專利名稱：壓縮空氣產(chǎn)生系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生壓縮空氣的系統(tǒng)，具體來說涉及一種用于從過熱蒸汽產(chǎn)生壓縮空氣的系統(tǒng)，該壓縮空氣用于供應(yīng)到飛機(jī)的壓縮空氣系統(tǒng)中并用于啟動(dòng)例如飛機(jī)引擎的燃?xì)鉁u輪機(jī)。
背景技術(shù)：
燃?xì)鉁u輪機(jī)必須在壓力比足以借助于燃料運(yùn)轉(zhuǎn)燃?xì)鉁u輪機(jī)之前產(chǎn)生足夠速度的旋轉(zhuǎn)?，F(xiàn)今，燃?xì)鉁u輪機(jī)主要通過機(jī)械驅(qū)動(dòng)器啟動(dòng)，所述機(jī)械驅(qū)動(dòng)器例如為通過電動(dòng)起動(dòng)機(jī)方式驅(qū)動(dòng)，或者燃?xì)鉁u輪機(jī)以氣動(dòng)方式啟動(dòng)。但是，例如飛機(jī)引擎的燃?xì)鉁u輪機(jī)的自給式電啟動(dòng)需要非常高的電功率和特別重的起動(dòng)電動(dòng)機(jī)。氣動(dòng)啟動(dòng)過程需要非常高的空氣壓力輸出，這不可能由移動(dòng)單元獲得。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于發(fā)明一種系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)可以容易地支持例如飛機(jī)引擎的燃?xì)鉁u輪機(jī)的啟動(dòng)過程。
所述目的的可行解決方案在權(quán)利要求1、2、9和10中披露。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式在從屬權(quán)利要求中陳述。
根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的示例性實(shí)施方式的特征在于使用蒸汽發(fā)生器、具體是氫/氧蒸汽發(fā)生器，通過該蒸汽發(fā)生器可產(chǎn)生足夠高的蒸汽壓力和輸出。而后，此蒸汽或包含蒸汽和所供應(yīng)的空氣的熱混合物可用于啟動(dòng)例如飛機(jī)渦輪機(jī)的燃?xì)鉁u輪機(jī)。這可以在沒有迄今所使用的啟動(dòng)輔助裝置——例如起動(dòng)電動(dòng)機(jī)——的情況下進(jìn)行。作為可替選的方案，所產(chǎn)生的蒸汽還可以直接供應(yīng)到壓縮空氣系統(tǒng)。
通過使用H2/O2蒸汽發(fā)生器來啟動(dòng)引擎/燃?xì)鉁u輪機(jī)，由于高功率密度，與電動(dòng)起動(dòng)器變例的情況相比，可減小飛機(jī)重量。
根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)的可替選的示例性實(shí)施方式，由H2/O2蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的蒸汽被供應(yīng)至包括蒸汽渦輪機(jī)和壓縮機(jī)的壓縮空氣發(fā)生器，以產(chǎn)生能為啟動(dòng)固定的或移動(dòng)的燃?xì)鉁u輪機(jī)所使用或能夠供應(yīng)至壓縮空氣系統(tǒng)的足夠量的壓縮空氣。
H2/O2蒸汽發(fā)生器的原理簡(jiǎn)單且其功率密度高，從而，基于此的起動(dòng)器單元特別可用于要求單位體積重量輕、經(jīng)濟(jì)性好以及快速響應(yīng)性的領(lǐng)域中。
代替在H2/O2蒸汽發(fā)生器中使用純氧，還可以使用空氣或空氣和氧的混合物。但是，這產(chǎn)生了增加NOx排放的不利之處。
根據(jù)本發(fā)明，對(duì)RAT(RAM空氣渦輪機(jī))的替換是可行的，因?yàn)榭捎蒆2/O2蒸汽發(fā)生器和渦輪機(jī)的組合代替RAT，其中，所述H2/O2蒸汽發(fā)生器和渦輪機(jī)的組合通過蒸汽驅(qū)動(dòng)的渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)例如發(fā)生器且/或產(chǎn)生液壓和/或熱壓縮空氣。因此，根據(jù)本發(fā)明，與傳統(tǒng)的RAT相比，可實(shí)現(xiàn)重量減輕以及性能優(yōu)化。
