相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求于2016年3月16日提交的美國臨時專利申請?zhí)枮?2/309,076、62/309,080、62/309,081和62/309,084的優(yōu)先權(quán)。優(yōu)先申請的內(nèi)容以其整體通過引用的方式并入本文。

發(fā)明背景

本文公開的主題一般涉及熱交換器，且更具體地涉及具有一體旁通閥的熱交換器。

熱交換器可包括各種組件和/或構(gòu)造以實現(xiàn)期望的流量控制，且因此實現(xiàn)對通過熱交換器的空氣的期望調(diào)節(jié)。根據(jù)構(gòu)造，這種控制可能需要管道、法蘭、密封件、耦接件等，這些可用于幫助流動控制通過熱交換器。然而，這樣的附加元件或組件可增加熱交換器的重量和/或成本。因此，改進(jìn)熱交換器的流量控制和組件數(shù)量可能是有利的。

發(fā)明概要

根據(jù)一個實施方案，提供了一種熱交換器。熱交換器包括熱交換器芯，該熱交換器芯限定至少兩個分離熱交換器流動流；第一集管，其構(gòu)造在熱交換器芯上并流體連接至分離熱交換器流動流中的第一個；第二集管，其構(gòu)造在熱交換器芯上并流體連接至分離熱交換器流動流中的第二個；和一體旁通系統(tǒng)，其被構(gòu)造為用旁通管道將第一集管直接流體連接至第二集管，一體旁通系統(tǒng)在旁通管道內(nèi)具有控制閥并且被構(gòu)造為控制通過旁通管道的流量。

除了本文描述的一個或多個特征之外，或作為替代，熱交換器的其它實施方案可包括旁通管道在旁通管道的第一端處由滑動接頭連接至第一集管。

除了本文描述的一個或多個特征之外，或作為替代，熱交換器的其它實施方案可包括旁通管道在旁通管道的第二端處由固定連接件連接至第二集管。

除了本文描述一個或多個特征之外，或作為替代，熱交換器的其它實施方案可包括固定連接件是固定腔體耦接件、螺栓法蘭、c形夾、d形夾或v形帶中的一種。

除了本文描述的一個或多個特征之外，或作為替代，熱交換器的其它實施方案可包括控制閥是蝶閥、球閥、閘閥、止回閥或截止閥中的一種。

除了本文描述的一個或多個特征之外，或作為替代，熱交換器的其它實施方案可包括第一集管被構(gòu)造為接收熱空氣且第二集管被構(gòu)造為排出冷空氣。

根據(jù)另一個實施方案，提供了一種飛機(jī)的環(huán)境控制系統(tǒng)。環(huán)境控制系統(tǒng)包括冷凝器，所述冷凝器被構(gòu)造為調(diào)節(jié)將要供應(yīng)至飛機(jī)的機(jī)艙的空氣。冷凝器包括熱交換器芯，所述熱交換器芯限定至少兩個分離熱交換器流動流；第一集管，其構(gòu)造在熱交換器芯上并流體連接至分離熱交換器流動流中的第一個；第二集管，其構(gòu)造在熱交換器芯上并流體連接至分離熱交換器流動流中的第二個；和一體旁通系統(tǒng)，其被構(gòu)造為用旁通管道將第一集管直接流體連接至第二集管，一體旁通系統(tǒng)在旁通管道內(nèi)具有控制閥并且被構(gòu)造為控制通過旁通管道的流量。

除了本文描述的一個或多個特征之外，或作為替代，環(huán)境控制系統(tǒng)的其它實施方案可包括沖壓模塊和制冷模塊，其中冷凝器被構(gòu)造在制冷模塊內(nèi)。

除了本文描述的一個或多個特征之外，或作為替代，環(huán)境控制系統(tǒng)的其它實施方案可包括將沖壓模塊流體連接至冷凝器的第一集管的至少一個管道。

除了本文描述的一個或多個特征之外，或作為替代，環(huán)境控制系統(tǒng)的其它實施方案可包括旁通管道在旁通管道的第一端處由滑動接頭連接至第一集管。

除了本文描述的一個或多個特征之外，或作為替代，環(huán)境控制系統(tǒng)的其它實施方案可包括旁通管道在旁通管道的第二端處由固定連接件連接至第二集管。

除了本文描述的一個或多個特征之外，或作為替代，環(huán)境控制系統(tǒng)的其它實施方案可包括固定連接件是固定腔體耦接件、螺栓法蘭、c形夾、d形夾或v形帶中的一種。

