BRPI0706286A2 - sistema de condicionamento de ar para aeronave - Google Patents
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Abstract
SISTEMA DE CONDICIONAMENTO DE AR PARA AERONAVE A invenção refere-se a um sistema de condicionamento de ar para aeronave com pelo menos uma linha de suprimento de ar fresco (14) para transportar ar fresco para dentro de uma cabine de aeronave, em que o ar fresco é soprado para dentro da cabine de aeronave através de pelo menos um descarregador (48). A fim de formar o sistema de modo a economizar peso e custos, uma unidade de ciclone (10) é disposta na vizinhança do descarregador (48), a unidade tendo uma abertura de entrada (12), que se comunica com a linha de suprimento de ar fresco (14), uma abertura de admissão (28), através de que ar é succionado em a partir da cabine de aeronave, e pelo menos uma abertura de saída (24), que se comunica com o pelo menos um descarregador (48), em que um fluxo de ciclone é produzido na unidade de ciclone (10) durante operação do sistema de condicionamento de ar para aeronave por meio do ar fresco que serve como ar de entrada e ainda em que ar é succionado através da abertura de admissão (28) a partir da cabine de aeronave e expelido juntamente com o ar fresco através da abertura de saída (24).
Description
"SISTEMA DE CONDICIONAMENTO DE AR PARA AERONAVE"
A presente invenção refere-se a um sistema decondicionamento de ar para aeronave com pelo menos uma linha desuprimento de ar fresco para transportar ar fresco para dentro de uma cabinede aeronave, em que o ar fresco é soprado para dentro da cabine de aeronaveatravés de pelo menos um descarregador. A este respeito, "ar fresco" significaar que ainda não esteve na cabine de aeronave. O ar fresco usualmenteprovém de uma assim chamada AGU (unidade de geração de ar), isto é, umsistema de tratamento de ar que, usando ar sangrado do motor, provê ar frescoapropriadamente condicionado que pode ser transportado para dentro dacabine de aeronave. No presente caso, o termo "cabine de aeronave" éentendido como sendo o interior de uma cabine de aeronave. Esta pode ser acabine de pilotagem dos pilotos, o compartimento de passageiros e/ou ocompartimento de carga.
A fim de reduzir a quantidade de ar fresco requerida para acabine de aeronave, é conhecido recircular certa proporção do ar que estácontido na cabine de aeronave, isto é, retirar esta proporção a partir da cabinede aeronave, para tratá-la e então retorná-la para a cabine de aeronave,usualmente juntamente com o ar fresco que é em qualquer casocontinuamente suprido à cabine de aeronave. Para esta finalidade, o arrecirculado tem que ser misturado com o ar fresco, que usualmente é efetuadoem um local central, por exemplo, em um misturador conectado a jusante daunidade de tratamento de ar central (AGU). Isto obviamente requer longospercursos de linha, que não somente aumentam os custos de produção, mastambém ocupam espaço de instalação e tem conseqüências de aumento depeso.
O objetivo da invenção é, por conseguinte, prover um sistemade condicionamento de ar aperfeiçoado para aeronave, que elimina osproblemas acima mencionados.Partindo de um sistema de condicionamento de ar paraaeronave, geralmente conhecido, como inicialmente mencionado, esteobjetivo é atingido de acordo com a invenção pelo fato de que uma unidadede ciclone é disposta na vizinhança do descarregador, em que a unidade temuma abertura de entrada, que se comunica com a linha de suprimento de arfresco, uma abertura de admissão, através de que ar é succionado a partir dacabine de aeronave, e pelo menos uma abertura de saída, que se comunicacom o pelo menos um descarregador, em que um fluxo de ciclone é produzidona unidade de ciclone durante operação do sistema de condicionamento de arpara aeronave por meio do ar fresco que serve como ar de entrada e ainda emque ar é succionado através da abertura de admissão a partir da cabine deaeronave e expelido juntamente com o ar fresco através da abertura de saída.O sistema de acordo com a invenção, por conseguinte, precisa longas linhasmeramente para o ar fresco que deve ser suprido, enquanto o ar é tomado apartir da cabine de aeronave e deve ser recirculado é misturado com o arfresco e pode opcionalmente ser também limpo localmente na unidade deciclone. O sistema de acordo com a invenção, por conseguinte, reduz o peso erequer pouco dispêndio de montagem. Além disto, ele tem a forma que éotimizada em termos de fluido.
