CN100558601C - 用于飞行器的一体结构真空污水系统的柜模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于飞行器的柜模块。该柜模块设计用于从外部配合到飞行器机身中。柜模块(1)包括至少一个容器(10)和形成该柜模块(1)外端并连接到容器(10)的壳部(5)。壳部(5)能够配合到机身开口(8)中，使得容器(10)定位在飞行器机身(9)的内部(6)中。

Description

用于飞行器的一体结构真空污水系统的柜模块

相关申请的引用

本申请要求2005年8月9日提交的德国专利申请No.102005037578.2和2005年8月9日提交的美国临时专利申请No.60/706,576的优先权，在此以参引的方式将所述专利的申请公开内容结合入本文中。

技术领域

本发明总体上涉及供应并处理飞行器中的液体介质的技术领域。具体地，本发明涉及一种能够以独立部件的形式配合到飞行器机身中的柜模块。

本发明还涉及一种飞行器，其中设置有至少一个用于容纳液体介质、呈前述柜模块形式的容器。

背景技术

为了处理载客飞行器中的废水，通常的做法是利用真空废水系统，其中在气流的帮助下将粪便物通过管道从抽水马桶输送到废水收集柜。当飞行器飞行时，外部空气与机舱空气之间的压差产生气流。在飞行器降落在地面后，能够通过排水连接件处理如此收集的废水。

通常，废水收集柜包括一个或多个单独的容器，所述一个或多个容器于机舱的压力区域中、尤其是货物区域中刚性地安装到飞行器结构上。由于废水收集柜的大小，所以需要在飞行器的结构与设备的组装期间安装好，因此，飞行器的组装明显地延长。由于废水收集柜在结构和设备组装期间的早期安装，其影响在该组装步骤以及随后的步骤期间于飞行器内部中的其他组装。此外，通过废水收集柜安装元件的形式、以及通过将柜的重量安全传递到飞行器结构中的附加结构加强件的形式，废水收集柜在飞行器结构上的安装产生附加的重量，使得飞行器的总重不利地增加。

发明内容

基于与已知废水收集柜相关的上述问题，本发明旨在另外地研制一种适于例如容纳废水的柜，使得上述困难减少。

根据本发明第一方面，披露了一种设计用于安装到飞行器机身开口中的柜模块。在该情况下，本发明的柜模块主要包括至少一个容器以及形成该柜模块的外表面并连接到该容器的壳部。该壳部可包括例如一部分容器壁。根据一个特定的实施方式，容器的底部可由壳部形成。当然，也可以将壳部定位在距容器一定距离处，在该情况下，壳部仅通过支撑或连接结构与容器连接。

为了消除已有的必须在结构和设备组装期间将本发明的柜模块安装到飞行器机身内部中的需求，壳部的轮廓与飞行器机身的机身开口的轮廓相对应，使得柜模块能够在任何时候通过其壳部配合到飞行器机身中。在该情况下，柜模块的容器位于飞行器机身的内部，并且机身开口完全由壳部密封，使得飞行器机身外部没有明显的不连续。

以上讨论的实施方式表明能够独立于飞行器机身地制造柜模块，从而能够加速飞行器机身的结构和设备组装，因为例如在飞行器机身的最终组装之前不需要集成本发明的柜模块。

只要在本发明的文中使用术语“壳部”，则术语“壳”应总是理解成在静力学领域中所赋予的意义。因此，壳部包括硬壳式部件，由于其硬壳式构造而能够将外部载荷传递到例如飞行器机身开口的邻近支撑构造中。另一方面，由于其硬壳式构造，壳部能够吸收来自于飞行器机身的载荷。因此，壳部能够补偿由机身开口在飞行器机身中所形成的较明显的不连续，使得即使由于用于容纳柜模块的机身开口也只是稍微地削弱飞行器机身。

如上所述，常规的废水收集柜通常需要通过辅助安装元件和附加的结构加强件来帮助安装，以便安全可靠地将产生于废水收集柜的载荷传递到飞行器结构中。在某些情形下，本发明的将柜模块结合到飞行器机身的机身开口中可能在容纳柜模块的机身开口区域中需要附加的结构加强件，但这些结构加强件增加的重量小于安装常规废水收集柜所需的安装元件和附加结构加强件的重量，使得能够通过本发明很大程度地补偿该附加的重量。

