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Die
Erfindung betrifft eine Rohrleitung für Kraftstoffsysteme in Luftfahrzeugen
mit einem Innenrohr und einem das Innenrohr unter Bildung eines Zwischenraums
umgebenden Außenrohr.
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Weiterhin
betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Rohrleitung
mit einem Innenrohr aus einem metallischen Material und einem das Innenrohr
unter Bildung eines Zwischenraums umgebenden Außenrohr aus einem kohlefaserverstärkten Epoxydharz.
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In
Luftfahrzeugen, insbesondere in modernen Passagierluftfahrzeugen,
befindet sich in der Heckspitze im Allgemeinen ein zusätzliches,
turbinenbetriebenes Hilfsaggregat zur Versorgung von elektrischen
und luftgetriebenen Geräten,
wie zum Beispiel der Klimaanlage, der Beleuchtung und der gesamten
Bordelektronik.
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Weiterhin
ist in der Regel im Höhenleitwerk ein
so genannter Trimmtank untergebracht. Der Trimmtank dient insbesondere
zur Optimierung der horizontalen Fluglage des Flugzeugs, ermöglicht aber
in seiner Nebenfunktion als zusätzliches
Treibstoffreservoir eine Erhöhung
der Reichweite. Die Ausrichtung des Flugzeugs in der Horizontalen
erfolgt durch das Hin- und Herpumpen von Treibstoff zwischen den
Haupttanks, die im Allgemeinen in den Tragflächen eines Flugzeugs angeordnet
sind, und dem Trimmtank. Zudem muss auch das Hilfsaggregat mit Treibstoff
aus den Haupttanks versorgt werden.
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Der
Trimmtank und das Hilfsaggregat sind mit den Haupttanks des Flugzeugs
durch mindestens eine Rohrleitung verbunden, die ausgehend von den Haupttanks
in den Tragflächen
durch die Rumpfzelle hindurch, bis zum Trimmtank im Höhenleitwerk
bzw. zum Hilfsaggregat in der Heckspitze führen. Es können aber auch zwei oder mehrere,
beispielsweise parallel verlegte, Rohrleitungen vorgesehen sein.
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Nach
Maßgabe
einschlägiger
Sicherheits- und Luftfahrtvorschriften müssen diese Rohrleitungen zur
Verhinderung von Unglücksfällen doppelwandig
ausgeführt
sein, um ein unkontrolliertes Austreten von Treibstoff zu verhindern.
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Unglücksfälle sind
beispielsweise Leckagen der Treibstoffleitung. Der Zwischenraum
der doppelwandig ausgebildeten Rohrleitung dient vor allem zur Belüftung, zur
Drainage von unkontrolliert austretendem Treibstoff sowie zur Ableitung
von Kondenswasser. Durch geeignete Sensoren im Bereich des Zwischenraums
lässt sich
darüber
hinaus das Vorhandensein einer Treibstoffleckage detektieren, so
dass geeignete Gegenmaßnahmen
getroffen werden können.
Die doppelwandige Rohrleitung schützt primär vor Leckagen, jedoch nicht
vor schweren mechanischen Beschädigungen
von Außen,
die beispielsweise durch zerplatzende Fahrwerksreifen, berstende Fahrwerksräder, explodierende
Triebwerke oder dergleichen hervorgerufen werden können.
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Bislang
wurden derartige doppelwandige Rohrleitungen bevorzugt aus Edelstahl
und/oder aus Aluminium gebildet. Bei neueren Flugzeugtypen wird insbesondere
aus Gewichtsgründen
zunehmend auch Titan zur Fertigung der doppelwandigen Rohrleitungen
eingesetzt. Hierbei werden das Innenrohr und das Außenrohr
sowie die endseitig an den Rohrleitungsabschnitten angeordneten
Verbindungsflansche vorzugsweise aus dem Metall gebildet, um eine leichtere
Verschweißbarkeit
zu gewährleisten.
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Aufgrund
der zunehmend beengten Platzverhältnisse
beim Einbau sowie den zu anderen technischen Einrichtungen einzuhaltenden
Mindestabständen,
ist es jedoch oft erforderlich, die genannten Rohrleitungen zur
Kraftstoffversorgung des Trimmtanks und des Hilfsaggregats zumindest
abschnittsweise gekrümmt
zu verlegen. Gekrümmte
Rohrleitungsabschnitte in doppelwandiger Ausführung, insbesondere aus Titan
oder Aluminium, lassen sich jedoch nur mit hohem Aufwand fertigen,
da sowohl Titan als auch Aluminium nur unter einer Schutzgasatmosphäre in Schweißkabinen
verschweißbar
ist.
