RU186889U1 - Нагнетатель системы кондиционирования воздуха летательного аппарата - Google Patents
Нагнетатель системы кондиционирования воздуха летательного аппарата Download PDFInfo
- Publication number
- RU186889U1 RU186889U1 RU2018135947U RU2018135947U RU186889U1 RU 186889 U1 RU186889 U1 RU 186889U1 RU 2018135947 U RU2018135947 U RU 2018135947U RU 2018135947 U RU2018135947 U RU 2018135947U RU 186889 U1 RU186889 U1 RU 186889U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- supercharger
- stator
- air
- stages
- electric motor
- Prior art date
Links
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 23
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 2
- 239000003570 air Substances 0.000 description 42
- 210000003477 cochlea Anatomy 0.000 description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 4
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000004519 grease Substances 0.000 description 3
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 241000237858 Gastropoda Species 0.000 description 1
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000010687 lubricating oil Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000036316 preload Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D1/00—Dropping, ejecting, releasing, or receiving articles, liquids, or the like, in flight
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D13/00—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft
- B64D13/02—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space, or structural parts of the aircraft the air being pressurised
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D17/00—Parachutes
- B64D17/02—Canopy arrangement or construction
- B64D17/12—Canopy arrangement or construction constructed to provide variable or non-uniform porosity over area of canopy
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Pulmonology (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Supercharger (AREA)
Abstract
Нагнетатель системы кондиционирования воздуха летательного аппарата, содержащий две компрессорные ступени с центробежными рабочими колесами, диффузорными каналами, являющимися частью улиток, сборными камерами в виде улиток, и патрубками входа и выхода, при этом патрубок выхода первой ступени сообщен напорным каналом с патрубком входа второй ступени, встроенный между ступенями нагнетателя электродвигатель, ротор которого расположен с рабочими колесами компрессорных ступеней на одном валу на подшипниках, а статор электродвигателя закреплен в корпусе, корпус выполнен в виде теплообменной поверхности, отводящей тепло от статора электродвигателя, в щитах первой и второй ступеней выполнены каналы подвода воздуха, охлаждающего подшипники каждой ступени, омывающего лобовые части обмотки статора с каждой стороны, выходящего через отверстия, расположенные в корпусе вдоль границ статора. Нагнетатель характеризуется небольшими массогабаритными характеристиками и эффективным охлаждением его активных частей, который при режимах полета в условиях разреженного воздуха гарантирует подачу свежего воздуха с необходимыми параметрами напрямую потребителю или в систему кондиционирования воздуха. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к средствам обработки воздуха на летательных аппаратах, предназначенных для перевозки пассажиров или грузов, и может быть использована для нагнетания атмосферного воздуха в систему кондиционирования воздуха летательного аппарата на высоте (в условиях разреженного воздуха).
Уровень техники
Системы кондиционирования воздуха на летательном аппарате обычно содержат блок кондиционирования воздуха, который снабжается сжатым воздухом, генерируемый компрессором маршевого двигателя или вспомогательной силовой установкой воздушного судна. На больших высотах в условиях разреженного воздуха отбор воздуха от маршевых двигателей для нужд системы кондиционирования воздуха ограничивается, и возникает необходимость подключения дополнительных источников сжатого воздуха для обеспечения требуемых параметров системы кондиционирования воздуха.
Известны технические решения по подключению дополнительных источников сжатого воздуха, выход которого прямо или косвенно соединяется с кабиной самолета (например, заявка DE20051037285, МПК B64D 13/02; B64D 13/06, 08.08.2005; патент US 9205925, приоритет 11.11.2011, опубликовано 08.12.2015). В таких системах отбирают воздух непосредственно из атмосферы (снаружи самолета), используя компрессор (нагнетатель) для регулировки давления воздуха перед отправкой воздуха в кабину самолета или подают окружающий воздух и смешивают с воздухом, отбираемым от маршевого двигателя, или дополнительно обрабатывают, например, подвергают охлаждению, увлажнению или осушению, прежде чем направлять в кабину самолета.
