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Die
Erfindung betrifft eine Rohrleitung zur Durchleitung von Luft, insbesondere
in einem Temperaturbereich zwischen –55°C und +85°C sowie bei einer Differenzdruckbelastung
von höchstens ±500 hPa
relativ zum Kabinendruck, zur Klimatisierung in Luftfahrzeugen,
wobei die Rohrleitung mit mindestens einem aufgerollten Materialabschnitt
aus einem Schaumkunststoffmaterial und/oder mit einem dichten Kunststoffmaterial
gebildet ist und eine Rohrleitungsaußenfläche und/oder eine Rohrleitungsinnenfläche zur
Verstärkung
eine Umwicklung mit mindestens einem linienhaften Verstärkungselement
aufweist.
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Bekannte
Ausführungsformen
von Rohrleitungen zur Klimatisierung von Innenräumen von Passagierkabinen in
Luftfahrzeugen werden beispielsweise mit aushärtbaren, glasfaserverstärkten Halbzeugen
aus Phenolharz ("Prepregs") in Halbschalentechnik
oder in Niederdruck-Schlauchbauweise zu Halbschalen oder kompletten
Rohren endlicher Länge
ausgehärtet.
Bei der Bauweise in der Halbschalentechnik müssen jeweils zwei Halbschalen
in einem weiteren Fertigungsschritt noch zu vollständigen Rohren
zusammen geklebt werden. Um die geforderte Luftdichtigkeit zu erreichen,
werden die Rohraußenflächen erforderlichenfalls
noch mit einer Beschichtung versehen.
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In
Abhängigkeit
vom jeweiligen Anwendungsfall sowie dem Einbauort werden die Rohre
anschließend
mit einer thermischen Isolation aus Polyimidschaumstoff, Polyethylenschaum
oder dergleichen ummantelt.
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Aufgrund
der in der Luftfahrt stets angestrebten Gewichtsreduzierungen ist
es erforderlich die Wandstärke
der Rohre zunehmend zu verringern, so dass die Rohre beim Verlegen
in räumlich
beengten Verhältnissen
und während
des Betriebs oftmals knicken, wodurch ein ordnungsgemäßer Luftdurchsatz nicht
mehr gegeben ist.
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Die
DE 103 51 398 A1 offenbart
eine Belüftungsleitung
für Flugzeuge,
die eine innere Hülle
aufweist, die im Wesentlichen koaxial von einer Isolationsschicht
("Isolationsmuffe") aus Quarzwolle
sowie einer diese wiederum konzentrisch umschließenden Bedeckungsschicht umgeben
ist. Die innere Hülle besteht
beispielsweise aus einer Polyvinylfluoridfolie, die durch ein Raster
von überkreuzten
Fäden armiert ist.
Darüber
hinaus kann die innere Hülle
mit einer Vielzahl von spiralförmig
aufgebrachten Wülsten
verstärkt
sein. Diese Wülste
werden durch einen gewendelt um die Hülle geführten Faden gebildet, wobei
der Faden auf beiden Seiten unterseitig mit "Kleberaupen" auf der Außenfläche der inneren Hülle befestigt ist.
Diese vorbekannte Lüftungsleitung
ist nahtlos ausgeführt,
so dass beispielsweise ein nachträgliches Auftrennen entlang
der Längsnaht
nicht möglich ist.
Abgesehen hiervon ist eine Fertigung der Rohrleitung mit großen Längenabmessungen
aufwändig.
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Die
Druckschrift
DE 1 033
973 A hat eine schall- und wärmeisolierende elastische,
biegsame Rohrleitung für
Be- und Entlüftungsanlagen,
insbesondere in Kraftfahrzeugen, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung
zum Gegenstand.
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Die
Rohrleitung wird durch das Aufrollen eines plattenförmigen Schaumstoffmaterials
gebildet, wobei zwei (Längs-)Randbereiche
des aufgerollten Schaumstoffzuschnittes in einem Längsnahtbereich der
Rohrleitung plan übereinander
zu liegen kommen. Die beiden flanschartigen, planparallel übereinander
liegenden Randbereiche bzw. Randabschnitte der Schaumstoffplatte
werden zur Fertigstellung der Rohrleitung zum Beispiel durch Verschweißen, Verkleben
und/oder Vernähen
dauerhaft zusammen gefügt.
Eine einfache Herstellung der Rohrleitung durch die Schaffung einer
Stoßverbindung
zwischen den Längskanten
des aufgerollten Zuschnittes mittels eines Schnellverschlusses bzw.
das nachträgliche Wiederauftrennen
der Längsnaht
ist bei dieser Art von Kraftfahrzeuglüftungsleitung nicht möglich.