因?yàn)镠2/O2蒸汽發(fā)生器能夠產(chǎn)生高蒸汽壓力和高輸出，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的另一示例性實(shí)施方式，可以使用由H2/O2蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的蒸汽來驅(qū)動(dòng)蒸汽渦輪機(jī)并轉(zhuǎn)而使用該蒸汽渦輪機(jī)來驅(qū)動(dòng)用于壓縮空氣系統(tǒng)的壓縮空氣發(fā)生器。可行的應(yīng)用場(chǎng)合例如可涉及諸如飛機(jī)的交通工具中的壓縮空氣系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)特別在交通工具外部沒有可獲取的外部能源以及需要高性能的情況下提供有利之處。
根據(jù)本發(fā)明的這種蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)在飛機(jī)中的使用例如可以用在防冰系統(tǒng)(例如在機(jī)翼上)中。迄今為止，這種壓縮空氣系統(tǒng)都是由從引擎之后放出的熱壓縮空氣注入。當(dāng)存在結(jié)冰的危險(xiǎn)時(shí)，在整個(gè)飛行期間而不僅是爬升和下降階段都未使用這些系統(tǒng)。但是，壓縮空氣從引擎放出導(dǎo)致了引擎性能的損失、消耗增加以及由此導(dǎo)致較高的起飛重量。在通過來自引擎的壓縮空氣操作的防冰系統(tǒng)中所獲得的效率低，從而由根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)替換和/或支持該系統(tǒng)可具有明顯效果。在這種布置中，通過由過熱蒸汽操作的壓縮空氣發(fā)生器(例如具有壓縮機(jī)的蒸汽渦輪機(jī))產(chǎn)生壓縮空氣。進(jìn)一步的選擇可包括過熱蒸汽與空氣混合和/或通過空氣冷卻過熱蒸汽以及直接使用所述蒸汽。
由于根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的高效性，因此根據(jù)本發(fā)明，防冰單元和整個(gè)飛機(jī)的重量可得以減輕。以此方式，可提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，并且能降低廢氣排放。
由根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)產(chǎn)生的壓縮空氣還可用于諸如空調(diào)系統(tǒng)等的其他壓縮空氣系統(tǒng)，用以代替使用引擎放氣。在此布置中，對(duì)傳統(tǒng)系統(tǒng)的完全替代或支持(例如用以避免峰值負(fù)荷例如，快速減壓)是可能的。根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)，通過由過熱蒸汽操作的壓縮空氣發(fā)生器(例如具有壓縮機(jī)的蒸汽渦輪機(jī))產(chǎn)生壓縮空氣。


以下參照優(yōu)選實(shí)施方式結(jié)合圖1描述根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)。圖1示出用于飛機(jī)的根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施方式的示意性框圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，系統(tǒng)1的特征具體在于H2/O2蒸汽發(fā)生器2產(chǎn)生過熱蒸汽，該過熱蒸汽用于支持飛機(jī)中的壓縮系統(tǒng)以及用于啟動(dòng)引擎的起動(dòng)器機(jī)構(gòu)，如下所述。
H2/O2蒸汽發(fā)生器2是公知的；其主要用于蒸汽殺菌、生物反應(yīng)器的溫度控制、食品、包裝材料、醫(yī)療器具、紡織品以及溶液，且其還用于在制藥業(yè)中產(chǎn)生純凈水。
H2/O2蒸汽發(fā)生器2包括其中氫和氧(或空氣)以受控方式彼此反應(yīng)以產(chǎn)生蒸汽的系統(tǒng)。具體來說，H2/O2蒸汽發(fā)生器2根據(jù)噴氣推進(jìn)原理產(chǎn)生化學(xué)計(jì)量的氫/氧混合物，該化學(xué)計(jì)量的氫/氧混合物以受控方式燃燒而形成蒸汽。