Известна холодильная установка и центробежный компрессорный агрегат холодильной установки (патент RU 2104448; МПК F25B 1/00, F25B 31/02, F04D 25/06, F04D 29/58; опубл. 10.02.1998). В центробежном компрессорном агрегате, содержащем две центробежные ступени с рабочими колесами, диффузорными каналами, сборными камерами и патрубка входа и выхода, при этом патрубок выхода первой ступени сообщен напорным каналом с патрубком входа второй ступени, встроенный между ступенями центробежного компрессора электродвигатель, ротор которого расположен с рабочими колесами центробежных компрессорных ступеней на одном валу, установленном на подшипниках, а статор электродвигателя закреплен в его корпусе с образованием между ними охлаждающей рубашки, причем в корпусе электродвигателя выполнены канал подвода газового хладагента и канал отвода газового хладагента,
Недостатком известного компрессорного агрегата является его увеличенные габариты за счет охлаждающей рубашки и дополнительными каналами для подвода хладагента из конденсатора.
Известен двухступенчатый компрессорный агрегат холодильной установки (патент на полезную модель №38382, МПК F25B 1/10, опубл. 10.06.2004), который содержит корпус с торцевыми крышками, вал установленный на подшипниках в корпусе, первую и вторую компрессорные ступени с рабочими колесами, диффузорными каналами, каналами подвода и отвода хладагента, электродвигатель, ротор которого размещен на одном валу с рабочими колесами первой и второй ступеней между последними, а статор размещен в корпусе с образованием в последнем охлаждающей рубашки.
Недостатком известного технического решения является перегрев подшипников, в связи с недостаточным охлаждением подшипниковых узлов первой и второй компрессорных ступеней, и низкий КПД.
Данное техническое решение выбрано в качестве прототипа.
Раскрытие сущности полезной модели
Задачей настоящего технического решения являлась разработка такого нагнетателя воздуха с небольшими массогабаритными характеристиками и эффективным охлаждением его активных частей, который при режимах полета в условиях разреженного воздуха гарантирует подачу свежего воздуха с необходимыми параметрами напрямую потребителю или в систему кондиционирования воздуха.
Поставленная задача достигается тем, что в нагнетателе системы кондиционирования воздуха летательного аппарата, содержащим две компрессорные ступени с центробежными рабочими колесами, диффузорными каналами, являющиеся частью улитки, сборными камерами в виде улиток и патрубками входа и выхода, при этом патрубок выхода первой ступени сообщен напорным каналом с патрубком входа второй ступени, встроенный между ступенями центробежного компрессора электродвигатель, ротор которого расположен с рабочими колесами компрессорных ступеней на одном валу на подшипниках, а статор электродвигателя закреплен в его корпусе предпочтительно прессовой посадкой, корпус выполнен в виде теплообменной поверхности, отводящей тепло от статора электродвигателя, в щитах первой и второй ступеней выполнены каналы подвода воздуха, охлаждающего подшипники каждой ступени, омывающего лобовые части обмотки статора с каждой стороны, выходящего через отверстия, расположенные в корпусе вдоль границ статора.
Нагнетатель-монороторный полугерметичный двухступенчатый центробежный компрессор со встроенным электродвигателем, в котором рабочие колеса ступеней сжатия расположены оппозитно на консолях вала электродвигателя. Нагнетатель имеет рабочие колеса предпочтительно осерадиального типа, которые обладают рядом преимуществ по сравнению с обычными радиальными рабочими колесами и позволяют повысить КПД центробежного компрессора.
Рабочие колеса также могут быть выполнены радиальными.
Ступень сжатия компрессора состоит из рабочего колеса насосного типа, безлопаточного диффузора и сборной камеры (улитки), корпус которой формирует направление потока воздуха на выходе (патрубке) из ступени в напорный канал, сообщающий патрубки выхода первой ступени с патрубком входа второй ступени нагнетателя.
Повышение КПД достигается за счет напорных каналов, сообщающие патрубки выхода первой ступени компрессора с патрубком входа второй ступени.
Нагнетатель всасывает воздух из атмосферы с низкой температурой и низким давлением и нагнетает в коллектор системы кондиционирования воздуха или напрямую потребителю.
