeinen in einer Flüssigkeitsverbindung
mit dem Sammelkanal 112 angeordnet, um Luft von dem unter
Druck stehenden Bereich 140 zu ziehen. Bei einer Ausführungsform
ist das Gebläse 116 innerhalb
des unter Druck stehenden Bereichs 140 angeordnet, aber
es ist besser, wenn das Gebläse
in dem nicht unter Druck stehenden Bereich 150 angeordnet
ist, um einen einfacheren Wartungszugang zu ermöglichen und um eine Geräuschübertragung
des Gebläses
zu der Passagierkabine oder anderen Orten innerhalb des unter Druck
stehenden Bereichs zu verringern. Die wieder in Umlauf gebrachte
Luft 110 besitzt typischerweise einen relativ hohen Feuchtigkeitsgehalt
und eine erhöhte
Temperatur. Bei einer Ausführungsform
wird die wieder in Umlauf gebrachte Luft 110 durch einen
in dem Sammelkanal angeordnetes Filter 113 gefiltert. Das
Filter entfernt Partikel, wie z. B. Geruchskomponenten und Krankheitsüberträger, beispielsweise
Viren, Keime, Bakterien und andere kontaminierende Substanzen, aus
der wieder in Umlauf gebrachten Luft 110. Bei einer Ausführungsform
weist die Anlage 100 Kohlendioxidabscheider (nicht dargestellt)
auf, welche in dem Sammelkanal 112 angeordnet sind. Die
gefilterte wieder in Umlauf gebrachte Luft wird dann durch einen Übertragungskanal 114 durch
die Drucktrennwand 145 und durch ein aerodynamisches Sperrventil 115 geführt.
-
Das
aerodynamische Sperrventil 115 befindet sich in dem nicht
unter Druck stehenden Bereich 150 in der Nähe der Drucktrennwand 145 und
ist zum Schutz gegen eine Druckverminderung des unter Druck stehenden
Bereichs 140 auf Grund eines Druckverlustes stromabwärts des
Sperrventils 115 in dem nicht unter Druck stehenden Bereich
ausgestaltet. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Sperrventil 115 ein
mechanisches Drosselventil mit einer abgesetzten Welle und einer
Feder geführten
Klappe. Die Klappe ist Feder geführt,
um eine vollständig
offene Stellung während
eines normalen Betriebes einzustellen, und ist in einer vollständig geschlossenen
Stellung bei einer voreingestellten Druckdifferenz über der
Klappe aerodynamisch geführt.
Andere Typen von ähnlichen
Ventilen, wie z. B. ein aerodynamisches Sperrventil mit einem elektrischen
Betätigungsmittel
zum außer
Kraft setzen, können
auch verwendet werden. Somit erlaubt das Sperrventil 115,
dass ein Strom der wieder in Umlauf gebrachten Luft 112 durch
das Sperrventil gelangt, aber wenn der Strom zunimmt und die Druckdifferenz über der
Klappe ansteigt, wird die Klappe derart geführt, dass das Sperrventil 115 vollständig geschlossen
wird, wenn die voreingestellte Druckdifferenz über der Klappe erreicht wird.
Nachdem sie durch das Sperrventil 115 gelangt ist, wird
die wieder in Umlauf gebrachte Luft 110 über ein
Rückschlagventil 118 und
einen Förderkanal 119 zu
einem relativ kleinen Mischer 120 befördert.
-
Die
Anlage 100 weist auch eine Klimaanlagenkühlanlage
130 zum geeigneten Klimatisieren der Frischluft 121 auf.
Luft kann der Klimaanlagenkühlanlage 130 von
verschiedenen Quellen bereitgestellt werden. Bei einer Ausführungsform
zum Beispiel kann die Quelle der Luft (nicht dargestellt) für die Klimaan lagenkühlanlage
der Kompressor eines Gasturbinentriebwerks oder ein Hilfstriebwerk
sein, so dass Luft mit einer relativ hohen Temperatur und hohem Druck
der Klimaanlagenkühlanlage
zur Aufbereitung zugeführt
wird. Bei einer Ausführungsform
ist die Kühlanlage 130 herkömmlicherweise
eine Kombination von Wärmetauschern,
Kompressoren und Turbinen, was nach dem Stand der Technik bekannt
ist, obwohl andere Typen von Klimaanlagenkühlanlagen eingesetzt werden
können.