如圖1所示，該系統(tǒng)進(jìn)一步包括冷卻單元3，以便將水或空氣供應(yīng)到已經(jīng)產(chǎn)生的蒸汽，由此，純蒸汽的狀態(tài)參數(shù)的目標(biāo)設(shè)定成為可能。借助于冷卻單元3，蒸汽參數(shù)可在短時(shí)間內(nèi)以目標(biāo)方式設(shè)定。過熱蒸汽發(fā)生器2的有利之處在于其高純度、短響應(yīng)時(shí)間、狀態(tài)參數(shù)的調(diào)節(jié)選擇及其小的幾何尺寸。
根據(jù)本發(fā)明，借助于H2/O2蒸汽發(fā)生器2和冷卻裝置3，例如由于注入水或混合空氣來冷卻而可將蒸汽溫度設(shè)定在例如200攝氏度到3300攝氏度之間。根據(jù)如圖1所示的優(yōu)選實(shí)施方式，以此方式控制好溫度的過熱蒸汽被供應(yīng)到壓縮空氣發(fā)生器4。壓縮空氣發(fā)生器4例如包括具有壓縮機(jī)6的蒸汽渦輪機(jī)5。蒸汽渦輪機(jī)5由過熱蒸汽運(yùn)轉(zhuǎn)，該過熱蒸汽由冷卻裝置3設(shè)定到預(yù)定溫度。作為替選方案，也可將由H2/O2蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的熱空氣直接(沒有冷卻)供應(yīng)到壓縮空氣發(fā)生器4。以此方式，借助于蒸汽渦輪機(jī)5和壓縮機(jī)6，壓縮空氣發(fā)生器4由過熱蒸汽產(chǎn)生壓縮空氣。
由壓縮空氣發(fā)生器4產(chǎn)生的壓縮空氣例如被供應(yīng)到壓縮空氣系統(tǒng)7，根據(jù)本發(fā)明的壓縮空氣系統(tǒng)7例如包括防冰系統(tǒng)7a、液壓系統(tǒng)7b、空調(diào)系統(tǒng)7c等。
如圖1所示，壓縮空氣發(fā)生器4產(chǎn)生的壓縮空氣還可用于使引擎8達(dá)到在引擎中足以產(chǎn)生允許以燃料運(yùn)轉(zhuǎn)引擎的壓縮空氣比的轉(zhuǎn)速。
盡管上面已經(jīng)參照優(yōu)選實(shí)施方式針對(duì)飛機(jī)描述了本發(fā)明，可以理解，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)還可用于包括需要啟動(dòng)的燃?xì)鉁u輪機(jī)的其他交通工具。此外，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)還可用于固定的燃?xì)鉁u輪機(jī)以啟動(dòng)該燃?xì)鉁u輪機(jī)。
附圖標(biāo)記列表1 系統(tǒng)2 H2/O2蒸汽發(fā)生器3 冷卻系統(tǒng)4 壓縮空氣發(fā)生器5 蒸汽渦輪機(jī)
6 壓縮機(jī)7 壓縮空氣系統(tǒng)7a 防冰系統(tǒng)7b 液壓系統(tǒng)7c 空調(diào)系統(tǒng)8 燃?xì)鉁u輪機(jī)/引擎權(quán)利要求書(按照條約第19第的修改)1.一種系統(tǒng)，其包括用于產(chǎn)生蒸汽的氫/氧蒸汽發(fā)生器，所產(chǎn)生的蒸汽供應(yīng)到燃?xì)鉁u輪機(jī)中，使得在該燃?xì)鉁u輪機(jī)中達(dá)到足以借助燃料運(yùn)轉(zhuǎn)該燃?xì)鉁u輪機(jī)的壓力比之前，所述燃?xì)鉁u輪機(jī)達(dá)到足夠高的轉(zhuǎn)速。
2.一種系統(tǒng)，其包括用于產(chǎn)生蒸汽的蒸汽發(fā)生器以及用于從所述蒸汽產(chǎn)生壓縮空氣的壓縮空氣發(fā)生器。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述壓縮空氣發(fā)生器包括蒸汽渦輪機(jī)和壓縮機(jī)。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，包括用于通過供入水和/或空氣而設(shè)定所希望的蒸汽溫度的冷卻單元。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所產(chǎn)生的壓縮空氣供應(yīng)至飛機(jī)的壓縮空氣系統(tǒng)。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述壓縮空氣系統(tǒng)為防冰系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)或空調(diào)系統(tǒng)至少其中之一。
