DE10026951B4 - Pressure compensation valve to prevent structure breakdowns - Google Patents

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Abstract

Druckausgleichsventil zur Verhinderung von Struktur-Durchschlägen im Bereich einer Druckwand (1) von einem druckbelüfteten Flugzeugrumpf (2), mit dem bei einem invers wirkenden Differenzluftdruck (Δp) zwischen einem Rumpfinnenbereich (3), der von einem Innenluftdruck (pi) beaufschlagt wird, und einem Rumpfaußenbereich (4), auf den ein atmosphärischer Umgebungsluftdruck (pa) lastet, der Gefahr der durchschlagsbedingten Strukturschädigung der Druckwand (1) sowie der Umgebungsstruktur durch Querextraktion der Druckwand (1) begegnet wird, wobei der Druckwand (1) wenigstens eine Durchgangsöffnung (16), innerhalb der das Druckausgleichsventil (5) positioniert ist, ausgenommen ist, und die Durchgangsöffnung (16) bei einem gegenüber dem atmospärischen Umgebungsluftdruck (pa) bestehenden Kabinenluftüberdruck durch das Druckausgleichsventil (5) gasdicht verschlossen ist, anderenfalls bei einem gegenüber dem atmospärischen Umgebungsluftdruck (pa) bestehenden definierten Kabinenluftunterdruck der Öffnungsquerschnitt der Durchgangsöffnung (16) durch das Druckausgleichsventil (5) luftströmungsdurchlässig freigegeben ist, infolge dessen ein definierter Luftdruckausgleich, der unterhalb eines kritischen Luftdrucks für einen Druckwand-Durchschlag liegt, stattfinden wird, und wobei das Druckausgleichsventil (5) aus einem Ventilteller (6), einer Halterung...Pressure compensation valve for preventing structural breakdowns in the region of a pressure wall (1) of a pressurized aircraft fuselage (2), with an inverse difference air pressure (Δp) between a fuselage interior (3), which is acted upon by an internal air pressure (p i ) and a fuselage outer region (4), on which an atmospheric ambient pressure (p a ) loads, the risk of breakdown-induced structural damage of the pressure wall (1) and the surrounding structure by transverse extraction of the pressure wall (1) is met, wherein the pressure wall (1) at least one through hole (16), within which the pressure compensation valve (5) is positioned, is excluded, and the passage opening (16) at a relative to the atmospheric ambient pressure (p a ) existing cabin air pressure through the pressure compensation valve (5) is gas-tightly sealed, otherwise at a relative to the atmospheric ambient pressure (p a ) existing defined cabin enluftunterdruck the opening cross-section of the passage opening (16) through the pressure compensation valve (5) is released permeable to air flow, as a result of which a defined air pressure equalization, which is below a critical air pressure for a pressure-wall breakdown, will take place, and wherein the pressure compensating valve (5) from a valve disk ( 6), a holder ...

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Druckausgleichsventil zur Verhinderung von Struktur-Durchschlägen im Bereich einer Druckwand von einem druckbelüfteten Flugzeugrumpf gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Mit ihr wird die Sicherheit des Flugzeuges durch zuverlässige Verhinderung von Druckwand-Durchschlägen, die infolge einer negativ (invers) wirkenden Druckdifferenz zwischen dem druckbelüfteten Rumpfinnenbereich (Kabinen- und Frachtraumbereich) und dem von einem atmosphärischen Umgebungsdruck belasteten Rumpfaußenbereich die Flugzeug(rumpf)struktur gefährden, erhöht.The The invention relates to a pressure compensating valve for prevention of structure punches in the area of a pressure wall of a pressurized aircraft fuselage according to the preamble of claim 1. With her, the safety of the aircraft by reliable Prevention of pressure wall breakdowns due to a negative (inverse) acting pressure difference between the pressurized hull interior area (cabin and cargo area) and the one loaded by an atmospheric pressure Hull exterior endangering the aircraft (fuselage) structure, elevated.

In einem Flugzeug werden Flugzeugkabinen als Passagier- und Frachträume ausgestaltet. Für die Flugzeug-Druckwände, die druckbelüftete Kabinenbereiche von jenen Flugzeugbereichen trennen, die unter atmosphärischem Umgebungsdruck stehen, ist aus Sicherheitsgründen permanent nachzuweisen, dass bei einem (möglicherweise auftretenden) negativen (inversen) Differenzluftdruck zwischen dem Rumpfinnen- und Rumpfaußenbereich (Kabinenbereich und Flugzeug-Außenbereich) katastrophale Strukturschäden, die eine sichere Fortsetzung und Beendigung des Fluges nicht gewährleisten, ausgeschlossen bleiben. Dieser Forderung wird durch Rechnung, Konstruktion, Dimensionierung und Versuch entsprochen. Dabei wird der Fachmann darüber Bescheid wissen, dass insbesondere im Bereich von sphärisch geformten Druckwänden bei einem Durchschlag der Druckwand extrem hohe Kräfte durch Quer-Extraktion in Wand und Umgebungsstruktur entstehen werden.In In an aircraft, aircraft cabins are designed as passenger and cargo compartments. For the aircraft pressure walls, the forced draft Separate cabin areas from those aircraft areas that are under atmospheric For safety reasons, it must be permanently demonstrated that at one (possibly negative (inverse) differential air pressure between the fuselage and outer hull area (Cabin area and aircraft outside area) catastrophic structural damage, which does not guarantee a safe continuation and termination of the flight, remain excluded. This requirement is determined by calculation, construction, Sizing and attempt met. This will be the expert about it know that in particular in the field of spherically shaped pressure walls at a breakthrough of the pressure wall extremely high forces due to transverse extraction in Wall and surrounding structure will emerge.

Alternative Druckwand-Bauweisen, die sich auf monolithische oder profilversteifte Druckwand-Ausführungen in einem Verkehrsflugzeug beziehen, können unterschiedliche Gewichte und unterschiedliches Durchschlageverhalten zeigen. Es ist daher beim Stand der Technik denkbar und wahrscheinlich, dass wegen eines „gutmütigeren Durchschlagverhaltens" eine Konstruktion zur Anwendung gelangt, die gegenüber einer Konstruktion mit kritischem Durchschlagsverhalten entsprechende Gewichts- und Kostennachteile aufweisen wird.alternative Pressure wall construction methods, which are based on monolithic or profile stiffened Pressure wall versions Can relate in a commercial aircraft, different weights and show different strike through behavior. It is therefore in the prior art conceivable and likely that because of a "good-natured Breakdown behavior "one Construction comes to use, compared to a construction with Critical breakdown behavior corresponding weight and cost disadvantages will exhibit.

Außerdem ist der Fachwelt bekannt, dass man Verkehrsflugzeuge mit sogenannten Dekompressionspanels ausstattet, die zwischen druckbelüfteten Kabinenteilen angeordnet sind, um mit ihnen im Ernstfall etwaigen Vorgängen von Differenzluftdruck durch Luftdruckausgleich zu begegnen. Eine andere Lösung zum Ausgleich von ungewollten Druckunterschieden zwischen druckbelüfteten Kabinenteilen und der Umgebungsatmosphäre stellen die in der Kabinenwand installierten negativen Druckausgleichsventile (sogenannte „negative relieve valves") dar. Es ist aber vorstellbar, dass beispielsweise beim Bruch eines Flugzeug-Kabinenfensters (ganz abgesehen von dem „rapid decompression"-Effekt) die an der Flugzeug-Rumpfaußenseite vorbeiströmende Luft durch den Strahlpumpen-Effekt die Kabinenluft (und auch die durch die Rumpf-„relieve valves" nachströmende Luft) kontinuierlich absaugt und damit wegen der gasdichten Trennung von Druckkabine und nicht druckbelüftetem Rumpfhinterteil einen druckwandbelastenden Kabinen-Unterdruck erzeugt.Besides that is the experts know that you have airliners with so-called Equipped with decompression panels between pressurized cabin parts are arranged to deal with them in case of emergency any operations of Counterbalance differential air pressure by air pressure equalization. Another solution to Compensation of unwanted pressure differences between pressurized cabin parts and the ambient atmosphere set the negative pressure compensating valves installed in the cabin wall (so-called "negative relieve valves ") However, it is conceivable that, for example, at the fraction of a Airplane cabin window (not to mention the "rapid decompression "effect) those at the aircraft fuselage outside flowing past Air through the jet pump effect the cabin air (and also the through the hull "relieve valves "inflowing air) continuously sucks and thus because of the gas-tight separation of Pressure cabin and not pressurized Fuselage rear part generates a pressurized cabin wall negative pressure.

Eine Lösung, mit der das bestehende Risiko von Durchschlägen an einer Druckwand und der damit korrelierenden durchschlagsbedingten Strukturschädigung dieser Druckwand und (auch) der Flugzeug-Umgebungsstruktur abgebaut wird, das aber zumindest in unkritischen Grenzen gehalten wird, welches im besonderen Maße bei extrem leicht gebauten Druckwänden, die sphärisch gekrümmt sind, auftreten wird, bleibt also dem Fachmann verborgen.A Solution, with the the existing risk of breakdowns on a pressure wall and the correlated breakdown-induced structural damage of this Pressure wall and (also) the aircraft environment structure is dismantled, but that is kept at least in uncritical limits, which in particular in extremely lightly built pressure walls, which are spherically curved, occur is, therefore, remains hidden from the expert.