为了补偿由机身开口所引起的飞行器机身的构造削弱，壳部的尺寸确定为使得当壳部安装在机身开口中时补偿该削弱。

为了防止飞行器机身中的机身开口引起飞行器机身内部的压降，壳部相对于外部紧密地密封飞行器机身的内部。这样的密封例如能够通过以下方式实现：使壳部的外轮廓与机身开口的内轮廓非常精确地适配，使得该两个轮廓表面在组装状态下相互紧密邻接，并且不会出现压力均化。由于两个轮廓表面的这种精确适配仅能非常困难地实现，所以还可以为机身开口和/或壳部的轮廓提供例如橡胶密封件的周边密封元件，其补偿两个轮廓表面的可能尺寸误差。

如上所述，柜模块的壳部可形成至少一个容器的下端——例如呈容器底部的形式，使得柜模块能够插入例如飞行器机身的下侧，其中在该情况下壳部形成不间断的飞行器机身的连续蒙皮。

为了改善柜模块壳部的硬壳式构造，该至少一个容器和壳部可形成为一体。例如，能够以注塑件的形式制造包括容器和壳部的柜模块。可替代地，还能够通过由例如碳纤维增强塑料(缩写为CFRP)或玻璃纤维增强塑料(缩写为GFRP)的纤维材料一体地制成这两个部件来实现容器与壳部的一体设计。这些复合纤维材料尽管重量轻但非常坚固，因此特别适于在航空和航天工程领域中使用。

尽管本发明基于消除与常规废水收集柜相关的上述问题，但本发明的柜模块设计也能转用于例如清水容器或燃料罐的其它容器。呈本发明的柜模块形式的废水容器、清水容器或燃料罐的实现对于例如缩短两次飞行之间所需的维护时间可具有积极的效果。由于经常非常低的体积流速，所以在两次飞行之间的飞行器燃料补给以及清水供应补充和废水处理通常都是非常费时的。

可通过利用本发明的柜模块来缩短补充和处理液体介质所需的时间，可例如在飞行器到达之前已准备好空的废水容器或刚补充的清水容器或燃料罐，从而仅需要更换已使用过的废水容器、清水容器或燃料罐。与常规的补充和处理概念形成对比，这使得能够在维护间隔期间明显地节省时间，即能够缩短飞机的停顿时间并能够使飞行时间最长，使得总体效率得以改善。

为了迅速更换本发明的柜模块，柜模块的至少一个容器的特征在于包括连接件，该连接件用于将至少一个容器连接到飞行器机身内部中的馈送管道系统。取决于容器(废水容器、清水容器或燃料罐)的相应设计，该馈送管道系统或者包括连接到卫生间的(真空)管道系统、或者包括连接到厨房、厕所和其它清水消耗装置的清水管道系统、或者包括能够供应各个燃料消耗装置的燃料供应管道系统。

由于在低飞行高度或者在飞行器停顿于机场时，外部空气与内部机舱空气之间的压差不存在或者不足以产生用于处理来自卫生间的粪便物的气流，所以本发明的柜模块还包括能够形成所需压差的真空发生器。该真空发生器使得能够在容器中、并因此在馈送管道系统中产生负压，使得来自卫生间和管道系统的粪便物能够被输送到柜模块的至少一个容器中。尽管在大约8000至10000米的正常飞行高度处的惯例压差大约为570毫巴，但是为了产生“人造”压差，利用能够产生250至270毫巴的最小压差的真空发生器就能够满足需要。

为了一直获得柜模块的至少一个容器中的填充高度的最新信息，柜模块还包括能够确定瞬时填充高度的装置。通过这种填充高度量具能够进一步缩短维护和停顿时间，因为其可以预测可能需要更换的柜模块。

