DE869904C - Luftversorgungsanlage fuer abgeschlossene Raeume, insbesondere fuer Druckkabinen von Hoehenflugzeugen - Google Patents

Luftversorgungsanlage fuer abgeschlossene Raeume, insbesondere fuer Druckkabinen von Hoehenflugzeugen

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DE869904C
DE869904C DEC4269A DEC0004269A DE869904C DE 869904 C DE869904 C DE 869904C DE C4269 A DEC4269 A DE C4269A DE C0004269 A DEC0004269 A DE C0004269A DE 869904 C DE869904 C DE 869904C
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DE
Germany
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valve
line
air
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supply system
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DEC4269A
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English (en)
Inventor
George Edward Shaw
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Canadian Patents and Development Ltd
Original Assignee
Canadian Patents and Development Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D13/00Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft
    • B64D13/06Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft the air being conditioned
    • B64D13/08Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft the air being conditioned the air being heated or cooled

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  • Health & Medical Sciences (AREA)
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  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Air-Flow Control Members (AREA)

Description

  • Luftversorgungsanlage für abgeschlossene Räume, insbesondere für Druckkabinen von Höhenflugzeugen Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zur Temperaturregelung für Luftversorgungsanlagen von abgeschlossenen Kammern, wie Druckkabinen von Höhenflugzeugen, bei denen ein Drosselventil als Heizvorrichtung vorgesehen ist.
  • Bei solchen Anlagen wird die Luft normalerweise aus der freien Atmosphäre entnommen, durch ein Gebläse gefördert und dann je nach Bedarf mittels eines Verteilerventils durch eine Kühl- oder eine Heizvorrichtung geleitet. Die Umleitung der Luft durch diese Vorrichtungen wird dabei durch Thermostate geregelt. Das Erhitzen geschieht mittelbar durch ein Drosselventil, das den Luftstrom einengt und dadurch eine Drucksteigerung erzeugt, die eine Temperaturerhöhung zur Folge hat. Eine auf den Joule-Thompson-Effekt zurückzuführende Abkühlung, die durch die beim Durchgang durch das Ventil auftretende Ausdehnung der Luft entsteht, kann vernachlässigt werden.
  • Zweck der Erfindung ist es, die Funktionen des Verteilerventils und des Drosselventils in einer solchen Anlage in einer einzigen Vorrichtung zti vereinigen.
  • Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß an der von dem Verdichter zu der Kammer führenden Hauptleitung eine Umgehungsleitung vorgesehen ist, die ein in der Hauptleitung vorgesehenes Kühlelement umgeht, wobei der Widerstand, den die Umgehungsleitung dem Luftstrom entgegensetzt, beträchtlich geringer als der Widerstand des umgangenen Teils der Hauptleitung ist. Die Luft wird deshalb über ein in der Hauptleitung zwischen dem Verdichter und dem Kühlelement vorgesehenes Ventil normalerweise durch die Umgehungsleitung strömen. Das Ventil, das also mit dem Einlaßende der Umgehungsleitung in Verbindung steht, enthält Mittel, die den von dem Verdichter zu dem Ventil gelangenden Luftstrom und den von dem Ventil in die Umgehungsleitung ge= langenden Luftstrom wechselweise mehr oder weniger drosseln. Außerdem sind Einrichtungen vorgesehen, durch die diese Drosselmittel wahlvreise betätigt werden, um die Temperatur der die Hauptleitung verlassenden Luft zu verändern.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemäß- der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. i eine schematische Ansicht einer Lufttemperaturregelanläge mit einem kombinierten Drossel- und Verteilerventil, Fig. 2#einen Schnitt durch das Ventil, aus dem die Einzelheiten seiner Bauart erkennbar sind, Fig. 3 einen Schnitt durch das Ventil nach der Linie III-III in Fig. 2, Fig. q. eine schematische Ansicht des Ventils in einer Stellung, die eine Erwärmung der Luft zur Folge hat, Fig. 5 eine schematische Ansicht des Ventils :in einer Stellung, die eine Abkühlung der Luft zur Folge hat, und Fig. 6 eine schematische Ansicht des Ventils in einer Stellung, die die Abkühlung nur eines Teils der Luft zur Folge hat.