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Aus
der Druckschrift
US
3 483 896 A ist ferner eine mit einem Verbundmaterial ge bildete
und für die
unterirdische Verlegung geeignete Rohrleitung bekannt. Auf einen
Wickeldorn wird ein mit einem aushärtbaren Kunststoffmaterial
imprägniertes
Verstärkungsfaserband
zur Bildung einer ersten Faserverbundlage aufgewickelt. Auf diese
wird ein Spezialmaterial, wie zum Beispiel Sand, Gummi oder ein Filmmaterial,
zur Schaffung einer Zwischenlage aufgebracht. Auf jede Zwischenlage
wird wiederum eine Faserverbundlage abgelegt. Die Verstärkungsfasern in
zwei aufeinander folgenden Faserverbundlagen überkreuzen sich jeweils. Eine
Materialstärke
der Zwischenlagen kann sich in Abhängigkeit von den mechanischen
Gegebenheiten in radialer Richtung zur Rohraußenfläche hin verringern. Diese vorbekannte
Rohrleitung ist jedoch längsnahtfrei
gefertigt, im Nachhinein nicht mehr auftrennbar und aufgrund ihres
Gewichts für
Luftfahrtanwendungen ungeeignet.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine Rohrleitung zu schaffen, die im
Vergleich zu den vorbekannten Rohrleitungen für die Klimatisierung von druckbelüfteten Innenräumen von
Passagierkabinen von Luftfahrzeugen ein geringeres Gewicht aufweist und
die zudem in knickgefährdeten
bzw. mechanisch höher
belasteten Abschnitten eine partiell belastbarere Verstärkung aufweist,
so dass insbesondere ein Einknicken während des Einbaus und/oder
während des
Betriebs möglichst
vermieden wird. Darüber
hinaus soll die Rohrleitung einfach herzustellen sein und gegebenenfalls
nachträglich,
zumindest abschnittsweise entlang der Längsnaht wieder geöffnet werden können.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Rohrleitung mit den folgenden kennzeichnenden
Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst:
- a)
jeweils zwei aneinander stoßende
Längsseiten des
aufgerollten Materialabschnitts oder der aufgerollten Materialabschnitte
sind mittels eines wiederholt lösbaren
Verbindungselements miteinander verbindbar ausgebildet,
- b) die Umwicklung ist mit mehreren Lagen gebildet, wobei die
Lagen eine Vielzahl von jeweils gleichsinnig gewickelten Windungen
aufweisen,
- c) die übereinander
liegenden Lagen weisen gegensinnig gewickelte Windungen zur Bildung
einer netzartigen Struktur der Umwicklung auf,
- d) ein Abstand zwischen den Windungen und/oder ein Steigungswinkel
zwischen den Windungen und einer Rohrleitungslängsachse zur Änderung
der Wickel dichte in Abhängigkeit
von lokalen mechanischen Belastungsanforderungen der Rohrleitung
variiert abschnittsweise,
- e) die linienhaften Verstärkungselemente
zur Bildung der Windungen sind mit mindestens einer Endlosfaser
gebildet, die von einer Matrix aus einem duroplastischen Kunststoff
und/oder von einer Matrix aus einem thermoplastischen Kunststoff
eingeschlossen ist.
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Hierdurch
weist die erfindungsgemäße Rohrleitung
ein geringes Gewicht bei einer gleichzeitig hohen Knicksicherheit
bzw. Biegesteifigkeit in allen Rohrleitungsabschnitten auf. Darüber hinaus
macht die Verwendung eines Schaumkunststoffmaterials zur Bildung
der Rohrleitung eine zusätzliche
Ummantelung der Rohrleitung mit einem geeigneten Isolationsmaterial
zur Reduzierung von thermischen Verlusten entbehrlich, da das Schaumkunststoffmaterial neben
der Leitungsfunktion für
die Luft auch die Aufgabe der thermischen Isolation übernimmt.
Beim Einsatz des dichten Kunststoffmaterials, beispielsweise in
Gestalt einer dünnen
Kunststofffolie oder dergleichen, ergibt sich hingegen kein nennenswertes
thermisches Isolationsvermögen.
Zudem kann die erfindungsgemäße Rohrleitung
ausgehend von dem plattenförmigen
Material einfach und kostensparend gebildet werden. Zu diesem Zweck
werden von dem plattenförmigen
Material Materialabschnitte gebildet, die zu einer Rohrleitung aufgerollt
bzw. gerollt werden. Die gegenüberstehenden
Längsseiten
des Materialabschnitts werden zur Bildung der Rohrleitung fest miteinander
verbunden.
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Durch
die Möglichkeit
der abschnittsweisen Variation der mechanischen Belastbarkeit der
Verstärkung
mittels einer Änderung
der "Wickeldichte" der Umwicklung kann
die erfindungsgemäße Rohrleitung
optimal an unterschiedliche lokale Belastungsanforderungen entlang
der Verlegestrecke angepasst werden, wodurch sich ein erhebliches
Gewichtseinsparungspotenzial ergibt.
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Das
vorzugsweise als Schnellverschluss ausgebildete Verbindungselement
erlaubt eine schnelle und einfache Herstellung der Rohrleitung durch
die Verbindung der Längsseiten
des plattenförmigen
Materialabschnitts nach dem Aufrollen. Durch Einbringen eines Dichtmittels
in das Verbindungselement kann eine nahezu vollständige Luftdichtigkeit der
Rohrleitung entlang der so gebildeten Längsnaht hergestellt werden.
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Durch
das Umwickeln der Rohrleitung mit mehreren Lagen verfügt die so
gebildete Umwicklung über
eine hohe mechanische Festigkeit.
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Die
abwechselnd übereinander
liegenden, gegensinnig gewickelten Windungen verleihen der Umwicklung
eine insgesamt netzartige Struktur, die einen guten Verbund zwischen
den einzelnen auf die Rohrleitungsaußenfläche aufgewickelten Lagen gewährleistet.