由于柜模块的废水容器并不满负载地使用，在短程飞行时尤其如此，所以在完成两次、三次或更多次短程飞行之前可能不需要更换柜模块。

为了使对本发明的柜模块执行的更换和维护工作很大程度地自动化，可在柜模块或至少一个容器中设置清洁装置，以便在停顿期间例如以冲洗过程的形式进行清洁过程。

根据前述公开内容，本发明的柜模块的至少一个容器的内部直接邻接呈柜模块壳部形式的飞行器机身蒙皮。但是，由于在高的飞行高度时外部温度非常低，所以至少一个容器的内容物在高的飞行高度处具有非常容易结冰的趋势。为了解决该问题，本发明的柜模块还可包括至少一个用于加热该至少一个容器的装置。该装置可包括例如结合到至少一个容器的壁中的加热套或加热盘管。

此外，每个柜还包括排出装置，以便清空柜模块的至少一个柜。该排出装置可包括例如分配有对应关闭阀的排出连接件。如果柜模块包括数个容器，则每个容器可以包括具有排出连接件和所分配的关闭阀的单独排出装置，其中所有的排出单元可沿处理方向结合到带有所分配的关闭阀的共同排出连接件中，使得能够仅通过一个连接件清空所有的容器。

根据前述说明，本发明的柜模块可以包括不同的耗电装置，从而需要一个电源。真空发生器、填充高度量具、加热装置以及可能应用的清洁装置尤其需要电能。为了确保这些耗电装置的电源，柜模块的特征还在于包括：将柜模块连接到飞行器机身内部中的电源的连接装置。如果此连接装置以电插头类型的连接件的形式实现，这对于进一步加快柜模块的迅速更换可具有额外的积极效果。柜模块从飞行器机身的移除可自动地分开柜模块与飞行器机身内部中的电源之间的电插头连接，其中当柜模块安装到飞行器机身中时，自动恢复与飞行器内部中的电源的连接。

前述说明清楚地指出本发明的柜模块能够明显缩短飞行器的停顿和维护时间，使得本发明因此对于飞行器具有直接的影响。在这点上，本发明的另一方面涉及一种包括至少一个容器的飞行器，该至少一个容器用作废水容器、清水容器或燃料罐，其中根据上述特征来实现所述柜模块。

附图说明

以下参考附图以示例性方式描述本发明。附图中，

图1示出本发明的柜模块在安装到飞行器机身的机身开口中时的视图。

尽管附图1中的图不一定真实地按照比例，但其反映了尺寸的大小关系。

具体实施方式

图1示出在本发明的柜模块1安装到飞行器机身9的机身开口8中之前不久的示图。柜模块1主要包括在本情形中呈机身外壳形式的壳部5、以及在其内侧一体地连接到壳部5的容器10。尽管由于透视表示只能够观察到一个容器10，但自然也可能在壳部5上设置多于一个的容器。

作为如上所述地将壳部5一体地连接到至少一个容器10的代替方式，也能够例如通过间隔元件将壳部5与容器10间隔开一定距离。但是，在图1所示的柜模块1中，壳部5设置为形成容器10的底部。

可由例如GFRP或CFRP的复合纤维材料制造容器10以及壳部5。包括容器10和壳部5的柜模块的一体设计在该情形下提供了以下积极效果：容器10的侧壁有利于增强壳部5，从而进一步改善了壳部5的硬壳式构造。

图1还示出壳部的外边界正好与机身开口8的轮廓适配，使得柜模块能够通过其壳部5以精确配合的方式插入机身开口8，并且容器10最终定位在飞行器机身9内部的货物区域6中。在柜模块1安装好的状态下，壳部5相对于外部大气密封货物区域6，其中壳部5形成容器10的下端，同时密封机身开口8。

在其上侧，容器10设置有管道连接件4，该管道连接件用于将容器10连接到飞行器机身内部中的馈送管道系统。该连接件4可包括例如真空管线连接装置，使得粪便物能够通过抽吸被去除，并在产生于容器10中的真空的帮助下经由飞行器内部的馈送管道系统输送到容器10中。

