Комбинированная система, состоящая из теплогенерирующей системы и системы тепловыделяющих элементов


 


Владельцы патента RU 2453951:

ЭЙРБАС ОПЕРЕЙШНЗ ГМБХ (DE)

Данное изобретение относится к теплогенерирующей системе воздушного судна объединенной с гидравлической системой воздушного судна через общую систему контура охлаждения, в котором охлаждающая жидкость может циркулировать при помощи насоса, поглощая тепло от теплогенерирующей системы и поддерживая тепловыделяющий элемент на уровне предварительно заданной рабочей температуры. Система охлаждения контура включает в себя отсек в виде резервуара, который может компенсировать разности объемов охлаждающей жидкости, возникающие из-за разности температур, и может демпфировать утечки в системе контура охлаждения. Надежность в поддержании тепловыделяющего элемента на уровне предварительно заданной рабочей температуры, а также улучшение и ускорение начальных характеристик при запуске тепловыделяющего элемента являются техническим результатом изобретения. 10 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Область техники

Данное изобретение относится к системе, объединяющей теплогенерирующую систему и систему тепловыделяющих элементов, в частности объединяющей гидравлическую систему воздушного судна с системой тепловыделяющих элементов.

Предпосылки для создания изобретения

В современной авиационной технологии, в числе других, имеется система, предназначенная для обеспечения работы системы управления полетом. Эта гидравлическая система разделена на три различных контура (зеленый контур, желтый контур, синий контур). При высоких нагрузках в этих контурах может достигаться максимально допустимая температура рабочей жидкости гидросистемы (например, жидкости Skydrol) величиной в 90°С, которая вызывает высокое механическое напряжение в отдельных компонентах (насосах, трубопроводах и уплотнениях). Это приводит к понижению надежности этих компонент.

Тепловыделяющий элемент представляет собой электрохимический реактор, который производит электрическую и тепловую энергию из химически активных газов водорода и кислорода. Эта электрическая энергия производится, например, в виде постоянного тока и поддерживается в определенном состоянии в соответствии с последующим применением. Производимая тепловая энергия должна быть проведена через контур охлаждения так, чтобы тепловыделяющий элемент не перегревался в процессе работы и не получал повреждения.

Сущность изобретения

Цель данного изобретения - обеспечить применение совместно действующих возможностей двух различных вышеупомянутых систем.

Система, реализованная в соответствии с данным изобретением, включает в себя систему тепловыделяющих элементов и теплогенерирующую систему, которые соединены через общую систему контура охлаждения.

Теплогенерирующая система имеет, по крайней мере, один теплообменник, который может осуществлять теплообмен между теплогенерирующей системой и системой контура охлаждения.

Охлаждающая жидкость может циркулировать в системе контура охлаждения, поглощая тепло от теплогенерирующей системы и поддерживая тепловыделяющий элемент на уровне предварительно заданной рабочей температуры, которая улучшает и ускоряет начальные свойства запуска тепловыделяющего элемента.

Система контура охлаждения может включать в себя насос, который может прокачивать по замкнутой системе охлаждающую жидкость в контуре охлаждения в пульсирующем или непрерывном режиме.

В соответствии с дальнейшим осуществлением данного изобретения система контура охлаждения включает в себя отсек (резервуар), который может компенсировать разности объемов охлаждающей жидкости, возникающие из-за разности температур охлаждающей жидкости, и может демпфировать утечки в системе контура охлаждения.

В соответствии с дальнейшим осуществлением данного изобретения система контура охлаждения включает в себя охлаждающее устройство, которое охлаждает охлаждающую жидкость вплоть до заданной температуры перед ее подачей в систему тепловыделяющих элементов.

В соответствии с другим осуществлением данного изобретения данное охлаждающее устройство представляет собой охлаждающее устройство жидкость/воздух с вентилятором.

В соответствии с другим осуществлением данного изобретения нагретая охлаждающая жидкость передается во внешнюю среду через данное охлаждающее устройство и через выходной регулятор расхода. Таким образом, тепло передается во внешнюю среду при помощи воздушного потока, вызванного перепадом давления. Таким образом, данное охлаждающее устройство охлаждается воздушным потоком.

В соответствии с другим осуществлением данной системы теплогенерирующая система включает в себя гидравлическую систему и/или электроэнергетическую систему.

В соответствии с дальнейшим осуществлением данного изобретения система контура охлаждения является, по крайней мере, частью системы контура охлаждения тепловыделяющего элемента.

В соответствии с другим осуществлением данного изобретения гидравлическая система и система тепловыделяющих элементов имеют различные рабочие окна (интервалы работы). Когда система, реализованная в соответствии с данным изобретением, применяется, например, на воздушном судне, гидравлическая система может быть в активном состоянии при работе в режиме нормального полета и может охлаждаться, в то время как система тепловыделяющих элементов может поддерживаться на уровне рабочей температуры, которая может укоротить ее процесс запуска. В аварийной ситуации система тепловыделяющих элементов может находиться в активном состоянии и охлаждаться, в то время как гидравлическая система может не охлаждаться или охлаждаться лишь частично. И наоборот, гидравлическая система и система тепловыделяющих элементов могут иметь одинаковые или перекрывающиеся рабочие окна.

