KR950013361B1 - 항공기 제빙 장치용 열교환기 및 그 작동방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

항공기 제빙 장치용 열교환기 및 그 작동방법

제 1 도는 본 발명에 따른 열교환기와 결합된 이동식 항공시 제빙 장치의 개략 사시도.

제 2 도는 제 1 도의 라인 2-2를 따라 자른 열교환기들중 하나의 수직 단면도.

제 3 도는 제 2 도의 라인 3-3을 따라 자른 단면도.

제 4 도는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 제 2 도와 유사한 수직 단면도.

제 5 도는 본 발명의 또 다른 실시예를 도시한 제 4 도와 유사한 수직 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 제빙 장치 16 : 작동자 바스켓

20 : 스프레이 건 장치 24 : 유체 탱크

30, 32 : 모터 42 : 코일소자

46 : 포켓 48 : 지지대

54 : 전방 플래퍼 58, 60 : 스톱테브

66 : 흡입라인 124 : 탱크

125 : 플로워 170 : 동봉부재

172 : 스페이스 270 : 벽부재

273 : 개구

본 발명은 열교환기 특히, 항공기 제빙 유체를 이동식 항공기 제빙 장치내에서 가열시키기 위한 열교환기에 관한 것이다.

이동식 항공기 제빙 장치의 탱크내에 침지된 열교환기는, 타입 II 항공기 제빙 유체로서 유럽 에어라인 연합에 의하여 분류된 바와 같은, 열 틱소트로픽 및 퍼쉐도 - 플라스틱 유체(heat thixotropic and/ropseudo-plastic fluids)를 사용하여 왔다. 상기 타입 II 유체는, 과도한 펌핑 혹은 고온 표면에 노출될때, 혹은 더욱 낮게 유지되지만 오랜 시간동안 상승된 온도로 유지될때 항공기 제빙 혹은 대 - 결빙 유체로서 사용하기에 바람직한 특성 및 상태의 손상 혹은 저하가 일어나기 쉽다.

본 발명은 상기 타입 II 유체와 양립 가능하지만 또한 다른 타입의 항공기 제빙 유체를 가열시킬 수 있는 이동식 항공기 제빙 장치의 탱크내에 항공기 제빙 유체용 열교환기를 제공하는데, 이것은 상기 제빙 유체에 대한 비교적 짧은 가열 시간을 제공하는 "한번 연결(once through)" 혹은 "라스트 패스(last pass)"를 제공 하는 것과 마찬가지의 이러한 유체용의 벌크 히터 및 상대적으로 간단한 구조, 작동 및 유지의 제공 둘다로서 작용한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명은 더욱 자세히 서술될 것이다.

제 1 도를 참조하면, 이동식 항공기 제빙 장치(통상적으로 제빙 장치로 통칭)(10)는, 이 위에 붐(14)이 장착된 바퀴달린 차대(12)를 포함한다. 작동자 바스켓(16)을 붐의 단부(18)로부터 현수되어 있다. 상기 붐은 수직축에 대해 회전될 것이고, 또한 상기 바스켓(16)을 현수하고 있는 붐의 단부(18)는 신장 및 수축과 마찬가지로 상승, 하강할 것이며, 이 모든 것은 통상적이고, 이것은 항공기의 각종 표면에 대한 제빙 유체의 효과적인 적응을 촉진시키도록 결빙을 막는 항공기에 대한 각종의 선택된 위치들에서 상기 바스켓의 위치 설정을 허용한다. 제어기(22)는 상기 바스켓(16)내의 작동자가 상기 붐(14)을 조정하도록 제공된다. 스프레이 건 장치(20)는 작동자에 의하여 탱크(24)로부터 적당한 도관들을 통하여 스프레이 건 장치(20)로 상기 붐(14)의 내부상이나 혹은 측부로 구동되는 부분속으로 펌프되는 제빙 유체를 분배시키는데 사용하기 위해서 바스켓내에 제공된다.