为了产生这种真空馈送气流，真空发生器3设置在柜模块1上并设计用于抽空容器10。真空发生器3经由外部空气连接装置11向外输送从容器10抽出的空气。

为了利用在高飞行高度上存在于外部空气与机舱空气之间的压差来抽空容器10，柜模块1还设置有旁通管线12，从而能够输送旁通过真空发生器3的平行气流。由于该措施，所以在高飞行高度上存在于外部空气与内部机舱空气之间的压差能够仅通过此压差来抽空容器10，使得仅当飞行器停在地面上或飞行在低的飞行高度时需要开启真空发生器3。

为了排出容器10中的粪便物，柜模块1因而设置有排出装置2，用于通过抽吸向外去除该粪便物。

尽管未清楚地示出，柜模块还可包括用于确定容器10中的瞬时填充高度的装置。还可设置例如冲洗过程形式的用于清洁容器内部的装置。

根据图1，容器10直接邻接呈壳部的形式的蒙皮5，使得容器10的大部分液体内容物有结冰的趋势，在高飞行高度的低温下尤其如此。为了消除该结冰的危险，发明的柜模块1还可包括用于加热至少一个容器10的装置，该装置能够例如以加热套或加热盘管的形式集成到容器的壁中。

附图标记

1柜模块

2排出装置

3真空发生器

4馈送管道连接件

5壳部

6货物区域

7客舱

8机身开口

9飞行器机身

10容器

11外部空气连接装置

12旁通管线

Claims (14)

1.一种用于安装到飞行器机身(9)的机身开口(8)中的柜模块(1)，其包括：

至少一个容器(10)，和

壳部(5)，其形成所述柜模块(1)的外端并连接到所述容器(10)，

其中所述壳部(5)的轮廓与所述机身开口(8)相对应，所述柜模块(1)能够通过其壳部(5)配合到所述机身开口(8)中，使得所述容器(10)定位在所述飞行器机身的内部(6)，

其特征在于，所述壳部(5)相对于外部密封所述飞行器机身(9)的内部(6)，使得在所述飞行器机身(9)的内部(6)和外部大气之间不会出现压力均化。

2.如权利要求1所述的柜模块，其中，所述壳部(5)形成所述至少一个容器(10)的下端以配合入所述机身开口(8)的下侧。

3.如权利要求1所述的柜模块，其中，所述至少一个容器(10)和所述壳部(5)形成为整体。

4.如权利要求1所述的柜模块，其中，所述至少一个容器(10)和所述壳部(5)由复合纤维材料制成。

5.如权利要求1所述的柜模块，其中，所述壳部(5)的尺寸使得在所述壳部安装到所述飞行器机身(9)的机身开口(8)中时补偿由所述机身开口(8)引起的飞行器机身(9)的结构削弱。

6.如权利要求1所述的柜模块，其中，所述至少一个容器(10)的形式为包括废水容器、清水容器和燃料罐的组中的容器。

7.如权利要求1所述的柜模块，其中，所述至少一个容器(10)的特征在于包括连接件(4)，所述连接件设计用于将所述至少一个容器(10)连接到所述飞行器机身(9)内部(6)中的馈送管道系统。

8.如权利要求7所述的柜模块，还包括至少一个真空发生器(3)，所述真空发生器设计用于经由所述至少一个容器(10)产生从所述馈送管道系统到所述至少一个容器(10)的抽吸气流。

9.如权利要求1所述的柜模块，还包括至少一个用于确定所述至少一个容器(10)的瞬时填充高度的装置。

10.如权利要求1所述的柜模块，还包括至少一个用于清洁所述至少一个容器(10)的装置。

11.如权利要求1所述的柜模块，还包括至少一个结合到所述容器的壁中的用于加热所述至少一个容器(10)的装置。

12.如权利要求1所述的柜模块，还包括至少一个排出装置(2)，所述排出装置用于清空所述至少一个容器(10)。

13.如权利要求9至12中任一项所述的柜模块，还包括至少一个用于将所述柜模块(1)连接到所述飞行器机身(9)内部(6)中的电源的连接件。

14.一种飞行器，其具有容器(10)，所述容器(10)为包括废水容器、清水容器和燃料罐的容器组中的容器，其中，所述容器实现为如权利要求1至13中任一项所述的柜模块(1)的形式。