SISTEMA DE CONTROL DE AIRE ACONDICIONADO AJUSTABLE PARA UN CARRO DE EQUIPO UNIVERSAL DE SOPORTE EN TIERRA PARA AVIONES.

- Un sistema de aire acondicionado que se conecta de forma desprendible a un puerto de un avión (823),

comprendiendo el sistema:

un conducto de aire (500) que conecta una entrada de aire y un filtro (502) a un acoplamiento (518) adaptado para ser conectado a un extremo de un conducto de aire (26) o manguera, cuyo otro extremo está adaptado para ser conectado al puerto de avión;

un soplante (508) de velocidad variable en dicho conducto de aire (500), un sensor de presión (526) conectado a dicho conducto de aire (500) adyacente a dicho acoplamiento (518) para detectar la presión del aire que pasa al avión, y un controlador (1514) que recibe como entradas la presión detectada por dicho sensor de presión (526) y una presión de referencia que puede ser variada para satisfacer los requerimientos de diferentes tipos o clases de avión, en el que el controlador (1514) varía la velocidad del soplante (508) para regular la presión suministrada al avión (823);

primero y segundo acondicionadores de aire (520, 522), cada uno de los cuales comprende un conducto circular de refrigerante que canaliza refrigerante a través de un compresor (601, 702), un condensador (406, 410), una válvula de expansión (620, 720), y un evaporador (504, 514), estando posicionado el evaporador (504, 514) en dicho conducto de aire (500), de manera que el evaporador (504) del primer acondicionador de aire precede al soplante (508) y el evaporador (514) del segundo acondicionador de aire sigue al soplante (508) en el conducto de aire (500); y un ventilador de refrigeración (414) del condensador que impulsa aire a través de los dos condensadores (406, 410) y controlado por un controlador (1518) sensible a una o más presiones o temperaturas medidas en uno de los conductos de aire o refrigerante o en el aire circundante.

Sistema de control de aire acondicionado ajustable para un carro de equipo universal de soporte en tierra para aviones Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención La presente invención se refiere, en general, al campo de los carros de equipo de soporte en tierra para aviones y, más particularmente, a un sistema de control de aire acondicionado ajustable aeronáutico para un carro de equipo de soporte en tierra para aviones.

2. Descripción de la técnica relacionada Cuando un avión está en tierra con sus motores de conectados, el avión es típicamente incapaz de proporcionar potencia para sus sistemas eléctricos y aire refrigerado para sus sistemas de aire acondicionado; y algunos aviones son también incapaces de proporcionar refrigerante líquido para algunos componentes electrónicos críticos (o "aviónica") . Es habitual conectar tal avión en tierra a un sistema de equipo de soporte en tierra para aviones. Tal sistema puede tener sus componentes montados en un carro de equipo móvil que se designa como carro de equipo de soporte en tierra para aviones y que puede estar aparcado, localizado o montado de manera convenientemente próximo a un avión que requiere soporte en tierra. Tal carro contiene típicamente un acondicionador de aire que puede proporcionar aire acondicionado y refrigerado a un avión además de un convertidor de potencia eléctrica que puede transformar potencia tomada desde una red de potencia local de tensión adecuada (AC o DC) y frecuencia requerida por el avión. Tal carro de equipo de soporte en tierra para aviones puede contener también un motor diesel conectado a un generador eléctrico que permite al carro proporcionar tanto aire acondicionado como también potencia eléctrica a un avión sin conexión a la red de potencia local. Y si un avión requiere una fuente de líquido refrigerado para su electrónica, algunos carros pueden incluir también una fuente de refrigerante líquido.

