限流器和限流器在飞机空调系统的空气分配系统中的应用

摘要

一种限流器(2)，具有：管道件(4)，所述管道件带有空气入口(6)和空气出口(8)；和至少一个阻力元件(10、32、36)。所述阻力元件(10、32、36)定位在所述管道件(4)的内部，并且对从空气入口(6)流通到空气出口(8)的空气流施加预先确定的流动阻力。优选地，阻力元件(10、32、36)至少部分地在管道件(4)的轴向方向上延伸。这种限流器(2)用于调节空气体积流，并且具有特别低的固有噪声发生。

说明书

相关申请参考

本申请要求申请日为2009年6月22日，申请号为No.61/219,074的 美国临时专利申请和申请日为2009年6月22日，申请号为No.10 2009 029 875.4的德国专利申请的优先权，它们的内容通过参引并入本文。

技术领域

本申请涉及一种限流器、一种限流器在飞机空调系统的空气分配系 统中的使用，以及一种带有至少一个空调系统、至少一个空气分配系统 和至少一个依据本发明的限流器的飞机。

背景技术

在大量空气分配系统中使用限流器，以便基于入口空气压力引起期望 的空气体积流。在空气分配系统的设计中，大量空气管道连接到压力源处， 并且各个带有不同流动阻力参数的限流器调节进入空气管道的期望的空 气体积流。

通常，这种限流器以空气管道件的形式构成，在所述空气管道件中 集成有孔板，通过所述孔板产生一定的流动阻力。由于突然的横截面变 化，在围绕孔口的区域中出现湍流场，此外，这些流场围绕着强烈定向 的空气束。由此，形成湍流噪音，这鉴于大量使用在例如在飞机中的复 杂空气分配系统中的限流器而对于乘客而言是一种噪声损害。此外，在 节流板后的湍流度是有问题的，因为下游的管道部件，例如空气出口， 在湍流地入流情况下相比在无湍流地入流情况下造成更多噪声。为了减 小由传统的限流器发出的噪音，通常在节流板的下游设置额外的消音 器。由此，限流器变得相当重，并且此外相比本来的空气管道在径向方 向上更向外地延伸，使得由此使空气管道的例如在带有有限结构空间的 交通工具中的集成困难化。

发明内容

由此，本发明的任务在于，提出一种限流器，在该限流器中出现尽 可能低的噪音发生，该限流器产生尽可能低的湍流度，并且具有紧凑的 结构。

该任务通过一种如在第一独立权利要求中说明的限流器来解决。

依据本发明的限流器具有带有空气入口和空气出口的管道件。该管 道件的外部的尺寸相当于空气管道，该空气管道的体积流应通过限流器 来调节。管道件可具有例如圆形的圆的、有棱角的或以其它形状成型的 横截面，本发明不应限制于该横截面。

此外，依据本发明的限流器具有至少一个阻力元件，该阻力元件定 位在管道件的内部。该阻力元件对从空气入口流通至空气出口的空气流 施加预先确定的流动阻力。为了通过阻力元件显著地改善有序流，该阻 力元件可至少部分地在管道件的轴向方向上延伸。在此不重要的是，该 延伸是向上游还是向下游进行，或者例如也局部地向下游和向上游进 行。

在依据本发明的限流器的有利的改进方案中，阻力元件至少局部地 被穿孔。至少局部穿孔的阻力元件的主要优点在于，不由于大量穿孔口 而形成中心的和强烈定向的、由湍流场围绕的空气束。相反，而是根据 穿孔口的大小和数量的选择而期望更有序的空气流，其中，湍流部分保 持在狭窄的界限内，进而减小在施加流动阻力时的噪音发生。