Далее описано осуществление данного изобретения со ссылкой на Рис.1. На Рис.1 показана система 1 в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения.

Данная система 1 включает в себя гидравлическую систему 2 и систему тепловыделяющих элементов 3. Гидравлическая система 2 и система тепловыделяющих элементов 3 соединены через систему контура охлаждения 4.

Гидравлическая система 2 в соответствии с заявленным осуществлением включает в себя теплообменник 5, подсоединенный к синему гидравлическому контуру воздушного судна (не показан) через прямой поток 5а и возвратный поток 5b.

Как показано на Рис.1, гидравлическая система 2, кроме того, включает в себя теплообменник 6, подсоединенный к прямому потоку 6а и возвратному потоку 6b зеленого гидравлического контура воздушного судна (не показан).

Гидравлическая система 2, далее, включает в себя теплообменник 7, подсоединенный к прямому потоку 7а и возвратному потоку 7b желтого гидравлического контура воздушного судна (не показан).

Гидравлическая система 2, кроме того, включает в себя теплообменник 8, подсоединенный к прямому потоку 8а и возвратному потоку 8b системы охлаждения электронной и электроэнергетической системы воздушного судна (не показано).

Теплообменники 5, 6, 7 и 8 пространственно разделены таким образом, чтобы при разрушении несущего винта или при разрушении шины не было возможности повредить все три системы и, тем самым, выйти из строя.

Насос 9 прокачивает охлаждающую жидкость по замкнутым системам, постоянно или в пульсирующем режиме, в контуре охлаждения 4, где охлаждающая жидкость протекает через отдельные теплообменники 5, 6, 7 и 8.

Теплообменники 5, 6, 7 и 8 размещены ниже по потоку насоса 9 в соответствии с заявленным осуществлением данного изобретения.

Как показано стрелками на Рис.1, охлаждающая жидкость вытекает из системы контура охлаждения 4 в теплообменники 5, 6, 7 и 8 и назад в систему охлаждения 4 через трубопровод 10 на трехходовой клапан 11.

Как только воздушное судно начинает двигаться, начинается генерирование тепла в гидравлической системе 2, которое передается охлаждающей жидкости через теплообменники 5, 6, 7 и 8. Нагретая охлаждающая жидкость передается на трехходовой клапан 11 через трубопровод 10. При помощи надлежащего управления трехходовым клапаном 11 нагретая охлаждающая жидкость может либо напрямую пропускаться в систему тепловыделяющих элементов 3 через перепускной трубопровод 12, либо проходить через охлаждающее устройство жидкость/воздух 13, расположенное параллельно перепускному трубопроводу 12. Охлажденная охлаждающая жидкость, покидающая данное охлаждающее устройство 13, может затем смешиваться с теплой охлаждающей жидкостью, подаваемой через перепускной трубопровод 12, с целью подачи охлаждающей жидкости с заданной температурой на систему тепловыделяющих элементов 3.

Это тепло, вырабатываемое тремя гидравлическими контурами и системой охлаждения электронной и электроэнергетической системы, передается через охлаждающее устройство жидкость/воздух 13, которое включает в себя вентилятор 14, и через выходной регулятор расхода 15 в окружающую среду 16. Этот воздушный поток, проходящий через выходной регулятор расхода 15, предварительно проходит охлаждающее устройство жидкость/воздух 13, и, тем самым, может с выгодой использовать перепад давления между салоном воздушного судна (не показано) и окружающей средой 16. Благодаря такому совместному действию в случае аварийной ситуации требуется только вентилятор 14, который приводит в действие воздушный поток.

Как показано на Рис.1, наружная обшивка воздушного судна 17 расположена между выходным регулятором расхода 15 и охлаждающим устройством жидкость/воздух 13.

Несмотря на то, что данное изобретение было предварительно описано со ссылкой на пример осуществления, принимаются во внимание и такие изменения и модификации, которые могут быть сделаны, не выходя за объем данного изобретения. Например, в гидравлическую систему может быть включено меньшее или большее число гидравлических контуров. Кроме того, для достижения преимущества от совместного действия обеих систем при помощи вышеописанного способа может быть подключено несколько гидравлических систем и тепловыделяющих элементов.

Кроме того, вместо гидравлической системы может применяться другая теплогенерирующая система, которая подключается при помощи вышеописанного способа.

Выше данное изобретение было описано со ссылкой на воздушное судно. Принципы, соответствующие данному изобретению, могут также применяться и в других областях, где применяются гидравлические системы и системы тепловыделяющих элементов.