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Durch
die abschnittsweise Variation der Abstände der Windungen zueinander
und/oder der Steigungswinkel bzw. der "Wickeldichte" der Umwicklung lässt sich die mechanische Belastbarkeit
der erfindungsgemäßen Rohrleitung
abschnittsweise den jeweiligen Erfordernissen optimal anpassen,
wodurch sich eine beträchtliche
Gewichtseinsparung ergibt. Verringert man beispielsweise die Abstände der
Windungen zueinander, so wird der betreffende Abschnitt der Rohrleitung
biegesteifer und damit knicksicherer. Diese Ausbildung kann beispielsweise
in Verlegeabschnitten von Vorteil sein, die enge Krümmungsradien
der Rohrleitung erfordern. Demgegenüber kann die durch die Umwicklung
gebildete Verstärkung
in geraden Verlegeabschnitten der Rohrleitung schwächer ausfallen,
was durch eine Erhöhung
der Abstände
der Windungen zueinander und/oder eine Erhöhung des Steigungswinkels,
das heißt
durch eine Verringerung der Wicklungsdichte, erreicht werden kann.
Hierdurch verringert sich die Biegesteifigkeit der Rohrleitung definiert,
so dass infolge der erhöhten
Flexibilität
beispielsweise der Ausgleich von Toleranzen und die Montage der
Rohrleitung erleichtert wird. Gegebenenfalls kann die Verstärkung in
geraden Verlegeabschnitten der Rohrleitung auch ganz entfallen.
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Die
linienhaften Verstärkungselemente,
die mit mindestens einer Endlosfaser gebildet sind, die von einer
Matrix aus einem duroplastischen Kunststoff und/oder von einer Matrix
aus einem thermoplastischen Kunststoff eingeschlossen ist, ergeben eine
mechanisch hoch belastbare und trotzdem leichtgewichtige Verstärkung, die
durch das Belegen der Rohrleitungsaußenfläche und/oder der Rohrleitungsinnenfläche zumindest
abschnittsweise auf eine einfache Art und Weise aufbringbar ist.
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Nach
einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Rohrleitung
ist vorgesehen, dass die Rohrleitungsinnenfläche zur Minimierung von Strömungsverlusten
im Wesentlichen glatt ausgebildet ist.
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Hierdurch
ist ein minimaler Strömungswiderstand
der Rohrleitung gewährleistet.
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Nach
Maßgabe
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Rohrleitungsinnenfläche und/oder
die Rohrleitungsaußenfläche eine
zusätzliche
Abdichtungsschicht zur Verbesserung der Luftdichtigkeit auf.
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Hierdurch
werden etwaige Luftverluste durch Undichtigkeiten im Bereich der
Materialwandung der Rohrleitung verringert, so dass sich insgesamt
ein nur sehr geringer Druckabfall entlang der Rohrleitung ergibt.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Rohrleitung sind in den weiteren
Patentansprüchen dargelegt.
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In
der Zeichnung zeigt:
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1 eine
perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Rohrleitung nach Maßgabe einer ersten
Ausführungsvariante,
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2 einen
vergrößerten Ausschnitt
A aus der 1,
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3 einen
Materialabschnitt zur Bildung der Rohrleitung in der ersten Ausführungsvariante mit
einer optionalen Ausnehmung zur Integration einer Abzweigung,
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4 eine
Querschnittsdarstellung durch den Materialabschnitt entlang der
Schnittlinie B-B gemäß der 3 zur
Bildung der Rohrleitung nach Maßgabe
der ersten Ausführungsvariante,
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5 ein
Abzweigungsstück
zur Integration in die Rohrleitung nach Maßgabe der ersten Ausführungsvariante,
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6 eine
dreidimensionale Darstellung der erfindungsgemäßen Rohrleitung nach Maßgabe der ersten
Ausführungsvariante
mit einer V-Abzweigung,
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7 eine
erfindungsgemäße Rohrleitung nach
Maßgabe
einer zweiten Ausführungsvariante sowie
eine Halterung und
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8 eine
alternative Ausführungsform
eines Halters zur Befestigung der Rohrleitung an weiteren Konstruktionselementen.
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In
den Figuren sind jeweils gleiche konstruktive Elemente mit den selben
Bezugsziffer versehen
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Die 1 zeigt
eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Rohrleitung, insbesondere zur
Durchleitung von Luft zur Klimatisierung von druckbelüfteten Innenräumen von
Passagierkabinen von Luftfahrzeugen, nach Maßgabe einer ersten Ausführungsvariante.
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Die
Rohrleitung 1 ist mit einem aufgerollten Materialabschnitt 2 gebildet,
dessen im Bereich einer Längsnaht 3 aneinander
stoßenden
Längsseiten 4, 5 luftdicht
miteinander verbunden sind. Der Materialabschnitt 2 wird
bevorzugt mit einem geschlossenzelligen thermoplastischen Schaumkunststoffmaterial, wie
zum Beispiel einem Polyimidschaum, einem Polyethylenschaum oder
dergleichen, gebildet. Die Dicke bzw. die Materialstärke des
Materialabschnitts 2 hängt
insbesondere vom Wärme durchgangswert
des verwendeten Schaumkunststoffmaterials und des geforderten thermischen
Isolationsvermögens
ab und beträgt
bevorzugt weniger als 100 mm. Die Dicke des Materialabschnitts 2 ist
damit in weiten Bereichen variabel und kann auch abschnittsweise
variieren. Die Rohrleitung 1 weist infolge des Aufrollens bzw.
des Zusammenbiegens des Materialabschnitts 2 eine ungefähr kreisförmige, ovale
oder elliptische Querschnittsgeometrie auf.
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Durch
das für
den Materialabschnitt 2 verwendete Schaumkunststoffmaterial
wird zum einen ein gutes thermisches Isolationsvermögen der
Rohrleitung 1 erreicht. Zum anderen übernimmt das Schaumkunststoffmaterial
die Leitungsfunktion für die
Luft in der Rohrleitung 1 und sorgt für eine zumindest in geraden
Verlegeabschnitten der Rohrleitung 1 im Allgemeinen ausreichende
mechanische Stabilität.