Die Kühlanlage 130 stellt die
Frischluft 121 über
einen Übertragungskanal
131 dem Mischer 120 zum Mischen mit der wieder in Umlauf
gebrachten Luft 110 zur Verfügung. Alternativ kann die Kühlanlage 130 direkt
mit dem Mischer 120 verbunden sein. Um ein Druckgleichgewicht
aufrechtzuerhalten, ist das Volumen der Frischluft, welches durch
die Kühlanlage 130 bereitgestellt
wird, im Wesentlichen gleich einem Volumen einer ausströmenden Luft
(nicht dargestellt), welche zu der Umgebung außerhalb des Flugzeuges abgezogen
wird. Somit wird die ausgeströmte
Luft konstant in dem unter Druck stehenden Bereich 140 ergänzt. Darüber hinaus
wird die wieder in Umlauf gebrachte Luft 110 mit der Frischluft 121 gemischt,
um die erforderliche Menge an Frischluft 121 zu minimieren.
-
Vorteilhafter
Weise ist der Mischer 120 in dem nicht unter Druck stehenden
Bereich 150 des Flugzeuges in der Nähe der der Klimaanlagenkühlanlage 120 angeordnet.
Insbesondere ist der Mischer 120 zwischen dem Förderkanal 119 und
dem Übertragungskanal 131 angeordnet
und ist zum Mischen der relativ warmen, feuchten wieder in Umlauf gebrachten
Luft 110 und der kalten Frischluft 121 von der
Klimaanlagenkühlanlage 130 ausgestaltet.
Der Mischer 120 macht das Bedürfnis nach einem großen Mischverteiler
und nach einem zugeordneten Kanalnetz, was bei herkömmlichen
Anlagen vorhanden ist, überflüssig und
verringert das Gewicht und den Lärm.
Der Mischverteiler und das zugeordnete Kanalnetz, welche in herkömmlichen
Anlagen vorhanden sind, können
ein Volumen von bis zu ungefähr 400ft3 einnehmen, wohingegen die vorliegende Erfindung
ungefähr
ein Drittel des Volumens, welches durch herkömmliche Anlagen eingenommen
wird, einnimmt . Darüber
hinaus erlaubt das Anordnen des Mischers 120 in dem nicht
unter Druck stehenden Bereich 150, wie z. B. einem Abschnitt
des Kühlanlagenabteils 111,
einen einfachen Wartungszugang.
-
Die
Luftqualität
wird durch eine Steuereinheit 170 überwacht und gesteuert. Obwohl
die Steuereinheit 170 in dem nicht unter Druck stehenden
Bereich 150 befindlich dargestellt ist, kann sich die Steuereinheit,
wenn es so gewünscht
ist, in dem unter Druck stehenden Bereich befinden. Ein Sensor S
ist funktionsfähig
mit dem Mischer 120 verbunden und zum Erfassen von Bedingungen,
wie z. B. der Temperatur, ausgestaltet. Die Steuereinheit 170 ist
funktionsfähig mit
der Kühlanlage 130 und
dem Gebläse 116 verbunden
und steuert diese, um einen Luftstrom in den unter Druck stehenden
Bereich 140 entsprechend einer gewünschten Temperatureinstellung
darin aufrecht zu erhalten, wobei die durch den Sensor S erfassten
Bedingungen berücksichtigt
werden.
-
Die
Steuereinheit 170 erzeugt geeignete Steuersignale, wobei
der Zustand der Anlage dauernd überwacht
und entsprechend gesteuert wird, wenn sich die Anlage im Betrieb
befindet. Dementsprechend hält
die Steuereinheit 170 effektiv die gewünschten Bedingungen durch geeignete
Steuersignale für
die Kühlanlage 130 und/oder
das Gebläse 116 aufrecht.