除了本文描述的一個或多個特征之外，或作為替代，環(huán)境控制系統(tǒng)的其它實施方案可包括控制閥是蝶閥、球閥、閘閥、止回閥或截止閥中的一種。

除了本文描述的一個或多個特征之外，或作為替代，環(huán)境控制系統(tǒng)的其它實施方案可包括第一集管被構(gòu)造成接收熱空氣且第二集管被構(gòu)造為排出冷空氣。

本發(fā)明的實施方案的技術(shù)效果包括具有一體旁通閥系統(tǒng)的熱交換器，與傳統(tǒng)或常規(guī)的供應(yīng)管道構(gòu)造相比，該系統(tǒng)減少了管道、法蘭、密封件和/或耦接件的數(shù)量。

除非另有明確說明，否則前述特征和元件可以各種組合而沒有排他性地組合。根據(jù)以下描述和附圖，這些特征和元件以及其操作將變得更加明顯。然而，應(yīng)理解，以下描述和附圖旨在本質(zhì)上是說明性和解釋性的而非限制性的。

附圖簡述

在說明書的結(jié)尾處特別指出并明確要求保護(hù)主題。通過以下結(jié)合附圖的具體實施方式，本公開的前述和其它特征以及優(yōu)點是顯而易見的，其中：

圖1a是可并入本公開的各種實施方案的飛機(jī)的示意圖；

圖1b是圖1a的飛機(jī)的隔艙部分的示意圖；

圖2a是可并入本公開的實施方案的飛機(jī)的環(huán)境控制系統(tǒng)的示意透視圖；

圖2b是圖2a的環(huán)境控制系統(tǒng)的第二透視圖；

圖3a是根據(jù)本公開的實施方案的具有一體旁通系統(tǒng)的熱交換器的示意圖；和

圖3b是圖3a的熱交換器和一體旁通系統(tǒng)的分解圖。

具體實施方式

如本文所示和所述，將呈現(xiàn)本公開的各種特征。各個實施方案可具有相同或類似的特征，并且因此相同或類似的特征可用相同附圖標(biāo)記來標(biāo)記，但前面有指示示出該特征的圖的不同第一數(shù)字。因此，例如，圖x中所示的元件“##”可被標(biāo)記為“x##”，且圖z中的類似特征可被標(biāo)記為“z##”。雖然可在一般意義上使用類似的附圖標(biāo)記，但是將描述各種實施方案，并且各種特征可包括改變、變更、修改等，如本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解的那樣，無論是否明確描述或以其它方式將被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解。

如圖1a-1b所示，飛機(jī)101可包括中心翼盒下方的一個或多個隔艙103。隔艙103可包含和/或支撐飛機(jī)101的一個或多個組件。例如，在一些構(gòu)造中，飛機(jī)101可包括隔艙103內(nèi)的環(huán)境控制系統(tǒng)。如圖1b所示，隔艙103包括能夠安裝并進(jìn)入一個或多個組件(例如，環(huán)境控制系統(tǒng))的艙門105。在環(huán)境控制系統(tǒng)的操作期間，飛機(jī)101外部的空氣可通過一個或多個沖壓空氣入口107流入艙門105內(nèi)的一個或多個環(huán)境控制系統(tǒng)中。然后空氣可流過環(huán)境控制系統(tǒng)以被處理并供應(yīng)至飛機(jī)101內(nèi)的各種組件或位置(例如，客艙等)。一些空氣可通過一個或多個沖壓排氣出口109排出。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖2a-2b，示出根據(jù)本公開的實施方案的環(huán)境控制系統(tǒng)200。環(huán)境控制系統(tǒng)200包括由一個或多個管道206a、206b、206c流體連接的沖壓模塊202和制冷模塊204。圖2a示出環(huán)境控制系統(tǒng)200的第一透視圖且圖2b示出環(huán)境控制系統(tǒng)200的第二透視圖。圖2a-2b的環(huán)境控制系統(tǒng)200僅用于說明和解釋目的，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，本公開的各種實施方案可配置有不同類型的環(huán)境控制系統(tǒng)和/或環(huán)境控制系統(tǒng)的不同配置，且因此本討論和相關(guān)聯(lián)的圖示不旨在進(jìn)行限制。

