專利名稱：用于為航空器提供加濕環(huán)境空氣的設(shè)備的制作方法
用于為航空器提供加濕環(huán)境空氣的設(shè)備 本發(fā)明涉及用于為航空器提供加濕環(huán)境空氣的設(shè)備。
在現(xiàn)代客機和貨機中，通常安裝加濕系統(tǒng)，利用該加濕系統(tǒng)，航空
器內(nèi)部環(huán)境空氣的相對濕度可以增加到例如20~30%或更高的值。航空 器內(nèi)部的相對大氣濕度對于乘客和機組人員的健康而言是重要的參數(shù)。 如果內(nèi)部空氣太干燥，則機上人員例如可能會出現(xiàn)黏膜干燥和眼睛發(fā) 癢。然而，在高海拔高度上，在不進行強制加濕的情況下，外部空氣并 不含有對于在航空器中提供舒適環(huán)境條件所需要的相對大氣濕度而言 足夠的濕氣。根據(jù)機上人員數(shù)量、環(huán)境溫度以及航空器內(nèi)部的設(shè)計，在 不強制加濕時，機上相對濕度一般明顯低于20%,通常甚至低于10%。
US6099404披露了 一種加濕系統(tǒng)，包括利用熱交換器來蒸發(fā)水的蒸 發(fā)器。為熱交換器供給熱空氣，該熱空氣從用于航空器艙室溫度控制的 空調(diào)系統(tǒng)的熱空氣主線路移出。熱空氣穿過熱交換器，然后與所產(chǎn)生的 蒸汽混合。由此產(chǎn)生的蒸汽流返回到空調(diào)系統(tǒng)中。在航空器艙室中，適 當(dāng)?shù)膫鞲衅髟O(shè)備測量環(huán)境溫度、相對大氣濕度和空氣壓力。通過這些測 量值，電子控制單元確定艙室的露點溫度并控制確定到蒸發(fā)器的熱空氣 流量的流動閥，使得艙室露點溫度保持基本恒定在預(yù)定值。
本發(fā)明的目的是提供一 種筒單且堅固但操作十分精確的用于航空 器內(nèi)部空氣的加濕系統(tǒng)。
為了實現(xiàn)該目的，根據(jù)本發(fā)明提供一種用于為航空器提供加濕環(huán)境 空氣的設(shè)備，包括
-第一管線裝置，該第一管線裝置提供供給空氣并且將供給空氣吹入航 空器內(nèi)部，
-蒸發(fā)裝置，該蒸發(fā)裝置提供蒸汽流并且其壓力至少大致相當(dāng)于航空器 的必要內(nèi)部壓力以上的預(yù)定壓力值，
-第二管線裝置，第二管線裝置攜帶蒸汽流并且通向第一管線裝置，和
-孔裝置(特別是可調(diào)節(jié)的)，該孔裝置布置在第二管線裝置中用于降低 蒸汽流壓力。根據(jù)本發(fā)明的解決方案能夠有效地加濕航空器中的環(huán)境空氣，其中 蒸汽流的限定壓力和孔裝置允許充分精確地計量引入到內(nèi)部的蒸汽量 和/或充分精確地計量引入到內(nèi)部的蒸汽-空氣混合物的量。根據(jù)本發(fā)明 的該解決方案，用于測量內(nèi)部環(huán)境溫度、相對大氣濕度和空氣壓力的昂 貴傳感器裝置是非必要的。
在優(yōu)選的結(jié)構(gòu)形式中，第一管線裝置包括與航空器的多個單獨溫度 可控制的內(nèi)部區(qū)域中的每個區(qū)域相連通的一個供給空氣管線分支，第二 管線裝置包括多個蒸汽流管線分支，這些蒸汽流管線分支各自與供給空 氣管線分支中的其一相通，并且從攜帶由蒸發(fā)裝置所產(chǎn)生的蒸汽流的公 共蒸汽流收集管線來供給這些蒸汽流管線分支。在所述情況中，孔裝置 包括在每一個蒸汽流管線分支中的一個孔，特別是單獨可調(diào)節(jié)的孔。在 這種形式的結(jié)構(gòu)中，通過各種孔，為引入到各內(nèi)部區(qū)域中的濕度量提供 單獨可調(diào)節(jié)性。
蒸發(fā)裝置可以包括熱交換器裝置，熱空氣供給到該熱交換器裝置中 以蒸發(fā)容納在蒸發(fā)箱中的水。具體地，用于產(chǎn)生蒸汽流的蒸發(fā)裝置可以 將所產(chǎn)生的蒸汽與至少一些熱空氣混合。熱空氣可以從航空器的現(xiàn)有熱 空氣線路中轉(zhuǎn)移引出。具體地，可以想到已經(jīng)可以獲得具有大致相當(dāng)于 蒸汽流預(yù)定壓力的基本恒定壓力的這種轉(zhuǎn)移熱空氣。但是還可以想到蒸 發(fā)裝置本身提供熱空氣，因為它利用電加熱器來加熱冷空氣并且同時保 證由此加熱的空氣的必要限定壓力。
