DE936434C

DE936434C - Air supply system for closed rooms, especially for pressurized cabins of high-altitude aircraft

Info

Publication number: DE936434C
Application number: DEC7407A
Authority: DE
Inventors: William Leroy Hayhurst; George Edward Shaw
Original assignee: Canadian Patents and Development Ltd
Current assignee: Canadian Patents and Development Ltd
Priority date: 1953-04-10
Filing date: 1953-04-10
Publication date: 1955-12-15

Description

Luftversorgungsanlage für abgeschlossene Räume, insbesondere für Druckkabinen von Höhenflugzeugen Das Hauptpatent bezieht sich auf eine Luftversorgungsanlage für abgeschlossene Räume, insbesondere für Druckkabinen von Höhenflugzeugen, die mit einem als Heizvorrichtung für die zuzuführende Luft dienenden Drosselventil versehen und so ausgebildet ist, daB die von einem Luftverdichter zu dem zu beheizenden Raum führende Hauptleitung ein Kühlelement und eine dieses Kühlelement umgehende Umgehungsleitung aufweist, die dem Luftstrom einen beträchtlich geringeren Widerstand entgegensetzt als der durch sie umgangene Teil der Hauptleitung, so daß die Luft normalerweise durch die Umgehungsleitung strömt. In der Hauptleitung ist ferner zwischen dem Verdichter und dem Kühlelement an der Abzweigstelle der Umgehungsleitung ein Ventil vorgesehen, durch das der von dem Verdichter zu dem Ventil gelangende Luftstrom und der von dem Ventil in die Umgehungsleitung gelangende Luftstrom wechselweise mehr oder weniger gedrosselt werden kann, um die Temperatur der die Hauptleitung verlassenden Luft nach Bedarf zu verändern. Für das Ventil ist hierbei eine Betätigungsvorrichtung vorgesehen, die in Abhängigkeit von der Temperatur der in den Raum einzuleitenden Luft und überdies auch in Abhängigkeit vom Druck der dem Ventil zugeführten Luft selbsttätig gesteuert wird.Air supply system for closed rooms, especially for pressurized cabins of high-altitude aircraft The main patent relates to an air supply system for closed rooms, especially for pressurized cabins of high-altitude aircraft that with a throttle valve serving as a heating device for the air to be supplied is provided and designed so that the air compressor to the one to be heated Space-leading main line has a cooling element and a cooling element bypassing this Has bypass line, which has considerably less resistance to the flow of air opposed to the part of the main line bypassed by it, so that the air normally flows through the bypass line. In the main line is also between the compressor and the cooling element at the junction of the bypass line a valve is provided through which the valve from the compressor reaches the valve Air flow and the air flow coming from the valve into the bypass line alternately can be throttled more or less to the temperature of the main line changing leaving air as needed. Here is for the valve an actuating device is provided which, depending on the temperature of the air to be introduced into the room and, moreover, also depending on the pressure of the the air supplied to the valve is controlled automatically.

Das bei dieser Anlage vorgesehene Ventil wirkt dabei für die dem Ventil vom Verdichter zugeführte Luft als Drosselventil und für die vom Ventil weitergeleitete Luft als Verteilerventil, wobei es jedoch nur die Umgehungsleitung steuert, weil die beiden hinter dem Ventil befindlichen Leitungszweige der Hauptleitung einen unterschiedlichen Durchflußwiderstand aufweisen.The valve provided in this system acts for the valve Air supplied by the compressor as a throttle valve and for the air passed on by the valve Air as a distribution valve, although it only controls the bypass line because the two branches of the main line located behind the valve one have different flow resistance.