간편함을 위해서, 상기 제빙 장치(10)는 하나의 유체 탱크(24)와 함깨 도시되어 있는데, 여기에는 2개의 열교환기(26, 28)가 장착되어 있지만, 상기 열교환기는 필요하다면 각각의 탱크를 장착하고 있다. 상기 2개의 열교환기(26, 28)는 근본적으로 동일한데, 하나만 도시하더라도 본 발명의 이해가 가능하다, 전기 혹은 회전 유압식인 한쌍의 모터가 탱크(24)의 상부에 부착되어, 모터(30, 32)의 출력 샤프트(38, 40)의 단부에 고정된 프로펠러(34, 36)를 갖고 있다. 제 2 도 및 제 3 도에 도시된 바와 같이, 상기 프로펠러(34, 36)는 코일소자(42)위에 위치되는데, 이것은 종래의 자동차 라지에이터와 유사한 핀된 튜브구조를 갖을 것이다. 덮개(44)가 코일소자(42)의 상부 원주 둘레에 고정되어 프로펠러(34,36)위의 천장으로 연장된다. 상기탱크(24)는 "새들(saddle)"현상을 갖고 있는데, 두 개의 전·후로 연장되는 포켓으로 형성되어 있는데, 이중의 하나는 도면부호(46)로 제 3 도에 상세히 도시된 바와 같이 각각의 포캣내에 위치된 코일소자를 갖고 있다. 횡단면내에서 U형이며 또한 전, 후방에서 개방된 지지대(48)는 상기 코일소자(42)에 고정되어 상기 코일소자(42) 및 이것이 부착된 덮개를 지지하도록 상기 포켓(46)의 바닥상에 장착된다. 코일소자(42)의 횡단폭은 상기 포켓(46)의 폭과 대체로 동일하지만, 코일소자의 전, 후방에서 통로(50, 52)를 형성하는 포켓(46)의 유사 칫수보다 짧은 전, 후방 길이를 갖는다. 한쌍의 플래퍼(54, 56)가 코일소자(42)상에 피봇 가능하게 장착되어 상기 코일소자의 전, 후방 하부 에지를 따라 각각 연장된다. 점선으로 피봇될 때 전방 플래퍼(54)는 통로와 인접되고 또한 유사하게 후방 플래퍼(56)는 통로(52)와 인접된다. 스톱테브(58, 60)는 각각 상기 플래퍼(54, 56)상에 형성되어, 제 2 도의 플래퍼(54)의 점선위치에 의하여 도시된 바와 같이, 상기 코일소자(42)의 하측부를 계합시키므로서 대략 90도 정도로 상기 플래퍼의 회전을 제한한다.

도시되지 않은 펌프 유입구와 접속된 유입 혹은 흡입라인(66)은 상기 포켓(46)의 측벽을 통하여 연장되고 또한 상기 코일소자(42) 아래에 위치된, 양호하게는 이것의 전, 후 길이를 따라 중축에 맞추어진, 이것의 개방단부를 갖고 있다. 이러한 펌프는 상기 제빙 유체의 적용을 위해서 제빙 유체를 바스켓(16)내의 스프레이 건장치(20)에 공급한다. 상기 코일소자(42)는 이것을 통한 뜨거운 몸체의 순환을 허용하도록 하는 튜브(62, 64)를 포함한다. 상기 뜨거운 유체는 예를들면 증기와 같은 가스 혹은 물, 대-빙결 유체, 유압오일 혹은 토오크 변환 혹은 전달유체와 같은 유체일 것이다.