在另一個可選的結(jié)構(gòu)形式中，蒸發(fā)裝置包括電加熱器，用于直接加 熱并蒸發(fā)容納在蒸發(fā)箱中的水。在這種結(jié)構(gòu)形式中，加熱水直到在蒸發(fā) 箱中獲得必要壓力的蒸汽。為了保持蒸汽壓力恒定，可以考慮調(diào)節(jié)水溫。
下面將參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。

圖1圖示表示根據(jù)本發(fā)明的用于 為航空器提供加濕環(huán)境空氣的設(shè)備的一個實施方案。
在該圖中，IO表示分成多個(在所示實例中為5個)艙室區(qū)域12、 14、 16、 18、 20的航空器艙室。單獨調(diào)節(jié)每一個艙室區(qū)域的空氣，其中 利用相應(yīng)的供給空氣管線分支22提供適當(dāng)控制溫度的供給空氣并將其 吹入各個空調(diào)區(qū)域中。顯然，沿供給空氣管線分支22輸送的供給空氣 可以通過多個噴嘴(雖然在圖1中沒有示出)吹入相關(guān)的空調(diào)區(qū)域中。 利用溫度傳感器24在各供給空氣管線分支22中測量待注入的供給空氣 溫度，溫度傳感器24將其測量的值通過電信號線26傳到電子控制單元28。根據(jù)所測量的注入空氣溫度以及任選地根據(jù)其它測量量值，控制單 元28以已知的方式調(diào)節(jié)由供給空氣管線分支22輸送的供給空氣的溫 度，使得在艙室區(qū)域12-20中出現(xiàn)設(shè)定點溫度的環(huán)境空氣，其中所述設(shè) 定點溫度對于各空調(diào)區(qū)域而言是可以單獨限定的。
為了強制加濕注入到艙室區(qū)域12 ~ 20中的供給空氣，使用一般由附圖 標(biāo)記30所表示的包括蒸發(fā)器32的加濕系統(tǒng)，蒸發(fā)器32將從水箱34輸入 到其中的水蒸發(fā)并產(chǎn)生蒸汽流，沿著從蒸發(fā)器32分出的蒸汽流收集管線 36將該蒸汽流帶走。蒸汽流收集管線36連接分配器38，從分配器38中分 出各自與艙室區(qū)域12-20中的至少一些區(qū)域相連通的蒸汽流管線分支40。 在所示實施例中，提供了總計4個與艙室區(qū)域12、 14、 16、 18相連通的蒸 汽流管線分支40。各蒸汽流管線分支和與相關(guān)艙室區(qū)域相連通的供給空氣 管線分支22在溫度傳感器24的上游處相通，其中溫度傳感器24測量在各 供給空氣管線分支中的注入空氣溫度。通過蒸汽流管線分支40，在供給空 氣管線分支22中攜帶的供給空氣富含額外的濕氣，由此導(dǎo)致在相關(guān)艙室區(qū) 域中相對濕度的相應(yīng)增加。顯然，可以為所有艙室區(qū)域提供這種強制加濕。 在這種情況下，還可以存在從分配器38中分出并通向與艙室區(qū)域20相連 通的供給空氣管線分支的其它蒸汽流管線分支40。
閥44安裝在將水箱34與蒸發(fā)器32連接的進口管線42中，閥44由電 子控制單元28控制并且可以通過該閥控制供給到蒸發(fā)器32中的水。安裝 有其它閥48的出口管線46允許控制從蒸發(fā)器32中排出水。閥48也可以 通過電子控制單元28控制。液面?zhèn)鞲衅?0測量蒸發(fā)器32中的7jC位并將相 應(yīng)的測量值傳到電子控制單元28。根據(jù)測量的充注高度，電子控制單元28 控制水供給閥44。
