一种用于飞机的自支撑式蒸气循环制冷系统技术方案

一种用于飞机的蒸气循环制冷系统，包括：压缩机；冷凝器单元，具有冷凝器散热器、冷凝器风扇和构造成引导由冷凝器风扇产生的空气流通过冷凝器散热器的冷凝器风道；膨胀装置；蒸发器单元，具有蒸发器散热器、蒸发器风扇和构造成引导由蒸发器风扇产生的空气流通过蒸发器散热器的蒸发器风道；管道系统，在制冷剂的闭合回路中连接压缩机、冷凝器散热器、膨胀装置和蒸发器散热器；其中压缩机、冷凝器散热器、冷凝器风扇、膨胀装置、蒸发器散热器、蒸发器风扇和管道系统中的每一者均由冷凝器风道和蒸发器风道中的至少一者、优选地由冷凝器风道直接地或间接地完全支撑，以使得系统是自支撑式的。的。的。

【技术实现步骤摘要】
一种用于飞机的自支撑式蒸气循环制冷系统


[0001]蒸气循环制冷在许多飞机中用于机舱空气的空气调节。

技术介绍

[0002]特别地，本专利技术涉及一种用于飞机的蒸气循环制冷系统(简称为VCR系统)，该系统包括：压缩机；冷凝器单元，其具有冷凝器散热器、冷凝器风扇和被构造成引导由冷凝器风扇产生的空气流通过冷凝器散热器的冷凝器风道；膨胀装置；蒸发器单元，其具有蒸发器散热器、蒸发器风扇和被构造成引导由蒸发器风扇产生的空气流通过蒸发器散热器的蒸发器风道；以及管道系统，其在制冷剂的闭合回路中连接压缩机、冷凝器散热器、膨胀装置和蒸发器散热器。
[0003]在传统的VCR系统中，以上列出的不同系统部件被布置在由金属管制成的单独框架上并由该单独框架支撑，然后该框架再被固定到飞机上。作为替代方案，已知使用金属板材盒，在该金属板材盒上支撑部件。