-
Wie
es für
den Betrieb in einer feuchten Umgebung nach dem Stand der Technik
bekannt ist, kühlt
die Klimaanlagenkühlanlage 130 oft
die Frischluft 121, so dass Eispartikeln darin gelöst werden, was
nachteilig ist, wenn dagegen nichts unternommen wird. Die erfindungsgemäße Kühlanlage
und das erfindungsgemäße Verfahren
zum Klimatisieren der Luft löst
dieses Problem, indem die wieder in Umlauf gebrachte Luft 110 mit
der Frischluft 121 bei dem Mischer 120 gemischt
wird, welcher sich in der Nähe der
Klimaanlagenkühlanlage 130 befindet,
bei welchem die Eispartikel, welche in der Frischluft 121 gelöst sind,
eine minimale Größe aufweisen.
Der Mischer 120 mischt die zwei Luftströme 110, 121,
um einen sich ergebenden Luftstrom 133 zu erzeugen, welcher
eine Temperatur aufweist, welche ausreichend hoch ist, so dass die
Eispartikel im Wesentlichen eliminiert werden. Genauer werden die
in der Frischluft 121 gelösten Eispartikeln geschmolzen und
kondensieren in winzige Wassertröpfchen,
welche dann in dem stromabwärtigen
Kanalnetz 132 gesammelt werden, bevor sie die Luftverteilungskanäle 160 erreichen.
-
Vorteilhafter
Weise ist der Mischer 120 derart ausgelegt, dass der sich
ergebende Luftstrom 133 derart verwirbelt wird, dass sich
die winzigen Wassertröpfchen
in größere Tröpfchen verbinden,
welche dann mit herkömmlichen
Wasserabläufen
entfernt werden und durch einen Drainagekanal 135 abgeführt. Genauer
erstreckt sich das stromabwärtige
Kanalnetz 132 auf einer im Vergleich zu dem Kanalnetz der
herkömmlichen
Anlage 10 (siehe 1), wenn es
eines gibt, längeren
Strecke. Indem der stromabwärtige
Kanal 132 nach dem Mischer 120 verlängert ist,
vermeidet die vorliegende Anlage 100 vorteilhafter Weise das
Bedürfnis
nach einem Wärmetauscher oder
einer anderen Vorrichtung, um Eispartikel zu schmelzen und sorgt
für einen
verbesserten Sammelbereich, wodurch sich die winzigen Wassertröpfchen,
welche in dem sich ergebenden Luftstrom 133 gelöst sind,
in größere Tröpfchen vereinen
können, wenn
sich der sich ergebende Luftstrom durch den stromabwärtigen Kanal 132 bewegt.
Die Tröpfchen werden
dann durch die Wasserabläufe,
welche funktionsfähig
mit dem Dränagekanal 135 verbunden sind,
gesammelt, wobei die Tröpfchen
aus dem Flugzeug entladen werden. Die Tröpfchen können jedoch auch für andere
Zwecke, z. B. um ein Kühlen
des Wärmetauschers
zu verbessern, verwendet werden.
-
Der
sich ergebende Luftstrom 133 verläuft über ein Rückschlagventil 134 durch
die Drucktrennwand 145 und in die Luftverteilungskanäle 160.
Bei einer Ausführungsform
ist das Rückschlagventil 134 ein
mechanisches Klappenrückschlagventil.
Das Rückschlagventil 134 schützt gegen
einen Druckabfall des unter Druck stehenden Bereichs 140 aufgrund
eines Kanalbruchs oder ähnlichem
in dem nicht unter Druck stehenden Bereich 150.
-
Ein
Verfahren eines Klimatisierens von Luft einer Flugzeughülle wird
auch bereitgestellt. Insbesondere umfasst das Verfahren ein Bereitstellen
eines Stromes von wieder in Umlauf gebrachter Luft 110 von
dem unter Druck stehenden Bereich 140 zu dem nicht unter
Druck stehenden Bereich 150 durch einen ersten Luftkanal,
welcher einen oder mehrere des Sammelkanals 112, Übertragungskanals 114 und
Förderkanals 119 umfasst.