Aqui, as palavras "na vizinhança do descarregador" significamque a unidade de ciclone não representa uma unidade de mistura central que éresponsável por uma pluralidade de descarregadores, mas que uma unidade deciclone é associada com cada descarregador ou poucos descarregadoresjuntamente, a abertura de admissão desta unidade se comunica com a cabinede aeronave ou diretamente ou através de um curto duto de admissão. No casomais simples, o descarregador é um componente que define uma abertura deefluxo. Em uma outra forma desenvolvida, o descarregador pode ter uma oumais palhetas de guia que transpõem a abertura de efluxo a fim de distribuir oar que flui para fora em uma maneira mais uniforme e/ou para direcioná-loem uma certa direção.
De acordo com uma forma de concretização preferida, umcorpo principal da unidade de ciclone é de construção horizontalmentedividida e compreende uma parte superior, que em sua região central define aabertura de saída, e uma parte inferior, que, juntamente com a parte superior,define um espaço oco toroidal cuja parede radialmente interna é formada pormeio de um cone truncado oco estendendo-se da parte inferior para cima epara dentro da região da abertura de saída. Um fluxo de ciclone é produzidonum espaço oco toroidal por meio de introdução do ar de entradatangencialmente. Uma forma de concretização deste tipo é barata de serfabricado e fácil de ser montado.
A seção transversal máxima do cone truncado ocopreferivelmente forma a abertura de admissão na forma de concretizaçãoacima mencionada. Como mencionado, a abertura de admissão pode ousuccionar ar diretamente a partir da cabine de aeronave, por exemplo, nocompartimento de carga de uma aeronave, em que a unidade de ciclone podeser disposta sem ser ocultada, ou ela pode se comunicar com um curto duto deadmissão através do qual o ar é succionado para dentro, por exemplo, de umcompartimento de passageiros de uma aeronave comercial. No último caso, aunidade de ciclone é preferivelmente provida em uma maneira oculta, porexemplo, atrás de painéis de cobertura da cabine de aeronave. Se a abertura deadmissão se comunicar diretamente com a cabine de aeronave, uma grade deproteção preferivelmente transpõe a seção transversal de abertura de admissãoa fim de prevenir que partes indesejáveis penetrem na unidade de ciclone.
Como já mencionado, a abertura de saída da unidade deciclone pode também se comunicar com dois ou mais descarregadores, emlugar de com um. Particularmente, quando a abertura de saída se comunicacom mais que um descarregador, cada descarregador se comunica com aabertura de saída através de uma linha de exaustão. Quando comparada comas linhas requeridas em um sistema de condicionamento de ar tendo umaunidade de mistura central, estas linhas de exaustão são também muito curtas,e seu comprimento pode corresponder aproximadamente ao comprimento doduto de admissão, se um tal duto de admissão for provido.
Em uma forma de concretização em que cada descarregador secomunica com a abertura de saída da unidade de ciclone através de uma linhade exaustão, cada linha de exaustão preferivelmente abre-se para fora pormeio de sua extremidade que é oposta ao descarregador em um elementodistribuidor que se comunica diretamente com a abertura de saída da unidadede ciclone. Uma pluralidade de descarregadores pode nesta maneira sersuprida em uma maneira economizadora de espaço por de uma e da mesmaunidade de ciclone. De acordo com uma configuração preferida, o elementodistribuidor compreende um corpo toroidal com uma abertura central queestabelece a comunicação com a abertura de saída da unidade de ciclone, e aslinhas de exaustão se estendem radialmente para fora a partir do corpotoroidal. O fluxo de ciclone que é inicialmente produzido na unidade deciclone é mantido em um elemento distribuidor de deste tipo, de modo que oar fresco que é misturado com o ar recirculado pode ser uniformementedistribuído para os descarregadores individuais. Em uma maneiraestruturalmente vantajosa, cada linha de exaustão é preferivelmente deformação dividida horizontalmente, e pode, por conseguinte, ser facilmenteimplementada, por exemplo, como uma parte moldada por injeção, efacilmente montada.
Se desejado, a unidade de ciclone pode ao mesmo tempo servircomo um separador para partículas contidas no ar sem um alto dispêndioestrutural adicional.
