NL2002140C

NL2002140C - METHOD FOR A WATER SUPPLY OF AN AIRCRAFT, A VESSEL OR A VEHICLE.

Info

Publication number: NL2002140C
Application number: NL2002140A
Authority: NL
Inventors: Robertus Gerardus De Boer
Original assignee: Robertus Gerardus De Boer
Priority date: 2008-10-25
Filing date: 2008-10-25
Publication date: 2010-04-27

Description

Werkwijze voor een watervoorziening van een vliegtuig, een vaartuig of een voertuig.Method for the water supply of an aircraft, a vessel or a vehicle.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor een watervoorziening van een vliegtuig, een vaartuig of een voertuig. Met de uitvinding 5 wordt beoogd de efficiency van de operatie te verbeteren. Doordat gedurende een zelfstandige verplaatsing van het vliegtuig, het vaartuig of het voertuig de waterhoeveelheid kan worden aangevuld, behoeft bij vertrek minder water in opslagmiddelen aan boord te worden meegenomen, waardoor meer betalende lading en/of brandstof kan worden meegenomen en/of het brandstofverbruik kan worden 10 gereduceerd. Daarnaast kunnen door de uitvinding milieutechnische maatregelen worden geïmplementeerd die de uitstoot van schadelijke stoffen door de motoren kunnen reduceren die zonder de watervoorziening niet althans minder effectief zouden zijn.The present invention relates to a method for supplying water to an aircraft, a vessel or a vehicle. The object of the invention is to improve the efficiency of the operation. Because during an independent movement of the aircraft, the vessel or the vehicle, the amount of water can be replenished, less water needs to be carried on board on departure, so that more paying cargo and / or fuel can be taken along and / or the fuel consumption can are reduced. In addition, the invention can implement environmental measures that can reduce the emission of harmful substances by the engines that would not be at least less effective without the water supply.

15 Grote vliegtuigen, vaartuigen en voertuigen hebben een grote waterbehoefte, onder andere voor de drinkwatervoorziening en de sanitaire voorzieningen. Met het toenemen van de tijdsduur van een zelfstandige verplaatsing wordt de vraag naar comfort door passagiers de waterbehoefte verhoogd, bijvoorbeeld door het installeren van douches aan boord. Een andere waterbehoefte van vliegtuigen, voertuigen en/of 20 vaartuigen is waterinjectie in een motor: met het injecteren van water in een brandstofmengsel van een motor kan een schadelijke uitstoot van de motor verminderen en/of kan de brandstofefficiëntie van de motor verbeteren.15 Large aircraft, vessels and vehicles have a large water requirement, among other things for the drinking water supply and the sanitary facilities. As the duration of an independent movement increases, the demand for comfort by passengers increases the water requirement, for example by installing showers on board. Another water requirement of aircraft, vehicles and / or vessels is water injection into an engine: injecting water into a fuel mixture of an engine can reduce harmful emissions from the engine and / or improve the fuel efficiency of the engine.

Het meenemen van grote hoeveelheden water in opslagmiddelen (zoals tanks), 25 welke voor vertrek worden bijgevuld/ververst, verhoogt het totaalgewicht en verhoogt het brandstofgebruik. Het recyclen van tijdens de zelfstandige verplaatsing gegenereerd afvalwater behoeft grote hoeveelheden energie en apparatuur.The inclusion of large quantities of water in storage means (such as tanks), which are replenished / refreshed before departure, increases the total weight and increases fuel consumption. The recycling of waste water generated during the independent movement requires large amounts of energy and equipment.

Het is daarom de bedoeling van onderhavige uitvinding een werkwijze te 30 verschaffen welke tijdens een zelfstandige verplaatsing van een vliegtuig, een vaartuig of een voertuig het vliegtuig, vaartuig of voertuig van water kan voorzien.It is therefore the intention of the present invention to provide a method which can provide the aircraft, vessel or vehicle with water during an independent movement of an aircraft, a vessel or a vehicle.

22

Deze doelstelling wordt bereikt door water afkomstig van een waterscheidingmiddel van een koelsysteem voor de koeling van lucht op te vangen en te gebruiken voor een watervoorziening voor waterbehoevende systemen.This objective is achieved by collecting water from a water separator of a cooling system for cooling air and using it for a water supply for water-requiring systems.