Weiterhin ist aus der Druckschrift: DE 678 457 A eine gattungsgemäße Anordnung zur Verhinderung von Struktur-Durchschlägen im Bereich einer Wand bei einem Flugzeugrumpf bekannt. Dort wird eine luftdruckausgleichende Absperrvorrichtung offenbart, die innerhalb einer Durchgangsöffnung positioniert ist. Die Durchgangsöffnung ist bei einem gegenüber dem atmosphärischen Umgebungsdruck bestehenden Kabinenluftüberdruck von der Absperrvorrichtung gasdicht verschlossen. Bei einem gegenüber dem atmosphärischen Umgebungsdruck bestehenden definierten Kabinenluftunterdruck wird der Öffnungsquerschnitt der Durchgangsöffnung von der Absperrvorrichtung luftströmungsdurchlässig freigegeben, infolge dessen ein definierter Luftdruckausgleich stattfinden wird, so dass die Luftdruckdifferenz unterhalb eines kritischen Wertes für einen Druckwand-Durchschlag liegt.Furthermore, from the document: DE 678 457 A a generic arrangement for preventing structural breakdown in the region of a wall in an aircraft fuselage known. There, an air pressure compensating shut-off device is disclosed, which is positioned within a passage opening. The passage opening is closed gas-tight at a relative to the atmospheric pressure ambient air pressure of the shut-off device. In the case of a defined cabin air negative pressure existing in relation to the atmospheric ambient pressure, the opening cross section of the passage opening is released by the shut-off device permeable to air flow, as a result of which a defined equalization of air pressure will take place so that the air pressure difference lies below a critical value for a pressure wall breakdown.

Neben der Druckschrift: DE 678 457 A sind weitere Druckausgleichs-Vorrichtungen für ein Flugzeug, die zum Ausgleich von Luftdrücken vorgesehen werden, aus den Druckschriften: US 2,905,071 A und DE 690 04 913 T2 bekannt.In addition to the publication: DE 678 457 A are further pressure compensation devices for an aircraft, which are provided to compensate for air pressure, from the publications: US 2,905,071 A and DE 690 04 913 T2 known.

Die Lösungen jener genannten Druckschriften beziehen sich entweder auf doppelwandige Rumpfstrukturen oder auf eine aktiv gesteuerte Druck- und Temperaturregelung oder auf Dekompressionspanels zwischen separaten Kabinenteilen gleichen Ausgangsdruckes. Keine der Druckschriften lässt ein passives, rein atmosphärisch gesteuertes Ventil mit automatischer Rückstellung speziell zur Verhinderung von Strukturdurchschlägen sphärisch gekrümmter Druckwände in einschaliger Bauweise durch inversen Differenzdruck erkennen. Demgegenüber ist der Fachwelt auch die Installation von Druckbegrenzungsventilen in der Rumpfaußenhaut bekannt, wenn auch dieser Installationsort aus der Sicht einer schnellen Dekompression und einer dadurch möglicherweise entstehenden Schädigung der Druckwand und ihrer Umgebungsstruktur nicht optimal sein dürfte, weil eben die am Flugzeugrumpf mit hoher Geschwindigkeit vorbei strömende Rumpfaußenluft dem Strahlpumpen-Prinzip folgend ein ausreichend schnelles Einströmen dieser Außenluft zum schnellen Druckausgleich zwischen der Kabine und dem Rumpfaußenbereich behindern könnte.The solutions of those cited references relate either to double-walled fuselage structures or to an actively controlled pressure and temperature control or to decompression panels between separate cabin parts having the same outlet pressure. None of the documents discloses a passive, purely atmospheric controlled valve with automatic reset specifically to prevent structural breakdowns of spherically curved pressure walls in a single-shell design by inverse differential pressure. In contrast, the art is also the installation of pressure relief valves in the fuselage skin known, although this installation site from the point of view of a rapid decompression and thereby possibly resulting damage to the pressure wall and its surrounding structure should not be optimal, because just the fuselage at high speed past fuselage outer air following the jet pump principle, a sufficiently fast inflow of this outside air for fast pressure equalization between the cabin and the fuselage outer area could hinder.

Mit einer Druckschrift: US 2,641,985 A wird dem Stand der Technik eine weitere Anordnung zur Verhinderung von Struktur-Durchschlägen im Bereich einer Druckwand von einem druckbelüfteten Flugzeugrumpf hinzugefügt. Diese Anordnung besitzt eine Absperrvorrichtung, die als ein reversibel und elastisch arbeitendes ventilartiges Bauteil, das mit Teilen von einem einstellbaren Ventil ausgestattet ist, ausgeführt ist. Das Bauteil gibt bei Kabinenluftunterdruck den Öffnungsquerschnitt einer Durchgangsöffnung in Abhängigkeit von der Stärke des auf die Durchgangsöffnung einwirkenden Umgebungsluftdrucks unterschiedlich frei, weshalb es aufgrund seiner Bauart befähigt ist, sich während eines stattfindenden Luftdruckausgleiches den unterschiedlichen Luftdrucksituationen, die mit der Flughöhe korrelieren, luftdruckvariabel anzupassen. Das Bauteil lässt sich außerdem auf einen definierten Kabinenunterdruck-Wert einstellen; anderenfalls nach geschehenem Luftdruckausgleich alle elastischen Elemente des Bauteils druckentlastet werden, wodurch es nach Rückführung in seine Ausgangslage den Öffnungsquerschnitt der Durchgangsöffnung wirksam verschließt.With a publication: US 2,641,985 A In the prior art, another arrangement for preventing structural breakdown in the area of a pressure wall from a pressurized aircraft fuselage is added. This arrangement has a shut-off device, which is designed as a reversibly and elastically working valve-like component, which is equipped with parts of an adjustable valve. The component is at cabin air negative pressure the opening cross section of a through hole differently depending on the strength of the acting on the passage opening ambient air pressure freely, which is why it is capable of its design to adapt air pressure variable during a current air pressure equalization the different air pressure situations that correlate with the altitude. The component can also be set to a defined cabin negative pressure value; otherwise after the air pressure equalization all elastic elements of the component are relieved of pressure, whereby it effectively closes the opening cross section of the through hole after returning to its original position.

Diese Betrachtungen werden zutreffen, solange man ausschließlich die Rumpfaußenkontur als Druckwand ansieht, und eine den Abschluss einer Druckkabine bildende sphärisch gekrümmte Druckwand eines Flugzeuges, die als Druckspant im Inneren des Flugzeugrumpfes ausgebildet ist und den Abschluss der Druckkabine bildet, außerhalb weiterer Betrachtungen lässt. Angaben, die auf eine Anordnung und eine Befestigung eines Ventils an jener betrachteten sphärisch gekrümmten Druckwand abzielen, das innerhalb einer der Druckwand ausgenommenen Durchgangsöffnung positioniert ist, werden durch den vorgenannten Stand der Technik druckschriftlich nicht gegeben. Ein Fachmann, der diese verborgenen Angaben zum Anlass nehmen wird, sich tiefer mit diesen Zusammenhängen zu befassen, wird dabei in seine Überlegungen mit einbeziehen, dass ein Druckspant im Inneren eines Flugzeugdruckrumpfes jedoch völlig anderen strukturellen Belastungen als eine Rumpfaußenwand unterliegen wird; und der Einbauort einer berücksichtigten Absperrvorrichtung in eben dieser Druckwand insofern von essentieller Bedeutung ist, als sich das für den Druckausgleich erforderliche Luftvolumen mit Außendruck ohnehin bereits im Flugzeug befindet – und nicht erst von dem mit hoher längsgerichteter Geschwindigkeit am Flugzeugrumpf vorbeiströmenden Luftstrom (dem Luft-/Wasserstrahlpumpen-Effekt entgegen) ab- und eingesaugt werden muss, wie das bei den bisher bekannten Installationen erforderlich ist. Jene bereits erwähnte (von Rumpfaußenwänden abweichende) strukturelle Belastung einer sphärisch gekrümmten Druckwand im Rumpfinneren wird auch zu anderen mehrdimensionalen Verformungen führen, die sich in ungewünschter Weise in Form von Zwangskräften auf das Ventil respektive auf die Ventilkörperteile auswirken können, wenn keine weiteren Vorkehrungen getroffen werden, die für eine weitgehende strukturelle Entkopplung und damit auch für ein einwandfreies Dichtverhalten bei Druckverformungen sorgen werden.These Considerations will apply as long as you exclusively use the Hull outer contour as a pressure wall, and a the conclusion of a pressurized cabin forming spherical curved Pressure wall of an airplane, which is used as a pressure bulkhead inside the fuselage is formed and forms the conclusion of the pressurized cabin, outside further considerations. Information on an arrangement and attachment of a valve at that considered spherical curved Aiming pressure wall which is recessed within one of the pressure wall Through opening are positioned by the aforementioned prior art printed not given. A professional who has these hidden Information on the occasion will take you deeper into these relationships will be in his reflections involve a pressure bulkhead inside a fuselage however completely other structural loads than a hull exterior wall subject to; and the location of a considered shut-off device is of essential importance in precisely this pressure wall, than that for the pressure equalization required air volume with external pressure anyway already on the plane - and not only from the with high longitudinally oriented Speed on the fuselage passing airflow (contrary to the air / water jet pump effect) must be sucked and sucked, as in the previously known Installations is required. Those already mentioned (from Fuselage outer walls deviating) structural load of a spherically curved pressure wall in the fuselage interior also becomes other multi-dimensional deformations to lead, which turns into unwanted Way in the form of compulsive forces can affect the valve or the valve body parts, if No further precautions are taken for a substantial amount structural decoupling and thus also for a perfect sealing behavior will cause pressure deformations.

