FR2857274A1

FR2857274A1 - Water separator for air conditioning units in especially aircraft has separating chamber located around housing for collecting of water deposited on inner wall of housing and running into separating sump

Info

Publication number: FR2857274A1
Application number: FR0308363A
Authority: FR
Inventors: Bertram Milde; Norbert Brutscher; Joachim Haas; Georg Baldauf
Original assignee: Liebherr Aerospace Lindenberg GmbH
Current assignee: Liebherr Aerospace Lindenberg GmbH
Priority date: 2003-07-08
Filing date: 2003-07-08
Publication date: 2005-01-14
Anticipated expiration: 2023-07-08
Also published as: FR2857274B1

Abstract

The water separator (10) for air conditioning units has a separating chamber located around a housing for the collecting of water deposited on the inner wall of the housing and running into a separating sump (16). At least one opening is provided in the housing for the separating chamber. The separator has air guiding channels which have a cross section which varies over their length, and may be divergent, convergent, divergent-convergent or convergent-divergent. The air guiding channels are spiral in design and the windings which form them are broken and so form several deflection steps.

Description

L'invention concerne un purgeur pour des installations de conditionnementThe invention relates to a trap for conditioning plants

d'air, en particulier un purgeur pour des installations de conditionnement d'air d'avions comportant un canal de guidage de flux d'air en of air, in particular a trap for air conditioning installations of aircraft comprising an airflow guide channel in

forme de spirale, un boîtier entourant celui-ci et des ouvertures d'entrée respectivement de sortie d'air reliées tangentiellement au boîtier. spiral shape, a housing surrounding it and inlet openings respectively air outlet tangentially connected to the housing.

Lors du conditionnement de l'air dans une installation de climatisation, de l'eau libre est produite qui doit être évacuée si possible d'une manière quantitative du flux d'air. Pour ce faire, on utilise des séparateurs d'eau ou purgeurs de types de construction les plus divers. Dans un grand nombre d'installations de conditionnement d'air réalisées, des soi-disant purgeurs d'eau giratoires ou rotatifs sont utilisés. Ces purgeurs ont une forme de construction tubulaire oblongue. En aval de l'ouverture d'entrée, l'air chargé d'humidité est entraîné au moyen d'un générateur de tourbillons en un mouvement de torsion, et les gouttelettes sont transportées par l'accélération centrifuge à la paroi intérieure du purgeur. Plus loin en aval, ces gouttelettes d'eau sont séparées par une fente annulaire s'étendant dans la chambre de séparation. Certes, de tels séparateurs d'eau permettent l'obtention d'un degré élevé de séparation dans le cas de grandes gouttelettes d'eau. Le degré de séparation pour des petites gouttelettes en forme de projections ou d'embruns est cependant nettement plus bas. De plus, le séparateur d'eau giratoire présente des inconvénients en ce qui concerne l'installation et l'intégration dans l'appareil de refroidissement à cause de la longueur de construction requise qui est conditionnée par le fait qu'il faut mettre à disposition entre le générateur de tourbillons et la fente annulaire qui s'étend dans la chambre de séparation, au moins une longueur correspondant à la valeur du diamètre extérieur pour atteindre des degrés de séparation élevés. Du fait des vitesses d'écoulement élevées de 15 à 20 m/s dans le purgeur, des gouttelettes déjà appliquées à la paroi intérieure du boîtier du purgeur peuvent être arrachées et entraînées. Des gouttelettes en forme de projections et d'embruns, en raison du court trajet entre le générateur de tourbillons et l'entrée de la chambre de séparation (fente annulaire) et le temps d'action court qui en résulte de la force centrifuge, ne peuvent pas être séparées. Un autre inconvénient de ce purgeur connu réside dans la sensibilité du degré de séparation en ce qui concerne la position de montage réelle du séparateur pour les différentes phases de vol, comme par exemple le vol ascendant ou le vol descendant. When conditioning the air in an air conditioning system, free water is produced which must be evacuated if possible in a quantitative way from the airflow. To do this, we use water separators or purgeurs of various types of construction. In a large number of air conditioning installations carried out, so-called gyratory or rotary water traps are used. These traps have an oblong tubular construction form. Downstream of the inlet opening, the moisture-laden air is driven by a vortex generator in a twisting motion, and the droplets are transported by the centrifugal acceleration to the inner wall of the trap. Further downstream, these water droplets are separated by an annular slot extending into the separation chamber. Of course, such water separators make it possible to obtain a high degree of separation in the case of large water droplets. The degree of separation for small droplets in the form of projections or spray is however much lower. In addition, the gyratory water separator has drawbacks with regard to the installation and integration in the cooling apparatus because of the required length of construction which is conditioned by the fact that it must be made available. between the vortex generator and the annular slot extending in the separation chamber, at least one length corresponding to the value of the outer diameter to achieve high separation degrees. Due to the high flow rates of 15 to 20 m / s in the trap, droplets already applied to the inner wall of the trap housing can be torn off and driven. Droplets in the form of projections and spray, because of the short path between the vortex generator and the inlet of the separation chamber (annular slot) and the resulting short action time of the centrifugal force, do not can not be separated. Another disadvantage of this known trap lies in the sensitivity of the degree of separation with respect to the actual mounting position of the separator for the different phases of flight, such as ascending flight or descending flight.