通过阻力元件在轴向方向上的延伸，阻力元件的通流面增大，从而 使得例如更多数量的穿孔口成为可能，其中，穿孔口的直径可更小地选 择。

在有利的实施方式中，阻力元件可至少部分地具有拱起部。这允许 了非常简单的制造，例如当阻力元件由薄板制造，且拱起部可通过简单 的深冲或类似方法制造时。

在依据本发明的限流器的有利的实施方式中，阻力元件的通流面的 明显的增大通过选择圆锥形状来实现，该圆锥形状确定阻力元件的形状 的至少一部分。该圆锥形状例如可在管道件中向下游延伸，可同时对称 地构造，且具有倒圆的尖端。然而，依据本发明的限流器不局限于此， 而是也可以根据管道件的外形来选择阻力元件的非对称的形状，此外， 圆锥形状的尖端不必须是倒圆的。圆锥形状特别好地适用于将所述流的 在阻力元件后的湍流度最小化。

在依据本发明的限流器的另一有利的实施方式中，阻力元件或管道 件阻力元件具有径向的不透空气的区域，该不透空气的区域从外部的径 向边界开始，垂直于流动方向地一直延伸至内部的径向边界。这例如在 管道件的横截面呈圆形的情况下意味着，阻力元件可具有圆环，该圆环 的特征在于外部的和内部的径向边界。通过所述阻力元件的不透空气的 区域的这些径向边界的选择，已经可以经由阻力元件构成一定的压力 差，而在该不透过空气的区域处出现的湍流由于随后的在本发明的意义 上的形状设计而减弱或消散。不透空气的区域也可以通过带有相对更大 开口的孔板来实现，所述孔板设置在管道件处。

这样，在依据本发明的限流器的特别有利的实施方式中，阻力元件 的不透空气的区域的外部的径向边界达到管道件的内侧处，而该区域的 内部的径向边界例如连接到圆锥形状或者拱起部处。因为特别有利地遍 布表面的、仅由穿孔口贯穿的材料处在该紧接着的形状中，所以在相应 地选择内部的径向边界的情况下，将在这里出现湍流并且被平缓地向下 游引导。

此外，在依据本发明的特别有利的实施方式中，呈吸收器形式的吸 收材料定位在阻力元件的下游，该吸收材料减弱可能存留的且在外部的 径向区域中延伸的湍流和与此相关的噪音发生。为了减弱可能的噪音发 生，在穿孔口和吸收器之间的小的间距是有利的。

在依据本发明的限流器的有利的实施方式中，吸收材料从管道件的 内侧一直延伸至阻力元件的内部的径向边界，如在之前已描述的，该吸 收材料在该区域中是不透空气的。由此，可有针对性地限制从阻力元件 中流出的空气流的影响，其中，仅湍流的和径向向外延伸的流部分或者 说噪音部分通过吸收材料减弱。

此外有利的是，在依据本发明的限流器的优选实施方式中，吸收材 料的径向尺寸在流动方向上至少在一个区域中减小。这样，例如可减小 吸收材料在流动方向上的厚度，从而使吸收材料从内部的径向边界向外 逐渐终止。

特别优选的是，阻力元件的穿孔口的直径和数量选择为，使得这些 直径和数量朝着管道件的中轴线减小。其原因在于，在沿轴向方向延伸 的阻力元件中，空气压力以一定趋势在朝着管道件中轴线的径向方向上 增大，这可通过减小的穿孔口直径来补偿，从而使得在阻力元件后的径 向压力场得到补偿。这同样抵抗了噪音发生。

为了更好地调节所期望的流动阻力，阻力元件可选择性地由遮盖元 件至少局部地遮盖，从而使得可供使用的穿孔口的数量下降，进而使得 流动阻力上升。

在依据本发明的限流器的特别有利的改进方案中，限流器的轴向位 置可由轴向调整元件调节，从而例如可调节与不透空气的区域的、与吸 收器的棱边等的间距。

对于本领域技术人员而言可以理解的是，依据本发明的限流器不必 须仅具有唯一的阻力元件，而是也具有多个这种阻尼元件。此外可以考 虑的是，将多个阻力元件相互组合，从而例如使第一阻力元件从管道件 的内侧朝着管道件的中轴线延伸，并且由径向较少地延伸的第二阻力元 件补充，使得第二阻力元件置于第一阻力元件上。

