DE102004042483B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung des Sauerstoffpartialdrucks in Brennstofftanks, insbesondere von Luft- und Raumfahrzeugen, sowie Verwendung der Vorrichtung - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung des Sauerstoffpartialdrucks in Brennstofftanks, insbesondere von Luft- und Raumfahrzeugen, sowie Verwendung der Vorrichtung Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zur Bestimmung des Sauerstoffpartialdrucks in Brennstofftanks, insbesondere von Luft- und Raumfahrzeugen, gekennzeichnet durch eine Messkammer (11a, 11b), deren Eintrittsöffnung (13) mit einer gasdurchlässigen Membran (14) versehen ist, zur Aufnahme eines Gases in die Messkammmer (11a, 11b);
eine Gasvorbehandlungseinrichtung (16, 17) zur Erzeugung von Ozon aus dem Gas innerhalb der Messkammer (11a, 11b);
eine Detektoreinheit zur Bestimmung der Konzentration des erzeugten – Ozons; und
eine Auswerteeinheit (19), die aus der Ozonkonzentration den Sauerstoffanteil in dem Gas bestimmt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung des Sauerstoffpartialdrucks in Brennstofftanks, die insbesondere zur Anwendung in Luft- und Raumfahrzeugen geeignet ist, ein Verfahren zur Bestimmung des Sauerstoffpartialdrucks in Brennstofftanks, sowie die Verwendung einer Vorrichtung zur Bestimmung des Sauerstoffpartialdrucks in Brennstofftanks.
  • Der Brennstofftank eines Luftfahrzeugs enthält in der Regel flüssigen Brennstoff, zum Beispiel Kerosin, und im Übrigen eine Gasatmosphäre im Wesentlichen aus atmosphärischer Luft. In dieser Luft gelöst ist jedoch auch ein erheblicher Anteil an Brennstoff. Es besteht dabei die Gefahr, dass das Brennstoff-Sauerstoff-Verhältnis in der Gasatmosphäre des Tanks selbstentzündend, d.h. explosiv, wird. Dabei handelt es sich um einen kritischen Bereich. Ist das Mischungsverhältnis zu fett oder zu mager und liegt oberhalb bzw. unterhalb dieses kritischen Bereichs – man spricht auch von Upper Explosive Limit (UEL) und Lower Explosive Limit (LEL) – besteht keine Explosionsgefahr. Es wäre daher zweckmäßig, den Sauerstoffgehalt so niedrig einzustellen, dass eine Explosionsgefahr ausgeschlossen ist.
  • Insbesondere besteht aber das Problem, dass sich, je nach dem im Tank herrschenden Druck und der Temperatur, der gasförmige Brennstoffgehalt in der Gasatmosphäre des Tanks ändert. Aufgrund der großen Flughöhen und der unterschiedlichen Flughafenstandorte können Druck und Temperatur ganz extremen Schwankungen unterliegen. UEL und LEL variieren daher ständig.
  • In herkömmlichen Tanks werden zumeist passive Lösungen zur Gewährleistung der Flugsicherheit angeboten, in denen z.B. explosionsunterdrückende Schäume in die Tanks integriert werden.
  • Die Beobachtung des Mischungsverhältnisses von Treibstoff zu Luft bzw. Sauerstoff oder die Beobachtung des Sauerstoffgehalts in Brennstofftanks von Flugzeugen oder Raumfahrzeugen trägt entscheidend dazu bei, die Gefahr einer Explosion des Brennstofftanks zu vermeiden bzw. auszuschließen. Aus diesem Grunde ist es sinnvoll, das LEL und/oder das UEL oder zumindest die Sauerstoffkonzentration in Brennstofftanks laufend zu messen.
  • Im Stand der Technik sind zur Messung des Sauerstoffgehalts verschiedenartige Sensoren bekannt, wie z.B. Fluoreszenz-Sensoren, die mit Hilfe einer optischen Faser arbeiten. Diese Sensoren haben jedoch den Nachteil einer geringen Langzeitstabilität in flüssigen Kohlenwasserstoffen, und sie benötigen darüber hinaus zum Betrieb komplexe Algorithmen sowie Reinigungsprozeduren.