Ob diese Überlegungen bei der Anordnung eines Druckausgleichventils (sogenannten „pressure relief valve") nach der Druckschrift: US 2,399,326 A eine Berücksichtigung fanden, bleibt vorerst dahingestellt; aber mit dieser Druckschrift wird der Fachwelt eine weitere Anordnung mit einem Druckausgleichsventil für ein Flugzeug vorgestellt, beider das Druckausgleichventil einem Druckspant (sogenannten „bulkhead") installiert wird, dessen Anordnung man aus der beigegeben 1 entnehmen kann. Dieses Druckausgleichsventil wird innerhalb einem definierten Druckabschnitt einer Druck(spant)wand angeordnet, die als sphärisch gekrümmte Druckwand ausgebildet ist und im Inneren eines druckbelüfteten Flugzeugrumpfes den Abschluss einer Druckkabine für ein Flugzeug bildet.Whether these considerations in the arrangement of a pressure relief valve (so-called "pressure relief valve") according to the document: US 2,399,326 A a consideration, remains for the time being left open; but with this document, the art is presented a further arrangement with a pressure compensation valve for an aircraft, where the pressure compensation valve a Druckspant (so-called "bulkhead") is installed, the arrangement is added from the 1 can take. This pressure compensation valve is disposed within a defined pressure section of a pressure wall which is designed as a spherically curved pressure wall and forms the end of a pressurized cabin for an aircraft in the interior of a pressurized aircraft fuselage.

Der Ventilmechanismus jenes Druckausgleichventils ist derart gestaltet, dass mit letzterem ein negativer (inverser) Differenzluftdruck oder ein positiver Differenzluftdruck zwischen dem Rumpfinnen- und dem Rumpfaußenbereich (Kabinenbereich und Flugzeug-Außenbereich) oder umgekehrt ausgeglichen werden kann, der auf den Druckspantbereich in unterschiedlichen Luftdrucksituationen wirkt. Dabei wird druckschriftlich erwähnt, dass eine Druckbeaufschlagung oder Drucküberladung der Flugzeugkabine als Funktion eines Mechanismus betrachtet wird, der den Luftdruck und/oder die Übergabe und/oder Übertragung von Luft des bedruckten Kabinenbereiches regelt. Die Funktion des Ventils wird als Selbstregulierung und während gegebener Druckschwankungen als betriebsbereit angegeben.Of the Valve mechanism of that pressure compensation valve is designed such that with the latter a negative (inverse) differential air pressure or a positive differential air pressure between the fuselage interior and the fuselage outer area (Cabin area and aircraft outside area) or vice versa, which can be balanced on the Druckspantbereich works in different air pressure situations. It will be printed mentioned, that a pressurization or pressure overload the aircraft cabin is considered as a function of a mechanism that controls the air pressure and / or the handover and / or transmission of air of the printed cabin area. The function of the Valve is called self-regulation and during given pressure fluctuations specified as ready for operation.

Das angegebene Druckausgleichsventil, dessen Ventilmechanismus das Ventil also unter einem übermäßigen negativen Druck inwärts, eben zum Kabineninneren, und unter überschüssigen positivem Druck auswärts, eben zum Rumpfaußenbereich, öffnet, umfasst neben Federelementen, die mit einer Hauptfeder und einer so genannten Eichfeder die Funktionen) des Ventilmechanismus umsetzen, ein Gehäuse, das eine ringförmige Scheibe ausbildet, dem ein Zusatz-Flansch angeformt ist. Dieser Flansch sitzt gegen eine umliegende Dichtung, die randseitlich einer Öffnung, welche der sphärisch gekrümmten Druckwand des Druckspants ausgenommen ist. Die Positionierung des Ventils wird gehäuserandseitlich eines Gehäuseseitenbereiches zentral und symmetrisch in jener Druckwandöffnung geschehen, wobei der Öffnungsquerschnitt dieser Druckwandöffnung durch die Funktion des Ventilmechanismus entsprechend der Druckbelastung freigegeben oder geschlossen wird. Ungeachtet dessen, dass der Aufbau des vorgestellten Druckausgleichsventils als kompliziert wahrgenommen wird, das durch die Umsetzung eines Druckausgleichs bei Zuständen unterschiedlich wirkenden Differenzluftdruckes einen komplexeren Aufbau besitzt, wird bezweifelt, dass mit jenem Druckausgleichsventil auch wegen einer erwarteten sinkenden Zuverlässigkeit ein störungsfreier Ventilbetrieb gewährleistet werden kann. Da die erwähnte (von Rumpfaußenwänden abweichende) strukturelle Belastung einer sphärisch gekrümmten Druckwand im Rumpfinneren eben auch zu anderen mehrdimensionalen Verformungen führen kann, können sich letztere unerwünschtermaßen in Gestalt von Zwangskräften auf den Ventilkörper und einen (nicht sonderlich erwähnten) Ventilteller des Druckausgleichsventils auswirken. Etwaige Vorkehrungen dazu können dem vorgestellten Druckausgleichsventil nicht entnommen werden.The specified pressure compensation valve, the valve mechanism thus opens the valve under an excessive negative pressure inwards, just to the cabin interior, and under excess positive pressure outward, just to the outer fuselage area, includes in addition to spring elements with a main spring and a so-called calibration spring, the functions of the Implement valve mechanism, a housing which forms an annular disc to which an additional flange is formed. This Flange is seated against a surrounding seal, the randseitlich an opening, which is excluded from the spherically curved pressure wall of Druckspants. The positioning of the valve is gehäuserandseitlich a housing side region centrally and symmetrically done in that pressure wall opening, wherein the opening cross section of this pressure wall opening is released or closed by the function of the valve mechanism according to the pressure load. Despite the fact that the structure of the proposed pressure compensation valve is perceived as complicated, which has a more complex structure by the implementation of a pressure equalization in conditions different acting differential air pressure, it is doubtful that with this pressure compensating valve due to an expected decreasing reliability a trouble-free valve operation can be ensured. Since the mentioned (differing from the fuselage outer walls) structural load of a spherically curved pressure wall in the fuselage interior can also lead to other multi-dimensional deformations, the latter may undesirably in the form of constraining forces on the valve body and (not particularly mentioned) valve plate of the pressure compensation valve. Any precautions can not be taken from the presented pressure compensation valve.

Demzufolge liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Lösung für ein Druckausgleichsventil aufzuzeigen, das zur Verhinderung von Struktur-Durchschlägen im Druckwand-Bereich eines Verkehrsflugzeuges installiert wird, mit dem eine durchschlagsbedingte Strukturschädigung der Druckwand und auch eine solche der Umgebungsstruktur durch Querextraktion der Druckwand ausgeschlossen wird. Das Druckausgleichsventil, das innerhalb einer Durchgangsöffnung, die der Druckwand ausgenommen ist, positioniert ist, soll aufgrund seiner Bauart befähigt sein, sich während eines stattfindenden Luftdruckausgleiches den unterschiedlichen Luftdrucksituationen, die mit der Flughöhe des Flugzeuges korrelieren, luftdruckvariabel anzupassen und zwischen den Ventilteilen eine weitgehende strukturelle Entkopplung und damit ein einwandfreies Dichtverhalten bei auftretenden Druckverformungen umsetzen. Dabei wird an eine weniger aufwendige, sichere und kostengünstige Lösung für ein Druckausgleichsventil zum Luftdruckausgleich bei auftretenden inversem Differenzluftdruck gedacht, mit der das bestehende Risiko von Druckwand-Durchschlägen und der damit korrelierenden Folgeerscheinungen abgebaut, zumindestens in unkritischen Grenzen gehalten wird.As a result, the object of the invention is to provide a solution for a pressure compensation valve, to prevent structure breakdowns in the pressure wall area of a Airliner is installed, with a breakdown-induced structural damage the pressure wall and also one of the environmental structure by transverse extraction the pressure wall is excluded. The pressure compensation valve, the within a passage opening, the pressure wall is excluded, is due to of its design be, while a held air pressure equalization the different Air pressure situations that correlate with the altitude of the aircraft, variable air pressure and between the valve parts a extensive structural decoupling and thus a flawless Implement sealing behavior when pressure deformations occur. there is a less expensive, safe and cost-effective solution for a pressure compensation valve for Air pressure compensation in case of occurring inverse differential air pressure thought with the existing risk of pressure-wall breakthroughs and the associated sequelae degraded, at least is kept in uncritical limits.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 aufgezeigten Merkmale gelöst. In den weiteren Ansprüchen sind zweckmäßige Weiterbildungen und Ausgestaltungen dieser Merkmale angegeben.These The object is achieved by the features indicated in claim 1. In the further claims are appropriate training and embodiments of these features.

Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.The Invention is in one embodiment with the attached Drawings closer explained.

Es zeigenIt demonstrate

1 einen Flugzeugrumpf mit deutlich hervorgehobener sphärisch gekrümmter Druckwand; 1 an aircraft fuselage with a clearly emphasized spherically curved pressure wall;

2 eine Anordnung zur Verhinderung von Struktur-Durchschlägen im Bereich der Druckwand nach der 1; 2 an arrangement for preventing structural breakdown in the pressure wall after the 1 ;

3 die Draufsicht der Anordnung nach der 2. 3 the top view of the arrangement according to the 2 ,

Nun wird in der 1 der Ausschnitt eines Flugzeugrumpfes 2 mit verlängertem Rumpfheck dargestellt. Außerdem wird der Betrachter in dieser Figur eine sphärisch gekrümmte Druckwand 1 unterhalb einem rumpfheckbefestigten Seitenleitwerk entdecken, die deutlich hervorgehoben ist. Diese Druckwand 1 ist ein wesentlicher Bestandteil der Rumpfstuktur, bei der – auf diesen Rumpfabschnitt bezogen – kritische Druckwand-Durchschläge erwartet werden, die infolge negativem (inversem) Differenzluftdruck Δp, der zwischen dem Rumpfinnenbereich 3 und dem Rumpfaußen-bereich 4 auftreten kann, deshalb besonders gefährdet ist. Die Durchschlagsrichtung des (möglicherweise eintreffenden) inversen Differenzluftdruckes Δp wird bildlich mit dargestellt, die sich auf eine Situation, wenn innerhalb des druckbelüfteten Flugzeugrumpfes 2 ein Kabinenluftunterdruck vorherrscht, bezieht. Geht man davon aus, dass innerhalb der Rumpfröhre ein Innenluftdruck pi besteht und außerhalb dem Flugzeugrumpf 2 ein atmosphärischer Außenluftdruck pa vorhanden ist, der auf der Rumpfstruktur lastet, dann wird deutlich, dass bei einem auftretendem Kabinenluft-unterdruck, wenn also der Innenluftdruck pi kleiner dem Außenluftdruck pa ist, ein inverser Differenzluftdruck Δp [bei Δp = pi – pa; Pa > pi] zwischen dem Rumpfinnenbereich 3, der in mehrere Kabinen-und/oder Frachtraumzonen unterteilt ist, und dem Rumpfaußenbereich 4 besteht, der also auf die Rumpfstruktur und damit auf vorhandene druckkritische Druckwand-Bereiche einwirkt. Dieser Gefahr sollte man innerhalb der druckkritischen Druckwand-Bereiche prophylaktisch mit geeigneten Maßnahmen begegnen, um das Risiko der durchschlagsbedingten Strukturschädigung der sphärisch gekrümmten Druckwand 1 sowie der Umgebungsstruktur durch Querextraktion der Druckwand 1 in Grenzen zu halten oder auf Druckwerte, die unterhalb des kritischen Luftdrucks für einen Druckwand-Durchschlag liegen, einzuschränken.Now in the 1 the detail of a fuselage 2 shown with extended tailback. In addition, the observer in this figure becomes a spherically curved pressure wall 1 below a fuselage-mounted rudder, which is clearly highlighted. This pressure wall 1 is an integral part of the fuselage structure, in which, relative to this fuselage section, critical pressure wall breakthroughs are expected due to negative (inverse) differential air pressure Δp occurring between the fuselage interior 3 and the outer hull area 4 is therefore particularly at risk. The direction of penetration of the (possibly incoming) inverse differential air pressure Δp is shown pictorially, referring to a situation when inside the pressurized fuselage 2 a cabin air negative pressure prevails relates. Assuming that inside the hull tube an internal air pressure p i exists and outside the fuselage 2 an atmospheric outside air pressure p a is present, which rests on the fuselage structure, then it becomes clear that when a cabin air negative pressure occurs, ie if the internal air pressure p i is smaller than the outside air pressure p a , an inverse differential air pressure Δp [at Δp = p i - p a ; P a > p i ] between the interior of the fuselage 3 subdivided into several cabin and / or hold zones, and the fuselage outer area 4 exists, that acts on the hull structure and thus on existing pressure-critical pressure wall areas. This risk should be met prophylactically within the pressure-critical pressure wall areas with suitable measures to avoid the risk of breakdown-induced structural damage to the spherically curved pressure wall 1 and the environmental structure by transverse extraction of the pressure wall 1 limit or limit to pressures below the critical pressure for a pressure wall breakthrough.

Eine Lösung zur Minderung oder Beseitigung des Risikos der durchschlagsbedingten Strukturschädigung im Bereich einer sphärisch gekrümmten Druckwand 1 wird in der 2 gezeigt. Es wird dort (allgemein betrachtet) eine Anordnung zur Verhinderung von Struktur-Durchschlägen im Bereich einer Druckwand 1 von einem druckbelüfteten Flugzeugrumpf 2 dargestellt, mit der bei einem invers wirkenden Differenzluftdruck Δp (nach der vorher geschilderten Weise) der Gefahr der durchschlagsbedingten Strukturschädigung der sphärisch gekrümmten Druckwand 1 sowie der Umgebungsstruktur durch Querextraktion dieser Druckwand 1 begegnet wird. Dazu ist es erforderlich, dass die genannte Druckwand 1 wenigstens mit einer Durchgangsöffnung 16 versehen ist, innerhalb der eine (sogenannte) luftdruckausgleichende Absperrvorrichtung 5 positioniert ist.A solution for reducing or eliminating the risk of breakdown-induced structural damage in the area of a spherically curved th pressure wall 1 will be in the 2 shown. There is (generally considered) an arrangement for preventing structural breakdowns in the region of a pressure wall 1 from a pressurized fuselage 2 represented with the inverse-acting differential air pressure Ap (according to the previously described manner) the risk of breakdown-induced structural damage of the spherically curved pressure wall 1 and the environmental structure by transverse extraction of this pressure wall 1 is encountered. For this it is necessary that the mentioned pressure wall 1 at least with a passage opening 16 is provided, within the one (so-called) air pressure compensating shut-off device 5 is positioned.

Diese Absperrvorrichtung 5 ist dermaßen konzipiert, daß die genannte Durchgangsöffnung 16 bei einem gegenüber dem atmospärischen Umgebungsluftdruck pa bestehenden Kabinenluftüberdruck (wenn pi > pa) von (später erläuterten) ventilartigen Elementen (der Absperrvorrichtung 5) gasdicht verschlossen gehalten wird. Anderenfalls geben diese ventilartigen Elemente bei einem gegenüber dem atmospärischen Umgebungsluftdruck pa bestehenden definierten Kabinenluftunterdruck (wenn pi < pa) den Öffnungsquerschnitt der Durchgangsöffnung 16 luftströmungsdurchlässig frei, infolge dessen ein definierter Luftdruckausgleich, der unterhalb eines kritischen Luftdrucks für einen Druckwand-Durchschlag liegt, stattfinden wird.This shut-off device 5 is designed so that said passage opening 16 at a relative to the atmospheric atmospheric pressure p a existing cabin air pressure (if p i > p a ) of (explained later) valve-like elements (the shut-off device 5 ) is kept gas-tight. Otherwise, these valve-like elements at a defined relative to the atmospheric pressure p a existing cabin air negative pressure (if p i <p a ) the opening cross-section of the through hole 16 permeable to air flow, as a result of which a defined air pressure equalization, which is below a critical air pressure for a pressure wall breakdown, will take place.

Allgemein verständlich wird es genügen, die Absperrvorrichtung 5 als ein reversibel und elastisch arbeitendes ventilartiges Bauteil auszuführen, das bei Kabinenluftunterdruck (wenn pi < pa) den Öffnungsquerschnitt der Durchgangsöffnung 16 in Abhängigkeit von der Stärke des auf die Durchgangsöffnung 16 einwirkenden Umgebungsluftdrucks pa unterschiedlich freigibt. Aufgrund seiner Bauart besitzt das Bauteil die Fähigkeit, sich während eines stattfindenden und invers verlaufenden Luftdruckausgleiches den unterschiedlichen Luftdrucksituationen, die mit der Flughöhe korrelieren, luftdruckvariabel anzupassen. Anderenfalls werden alle elastischen Elemente des Bauteils nach geschehenem Luftdruckausgleich druckentlastet, wodurch das Bauteil nach Rückführung in seine Ausgangslage den Öffnungsquerschnitt der Durchgangsöffnung 16 gasdicht verschließt.Generally understandable, it will suffice the shut-off device 5 as a reversibly and elastically working valve-like component to perform at the cabin air negative pressure (if p i <p a ) the opening cross-section of the through hole 16 depending on the thickness of the on the through hole 16 acting ambient air pressure p a releases differently. Due to its design, the component has the ability to variably adjust air pressure during a current and inverse air pressure equalization to the different air pressure situations that correlate with the altitude. Otherwise, all elastic elements of the component are relieved of pressure after the air pressure equalization has taken place, as a result of which the component returns to its starting position the opening cross section of the passage opening 16 gastight closes.