Durch die gleichzeitige Übernahme
der Isolationsfunktion und der Leitungsfunktion für die Luft durch
den Materialabschnitt 2 ergibt sich mit der erfindungsgemäßen Rohrleitung 1 eine
Materialeinsparung und damit einhergehend eine erhebliche Gewichtsreduzierung.
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Wenn
das thermische Isolationsvermögen der
Rohrleitung 1 im konkreten Anwendungsfall nur eine untergeordnete
Bedeutung hat, kann der Materialabschnitt 2 mit einem dichten
Kunststoffmaterial, beispielsweise mit einem thermoplastischen Kunststoff
und/oder mit einem duroplastischen Kunststoff mit einer ausreichenden
Materialstärke
gebildet sein. Der Begriff "dichtes" Kunststoffmaterial
bedeutet, dass im Gegensatz zu einem Schaumkunststoffmaterial im
Wesentlichen keine Hohlräume
im Material vorhanden sind. Hierdurch ist die Einbettung von Verstärkungsfasern,
beispielsweise in der Form von Kohlefasern oder Glasfasern, nicht
ausgeschlossen.
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Zur
Verbesserung der mechanischen Stabilität weist die Rohrleitung 1 eine
Umwicklung 6 auf. Die Umwicklung 6 ist im gezeigten
Ausführungsbeispiel
mit zwei Endlosfasern 7, 8 als linienhafte Verstärkungselemente
gebildet, die jeweils spiralförmig und
gegensinnig auf eine Rohrleitungsaußenfläche 9 aufgewickelt
sind. Zur Stabilisierung sind die Endlosfasern 7, 8 in
eine Matrix aus einem aushärtbaren
duroplastischen Kunststoffmaterial, beispielsweise einem Epoxydharz
oder einem Phenolharz, eingebettet bzw. vorzugsweise allseitig umschlossen.
Die Endlosfaser 7 bildet hierbei eine Lage 10 mit
einer Vielzahl von Windungen, von denen lediglich eine Windung 11 der
besseren zeichnerischen Übersicht halber
mit einer Bezugsziffer versehen ist. Entsprechend bildet die Endlosfaser 8 eine
unterhalb der Lage 10 aufliegende Lage 12 mit
einer Vielzahl von Windungen, von denen ebenfalls nur eine Windung 13 mit
einer Bezugsziffer versehen ist. Die aufeinander liegenden Lagen 10, 12 weisen
jeweils Windungen mit gegenläufigem
Wicklungssinn auf, damit die Umwicklung 6 eine insgesamt
netzartige Struktur mit einem guten Verbund zwischen den Lagen 10, 12 erhält.
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Die
Endlosfasern 7, 8 können mit Keramik-, Aramid-,
Glas- oder mit Kohlefasern gebildet werden. Hierbei ist es denkbar,
dass die Endlosfasern 7, 8 auch mit Bündeln mit
mehreren der genannten Fasern oder mit Hybriden der genannten Fasern
gebildet sind. Alternativ können
auch Endlosfasern 7, 8 aus einem thermoplastischen
und/oder duroplastischen Kunststoffmaterial verwendet werden. Zur
Verbesserung der mechanischen Stabilität der Endlosfasern 7, 8 können diese
in eine Matrix aus einem thermoplastischen und/oder einem aushärtbaren
duroplastischen Material, beispielsweise Epoxydharz oder Phenolharz,
eingebettet sein.
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In
knickgefährdeten
Abschnitten der Rohrleitung 1, das heißt beispielsweise in Verlegeabschnitten
mit relativ kleinen Krümmungsradien
oder anderen äußeren mechanischen
Belastungen, kann die netzartige, aus mindestens einer Lage gebildete
Umwicklung 6 eine höhere "Wickeldichte" aufweisen. Eine
Erhöhung
der Wickeldichte bedeutet, dass ein Steigungswinkel 15,
der beispielsweise zwischen der Windung 13 der Endlosfaser 8 und
einer Rohrleitungslängsachse 16 ermittelt
wird und/oder ein Abstand 14 zwischen zwei Windungen einer
der Endlosfasern 7, 8 verringert wird. Umgekehrt
erhöhen
sich bei einer geringeren Wickeldichte die betreffenden Abstände bzw.
Steigungswinkel der Umwicklung 6. Die Wickeldichte der
Umwicklung 6 kann entlang der Längsachse 16 der Rohrleitung 1 abschnittsweise, beispielsweise
zur Anpassung an lokale mechanische Belastungserfordernisse, variieren.
Durch die Erhöhung
bzw. Verringerung der Wickeldichte der Umwicklung 6 wird
im Ergebnis eine "Maschenweite" der netzartigen,
aus den zwei Lagen 10, 12 gebildeten Umwicklung 6 verändert.
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In
knickgefährdeten
Verlegeabschnitten der Rohrleitung 1 kann die Wickeldichte
der Umwicklung 6 so weit gesteigert werden, dass ein Knicken
der Rohrleitung 1 unter allen im Normalfall auftretenden mechanischen
Belastungen praktisch ausgeschlossen ist. In diesem Fall entspricht
die erfindungsgemäße Rohrleitung 1 einem
konventionellen Rohr mit hoher Wandstärke. In geradlinigen Verlegeabschnitten der
Rohrleitung 1 kann dagegen die Wickeldichte der Umwicklung 6 deutlich
verringert werden, so dass sich beträchtliche Gewichtseinsparungen
ergeben.