  • Weiterhin sind elektrochemische Sensoren bekannt, die jedoch für einen zuverlässigen Betrieb hohe Temperaturen erfordern und daher für den Einsatz in Brennstofftanks ungeeignet sind.
  • Die Druckschrift GB 2 262 990 A beschreibt einen Explosivstoffdetektor zur Detektion Nitro-organischer Verbindungen. Dabei werden die Nitro-organischen Verbindungen mittels eines Laserstrahls ionisiert und anschließend werden die erzeugten Ionen detektiert. Durch Wahl einer spezifischen Wellenlänge erfolgt eine selektive Ionisierung der Nitro-organischen Verbindung.
  • Die Druckschrift DE 692 26 778 T2 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Gasnachweis. Dabei wird ein Gas durch Ultraviolettlicht photoionisiert und es wird ein Strom gemessen, der durch das durch eine Elektrodeneinheit neutralisierte photoionisierte Gas hervorgerufen wird. Der Strom wird mit der Menge an ionisierbarem Gas in Beziehung gesetzt.
  • Die Druckschrift DE 101 31 918 A1 offenbart einen Sensor zur Bestimmung der Energie von Strahlung eines Typs, der zur Umwandlung von Sauerstoff in Ozon fähig ist. Dabei wird sauerstoffhaltiges Gas in eine Messkammer geführt und einer Strahlung ausgesetzt. Mit einem Ozonsensorelement wird der Ozongehalt des in der Messkammer befindlichen oder des über den Gasauslass abgeführten Gases gemessen und aus dem gemessenen Ozongehalt wird die Strahlungsenergie bestimmt.
  • Schließlich zeigt die Druckschrift WO 03/046422 A1 ein Inertisierungssystem Brennstofftanks von von Fahrzeugen oder Flugzeugen. Das System enthält einen Sauerstoffdetektor zur Beobachtung des Sauerstoffpartialdrucks der Gase in einem Bereich des Brennstofftanks. Dem Tankbereich wird Inertgas zugeführt und ein Detektor bestimmt den Sauerstoffgehalt und steuert den Inertgaszufluss so, dass der Sauerstoffanteil im Falle einer Zündung nicht die Verbrennung fördert.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung sowie deren Verwendung ein Verfahren zur Überwachung des Sauerstoffgehalts in Brennstofftanks anzugeben, das insbesondere für Luft- und Raumfahrzeuge geeignet ist, und eine erhöhte Sicherheit, insbesondere im Flugbetrieb, bietet.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch die Vorrichtung zur Bestimmung des Sauerstoffpartialdrucks in Brennstofftanks gemäß Patentanspruch 1, durch die Verwendung gemäß Patentanspruch 11 und durch das Verfahren zur Bestimmung des Sauerstoffpartialdrucks in Brennstofftanks gemäß Patentanspruch 12.
  • Weitere vorteilhafte Merkmale, Aspekte und Details der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung des Sauerstoffpartialdrucks in Brennstofftanks ist insbesondere für Brennstofftanks von Luft- und Raumfahrzeugen geeignet und umfasst eine Messkammer, deren Eintrittsöffnung mit einer gasdurchlässigen Membran versehen ist, zur Aufnahme eines Gases in die Messkammer, eine Gasvorbehandlungseinrichtung zur Erzeugung von Ozon aus dem Gas innerhalb der Messkammer, eine Detektoreinheit zur Bestimmung der Konzentration des erzeugten Ozons und eine Auswerteeinheit, die aus der Ozonkonzentration den Sauerstoffanteil im Gas bestimmt.
  • Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird die Sicherheit von Brennstofftanks von Luft- und Raumfahrzeugen erhöht, da der Anteil an gelöstem Sauerstoff in der flüssigen Phase des Treibstoffs eine potenzielle Gefahrenquelle darstellt, die das Verhältnis Treibstoff zu Luft in der Gasphase während des Flugbetriebs wesentlich beeinflusst. Durch die Erfindung ergibt sich die Möglichkeit einer Vorwarnung aufgrund integrierter Sensorelemente. Weiterhin kann eine geschlossene Regelung und/oder Steuerung bzw. Einstellung des Verhältnisses von Luft zu Sauerstoff im Brennstofftank erfolgen. Gefahrensituationen werden vermieden und die Sicherheit im Flugbetrieb wird erhöht.
  • Die erfindungsgemäße Lösung beeinhaltet die Möglichkeit einer Anpassung an unterschiedliche Treibstoffzusammensetzungen und -qualitäten, sowie eine geringe Querempfindlichkeit in Bezug auf unterschiedliche gelöste Komponenten.
  • Für die Herstellung der Vorrichtung bzw. des Sensors können existierende Technologien eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Vorrichtung ein keramisches Gehäuse haben, und es kann eine hohe Integrationsdichte hinsichtlich elektrischer Durchführungen, passiver elektronischer Komponenten usw. erzielt werden, wodurch sich eine sehr geringe Bauweise ergibt. Durch die Verwendung von keramischem Material für das Gehäuse oder andere Komponenten der Vorrichtung, wie beispielsweise die Membran, ist die Vorrichtung chemisch inert gegenüber den umgebenden Kohlenwasserstoffen.
  • Als weitere Vorteile der Erfindung sind die Unempfindlichkeit gegenüber Druck und Temperatur, eine robuste Bauweise und die Selbsttestfähigkeit zu nennen. Insbesondere ist das Messprinzip in dem weiten Temperaturbereich eines Flugprofils anwendbar.
  • Vorzugsweise umfasst die Gasvorbehandlungseinrichtung einen UV-Emitter und besonders bevorzugt noch zusätzlich einen Reflektor, um in dem Gas Ozon zu erzeugen. Dadurch ergibt sich eine besonders effektive Ozonerzeugung, was zu einer erhöhten Messgenauigkeit führt.
  • Es ist aber auch möglich und vorteilhaft, dass die Gasvorbehandlungseinrichtung ein Elektrodenpaar zur Funkenentladung umfasst. Dadurch können sowohl Sauerstoffionen als auch Ozon in der Messkammer erzeugt werden.
  • Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit besteht darin, einen Mikrowellensender und bevorzugt noch zusätzlich einen Reflektor als Gasvorbehandlungseinrichtung vorzusehen, so dass sich eine wirksame und effektive Erzeugung von Sauerstoffionen durch die Gasvorbehandlungseinrichtung ergibt.
  • Vorteilhafterweise wird in der Messkammer mittels einer geeigneten Einrichtung ein elektrisches Feld erzeugt, um Sauerstoffionen zur Detektoreinheit hin zu beschleunigen. Dabei kann beispielsweise eine Trennwand in der Messkammer vorgesehen sein, die als Elektrodengitter oder Ionentor ausgestaltet ist und den vorderen Teil der Messkammer mit der Gasvorbehandlungseinrichtung vom hinteren Teil der Messkammer mit der Detektoreinheit trennt. Mit Hilfe dieser Elektrode kann ein elektrisches Feld erzeugt werden, das zur Beschleunigung der Sauerstoffionen dient. Durch diese Maßnahmen wird ebenfalls eine besonders hohe Messgenauigkeit erzielt.
  • Die Detektoreinheit umfasst vorzugsweise einen Ozonsensor, beispielsweise einen Metalloxidgassensor, und gegebenfalls eine Ionendetektoreinheit, die die Sauerstoffionenkonzentration misst.
  • Vorteilhafterweise ist die Vorrichtung zur Ankopplung an eine Öffnung in der Wandung eines Brennstofftanks ausgestaltet, so dass durch die Membran hindurch ein Gasaustausch zwischen dem Innenraum des Brennstofftanks und dem Innenraum der Messkammer ermöglicht wird. Dadurch ist eine leichte Integration in Brennstofftanks möglich.