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Das
Innenrohr zur Bildung der doppelwandigen Rohrleitung lässt sich
relativ einfach biegen und somit den konstruktiv vorgegebenen Krümmungsradien
anpassen. Das über
das Innenrohr aufzubringende Außenrohr
lässt sich,
zumindest in den gekrümmten
Rohrleitungsabschnitten – in
Abhängigkeit vom
Krümmungsradius
und der Größe des Abstandes
zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr –, nur in begrenzten Längen ohne
Verklemmen über das
Innenrohr schieben, so dass eine Mehrzahl von gekrümmten äußeren Rohrleitungsabschnitten
zur Bildung eines längeren
gekrümmten
doppelwandigen Rohrleitungsabschnittes zusammen geschweißt werden
müssen.
Auf Grund der begrenzten Größe der Schweißkabinen
und der begrenzten Handhabbarkeit größerer gekrümmter Rohrleitungsabschnitte in
der Schweißkabine
lassen sich somit nur relativ kurze gekrümmte Rohrleitungsabschnitte
in doppelwandiger Ausführung,
beispielsweise aus Titan, herstellen.
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Diese
relativ kurzen gekrümmten
Rohrleitungsabschnitte müssen
wiederum mit gewichtserhöhenden
Flanschverbindungen zur Bildung längerer Rohrleitungsabschnitte
miteinander verbunden werden. Die relativ große Anzahl von zusätzlichen Flanschverbindungen
führt zum
einen zu einer höheren
Wartungsintensität,
da die Dichtigkeit der Flanschverbindungen ständig überwacht werden muss. Zum anderen
erhöht
sich durch die Flanschverbindungen auch das Gewicht der gesamten
Rohrleitung.
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Aus
der
DE 297 11 868
U1 ist ein Leitungsrohr zum Transport petrochemischer Medien
auf Tankstellen bekannt.
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Das
Leitungsrohr ist unter anderem mit einem gewellten Innenrohr aus
Metall gebildet, um das eine Vielzahl von Kunststoffsträngen als
Abstandhalter gewickelt ist. Die Kunststoffstränge werden von einer Umwicklung
fixiert, auf der eine längsverklebte diffusionsdichte
Kunststofffolie aufgebracht ist. Der koaxiale Zwischenraum dient
im Fall einer Leckage zur Ableitung von Treibstoff bzw. zur Detektion
von etwaigen Undichtigkeiten und entsteht durch die zwischen dem
gewellten Metallrohr und der diffusionsdichten Kunststofffolie angeordneten
Kunststoffstränge.
Den äußeren Schutzmantel
bildet ein auf die diffusionsdichte Kunststofffolie aufgebrachter Wellkunststoffmantel.
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Aus
der Druckschrift
DE
35 16 628 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Isolierrohres
mit einem Schaumkunststoffmaterial entnehmbar.
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Bei
dem Verfahren wird von einem bereits fertigen Innenrohr ausgegangen,
das zum Beispiel mit einem faserverstärkten duroplastischen Material gebildet
sein kann. Auf das rotierende Innenrohr wird eine Schaumkunststoff-Isolierschicht
in dicht an dicht aneinander anschließenden Windungen schraubenwendelförmig aufgeschäumt, wobei
gleichzeitig oder danach das Außenrohr
auf der Schaumkunststoff-Isolierschicht durch das Aufwickeln einer
Kunstharzbahn erzeugt wird. Das Innenrohr und/oder das Außenrohr
können
aus einem kohlefaserverstärkten Epoxydharz
oder einem glasfaserverstärkten
Polyesterharz gebildet werden. Ein mit einem metallischen Werkstoff
hergestelltes Innenrohr ist nicht vorgesehen.
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Die
EP 0 416 317 B2 offenbart
ein Doppelrohrelement, dessen Einzelbestandteile sämtlich aus einem
schweißbaren
thermoplastischen Material gebildet sind.