5 In een uitvoeringsvorm maakt de werkwijze volgens onderhavige uitvinding gebruik van oververzadiging van lucht met water door temperatuurverlaging van de lucht. Voor de koeling van aan boord benodigde lucht, bijvoorbeeld gebruikt voor passagiers, vracht en/of instrumenten, wordt vaak gebruik gemaakt van een koelsysteem, zoals een airconditioningsysteem, in combinatie met een 10 waterscheidingsysteem, zoals een waterseparator. In de toegevoerde lucht zit water in dampvorm opgelost. De hoeveelheid water die lucht kan bevatten is afhankelijk van de luchtdruk en de luchttemperatuur. Tijdens de koeling van de lucht door een koelsysteem kan de lucht door de temperatuurverlaging oververzadigd met water raken. Om ongewenst water in de luchtstroom in vloeibare of vaste vorm te voorkomen, wordt 15 water door een waterscheidingsysteem, veelal middels condensatie, uit de luchtstroom verwijderd.In one embodiment, the method according to the present invention uses supersaturation of air with water by lowering the temperature of the air. For cooling air required on board, for example used for passengers, cargo and / or instruments, use is often made of a cooling system, such as an air conditioning system, in combination with a water separation system, such as a water separator. Water is dissolved in vapor form in the supplied air. The amount of water that can contain air depends on the air pressure and the air temperature. During the cooling of the air through a cooling system, the air can become over-saturated with water due to the temperature reduction. To prevent undesired water in the air stream in liquid or solid form, water is removed from the air stream by a water separation system, often by means of condensation.

In een uitvoeringsvorm maakt de werkwijze volgens onderhavige uitvinding gebruik van oververzadiging van lucht met water door drukverlaging van de lucht. In het bijzonder bij vliegtuigen wordt veelal gebruik gemaakt van perslucht voor een 20 luchtvoorziening aan boord van het vliegtuig; lucht van buiten het vliegtuig wordt in een motor of een pomp samengeperst, gekoeld en vervolgens aan boord gebruikt. Het koelen van de lucht vindt veelal plaats in een zogeheten “Air Cycle Machine”: in deze machine wordt de druk van de samengeperste lucht, al dan niet in fases, middels expansie en het gebruikt van warmtewisselaars teruggebracht naar een voor de 25 toepassing bruikbare druk en temperatuur. Door de resulterende drukverlaging en temperatuurverlaging van de lucht wordt de relatieve luchtvochtigheid verhoogd, waarbij een waterscheidingsysteem, ingeval van oververzadiging van de lucht met water, water uit de luchtstroom verwijdert.In one embodiment, the method according to the present invention uses supersaturation of air with water by reducing the pressure of the air. Particularly in the case of aircraft, compressed air is often used for an air supply on board the aircraft; Air from outside the aircraft is compressed in an engine or a pump, cooled and then used on board. The cooling of the air often takes place in a so-called "Air Cycle Machine": in this machine the pressure of the compressed air, whether or not in phases, is reduced by means of expansion and the use of heat exchangers to a pressure usable for the application. and temperature. As a result of the resulting pressure reduction and temperature reduction of the air, the relative air humidity is increased, whereby a water separation system removes water from the air stream in the event of supersaturation of the air with water.

In een uitvoeringsvorm wordt gebruik gemaakt van een condensatie-element in 30 een waterscheidingsysteem om in lucht aanwezig water op of in te laten condenseren, waarna het gecondenseerde water wordt opgevangen en gebruikt.In one embodiment, use is made of a condensing element in a water separation system to allow water present in air to condense on or in, after which the condensed water is collected and used.

33

Bij bestaande systemen wordt door een waterscheidingsysteem verkregen water overboord gezet. Bij de werkwijze volgens onderhavige uitvinding wordt door een waterscheidingsysteem verkregen water, eventueel na tijdelijke opslag, door een waterverbruikend systeem aan boord gebruikt.With existing systems, water obtained by a water separation system is put overboard. In the method according to the present invention, water obtained by a water separation system, possibly after temporary storage, is used by a water-consuming system on board.

55

In een uitvoeringsvorm wordt door een waterscheidingsysteem verkregen water gebruikt voor een waterinjectiesysteem van een motor of een hulpmotor. Waterinjectie in een turbinemotor en een verbrandingsmotor is bekend en genereert, door het verhogen van de gasmassa in de motor, het verlagen van de temperatuur van het 10 brandstofmengsel, en/of het verlagen van een uitlaatgastemperatuur een vergroting van een mogelijke drukverhouding in de motor waardoor meer stuwkracht of vermogen en/of een verbeterde brandstofefficiëntie van de motor mogelijk is. Daarnaast kan waterinjectie in een motor de emissie van schadelijke stoffen, met name de stikstofoxiden, in de uitlaatgassen verminderen en de levensduur van de motor 15 verlengen door lagere optredende gastemperaturen in de motor.In one embodiment, water obtained by a water separation system is used for a water injection system of an engine or an auxiliary engine. Water injection into a turbine engine and an internal combustion engine is known and generates, by increasing the gas mass in the engine, lowering the temperature of the fuel mixture, and / or lowering an exhaust gas temperature, an increase in a possible pressure ratio in the engine whereby more thrust or power and / or improved fuel efficiency of the engine is possible. In addition, water injection into an engine can reduce the emission of harmful substances, in particular the nitrogen oxides, into the exhaust gases and extend the service life of the engine due to lower occurring gas temperatures in the engine.