  • Wie aus Fig. i ersichtlich ist, enthält die Temperäturregelanlage einen Verdichter oder ein Gebläse io, vorzugsweise nach Art einer Zahnradpumpe. Der Verdichter kann aber auch einfach durch eine vom Triebwerksverdichter ausgehende Entnahmeleitung ersetzt werden. Das Gebläse io wird durch einen Motor oder eine andere nicht dargestellte Kraftquelle angetrieben und steht über die Leitung 12 mit dem vereinigten Verteiler- und Drosselventil i i in Verbindung. Von dem Ventil geht eine Doppelleitung aus, deren beide Arme 13 und 14 an einer von dem Ventil etwas entfernten Stelle 15 wieder zusammengeführt sind, so daß sich eine gemeinsame Auslaßleitung 16 ergibt, die in die mit Luft zu versorgende Kammer führt. In dem einen Arm 13 der Doppelleitung ist eine Kühlvorrichtung 17 vorgesehen. Der andere Arm 14 dient nur zur Umgehung dieser Kühlvorrichtung. Im folgenden werden dieLeitungen 12,13 und 16 zusammen als Hauptleitung und der Arm 14 als Umgehungsleitung bezeichnet, obgleich @es klar ist, daß dies nur eine willkürliche Bezeichnung ist, da der Arm 13 an sich ebensogut als Umgehungsleitung bezeichnet werden könnte.
  • Die bevorzugte Bauart des Ventils i i ist . in Fig.2 und 3 veranschaulicht. Das Ventil besteht aus -einem Gehäuse 18 mit einer zylindrischen Kammer i9, die durch einen Deckel 2o abgeschlossen ist. Der Deckel ist mittels Schrauben 21 am Gehäuse befestigt. In der Kammer ist ein sektorförmiger Abschlußschieber 22 schwenkbar angeordnet und hierzu auf einer Welle 23 befestigt, die gleichachsig mit der zylindrischen Kammer vorgesehen ist. Der Abschlußschieber 22 hat etwa die Form eines Sektors eines Zylinders, dessen Durchmesser wenig kleiner als der der Kammer i9 ist: Ein- und Auslaßstutzen 2q., 25 und 26 des Gehäuses 18 verbinden die Kammer ig mit den Leitungen i2, 13 und 14. Die Anordnung und - Größe dieser Stutzen ist im Verhältnis zu der Länge des Bogens des Schiebers 22 so gewählt, daß der Schieber die Stutzen 24 oder 26 abdecken kann, aber kürzer als der geringste auf dem Umfang des Gehäuses gemessene Abstand dieser beiden Stutzen ist.
  • Die aus der freien Atmosphäre eintretende Luft gelangt in das Gebläse io, in dem ihr Druck erhöht wird, und strömt dann durch die Leitung 12 in das Ventil i i. Befindet sich der Abschlußschieber 22 in der in Fig. i dargestellten neutralen Stellung, so kann die Luft ungehindert in das Ventil einströmen. Die Luft wird das Ventil dann zum größten Teil durch die Umgehungsleitung 14 verlassen, da die in der Hauptleitung 13 vorgesehene Kühlvorrichtung 17 dem Durchgang der Luft einen hohen Widerstand entgegensetzt. Wie in Fg. i schematisch dargestellt ist, besteht die Kühlvorrichtung aus in die Leitung 13 in Längsrichtung eingeschalteten Rohren, um die Kühlschlangen herümgewunden sind. Da der Gesamtquerschnitt dieser Rohre geringer als der Querschnitt der vor und hinter den Rohren vorgesehenen Leitung 13 ist, so -ergibt sich dieser höhere Widerstand. Ein solcher höherer Widerstand kann auch durch Umlenkbleche oder durch in anderer Weise hervorgerufene Einschnürüngen der Leitung erzielt werden.
  • Das Ventil i i wird durch einen Thermostat gesteuert, wie er beispielsweise in Fig: i schematisch dargestellt ist. In der Auslaßleitung 16 hinter der Zusammenführung 15 der Leitungsarme 13 und 14 ist ein thermostatsch gesteuerter Schalter vorgesehen. Dieser Schalter enthält ein temperaturempfindliches Element, das als bewegliches Kontaktglied dient und wechselweise mit zwei festen Kontakten in Berührung kommen kann und damit den Stromkreis eines umsteuerbaren Motors 28 schließt, auf dessen Welle ein Hebel 29 befestigt ist. Dieser Hebel ist über einen Lenker 30 mit einem auf der Welle 23 des Abschlußschiebers sitzenden Hebel 31 verbunden, iso daß eine Drehung des: Motors in dem einen Sinne eine Schwenkung des Schiebers im gleichen Sinne und eine Drehung des Motors im entgegengesetzten Sinne eine Schwenkung des Schiebers ebenfalls im entgegengesetzten Sinne hervorruft.