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Alternativ
ist es auch möglich,
die Endlosfasern 7, 8 bei Beginn eines geradlinigen
Verlegeabschnitts abzutrennen und erst bei Beginn eines gekrümmten Verlegeabschnitts
wieder mit der Umwicklung durch neu angesetzte Endlosfasern zu beginnen.
Weiterhin ist es möglich,
die Rohrleitung 1 mit mehr als den gezeigten zwei Endlosfasern 7, 8 jeweils
im Gegensinn zu umwickeln, so dass sich mehrere übereinander liegende Lagen
von Endlosfasern ergeben.
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Infolge
des Umstandes, dass die Wickeldichte der Umwicklung 6 bzw.
die Maschenweite der hieraus gebildeten netzartigen Umwicklung 6 abschnittsweise
in Abhängigkeit
von den auftretenden lokalen Belastungen definiert verändert werden
kann, ergibt sich mittels der erfindungsgemäßen Rohrleitung 1 ein
erhebliches Gewichtseinsparungspotenzial. Zudem lässt sich
die Flexibilität
der Rohrleitung abschnittsweise den örtlichen Einbaugegebenheiten anpassen,
so dass sich die Montage erheblich vereinfacht.
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Zur
Minimierung des Strömungswiderstands der
Rohrleitung 1 ist die Rohrleitungsinnenfläche 17 bevorzugt
glatt ausgebildet. Die Glättung
der Rohrleitungsinnenfläche 17 kann
beispielsweise bei Materialabschnitten 2, die mit thermoplastischen
Kunststoffmaterialien gebildet sind, durch eine so genannte "Verschwartung", das heißt thermische
Behandlung erfolgen. Alternativ kann die Rohrleitungsinnenfläche 17 auch
mit einer Abdichtungsschicht, insbesondere einer Lack- oder Harzschicht,
versehen bzw. bestrichen werden.
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Abweichend
von der Darstellung des Ausführungsbeispiels
der 1 kann die Rohrleitung 1 eine nicht näher dargestellte,
entsprechend zur Umwicklung 6 ausgebildete und auf der
Rohrleitungsinnenfläche 17 angeordnete
innere Umwicklung aufweisen. Diese zumindest abschnittsweise aufgebrachte
innere Umwicklung kann anstatt der Umwicklung 6 oder zusätzlich zu
dieser vorgesehen sein. Die innere Umwicklung verhindert das Zusammendrücken der
Rohrleitung 1 beispielsweise für den Fall, dass der Umgebungsdruck
der Rohrleitung 1 höher ist
als der Druck innerhalb der Rohrleitung 1. Ist der Druck
innerhalb der Rohrleitung 1 in jedem Betriebszustand im
konkreten Anwendungsfall höher
als der äußere Druck,
ist im Allgemeinen nur die äußere Umwicklung 6 erforderlich,
um die auftretenden Kräfte aufzunehmen.
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Die
erfindungsgemäße Rohrleitung
ist hierbei für
die Durchleitung von Luft in einem Temperaturbereich von –55°C bis zu
+85°C vorgesehen.
Hierbei ist die Rohrleitung 1 auf Anwendungen beschränkt, bei
denen die Differenzdruckbelastung höchstens ±500 hPa relativ zum Kabinendruck
beträgt.
Dies bedeutet, dass die Differenz zwischen dem Druck in der Rohrleitung
und dem Druck außerhalb
der Rohrleitung 1 in allen denkbaren Betriebszuständen höchstens ±500 hPa
beträgt.
Im Normalbetrieb ist der Druck in der Rohrleitung 1 in
der Regel höher
als außerhalb
der Rohrleitung, sodass sich positive Differenzdrücke einstellen.
In bestimmten dynamischen Betriebszuständen kann der Druck in der Rohrleitung 1 geringer
sein als der außerhalb
der Rohrleitung 1 herrschende Druck, so dass negative Differenzdrücke auftreten.
Weiterhin können
bei einer Rohrleitung 1, die beispielsweise zur Absaugung von
verbrauchter Luft oder dergleichen eingesetzt wird, derartige negative
Differenzdrücke
auftreten.
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Um
die Rohrleitungsinnenfläche 17 mit
einer derartigen inneren Umwicklung zu versehen, wird die innere
Umwicklung zunächst
auf einen Wickelkörper, beispielsweise
einen Dorn oder dergleichen, aufgebracht. Die innere Umwicklung
auf dem Wickelkörper wird
in der gleichen Weise wie die vorstehend beschriebene Umwicklung 6 auf
der Rohrleitungsaußenfläche 9 gebildet
und weist einen entsprechenden Aufbau mit einer identischen Struktur
auf. Anschließend
wird der Materialabschnitt 2 um den Dorn mit der inneren
Umwicklung herum gelegt und an den Längsseiten 4, 5 verbunden.
Danach kann der Dorn entfernt werden. Im Anschluss daran wird in
Entsprechung zu den vorstehenden Ausführungen erforderlichenfalls
noch die äußere Umwicklung 6 auf
die durch den Materialabschnitt 2 gebildete Rohrleitungsaußen fläche 9 aufgebracht.
Der Dorn kann auch bis zur Fertigstellung der äußeren Umwicklung 6 innerhalb
der Rohrleitung 1 verbleiben.
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Die 2 zeigt
den Ausschnitt A aus der 1 in einer vergrößerten Darstellung.
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Der
Materialabschnitt 2 weist die beiden Längsseiten 4, 5 auf.