Dans le document WO 02/09846 A2, le purgeur indiqué avant est perfectionné en ce que sa longueur de construction peut être raccourcie par une séparation à deux étages. Ici, deux chambres de séparation sont positionnées l'une derrière l'autre, de telle sorte que le risque de l'arrachage et de l'entraînement de gouttelettes déjà fixées à la paroi intérieure est diminué. C'est-à-dire, celles-ci sont déjà séparées directement après l'application à la paroi au premier étage. Cependant, dans cette solution, les ouvertures d'entrée respectivement de sortie, en raison de l'appareil, sont fortement espacées de telle sorte que les exigences concernant une configuration de plus en plus flexible des composants de l'appareil de refroidissement de l'avion ne peuvent pas être remplies. Une amélioration considérable du degré de séparation pour des gouttelettes en forme d'embruns ne peut pas non plus être obtenue avec ce purgeur. De plus, la réalisation n'entraîne pas d'amélioration importante du degré de séparation pouvant être obtenu en comparaison à la variante de réalisation déjà décrite avant. Lors de l'utilisation de ce purgeur d'eau connu, il faut accepter une perte de pression comparativement élevée. In WO 02/09846 A2, the trap indicated before is improved in that its length of construction can be shortened by a two-stage separation. Here, two separation chambers are positioned one behind the other, so that the risk of tearing and entrainment of droplets already attached to the inner wall is reduced. That is to say, these are already separated directly after the application to the wall on the first floor. However, in this solution, respectively the inlet and outlet openings, because of the apparatus, are widely spaced so that the requirements for an increasingly flexible configuration of the components of the cooling apparatus of the plane can not be filled. A considerable improvement in the degree of separation for spray-shaped droplets can not be achieved with this trap either. In addition, the embodiment does not lead to a significant improvement in the degree of separation that can be obtained in comparison with the embodiment variant already described before. When using this known water trap, one must accept a comparatively high pressure loss.

Le principe de séparation par giration appliqué dans les purgeurs d'eau connus présente l'inconvénient 2857274 3 que les degrés de séparation à atteindre, dans le cas de pressions plus élevées dans la chambre de séparation, peuvent subir une influence négative. Un séparateur à giration indiquant des moyens pour réduire la pression dans la chambre de séparation est décrit dans le document DE 370 33 58 C2. Dans cette réalisation, tout comme dans les séparateurs à giration classiques, la chambre de séparation est reliée au moyen d'un tronçon d'entrée au flux d'air principal. De plus, l'air s'écoulant à travers la chambre de séparation, exempt d'humidité, est ramené par un tronçon de sortie (éjecteur) au flux d'air principal en aval de la chambre de séparation. Cela entraîne une diminution de la pression dans la chambre de séparation et de la part d'air de fuite. Par la configuration en forme de labyrinthe du guidage d'écoulement à travers la chambre de séparation, l'écoulement est retardé et plusieurs fois dévié, ce qui favorise la précipitation de gouttelettes d'eau. Il s'agit ici d'un principe combiné d'un séparateur à giration et rebondissement ou à impact. L'inconvénient de cette solution est la géométrie complexe de la chambre de séparation. A la fois la très grande longueur de construction du séparateur et aussi le grand diamètre de la chambre de séparation rendent plus difficile l'intégration dans l'appareil de refroidissement de l'installation de climatisation de l'avion. D'autre part, la flexibilité de la configuration des composants dans l'appareil de refroidissement est limitée considérablement par cette restriction géométrique du purgeur d'eau. Egalement en ce qui concerne la perte de pression, ce séparateur n'entraîne pas d'amélioration importante en comparaison à des séparateurs à giration classiques. The principle of separation by gyration applied in known water traps has the disadvantage that the degree of separation to be achieved, in the case of higher pressures in the separation chamber, can be adversely affected. A gyrating separator indicating means for reducing the pressure in the separation chamber is described in DE 370 33 58 C2. In this embodiment, as in the conventional gyrating separators, the separation chamber is connected by means of an inlet section to the main air flow. In addition, the air flowing through the moisture-free separation chamber is returned by an outlet section (ejector) to the main airstream downstream of the separation chamber. This causes a decrease in the pressure in the separation chamber and the leakage air part. By the labyrinth configuration of the flow guide through the separation chamber, the flow is retarded and repeatedly deflected, which promotes the precipitation of water droplets. This is a combined principle of a gyrating and rebounding or impact separator. The disadvantage of this solution is the complex geometry of the separation chamber. Both the very large length of construction of the separator and also the large diameter of the separation chamber make it more difficult to integrate the cooling unit of the air conditioning system of the aircraft. On the other hand, the flexibility of the configuration of the components in the cooling apparatus is considerably limited by this geometric restriction of the water trap. Also with regard to pressure loss, this separator does not lead to any significant improvement compared to conventional gyrating separators.