  • Weiterhin wird ein Brennstofftank gezeigt, der insbesondere für Luft- und Raumfahrzeuge geeignet ist und eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung des Sauerstoffpartialdrucks umfasst.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bestimmung des Sauerstoffpartialdrucks in Brennstofftanks, das insbesondere für die Anwendung in Luft- und Raumfahrzeugen geeignet ist, werden folgende Schritte durchgeführt: Aufnehmen einer Gasprobe bzw. eines Gases aus einem Brennstofftank in eine Messkammer; Erzeugung von Ozon aus dem Gas innerhalb der Messkammer; Bestimmung der Konzentration des erzeugten Ozons; und Bestimmung des Sauerstoffanteils in dem Gas aus der Ozonkonzentration.
  • Die Vorteile und Merkmale, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben sind, gelten auch für das erfindungsgemäße Verfahren.
  • Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der Figuren beschrieben, wobei
  • 1 eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung des Sauerstoffpartialdrucks in einer Schnittansicht schematisch zeigt; und
  • 2 einen Teil eines Brennstofftanks mit den in 1 gezeigten Vorrichtungen schematisch als Schnittansicht zeigt.
  • Die in 1 dargestellte Vorrichtung 10 zur Bestimmung des Sauerstoffpartialdrucks umfasst eine Messkammer 11a, 11b, die von einer geschlossenen Wandung 12 umgeben ist. An einer Seite der Wandung ist eine Eintrittsöffnung 13 vorgesehen, die mit einer gasdurchlässigen Membram 14 versehen ist. Die Membran 14 verschließt die Eintrittsöffnung 13, so dass Sauerstoff in den Innenraum der Vorrichtung 10, d.h. in die Messkammer 11a, 11b, gelangen kann.
  • Die bevorzugt Sauerstoff-permeable Membran 14 dient dazu, den Brennstofftank bzw. Flugzeugtank von dem Messsystem zu trennen und dennoch den Eintritt eines Gasgemisches bzw. von Sauerstoff in die Messkammer zu erlauben.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist in der Messkammer eine Trennwand 15 vorgesehen, die einen vorderen bzw. ersten Teil 11a der Messkammer von einem hinteren bzw. zweiten Teil 11b der Messkammer trennt. Gegebenenfalls kann die Vorrichtung 10 jedoch auch ohne die Trennwand 15 ausgestaltet sein.
  • Der erste Teil 11a der Messkammer 11a, 11b dient zur Vorbehandlung des eintretenden Gases bzw. Gasgemisches. Dazu ist eine Gasvorbehandlungseinrichtung 16, 17 vorgesehen. Die Gasvorbehandlungseinrichtung 16, 17 dient zur Erzeugung von Ozon und gegebenfalls zur Erzeugung von Sauerstoffionen in dem ersten Teil 11a der Messkammer. In dem zweiten Teil 11b bzw. hinteren Teil der Messkammer ist eine Detektoreinheit 18 vorgesehen, die das erzeugte Ozon und gegebenfalls die erzeugten Sauerstoffionen detektiert bzw. die Ozonkonzentration und gegebenfalls die Sauerstoffionenkonzentration misst. Die von der Detektoreinheit 18 erzeugten Signale werden anschließend einer Auswerteeinheit 19 zugeführt, in der eine Signalverstärkung und Signalauswertung erfolgt und dabei aus den Signalen der Detektoreinheit 18 auf den Sauerstoffanteil im Treibstoff selbst bzw. im Gasraum oberhalb des Treibstoffs im Brennstofftank schließt.