Uma forma de concretização de uma unidade de ciclone deacordo com a invenção para um sistema de condicionamento de ar paraaeronave é ilustrada em detalhe a seguir com base nas figuras esquemáticasacompanhantes, em que:
a figura 1 mostra uma unidade de ciclone de um sistema decondicionamento de ar para aeronave de acordo com a invenção em umarepresentação tridimensional e explodida,
a figura 2 é uma representação tridimensional, aberta rompidatransversalmente, da unidade de ciclone da figura 1, e
a figura 3 é outra representação tridimensional, aberta rompidalongitudinalmente, da unidade de ciclone da figura 1.
A figura 1 mostra em uma representação tridimensionalexplodida uma unidade de ciclone 10, a abertura de entrada 12 desta secomunica com a linha de suprimento de ar fresco 14 de um sistema decondicionamento de ar para aeronave. A linha de suprimento 14 transporta arfresco, que usualmente provém da unidade de tratamento de ar central (AGU= unidade de geração de ar) da aeronave, para a unidade de ciclone 10.
A unidade de ciclone 10 tem um corpo principal 16 (ver a figura 2) consistindo de uma parte inferior 18 e uma parte superior 20 (ver afigura 1) que conjuntamente definem um espaço oco toroidal 22 no interior docorpo principal 16. A parte superior 20 tem uma região aberta central queforma uma abertura de saída 24 da unidade de ciclone 10. Uma parederadialmente interna do espaço oco toroidal 22 é formada por meio de um conetruncado oco 26 que se estende para cima a partir do fundo da parte inferior18 e termina aproximadamente em uma região da abertura de saída 24 (verem particular a figura 2). Na forma de construção representada, o conetruncado oco 26 é formado integralmente com a parte inferior 18.
A seção transversal máxima, posicionada na região do fundoda parte inferior 18, do cone truncado oco 26, forma uma abertura deadmissão 28 da unidade de ciclone 10 que, por razões de segurança, étransposta por meio de uma grade de proteção 30 que é fixada em um anel 32na parte inferior 18 (ver as figuras 1 e 3).Um elemento distribuidor 34 se comunica diretamente com aabertura de saída 24 da unidade de ciclone 10, elemento este que, no exemplorepresentado, é de construção integral e compreende um corpo toroidal 36com uma abertura central inferior 38 que está voltada para a abertura de saída-24 e se comunica com a última, no estado montado. Através da abertura desaída 24 da unidade de ciclone 10 e da abertura inferior 38 do elementodistribuidor 34, o espaço oco toroidal 22 está em comunicação fluídica comum espaço oco toroidal adicional 37 formado no interior do corpo toroidal 36(ver as figuras 2 e 3). Estendendo-se a partir do elemento distribuidor 34 naforma de construção ilustrada, mais especificamente a partir do corpo toroidal-36 do mesmo, são dois flanges 40 arranjados um oposto ao outro, os quaisdrenam o espaço oco toroidal adicional 37 no elemento distribuidor 34 e servepara prover uma respectiva linha de exaustão 42, linhas estas que se estendemsubstancialmente radialmente para fora a partir do corpo toroidal 36. Umareentrância 43 (ver a figura 3) é formada na região central da face de toposuperior do elemento distribuidor 34, reentrância esta que se estende paradentro do elemento distribuidor 34 na direção da extremidade livre do conetruncado oco 26 da unidade de ciclone 10.
Cada linha de exaustão 42 é dividida horizontalmente e, porconseguinte, consiste de uma parte de linha de exaustão inferior 44 e umaparte de linha de exaustão superior 46 (ver a figura 1). Um descarregador 48 édisposto na extremidade livre de cada linha de exaustão 42, sendo formado naforma de concretização ilustrada por meio de uma grade de sopragem parafora que é integrada na abertura formada na extremidade livre da linha deexaustão 42.
A operação da unidade de ciclone 10 deve agora ser ilustrada.Ar fresco é suprido como ar de entrada para a unidade de ciclone 10 atravésde A linha de suprimento 14. Este ar de entrada flui através da abertura deentrada 12 tangencialmente para dentro do espaço oco toroidal 22 da unidadede ciclone 10 e desenvolve na última um fluxo do tipo de ciclone. O fluxo deciclone gera em seu centro radialmente interno, também chamado olho, umapressão negativa que causa com que ar de cabine seja succionado para dentroda unidade de ciclone 10 através da abertura de admissão 28 e do conetruncado oco 26. Depois de o ar de cabine que foi succionado e ter fluidoatravés da extremidade livre do cone truncado oco 26, ele se choca na face 50,plana neste caso, que é formada por meio da reentrância central 43 doelemento distribuidor 34 e radialmente para fora deflete o ar que é succionadopara dentro e que deve ser recirculado.