此外，该任务通过这种依据本发明的限流器在飞机的空调系统的空 气分配系统中的使用，以及通过带有至少一个空调系统和至少一个空气 分配系统的飞机来解决。空气管道可协调地设计成带有集成的限流器， 从而使得这些空气管道不仅可简单地铺设，而且也造成非常低的噪音发 生。

附图说明

本发明的其它特征、优点和应用可能性由实施例的下面的描述和附 图获得。在此，所有描述的和/或图解示出的特征本身和以任意组合的 形式也与其在各个权利要求中的组成或其相互关系无关地形成本发明 的主题。此外，在附图中对于相同和类似的对象存在相同的附图标记。

图1示出依据本发明的限流器的示意的侧剖视图；

图2示出带有装上的遮盖元件的依据本发明的限流器的示意的侧剖 视图；

图3以示出带有两个相互组合的阻力元件的依据本发明的限流器的 示意的侧剖视图；

图4a至4d示出依据本发明的限流器的另一实施例的侧剖视图；

图5示出具有空调设备和带有至少一个依据本发明的限流器的空气 分配系统的飞机的俯视图。

具体实施方式

在图1中示出依据本发明的限流器2，该限流器具有带有空气入口 6和空气出口8的管道件4。在管道件4的内部设置有阻力元件10，该 阻力元件在流动方向12上沿管道件4的轴向方向延伸。作为示例，阻 力元件10具有锥形的区域14，该区域具有一排穿孔口16。穿过这些穿 孔口16，流动的空气可以从空气入口6到达空气出口8，其中，通过相 对较高的数量的穿孔口16可以产生特别协调的、带有低噪音发生的流 型。

此外，阻力元件10具有垂直于流动方向12设置的不透空气的区域 18，该不透空气的区域从管道件4的内侧20朝着依据本发明的限流器2 的中轴线22的方向延伸。由此，在管道件4的圆形的横截面中形成环 形的节流板区域，通过该节流板区域导致通流空气的一部分压力差。出 现在不透空气的区域18的内边界24处的湍流通过紧接着的呈锥形的区 域14明显减弱，由此抵抗噪音产生。此外，不透空气的区域18具有外 部的径向边界26，该外部的径向边界借助管道件4的内侧20封闭。

此外，吸收器28处在依据本发明的限流器2的内部，该吸收器从 外部的径向边界26或从管道件4的内侧20一直延伸至阻力元件10的 内部的径向边界24，并且从阻力元件10向下游延伸。作为示例，吸收 器28的厚度沿着阻力元件10保持恒定，并且随后减小，直至吸收器28 向着管道件4的内侧20逐渐完全终止。呈台阶形的结束部会产生湍流 和噪声。应在这点上加以说明的是，吸收器28的厚度无须保持恒定， 而是能够为了更强地减弱不同的频率而可变地设计。不透空气的区域18 可充当用于吸收器28的径向定界，从而使得在吸收器上的空气流协调 地流通。

吸收器28用于减轻可能由穿过穿孔口16的空气流的湍流部分生成 的噪音。同样地，该吸收器也适用于减弱所有之前已生成的噪音，例如 设置在上游的鼓风机的噪声。

由此，依据本发明的限流器2能够在将流动阻力施加到空气流上时 产生尽可能低的噪音。该降低的噪音发生进一步通过吸收器的使用来减 小，并且通过有利的实施方案，不必对限流器2的区域提供相比引入的 和引出的空气管道在径向上更大的延伸。