  • Die Gasvorbehandlungseinrichtung 16, 17 kann unterschiedlich ausgestaltet sein:
    In einer ersten möglichen Ausgestaltung umfasst die Gasvorbehandlungseinrichtung ein erstes Element 16, das als UV-Emitter ausgestaltet ist und ein zweites Element 17, das als Reflektor für die erzeugten UV-Strahlen dient. Durch den UV-Emitter und den Reflektor wird im Innenraum der Messkammer 11a aus dem dort befindlichen Gas bzw. Gasgemisch Ozon erzeugt. Dabei ist das als Reflektor ausgestaltete zweite Element 17 optional vorgesehen, um eine besonders effektive Ozonerzeugung zu erreichen.
  • In einer zweiten möglichen Ausgestaltung ist die Gasvorbehandlungseinrichtung 16, 17 ein Elektrodenpaar, das zur Funkenentladung dient. Durch die Funkenentladung werden im Betrieb aus dem Gas innerhalb der Messkammer 11a Sauerstoffionen oder auch Ozon erzeugt.
  • In einer dritten möglichen Ausgestaltung ist die Gasvorbehandlungseinrichtung 16, 17 als Mikrowellensender und gegenüberliegender Reflektor ausgestaltet, um aus dem Gas bzw. Gasgemisch innerhalb der Messkammer 11a Sauerstoffionen zu erzeugen. D.h., dass das Gas durch Mikrowellen ionisiert wird. Dabei ist der Reflektor optional vorgesehen, um eine noch wirksamere Ionisierung zu ermöglichen.
  • Für den Fall, dass die Gasvorbehandlungseinrichtung 16, 17 zur Erzeugung von Sauerstoffionen ausgestaltet ist, befinden sich in der Messkammer 11a, 11b Mittel zur Erzeugung eines elektrischen Feldes E, um die Sauerstoffionen zur Detektoreinheit 18 hin zu beschleunigen. Im vorliegenden Beispiel ist die Trennwand 15 als Elektrodengitter oder Ionentor ausgestaltet bzw. bildet eine Elektrode zur Erzeugung des elektrischen Feldes zur Beschleunigung der Sauerstoffionen. Die Sauerstoffionen gelangen dadurch zu der als Ionendetektoreinheit ausgestalteten Detektoreinheit 18, die die Sauerstoffionenkonzentration misst.
  • Da die Gasvorbehandlungseinrichtung 16, 17 zur Erzeugung von Ozon ausgestaltet ist, wird die Detektoreinheit 18 vorzugsweise einen Ozonsensor gebildet. Der Ozonsensor ist beispielsweise ein Metalloxidgassensor, mit dem über eine Messung des elektrischen Widerstands auf die Ozonmenge bzw. Ozonkonzentration geschlossen werden kann.
  • Zur Bestimmung der Sauerstoffionenkonzentration wird der Ionenstrom gemessen, beispielsweise zwischen der Membran 14 und der Detektoreinheit 18.
  • Bei der Messung erfolgt vorteilhafterweise eine periodische Anregung der Gasvorbehandlungseinrichtung 16, 17, so dass in den Phasen der Messung, in denen keine Sauerstoffionen oder kein Ozon erzeugt wird, ein Ausgleich der Gase über die Membran 14 durch Diffusion erfolgen kann.
  • Die Vorrichtung 10 kann zur Bestimmung des Sauerstoffpartialdrucks in gasförmigen und flüssigen Medien verwendet werden. Bei Anwendungen im oder am Flugzeugtank kann die Vorrichtung 10 sowohl im Bereich des flüssigen Treibstoffvorrats als auch im Gasraum oberhalb des Treibstoffs angebracht werden. Aus den gemessenen Sensorsignalen wird auf den Sauerstoffgehalt und auf das Gefahrenpotenzial zurückgeschlossen, indem das Verhältnis zwischen Luft bzw. Sauerstoff und Treibstoff überwacht wird. Je nach der Größe und der unterschiedlichen geometrischen und räumlichen Verhältnisse von Flugzeugtanks können zusätzliche Sensoren bzw. Vorrichtungen 10 zur Erfassung lokaler Unterschiede vorgesehen sein.