Mit einem Blick auf die 2 wird man deshalb diese Anordnung zur Verhinderung von Struktur-Durchschlägen im Bereich der sphärisch gekrümmten Druckwand nach der 1 mit einer Absperrvorrichtung 5 ausstatten, die mit einem Ventil oder mit einem Bauteil, das mit Teilen von einem einstellbaren Ventil ausgestattet ist, realisiert ist. Dabei ist das Ventil oder das Bauteil auf einen definierten Kabinenunterdruck-Wert einstellbar. Man wird auch überdenken, ein als Rückschlagventil ausgeführtes Ventil zu verwenden, das den vorgeschilderten Ansprüchen genügt.With a look at the 2 Therefore, it will be this arrangement for preventing structural breakdown in the spherical curved pressure wall after 1 with a shut-off device 5 equipped with a valve or with a component equipped with parts of an adjustable valve. In this case, the valve or the component is adjustable to a defined cabin negative pressure value. It will also be considered to use a designed as a check valve valve that meets the pre-claimed claims.

Ferner wird man davon ausgehen, dass die Durchgangsöffnung 16 mit einem konturierten Loch ausgeführt ist. Man wird auch darauf achten, den praktischen Einsatz des Ventils oder der Ventilteile des Bauteiles mit metallischen oder nichtmetallischen Werkstoffen oder mit einer Kombination aus metallischen und nichtmetallischen Werkstoffen umzusetzen.Furthermore, it will be assumed that the passage opening 16 executed with a contoured hole. It will also be important to implement the practical use of the valve or the valve parts of the component with metallic or non-metallic materials or with a combination of metallic and non-metallic materials.

Um einerseits alle durchschlagskritischen Druckwand-Bereiche zu erfassen, die möglicherweise durch auftretende inverse Kabinendruck(wand)differenzen besonders gefährdet sind, und andererseits einen genügend großen Gesamtquerschnitt zum Druckausgleich pro Zeiteinheit zu garantieren, wird sinnvollerweise vorgesehen, dass der sphärisch gekrümmten Druckwand 1 mehrere Durchgangsöffnungen 16 ausgenommen sind, innerhalb denen jeweils das einzelne Ventil oder das ventilartige Bauteil angeordnet ist.On the one hand to detect all impact-critical pressure-wall areas that are possibly particularly vulnerable by occurring inverse cabin pressure (wall) differences, and on the other hand to guarantee a sufficiently large overall cross section for pressure equalization per unit time, it is useful provided that the spherically curved pressure wall 1 several through holes 16 are excluded, within which each of the individual valve or the valve-like component is arranged.

Zurückkommend auf die 2 wird im folgenden Abschnitt auf die praktische Verwirklichung näher Bezug genommen. Danach besteht die (vorab allgemein angegebene) Absperrvorrichtung 5 aus einem Ventilteller 6, einer rippenverstärkten Halterung 7, auf der ein unteres Federlager 10 positioniert ist, einem auf dem Ventilteller lotrecht stehenden und tellermittig befestigten Federbolzen 8, einer den Federbolzen 8 umgebenden Ventilfeder 9 (Druckfeder), die gegen das untere Federlager 10 (eine untere Feder-Lagerschale) und gegen ein oberes Federlager 11 (eine obere Feder-Lagerschale), die nahe dem freien Bolzenende am Federbolzen 8 (mit einer am Bolzen schraubbeweglich einstellbaren Feststellmutter 15) durch die Federlager-Arretierung fixiert ist.Coming back to the 2 is referred to in the following section on the practical implementation closer. Thereafter, there is the (previously generally specified) shut-off device 5 from a valve plate 6 , a rib-reinforced bracket 7 on which a lower spring bearing 10 is positioned, one on the valve plate vertically standing and placed in the center of the frame fixed spring bolt 8th , one the spring bolt 8th surrounding valve spring 9 (Compression spring), which against the lower spring bearing 10 (a lower spring-bearing shell) and against an upper spring bearing 11 (an upper spring-bearing shell), which is near the free end of the bolt on the spring bolt 8th (with a lock nut which can be adjusted by screwing on the bolt 15 ) is fixed by the spring-bearing lock.

Besser aus der 3 – wird man den Aufbau der Halterung 7 erkennen, wonach letztere aus einer kreisringförmigen Halterungs-Randverstärkung 17 (einem ebenflächigen Kreisring-Abschnitt), an der mehrere [quer zum Ring-Zentrum (Kreismittelpunkt) des Kreisringabschnittes gerichtete und sich in vertikaler Richtung] von ihr abhebende Rippen 18 befestigt sind, besteht. Die Rippen 18 sind am horizontal gelagerten unteren Federlager 10, das von der (horizontal angeordneten) Halterungs-Randverstärkung 17 beabstandet angeordnet ist, außenumfänglich befestigt.Better from the 3 - is the structure of the holder 7 recognize, according to which the latter of an annular support edge reinforcement 17 (A planar circular ring section), at the several [transversely to the ring center (center of the circle) of the circular ring section and in the vertical direction] from her lifting ribs 18 are fixed. Ribs 18 are on the horizontally mounted lower spring bearing 10 that of the (horizontally arranged) support edge reinforcement 17 spaced apart, externally circumferentially attached.

Weiter ist aus der 2 zu ersehen, dass der Federbolzen 8 jeweils durch eine lochartige Ausnehmung (durch eine Bolzen-Lochführung) geführt ist, die sich mittig dem unteren und dem oberen Federlager 10, 11 (respektive der betreffenden Feder-Lagerschale) befindet. Außerdem kann vorgesehen sein, dass die bolzengeführte Ventilfeder 9 (Druckfeder) entweder mit einer definierten Vorspannung gegen das untere und gegen das obere Federlager 10, 11 drückt, zumindestens wird diese bevorzugt als Druckfeder eingesetzte Ventilfeder 9 (eine Zugfeder mit geeigneter Befestigung wäre auch denkbar) entspannt und fest auf den beiden Federlagern 10, 11 aufsitzen, wobei das obere Federlager 11 (wie erwähnt) nahe dem freien Bolzenende am Federbolzen 8 fixiert ist.Next is from the 2 to see that the spring bolt 8th is guided in each case by a hole-like recess (by a bolt hole guide), the center of the lower and the upper spring bearing 10 . 11 (respectively the respective spring-bearing shell) is located. In addition, vorgese be that the bolt-guided valve spring 9 (Compression spring) either with a defined bias against the lower and against the upper spring bearing 10 . 11 presses, at least this is preferably used as a compression spring valve spring 9 (A tension spring with suitable attachment would also be conceivable) relaxed and firm on the two spring bearings 10 . 11 sit up, with the top spring bearing 11 (as mentioned) near the free end of the bolt on the spring bolt 8th is fixed.

Wie bereits angedeutet, man kann das untere und das obere Federlager 10, 11 mit gewölbten Lagerschale realisieren, wobei dann die Schalenwölbung der beiden Federlager 10, 11 zueinander gerichtet sind. Dabei ist den beiden Feder-Lagerschalen schalenmittig eine lochartige Ausnehmung (Lochführung) ausgenommen, durch die der Federbolzen 8 geführt ist.As already indicated, you can the lower and the upper spring bearing 10 . 11 realize with curved bearing shell, in which case the bowl curvature of the two spring bearings 10 . 11 are directed towards each other. In this case, the two spring-bearing shells bowl center is a hole-like recess (hole guide) except, through which the spring bolt 8th is guided.

Weiter wird darauf eingegangen, dass die Halterungs-Randverstärkung 17 oberhalb der lochkonturierten Durchgangsöffnung 16 und der Ventilteller 6 unterhalb der Durchgangsöffnung 16 angeordnet ist. Während der Situation von bestehendem Kabinenluftüberdruck (wenn pi > pa) sind die Ventilteller-Randverstärkung 12 und die Halterungs-Randverstärkung 17 dem der Durchgangsöffnung 16 nahegelegenen Randbereich der beispielgemäßen Druckwand 1 aufliegend angeordnet. Dabei sind den Auflageflächen dieser Randverstärkungen 12, 17 entsprechende Dichtungselemente 13 (Dichtungsringe) – sinnvollerweise auf der zur Durchgangsöffnung 16 gerichteten Auflagefläche befestigt – unterlegt, die (in dieser Situation – wenn pi > pa) gegen den Randbereich der Druckwand 1 gasundurchlässig dichten werden.It is further discussed that the bracket edge reinforcement 17 above the hole contoured passage opening 16 and the valve plate 6 below the passage opening 16 is arranged. During the situation of existing cabin air pressure (if p i > p a ) are the valve disk edge reinforcement 12 and the bracket edge reinforcement 17 the passage opening 16 Nearby edge region of the exemplary pressure wall 1 arranged resting. In this case, the bearing surfaces of these edge reinforcements 12 . 17 corresponding sealing elements 13 (Sealing rings) - usefully on the to the passage opening 16 directed bearing surface fixed - lined, the (in this situation - if p i > p a ) against the edge region of the pressure wall 1 become gas impermeable.