Нагнетатель подключается к системе кондиционирования воздуха при помощи ограниченно подвижных соединений, всасывающий патрубок нагнетателя расположен на оси сборной камеры первой ступени сжатия.
Электродвигатель нагнетателя - встроенный высокочастотный асинхронный, с питанием от бортового источника электрического тока. Охлаждение электродвигателя нагнетателя осуществляется отбором воздуха со ступеней компрессора на охлаждение статора и подшипников.
Через зазоры между рабочими колесами и крышками воздух с первой и второй ступени отбирается для охлаждения подшипников и статора. В щитах первой и второй ступеней выполнены каналы подвода охлаждающего воздуха, а в корпусе выполнены отверстия для его выхода.
Корпус может быть выполнен ребристым для увеличения поверхности теплообмена и охлаждения статора электродвигателя.
Наличие каналов подвода и отвода охлаждающего воздуха, а также внешнего корпуса с ребрами, увеличивающими площадь теплоотдачи, обеспечивают качественное охлаждение активных узлов нагнетателя.
В лобовые части статора электродвигателя нагнетателя встроен датчик-терморезистор, для предупреждения перегрева обмоток. При превышении температуры обмоток выше допустимого значения датчик размыкается и разрывает управляющую цепь статического преобразователя частоты, тем самым отключая нагнетатель.
На вал электродвигателя и в щиты первой и второй ступени установлены радиально-упорные гибридные подшипники. Схема установки подшипников - с пружинным предварительным натягом. Смазка подшипников - консистентная. Подшипники применяются закрытого типа, в результате отсутствует необходимость подвода смазывающего масла в полость агрегата, что положительным образом сказывается на безопасности изделия и системы в целом, а также позволяет получить воздух без малейших примесей.
На вал нагнетателя могут быть установлены как газодинамические подшипники, так и подшипники качения.
Электрические разъемы (силовой и сигнальный от датчика температуры) могут быть смонтированы в патрубках, расположенных на корпусе нагнетателя или через герметичный разъем на корпусе или выводиться через отверстие в корпусе.
Электродвигатель также может быть установлен на раме, что повысит технологичность изделия с точки зрения серийного производства.
Массовый расход воздуха через нагнетатель зависит от частоты вращения ротора и, соответственно, частоты питающего тока.
Краткое описание чертежей
Сущность заявленного технического решения поясняется чертежами. На фиг.1 представлен продольный разрез нагнетателя системы кондиционирования воздуха летательного аппарата, на фиг. 2 - схема движения охлаждающего воздуха.
Электронагнетатель состоит из корпуса 1, во внутреннюю часть которого запрессован статор 2 электропривода. С торцов внутреннюю полость корпуса 1 закрывают щит первой ступени 3 и щит второй ступени 4. В щиты 3, 4 устанавливаются радиально-осевые подшипники закрытого типа 5, 6. Для предотвращения вымывания смазки из подшипников 5, 6 воздухом, проходящем через зазоры (на чертеже не указаны) между валом 7 и крышками 8, 9, предусмотрены лабиринтные уплотнения, состоящие из полимерных втулок 10, 11 и металлических втулок 12, 13. Ротор электропривода 14 напрессован на вал 7. Рабочие колеса 15, 16 фиксируются на валу 7 с помощью винта 17 и контровочной шайбы 18. К фланцам корпуса 1 крепятся улитки 19, 20 с помощью шпилек 21, шайб 22 и гаек 23. Выводные концы катушечной группы статора 2 соединяются с силовыми проводами 24. В статор 2 встроен датчик-терморезистор, провода которого соединены с сигнальным кабелем 25.