En el pasado, particularmente con respecto a aviones militares, tales carros de equipo de soporte en tierra han sido diseñados habitualmente para cumplir las necesidades específicas de un tipo o clase particular individual de avión. Por lo tanto, un carro diseñado para soportar los requerimientos y necesidades específicos de un primer tipo o clase de avión no se puede utilizar para soportar los requerimientos y necesidades específicos diferentes de otros tipos o clases de aviones. Diferentes aviones pueden requerir típicamente diferentes presiones o volúmenes de aire refrigerado, cantidades diferentes de potencia eléctrica, diferentes niveles de tensión eléctrica, y diferentes frecuencias eléctricas (o corriente continua) . Y diferentes aviones pueden requerir típicamente diferentes presiones y volúmenes de líquido refrigerado para uso en la refrigeración de la electrónica a bordo. De acuerdo con ello, cada aeropuerto debe estar provisto con tantos tipos diferentes de carros de equipo de soporte en tierra como tipos o clases diferentes de aviones pueden aterrizar y despegar en cada aeropuerto o base militar. Se plantean problemas cuando llegan a un lugar específico más aviones de un tipo particular que carros de equipo de soporte en tierra existen adecuadamente diseñados para satisfacer las necesidades de ese tipo o clase particular de avión.

Para ser más específicos, algunos aviones requieren que su equipo de soporte en tierra proporcione un caudal de aire considerablemente mayor a presiones más altas que otros aviones que tienen interiores similares. Algunos aviones requieren ajustar su potencia eléctrica a 115 voltios de corriente alterna (A. C.) que alterna, o fluye hacia delante y hacia atrás 400 veces por segundo (115 voltios, 400 Hz A. C.) . Otros aviones requieren 270 voltios de corriente continua (270 voltios, D. C.) que no fluyen hacia delante y hacia atrás. Todavía otros aviones requieren una fuente de 28 voltios de corriente continua (28 voltios, D. C.) . Y los aviones también difieren en la cantidad de potencia eléctrica que consumen.

Algunos aviones, particularmente aviones de caza reactores, necesitan una fuente adicional de refrigeración desde su equipo de soporte en tierra en forma de un refrigerante líquido que se aplica a los llamados sistemas de aviónica, que incluyen electrónica y sistemas de radar. Este líquido es típicamente una polialfaolefina, o PAO, refrigerante fluido o líquido de transporte de calor. Este fluido es impulsado por una bomba a través de uno o más intercambiadores de calor dentro del avión que refrigeran el líquido utilizando aire de refrigeración que está presente siempre que la propulsión de turbo ventilados del avión está en funcionamiento. El líquido refrigerado es conducido entonces a través de la aviónica.

Cuando un motor de avión de este tipo no está en funcionamiento, el fluido PAO debe ser refrigerado de alguna otra manera para prevenir que la aviónica se caliente en exceso. Una manera de realizar esto consiste en incluir en el quipo de soporte en tierra del avión una bomba de PAO y un mecanismo para refrigerar el fluido de transporte de calor de PAO. Una pareja de mangueras pueden conectar el sistema de fluido PAO del avión al equipo de soporte en tierra, y se establece un flujo circular entre el avión y el equipo de soporte en tierra, de manera que el fluido PAO fluye fuera de la aviónica en el avión hasta el equipo de soporte en tierra, donde la bomba impulsa el fluido a través de alguna forma de mecanismo de intercambio de calor para refrigerar el fluido, que circula entonces de retorno al avión y a la aviónica. Puesto que los requerimientos de la temperatura y la presión y el volumen del flujo de fluido de

PAO pueden variar desde un tipo o clase de avión al siguiente, el sistema de refrigeración de PAO diseñado para satisfacer las necesidades específicas de refrigeración de PAO de un avión no satisfarán necesariamente las necesidades algo diferentes de otro tipo o clase de avión.

Como un ejemplo de una disposición de carro de avión que proporcionar aire acondicionado y acondicionamiento eléctrico para un avión, la solicitud de patente PCT Nº PCT/US2006/043312 (Intl. Pub. Nº WO 2007/061622 A1 publicada el 31 de Mayo de 2007) describe un carro de soporte en tierra para aviones que tiene un diseño modular de sus componentes de acondicionamiento eléctrico. Este carro proporciona aire acondicionado y conversión de potencia eléctrica así como servicios opcionales de generación de potencia eléctrica a aviones. La figura 5 revela que el carro descrito en esta solicitud de patente puede recibir módulos intercambiables de conversión de potencia modulares. De esta manera, un módulo 72, que genera potencia A. C. trifásica de 115 voltios 400 Hz, puede ser retirado y sustituido por un módulo 78, que genera 270 voltios de potencia D. C. La figura 6 ilustra que este carro puede aceptar un módulo 92, que genera 28 voltios de potencia eléctrica D. C.

