[实用新型]一种动力涡轮驱动的全封闭空气循环制冷系统

说明书

所属技术领域

本实用新型属于飞机环境控制系统构型设计领域，涉及大型军民用飞机的环境控制系统或电子设备制冷系统的改进。

背景技术

大多数飞机的制冷组件采用升压式空气循环制冷系统，该系统直接从发动机引气，经过初级热交换器、压气机、次级热交换器、涡轮与水分离器通入座舱，最后排出机外。该系统保证座舱增压，增大涡轮膨胀比，使涡轮运转平稳，增加涡轮使用寿命。

该系统为开式循环需要较大的发动机引气，增加了系统性能代偿损失；采用初级热交换器作为预冷器，丧失了一大部分引气中的能量；此外，需要冲压空气作为冷源冷却热交换器内的空气，也存在大的系统性能代偿损失。

实用新型内容

本实用新型的目的是：为了满足不断发展的大型军民用飞机的环境控制系统，提出一种重量轻，对载机性能影响小，代偿性能损失小的动力涡轮驱动的全封闭空气循环制冷系统。

本实用新型的技术方案是：系统由压力调节关断活门1、调速活门2、动力涡轮3、压气机4、热交换器5、冷却涡轮6、水分离器7、关断活门8和旁路活门9组成。其中在压力调节关断活门1的下游连接调速活门2和关断活门8；调速活门2下游连接动力涡轮3，关断活门8下游连接压气机4，在压气机4出口与冷却涡轮6入口之间安装一个热交换器5，在冷却涡轮6下游连接一个水分离器7，热交换器5与水分离器7之间设有一个旁路活门9。

本实用新型的优点是：直接引用发动机引气通过动力涡轮驱动同轴工作的压气机，充分利用了发动机引气能量，避免依赖载机电源，增大冷却涡轮温降和系统制冷量，增大冷却涡轮的进气度，减小冷却涡轮尺寸，进而减小系统重量；全封闭式空气循环制冷系统能减小发动机引气量，取消冲压空气，从而减小系统的代偿性能损失。

附图说明

图1是本实用新型的构型原理图；

其中，1是压力调节关断活门，2是调速活门，3是动力涡轮，4是压气机，5是热交换器，6是冷却涡轮，7是水分离器，8是关断活门，9是旁路活门。

具体实施方式

下面对本实用新型做进一步详细说明。本实用新型要解决的技术问题是：克服现有系统依赖载机电源，代偿阻力大，重量大等问题，设计了动力涡轮驱动的全封闭空气循环制冷系统。

参见图1。本实用新型系统由压力调节关断活门1、调速活门2、动力涡轮3、压气机4、热交换器5、冷却涡轮6、水分离器7、关断活门8和旁路活门9组成。其中在压力调节关断活门1的下游连接调速活门2和关断活门8；调速活门2下游连接动力涡轮3，关断活门8下游连接压气机4，在压气机4出口与冷却涡轮6入口之间安装一个热交换器5，在冷却涡轮6下游连接一个水分离器7，热交换器5与水分离器7之间设有一个旁路活门9。动力涡轮（3），压气机（4）与冷却涡轮（6）同轴安装。

通过气源引气，经过压力调节关断活门1后分为两支路。一路经过调速活门2，部分空气进入动力涡轮3膨胀输出机械功，膨胀降温后的气体作为热交换器5的冷源与压气机4后的高温高压气体换热；另一支路的空气经过关断活门8，通过压气机4被压缩后，进入热交换器5降低温度，进入冷却涡轮6进一步膨胀降温，降温后的空气通过水分离器7，水分离器7将冷却后的空气中冷凝下来的水分除去，除水后的低温空气进入座舱或者电子设备舱，热交换器5出口的一部分热空气通过旁路活门9，可用来调节冷却涡轮6出口的空气温度。从座舱或电子设备舱出来的空气再次进入压气机4，不断进行循环。

本实用新型可应用于大型飞机座舱或电子设备独立的空气循环制冷系统，保证座舱的环境舒适，其内设备在干燥、清洁和温度适宜的环境中可靠工作。动力涡轮具有可调截面喷嘴，通过调节进气道喷管面积可使引气压力与所需制冷量相匹配。对于应用于座舱的空气循环系统，还需在座舱出口进入压气机的管路上设置高效的过滤净化装置，以保证进入座舱的空气品质。