Zur Verbindung der stirnseitig aneinander stoßenden Längsseiten 4, 5 im
Bereich der Längsnaht 3 sind
in die Längsseiten 4, 5 eine Vielzahl
von ineinander greifenden Nuten bzw. Federn zur Bildung eines linienhaften
Verbindungselements 18 als Schnellverschluss eingebracht.
Das Verbindungselement 18 ist hierbei bevorzugt wiederholt
lösbar
ausgebildet.
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Die
Nuten bzw. die Federn können
nach dem eigentlichen Herstellungsprozess des Materialabschnitts 2,
beispielsweise durch Fräsen
oder dergleichen, in diesen eingebracht werden. Alternativ kann der
ebene Materialabschnitt 2 mittels bekannter Kunststoffextrusionsverfahren
hergestellt werden, wobei die Nuten bzw. die Federn durch eine entsprechende
Gestaltung der Düsengeometrie
gleich mitgebildet werden.
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Anstatt
der in 2 gezeigten exemplarischen Verbindung der Längsseiten 4, 5 durch
trapezförmig
ausgebildete Nuten bzw. Federn, die zumindest bereichsweise formschlüssig ineinander
einbringbar sind, können
andere Ausführungsformen von
Schnellverschlüssen,
wie zum Beispiel Druckverschlüsse,
Klettverschlüsse
etc. eingesetzt werden. Zur Erhöhung
der Dichtigkeit der Rohrleitung 1 kann es weiterhin erforderlich
sein, das Verbindungselement 18 mit zusätzlichen Dichtmitteln, beispielsweise
durch Überstreichen
mit einem Kunststoffmaterial, zu versehen.
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Abweichend
von der gezeigten Ausgestaltung des Verbindungselements 18 als
lösbarer Schnellverschluss
können
die Längsseiten 4, 5 auch durch
eine Klebe- oder Schweißverbindung
fest, das heißt
unter normalen Betriebsbedingungen unlösbar, miteinander verbunden
werden.
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Damit
die Rohrleitungsaußenfläche 9 und die
Rohrleitungsinnenfläche 17 im
Bereich der Längsnaht 3 eine
im Wesentlichen durchgehende, glatte Oberfäche bilden, sind an den Längsseiten 4, 5 wechselseitig übereinander
greifende Überlappungen
angeordnet.
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Die 3 zeigt
einen Materialabschnitt in der ebenen, das heißt abgewickelten Position zur
Bildung einer Rohrleitung nach Maßgabe der ersten Ausführungsvariante.
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Ein
zur Bildung der erfindungsgemäßen Rohrleitung 1 verwendeter,
ebener bzw. plattenförmiger
Materialabschnitt 19 weist eine im Wesentlichen kreisförmige Ausnehmung 20 zur
Schaffung einer insbesondere T-förmigen
Abzweigung auf. Der Materialabschnitt 19 ist in Entsprechung
zu der Darstellung der 1 und 2 mit einem
Schaumkunststoffmaterial gebildet. Der Materialabschnitt 19 wird entsprechend
zur Darstellung der 1, 2 aufgerollt
bzw. hochgebogen und, wie im Rahmen der Beschreibung der 2 erläutert, an
den Längsseiten 21, 22 zur
Bildung der Rohrleitung 1 mittels des als Schnellverschluss
ausgebildeten Verbindungselements 18 verbunden.
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Die
Nuten und die Federn (vgl. 2) zur Verbindung
der Längsseiten 21, 22 zur
Bildung der Rohrleitung 1 sind der besseren zeichnerischen Übersichtlichkeit
halber durch parallele Linien ohne Bezugsziffern angedeutet.
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Die 4 zeigt
eine Querschnittsdarstellung durch den Materialabschnitt entlang
der Schnittlinie B-B in der 3.
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Der
Materialabschnitt 19 weist zur Schaffung einer Abzweigung
die Ausnehmung 20 auf. Die Längsseiten 21, 22 weisen
nicht näher
bezeichnete Nuten und Federn zur Verbindung der Längsseiten 21, 22 zur
Bildung der erfindungsgemäßen Rohrleitung
durch Aufrollen des Materialabschnitts 19 auf, die entsprechend
zur Darstellung in der 1, 2 ausgebildet
sind.
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In
die Ausnehmung 20 sind eine Senkbohrung 23 und
eine Befestigungsbohrung 24, beispielsweise mit einem Stufenbohrer
oder dergleichen, eingebracht. Im Bereich der Senkbohrung 23 ist
ein Innengewindeabschnitt 25 in den Materialabschnitt 19 eingebracht,
der zur Befestigung eines in der Darstellung der 4 nicht
dargestellten Abzweigungsstücks
im Materialabschnitt 19 dient.
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Die 5 zeigt
ein Abzweigungsstück
zur Bildung einer vorzugsweise T-förmigen Abzweigung von der erfindungsgemäßen Rohrleitung.
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Ein
Abzweigungsstück 26 ist
im Wesentlichen mit einem Rohrabschnitt 27 gebildet, wobei
an einem Ende des Rohrabschnitts 27 ein kreisringförmiger Flansch 28 angeordnet
ist. Der Flansch 28 ist vorzugsweise bündig in die Senkbohrung 23 einbringbar.
Der Rohrabschnitt 27 mit einer im Wesentlichen hohlzylindrischen
Querschnittsgeometrie weist weiterhin einen Außengewindeabschnitt 29 auf.