초기에는 차거운 제빙 유체로 충진될 탱크(42)와 함께 벌크 히팅 형태내에서, 상기 모터(30, 32)는 상기 프로펠러(34, 36)를 회전시키도록 회전한다. 상기 프로펠러 블레이드의 피치 및 이들의 회전방향은 상기 제빙 유체가, 제 2 도의 흐름 라인에 의하여 도시된 바와 같이, 상기 코일소자(42)를 통하여 하향으로 흐르도록 설정된다. 이러한 흐름에 의하여 형성된 약간의 압력 차이는 상기 플래퍼(54, 56)를 상향으로 피봇시키고(제 2 도에 도시) 또한 상기 제빙 유체는 상기 코일소자(42)의 각 단부에서 통로(50, 52)를 통하여 상향으로 흐른다. 상기 코일소자(42)의 튜브들을 통하여 순환되는 뜨거운 유체내의 열은 이것이 사이에서 하향으로 흐르고 코일소자내의 튜브의 외부면과 접촉할 때 제빙 유체로 전달된다. 그후, 상기 가열된 제빙 유체는 상기 탱크(24)내의 차거운 제빙 유체와 혼합되는 통로(50, 52)를 통하여 상향으로 흐른다. 덮개(44)는 더욱 완벽한 혼합 작용을 보장한다. 이러한 공정이 계속될 때, 상기 탱크(24)내의 모든 유체의 온도는 상승될 것이다. 상기 프로펠러(34, 36)는 펌프보다도, 상기 제빙 유체를 휘젖도록 작용하고 또한, 상대적으로 짧은 시간동안에만 전단력에 영향받는 제빙 유체의 증대부분과 함께, 상기 제빙 유체상의 전단력을 조절한다. 상기 소자(42)의 코일은 타입 II 유체에 대한 손상이 일어나는 온도 아래의, 상대적으로 낮은 표면온도로 열전달용 대형 표면 구역을 나타낸다. 동시에, 타입 II 유체는 다소의 이들 상태의 저하없이 가열될 것이다. 다른 프로펠러보다 휘젖기 수단이 상기 제빙 유체상에 발휘될 전단력이 상대적으로 낮고 또한 간헐적인동안 사용될 것이다. 상기 펌핑 혹은 스프레잉 방법에 있어서, 상기 모터(34, 36)가 작동되지 않으면, 프로펠러(38, 40)가 구동되지 않고 탱크(24)로부터 가열된 유체를 끌어당기기 위한 상술된 펌프가 시동된다. 상기 가열된 제빙유체는 상기 코일소자 아래의 더 낮은 압력을 형성하는 흡입라인(66)의 개방단부를 통하여 흡입된다. 상기 통로를 통한 초기의 역전 혹은 하향 흐름과 결합되는 이러한 더욱 낮은 압력은 상기 플래퍼(54, 56)를 제 2 도의 점선으로 도시된 바와 같은, 이 속의 통로(50, 52)가 차폐된 이들이 폐쇄 위치로 회전시키도록 할 것이다. 상기 코일소자(42) 아래의 절연된 제빙 유체는, 이들을 통과하는 제빙 유체의 각각의 증가부로 더욱 열을 전달하면서 이것이 상기 탱크내의 더욱 차거운 유체와 아직 혼합되지 않았고 또한 상기 유체가 코일소자(42)와 접촉되는 시간이 더욱 길기 때문에 상기 탱크(24)내의 유체의 벌크보다 더 높은 온도를 가질것이다. 이제 상기 흐름은 파이프(66)을 통하여 펌프되어 상기 프로펠러들에 의하여 결정된 흐름율보다 더욱 느리게 상기 장치(20)로부터 방출되는 비율에 의하여 단독으로 제빙 유체는 상기 탱크(24)내의 제빙헐 유체의 벌크보다 더 높은 온도를 갖는다. 따라서, 상기 동일한 열교환기는 상기 유체에 대한 "라스트 패스"가열을 제공하는 것과 같이 상기 제빙 유체의 벌크 가열을 제공한다. 상기 제빙 유체의 벌크는 기화 손실을 최소화 하고 또한 타인 II 유체로서 제빙 유체를 항공기에 가하기 바로 전에 더욱 효과적인 제빙 온도로 상승된 온도 및 저하를 최소화시키는 더욱 낮은 유지 온도로 가열되어 유지될 것이다.