Par le document US 5 800 582 A, une réalisation plus compacte d'un séparateur d'eau pour des installations de climatisation d'avions est connue. La réalisation proposée contient un séparateur à giration dans lequel le flux d'air frais chargé d'humidité, affluant dans un tube d'entrée disposé d'une manière excentrée, est convoyé contre un dispositif de rebondissement demi-sphérique. Par les forces d'inertie de masse, les gouttelettes d'eau sont transportées en direction des arêtes de délimitation de bord de ce dispositif de rebondissement. Les gouttelettes y sont séparées à l'aide d'une rainure de collecte s'étendant tout autour du flux d'air frais chargé d'humidité. Le flux d'air exempt d'humidité est transporté par un passage d'air en direction de l'ouverture de sortie. Cependant, à cause de la forte déviation du flux d'air frais chargé d'humidité pour atteindre des degrés de séparation élevés, une grande perte de pression doit être acceptée. Un arrachage des gouttelettes d'eau avec le flux d'air principal ne peut pas être évité complètement malgré la forte déviation de l'écoulement. By US 5,800,582 A, a more compact embodiment of a water separator for aircraft air conditioning plants is known. The proposed embodiment contains a gyrating separator in which the fresh air stream loaded with moisture, flowing into an eccentrically disposed inlet tube, is conveyed against a half-spherical bouncing device. By the mass inertia forces, the water droplets are transported towards the edge delimiting edges of this bouncing device. The droplets are separated by a collection groove extending all the way around the fresh air flow loaded with moisture. The moisture-free airflow is conveyed by an air passage to the outlet opening. However, because of the strong deviation of the moisture-laden fresh air flow to achieve high separation degrees, a large loss of pressure must be accepted. A tearing of the water droplets with the main air flow can not be avoided completely despite the strong deviation of the flow.

Enfin, une réalisation du type générique d'un séparateur d'eau est connue par le document US 4 678 588. Finally, an embodiment of the generic type of a water separator is known from US 4,678,588.

Le principe mis en uvre est basé sur un séparateur centrifuge qui dispose d'un guidage d'écoulement d'air en forme de spirale. Les ouvertures d'entrée et de sortie sont positionnées aux extrémités opposées au guidage du flux d'air, ou l'afflux et l'écoulement ont lieu dans la direction tangentielle. A la périphérie du guidage de flux d'air en forme de spirale sont disposées, entre les parois supérieure et inférieure des faces de délimitation du guidage du flux d'air, des ouvertures de cisaillement par lesquelles le fluide de la densité plus élevée est séparé, où également de l'air de fuite est renfermé. Le système présente une vitesse d'écoulement constante dans le guidage de flux d'air en forme de spirale. Cependant, dans cette réalisation, avec l'eau séparée, une partie du flux de la masse d'air est perdue comme air de fuite pour le processus. Pour l'utilisation de plusieurs ouvertures de cisaillement, la phase séparée, par exemple des gouttelettes d'eau, ne peuvent pas être recueillies collectivement avec la réalisation présentée étant donné qu'une chambre de séparation commune n'a pas été prévue. Pour l'utilisation dans des installations de climatisation d'avions, la réalisation protégée ici ne peut donc pas être utilisée d'une manière efficace, étant donné que la quantité de fuite à laquelle il faut s'attendre se situe au-dessus des valeurs acceptables dans des installations de climatisation d'avions, et une collecte centrale des gouttelettes d'eau séparées n'est pas possible. De plus, le purgeur proposé, en raison de la section transversale constante des canaux d'écoulement d'air en forme de spirale, ne fournit pas de possibilité pour agir sur la vitesse d'écoulement. The principle implemented is based on a centrifugal separator that has a spiral-shaped airflow guide. The inlet and outlet openings are positioned at opposite ends to the airflow guide, or the inflow and flow occur in the tangential direction. At the periphery of the spiral-shaped air flow guide, there are shear apertures between the upper and lower walls of the air flow guide delimiting faces through which the higher density fluid is separated. , where also air leakage is contained. The system has a constant flow velocity in the spiral-shaped airflow guide. However, in this embodiment, with the water separated, part of the flow of the air mass is lost as leakage air for the process. For the use of multiple shear apertures, the separated phase, for example water droplets, can not be collected collectively with the embodiment shown since a common separation chamber has not been provided. For use in aircraft air conditioning installations, the protected construction here can not therefore be used efficiently, since the amount of leakage to be expected is above the values acceptable in aircraft air conditioning installations, and central collection of separate water droplets is not possible. In addition, the proposed trap, due to the constant cross-section of the spiral-shaped airflow channels, does not provide an opportunity to affect the flow velocity.