Probleem van de huidige toepassing van waterinjectie in een motor is het gewicht van de benodigde wateropslag installatie en het te verbruiken water, hetgeen de voordelen van waterinjectie bij bestaande inrichtingen geheel of grotendeels opheft. Door waterwinning tijdens een zelfstandige verplaatsing kan de opslag van water bij 20 aanvang van een verplaatsing worden beperkt waardoor de opslagmiddelen en de hoeveelheid te tanken water beperkt kunnen blijven. Daarnaast dient, om verontreiniging van de motor te voorkomen, het in een waterinjectiesysteem te gebruiken water te zijn ontdaan van diverse stoffen als mineralen en zouten. Het water dat middels een werkwijze volgens onderhavige uitvinding wordt verkregen is, door de 25 directe verkrijging uit lucht, van zichzelf al arm aan mineralen en zouten en vereist, afhankelijk van de toepassing, niet of nauwelijks filtering of zuiveringThe problem with the current application of water injection in an engine is the weight of the required water storage installation and the water to be consumed, which completely or largely eliminates the advantages of water injection in existing devices. Water extraction during an independent displacement can limit the storage of water at the start of a displacement, as a result of which the storage means and the amount of water to be refueled can remain limited. In addition, to prevent contamination of the engine, the water to be used in a water injection system must be stripped of various substances such as minerals and salts. The water obtained by a method according to the present invention is, due to the direct obtaining from air, already poor in minerals and salts and, depending on the application, requires little or no filtering or purification

In een uitvoeringsvorm wordt door een waterscheidingsysteem verkregen water gebruikt voor een sanitaire voorziening. In een uitvoeringsvorm wordt door een 30 waterscheidingsysteem verkregen water gebruikt voor spoelwater voor toiletten, wasbakjes, keukeninrichtingen, of voor een douchevoorziening.In one embodiment, water obtained by a water separation system is used for a sanitary facility. In one embodiment, water obtained by a water separation system is used for flushing water for toilets, washbasins, kitchen appliances, or for a shower facility.

44

In een uitvoeringsvorm wordt door een waterscheidingsysteem verkregen water gefilterd of gezuiverd alvorens gebruik. In een uitvoeringsvorm wordt het gefilterde of gezuiverde water gebruikt voor een drinkwater voorziening aan boord, zoals voor koffiemachines of theemachines.In one embodiment, water obtained by a water separation system is filtered or purified before use. In one embodiment, the filtered or purified water is used for a drinking water supply on board, such as for coffee machines or tea machines.

55

Voor de deskundige zal het duidelijk zijn dat vele modificaties en wijzigingen mogelijk zijn bij een inrichting en een werkwijze volgens onderhavige uitvinding.It will be clear to the skilled person that many modifications and changes are possible with a device and a method according to the present invention.

Claims

A method for water supply of an aircraft, a vessel or a vehicle, comprising cooling means for cooling air, wherein the cooled air is used on board the aircraft, the vessel or the vehicle; water separating means for separating water from air; and transport means connected to the water separating means, wherein during or after cooling of the air water present in the air by the cooling means is separated from the air by a water separating means and collected and transported, the transport means being adapted to extract the obtained water transporting to a water-consuming system, characterized in that a water-consuming system of the aircraft, vessel or vehicle uses water obtained during an independent movement. 15 la. A method for supplying water to an aircraft, a vessel or a vehicle according to claim 1, wherein an evaporative and condensation-based system is used to cool air. 20 lb. A method for supplying water to an aircraft, a vessel or a vehicle according to claim 1, wherein an air conditioning system is used. lc. A method for supplying water to an aircraft, a vessel or a vehicle according to claim 1, wherein a heat pump is used. 25 ld. Method for the water supply of an aircraft, a vessel or a vehicle according to claim 1, wherein a so-called Air Cycle Machine is used. 30 le. A method for supplying water to an aircraft, a vessel or a vehicle according to claim 1, wherein condensation of water is used in separating water and air.

2. Method for the water supply of an aircraft, a vessel or a vehicle according to any one of the preceding claims, wherein a water purification system or a water filtering system is used for the purification or filtering of obtained water.

A method for supplying water to an aircraft, a vessel or a vehicle according to any one of the preceding claims, wherein a storage means is used for storing water. 10

A method for supplying water to an aircraft, a vessel or a vehicle according to any one of the preceding claims, wherein obtained water is used by an engine or an auxiliary engine. 4a. Method for water supply of an aircraft, a vessel or a vehicle according to claim 4, wherein a water injection system is used for an engine or an auxiliary engine.

5. Method for a water supply of an aircraft, a vessel or a vehicle according to any one of the preceding claims, wherein obtained water is used for a drinking water supply.

6. Method for the water supply of an aircraft, a vessel or a vehicle according to any one of the preceding claims, wherein obtained water is used for a sanitary supply.

A method for water supply of an aircraft, a vessel or a vehicle according to any one of the preceding claims, wherein obtained water is used for humidifying cabin air. 30