La figura 2 de la solicitud de patente PCT anterior ilustra una disposición típica de los componentes mecánicos de un sistema dual de aire acondicionado dentro de un carro de equipo de soporte en tierra de avión 14. Los componentes mecánicos del acondicionador de aire están distribuidos a través de toda la longitud del carro 14. Dos conjuntos de bobinas de condensador 34 están posicionadas en un extremo del carro 14; y el espesor de las bobinas 34 y su carcasa, junto con el espesor de los ventiladores de refrigeración asociados, ocupan aproximadamente una quinta parte de la longitud total del carro. Un filtro y una bobina de evaporación 30 de aguas arriba y una bobina de evaporación 40 de aguas abajo y una conexión de salida 42 (a la que se puede conectar un conducto que conduce hasta un avión) están posicionados en el otro extremo del carro 14, ocupando algo menos que una quinta parte de la longitud total del carro. Un ventilador de soplante 32, una cámara de sobrepresión de descarga 38 y dos compresores 36 se muestran posicionados en la porción central del carro 14. Estos componentes mecánicos del sistema de aire acondicionado no están confinados dentro de un módulo rectangular dentro de una porción del volumen del carro 14 - estos componentes están distribuidos a través de todo el carro 14 y, por lo tanto, no pueden ser retirados de manera conveniente fuera del carro para servicio técnico o para uso fuera del carro 14. Otros componentes del carro, tales como un motor diesel 54 y un generador 56 (mostrados en la figura 4 de la solicitud PCT) y una unidad de conversión de potencia eléctrica 72 (mostrada en la figura 5 de la solicitud PCT) están colocados apretados entre los componentes de aire acondicionado, donde existe espacio.... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de aire acondicionado que se conecta de forma desprendible a un puerto de un avión (823) , comprendiendo el sistema:

un conducto de aire (500) que conecta una entrada de aire y un filtro (502) a un acoplamiento (518)

adaptado para ser conectado a un extremo de un conducto de aire (26) o manguera, cuyo otro extremo está adaptado para ser conectado al puerto de avión; un soplante (508) de velocidad variable en dicho conducto de aire (500) , un sensor de presión (526) conectado a dicho conducto de aire (500) adyacente a dicho acoplamiento (518) para detectar la presión del aire que pasa al avión, y un controlador (1514) que recibe como entradas la presión detectada por dicho sensor de presión (526) y una presión de referencia que puede ser variada para satisfacer los requerimientos de diferentes tipos o clases de avión, en el que el controlador (1514) varía la velocidad del soplante (508) para regular la presión suministrada al avión (823) ; primero y segundo acondicionadores de aire (520, 522) , cada uno de los cuales comprende un conducto circular de refrigerante que canaliza refrigerante a través de un compresor (601, 702) , un condensador (406, 410) , una válvula de expansión (620, 720) , y un evaporador (504, 514) , estando posicionado el evaporador (504, 514) en dicho conducto de aire (500) , de manera que el evaporador (504) del primer acondicionador de aire precede al soplante (508) y el evaporador (514) del segundo acondicionador de aire sigue al soplante (508) en el conducto de aire (500) ; y un ventilador de refrigeración (414) del condensador que impulsa aire a través de los dos condensadores (406, 410) y controlado por un controlador (1518) sensible a una o más presiones o temperaturas medidas en uno de los conductos de aire o refrigerante o en el aire circundante.

2. Un sistema de aire acondicionado de acuerdo con la reivindicación 1, en el que cada acondicionador de aire comprende, además;

un circuito de refrigerante que deriva el condensador (601, 702) y la válvula de expansión (620, 720) y que incluye una válvula de derivación de escape del compresor (638, 738) controlada por un controlador (1506; 1512) que recibe una señal desde un sensor de temperatura conectado a dicho conducto de aire aguas abajo del evaporador (504, 514) del acondicionador de aire y que recibe también un valor de la temperatura de referencia.

3. Un sistema de aire acondicionado de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en el que cada acondicionador de aire comprende, además;

una válvula reguladora de la presión del evaporador (632, 732) en el circuito de refrigerante aguas arriba del compresor (601, 702) controlada por un controlador (1502, 1508) que recibe una señal desde un sensor de temperatura conectado al conducto de refrigerante aguas abajo del evaporador (504, 514) y que recibe también un valor de de temperatura de referencia.