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Das
Doppelrohrelement besteht aus einem Innenrohr, auf das eine Vielzahl
von Abstandsringen aufgeschrumpft ist. Auf die Abstandsringe wird
ein Außenrohr
aufgezogen, wobei sich zwischen dem Innenrohr und dem hierzu koaxial
verlaufenden Außenrohr
ein Zwischenraum bildet. Im Bereich der Rohrenden ist jeweils zwischen
dem Außenrohr
und dem Innenrohr ein Zentrierring angeordnet. Sowohl die Abstandsringe
als auch die Zentrierringe weisen eine Vielzahl von Bohrungen auf,
die in axialer Richtung verlaufen, um den Durchtritt von Flüssigkeiten
zu ermöglichen.
An beiden Endseiten eines jeden Doppelrohrelements ist jeweils ein
Anschlussring mittels einer Stumpfschweißverbindung angeschweißt. Der Anschlussring
kann als eine Flanschverbindung ausgeführt sein. Ein metallisches
Innenrohr ist nicht offenbart.
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Die
JP 11 248 048 A betrifft
ein Verfahren zum knickfreien Biegen von doppelwandigen Rohrleitungen.
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Bei
diesem Verfahren wird von einem doppelwandigen Rohr mit einem koaxial
in einem Außenrohr
angeordneten Innenrohr ausgegangen. Vor dem Biegeprozess wird der
Zwischenraum zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr mit einem Füllstoff
gefüllt,
dessen Schmelzpunkt geringer als der Schmelzpunkt des Innen rohrs
und des Außenrohrs
ist. Nach der Beendigung des Biegevorgangs wird das Füllmaterial
durch Schmelzen aus dem Zwischenraum zwischen dem Innenrohr und
dem Außenrohr
entfernt.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine doppelwandige und damit allen einschlägigen Sicherheitsstandards
der internationalen Luftfahrtbehörden
entsprechende Rohrleitung für
Kraftstoffsysteme in Luftfahrzeugen zu schaffen, die auch beim Vorhandensein
einer Vielzahl von längeren
gekrümmten Verlegeabschnitten
eine geringere Anzahl von wartungsintensiven sowie gewichtserhöhenden Flanschverbindungen
aufweist und die zudem auch einfach herzustellen ist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Rohrleitung mit den Merkmalen des Patentanspruchs
1 gelöst.
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Dadurch,
dass das Innenrohr mit einem metallischen Material gebildet ist
und das Außenrohr
mit einem kohlefaserverstärkten
Epoxydharz gebildet ist, wobei an beiden Innenrohrenden jeweils
eine Flanschverbindung angeschweißt ist und das Außenrohr
jeweils mit Anlageflächen
der Flanschverbindungen verklebt ist, vereinfacht sich die Herstellung
der erfindungsgemäßen Rohrleitung
in gekrümmten
Abschnitten durch eine Reduzierung der erforderlichen Schweißverbindungen
erheblich. Weiterhin kann die erfindungsgemäße Rohrleitung insbesondere
in längeren
gekrümmten
Abschnitten weitgehend ohne Flanschverbindungen gefertigt werden,
so dass sich die Anzahl der insgesamt erforderlichen Flanschverbindungen
im Vergleich zu vorbekannten Ausführungsformen von doppelwandigen
Treibstoffrohrleitungen aus Titan erheblich vermindert, wodurch
sich eine signifikante Gewichtsreduzierung ergibt.
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Darüber hinaus
ermöglicht
der Einsatz eines Kunststoffmaterials zur Bildung des Außenrohrs
auch in geraden Abschnitten der erfindungsgemäßen Rohrleitung ein Gewichtseinsparungspotenzial.
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Das
Außenrohr
wird bevorzugt mit einem kohlefaserverstärkten Epoxydharz, insbesondere
mit einem so genannten ”Prepreg”-Material,
gebildet. Das ”Prepreg”-Material ist ein
bereits, beispielsweise mit einem Epoxydharz, Polyesterharz oder
einem Phenolharz vorimprägniertes
Gewebe, Fasergelege oder dergleichen, das kühl gelagert wird, um ein Aushärten zu
vermeiden. Die endgültige
Aushärtung
des ”Prepreg”-Materials
erfolgt nach der Formgebung in einem Autoklaven, der für einen
optimalen Druck- und Temperaturverlauf während des Aushärtungsprozesses
sorgt. Alternativ kann die Faserverstärkung des Kunststoffmaterials
auch mit Glasfasern, Aramidfasern oder anderen mechanisch hoch beanspruchbaren
Fasern erfolgen.