제 4 도에 도시된 실시예는 다른 종래 형태의 탱크(124)와 함께 사용될 것이다. 소자(42)와 유사한 코일소자(142)는, 탱크(124)의 플로워(125)상에 장착되어, 전체 수직 측부상에 둘러싸여 동봉부재(170)에 의하여 지지되어 있다. 상기 부재(170)는 상기 플로워(125) 및 코일 소자(142)사이의 둘러싸인 스페이스(172)를 형성하도록 상기 플로워(125)위에 코일소자(142)를 위치시키고 있다. 한쌍의 구동 프로펠러(130, 132)는 실선에 의하여 도시된 바와 같이, 제빙 유체를 하향 가압시키는 회전방향 및 피치를 가진 프로펠러(130) 및 유체를 상향으로 흐르도록 구동시키는 프로펠러(132)를 가지고, 상기 코일소자(142)위에 위치된다. 분리기 패널(174)은 탱크(124)내에 보유되어 두 개의 프로펠러(130, 132)사이에 위치되지만, 탱크(124)를 가로질러 완전히 연장되지 않거나, 혹은 그렇다면 이것은 배플로서 이동동안 탱크속으로의 유체운동을 감쇠시키는 것이 유익할 것이고, 그후 개구들은 한 측부로부터 다른 측부로의 유체의 운동 및 완전한 믹싱을 허용하도록 탱크벽 가까이 에지를 따라 제공되어야 한다. 상기 펌프 흡입 파이프(66)는 둘러싸인 스페이스(172)내의 이것의 개방단부와 함께 플로워(125)를 통하여 연장된다. 상기 제빙 유체의 벌크 가열은, 흐름 라인에 의하여 도시된 바와 같이, 상기 2개의 프로펠러들을 구동시킴으로써 유체를 코일소자(142)를 통하여 스페이스(172)속으로 하향으로 흘러서 그후 코일소자(142)를 통하여 상향으로 흐르도록 하여 성취된다. 그리하여 상기 유체는 이것이 탱크내의 차거운 유체와 혼합되기 전에, 코일위를 통과한다. 만약, 상기 코일소자(142)가 튜브타입 즉, 튜브들 위의 핀이 없다면, 이것은 상기 코일소자(142)를 통한 상기 유체의 흐름 패턴이 제 4 도에 도시된 바와 같이 되는 것을 보장하기 위하여 상기 코일 유니트내의 분리기 소자(175)를 포함하도록 요구된다. 펌핑 방법 동안, 상기 프로펠러들은 구동되지 않고 또한 상기 유체는 흡입 파이프(66)의 개방 단부를 통하여 스페이스(172)의 외부로 흐른다. 다시, 펌프되는 제빙 유체의 온도는 탱크(124)내의 벌크유체 온도보다 더 높다.

제 5 도의 실시예는 이것의 4개의 에지상의 벽부재(270)상에 지지된 코일소자(242)를 포함한다. 각각의 벽부재(270)는 연합된 벽부재내의 개구(273)를 폐쇄시킬 수 있는 피봇가능한 셔터(271)와 함께 제공된다. 한쌍아의 구동 프로펠러(230, 232)는 상기 더욱 차가운 빌크 유체와 가열된 유체와의 혼합의 저하를 보장하도록 코일소자(242)의 원주 둘레에 지지된 막(244)과 함께 코일소자(242)위에 현수되어 있다. 상기 가열 모드내에서 상기 프로펠러(230, 232)는 유체를 하향 가압하여 상기 셔터(271)를 개방시킨다. 유체는 이것이 코일 소자(242) 하향 통과할 때 가열될 것이고 또한 셔터(271)를 통하여 배출될 때 더욱 차거운 벌크유체와 혼합될 것이다. 펌핑모드동안, 상기 프로펠러는 구동되지 않고 또한 상기 펌프는 상기 셔터(271)를 폐쇄시키는 코일소자(242) 아래의 스페이스로부터 유체를 흐르도록 할 것이다. 따라서, "라스트 패스" 가열은 항공기를 제빙시키도록 파이프(66)를 통하여 외부로 펌프되는 유체를 위해서 제공된다.

제 1-3 도 및 제 5 도의 실시예에 있어서, 상기 플래퍼(54, 56) 혹은 셔터(271)는, 솔레노이드 혹은 수동적으로 작동되는 보우덴 케이블과 같이 예를들어, 만약 상기 플래그 혹은 셔터가 압력 차이만에 의해서 충분히 개방되지 않을 때, 외부 힘에 의하여 이동될 것이다. 만약 상기 코일소자의 형상이 적합하다면 모든 실시예내에서 만족하게 계획될 것이다.

본 발명의 실시예가 서술된 반면에, 본 발명의 정신으로부터 벗어남이 없이 수정과 변경이 이루어질 수 있을 것이다.