La présente invention a donc pour objet le perfectionnement d'un purgeur d'eau du type générique pour que, en atteignant un degré de séparation élevé également pour des gouttelettes d'eau fines, il soit d'une construction compacte et convienne notamment pour l'utilisation dans des installations de climatisation d'avions. The subject of the present invention is therefore the improvement of a water trap of the generic type so that, by reaching a high degree of separation also for fine water droplets, it is of compact construction and is particularly suitable for use in aircraft air conditioning installations.

Cet objet est atteint conformément à l'invention par un séparateur d'eau du type indiqué au début, dans lequel est disposée autour du boîtier une chambre de séparation pour la collecte de l'eau séparée à la paroi intérieure du boîtier, qui débouche dans un réservoir de séparation, où est prévue dans le boîtier vers la chambre de séparation au moins une ouverture. Ainsi, l'eau séparée à la paroi intérieure du boîtier peut s'écouler à travers l'ouverture respectivement les ouvertures prévues d'une manière correspondante dans la chambre de séparation entourant le boîtier et peut être drainée dans le réservoir de séparation qui fait suite à la chambre de séparation dans la direction de la gravité. Par cette forme de construction, il est assuré que les parts en eau qui ont été séparées à la paroi intérieure du boîtier et qui se sont écoulées dans la chambre de séparation ne peuvent plus être entraînées par l'air passant à travers le canal de guidage du flux d'air. D'une manière particulièrement avantageuse, ce purgeur d'eau est d'une construction très compacte de telle sorte qu'il convient idéalement pour être intégré dans des installations de climatisation d'avions. This object is achieved according to the invention by a water separator of the type indicated at the beginning, in which is disposed around the housing a separation chamber for the collection of separated water at the inner wall of the housing, which opens in a separation tank, wherein is provided in the housing to the separation chamber at least one opening. Thus, water separated from the inner wall of the housing can flow through the aperture or apertures correspondingly provided in the separation chamber surrounding the housing and can be drained into the separation tank which follows. to the separation chamber in the direction of gravity. By this form of construction, it is ensured that the parts of water which have been separated at the inner wall of the housing and which have flowed into the separation chamber can no longer be entrained by the air passing through the guide channel. of the air flow. In a particularly advantageous manner, this water trap is of a very compact construction so that it is ideally suited to be integrated into aircraft air conditioning systems.

Selon une réalisation préférée de l'invention, les canaux de guidage du flux d'air ont une section transversale qui se modifie sur leur longueur. Dans ce cas, les canaux de guidage d'écoulement peuvent être réalisés d'une manière divergente, convergente ou successivement alternativement divergente-convergente ou convergente-divergente. Cela donne une grande flexibilité en ce qui concerne la configuration pour des conditions de fonctionnement définies. According to a preferred embodiment of the invention, the channels for guiding the air flow have a cross section that changes along their length. In this case, the flow-guiding channels can be realized in a divergent, convergent or successively alternately divergent-convergent or convergent-divergent manner. This gives great flexibility in the configuration for defined operating conditions.