Die Erfindung ist auf eine weitere Ausgestaltung der Luftversorgungsanlage nach dem Hauptpatent und insbesondere darauf gerichtet; das Verteiler-und Drosselventil so auszubilden, daß der Durchflußwiderstand der Umgehungsleitung nicht geringer zu sein braucht als der Widerstand des umgangenen Teils der Hauptleitung, der mit der Kühlvorrichtung versehen ist. Erfindungsgemäß ist das Verteiler- und Drosselventil der Luftversorgungsanlage nach dem Hauptpatent so ausgebildet, daß es sowohl die Umgehungsleitung, als auch den die Kühlvorrichtung enthaltenden Teil der Hauptleitung drosseln kann. Vorzugsweise ist das Ventil mit einem in der Ventilkammer drehbar angeordneten Abschlußschieber versehen; der zwei starr verbundene, sektorartige Schieberflächen aufweist, von denen die eine den Ventilauslaß zu dem die Kühlvorrichtung enthaltenden Teil -der Hauptleitung, die andere den Ventilauslaß zur Umgehungsleitung und den Ventileinlaß steuern kann.The invention is based on a further embodiment of the air supply system according to the main patent and in particular directed to it; the distributor and throttle valve designed so that the flow resistance of the bypass line is not less needs to be than the resistance of the bypassed part of the main line that is with the cooling device is provided. According to the invention is the distributor and throttle valve the air supply system designed according to the main patent so that it is both the Bypass line, as well as the part of the main line containing the cooling device can throttle. Preferably, the valve is rotatable with one in the valve chamber arranged closing slide provided; the two rigidly connected, sector-like Has slide surfaces, one of which is the valve outlet to which the cooling device containing part of the main line, the other the valve outlet to the bypass line and can control the valve inlet.

Die Zeichnung zeigt ein Beispiel für die Ausführung der Luftversorgungsanlage nach der Erfindung; und zwar zeigt Fig. I eine schematische Ansicht der mit einem kombinierten Verteiler- und Drosselventil versehenen Anlage, Fig. 2 einen axialen Schnitt durch das Ventil nach Linie 4-4 von Fig. I, Fig. 3 einen Querschnitt durch das Ventil in einer Stellung zum Erwärmen der Luft und Fig.4 einen Querschnitt durch das Ventil in einer Stellung zum Kühlen der Luft.The drawing shows an example of the design of the air supply system according to the invention; namely Fig. I shows a schematic view of the with a combined distributor and throttle valve provided system, Fig. 2 an axial Section through the valve along line 4-4 of Fig. I, Fig. 3 shows a cross section the valve in a position for heating the air and FIG. 4 shows a cross section through the valve in a position to cool the air.

Die in Fig. I dargestellte Luftversorgungsanlage entspricht im wesentlichen der im Patent 869 904 beschriebenen Anlage und weist einen Verdichter Io und ein damit durch eine Leitung I2 verbundenes Verteiler- und Drosselventil II auf, dessen Auslässe über Zweigleitungen 13, 14 bei 15 an eine gemeinsame Auslaßleitung 16 angeschlossen sind. Die Zweigleitung 13 ist außen mit einer Kühlvorrichtung 17 versehen, die den Durchlaß dieser Zweigleitung nicht verengt. Im folgenden werden die Leitungen 12, 13 und 16 zusammen als Hauptleitung, der Leitungsarm 14 als Umgehungsleitung für den Teil 13 der Hauptleitung bezeichnet.The air supply system shown in Fig. I corresponds essentially the system described in patent 869 904 and comprises a compressor Io and a thus connected by a line I2 distributor and throttle valve II, whose Outlets connected via branch lines 13, 14 at 15 to a common outlet line 16 are. The branch line 13 is externally provided with a cooling device 17, which the The passage of this branch line is not narrowed. In the following the lines 12, 13 and 16 together as a main line, the line arm 14 as a bypass line for denotes part 13 of the main line.