Принцип работы: запуск нагнетателя производится путем подачи на него по средствам силовых проводов 24 электрического тока. На данных частотах начинает вращаться вал 7 нагнетателя. Рабочие колеса 15, 16, жестко соединенные с ротором нагнетателя, начинают вращаться вместе с валом 7. Благодаря профилю лопаток рабочих колес 15, 16, воздух отбрасывается в радиальном направлении. При этом создается разрежение воздуха, засасывающее атмосферный воздух в нагнетатель через патрубок входа первой ступени 26. На выходе с рабочих лопаток у частиц газа увеличивается скорость. Затем воздух тормозится в диффузоре (на чертеже не показан) улитки 19, в результате чего давление воздуха увеличивается, а скорость падает. На второй ступени происходят аналогичные процессы: воздух из улитки 19 поступает в патрубок входа второй ступени 27, лопатки рабочего колеса второй ступени 16 отбрасывают в радиальном направлении воздух, который тормозится в диффузоре улитки 20 и далее подается потребителю или в систему кондиционирования воздуха. В щитах 3,4 выполнены каналы 28 (аналогичные каналы на первой ступени на чертеже не показаны) подвода охлаждающего воздуха.
На фиг. 2 изображена схема движения охлаждающего воздуха на примере второй ступени нагнетателя. Охлаждение воздухом происходит следующим образом: с рабочего колеса 16 через зазоры охлаждающий воздух направляется к подшипниковому узлу и, проходя по каналам 28, выполненным в щите 4 отводит тепло от подшипника 6. Далее охлаждающий воздух омывает лобовые части обмотки статора 2 и выходит через отверстия 29 в корпусе 1, забирая тепло от корпуса 1. Такие движения охлаждающего воздуха происходят по всему объему первой и второй ступени сжатия нагнетателя.
Осуществление полезной модели
В соответствии с настоящей полезной моделью был изготовлен опытный образец двухступенчатого нагнетателя с прямым приводом от асинхронного электродвигателя. Корпус нагнетателя выполнен ребристым. Рабочие колеса осерадиальные, диаметром 140 мм. Каналы подвода воздуха, охлаждающего подшипники каждой ступени, омывающего лобовые части обмотки статора с каждой стороны, выходящего через отверстия в корпусе. Отверстия расположены в корпусе вдоль границы статора. Опытный образец нагнетателя успешно прошел испытания, расход воздуха на охлаждение подобран оптимальным, для эффективного охлаждения активных частей нагнетателя и подачи свежего воздуха с необходимыми параметрами.
Claims (6)
1. Нагнетатель системы кондиционирования воздуха летательного аппарата, содержащий две компрессорные ступени с центробежными рабочими колесами, диффузорными каналами, являющиеся частью улиток, сборными камерами в виде улиток, и патрубками входа и выхода, при этом патрубок выхода первой ступени сообщен напорным каналом с патрубком входа второй ступени, встроенный между ступенями нагнетателя электродвигатель, ротор которого расположен с рабочими колесами компрессорных ступеней на одном валу на подшипниках, а статор электродвигателя закреплен в корпусе, отличающийся тем, что корпус выполнен в виде теплообменной поверхности, отводящей тепло от статора электродвигателя, в щитах первой и второй ступеней выполнены каналы подвода воздуха, охлаждающего подшипники каждой ступени, омывающего лобовые части обмотки статора с каждой стороны, выходящего через отверстия, расположенные в корпусе вдоль границ статора.
2. Нагнетатель по п. 1, отличающийся тем, что на вал нагнетателя установлены газодинамические подшипники.
3. Нагнетатель по п. 1, отличающийся тем, что на вал нагнетателя установлены подшипники качения.
4. Нагнетатель по п. 1, отличающийся тем, что лопатки рабочего колеса выполнены радиальными.
5. Нагнетатель по п. 1, отличающийся тем, что лопатки рабочего колеса выполнены осерадиальными.