技术实现思路

[0004]在此背景下，本专利技术的目的是减轻系统的重量，这将会减少燃料消耗并增加行程范围，或者替代性地将增加使用该系统的飞机的有效负载。
[0005]这个目的通过以此方式设计VCR系统来解决，即使得压缩机、冷凝器散热器、冷凝器风扇、膨胀装置、蒸发器散热器、蒸发器风扇和管道系统中的每一者都由冷凝器风道和蒸发器风道中的至少一者直接地或间接地完全支撑，以使得该系统是自支撑式的。
[0006]根据本专利技术的解决方案，通过减少结构零件的材料量和通过为高性能复合物(compound)提供有利条件的部件拓扑(component topology)而显著地节省了重量。特别地，可以省去单独的框架或盒，因为必要的系统部件被用作基础部件且额外地承担了传统的框架或盒的支撑功能。
[0007]本质上，从传统的VCR系统到根据本专利技术的解决方案的转变相当于从管状框架到碳纤维复合硬壳式结构的方程式赛车(Formula 1)的变化。
[0008]当然，VCR系统可以包括附加部件，特别是设置在冷凝器散热器和膨胀装置之间的接收器干燥器。在这种情况下，每个附加部件也直接地或间接地由冷凝器风道和蒸发器风道中的至少一者完全支撑，以使得该系统是自支撑式的。
[0009]在一些实施例中，膨胀装置可以包括膨胀阀，特别是热膨胀阀。然而，在其他实施例中，也可以使用膨胀涡轮。
[0010]特别地，连接冷凝器散热器和冷凝器风扇的冷凝器风道由于其输送足量的空气所需的较大表面而特别适于用作基础部件，使得其他部件能够安装在该冷凝器风道上而无需添加大量的材料。
[0011]安装在各自的基础部件上的部件可用作补充性结构元件以安装其他零件，从而由基础部件间接地支撑。
[0012]根据特定实施例，压缩机、冷凝器散热器、冷凝器风扇、膨胀装置、蒸发器散热器和蒸发器风扇中的每一者都由冷凝器风道或蒸发器风道完全地支撑，从而使得系统可分为两个自支撑式的模块。
[0013]以这种方式，由冷凝器风道支撑的模块和由蒸发器风道支撑的模块可以被预装配，然后通过在两个模块的不同部件之间连接管道系统的元件来进行接合。
[0014]控制器配置为控制系统的参数(例如不同风扇的转速)和/或压缩机的参数和/或膨胀装置，该控制器可以被安装并完全地支撑在冷凝器风道或蒸发器风道的外表面上。
[0015]特别地，控制器可以被布置为使得控制器的热沉结构，例如散热翅片的布置，突出到支撑其的风道(例如，冷凝器风道)的内部中。以这种方式，控制器的电子部件也可以被流经相应风道的空气冷却。
[0016]可替代地，控制器可以由制冷剂或由额外的空气流冷却。
[0017]为了安装系统的其他部件，冷凝器风道和/或蒸发器风道可以各自包括安装突出部的相应布置，优选地与对应的风道形成为一体件。这些安装突出部可以尤其形成为凸起(embossment)或安装孔眼。
[0018]特别地，蒸发器单元或至少蒸发器散热器可以通过托架和/或支杆支撑在冷凝器风道上。
[0019]优选地，冷凝器风道和/或蒸发器风道由纤维复合材料(例如，碳纤维增强聚合物或玻璃纤维增强聚合物)制成。
[0020]根据特定实施例，蒸发器风道可以包括两个单独的空气进口和在蒸发器散热器上游的混合室。来自机舱的再循环空气和来自飞机外部的新鲜空气可以通过单独的空气进口引入到混合室中，以确保在蒸发器单元的出口处的冷却后的机舱空气含有足够的新鲜空气而不是过多的二氧化碳。
[0021]根据替代实施例，混合室可以与VCR系统分开设置并且连接到蒸发器单元。
[0022]输送大量空气需要大横截面的风道，并因此需要足够的体积以用作组成部分聚集的主干(backbone)。
[0023]根据一些实施例，冷凝器散热器的横截面不同于冷凝器风扇的横截面，尤其是大于冷凝器风扇的横截面，使得将冷凝器散热器连接到冷凝器风道的冷凝器风道是锥化的并且具有由此产生的倾斜表面部分。在上下文中，“倾斜的”特别地是指相对于冷凝器风扇的中心轴线倾斜。
[0024]不同部件的紧凑布置可以通过将压缩机支撑在冷凝器风道的倾斜表面部分上以及将压缩机布置在冷凝器单元和蒸发器单元之间来实现。
[0025]最后，还要求保护包括根据本专利技术如上所述的蒸气循环制冷系统的飞机，其中，蒸气循环制冷系统固定到飞机上，以使得蒸气循环制冷系统的所有部件通过冷凝器风道和蒸发器风道中的至少一者被支撑在飞机上。
附图说明
[0026]在下文中，通过在附图中示出的示例性实施例来解释本专利技术。其中：
[0027]图1示意性地说明了蒸气循环制冷的原理。
[0028]图2是根据本专利技术实施例的VCR系统的立体图。
[0029]图3是图2的主题的另一立体图。
[0030]图4是图2的主题的左侧视图，和
[0031]图5是图2的主题的右侧视图。
具体实施方式
[0032]如图1中示意性示出的蒸气循环制冷的原理同时适用于传统的系统和那些根据本专利技术的系统。
[0033]如图1示出的蒸气循环制冷系统100是闭环系统并且至少包括压缩机10、冷凝器单元20、膨胀装置30和蒸发器单元40，以上列出的元件通过图1中箭头线所指示的管道系统50相互连接，其中箭头表示制冷剂的循环方向。
[0034]处于液态的制冷剂(例如，四氟乙烷)在蒸发器单元40中被蒸发，或者更准确地说，在蒸发器单元的蒸发器散热器中被蒸发。这种相变所需的能量以热量的形式从沿着蒸发器散热器盘管的外表面引导的机舱空气中被提取出。以这种方式，空气被冷却并供应到机舱。
[0035]由此产生的制冷剂气体的压力和温度随后通过压缩机10增加。然后，气态制冷剂在被外部空气冷却的冷凝器单元20的冷凝器散热器中进行冷凝。
[0036]由此产生的液体制冷剂离开冷凝器单元20并进入膨胀装置30，尤其是热膨胀阀，在热膨胀阀中，在液体重新进入蒸发器单元40并再次开始循环之前液体的压力被降低。
[0037]系统的不同部件是相当重的，特别是压缩机和散热器。在传统的系统中，单个的部件因本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于飞机的蒸气循环制冷系统(100)，所述系统包括：压缩机(10)，冷凝器单元(20)，其具有冷凝器散热器(22)、冷凝器风扇(24)和冷凝器风道(26)，所述冷凝器风道构造成引导由所述冷凝器风扇(24)产生的空气流通过所述冷凝器散热器(22)，膨胀装置(30)，蒸发器单元(40)，其具有蒸发器散热器(42)、蒸发器风扇(44)和蒸发器风道(46)，所述蒸发器风道构造成引导由所述蒸发器风扇(44)产生的空气流通过所述蒸发器散热器(42)，和管道系统(50)，其在制冷剂的闭合回路中连接所述压缩机(10)、所述冷凝器散热器(22)、所述膨胀装置(30)和所述蒸发器散热器(42)，其特征在于，所述压缩机(10)、所述冷凝器散热器(22)、所述冷凝器风扇(24)、所述膨胀装置(30)、所述蒸发器散热器(42)、所述蒸发器风扇(44)和所述管道系统(50)中的每一者均是由所述冷凝器风道(26)和所述蒸发器风道(46)中的至少一者直接地或间接地完全支撑，优选地由所述冷凝器风道(26)直接地或间接地完全支撑，以使得所述系统(100)是自支撑式的。2.根据权利要求1所述的蒸气循环制冷系统(100)，其中，所述压缩机(10)、所述冷凝器散热器(22)、所述冷凝器风扇(24)、所述膨胀装置(30)、所述蒸发器散热器(42)和所述蒸发器风扇(44)中的每一者均由所述冷凝器风道(26)或由所述蒸发器风道(46)完全支撑，使得所述系统(100)能够分为两个自支撑式的模块。3.根据权利要求1或2所述的蒸气循环制冷系统(100)，进一步包括控制器(60)，所述控制器安装到并完全支撑在所述冷凝器风道(26)的外表面上，或安装到...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：百合航空有限公司，
类型：发明
国别省市：