Das Ventil II weist ein Gehäuse 18 mit einer zylindrischen Kammer I9 auf; die durch einen Stirndeckel 2o mit Schrauben 21 abgeschlossen ist. In der Ventilkammer I9 ist ein Doppelschieber 22, 22a an einer Welle 23 drehbar gelagert, die gleichachsig zu der zylindrischen Ventilkammer liegt. Der Doppelschieber weist zwei starr verbundene, sektörförmige Schieberflächen 22 und 22 auf. Ein-und Ausläßstutzen 24, 25 und 26 des Gehäuses I8 verbinden die Ventilkammer I9 mit den Leitungen 12, 13 und 14 In der Stellung des Doppelschiebers nach Fig. I wird der Auslaß 25 zu dem Teil 13 der Hauptleitung teilweise gedrosselt durch die Schieberfläche 22a, während die Schieberfläche 22 zwischen den Stutzen 24 und 26 liegt und die Leitungen I2, 14 freien Durchlaß haben.The valve II has a housing 18 with a cylindrical chamber I9 on; which is closed by an end cover 2o with screws 21. In the Valve chamber I9 is a double slide 22, 22a rotatably mounted on a shaft 23, which is coaxial with the cylindrical valve chamber. The double slider points two rigidly connected, sector-shaped slide surfaces 22 and 22. Inlet and outlet ports 24, 25 and 26 of the housing I8 connect the valve chamber I9 with the lines 12, 13 and 14 In the position of the double slide according to FIG. I, the outlet 25 is closed the part 13 of the main line partially throttled by the slide surface 22a, while the slide surface 22 lies between the nozzle 24 and 26 and the lines I2, 14 have free passage.

Die von dem Verdichter Io unter Druck gesetzte Luft strömt durch die Leitung I2 in das Ventil II. In der Stellung des Doppelschiebers 22, 22a nach Fig. I kann die Luft ungedrosselt in das Ventilgehäuse einströmen und strömt zum größeren Teil durch die Umgehungsleitung 14 weiter, weil der Teil 13 der Hauptleitung durch die Schieberfläche 22a teilweise gedrosselt ist.The air pressurized by the compressor Io flows through the Line I2 into valve II. In the position of the double slide 22, 22a according to FIG. I the air can flow unthrottled into the valve housing and flows to the larger one Part through the bypass line 14 continues because the part 13 of the main line through the slide surface 22a is partially throttled.

Das Ventil wird durch eine thermostatische Regelvorrichtung gesteuert, die schematisch in Fig. I dargestellt ist. Die Auslaßleitung 16 enthält einen Thermostatschalter 27, dessen temperaturempfindliches Element als bewegliches Kontaktglied dient und abwechselnd mit zwei festen Kontakten in Berührung kommt, um die Stromkreise eines umsteuerbaren Motors 28 zu schließen. Auf der Motorwelle ist ein Hebel 2g befestigt, der über einen Lenker 30 mit einem auf der Welle 23 des Ventilschiebers sitzenden Hebel 3I verbunden ist, so daß eine Drehung des Motors in dem einen Sinne den Doppelschieber des Ventils im gleichen Sinne dreht.The valve is controlled by a thermostatic regulator, which is shown schematically in FIG. The outlet line 16 contains a thermostat switch 27, whose temperature-sensitive element serves as a movable contact member and alternately comes into contact with two fixed contacts to form the circuits of one reversible motor 28 to close. A lever 2g is attached to the motor shaft, the via a link 30 with a seated on the shaft 23 of the valve slide Lever 3I is connected so that rotation of the motor in the one sense the double slide of the valve rotates in the same sense.