Der Außengewindeabschnitt 29 ist
korrespondierend zu dem Innengewindeabschnitt 25 im Materialabschnitt 19 ausgebildet,
so dass der Außengewindeabschnitt 29 des
Abzweigungsstücks 26 durch
einfaches Einschrauben in den Materialabschnitt 19 zumindest
bereichsweise formschlüssig
in den Innengewindeabschnitt 25 sowie die Befestigungsbohrung 24 des
Materialabschnitts 19 einbringbar und damit in diesem befestigbar
ist (vgl. 4). Hierbei ist das Abzweigungsstück 26 so
beschaffen, dass durch das Einschrauben des Verbindungsstücks eine
T-förmige Abzweigung
gebildet wird.
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Zur
Erhöhung
der Luftdichtigkeit und der mechanischen Festigkeit der so gebildeten
T-förmigen Abzweigung
kann es erforderlich sein, im Bereich des Außengewindeabschnitts 29 und/oder
des Innengewindeabschnitts 25 zumindest bereichsweise ein
Dicht- bzw. ein Klebemittel aufzubringen.
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Die 6 zeigt
eine V-förmig
ausgebildete Abzweigung mit einem Abzweigungsstück 30, das von einer
Rohrleitung 31 abgeht. Hierbei ist das zur Bildung der
V-förmig ausgebildeten
Abzweigung verwendete Abzweigungsstück 30 wiederum in
einer Ausnehmung 32 in der Rohrleitung 31 angeordnet und
in dieser befestigt (vgl. 4, 5).
Im Unterschied zu der Ausnehmung 20 in der 3 weist
die Ausnehmung 32 zur Bildung einer V-förmigen Abzweigung eine elliptische
Geometrie auf, so dass ein Einschrauben des Verbindungsstücks 30 nicht
möglich
ist. Vielmehr muss das Abzweigungsstück 30 in die Ausnehmung 32 eingepresst,
eingeklebt, eingeschweißt
oder anderweitig befestigt werden. Die Längsseiten 21, 22 des
Materialabschnitts 19 schließen wiederum im Bereich einer
Längsnaht 33 zur
Bildung der Rohrleitung 31 aneinander an.
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Anstatt
der Verwendung der mit einem Schaumkunststoffmaterial gebildeten
plattenförmigen
Materialabschnitte 2, 19 als Ausgangsmaterial können die
Rohrleitungen 1, 31 auch durch bekannte Extrusionsverfahren
nahtlos und in nahezu beliebigen Längen gebildet werden.
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Die 7 zeigt
eine zweite Ausführungsvariante
einer erfindungsgemäßen Rohrleitung 34.
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Im
Unterschied zu der ersten Ausführungsvariante
ist die Rohrleitung 34 nicht mit einem Schaumkunststoffmaterial
mit einer ausreichenden Materialstärke, sondern mit einem Materialabschnitt 35 aus
einem dichten Kunststoffmaterial, insbesondere einer dünnschichtigen
Kunststofffolie oder dergleichen, gebildet. Die Kunststofffolie
kann hierbei mit einem thermoplastischen Material gebildet sein, das
gegebenenfalls auch eine zusätzliche
Faserverstärkung
aufweisen kann.
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Zur
mechanischen Verstärkung
der Rohrleitung 34 ist auf eine Rohrleitungsaußenfläche 36 wiederum
eine Umwicklung 37 aufgebracht. Die Umwicklung 37 ist
in Entsprechung zur Darstellung der 2 mit zwei
Endlosfasern 38, 39, die als im Wesentlichen linienhafte
Verstärkungselemente
fungieren, gebildet. Die Endlosfasern 38, 39 sind
hierbei gegensinnig auf die Rohrleitungsaußenfläche 36 der Rohrleitung 34 aufgewickelt.
Die Umwicklung 37 weist im Übrigen exakt den gleichen Aufbau
und dieselbe Struktur wie die Umwicklung 6 in der 1 auf, so
dass an dieser Stelle auf den Beschreibungsteil betreffend die 1 verwiesen
wird.
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Die
Verstärkung
der Rohrleitung 34 mit der Umwicklung 37 ist in
dieser Ausführungsvariante
im Allgemeinen immer erforderlich, da die Rohrleitung 34 lediglich
mit einem Materialabschnitt 35 von einer relativ dünnen Kunststofffolie
durch Aufrollen des Materialabschnitts 35 gebildet ist.
Demzufolge können
die Längsseiten
des zur Bildung der Rohrleitung 34 verwendeten Materialabschnitts 35 auch
nicht durch trapezförmige
Nuten oder trapezförmige
Federn, wie in den 2, 4 dargestellt,
miteinander verbunden werden. In dieser zweiten Ausführungsvariante
der erfindungsgemäßen Rohrleitung 34 ist
es unumgänglich,
beide Längsseiten
des Materialabschnitts 35 beispielsweise durch Verkleben oder
Verschweißen
fest miteinander zu verbinden.
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Weiterhin
weist die Rohrleitung 34 zwei, bevorzugt gleichfalls aus
den Endlosfasern 38, 39 gebildete endseitige Verstärkungsbereiche
auf, die in der Darstellung der 7 mit der
höchsten
Strichstärke dargestellt
sind. Diese Verstärkungsbereiche
können beispielsweise
zum Anschluss von Verbindungsmuffen, Abzweigungsstücken oder
dergleichen dienen. Die Umwicklung 37 kann in der Regel
nur nach einer entsprechenden Vorbehandlung der Rohrleitungsaußenfläche 36 aufgebracht
werden. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Endlosfasern 38, 39 mit einem
aushärtbaren
duroplastischen Kunststoffmaterial, beispielsweise einem Epoxydharz
oder einem Phenolharz, zur Bildung einer Matrix getränkt sind und
der Materialabschnitt 35 mit einem thermoplastischen Kunststoffmaterial
gebildet ist. Der Materialabschnitt 35 kann in der zweiten
Ausführungsvariante der
erfindungsgemäßen Rohrleitung 34 beispielsweise
mit einer Kunststofffolie aus Polyetherimid (PEI), Tedlar (PVF),
Polyvinylidenfluorid (PVDF) oder dergleichen gebildet sein.