Avantageusement, les hélices formant les canaux de guidage du flux d'air en forme de spirale peuvent être interrompues et former ainsi plusieurs étages de renvoi. Dans ce cas, un coagulateur peut être disposé en amont d'un étage de renvoi qui contribue à la croissance de gouttelettes en forme d'embruns ou de projections et qui améliore considérablement leur degré de séparation. Advantageously, the helices forming the guide channels of the spiral-shaped air flow can be interrupted and thus form several return stages. In this case, a coagulator may be arranged upstream of a return stage which contributes to the growth of droplets in the form of sprays or projections and which considerably improves their degree of separation.

Avantageusement, l'extrémité d'au moins un étage de renvoi situé en amont peut chevaucher le début de l'étage de renvoi suivant disposé en aval. Ce faisant, une partie du flux d'air primaire, lors de l'entrée dans l'étage de renvoi situé en aval, est guidée de nouveau dans l'étage de renvoi situé en amont de telle sorte qu'il se forme un flux de recirculation entre deux étages successifs. De ce fait, le temps de séjour dans le séparateur centrifuge s'allonge pour une partie du flux primaire. Cela a un effet positif sur les degrés de séparation à atteindre et favorise une réalisation plus compacte du séparateur centrifuge. Advantageously, the end of at least one upstream stage of return can overlap the beginning of the next forward stage disposed downstream. In doing so, a part of the primary air flow, when entering the downstream stage of return, is guided again in the upstream stage of return so that a flow is formed recirculation between two successive stages. As a result, the residence time in the centrifugal separator elongates for part of the primary flow. This has a positive effect on the degrees of separation to be achieved and promotes a more compact embodiment of the centrifugal separator.

Les hélices formant les canaux de guidage du flux d'air peuvent être disposées autour d'un tube central. The helices forming the channels for guiding the air flow can be arranged around a central tube.

Ici, une ouverture d'entrée du tube débouche au-dessus du réservoir de séparation, et de plus, dans la paroi du tube, au moins une ouverture, plus avantageusement plusieurs ouverture est/sont ménagées. Par cette ouverture d'entrée, le flux secondaire sec qui est ramené au flux primaire à travers une ou plusieurs ouvertures à la périphérie intérieure de l'appareil de guidage du flux d'air, peut être évacué de nouveau du réservoir de séparation, en réduisant la pression dans le réservoir de séparation. Cela favorise le mouvement des gouttelettes de la chambre de séparation en direction du réservoir de séparation, et la part d'air de fuite du séparateur est réduite à un minimum. Here, an inlet opening of the tube opens above the separation tank, and moreover, in the wall of the tube, at least one opening, more advantageously more opening is / are provided. Through this inlet opening, the dry secondary flow which is returned to the primary flow through one or more openings at the inner periphery of the air flow guiding apparatus, can be removed from the separation tank again, reducing the pressure in the separation tank. This promotes the movement of the droplets from the separation chamber to the separation tank, and the leaking air portion of the separator is reduced to a minimum.

A l'ouverture d'entrée du tube se trouvent avantageusement des dispositifs qui empêchent un entraînement de gouttelettes déjà séparées, par exemple des séparateurs inertiels en forme de labyrinthe ou des séparateurs à rebondissement. At the inlet opening of the tube there are advantageously devices which prevent entrainment of already separated droplets, for example labyrinth-shaped inertial separators or rebound separators.

L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 est une vue d'ensemble en perspective 25 d'une variante de réalisation de la présente invention de l'extérieur; - la figure 2 représente le séparateur selon la figure 1 en une vue partiellement en coupe; - la figure 3 est une vue partielle selon la figure 30 2 pour exposer l'écoulement d'air; - la figure 4 est une vue similaire à la figure 2, cependant concernant une autre variante de réalisation; et - la figure 5 représente de nouveau une autre 35 réalisation dans un mode de représentation qui correspond à celui de la figure 2. The invention will be better understood, and other objects, features, details and advantages thereof will appear more clearly in the following explanatory description made with reference to the accompanying schematic drawings given solely by way of example illustrating a Embodiment of the invention and in which: - Figure 1 is an overall perspective view of an alternative embodiment of the present invention from the outside; - Figure 2 shows the separator according to Figure 1 in a partially sectional view; FIG. 3 is a partial view according to FIG. 2 for exposing the air flow; FIG. 4 is a view similar to FIG. 2, but concerning another variant embodiment; and FIG. 5 again shows another embodiment in a representation mode corresponding to that of FIG. 2.