  • Ist der Zustand der in die Anlage eintretenden Luft derart, daß ihre Temperatur bei Erreichen der Auslaßleitung 16 unter einen bestimmten gewünschten Wert fällt, so arbeitet der thermostatische Schalter 27 so, daß er diesem Temperaturabfall entgegenarbeitet, und zwar dadurch, daß er den Motor veranlaßt, den Schieber 22 in die in Fig. q. dargestellte Lage zu bewegen. In dieser Stellung ist der Einläßstutzen 24 teilweise geschlossen. Es ergibt sich also eine Drosselwirkung, so daß in der Leitung 12 und dem Gebläse io ein Rückstau entsteht. Wegen dieses Rückstaus hat das Gebläse eine höhere Leistungsaufnahme, um die durch das System hindurchzufördernde Luftmenge aufrechtzuerhalten. Die der Luft dabei vermittelte höhere Leistung äußert sich als Temperaturzunahme der das Gebläse verlassenden Luft. Diese Luft tritt durch den teilweise abgeschlossenen Eintrittsstutzen 24. in die Ventilkammer i9 ein und verläßt sie in der Hauptsache durch den Stutzen 26, indem sie den Weg des geringeren Widerstandes zu der Auslaßlcitung 16 wählt. Dem Fachmann ist es danach klar, daß die Größe der Temperatursteigerung von dem Maß abhängt, um das der Schieber 22 den Eintrittsstutzen 24 abdeckt, und daß es möglich ist, durch den laufend arbeitenden thermostatischen Schalter die Stellung des Schiebers so zu verändern, daß die Temperatur der Luft in der Auslaßleitung 16 auf einem bestimmten Wert gehalten wird.
  • Wenn die Temperatur der Luft in dem Auslaß über einen bestimmten Wert ansteigt, so tritt der thermostatische Schalter wiederum in Tätigkeit und bewegt den Schieber diesmal in die in Fig. 5 dargestellte Stellung, in der er den Stutzen 26 vollkommen abschließt. Die Luft kann nun also nicht mehr unmittelbar durch den unteren Arm 1.4 zu der Auslaßleitung 16 gelangen, sondern muß das Ventil durch den Stutzen 25 verlassen und damit durch den Arm 13 und die in ihm vorgesehene Kühlvorrichtung 17 zu der Auslaßleitung strömen. Dabei wird sie gekühlt. Das Maß der Kühlung wird von dem thermostatischen Schalter durch das Ausmaß geregelt, in dem der Stutzen 26 durch den Schieber 22 abgedeckt wird. Fig. 6 zeigt den Schieber in einer Stellung, in der er den Stutzen 26 nur teilweise abdeckt, so daß nur ein Teil der in das Ventil eintretenden Luft durch die Kühlvorrichtung geleitet wird, während der andere Teil durch den unteren Arm unmittelbar zur Auslaßleitung gelangt. Die beiden Luftteile werden dann an der Zusammenführungsstelle 15 der beiden Arme miteinander gemischt, so daß sich im ganzen eine geringere Kühlung ergibt, als wenn die gesamte Luftmenge durch die Kühlvorrichtung geleitet wird.
  • In die Leitung 12 kann ein Überdruckventil 32 eingebaut sein, das zur Vermeidung von Beschädigungen des Verdichters ein Entweichen der Luft ermöglicht, wenn das System vollkommen abgeschlossen werden sollte.
  • Zur Ergänzung des Überdruckventils 32 ist ein weiteres Überdruckventil 33 vorgesehen, das auf einen etwas geringeren Druck als das zuerst genannte Ventil eingestellt ist und in Fig. i schematisch dargestellt ist. Dieses Ventil weist in einer mit der Leitung 12 verbundenen Kammer eine Membran auf. Diese Membran ist mit einem in einem zusätzlichen Steuerstromkreis des umsteuerbaren Motors 28 vorgesehenen beweglichen Kontakt 34. verbunden und so eingestellt, daß sie den Kontakt schließt, wenn der Druck in der Leitung 12 einen bestimmten Wert übersteigt. Dadurch wird der Motor 28 entgegen dem Uhrzeigersinne in Drehung versetzt, so daß der Schieber 22 den Stutzen 24 etwas mehr freigibt und damit den Gegendruck in der Leitung 12 vermindert.