  • 2 zeigt schematisch ein Beispiel eines Brennstofftanks 100, an dessen Wandung 2 erfindungsgemäße Vorrichtungen 10 bzw. Sauerstoffpartialdrucksensoren angeordnet sind. Zur besseren Darstellung sind die beiden Sauerstoffpartialdrucksensoren stark vergrößert dargestellt, was durch die in 2 gezeigte Lupe verdeutlicht wird, die jedoch nicht zur vorliegenden Erfindung gehört. Der Brennstofftank 100, von dem nur ein kleiner Teil schematisch gezeigt ist, ist in dem hier gezeigten Beispiel teilweise mit Brennstoff bzw. Treibstoff 70 gefüllt, der sich in einem unteren Bereich des Brennstofftanks 100 befindet. Oberhalb des flüssigen Treibstoffs 70 befindet sich im Brennstofftank 100 eine Gasphase 80, die durch eine Mischung aus Luft bzw. Sauerstoff und Treibstoff gebildet wird.
  • An der Wandung 2 des Brennstofftanks 100 sind im vorliegenden Fall zwei erfindungsgemäße Vorrichtungen 10 zur Bestimmung des Sauerstoffpartialdrucks angeordnet. Dabei befindet sich eine der Vorrichtungen 10 im unteren Bereich der Wandung 2 bzw. am unteren Teil des Brennstofftanks 100, so dass sich auf einer Seite der Membran 14 der Vorrichtung 10 der Treibstoff 70 befindet. Durch die Membran 14, die Sauerstoff-permeabel ist, wird der Treibstoff 70 im Brennstofftank 100 zurückgehalten und kann nicht in die Messkammer 11a, 11b der Vorrich tung 10 gelangen. Lediglich der im Brennstoff bzw. Treibstoff 70 enthaltene Sauerstoff diffundiert durch die Membran 14 hindurch in die Messkammer 11a, 11b, d.h. es findet ein Gasaustausch zwischen der Messkammer 11a, 11b und dem Treibstoff 70 statt.
  • Eine weitere Vorrichtung 10 ist am oberen Bereich des Brennstofftanks 100 in dessen Wandung 2 angeordnet, so dass die Membran 14 dieser oben angeordneten Vorrichtung 10 mit der Gasphase, die im Brennstofftank 100 oberhalb des flüssigen Treibstoffs 70 vorhanden ist, beaufschlagt wird. Dadurch findet ein Gasaustausch durch die Membran 14 hindurch statt.
  • Bei dem hier gezeigten Brennstofftank wird mit der Vorrichtung 10 der Sauerstoffpartialdruck sowohl im flüssigen Treibstoff als auch in der darüber befindlichen Gasphase gemessen. Die Anzahl der Vorrichtungen 10 und die jeweilige Anbringung am Brennstofftank 100 ist weitgehend frei wählbar und erfolgt nach den jeweiligen Erfordernissen.
  • Die in 2 gezeigten, an dem Brennstofftank 100 angeschlossenen Vorrichtungen 10 bzw. Sauerstoffpartialdruck-Sensoren sind, wie oben unter Bezugnahme auf 1 beschrieben, ausgestaltet.
  • Bei der Messung wird Gas entweder aus der flüssigen Phase oder aus der Gasphase des Brennstofftanks 100 in die Messkammer 11a, 11b geführt und innerhalb der Messkammer werden aus dem Gas Ozon und gegebenfalls Sauerstoffionen erzeugt. Anschließend wird die Konzentration des erzeugten Ozons und gegebenfalls der erzeugten Sauerstoffionen gemessen und daraus der Sauerstoffanteil in dem Gas bzw. im Treibstoff 70 bestimmt.
  • Der Aufbau des gezeigten Sauerstoffpartialdruck-Sensors bzw. der Vorrichtung 10 erfolgt durch Mikrotechnologie und wird insbesondere durch Keramiken realisiert. Besonders geeignet sind sogenannte LTCC-Keramiken (Low Temperature Co-Fired Ceramics). Dadurch wird eine weitgehende Miniaturisierung, hohe Zuverlässigkeit und eine kostengünstige Herstellung erreicht.