Der unter Druck stehende Bereich ist vor einem Druckabfall geschützt, indem
der Strom der wieder in Umlauf gebrachten Luft 112 durch
ein Ventil, wie z. B. das aerodynamische Sperrventil 115,
verläuft.
Der Strom der wieder in Umlauf gebrachten Luft 110 wird
dann mit einem Strom von kühlender
Luft, nämlich
der Frischluft 121 von der Klimaanlagenkühlanlage 130,
gemischt, so dass sich das ergebende Luftgemisch 133 mit
einer Temperatur ausbildet, so dass Eispartikeln schmelzen oder
im Wesentlichen eliminiert werden.
-
Vorteilhafter
Weise wird der Mischungsschritt in dem nicht unter Druck stehenden
Bereich 150 des Flugzeugs ohne einen herkömmlichen
Mischverteiler durchgeführt.
Wie im Detail vorab beschrieben worden ist, erzeugt ein Mischen
auf diese Weise einen größeren unter
Druck stehenden Bereich 140, welcher für Passagiere, Fracht oder eine
Einrichtung verwendet werden kann. Darüber hinaus verringert das Anordnen
des Mischers 120 in dem nicht unter Druck stehenden Bereich 150 den
Lärm in
der Passagierabteilung und vereinfacht die Wartung. Andere Vorteile,
wie z. B. ein geringeres Gewicht, werden auch realisiert. Nach dem
Mischen verläuft
das sich ergebende Luftgemisch 133 durch einen zweiten Luftkanal,
welcher das stromabwärtige
Kanalnetz 132 und den Luftverteilungskanal 160 umfasst.
Wie oben beschrieben ist, ist das stromabwärtige Kanalnetz 132 zum
Entfernen von Feuchtigkeit, wie z. B. Wassertröpfchen, aus dem sich ergebenden
Luftgemisch 133 ausgelegt und ausgestaltet. Das sich ergebende
Luftgemisch 133 wird dann dem unter Druck stehenden Bereich 140 durch
den Luftverteilungskanal 160 derart zugeführt, dass
die gewünschte
Temperatur in dem unter Druck stehenden Bereich, welcher die Passagierabteilung
einschließt, aufrechterhalten
wird, ohne Nebel, Schnee oder Wasser in dem Flugzeug zu erzeugen.
-
Von
dem Voranstehenden kann entnommen werden, dass eine Flugzeugklimaanlage
und ein Verfahren zum Klimatisieren von Luft dargestellt und beschrieben
worden ist, welche für
mehrere Vorteile sorgen. Die Verwendung der Anlage und des Verfahrens
vermeidet das Bedürfnis,
einen großen
Raum in dem unter Druck stehenden Bereich für einen herkömmlichen
Mischverteiler zu reservieren. Der Raum kann somit für Umsatz
trächtige
Fracht, Passagiere und/oder eine Montage von Einrichtungen benutzt werden.
Andere Vorteile beziehen eine bessere Handhabung von Eis der Klimaanlagenkühlanlage und
des stromabwärtigen
Kanalnetzes, eine verbesserte Entfernung von Wasser aus dem sich
ergebenden Luftgemisch, wobei leichtgewichtige Wasserabläufe in dem
stromabwärtigen
Kanalnetz verwendet werden, und eine Verbesserung des Lärms, indem der
Mischer und die zugeordneten Gebläsekomponenten weiter von der
Passagierkabine isoliert sind, ein. Während bestimmte erfindungsgemäße Ausführungsformen
dargestellt und beschrieben worden sind, ist klar, dass die Erfindung
nicht darauf beschränkt
ist, da Modifikationen, insbesondere im Licht der vorab stehenden
Lehren, durch den Fachmann vorgenommen werden können. Es wird daher davon ausgegangen,
dass die folgenden Ansprüche jegliche
solcher Modifikationen überdecken
und solche Merkmale, welche die wesentlichen Merkmale dieser Verbesserungen
in dem Umfang der Erfindung ausbilden, umfassen.