Позиционные ссылки

1 Система

2 Теплогенерирующая система, гидравлическая система

3 Система тепловыделяющих элементов

4 Система контура охлаждения

5 Теплообменник

5а Прямой поток, синий гидравлический контур

5b Возвратный поток, синий гидравлический контур

6 Теплообменник

6а Прямой поток, зеленый гидравлический контур

6b Возвратный поток, зеленый гидравлический контур

7 Теплообменник

7а Прямой поток, желтый гидравлический контур

7b Возвратный поток, желтый гидравлический контур

8 Теплообменник

8а Система охлаждения электронной и электроэнергетической системы прямого потока

8b Система охлаждения электронной и электроэнергетической системы возвратного потока

9 Насос

10 Трубопровод

11 Трехходовой клапан

12 Перепускной трубопровод

13 Охлаждающее устройство

14 Вентилятор

15 Выходной регулятор расхода

16 Окружающая среда

17 Наружная обшивка воздушного судна

18 Отсек

1. Воздушное судно, содержащее систему тепловыделяющих топливных элементов и гидравлическую систему, предназначенную для обеспечения работы системы управления полетом, которые соединены друг с другом через общий контур охлаждения.

2. Воздушное судно по п.1, в котором гидравлическая система имеет, по крайней мере, один теплообменник, осуществляющий теплообмен между гидравлической системой и контуром охлаждения.

3. Воздушное судно по п.1, в котором контур охлаждения включает в себя насос, осуществляющий циркуляцию охлаждающей жидкости в контуре охлаждения, в пульсирующем режиме.

4. Воздушное судно по п.1, в котором контур охлаждения включает в себя отсек, компенсирующий объемные разности, возникающие из-за изменений температур охлаждающей жидкости, и осуществляющий демпфирование утечек в системе контура охлаждения.

5. Воздушное судно по п.1, в котором контур охлаждения включает в себя устройство, охлаждающее охлаждающую жидкость до заданной температуры, перед ее подачей в систему тепловыделяющих топливных элементов.

6. Воздушное судно по п.5, в котором охлаждающее устройство представляет собой охлаждающее устройство жидкость/воздух с вентилятором.

7. Воздушное судно по п.5 или 6, в котором тепло охлаждающей жидкости передается в окружающую среду через охлаждающее устройство и выходной регулятор расхода.

8. Воздушное судно по п.7, в котором тепло передается в окружающую среду при помощи воздушного потока, созданного при помощи перепада давления.

9. Воздушное судно по п.8, в котором воздушный поток охлаждает устройство, охлаждающее жидкость.

10. Воздушное судно по п.1, в котором контур охлаждения является, по крайней мере, частью контура охлаждения системы тепловыделяющих топливных элементов.

11. Воздушное судно по п.1, в котором гидравлическая система воздушного судна и система тепловыделяющих топливных элементов имеют различные рабочие периоды.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к топливным элементам, в частности к эксплуатации топливного элемента при определенных температурах. .

Изобретение относится к источникам топлива для топливных элементов и, в частности, к источникам топлива, минимизирующим давление внутри камеры источников топлива. .

Изобретение относится к узлу подачи топлива для системы топливных элементов, который, в частности, пригоден для использования на воздушном судне. .

Изобретение относится к системе топливных элементов для преобразования энергии из жидкого и газообразного топлива в электрический ток. .

Изобретение относится к конструкции для закрепления батареи плоских твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ), к батарее твердооксидных топливных элементов и способу сжатия батареи.

Изобретение относится к энергетике и может использоваться в автономных, резервных, авиационных энергоустановках. .

Изобретение относится к системе с множеством последовательно соединенных высокотемпературных топливных элементов, в частности твердотопливных элементов типа твердотопливных элементов на основе оксида (ТТЭО).

Изобретение относится к топливному элементу, транспортному средству с топливными элементами и модулю мембранного электрода. .

Изобретение относится к системе топливных элементов для летательного аппарата. .

Изобретение относится к энергетике и электрохимии, в основном касается выработки электроэнергии за счет прямого электрохимического окисления твердофазного органического топлива и, более конкретно, относится к топливному элементу, содержащему твердый оксид.

Изобретение относится к набору для заливки топлива и способу заливки жидкого топлива в топливный картридж для запасания жидкого топлива, подлежащего подаче в основной корпус топливного элемента

Изобретение относится к энергоустановкам на топливных элементах, обеспечивающих резервное электропитание, и может использоваться в самых различных областях науки и техники

Изобретение относится к системе генерирования мощности на топливных элементах

Изобретение относится к энергоустановкам на топливных элементах, предназначенных для использования как в качестве источника бесперебойного питания, так и полностью автономного источника

Изобретение относится к топливным элементам (ТЭ) с испарительным охлаждением

Изобретение относится к топливному картриджу и системе топливного элемента, которые предназначены для подачи жидкого топлива в топливный элемент

Изобретение относится к системе топливного элемента

Изобретение относится к производству электрической энергии и получению Н2 с использованием углеродсодержащего топлива в топливных элементах

Изобретение относится к топливным элементам

Изобретение относится к когенерационной системе на топливных элементах, предназначенной для получения горячей воды путем рекуперации и использования бросового тепла топливного элемента
Наверх