如圖2a-2b所示，沖壓模塊202包括主熱交換器208a和次熱交換器208b。熱交換器208a、208b被構(gòu)造為接收沖壓空氣a沖壓和放出空氣a放氣，以調(diào)節(jié)沖壓模塊202內(nèi)的空氣。沖壓模塊202還包括沖壓出口集管210和沖壓排氣集管212。一個或多個沖壓風(fēng)扇214可位于集管210、212之間。來自沖壓模塊202的空氣可通過管道206a、206b、206c至或自制冷模塊204傳送。

制冷模塊204包括冷凝器熱交換器216和一個或多個空氣循環(huán)機(jī)218。冷凝器熱交換器216可由第一管道206a流體連接至第二熱交換器208b，所述第一管道可將熱空氣供應(yīng)至冷凝器熱交換器216?？諝庋h(huán)機(jī)218可連接至熱交換器208a、208b中的一個或兩個，如圖所示。再循環(huán)空氣a再循環(huán)可被供應(yīng)至來自空氣循環(huán)機(jī)218的渦輪機(jī)出口空氣并與其混合，如圖2a所示。

冷凝器熱交換器216被構(gòu)造為調(diào)節(jié)空氣以將相對較冷空氣或冷空氣a機(jī)艙供應(yīng)至飛機(jī)的機(jī)艙。因此，冷凝器熱交換器216包括出口集管220。通過管道206a供應(yīng)至冷凝器熱交換器216的熱空氣被供給至冷凝器熱交換器216的入口集管222中。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖3a-3b，示出根據(jù)本公開的示例性實施方案的具有一體旁通閥的熱交換器(例如冷凝器熱交換器)的示意圖。雖然本文示出并描述為飛機(jī)的環(huán)境控制單元的制冷模塊的一部分，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，本文提供的實施方案可與任何熱交換器一起使用，因此本圖示和相關(guān)討論不旨在限于特定類型的熱交換器或其構(gòu)造。圖3b示出圖3a的熱交換器構(gòu)造的分解圖。

圖3a-3b示出類似于上面關(guān)于圖2a-2b所示和所述的熱交換器316。例如，熱交換器316包括第一集管324(例如，入口集管)和第二集管326(例如，出口集管)，其中第一集管324和第二集管326均附連或以其它方式連接至熱交換器芯317。熱交換器芯317限定至少兩個分離熱交換器流動流，以實現(xiàn)熱交換并因此實現(xiàn)多個流體和/或工作介質(zhì)之間的熱傳遞，如本領(lǐng)域中已知。管道306被構(gòu)造為將熱空氣供應(yīng)至熱交換器316的第一集管324中，且冷空氣或經(jīng)調(diào)節(jié)的空氣可通過第二集管326離開熱交換器316。

如圖所示，熱交換器316包括一體旁通系統(tǒng)328。在一些實施方案中，一體旁通系統(tǒng)328提供用于分流兩個單獨熱交換器流動流的緊湊裝置。即，在圖3a-3b的構(gòu)造中，一體旁通系統(tǒng)328被構(gòu)造為使得熱空氣能夠直接從第一集管324分流至第二集管326，從而分流熱交換器芯317內(nèi)的熱交換器316的流動流。即，在以下實施方案中，熱入口空氣可直接分流至冷出口。