Zur Verbesserung der Austauschbarkeit des Federbolzens 8 (Wartungsfall) oder der übrigen Elemente der Anordnung oder zur Verbesserung der Beweglichkeit der Anordnung ist auf dem Ventilteller 6 tellermittig ein Gelenk 14 angeordnet, an dem der Federbolzen (8) befestigt ist. Diese Ausführung wird auch in der 2 berücksichtigt.To improve the interchangeability of the spring bolt 8th (Maintenance case) or the remaining elements of the arrangement or to improve the mobility of the arrangement is on the valve disk 6 caged a joint 14 arranged at which the spring bolt ( 8th ) is attached. This design is also used in the 2 considered.

Wie erwähnt – ist das obere Federlager 11 bolzenendseitig durch eine Feststellmutter 15 arretiert. Diese Feststellmutter 15 ist in einem Außengewinde, das nahe dem freien Bolzenende dem Federbolzen 8 aufgebracht ist, schraubbeweglich (gewindebeweglich veränderbar) gelagert. Einerseits wird dadurch mit der (gegen das oberer Federlager 11 geschraubten) Feststellmutter 15 auf den drückbaren Federweg der Ventilfeder 9 ein Einfluß ausgeübt, zum anderen ist dadurch der maximal ausführbare Hub s [Abhebeweg] eines von der Druckwand 1 vertikal abgehobenen Ventiltellers 6 bei gespannter Ventilfeder 9 (wenn Kabinenunterdruck vorherrscht) vordefiniert, wodurch sich die luftströmungtechnische Freigabe des Lochquerschnitts der Durchgangsöffnung 16 in Abhängigkeit vom Hub s einstellen (repektive regulieren) lässt.As mentioned - is the upper spring bearing 11 bolt end by a locking nut 15 locked. This locking nut 15 is in an external thread that is near the free bolt end of the spring bolt 8th is applied, schraubbeweglich (adjustable thread-changeable) stored. On the one hand is characterized by the (against the upper spring bearing 11 bolted) locking nut 15 on the pushable spring travel of the valve spring 9 On the other hand, this is the maximum executable stroke s [Abhebeweg] one of the pressure wall 1 vertically lifted valve disc 6 with cocked valve spring 9 (when cabin vacuum prevails) predefined, thereby increasing the air flow release of the hole cross section of the through hole 16 depending on the stroke set s (regulate the perspective).

In der praktischen Ausführung wird der Ventilteller 6 als Platte und die Halterungs-Randverstärkung 17 als ebenflächiger Kreisring ausgeführt, wobei zumindestens die beiden Randverstärkungen 12, 17 des Ventiltellers 6 und der Halterung 7 mit einer variabler Konturgebung, die der Kontur der Druckwand 1 (also der Lage der Druckwand-Auflagefläche) angepasst ist.In the practical version of the valve plate 6 as a plate and the bracket edge reinforcement 17 designed as a planar circular ring, wherein at least the two edge reinforcements 12 . 17 of the valve disk 6 and the holder 7 with a variable contouring, the contour of the pressure wall 1 (So the position of the pressure-wall-bearing surface) is adjusted.

Auch der Ventilteller 6 ist als ebenflächige Platte mit kreisförmigem Durchmesser ausgeführt, deren Ventilteller-Randverstärkungfläche 12 sich der Durchgangsöffnung (16) zuwendet. An diesem Flächenbereich ist (wie erwähnt) eine Dichtung befestigt, die bei einem vorherrschenden Kabinenluftüberdruck (wenn pi > pa) gegen den nahegelegenen Lochbereich der Durchgangsöffnung 16 gasundurchlässig dichtet und anderenfalls bei einem vorherrschenden Kabinenluftunterdruck (wenn pi < pa) den durch die freigegebenen Durchgangsöffnung 16 tretenden Druckluftstrom infolge des stattfindenden Luftdruckausgleiches nicht behindert.Also the valve plate 6 is designed as a flat plate with a circular diameter, the valve disc edge reinforcing surface 12 the passage opening ( 16 ). At this surface area (as mentioned), a seal is fixed, which at a prevailing cabin air pressure (if p i > p a ) against the nearby hole area of the through hole 16 gas impermeable, and otherwise at a prevailing cabin air negative pressure (if p i <p a ) through the released passageway 16 passing compressed air stream as a result of the held air pressure equalization is not hindered.

Auch auf der zur Durchgangsöffnung 16 sich zuwendenden Fläche der Halterungs-Randverstärkung 17 ist (wie erwähnt) eine Dichtung befestigt, die bei einem vorherrschenden Kabinenluftüberdruck (wenn pi > pa) gegen den nahegelegenen Lochbereich der Durchgangsöffnung 16 gasundurchlässig dichtet und anderenfalls bei einem vorherrschenden Kabinenluftunterdruck (wenn pi < pa) den durch die freigegebenen Durchgangsöffnung 16 tretenden Druckluftstrom infolge des stattfindenden Luftdruckausgleiches nicht behindert.Also on the to the passage opening 16 facing surface of the support edge reinforcement 17 is (as mentioned) a seal fixed at a prevailing cabin air pressure (if p i > p a ) against the nearby hole portion of the through hole 16 gas impermeable, and otherwise at a prevailing cabin air negative pressure (if p i <p a ) through the released passageway 16 passing compressed air stream as a result of the held air pressure equalization is not hindered.

Mit den weiteren Ausführungen werden weitere auf das Ausführungsbeispiel bezogene ergänzende Erläuterungen gegeben, die dem Verständnis für die vorher erläuterte beispielgemäße Anordnung förderlich sind.With the further remarks Be more on the embodiment related supplementary Explanations given the understanding of the before explained Exemplary arrangement conducive are.

Die als Ventil ausgebildete Absperrvorrichtung 5 wird (wegen dem allgemeinen Bestreben nach Gewichtsabsenkung im Flugzeugbau vordergründig) in eine Leichtbau-Druckwand 1 installiert. Das Ventil wird im Normalbetrieb – zusätzlich zu seinem durch elastische Elemente erzeugten Anpressdruck an die Druckwand-Dichtfläche – durch den eingestellten Kabinenüberdruck (im Rumpfinneren) gegenüber dem atmosphärischen Umgebungsdruck pa (außerhalb der Flugzeugumgebung) kabinenseitig belastet und stellt so die gewünschte Gasdruckdichtigkeit ein. Im Falle eines – wie auch immer – entstehenden Abfalles des Kabinendruckes (Innenluftdruckes pi) wird das Ventil entsprechend seinem einstellbaren Ansprechdruck durch den atmosphärischen Überdruck von seiner Dichtfläche abgehoben und gibt somit einen definierten Querschnitt für den Luftstrom in die Kabine (den Kabinen- oder Frachtraum) frei. Somit wird ein Druckausgleich geschaffen, der zumindestens für einen Druckwand-Durchschlag unkritische Druckunterschiede gewährleistet.The valve designed as a shut-off device 5 becomes (due to the general desire for weight reduction in aircraft superficial) in a lightweight pressure wall 1 Installed. The valve is in normal operation - in addition to its generated by elastic elements contact pressure to the pressure wall sealing surface - by the set cabin pressure (in the fuselage interior) relative to the atmospheric pressure p a (outside the aircraft environment) loaded on the cab side and thus sets the desired gas pressure tightness. In the case of a - whatever - resulting drop in the cabin pressure (internal air pressure p i ), the valve is in accordance with its adjustable set pressure by the atmospheric pressure lifted from its sealing surface and thus gives a defined cross section for the air flow in the cabin (the cabin or cargo space) free. Thus, a pressure compensation is provided, which ensures at least for a pressure-wall breakdown uncritical pressure differences.

Die Anordnung zur Verhinderung von Struktur-Durchschlägen im Bereich einer Druckwand 1 kann in einfachster Ausführung beispielsweise aus einer Kreisplatte (aber auch jeder anderen Konturgebung) bestehen, die kabinenseitig gegen eine entsprechende Dichtfläche um ein entsprechend konturiertes Loch in der im Lochbereich entsprechend verstärkten Druckwand 1 abdichtet. Anzahl, Größe, Lage und Fixierung der Lage des in eine Druckwand 1 oder in mehreren Druckwänden 1 jeweils installierten Ventils sowie der Anpressdruck der als Ventilteller 6 bezeichneten Ventilplatte bei fehlendem oder negativem (inversem) Differenzdruck Δp (beispielsweise durch Benutzung von Federn oder anderen elastischen Elementen) sind weitestgehend konstruktiv frei wählbar. Das (oder die) in einer Druckwand 1 installierten Ventile) kann (können) so dimensioniert und eingestellt werden, dass bereits der Aufbau eines inversen Differenzdruckes Δp gesteuert und auf unkritische Druckwerte begrenzt werden kann, wodurch ein Druckwand-Durchschlag mit allen seinen strukturellen Risiken (mit hoher Wahrscheinlichkeit) auszuschließen wäre.The arrangement for preventing structure breakdown in the region of a pressure wall 1 can in the simplest version, for example, from a circular plate (but also any other contouring) exist, the cabin side against a corresponding sealing surface around a correspondingly contoured hole in the hole area correspondingly reinforced pressure wall 1 seals. Number, size, location and fixation of the location of the in a pressure wall 1 or in several pressure walls 1 each installed valve and the contact pressure of the valve disc 6 designated valve plate in the absence or negative (inverse) differential pressure Ap (for example, by using springs or other elastic elements) are largely constructive freely selectable. The (or the) in a pressure wall 1 Installed valves) can (can) be dimensioned and adjusted so that the structure of an inverse differential pressure Ap can be controlled and limited to uncritical pressure values, whereby a pressure wall breakdown with all its structural risks (with high probability) would be excluded.