在图2中示出了依据本发明的限流器的变型方案，在该变型方案中， 附加的遮盖元件30放置在阻力元件10的圆锥形区域14上。这用于闭 合一些穿孔口16，进而用于校准依据本发明的限流器2。当必须构建更 大的空气分配系统并提供标准化的和批量生产的依据本发明的限流器2 时，这是特别有利的。那么，空气分配系统的校准可通过相应的遮盖元 件30的匹配来进行。对此，例如可同样使用由弹性合成材料构成的标 准化薄壁构件，该构件可利用剪刀轻易地裁切，并且可由此轻易地匹配， 以便最后粘接到阻力元件10上。

在这点上应强调，为了提高压力差，也可减小不透空气的区域的内 直径，从而使得不透空气的区域的内直径小于吸收器28的内直径。

在图3中示出附加的实施例，在该实施例中，同样实现具有锥形区 域14的形式的、带有外部的不透空气的区域18的阻力元件10。然而， 在图3中示出的实施例中，特别之处在于使用第二阻力元件32，该第二 阻力元件同样具有穿孔，并且安装到阻力元件10的锥形区域14的内侧 34上。在依据本发明的限流器2同时保持紧凑的情况下，这用于进一步 增大所产生的压力差，进而进一步增大流动阻力。

在图4a至图4d中示出了依据本发明的限流器2的变型方案，该限 流器具有有利于流动地成型的阻力元件36和选择性设置在阻力元件上 游的孔板38。图4d示出，入流管道48可具有相比依据本发明的限流 器明显更小的直径。阻力元件36在其入流且在上游定向的一侧具有呈 螺杆40形式的轴向调整机构，该螺杆与螺母42啮合，其中，螺母42 支撑在孔板38或入流管道48处。该支撑例如可通过空气能良好通过的、 十字形的体部44来实现。轴向调整机构用于调节阻力元件36相对于孔 板38或相对于入流管道48的位置，从而由此调节可达到的压力差。

此外，依据本发明的限流器2具有吸收器46，该吸收器46具有连 续的或在纵向上可变的形状，从而使例如吸收器46的径向尺寸从孔板 38起至阻力元件36之后缓慢地或阶梯状地减小。例如，设置在孔板38 的或入流管道48的区域中的且指向阻力元件36的面50具有圆锥区段 的形状，从而在阻力元件36和吸收器46之间形成尽可能连续的流动通 道。在此，在阻力元件36的指向上游的面和吸收器46的面50之间的 净距离决定所调节的压力差。

吸收器46可相比管道件4在径向更远地延伸，如在图4b和图4c 中可见。在此，吸收器46的指向阻力元件36的面可由穿孔的遮盖件52 定界。

在这点上需指出的是，在图4a至图4d中示出的变型方案也可以构 成为不带有吸收器46，并且在图1至图3中示出的阻力元件10或32 也可以配备有轴向调整机构。

这些变型方案具有的特别的优点是，压力损耗可以无级地调节，流 剖面是非常协调的，并且吸收器非常接近噪声源，从而使得在阻力元件 36的后部和吸收器46之间的尺寸非常小，并且引起有利的声学反射。

阻力元件32和36可设计为是不透声的，也就说设计为是声反射的 或设计为吸收件。

最后，在图5中示出了飞机54，在该飞机中，通常使用非常广泛的 空气分配系统，以便给在飞机的机身56中的各个空气调节区提供空气。 为了能实现在机身56的所有区域中的恒定的空气供给，在待使用的空 气分配系统中使用大量依据本发明的限流器2，尤其是考虑到在飞机54 中的使用，这些限流器具有非常低的噪音发生的特别的优点。

另外应指出的是，“具有”不排除其它元件或步骤，并且“一个” 不排除多个。此外应指出的是，参考上述实施例之一说明的特征或步骤 也可以与其它所说明的实施例的其它特征或步骤相组合地使用。在权利 要求中的附图标记不视为限制。