  • Durch Vergleich beider Sensorcharakteristika, d.h. des Sensors an der Gasphase und des Sensors im Bereich der Flüssigkeit, mit Ergebnissen bei bekannten Explosionsgrenzwerten LEL und UEL gemäß dem jeweiligen Flugprofil, kann eine bestehende Explosionsgefahr schnell und rechtzeitig erkannt werden, so dass effektive Maßnahmen zur Explosionsvermeidung rechtzeitig eingeleitet werden können. Beispielsweise kann bei Erkennen einer Explosionsgefahr durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Aktuator angesteuert werden, der dem Tank bzw. Brennstofftank 100 Inertgas zuführt.

Claims (12)

  1. Vorrichtung zur Bestimmung des Sauerstoffpartialdrucks in Brennstofftanks, insbesondere von Luft- und Raumfahrzeugen, gekennzeichnet durch eine Messkammer (11a, 11b), deren Eintrittsöffnung (13) mit einer gasdurchlässigen Membran (14) versehen ist, zur Aufnahme eines Gases in die Messkammmer (11a, 11b); eine Gasvorbehandlungseinrichtung (16, 17) zur Erzeugung von Ozon aus dem Gas innerhalb der Messkammer (11a, 11b); eine Detektoreinheit zur Bestimmung der Konzentration des erzeugten – Ozons; und eine Auswerteeinheit (19), die aus der Ozonkonzentration den Sauerstoffanteil in dem Gas bestimmt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasvorbehandlungseinrichtung (16, 17) einen UV-Emitter (16) umfasst.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasvorbehandlungseinrichtung (16, 17) einen Mikrowellensender (16) umfasst.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasvorbehandlungseinrichtung (16, 17) ein Elektrodenpaar zur Funkenentladung umfasst.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasvorbehandlungseinrichtung (16, 17) einen Reflektor (17) zur Reflexion von UV- oder Mikrowellenstrahlung umfasst.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoreinheit (18) einen Ozonsensor umfasst.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ozonsensor (18) ein Metalloxidsensor ist.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Ankopplung an eine Öffnung in der Wandung (2) eines Brennstofftanks (100) ausgestaltet ist, so dass durch die Membran (14) hindurch ein Gasaustausch zwischen dem Innenraum des Brennstofftanks (100) und dem Innenraum der Messkammer (11a, 11b) ermöglicht wird.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie in Mikrotechnologien und/oder durch Verwendung von Keramiken, bevorzugt LTCC Keramiken, gefertigt ist.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit zur periodischen Anregung der Erzeugung von Ozon.
  11. Verwendung einer Vorrichtung zur Bestimmung des Sauerstoffpartialdrucks in Brennstofftanks von Luft- und Raumfahrzeugen; wobei die Vorrichtung umfasst: eine Messkammer (11a, 11b), deren Eintrittsöffnung (13) mit einer gasdurchlässigen Membran (14) versehen ist, zur Aufnahme eines Gases aus einem Brennstofftank in die Messkammmer (11a, 11b); eine Gasvorbehandlungseinrichtung (16, 17) zur Erzeugung von Ozon aus dem Gas innerhalb der Messkammer (11a, 11b); eine Detektoreinheit zur Bestimmung der Konzentration des erzeugten – Ozons; und eine Auswerteeinheit (19), die aus der Ozonkonzentration den Sauerstoffanteil in dem Gas bestimmt.
  12. Verfahren zur Bestimmung des Sauerstoffpartialdrucks in Brennstofftanks, insbesondere von Luft- und Raumfahrzeugen, gekennzeichnet durch die Schritte: Aufnehmen eines Gases aus einem Brennstofftank (100) in eine Messkammer (11a, 11b); Erzeugung von Ozon aus dem Gas innerhalb der Messkammer (11a, 11b); Bestimmung der Konzentration des erzeugten Ozons; und Bestimmung des Sauerstoffanteils in dem Gas aus der Ozonkonzentration.
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