6. Нагнетатель по п. 1, отличающийся тем, что электродвигатель установлен на раме.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018135947U RU186889U1 (ru) | 2018-10-10 | 2018-10-10 | Нагнетатель системы кондиционирования воздуха летательного аппарата |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018135947U RU186889U1 (ru) | 2018-10-10 | 2018-10-10 | Нагнетатель системы кондиционирования воздуха летательного аппарата |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU186889U1 true RU186889U1 (ru) | 2019-02-07 |
Family
ID=65269918
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018135947U RU186889U1 (ru) | 2018-10-10 | 2018-10-10 | Нагнетатель системы кондиционирования воздуха летательного аппарата |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU186889U1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2791799C1 (ru) * | 2022-07-26 | 2023-03-13 | Владимир Валентинович Желваков | Осевой герметичный топливоперекачивающий агрегат |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU294775A1 (ru) * | УСТРОЙСТВО дл РЕГУЛИРОВАНИЯ ОБОРОТОВ АВИАЦИОННОГО ТУРБОХОЛОДИЛЬНИКА | |||
| RU2156929C1 (ru) * | 1999-12-28 | 2000-09-27 | Панин Александр Андреевич | Воздушная холодильная установка, турбодетандер-электрокомпрессор воздушной холодильной установки и турбинное колесо турбодетандера |
| RU38382U1 (ru) * | 2004-02-18 | 2004-06-10 | Верещагин Михаил Петрович | Двухступенчатый компрессорный агрегат холодильной установки |
| JP2006231974A (ja) * | 2005-02-22 | 2006-09-07 | Shimadzu Corp | 航空機の空気調和装置 |
| US10029799B2 (en) * | 2012-11-19 | 2018-07-24 | Turbomeca | Air conditioning method and system for aircraft |
-
2018
- 2018-10-10 RU RU2018135947U patent/RU186889U1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU294775A1 (ru) * | УСТРОЙСТВО дл РЕГУЛИРОВАНИЯ ОБОРОТОВ АВИАЦИОННОГО ТУРБОХОЛОДИЛЬНИКА | |||
| RU2156929C1 (ru) * | 1999-12-28 | 2000-09-27 | Панин Александр Андреевич | Воздушная холодильная установка, турбодетандер-электрокомпрессор воздушной холодильной установки и турбинное колесо турбодетандера |
| RU38382U1 (ru) * | 2004-02-18 | 2004-06-10 | Верещагин Михаил Петрович | Двухступенчатый компрессорный агрегат холодильной установки |
| JP2006231974A (ja) * | 2005-02-22 | 2006-09-07 | Shimadzu Corp | 航空機の空気調和装置 |
| US10029799B2 (en) * | 2012-11-19 | 2018-07-24 | Turbomeca | Air conditioning method and system for aircraft |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2791799C1 (ru) * | 2022-07-26 | 2023-03-13 | Владимир Валентинович Желваков | Осевой герметичный топливоперекачивающий агрегат |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108368852B (zh) | 涡轮发动机或航空器的电动离心式压缩机 | |
| EP2407380A2 (en) | Cabin air compressor motor cooling | |
| CN100434700C (zh) | 具有内冷空气流的马达驱动离心空气压缩机 | |
| EP2990662B1 (en) | Centrifugal compressors with integrated intercooling | |
| US4711084A (en) | Ejector assisted compressor bleed | |
| US3428242A (en) | Unitary simple/bootstrap air cycle system | |
| KR100279599B1 (ko) | 터보압축기 | |
| US4722666A (en) | Nose cowl mounted oil lubricating and cooling system | |
| JP2005507044A (ja) | 補助動力装置設備のための受動型冷却システム | |
| EP3184824B1 (en) | Thermal enhancement of cabin air compressor motor cooling | |
| EP2409919A2 (en) | Ram air fan motor cooling | |
| SU867324A3 (ru) | Устройство дл принудительной подачи воздуха на обдув радиатора | |
| US7575421B2 (en) | Integral motor cooling and compressor inlet | |
| EP2808257B1 (en) | Motor cooling blower and containment structure | |
| US2578481A (en) | Gas turbine power plant with auxiliary compressor supplying cooling air for the turbine | |
| US3523428A (en) | Air cooling system | |
| RU186889U1 (ru) | Нагнетатель системы кондиционирования воздуха летательного аппарата | |
| US11658542B2 (en) | Cabin air compressor with liquid cooled jacket | |
| US3179328A (en) | Turbo-compressors | |
| US2761617A (en) | Air-driven blowers | |
| US20240017836A1 (en) | Air cycle machine with integral heat exchanger | |
| US3612726A (en) | Power transmission | |
| US11897618B2 (en) | Cabin air compressor with liquid cooled passage formed in the case | |
| CN108266273A (zh) | 一种发动机散热装置及无人机 | |
| RU194523U1 (ru) | Центробежный компрессорный агрегат |