一體旁通系統(tǒng)328包括從第一端332延伸至第二端334的旁通管道330。如圖所示，旁通管道330的第一端332在第一集管324上的第一旁通端口336處連接至第一集管324，且旁通管道330的第二端334在第二集管326上的第二旁通端口338處流體連接至第二集管326。旁通管道330的第一端332和第一旁通端口336之間的連接可通過滑動接頭或其它可移動/可調(diào)節(jié)的連接件或接頭的方式進(jìn)行。第二端334和第二旁通端口338之間的連接件可包括固定耦接件340。固定耦接件340可在旁通管道330和第二集管326之間提供固定連接。在一些實施方案中，固定耦接件340可以是例如固定腔體耦接件、螺栓法蘭、c形夾、d形夾、v形帶或其它類型的固定連接件。在一些實施方案中，固定耦接件340可被構(gòu)造為對振動和/或操作負(fù)載作出反應(yīng)，使得可最小化一體旁通系統(tǒng)328的損壞和/或疲勞。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，在不脫離本公開的范圍的情況下，可使用不同連接機(jī)構(gòu)。此外，在一些實施方案中，可在不脫離本公開的范圍的情況下切換旁通管道的端部處的特定類型的連接或其構(gòu)造。

為了控制通過一體旁通系統(tǒng)328的流量，控制閥342被構(gòu)造在旁通管道330內(nèi)?？刂崎y342是流量控制閥，其可控制可從第一集管324分流至第二集管326的空氣流量。在一些實施方案中，控制閥342可完全關(guān)閉，使得沒有空氣流可通過或流過旁通管道330?？刂崎y342可以是例如高度閥，諸如蝶閥、球閥、閘閥、止回閥、截止閥等。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，可基于一體旁通系統(tǒng)所應(yīng)用的熱交換器的具體應(yīng)用和構(gòu)造來選擇固定耦接件的類型和/或控制閥的類型(包括閥的致動)。

在一些實施方案中，第一端332處的滑動接頭使得能夠容易地安裝一體旁通系統(tǒng)328。例如，一體旁通系統(tǒng)可被預(yù)制并包裝為完整單元，其可在第一端處滑動與第一集管接合，且然后使用固定耦接件剛性地附接至第二集管。此外，固定耦接件使得能夠簡單地移除和/或更換一體旁通系統(tǒng)或其一部分(例如，控制閥)。

有利地，本文所述的實施方案可消除對傳統(tǒng)外部管道和耦接件的需要，從而導(dǎo)致成本、重量和體積的節(jié)省。例如，與傳統(tǒng)供應(yīng)管道構(gòu)造相比，本公開的實施方案可消除多達(dá)兩個管道、四個法蘭、八個密封件和三個耦接件。

除非本文另有說明或與上下文明確矛盾，否則在說明書的上下文中(特別是在所附權(quán)利要求的上下文中)術(shù)語“一個(不定冠詞)”、“所述(定冠詞)”以及類似引用的使用被解釋為涵蓋單數(shù)和復(fù)數(shù)。結(jié)合數(shù)量使用的修飾語“約”包括所述值，并具有上下文所規(guī)定的含義(例如，其包括與特定量的測量相關(guān)聯(lián)的誤差程度)。本文公開的所有范圍包括端點，并且端點可彼此獨立地組合。應(yīng)理解，諸如“向前”、“向后”、“上部”、“下部”、“上方”、“下方”等的相對位置術(shù)語是參考正常操作姿態(tài)且不應(yīng)被認(rèn)為以其它方式限制。

雖然僅結(jié)合有限數(shù)量的實施方案詳細(xì)描述了本公開，但是應(yīng)容易地理解，本公開不限于這樣公開的實施方案。相反，可修改本公開以合并此前未描述但與本公開的范圍相當(dāng)?shù)娜魏螖?shù)量的變型、改變、替代、組合、子組合或等效布置。此外，雖然已經(jīng)描述了本公開的各種實施方案，但是應(yīng)理解，本公開的各方面可僅包括所描述的實施方案中的一些。

例如，雖然示出并描述關(guān)于具有作為飛機(jī)的環(huán)境控制系統(tǒng)的一部分的一體旁通系統(tǒng)的熱交換器，但是本文提供的實施方案可與各種其它熱交換器構(gòu)造一起使用，無論是在飛機(jī)工業(yè)還是其它行業(yè)。

因此，本公開不被視為受前述描述的限制，而是僅受所附權(quán)利要求的范圍限制。