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Alternativ
kann das Innenrohr zumindest abschnittsweise mit einem faserverstärkten duroplastischen
Kunststoffmaterial, insbesondere mit einem flammenfesten kohlefaserverstärkten Epoxydharz, gebildet
sein. Infolge der zumindest abschnittsweisen Verwendung eines derartigen
Kunststoffmaterials für
das Innenrohr ergibt sich die Möglichkeit
einer weiteren Gewichtsreduzierung. In diesem Fall ist das Kunststoffmaterial
vorzugsweise flammenfest bzw. feuerfest ausgebildet.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Rohrleitung
sieht vor, dass zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr
mindestens ein Abstandhalter angeordnet ist.
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Diese
Ausgestaltung gewährleistet
einen exakt definierten Hohlraum bzw. in radialer Richtung gleichen
Abstand zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr. Die Abstandhalter
sind vorzugsweise ähnlich
wie rastbare Kabelbinder ausgebildet, so dass diese für Innenrohre
mit unterschiedlichen Durchmessern und/oder Querschnittsgeometrien universell
verwendbar und zugleich fest auf diese aufbringbar sind. Die Abstandhalter
können
eine hiervon abweichende konstruktive Gestaltung aufweisen.
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Nach
Maßgabe
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weisen das Innenrohr
und das Außenrohr
eine im Wesentlichen kreisringförmige
Querschnittsgeometrie auf.
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Hierdurch
sind eine hohe mechanische Stabilität und zugleich eine einfache
Herstellbarkeit der Rohrleitung gegeben.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Rohrleitung
sieht vor, dass das Innenrohr im Außenrohr im Wesentlichen koaxial
angeordnet ist.
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Hierdurch
ergeben sich günstige
Strömungsverhältnisse
innerhalb des zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr gebildeten Hohlraums.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Rohrleitung ist vorgesehen,
dass das Innenrohr mit Aluminium, Edelstahl oder Titan gebildet ist.
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Insbesondere
ein Innenrohr aus Titan gewährleistet
sehr hohe mechanische Festigkeiten bei einem gleichzeitig geringen
Gewicht.
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Die
Aufgabe wird weiterhin durch ein Verfahren mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 6 gelöst.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Herstellung einer Rohrleitung mit einem Innenrohr und einem
das Innenrohr umgebenden Außenrohr,
umfasst die folgenden Schritte:
- a) Anschweißen von
Flanschverbindungen an beiden Innenrohrenden des Innenrohrs sowie
Anbringen mindestens eines Abstandhalters auf dem Innenrohr,
- b) Anordnen eines Stützkerns
auf dem Innenrohr, wobei der Stützkern
mit Halbschalen aus einem chemisch leicht aufzulösenden Kunststoffmaterial gebildet
wird,
- c) Aufbringen des kohlefaserverstärkten Epoxydharzes auf den
Stützkern
und die Anschlussflächen
der Flanschverbindungen zur Bildung des Außenrohrs und
- d) Herausspülen
des Stützkerns.
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Mittels
des erfindungsgemäßen Verfahrens lässt sich
die Rohrleitung, insbesondere gekrümmte Abschnitte der Rohrleitung,
auf fertigungstechnisch einfache Art und Weise herstellen. Darüber hinaus ergibt
sich durch den Einsatz eines faserverstärkten Kunststoffmaterials zur
Bildung des Außenrohrs,
in Verbindung mit der Möglichkeit
auch längere
gekrümmte
Rohrleitungsabschnitte zu bilden, eine erhebliche Gewichtseinsparung.
Lediglich das Anbringen der endseitigen Flanschverbindungen auf
das vorzugsweise mit Titan, mit einer Aluminiumlegierung oder mit
einer Edelstahllegierung gefertigte Innenrohr erfolgt noch in konventioneller
Weise innerhalb einer Schweißkabine
unter einer Schutzgasatmosphäre
durch thermisches Verschweißen.
Alternativ können
die Flanschverbindungen beispielsweise auch aufgepresst oder verschraubt
werden. Die Bildung des Außenrohrs
erfolgt dagegen auf fertigungstechnisch einfache Art und Weise durch
Aufbringen eines leicht formbaren und aushärtbaren Kunststoffmaterials,
insbesondere eines kohlefaserverstärkten Epoxydharzes (”Prepreg-Material”) oder
dergleichen, auf einen auf das Innenrohr aufgebrachten Stützkern.