Ist die in die Anlage einströmende Luft so kalt, daß ihre Temperatur bei Erreichen der Auslaßleitung 16 unter einen bestimmten gewünschten Wert fällt, so arbeitet der Thermostatschalter 27 so, daß er diesem Temperaturabfall entgegenwirkt, indem er den Motor 28 in solcher Drehrichtung einschaltet, daß der Doppelschieber 22, 22a in die Stellung. nach Fig.3 gedreht wird. In dieser Stellung ist der Auslaß 25 durch die Schieberfläche 22a vollständig geschlossen, während die Schieberfläche 22 den Einlaßstutzen 24 teilweise drosselt, so daß in der Leitung 12 und in dem Verdichter Io ein Rückstau entsteht. Der Verdichter hat daher eine größere Leistungsaufnahme von seinem nicht dargestellten Antriebsmotor, um die durch die Anlage hindurchzutreibende Luftmenge aufrechtzuerhalten. Die zur Luftförderung aufgewendete höhere Antriebsleistung äußert sich als Temperaturzunahme der den Verdichter verlassenden Luft. Diese Luft tritt durch den teilweise gedrosselten Eintrittsstutzen 24 in die Ventilkammer i9 ein und verläßt sie durch den Auslaßstutzen 2,6. Die Temperaturzunahme der Luft hängt davon ab, in welcher Stärke der Einlaßstutzen 24 und der Auslaßstutzen 25 von dem Doppelschieber gedrosselt werden. Durch den laufend arbeitenden Thermostatschalter 27 wird die Stellung des Doppelschiebers so geregelt, daß die Temperatur der Luft in der Auslaßleitung 16 auf dem vorbestimmten Wert gehalten wird.If the air flowing into the system is so cold that its temperature falls below a certain desired value when it reaches the outlet line 16, the thermostat switch 27 works so that it counteracts this temperature drop by turning on the motor 28 in such a direction of rotation that the Double slide 22, 22a in the position. is rotated according to Fig.3. In this position, the outlet 25 is completely closed by the slide surface 22a, while the slide surface 22 partially throttles the inlet connection 24, so that a back pressure occurs in the line 12 and in the compressor Io. The compressor therefore has a greater power consumption from its drive motor, not shown, in order to maintain the amount of air to be driven through the system. The higher drive power used for conveying the air manifests itself as an increase in temperature of the air leaving the compressor. This air enters the valve chamber 19 through the partially throttled inlet connection 24 and leaves it through the outlet connection 2, 6. The increase in temperature of the air depends on the strength to which the inlet connection 24 and the outlet connection 25 are throttled by the double slide. By the continuously working thermostat switch 27, the position of the double slide is regulated so that the temperature of the air in the outlet line 16 is kept at the predetermined value.

Steigt die Lufttemperatur in der Auslaßleitung über diesen Wert an, so wird der Motor 28 durch den Thermostatschalter 27 so gesteuert, daß der Doppelschieber 22, 22a des Ventils in die Stellung nach Fig. 4 gedreht wird. Der Einlaßstutzen 24 und der Auslaßstutzen 25 sind dann vollständig freigelegt, so daß die Luft ungehindert durch den Teil 13 der Hauptleitung strömen kann, während die Umgehungsleitung 14 durch die Schieberfläche 22 mehr oder weniger stark gedrosselt, gegebenenfalls auch vollständig versperrt ist.If the air temperature in the outlet line rises above this value, the motor 28 is controlled by the thermostat switch 27 so that the double slide 22, 22a of the valve is rotated into the position shown in FIG. The inlet port 24 and the outlet port 25 are then completely exposed so that the air can flow unhindered through the part 13 of the main line, while the bypass line 14 is more or less throttled by the slide surface 22, possibly also completely blocked.

Die Leitung 12 enthält ein Überdruckventil 32, das zur Vermeidung einer Beschädigung des Verdichters ein Entweichen der Luft ermöglicht, falls der Luftdurchlaß durch die Leitungen der Anlage vollständig gesperrt werden sollte.The line 12 contains a pressure relief valve 32, the avoidance damage to the compressor allows air to escape if the Air passage through the lines of the system should be completely blocked.