O ar fresco circulando no espaço oco toroidal 22 se move,enquanto está continuamente circulando, através da abertura de saída 24 daunidade de ciclone 10, e a abertura 38 do elemento distribuidor para cima paradentro do elemento distribuidor 34, onde ele encontra o ar de cabine que édefletido por meio da face 50 e que fluiu através da abertura de admissão 28para dentro da unidade de ciclone 10. As duas massas de ar, ar fresco e ar decabine succionado, agora circulam conjuntamente no espaço oco toroidaladicional 37, que é formado por meio do corpo toroidal 36 do elementodistribuidor 34, e em no processo se misturam intimamente. Existe tambémum fluxo de ciclone no espaço oco toroidal adicional 37.
O ar que é misturado desta maneira deixa o elementodistribuidor 34 na direção radial através dos flanges 40 e flui através daslinhas de exaustão 42 para os descarregadores 48 e através de destes paradentro da cabine de aeronave.
Todos os componentes do arranjo descrito acima podem serconstruídos de maneira barata com partes de plástico moldadas por injeção.
Claims (11)
1. Sistema de condicionamento de ar para aeronave, com pelomenos uma linha de suprimento de ar fresco (14) para transportar ar frescopara dentro de uma cabine de aeronave, em que o ar fresco é soprado paradentro da cabine de aeronave através de pelo menos um descarregador (48),caracterizado pelo fato de que uma unidade de ciclone (10) é disposta navizinhança do descarregador (48), a unidade tendo uma abertura de entrada(12), que se comunica com a linha de suprimento de ar fresco (14), umaabertura de admissão (28), através da qual o ar é succionado a partir da cabinede aeronave, e pelo menos uma abertura de saída (24), que se comunica com opelo menos um descarregador (48), em que um fluxo de ciclone é produzidona unidade de ciclone (10) durante operação do sistema de condicionamentode ar para aeronave por meio do ar fresco que serve como ar de entrada eainda em que ar é succionado através da abertura de admissão (28) a partir dacabine de aeronave e expelido juntamente com o ar fresco através da aberturade saída (24).
2. Sistema de condicionamento de ar para aeronave de acordoa reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a abertura de admissão (28)se comunica com a cabine de aeronave através de um duto de admissão.
3. Sistema de condicionamento de ar para aeronave de acordoa reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a abertura de admissão (28)se comunica diretamente com a cabine de aeronave.
4. Sistema de condicionamento de ar para aeronave de acordocom qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que umcorpo principal (16) da unidade de ciclone (10) é de construçãohorizontalmente dividida, tendo uma parte superior (20), que define a aberturade saída (24) em sua região superior, e uma parte inferior (18), que,juntamente com a parte superior (20), define um espaço oco toroidal (22) cujaparede radialmente interna é formada por meio de um cone truncado oco (26)estendendo-se da parte inferior (18) para cima para dentro da região daabertura de saída (24).
5. Sistema de condicionamento de ar para aeronave de acordoa reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a seção transversal máximado cone truncado oco (26) forma a abertura de admissão (28).
6. Sistema de condicionamento de ar para aeronave de acordocom qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato deque a abertura de saída (24) se comunica com dois ou mais descarregadores(48).
7. Sistema de condicionamento de ar para aeronave de acordocom qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato deque cada descarregador (48) se comunica com a abertura de saída (24) atravésde uma linha de exaustão (42).
8. Sistema de condicionamento de ar para aeronave de acordoa reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que cada linha de exaustão (42)abre-se para fora por meio de sua extremidade que é oposta ao descarregador(48) em um elemento distribuidor (34) que se comunica diretamente com aabertura de saída (24).
9. Sistema de condicionamento de ar para aeronave de acordoa reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o elemento distribuidor (34)compreende um corpo toroidal (36) com uma abertura central (38) queestabelece a comunicação com a abertura de saída (24), e que as linhas deexaustão (42) se estendem radialmente para fora a partir do corpo toroidal(36).
10. Sistema de condicionamento de ar para aeronave de acordoa reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que cada linha de exaustão (42) éde formação dividida horizontalmente.
11. Sistema de condicionamento de ar para aeronave de acordocom qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato deque a unidade de ciclone (10) ao mesmo tempo serve como um separador parapartículas contidas no ar.
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