附图标记列表

2   限流器

4   管道件

6   空气入口

8   空气出口

10  阻力元件

12  流动方向

14  阻力元件的圆锥形区域

16  穿孔口

18  不透空气的区域

20  管道件的内侧

22  管道件的中轴线

24  内部的径向边界

26  外部的径向边界

28  吸收器

30  遮盖元件

32  阻力元件

34  阻力元件的圆锥形区域的内侧

36  阻力元件

38  孔板

40  螺杆

42  螺母

44  体部

46  吸收器

48  入流管道

50  面

52  穿孔的遮盖件

54  飞机

56  机身

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.限流器(2)，具有：

-带有空气入口(6)和空气出口(8)的管道件(4)；

-至少一个至少局部穿孔的阻力元件(10、32、36)，所述阻力元 件至少部分地具有拱起部、圆锥形状或圆锥区段形状；以及

-吸收器(28、46)，

其中，所述阻力元件(10、32、36)定位在所述管道件(4)的内 部，并且对从所述空气入口(6)流通到所述空气出口(8)的空气流施 加预先确定的流动阻力，

其中，所述阻力元件(10、32、36)至少部分地在所述管道件(4) 的轴向方向上延伸，并且

其中，所述吸收器(28、46)定位在所述管道件(4)中且定位在 所述阻力元件(10、32、36)的下游。

2.根据权利要求1所述的限流器(2)，

其中，所述阻力元件(10、32、36)的轴向位置能通过轴向的调整 装置(40、42)相对于固定的参照点改变。

3.根据权利要求1或2所述的限流器(2)，

其中，所述阻力元件(10、32、36)或所述管道件(4)具有径向 的不透空气的区域(18、38)，所述不透空气的区域从外部的径向边界 开始，垂直于所述流动方向地一直延伸至内部的径向边界。

4.根据权利要求3所述的限流器(2)，

其中，所述阻力元件(10、32、36)的所述不透空气的区域(18、 38)的所述外部的径向边界达到所述管道件(4)的内侧。

5.根据前述权利要求之一所述的限流器(2)，

其中，所述吸收器(28、46)从所述管道件(4)的所述内侧一直 延伸至所述阻力元件(10、32、36)的所述内部的径向边界。

6.根据权利要求5所述的限流器(2)，

其中，所述吸收器(28、46)的径向尺寸在流动方向上至少在一个 区域内减小。

7.根据前述权利要求之一所述的限流器(2)，

其中，所述阻力元件(10、32、36)的穿孔口(16)的直径朝着所 述管道件(4)的中轴线(22)增大。

8.根据前述权利要求之一所述的限流器(2)，还具有用于遮盖所 述穿孔口(16)以便校准所述限流器(2)的所述流动阻力的遮盖元件 (30)。

9.根据前述权利要求之一所述的限流器(2)，具有两个或多个阻 力元件(10、32、36)。

10.根据权利要求9所述的限流器(2)，

其中，所述两个或多个阻力元件(10、32、36)具有不同的径向尺 寸，并且相互同心地设置。

11.一种限流器(2)在飞机(54)的空调系统的空气分配系统中的 应用。

12.飞机(54)，具有至少一个空调系统、至少一个待进行空气调节 的机舱和至少一个用于将来自所述空调系统的空气分配到所述机舱中 的空气分配系统，

其中，所述空气分配系统的空气管道配备有一个或多个限流器(2)， 所述限流器具有：带有空气入口(6)和空气出口(8)的管道件(4)； 至少一个至少局部穿孔的阻力元件(10、32、36)，所述阻力元件至少 部分地具有拱起部、圆锥形状或圆锥区段形状；和至少一个吸收器(28、 46)，

其中，所述阻力元件(10、32、36)定位在所述管道件(4)的内 部，

其中，所述阻力元件(10、32、36)至少部分地在所述管道件(4)的 轴向方向上延伸，并且对从所述空气入口(6)延伸至所述空气出口(8) 的空气流施加预先确定的流动阻力，

其中，所述吸收器(28、46)定位在所述管道件(4)中且定位在 所述阻力元件(10、32、36)的下游。