Auf diese Weise kann sowohl eine durchschlagsbedingte Strukturschädigung der Druckwand 1 selbst als auch eine solche der Umgebungsstruktur durch Querextraktion der Druckwand 1 ausgeschlossen werden, womit auch weitgehende konstruktive Freiheit für die Druckwand-Gestaltung zu deren Gewichtsoptimierung gegeben ist. Die aus dem Druckwand-Durchschlag resultierenden, dimensionierenden Lastfälle für die Druckwand 1 und/oder die umgebende Kabinenstruktur und die Systemkomponenten können bei Einsatz der Anordnung zur Verhinderung von Druckwand-Durchschlägen ausgeschlossen werden. Ferner ist (in genannten Zusammenhängen mit) darauf zu achten, dass kabinenseitig beabsichtigte oder umgesetzte Verkleidungen und/oder Einbauten vor oder im nahen Bereich der Druckwand 1 derart zu gestalten sind, dass sie den geforderten Druckausgleich (des inveren Differenzluftdruckes Δp) nicht in unzulässiger Weise behindern.In this way, both a breakdown-induced structural damage of the pressure wall 1 itself as well as one of the environmental structure by transverse extraction of the pressure wall 1 be ruled out, which also extensive freedom of design for the pressure-wall design is given to their weight optimization. The resulting from the pressure wall breakdown, dimensioning load cases for the pressure wall 1 and / or the surrounding cabin structure and system components may be precluded using the pressure-wall puncture prevention assembly. Furthermore, it must be ensured (in the context mentioned above) that the cabin side intended or converted cladding and / or installations before or in the near area of the pressure wall 1 be designed so that they do not obstruct the required pressure equalization (of the inveren differential air pressure .DELTA.p) in an inadmissible manner.

Mit dieser Anordnung wird also die Sicherheit eines Flugzeuges (Verkehrsflugzeuges) durch zuverlässige Verhinderung von Druckwand-Durchschlägen infolge von inversen Kabinendruckdifferenzen gegenüber dem atmosphärischen Umgebungsdruck und ihrer unter Umständen katastrophalen strukturellen Konsequenzen für Druckwand und Umgebungsstruktur – ebenso wie der unter Umständen betroffenen Systeme – erhöht.With This arrangement is therefore the safety of an aircraft (airliner) through reliable Prevention of pressure wall breakdowns due to inverse cabin pressure differences over the atmospheric Ambient pressure and its potentially catastrophic structural Consequences for Pressure wall and environmental structure - as well as the possibly affected Systems - increased.

Die Lösung erlaubt eine Gewichtsreduzierung bei Neukonstruktionen für den Fall, dass ein Druckwand-Durchschlag für Druckwand 1 und Umgebungsstruktur einen dimensionierenden Lastfall darstellt. Das vorgestellte Druckausgleichsventil ist ohne großen Aufwand nachrüstbar und gewährleistet einfache Reparatur. Selbst bei Nachrüstungen in existierende Druckwand-Ausführungen kann – wenn auch keine Gewichtsoptimierung erreichbar – so doch erhöhte Sicherheit geschaffen werden.The solution allows weight reduction in new designs in the event that a pressure wall punch for pressure wall 1 and environment structure represents a dimensioning load case. The presented pressure compensation valve can be retrofitted without great effort and ensures easy repair. Even when retrofitting into existing pressure-wall designs - if no weight optimization achievable - so nevertheless increased security can be created.

Ferner bietet die vorgestellte Lösung – aufgrund der Nutzung der Druckwand-Ventilöffnung zu Inspektionszwecken – bessere Kontrollmöglichkeiten der Umgebungsstruktur an. Mit ihr werden die Kosten für (bisher aufwendige) Durchschlag-Versuche und -Vorrichtungen beim Strukturfest reduziert. Derwegen werden auch weniger aufwendige, sichere und kostengünstigere Durchschlagversuche umsetzbar.Further offers the presented solution - due the use of the pressure-wall valve opening for inspection purposes - better Control options of Environment structure. With it the costs for (so far elaborate) breakdown tests and devices at the structure festival reduced. Therefore, less expensive, safer and cheaper Punching tests implementable.

11
Druckwandpressure wall
22
Flugzeugrumpffuselage
33
Rumpfinnenbereich (unterteilt in mehrere Kabinen- und/oder Frachtraumzonen)Hull indoors (divided into several cabin and / or cargo area zones)
44
RumpfaußenbereichHull exterior
55
AbsperrvorrichtungShut-off
66
Ventiltellervalve disc
77
Halterungbracket
88th
FederbolzenPlungers
99
Ventilfedervalve spring
1010
unteres Federlagerlower spring camp
1111
oberes Federlagerupper spring camp
1212
Ventilteller-RandverstärkungValve disc-edge reinforcement
1313
Dichtungselementsealing element
1414
Gelenkjoint
1515
Feststellmutter; EinstellmutterLocking nut; adjusting
1616
DurchgangsöffnungThrough opening
1717
Halterungs-Randverstärkung, kreisringförmigBracket edge reinforcement, circular
1818
Rippenribs
ss
Hubweg (Abhebeweg des ersten Ventiltellers 6)Stroke (Abhebeweg the first valve plate 6 )
pa p a
atmosphärischer Umgebungsluftdruck (außerhalb des Flugzeugrumpfes 2)atmospheric ambient air pressure (outside the fuselage 2 )
pi p i
Innenluftdruck (innerhalb dem Rumpfinnenbereich 3)Indoor air pressure (inside the fuselage interior 3 )
ΔpAp
Differenzluftdruck, invers wirkend; wenn Δp = pi – pa und pa > pi (Kabinenluftunterdruck)Differential air pressure, inverse action; if Δp = p i -p a and p a > p i (cabin air negative pressure)
ΔpAp
Differenzluftdruck, non-invers wirkend, wenn Δp = pi – pa und pa < pi (Kabinenluftüberdruck)Differential air pressure, non-inverse, when Δp = p i - p a and p a <p i (cabin air pressure)

Claims (9)