Nach der Entfernung des Stützkerns
und einer eventuellen Nachbearbeitung ist die nach Maßgabe des
erfindungsgemäßen Verfahrens
gebildete Rohrleitung einbaufertig. Alternativ können beispielsweise auch ausgehärtete Halbschalen
aus einem derartigen ”Prepreg”-Material
als Stützkern
Verwendung finden, wobei die Halbschalen nach dem Aushärten des
von außen
aufgebrachten Kunststoffmaterials die Innenfläche des Außenrohrs bilden und somit in der
Rohrleitung verbleiben.
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Auch
das Innenrohr kann gegebenenfalls mit einem Kunststoffmaterial gebildet
werden. In diesem Fall kommt bevorzugt ein flammenfestes bzw. feuerfestes
kohlefaserverstärktes
Epoxydharzmaterial zum Einsatz.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Rohrleitung und des erfindungsgemäßen Verfahrens
sind in den weiteren Patentansprüchen
dargelegt.
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In
der Zeichnung zeigt:
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1 Eine
perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Rohrleitung und
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2 eine
perspektivische Ansicht des inneren Aufbaus der in 1 gezeigten
Rohrleitung und
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3 einen
Längsschnitt
durch eine erfindungsgemäße Rohrleitung.
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In
der Zeichnung sind gleiche konstruktive Elemente jeweils mit derselben
Bezugsziffer versehen.
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Die 1 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Rohrleitung 1 für Kraftstoffsysteme
in Flugzeugen. Die Rohrleitung 1 dient insbesondere zur
Verbindung von in den Tragflächen
angeordneten Haupttanks eines Flugzeugs mit einem im Bereich des
Höhenleitwerks
untergebrachten Trimmtank sowie mit einem im Bereich der Heckspitze
untergebrachten turbinenbetriebenen Hilfsaggregat zur Versorgung
des elektrischen Bordnetzes und zur Klimatisierung.
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Die
Rohrleitung 1 weist an beiden Enden Flanschverbindungen 2, 3 auf.
Die Flanschverbindungen 2, 3 dienen zur Verbindung
der Rohrleitung 1 mit weiteren nicht dargestellten Rohrleitungen
bzw. Rohrleitungsabschnitten zur Bildung einer längeren Rohrleitung. Ein Außenrohr 4 umschließt vorzugsweise
in etwa koaxial ein in der 1 nicht
dargestelltes Innenrohr. Erfindungsgemäß ist das Außenrohr 4 mit
einem faserverstärkten
Kunststoffmaterial, insbesondere mit einem ”Prepreg”-Material aus einem kohlefaserverstärkten Epoxydharz,
gebildet. Alternativ können
zur Faserverstärkung
auch Glasfasern, Aramidfasern oder andere mechanisch hoch belastbare
Fasern eingesetzt werden. Das Außenrohr 4 weist einen
gekrümmten
Abschnitt 5 auf, der sich infolge der Verwendung des mit
einem faserverstärkten Kunststoffmaterials
gebildeten Außenrohrs 4 relativ
leicht herstellen lässt.
Die Rohrleitung 1 kann eine von der Darstellung der 1 abweichende,
nahezu beliebige geometrische Gestalt aufweisen.
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Die
Rohrleitung 1 ist als ein Bestandteil einer längeren Rohrleitung
für ein
Kraftstoffsystem in einem Luftfahrzeug anzusehen, das beispielsweise
die Flügeltanks
mit einem Trimmtank und/oder mit einem turbinenbetriebenen Hilfsaggregat
für die
elektrische Bordversorgung verbindet. Zu diesem Zweck werden eine
Vielzahl von Rohrleitungen mittels der Flanschverbindungen zu einer
längeren
Rohrleitung mit einem insgesamt sehr komplexen räumlichen Verlauf verbunden.
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Die 2 zeigt
eine perspektivische Ansicht des inneren Aufbaus der in 1 exemplarisch
gezeigten Rohrleitung mit einem nur zur Herstellung benutzten Stützkern.
Anhand der 2 sollen sowohl der innere Aufbau
der Rohrleitung als auch deren Herstellung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren näher dargestellt
werden.
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An
einem im gekrümmten
Abschnitt 5 gebogenen Innenrohr 6 sind die Flanschverbindungen 2, 3 im
Bereich von Innenrohrenden 7, 8 angeschweißt. Das
Außenrohr 4 wird
erst nach der Verbindung der Flanschverbindungen 2, 3 mit
dem Innenrohr 6 gebildet. Das Innenrohr 6 ist
mit einem metallischen Material, beispielsweise mit Aluminium, Titan
oder Edelstahl gebildet. Sowohl das Innenrohr 6 als auch
das Außenrohr 4 weisen
eine im Wesentlichen kreisförmige
Querschnittsgeometrie auf. Um eine gute Verschweißbarkeit
mit dem Innenrohr 6 zu ermöglichen, sind die Flanschverbindungen 2, 3 bevorzugt
aus dem gleichen Material wie das Innenrohr 6 gebildet.