7.如權(quán)利要求2-6中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所產(chǎn)生的壓縮空氣用于啟動(dòng)燃?xì)鉁u輪機(jī)，以便使該燃?xì)鉁u輪機(jī)達(dá)到足以在引擎中產(chǎn)生允許以燃料操作燃?xì)鉁u輪機(jī)的壓縮空氣比的轉(zhuǎn)速。
8.權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)的應(yīng)用，所述系統(tǒng)代替或支持飛機(jī)中的輔助動(dòng)力裝置和/或RAM空氣渦輪機(jī)。
9.權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)的應(yīng)用，所述系統(tǒng)代替或支持交通工具中的輔助動(dòng)力裝置。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)，其包括用于產(chǎn)生蒸汽的蒸汽發(fā)生器，所產(chǎn)生的蒸汽供應(yīng)到燃?xì)鉁u輪機(jī)中，使得在該燃?xì)鉁u輪機(jī)中達(dá)到足以借助燃料運(yùn)轉(zhuǎn)該燃?xì)鉁u輪機(jī)的壓力比之前，所述燃?xì)鉁u輪機(jī)達(dá)到足夠高的轉(zhuǎn)速。
2.一種系統(tǒng)，其包括用于產(chǎn)生蒸汽的蒸汽發(fā)生器以及用于從所述蒸汽產(chǎn)生壓縮空氣的壓縮空氣發(fā)生器。
3.如權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其中，所述蒸汽發(fā)生器為氫/氧蒸汽發(fā)生器。
4.如權(quán)利要求2或3所述的系統(tǒng)，其中，所述壓縮空氣發(fā)生器包括蒸汽渦輪機(jī)和壓縮機(jī)。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，包括用于通過供入水和/或空氣而設(shè)定所希望的蒸汽溫度的冷卻單元。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所產(chǎn)生的壓縮空氣供應(yīng)至飛機(jī)的壓縮空氣系統(tǒng)。
7.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述壓縮空氣系統(tǒng)為防冰系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)或空調(diào)系統(tǒng)至少其中之一。
8.如權(quán)利要求2-7中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，所產(chǎn)生的壓縮空氣用于啟動(dòng)燃?xì)鉁u輪機(jī)，以便使該燃?xì)鉁u輪機(jī)達(dá)到足以在引擎中產(chǎn)生允許以燃料操作燃?xì)鉁u輪機(jī)的壓縮空氣比的轉(zhuǎn)速。
9.權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)的應(yīng)用，所述系統(tǒng)代替或支持飛機(jī)中的輔助動(dòng)力裝置和/或RAM空氣渦輪機(jī)。
10.權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)的應(yīng)用，所述系統(tǒng)代替或支持交通工具中的輔助動(dòng)力裝置。
全文摘要
一種系統(tǒng)，包括用于產(chǎn)生過熱蒸汽的H
文檔編號(hào)B64D41/00GK101014760SQ200580026861
公開日2007年8月8日 申請(qǐng)日期2005年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月11日
發(fā)明者保羅·J·約恩 申請(qǐng)人:空中客車德國(guó)有限公司