  • Diese zuletzt beschriebene überdruckventilvorrichtung ist von besonderem Wert, wenn die Anlage zur Versorgung von Druckkabinen in Höhenflugzeugen verwendet wird. In solchen Fällen kann ein zu hoher Druck entstehen, wenn das Flugzeug in geringer Höhe fliegt oder wenn eine sehr geringe Außentemperatur herrscht oder, falls das Gebläse von dem Triebwerk angetrieben wird, bei hohen Tri:ebwerksdrehzahlen. Die Überdruckregelvorrichtung sorgt dann dafür, daß der Schieber 22 den Stutzen 24 etwas mehr freigibt, wodurch der Druck vermindert wird.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Luftversorgungsanlage für abgeschlossene Räume, insbesondere für Druckkabinen von Höhenflugzeugen, bei der ein Drosselventil als Heizvorrichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Verdichter (io) zu der Kammer führende Hauptleitung (12, 13, 16) ein Kühlelement (17) und eine dieses Kühlelement umgehende Umgehungsleitung (14) aufweist, die dem Luftstrom einen beträchtlich geringeren Widerstand entgegensetzt als der durch sie umgangene Teil (13) der Hauptleitung, so daß die Luft normalerweise durch die Umgehungsleitung strömt, daß ferner in der Hauptleitung zwischen dem Verdichter und dem Kühlelement an der Abzweigstelle der Umgehungsleitung ein Ventil (ii) vorgesehen ist, das Mittel (22) enthält, die den von dem Verdichter zu dem Ventil gelangenden Luftstrom und den von dem Ventil in die Umgehungsleitung gelangenden Luftstrom wechselweise mehr oder weniger drosseln, und daß Einrichtungen (28 bis 3i) vorgesehen sind, durch die die Drosselmittel wahlweise betätigt werden, um die Temperatur der die Hauptleitung verlassenden Luft zu verändern. .
  2. 2. Luftversorgungsanlage nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (ii) einen Einlaßstutzen (2d.) für den Anschluß der von dem Verdichter (io) kommenden Leitung (12) und zwei Auslaßstutzen (25, 26) zum Anschluß der zu der Kühlvorrichtung (17) führenden Leitung (13) bzw. der Umgehungsleitung (1d.) aufweist, wobei die Mittel (22) den Einlaßstutzen und den zweiten Auslaßstutzen wechselweise mehr oder weniger abschließen.
  3. 3. Luftversorgungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Abschließen der Stutzen aus einem in der Ventilkammer (i9) schwenkbar angeordneten Abschlußschieber (22) bestehen.
  4. 4. Luftversorgungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß,dieVentilkammer (1d) zylindrisch ist und der Abschlußschieber auf einer bleichachsig mit der Kammer angeordneten Welle (23) sitzt und etwa die Form eines Zylindersektors hat, dessen Zylinderfläche mindestens so groß wie die Fläche des Einlaßstutzens (2q,) bzw. des Anschlußstutzens (26) für die Umgehungsleitung (1q.) ist.
  5. 5. Lüftversorgungsanlage nach Anspruch q:, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßstutzen (2q.) und der Anschlußstutzen (26) für die Umgehungsleitung (r4) so an der Ventilkammer (z9) angeordnet sind, daß der geringste, auf dem Umfang gemessene Abstand der beiden Stutzen größer als die in Umfangsrichtung gemessene Länge der Zylinderfläche des Abschlußschiebers (22) ist.
  6. 6. Luftversorgungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet; daß die Einrichtungen (28 bis 3f), durch die die Drosselmittel (22) wahlweise in Tätigkeit gesetzt werden, durch eine auf Temperaturschwankungen ansprechende Vorrichtung (27) gesteuert werden, die in dem hinter der Einführungsstelle (i5) der Umgehungsleitung (1q.) in die Hauptleitung (i2, 13, 16) liegenden Teil (r6) der Hauptleitung vorgesehen ist,
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