蒸發(fā)器32沿著收集管線36大致以大于艙室10中和/或各個搶室區(qū)域 12~20中所需內(nèi)部壓力的預(yù)定壓力來供給所產(chǎn)生的蒸汽流。例如，蒸發(fā)器 32可以產(chǎn)生約1000亳巴壓力的蒸汽流。安*4各蒸汽流管線分支40中的 孔52實現(xiàn)主要沿收集管線36的從較高壓力到較低壓力的減壓，其中孔52 允許單獨調(diào)節(jié)各蒸汽流管線分支40的減壓。因此對于將進行強制加濕的各 艙室區(qū)域12 ~ 18而言，可以單獨調(diào)節(jié)引入到知險室中的濕氣量。優(yōu)選的是， 孔52實現(xiàn)減壓到大致相當(dāng)于在相關(guān)艙室區(qū)域中所需的艙室內(nèi)部壓力的水 平。對于在更高海拔高度的飛行，所需的搶室壓力例如通常稍低于大氣壓 力，例如約750亳巴?？?2可具有不可調(diào)的孔直徑或可以采用可調(diào)的節(jié)流 閥或閥門的形式，孔52然后可以根據(jù)在艙室區(qū)域12~18中所需的濕氣含
5量來減壓至例如約750亳巴，或達到稍高的值例如800毫巴。
雖然基本上可以想到，在航空器飛行時，可以并且能夠通過電子控制 單元28來調(diào)節(jié)孔52，但是在優(yōu)選形式的結(jié)構(gòu)中，規(guī)定在常規(guī)飛行之前校 準(zhǔn)孔52，然后不再變化。在校準(zhǔn)階段，例如在連續(xù)測試過程中，可以確定 在特定搶室區(qū)域中獲得所需相對濕度所需要的孔尺寸。
蒸發(fā)器32例如可以采用如在US6099404中所公開的對于其附圖中附 圖標(biāo)記1所表示的元件的設(shè)計。因此，蒸發(fā)器32可包括熱交換器，向 熱交換器供給熱空氣，利用其熱能來蒸發(fā)容納在蒸發(fā)器32中的水。通 過熱空氣進料管54將熱空氣引入蒸發(fā)器32的底部區(qū)域、使其流過熱交 換器并在蒸發(fā)器32的底部區(qū)域中與所產(chǎn)生的蒸汽混合，這樣在收集管 線36中攜帶的蒸汽流是蒸汽-空氣混合物。在熱空氣進料管54中，可 以安裝流量閥56,利用該流量閥可以控制流入蒸發(fā)器32中的熱空氣流 量。該流量閥56的控制同樣也可以通過電子控制單元28來實現(xiàn)。
可沿?zé)峥諝鈏W管54獲得的熱空氣可以由獨立于加濕系統(tǒng)30存在的 航空器的熱空氣回路轉(zhuǎn)移分出。在這種情況下，它例如可以是引擎排放的 空氣、調(diào)節(jié)空氣(Trim Air)或再循環(huán)空氣。航空器的常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)(包 括沒有強制加濕的那些)在它們的熱空氣回路中攜帶這些類型空氣中的一 種或更多種。
甚至可以是，航空器的現(xiàn)有熱空氣回路在適合于加濕系統(tǒng)的壓力(即 例如約1000亳巴的壓力)下供給熱空氣。在這種情況下，可以不必將單獨 調(diào)節(jié)可利用的熱空氣作為加濕系統(tǒng)30的功能的一部分。如果可在足夠高的 壓力(但是該壓力明顯高于在收集管線36中所需的壓力)下利用熱空氣，
此減壓的熱空氣引入到蒸發(fā)器32中。減壓機構(gòu)可以是常規(guī)的減壓閥。如果 需要，圖l所示的流量閥56也可以用于對供給熱空氣減壓的目的。
還可以想到拔_供壓力測量裝置，測量供給熱空氣的壓力或/和收集管線 36中的壓力，其中電子控制單元28才艮據(jù)所測量的壓力來控制布置在熱空 氣*管54中的例如閥56的形式的壓力控制元件，4吏得所測量的壓力對 應(yīng)于所需的設(shè)定壓力。
作為利用航空器的已有熱空氣的變化方案，加濕系統(tǒng)30可以包括電加 熱器(沒有具體示出)以通過加熱冷空氣產(chǎn)生蒸發(fā)水所需的熱空氣。冷空 氣加熱例如可以在單獨的加熱室中進行，該加熱室通過熱空氣進料管54連接蒸發(fā)器32?；蛘?，加熱器可以沿i^管54布置使得在管54中攜帶的 冷空氣在其通往蒸發(fā)器32的途中被加熱。同樣冷空氣可以僅僅在蒸發(fā)器 32中、在其中提供的加熱空間中被加熱。利用減壓閥或經(jīng)由控制單元28 的壓力調(diào)節(jié)回路引導(dǎo)，引入到蒸發(fā)器32的熱交換器中的空氣壓力同樣也可 以得以調(diào)節(jié)，使得在收集管線36中獲得高于必要的艙室壓力的所需限定壓 力。