2857274 8 Un purgeur ou séparateur d'eau 10 selon la présente invention est représenté, dans son principe, sur la figure 1. Le séparateur d'eau 10 réalisé comme séparateur centrifuge comporte un couvercle 12 avec une paroi extérieure 14 et en face du couvercle 12 un fond avec un réservoir profond 16 dans lequel est disposé un perçage de drainage avec un tube de drainage 18 qui fait suite. Une ouverture d'entrée 20 et une ouverture de sortie 22 sont disposées dans la direction tangentielle au côté respectivement opposé du canal de guidage en forme de spirale 24 du flux d'air (voir figure 2). La position de l'ouverture d'entrée 20, comme représenté sur la figure 1, peut être disposée au tronçon de boîtier supérieur, ou alternativement au tronçon de boîtier inférieur, c'est-àdire le guidage du flux d'air peut avoir lieu dans une direction descendante tout comme dans une direction ascendante. A water trap or separator 10 according to the present invention is shown, in principle, in FIG. 1. The water separator 10 made as a centrifugal separator comprises a cover 12 with an outer wall 14 and in front of the lid. 12 a bottom with a deep reservoir 16 in which is disposed a drainage bore with a drainage tube 18 which follows. An inlet opening 20 and an outlet opening 22 are arranged in the tangential direction at the respective opposite side of the spiral guide channel 24 of the air flow (see FIG. 2). The position of the inlet opening 20, as shown in FIG. 1, can be arranged at the upper housing section, or alternatively at the lower housing section, ie the airflow guide can take place in a downward direction as well as in an ascending direction.

Comme le montre la vue en coupe selon la figure 2, le séparateur d'eau 10 dispose d'un ou de plusieurs canaux de guidage de flux d'air 24 étagés, disposés en forme de spirale, qui disposent à leur bord extérieur d'une ou de plusieurs fentes 26 disposées les unes derrière les autres en aval pour la séparation de gouttelettes d'eau fixées à la surface intérieure du boîtier 28 délimitant latéralement les canaux de guidage du flux d'air, où les fentes 26 s'étendent dans leur longueur sur toute la hauteur d'un tronçon 24 du canal de guidage de flux d'air et s'étendent dans la chambre de séparation 30 disposée autour du boîtier 28. Cette chambre de séparation est réalisée dans la zone de la partie de boîtier cylindrique 28 comme paroi double, et dans la zone de fond fait suite le fond avec le réservoir ou bassin de séparation 32. Dans le bassin de séparation 32, l'eau séparée du flux d'air primaire s'accumule, où le bassin de séparation est partiellement séparé spatialement de la chambre de séparation 30 par un dispositif de séparation 34, qui est réalisé ici comme tôle à trous. A travers cette tôle à trous, les gouttelettes d'eau séparées, en raison de la gravité et de la chute de pression entre la chambre de séparation et la pression environnante sont transportées de la chambre de séparation dans le réservoir ou bassin de séparation. Le niveau d'eau qui se forme dans le réservoir est chargé par la pression dans la chambre de séparation 30. Les canaux de guidage 24 du flux d'air sont formés par des tôles s'étendant en spirale, qui sont disposées autour d'un tube 36. La référence numérique 38 sur la figure 2 désigne l'écoulement primaire dans les canaux de guidage 24 du flux d'air. La référence numérique 40 désigne la direction de déplacement des particules d'eau séparées. As shown in the sectional view according to FIG. 2, the water separator 10 has one or more spiral-shaped stepped airflow guide channels 24 which have on their outer edge one or more slots 26 disposed one behind the other downstream for the separation of water droplets attached to the inner surface of the housing 28 laterally defining the airflow guide channels, where the slots 26 extend into their length over the entire height of a section 24 of the airflow guide channel and extend into the separation chamber 30 disposed around the housing 28. This separation chamber is formed in the zone of the housing portion cylindrical 28 as a double wall, and in the bottom zone follows the bottom with the tank or separation basin 32. In the separation basin 32, the water separated from the primary air flow accumulates, where the basin of separation is partially broken Spacially spaced from the separation chamber 30 by a separating device 34, which is made here as a perforated plate. Through this hole sheet, the separated water droplets, due to the gravity and the pressure drop between the separation chamber and the surrounding pressure, are transported from the separation chamber into the tank or separation basin. The water level that is formed in the tank is charged by the pressure in the separation chamber 30. The guiding channels 24 of the air stream are formed by spirally extending plates which are arranged around a tube 36. The reference numeral 38 in FIG. 2 denotes the primary flow in the guide channels 24 of the air flow. Reference numeral 40 denotes the direction of movement of the separated water particles.