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Weiterhin
weist die Rohrleitung 34 einen Halter 40 zur Befestigung
an weiteren, nicht dargestellten Konstruktionselementen, beispielsweise
an Verstärkungsprofilen
in Rumpfzellen von Luftfahrzeugen oder dergleichen, auf. Der Halter 40 weist
eine Grundplatte 41 auf, die von den Endlosfasern 38, 39 zur
Befestigung umwickelt ist. Die Grundplatte 41 weist zur
Anbindung an weitere Konstruktionselemente eine im Wesentlichen
rechtwinklig hierzu angeordnete Befestigungslasche 42 mit
einer Befestigungsbohrung 43 auf. Im Bereich des Halters 40 ist die
Wicklungsdichte der Umwicklung 37 bevorzugt erhöht.
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Auch
die zweite Ausführungsvariante
der erfindungsgemäßen Rohrleitung 34 kann
zusätzlich oder
ausschließlich
zumindest abschnittsweise eine innere Umwicklung zur Verstärkung aufweisen,
wie sie bereits im Rahmen der Beschreibung der 1 erläutert wurde.
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Die 8 zeigt
eine alternative Ausführungsform
eines Halters zur Befestigung der Rohrleitung an Konstruktionselementen.
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Ein
Halter 44 weist zunächst
eine Grundplatte 45 auf. Die Grundplatte 45 ist
gekrümmt
ausgebildet, wobei die Krümmung
der Grundplatte 45 vorzugsweise der Oberflächenkrümmung der
Rohrleitung angepasst ist, auf der der Halter 44 durch
Einwickeln mit den Endlosfasern der Umwicklung befestigt werden
soll. Auf der Grundplatte 45 ist ein Zapfen 46 mit
mehreren Rastnasen 47 bis 50 angeordnet. Die Rastnasen 47 bis 50 sind
ganz oder teilweise in ein Anbindungsmittel 51 einbringbar
und auf diesem, wie durch den Pfeil 52 angedeutet, verrastbar.
Das mit dem Zapfen 46 gestuft verrastbare Anbindungsmittel 51 dient
insbesondere zur Verbindung des Halters 44 und damit der
zu befestigenden Rohrleitung mit nicht dargestellten weiteren Konstruktionselementen.
Zur Fixierung der Einbaulage kann die gewünschte Halterstellung mittels
Klebstoff oder mechanisch, beispielsweise durch einen Arretierungsstift
oder dergleichen, dauerhaft gesichert werden.
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Infolge
der mindestens vierstufigen Verrastbarkeit des Zapfens 46 mit
dem Anbindungsmittel 51 kann das Anbindungsmittel 51 in
Richtung des Pfeils 53 justiert werden, wodurch die Möglichkeit
eines Toleranzausgleichs bei der Montage in dieser Raumrichtung
besteht.
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Darüber hinaus
ist der Zapfen 46 auf der Grundplatte 45 in der
Nut 54 zusätzlich
in Richtung des Pfeils 55 stufenlos verschiebbar und gleichzeitig arretierbar
aufgenommen, so dass auch in dieser Richtung die Möglichkeit
eines Toleranzausgleichs besteht. Durch die Toleranzausgleichsmbglichkeit
in Richtung der Pfeile 53, 55 wird die Montage
der erfindungsgemäßen Leitung
an weiteren, nicht näher
dargestellten Konstruktionselementen in einem Luftfahrzeug erheblich
vereinfacht.
-
- 1
- Rohrleitung
- 2
- Materialabschnitt
- 3
- Längsnaht
- 4
- Längsseite
- 5
- Längsseite
- 6
- Umwicklung
- 7
- Endlosfaser
- 8
- Endlosfaser
- 9
- Rohrleitungsaußenfläche
- 10
- Lage
- 11
- Windung
- 12
- Lage
- 13
- Windung
- 14
- Abstand
- 15
- Steigungswinkel
- 16
- Rohrleitungslängsachse
- 17
- Rohrleitungsinnenfläche
- 18
- Verbindungselement
- 19
- Materialabschnitt
- 20
- Ausnehmung
- 21
- Längsseite
- 22
- Längsseite
- 23
- Senkbohrung
- 24
- Befestigungsbohrung
- 25
- Innengewindeabschnitt
- 26
- Abzweigungsstück
- 27
- Rohrabschnitt
- 28
- Flansch
- 29
- Außengewindeabschnitt
- 30
- Abzweigungsstück
- 31
- Rohrleitung
- 32
- Ausnehmung
- 33
- Längsnaht
- 34
- Rohrleitung
- 35
- Materialabschnitt
- 36
- Rohrleitungsaußenfläche
- 37
- Umwicklung
- 38
- Endlosfaser
- 39
- Endlosfaser
- 40
- Halter
- 41
- Grundplatte
- 42
- Befestigungslasche
- 43
- Befestigungsbohrung
- 44
- Halter
- 45
- Grundplatte
- 46
- Zapfen
- 47
- Rastnase
- 48
- Rastnase
- 49
- Rastnase
- 50
- Rastnase
- 51
- Anbindungsmittel
- 52
- Pfeil
- 53
- Pfeil
- 54
- Nut
- 55
- Pfeil