甚至可以想到不必使用熱交換器以及不必使用熱空氣，而是利用適當(dāng) 的電加熱器來加熱蒸發(fā)器32中的水。在這種形式的結(jié)構(gòu)中，所得蒸汽不與 熱空氣混合。在收集管線36中的蒸汽流因此基本上只包含水蒸汽。此外， 利用減壓閥裝置或壓力調(diào)節(jié)回路,可以保證在收集管線36中釋放的水蒸汽 具有例如大約1000亳巴的所需高壓。
權(quán)利要求
1. 一種用于為航空器提供加濕環(huán)境空氣的設(shè)備，包括第 一管線裝置(22),所述第 一管線裝置提供供給空氣并且將所述供 給空氣從所述第一管線裝置吹入所述航空器內(nèi)部(10)，蒸發(fā)裝置(32)，所述蒸發(fā)裝置提供蒸汽流，所述蒸汽流的壓力至 少大致相當(dāng)于所述航空器的必要內(nèi)部壓力以上的預(yù)定壓力值，第二管線裝置(36,38,40)，所述第二管線裝置攜帶所述蒸汽流并且 通向所述第一管線裝置(22),和孔裝置(52),特別是可調(diào)節(jié)的孔裝置(52),所述孔裝置布置在所 述第二管線裝置(36,38,40)中，用于降低所述蒸汽流的壓力。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于，所述第一管線裝置(22)包括 與所述航空器的多個單獨空氣調(diào)節(jié)的內(nèi)部區(qū)域(12-18)中的每一區(qū)域 相連通的一個供給空氣管線分支(22)，所述第二管線裝置(36,38,40) 包括多個蒸汽流管線分支(40)，所述蒸汽流管線分支(40)各自通向 所述供給空氣管線分支(22)中的其一，并且從攜帶由所述蒸發(fā)裝置產(chǎn) 生的蒸汽流的公共蒸汽流收集管線(36)來供給所述蒸汽流管線分支(40)，以及所述孔裝置(52)包括在每一個所述蒸汽流管線分支(40) 中的一個孔，特別是單獨可調(diào)節(jié)的孔。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的設(shè)備，其特征在于，所述蒸發(fā)手段(32 )包括 熱交換器裝置，向所述熱交換器裝置供給熱空氣以蒸發(fā)容納在蒸發(fā)箱中 的水。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的設(shè)備，其特征在于，產(chǎn)生所述蒸汽流的所述蒸發(fā) 裝置(32)將所產(chǎn)生的水蒸汽與至少一部分所述熱空氣混合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的設(shè)備，其特征在于，所述蒸發(fā)裝置(32 )包括 電加熱器，用于加熱并蒸發(fā)容納在蒸發(fā)中的水。
全文摘要
一種用于為航空器提供加濕環(huán)境空氣的設(shè)備，包括提供供給空氣并且將供給空氣吹入航空器內(nèi)部(10)的第一管線裝置(22)。該設(shè)備還包括蒸發(fā)裝置(32)，該蒸發(fā)裝置供給蒸汽流，所述蒸汽流的壓力至少大致相當(dāng)于航空器的必要內(nèi)部壓力以上的預(yù)定壓力值。通向第一管線裝置(22)的第二管線裝置(36，38，40)攜帶所述蒸汽流。在第二管線裝置(36，38，40)中布置任選可調(diào)節(jié)的孔裝置(52)，用于降低蒸汽流的壓力。
文檔編號B64D13/06GK101312878SQ200680042622
公開日2008年11月26日 申請日期2006年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月17日
發(fā)明者托馬斯·舍雷爾, 霍爾格·巴曼 申請人:空中客車德國有限公司