Etant donné que par les fentes 26 disposées à la périphérie des canaux de guidage 24 du flux d'air, non seulement les gouttelettes d'eau, mais encore une partie de l'air de fuite est séparée, qui peut entraîner une montée de la pression dans la chambre de séparation 30 et au-dessus du réservoir 32, le séparateur ou purgeur d'eau 10 selon l'invention présente des mesures pour réduire à un minimum cette montée de pression et pour réduire la part d'air de fuite. Cela sera expliqué à propos de la figure 3. Ici, le tube central 36 avec son ouverture d'afflux 42 est disposé au-dessus du réservoir 32 de façon que le flux d'air secondaire 44, après une déviation correspondante, puisse affluer dans le tube central 36. Dans le tube 36, des ouvertures 46, 48 sont prévues à travers lesquelles le flux d'air secondaire peut entrer de nouveau dans les canaux de guidage 24 du flux d'air pour rejoindre le flux d'air primaire. Par cette reprise, le niveau d'eau au-dessus du réservoir 32 peut être avantageusement diminué, ce qui a un effet positif sur le mouvement des gouttelettes de la chambre de séparation 30 en direction du réservoir de séparation 32. Pour empêcher d'une manière sûre un entraînement des gouttelettes d'eau du réservoir de séparation 32 dans le tube 36, il est prévu à l'entrée du flux secondaire 44 dans le tube 36 un dispositif de séparation 50 sous la forme d'un dispositif de séparation à plaque de rebondissement (représenté ici) ou un dispositif de séparation inertiel en forme de labyrinthe (non représenté ici). Since the slots 26 disposed at the periphery of the guide channels 24 of the air flow not only the water droplets, but also a part of the leakage air is separated, which can cause a rise in the air flow. pressure in the separation chamber 30 and above the tank 32, the separator or water trap 10 according to the invention has measures to minimize this rise in pressure and to reduce the share of leakage air. This will be explained with reference to FIG. 3. Here, the central tube 36 with its inflow opening 42 is disposed above the reservoir 32 so that the secondary air flow 44, after a corresponding deflection, can flow into the central tube 36. In the tube 36, openings 46, 48 are provided through which the secondary air flow can enter again into the guide channels 24 of the air flow to join the primary air flow. By this recovery, the water level above the tank 32 can be advantageously reduced, which has a positive effect on the movement of the droplets of the separation chamber 30 towards the separation tank 32. To prevent a In a safe manner a drive of the water droplets of the separation tank 32 in the tube 36, there is provided at the inlet of the secondary flow 44 in the tube 36 a separating device 50 in the form of a plate separating device. bounce (shown here) or a labyrinth-like inertial separation device (not shown here).

Différents guidages de flux d'air peuvent être utilisés alternativement. Dans ce cas, les canaux de guidage du flux d'air, pour réduire la vitesse d'écoulement, peuvent être réalisés d'une manière divergente sur la longueur des canaux (non représentés ici), ce qui favorise la précipitation de gouttelettes d'eau à des vitesses d'écoulement plus élevées à l'ouverture d'entrée 20. De même, l'utilisation de guidages de flux d'air convergents entre l'ouverture d'entrée et l'ouverture de sortie est envisageable ainsi que des combinaisons de canaux de guidage de flux d'air divergents-convergents respectivement convergents- divergents. Ce faisant, le séparateur d'eau qui agit ici sous la forme d'un séparateur centrifuge peut être optimisé pour des vitesses d'écoulement différentes en raison d'états de fonctionnement fortement oscillants. Different airflow guides can be used alternately. In this case, the air flow guiding channels, to reduce the flow velocity, can be made in a divergent manner over the length of the channels (not shown here), which promotes the precipitation of droplets of water at higher flow rates at the inlet opening 20. Similarly, the use of convergent air flow guides between the inlet opening and the outlet opening is conceivable as well as combinations of divergent-convergent airflow guide channels respectively convergent-divergent. In doing so, the water separator acting here in the form of a centrifugal separator can be optimized for different flow velocities due to highly oscillating operating conditions.