Zusätzlich zu dem Überdruckventil 32 ist gemäß Fig. i ein weiteres Überdruckventil 33 vorgesehen, das bei etwas geringerem Druck: anspricht. Dieses Ventil weist in einer mit der Leitung 12 verbundenen Kammer eine Membran auf, die an einen beweglichen Kontakt 34 eines zusätzlichen Steuerstromkreises für den umsteuerbaren Motor 28 angeschlossen und so eingestellt ist, daß sie den Kontakt schließt, wenn der Druck in der Leitung 12 einen bestimmten Wert übersteigt. Dadurch wird der Motor 28 entgegen dem Uhrzeigersinn in Drehung versetzt, so daß die Schieberfläche 22 den Einlaßstutzen 24 freigibt und der Gegendruck im Verdichter Io vermindert wird. Dieses zusätzliche Überdruckventil ist besonders zweckmäßig, wenn die Anlage zur Luftversorgung von Druckkabinen für Flugzeuge benutzt 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 bei zu hohen Triebwerksdrehzahlen, wenn der Verdichter von dem Flugzeugmotor angetrieben wird. Das zusätzliche Überdruckventil sorgt dann dafür, daß ein unerwünscht hoher Luftdruck in der Anlage vermieden wird.In addition to the pressure relief valve 32, there is another according to FIG Pressure relief valve 33 is provided, which responds at a slightly lower pressure. This Valve has a membrane in a chamber connected to line 12, which to a movable contact 34 of an additional control circuit for the reversible Motor 28 is connected and set so that it closes the contact when the pressure in the line 12 exceeds a certain value. This will make the engine 28 rotated counterclockwise so that the slide surface 22 the inlet port 24 releases and the back pressure in the compressor Io is reduced. This additional pressure relief valve is particularly useful when the system for Air supply of pressurized cabins for aircraft is used. In such cases If the aircraft is flying at low altitude or if the pressure is too high the outside temperature is very low or the engine speed is too high, when the compressor is driven by the aircraft engine. The additional pressure relief valve then ensures that an undesirably high air pressure in the system is avoided.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Air supply system for closed rooms, especially for pressurized cabins of high-altitude aircraft, according to patent 869 904, which with a throttle valve acting as a heating device is provided, from which the supplied air either through a main line provided with a cooling device or through a bypass line bypassing the cooling device into the one to be heated Space arrives, characterized in that the between the compressor (Io) and the distributor and throttle valve (i i) located in both branch lines (z3, 14) Closure means (22, 22a) is provided and arranged so that it is both the Valve inlet (24) and the valve outlets (25, 26) for both branch lines can control, and that means (28 to 31) for actuating the closure means for regulating the temperature of the air flowing out of the outlet line (I6) are arranged.

2. Air supply system according to claim i, characterized in that that the valve (i i) has an inlet connection (24) and a first outlet connection (25) which connect the parts of the main line (z2, 13), and the closure means (22, 22a) are designed so that they are the inlet port for throttling the from the compressor (Io) supplied air flow and the first outlet to regulate the through can control the branch lines (z3, 4 outflowing air.

3. Air supply system according to claim 2, characterized in that the valve (II) has a second outlet connection (26) for the bypass line (z4) and the closure means (22, 22a) the second outlet connection (26) for regulating the outflow through the branch lines (z3, 14) Control air.

4. Air supply system according to claim 2 or 3, characterized in that that the valve (i i) has a valve chamber (I9) and the closure means (22, 22a) consist of a rotatable slide in the valve chamber, which has at least the Inlet port (24) and the first outlet port (25) can throttle.

5. Air supply system according to claim 4, characterized in that the valve chamber (I9) is cylindrical and the locking slide (22, 22a) rotatably mounted in the axis of the valve chamber is.

6. Air supply system according to claim 4 or 5, characterized in that the locking slide (22, 22a) has two rigidly connected slide surfaces, one of which (22a) can throttle the first outlet port (25) when the inlet port (24) is released.

7. Air supply system according to claim 6, characterized in that that the other slide surface (22) of the closure slide (22, 22a) the inlet port (24) and at the same time the other slide surface (22a) the first outlet nozzle (25) can increasingly throttle. B. air supply system according to claim 6 or 7, characterized characterized in that the one slide surface (22) of the locking slide (22, 22a) is arranged so that it can throttle the second outlet port (26) while the first outlet port (25) is released. G. Air supply system according to claim 6, 7 or 8, characterized in that one slide surface (22a) of the locking slide (22,22a) is dimensioned so that there is no throttling effect between the inlet port (24) and the first outlet port (25) can be. '1o. Air supply system according to claim 6, 7, 8 or g, characterized in that the one slide surface (22) of the locking slide (22, 22a) is so dimensioned that it is without Throttling effect between the inlet connection (24) and the second outlet connection (26) can lie. II. Air supply system according to one of the preceding claims, characterized in that the devices (2ä to 3I) for actuating the valve closure slide (22,22a) from one behind the branch lines (I3, 14) in the outlet line (I6) lying thermostat switch (27) can be controlled.