4. Un sistema de aire acondicionado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que cada acondicionador de aire comprende, además:

sensores de temperatura (538, 540, 542, 544) que muestren temperaturas del refrigerante aguas arriba y aguas abajo del evaporador (504, 514) y que suministra estas temperaturas a un controlador (1900) que 45 regula la válvula de expansión del evaporador para mantener el evaporador húmedo.

5. Un sistema de aire acondicionado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende, además:

50 un sub-refrigerador de línea de aspiración que comprende un intercambiador de calor (614, 714) que acopla el conducto de refrigerante de aguas arriba de la válvula de expansión del evaporador (620, 720) al conducto de refrigerante de aguas abajo del evaporador (504, 514) y que está montado profundo para servir como un depósito de refrigerante.

55 6. Un sistema de aire acondicionado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende, además:

un procesador de acondicionador de aire (1900) sensible a una o más presiones o temperaturas medidas en uno de los conductos de aire o refrigerante que pone en marcha los dos compresores (601, 702) del 60 acondicionador de aire y pone en marcha el soplante (508) en primer lugar a velocidad más baja para verificar el sistema y luego a velocidad de refrigeración normal, completando estas tareas en aproximadamente 30 segundos.

7. Un sistema de aire acondicionado de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende, además:

un sensor de presión diferencial (528) a través del filtro (502) que proporciona una medición de la presión a un procesador de acondicionador de aire (1900) que señaliza cuándo la medición de la presión indica que el filtro (502) debe limpiarse o sustituirse enseguida.

FIGURA 19

VÍLVULAS ELÉCTRICAS

1708 Ph A V> 1710 Ph A I> 1712 Ph B V> 1714 Ph B I> 1716 Ph C V> 1718 Ph C I> 1720 SOPLANTE V> 1722 SOPLANTE I> 1724 PRE-C V> 1726 PRE-C I> 1728 POST-C V> 1730 POST-C I> 1732 MONITOR DE FASES>

PRESIÓN Y TEMPERATURA

611 DESCARGA PRE-C> 607 PRE-C-COND> 616 PRE-C SUCT L> 634 PRE-C EVAP> 609 PRE-C SUCT> 711 DESCARGA POST-C> 707 POST-C COND> 716 POST-C SUCT L> 739 POST-C EVAP> 709 POST-C SUCT> 832 SALIDA DE PAO>

PRESIÓN

526 SALIDA AT> 543 SOPLANTE AT> 528 ACCR. FILTRO DE AIRE> 539 ACCR. PRE-C> 532 ACCR. SOPLANTE>534 ACCR. POST-C>

PROCESADOR AIRE ACONDICIONADO Y DE PAO

TEMPERATURA

< 538 AMBIENTE 538 <540 PRE-REFRIGERACIÓN 540 <542 SOPLANTE 542 <526 SUMINISTRADO 526 <TEMPERATURA DE RETORNO DE PAO 827 <TEMPERATURA DE RESERVA DE PAO 850

NIVEL DEL LÍQUIDO

<NIVEL DEL LÍQUIDO PAO 824

CONEXIÓN/DESCONEXIÓN SALIDAS DE SEÑALES

>BOMBA DE PAO 805 >BOMBA DE VACÍO DE PAO 833 >VÍLVULA DE SUMINISTRO DE PASO 819 >PRE-C ISOL. SOL. 1734 >PRE-C COMPR. CONECTADO 1702 >PRE-C DESCONEXIÓN 603 >POST-C ISOL. SOL. 1732 >POST-C COMPR. CONECTADO 1704 >POST-C DESCONEXIÓN 703 >COMP VENTILADOR BAJA VELOCIDAD 415 >COMP VENTILADOR ALTA VELOCIDAD 417 >SOPLANTE VFD CONECTADO 1734

SALIDAS DE SEÑALES DE 0 A 10 V

>PRE-C EEV 620

>PRE-C EGBV 638

>PRE-C EPR 652

>POST-C EEV 720

>POST-C EGBV 738

>POST-C EPR 732

>VELOCIDAD DEL SOPLANTE 1706

(ENLACE EN SERIE)

Parada