Comme cela est représenté dans la variante de réalisation particulière selon la figure 4, les canaux de guidage du flux d'air peuvent être configurés d'une manière modulaire, c'est-à-dire par segments respectivement par étages (d'une manière discontinue). A cette fin, l'hélice en forme de spirale qui forme les canaux de guidage 24 du flux d'air, n'est pas réalisée en spirale continue mais est interrompue à plusieurs emplacements de sorte que des étages individuels de renvoi se forment. Dans la variante de réalisation représentée sur la figure 4, un premier étage de renvoi 52 et un second étage de renvoi 54, qui est disposé en aval du premier étage de renvoi, sont représentés. Entre les premier et second étages de renvoi est disposé un soi-disant coagulateur 56 qui favorise la croissance en grandeur de gouttelettes en forme d'embruns respectivement de projections et qui fournit de bons degrés de séparation pour de petites grandeurs de particules. Dans ce cas, le coagulateur peut être réalisé sous forme de tricot en mailles (tissu de filtration) ou en une structure de grille à laquelle se fixe un grand nombre de petites gouttelettes qui s'y réunissent en des gouttelettes plus grandes qui sont entraînées ensuite de nouveau par le flux primaire et qui sont séparées dans un second étage de renvoi 51 situé plus en aval. As shown in the particular variant embodiment according to FIG. 4, the airflow guide channels can be configured in a modular manner, that is to say in segments respectively in stages (in a manner discontinuous). To this end, the spiral-shaped helix which forms the guiding channels 24 of the air flow is not made in a continuous spiral but is interrupted at several locations so that individual return stages are formed. In the variant embodiment shown in FIG. 4, a first deflection stage 52 and a second deflection stage 54, which is arranged downstream of the first stage of return, are represented. Between the first and second return stages is disposed a so-called coagulator 56 which promotes the growth in size of spray-shaped droplets respectively projections and which provides good degrees of separation for small particle sizes. In this case, the coagulator can be made in the form of mesh knit (filter fabric) or in a grid structure to which a large number of small droplets are attached which collect in larger droplets which are then driven. again by the primary flow and which are separated in a second return stage 51 located further downstream.

Dans la réalisation alternative selon la figure 5, les canaux de guidage 24 du flux d'air sont réalisés de façon que les tôles de renvoi hélicoïdales soient séparées en plusieurs étages, où l'extrémité d'une partie d'hélice se chevauche partiellement dans la direction radiale avec le début de la partie d'hélice suivante en ce qui concerne la section transversale traversée par le flux d'air primaire. De ce fait, du canal de guidage du flux d'air situé plus loin en aval, un flux partiel de l'écoulement d'air primaire chargé d'humidité s'écoule de nouveau dans la canal de guidage du flux d'air situé plus loin en amont (écoulement de recirculation 58). Cette mesure entraîne la stabilisation du degré de séparation étant donné que des particules d'eau qui se sont fixées au côté supérieur de l'étage de guidage du flux d'air, peuvent être introduites de nouveau dans un étage de renvoi situé plus loin en amont. In the alternative embodiment according to FIG. 5, the guiding ducts 24 of the air flow are made in such a way that the helical return plates are separated into several stages, where the end of a helix portion overlaps partially in the radial direction with the beginning of the next helix portion with respect to the cross section traversed by the primary air flow. As a result, of the airflow guide channel located further downstream, a partial flow of the moisture-laden primary airflow flows back into the airflow guide channel located further upstream (recirculation flow 58). This measure results in the stabilization of the degree of separation since water particles which are attached to the upper side of the airflow guide stage can be introduced again into a return stage located further downstream. upstream.

Claims

A water separator (10) for air conditioning installations, preferably aircraft air conditioning installations, comprising a spiral-shaped airflow guide channel (24), a housing (28) surrounding it and air inlet and outlet openings (20, 22) applied tangentially to the housing, characterized in that a separation chamber (30) is disposed around the housing for collecting separated water at the inner wall of the housing, which opens into a separation tank (32), and in that there is provided in the housing to the separation chamber at least one opening.

2. Water separator according to claim 1, characterized in that the airflow guide channels (24) have a cross section which changes along their length.

A water separator according to claim 2, characterized in that the airflow guiding channels (24) are made in a divergent, convergent, successively divergent-convergent or convergent-divergent manner.

4. Water separator according to one of claims 1 to 3, characterized in that the helices forming the spiral-shaped air flow guide channels are interrupted and thus form a plurality of return stages (52, 54 ).

5. Water separator according to claim 4, characterized in that it is arranged upstream of a return stage a coagulator (56).

6. Water separator according to one of claims 4 or 5, characterized in that the end of at least one upstream return stage overlaps with the beginning of the return stage disposed successively downstream of this one.

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7. Water separator according to one of claims 1 to 6, characterized in that the helices forming the air flow guide channels (24) are arranged around a central tube (36).

8. Water separator according to claim 7, characterized in that an inlet opening (42) of the tube (36) opens above the separation tank (32), and in that it is arranged in the wall of the tube at least one opening.

9. Water separator according to claim 8, characterized in that a separator (50) is arranged in front of the inlet opening of the tube (36), in particular in the form of a rebound separator or an inertial separator.