Druckausgleichsventil zur Verhinderung von Struktur-Durchschlägen im Bereich einer Druckwand (1) von einem druckbelüfteten Flugzeugrumpf (2), mit dem bei einem invers wirkenden Differenzluftdruck (Δp) zwischen einem Rumpfinnenbereich (3), der von einem Innenluftdruck (pi) beaufschlagt wird, und einem Rumpfaußenbereich (4), auf den ein atmosphärischer Umgebungsluftdruck (pa) lastet, der Gefahr der durchschlagsbedingten Strukturschädigung der Druckwand (1) sowie der Umgebungsstruktur durch Querextraktion der Druckwand (1) begegnet wird, wobei der Druckwand (1) wenigstens eine Durchgangsöffnung (16), innerhalb der das Druckausgleichsventil (5) positioniert ist, ausgenommen ist, und die Durchgangsöffnung (16) bei einem gegenüber dem atmospärischen Umgebungsluftdruck (pa) bestehenden Kabinenluftüberdruck durch das Druckausgleichsventil (5) gasdicht verschlossen ist, anderenfalls bei einem gegenüber dem atmospärischen Umgebungsluftdruck (pa) bestehenden definierten Kabinenluftunterdruck der Öffnungsquerschnitt der Durchgangsöffnung (16) durch das Druckausgleichsventil (5) luftströmungsdurchlässig freigegeben ist, infolge dessen ein definierter Luftdruckausgleich, der unterhalb eines kritischen Luftdrucks für einen Druckwand-Durchschlag liegt, stattfinden wird, und wobei das Druckausgleichsventil (5) aus einem Ventilteller (6), einer Halterung (7), der ein unteres Federlager (10) zugeordnet ist, einem lotrecht stehenden und tellermittig befestigten Federbolzen (8), einer den Federbolzen (8) umgebenden Ventilfeder (9), die gegen das untere Federlager (10) und gegen ein oberes Federlager (11) drückt, das nahe dem freien Bolzenende am Federbolzen (8) fixiert ist, aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Ventilteller (6) tellermittig ein Gelenk (14) angeordnet ist, an dem der Federbolzen (8) befestigt ist.Pressure compensation valve for preventing structure breakdown in the area of a pressure wall ( 1 ) from a pressurized aircraft fuselage ( 2 ), with which at an inverse-acting differential air pressure (Δp) between a fuselage inner region ( 3 ), which is acted upon by an internal air pressure (p i ), and ei outer fuselage area ( 4 ), on which an atmospheric ambient pressure (p a ) rests, the risk of breakdown-induced structural damage of the pressure wall ( 1 ) as well as the environmental structure by transverse extraction of the pressure wall ( 1 ), the pressure wall ( 1 ) at least one passage opening ( 16 ), within which the pressure compensation valve ( 5 ), is excluded, and the passage opening ( 16 ) at a relative to the atmospheric atmospheric pressure (p a ) existing cabin air pressure by the pressure compensation valve ( 5 ) is closed gas-tight, otherwise at a relative to the atmospheric pressure (p a ) existing defined cabin air negative pressure of the opening cross-section of the passage opening ( 16 ) through the pressure compensation valve ( 5 ) is released permeable to air flow, as a result of which a defined air pressure equalization, which is below a critical air pressure for a pressure wall breakdown, will take place, and wherein the pressure compensation valve ( 5 ) from a valve disk ( 6 ), a holder ( 7 ), which is a lower spring bearing ( 10 ) is associated with a vertically standing and disk centered spring bolt ( 8th ), one of the spring bolts ( 8th ) surrounding valve spring ( 9 ), which against the lower spring bearing ( 10 ) and against an upper spring bearing ( 11 ), which is close to the free end of the bolt on the spring bolt ( 8th ), is constructed, characterized in that on the valve plate ( 6 ) centered on a joint ( 14 ) is arranged, on which the spring bolt ( 8th ) is attached. Druckausgleichsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (7) aus einer kreisringförmigen Halterungs-Randverstärkung (17) besteht, der mehrere sich in vertikaler Richtung von ihr abhebende Rippen (18) befestigt sind, die am horizontal gelagerten unteren Federlager (10), das der Halterungs-Randverstärkung (17) beabstandet angeordnet ist, außenumfänglich befestigt sind.Pressure compensation valve according to claim 1, characterized in that the holder ( 7 ) from an annular support edge reinforcement ( 17 ), which comprises a plurality of ribs ( 18 ) are mounted on the horizontally mounted lower spring bearing ( 10 ), the support edge reinforcement ( 17 ) is spaced apart, are secured externally circumferentially. Druckausgleichsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Federbolzen (8) durch eine lochartige Ausnehmung, die sich mittig in dem unteren und dem oberen Federlager (10, 11) befindet, geführt ist, außerdem die bolzengeführte Ventilfeder (9) gegen das untere und gegen das obere Federlager (10, 11) drückt, wobei das obere Federlager (11) nahe dem freien Bolzenende am Federbolzen (8) fixiert ist.Pressure compensating valve according to claim 2, characterized in that the spring bolt ( 8th ) through a hole-like recess located centrally in the lower and the upper spring bearing ( 10 . 11 ) is guided, also the bolt-guided valve spring ( 9 ) against the lower and against the upper spring bearing ( 10 . 11 ), wherein the upper spring bearing ( 11 ) near the free bolt end on the spring bolt ( 8th ) is fixed. Druckausgleichsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das untere und das obere Federlager (10, 11) mit gewölbter Lagerschale realisiert ist, wobei die Schalenwölbung der beiden Federlager (10, 11) zueinander gerichtet sind, dabei beiden Federlagern (10, 11) schalenmittig die lochartige Ausnehmung ausgespart ist, durch die der Federbolzen (8) geführt ist.Pressure compensating valve according to claim 2, characterized in that the lower and the upper spring bearing ( 10 . 11 ) is realized with arched bearing shell, wherein the bowl curvature of the two spring bearings ( 10 . 11 ) are directed towards each other, while both spring bearings ( 10 . 11 ) cup-shaped recess is recessed the hole-like recess through which the spring bolt ( 8th ) is guided. Druckausgleichsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterungs-Randverstärkung (17) oberhalb der lochkonturiert ausgeführten Durchgangsöffnung (16) und der Ventilteller (6) unterhalb der Durchgangsöffnung (16) angeordnet ist und während der Situation von bestehendem Kabinenluftüberdruck die Ventilteller-Randverstärkung (12) und die Halterungs-Randverstärkung (17) dem der Durchgangsöffnung (16) nahegelegenen Randbereich der Druckwand (1) aufliegend angeordnet sind, wobei den Auflageflächen dieser Randverstärkungen (12, 17) entsprechende Dichtungselemente (13) unterlegt sind, die gegen den Randbereich der Druckwand (1) dichten.Pressure compensation valve according to claim 2, characterized in that the support edge reinforcement ( 17 ) above the hole contoured passage opening ( 16 ) and the valve plate ( 6 ) below the passage opening ( 16 ) and during the situation of existing cabin air overpressure the valve disk edge reinforcement ( 12 ) and the support edge reinforcement ( 17 ) of the passage opening ( 16 ) near the edge region of the pressure wall ( 1 ) are arranged resting, wherein the bearing surfaces of these edge reinforcements ( 12 . 17 ) corresponding sealing elements ( 13 ) are supported, which against the edge region of the pressure wall ( 1 ). Druckausgleichsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das obere Federlager (11) bolzenendseitig durch eine Feststellmutter (15) arretiert ist, die auf einem Außengewinde, das nahe dem freien Bolzenende dem Federbolzen (8) aufgebracht ist, schraubbeweglich gelagert ist, mit der zum einen auf den drückbaren Federweg der Feder (9) ein Einfluss ausgeübt wird und zum anderen der maximal ausführbare Hub des von der Druckwand (1) vertikal abgehobenen Ventiltellers (6) bei gespannter Ventilfeder (9) vordefiniert ist, wodurch sich die luftströmungtechnische Freigabe des Lochquerschnitts der Durchgangsöffnung (16) in Abhängigkeit vom Hub einstellen lässt.Pressure compensating valve according to claim 1, characterized in that the upper spring bearing ( 11 ) Bolzenendseitig by a locking nut ( 15 ) is locked on an external thread, which is close to the free bolt end of the spring bolt ( 8th ), is mounted schraubbeweglich, with the one on the depressible spring travel of the spring ( 9 ) is exercised and on the other hand the maximum executable stroke of the pressure wall ( 1 ) vertically lifted valve disc ( 6 ) with tensioned valve spring ( 9 ), whereby the air flow release of the hole cross section of the passage opening ( 16 ) depending on the stroke. Druckausgleichsventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilteller (6) eine Platte und die Halterungs-Randverstärkung (17) ein ebenflächiger Kreisring ist, wobei zumindestens Konturen der Randverstärkungen (12, 17) des Ventiltellers (6) und der Halterung (7) an die Kontur der Druckwand (1) angepasst ist.Pressure compensation valve according to claim 5, characterized in that the valve disc ( 6 ) a plate and the support edge reinforcement ( 17 ) is a planar circular ring, wherein at least contours of the edge reinforcements ( 12 . 17 ) of the valve disk ( 6 ) and the bracket ( 7 ) to the contour of the pressure wall ( 1 ) is adjusted. Druckausgleichsventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilteller (6) eine ebene Platte mit kreisförmigem Durchmesser ist, an dessen Ventilteller-Randverstärkungfläche (12), die sich der Durchgangsöffnung (16) zuwendet, eine Dichtung befestigt ist, die bei einem vorherrschenden Kabinenluftüberdruck gegen den nahegelegenen Lochbereich der Durchgangsöffnung (16) dichtet und anderenfalls bei einem vorherrschenden Kabinenluftunterdruck den durch die freigegebenen Durchgangsöffnung (16) tretenden Druckluftstrom infolge des stattfindenden Luftdruckausgleiches nicht behindert.Pressure compensation valve according to claim 7, characterized in that the valve disc ( 6 ) is a flat plate with a circular diameter, at the valve disk edge reinforcing surface ( 12 ), the passage opening ( 16 ), a seal is attached, which at a prevailing Kabinenluftüberdruck against the nearby hole area of the passage opening ( 16 ) and otherwise at a prevailing cabin air negative pressure through the released passage opening ( 16 ) passing compressed air stream as a result of the held air pressure equalization is not hindered. Druckausgleichsventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf der zur Durchgangsöffnung (16) sich zuwendenden Fläche der Halterungs-Randverstärkung (17) eine Dichtung befestigt ist, die bei einem vorherrschenden Kabinenluftüberdruck gegen den nahegelegenen Lochbereich der Durchgangsöffnung (16) dichtet und anderenfalls bei einem vorherrschenden Kabinenluftunterdruck den durch die freigegebene Durchgangsöffnung (16) tretenden Druckluftstrom infolge des stattfindenden Luftdruckausgleiches nicht behindert.Pressure compensating valve according to claim 7, characterized in that on the to the passage opening ( 16 ) facing surface of the support edge reinforcement ( 17 ) a seal is attached, which at a prevailing cabin air pressure against the nearby hole area of the passage opening ( 16 ) and otherwise at a prevailing cabin air vacuum through the released passage opening ( 16 ) passing compressed air stream as a result of the held air pressure equalization is not hindered.
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