Claims (6)

1. 제빙 유체를 유지하기 위한 탱크 및 펌프를 가진 제빙 장치용 열교환기에 있어서, 뜨거운 유체가 순환되는 폐쇄 통로를 가진 코일소자와 ; 상기 코일소자를 탱크내에 지지하기 위한 지지수단과 ; 상기 코일소자부근에 지지된 휘젖기 수단과 ; 상기 코일소자를 통과하는 상기 제빙 유체의 흐름을 야기시키도록 상기 휘젖기 수단을 구동시키기 위한 모터수단 및 ; 상기 퍼프에 접속되어 상기 스페이스 내부와 연통되는 유입 파이프를 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기 제빙 장치용 열교환기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 지지수단은 적어도 하나의 개구를 갖고 있고 또한, 상기 개구위의 지지수단상에 피봇 가능하게 장착되며, 상기 절연된 스페이스가 탱크와 자유 연통되는 개방위치와 상기 자유 연통이 차단되는 폐쇄위치 사이로 이동가능한 셔터수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기 제빙 장치용 열교환기.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 코일부재로 횡단 연장하는 베플을 또한 포함하며 ; 상기 휘젖기 수단은 상기 베플의 한 측부로부터 다른 측부로 코일부재를 통하여 상기 스페이스로부터 또한 코일수단을 통하여 상기 스페이스 속으로의 제빙 유체의 흐름을 야기시키는 것을 특징으로 하는 항공기 제빙 장치용 열교환기.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 탱크는 적어도 하나의 움푹한 포켓으로 형성되며 또한 상기 코일소자는 상기 포켓 및 코일소자 사이의 통로와 함쎄 상기 포켓내에 위치되면서, 상기 스페이스 및 통로가 자유 연통되는 개방위치 및 상기 통로가 차폐되는 폐쇄위치 사이로 이동가능하며 상기 코일소자 및 포켓중의 하나에 피봇가능하게 부착되는 플래퍼를 또한 포함하는 것을 특징으로 하는 항공기 제빙 장치용 열교환기.
5. 탱크내에 침지된 코일소자를 가지면서 제빙 장치상의 탱크내의 제빙 유체를 가열시키는 방법에 있어서 상기 코일소자를 통하여 뜨거운 유체를 순환시키는 공정과, 상기 코일소자를 통과하는 이것의 자유 흐름을 야기시키는 제빙 유체를 휘젖고 ; 상기 코일소자를 통과하여 흐르는 제빙 유체를 제빙 유체의 벌크와 혼합시키므로서 ; 상기 제빙 유체의 벌크를 예정된 유지온도로 가열시키는 공정과, 상기 코일소자를 통과하여 흐르도록 제빙 유체의 나머지 부분을 절연시키고 : 또한 상기 절연된 부분만을 상기 탱크로부터 펌핑시키므로서 ; 항공기를 제빙하기 전에 제빙 유체 온도를 상기 유지온도위로 상승시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 제빙 유체 가열 방법.
6. 제빙 유체를 함유하는 탱크내에 침지된 코일소자를 가진 제빙 장치 및 상기 제빙 유체를 항공기상에 분배하기 위한 장치를 작동시키는 방법에 있어서, 뜨거운 유체를 상기 코일소자를 통하여 순환시키는 공정과 ; 상기 코일소자를 통과하는 자유 흐름을 야기시키도록 제빙 유체를 휘젖고, 상기 코일소자를 통과하는 제빙 유체를 상기 제빙 유체의 벌크와 혼합시키므로서, 상기 제빙 유체의 벌크를 예정된 유지 온도로 가열시키는 공정과 ; 상기 제빙 유체의 벌크로부터 상기 코일소자를 통과하여 흐르도록 상기 제빙 유체의 잔류부를 절연시키고, 상기 탱크로부터 상기 절연된 부분만을 추출하므로서, 항공기를 제빙하기 전에 제빙 유체온도를 상기 유지 온도 위로 상승시키는 공정과 ; 상기 추출된 제빙 유체를 상기 장치로서 항공기 위에 분무하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 제빙 장치 작동 방법.

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