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In
einer alternativen Ausführungsform
kann insbesondere das Außenrohr 4 eine
abweichende geometrische Gestalt, beispielsweise eine elliptische oder
ovale Querschnittsgeometrie, aufweisen. Weiterhin kann das Innenrohr 6 zur
weiteren Gewichtsreduzierung ebenfalls mit einem Kunststoffmaterial, insbesondere
mit einem faserverstärkten
duroplastischen Kunststoffmaterial gebildet sein. In diesem Fall wird
das Innenrohr bevorzugt mit einem flammenfesten bzw. feuerfesten
kohlefaserverstärkten
Epoxydharzmaterial gebildet.
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Das
Außenrohr 4 umgibt
das Innenrohr 6 vorzugsweise koaxial, so dass sich zwischen
dem Innenrohr 6 und dem Außenrohr 4 ein Zwischenraum bildet.
Diese doppelwandige Ausbildung der Rohrleitung 1 erfüllt mehrere
Funktionen. Unter anderem kann im Falle einer Undichtigkeit des
Innenrohrs 6 durch den Zwischenraum Kraftstoff kontrolliert
nach außen
zu einem Drainagemast abgeleitet werden, so dass beispielsweise
keine Gefährdung
von Passagieren durch im Bereich der Rumpfzelle austretenden Kraftstoff
eintritt. Weiterhin ermöglichen
im Bereich des Zwischenraums angeordnete Sensoren die Detektion
von derartigen Leckagen.
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Die
Flanschverbindungen 2, 3 weisen im Bereich des
Zwischenraums eine Vielzahl von Durchgängen auf, um ein möglichst
ungestörtes
Hindurchströmen
des Kraftstoffes zu ermöglichen.
Darüber
hinaus sind die Flanschverbindungen 2, 3 mit Auflageflächen für Dichtungen
ausgestattet, wobei die Dichtungen im Bereich der Durchgänge ebenfalls
Ausnehmungen aufweisen. Um eine möglichst gute und mechanisch
belastbare Anbindung des Außenrohrs 4 an
die Flanschverbindungen 2, 3 zu erreichen, weisen
die Flanschverbindungen 2, 3 jeweils eine Anlagefläche 9, 10 auf.
Die Anlageflächen 9, 10 können mit
Haftvermittlern, zumindest bereichsweisen Aufrauungen oder dergleichen
zur besseren Anbindung des Außenrohrs 4 versehen
sein.
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Zur
Herstellung der Rohrleitung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird zunächst
ein ausreichend langer Rohrabschnitt eines Rohrhalbzeugs aus Aluminium,
Titan oder Edelstahl zur Bildung des Innenrohrs 6 abgelängt. Bevorzugt
wird das Innenrohr 6 mit Titan gebildet. Anschließend kann dem
Innenrohr 6 noch durch Biegen eine den konstruktiven Vorgaben
folgende geometrische Gestalt gegeben werden. Zur Bildung von Innenrohren 6 mit größeren Längen können gegebenenfalls
auch mehrere kürzere
Rohrabschnitte zusammengeschweißt werden.
Das Zusammenschweißen
der Rohrabschnitte erfolgt bevorzugt nach dem gegebenenfalls erforderlichen
Biegen. Danach werden an beide Innenrohrenden 7, 8 des
Innenrohrs 6 die Flanschverbindungen 2, 3 in
einer Schweißkabine
konventionell unter einer Schutzgasatmosphäre aufgeschweißt. Alternativ
können
die Flanschverbindungen 2, 3 auch auf die Innenrohrenden 7, 8 aufgepresst,
aufgeschweißt
oder auf andere Art und Weise befestigt werden. Die Flanschverbindungen 2, 3 weisen
weiterhin die Anlageflächen 9, 10 zur
Anbindung des mit dem faserverstärkten
Kunststoffmaterial gebildeten Außenrohrs 4 auf.
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Nach
der Fertigstellung des Innenrohrs 6 werden auf dieses in
der 2 nicht dargestellte Abstandhalter aufgebracht.
Hierbei ist es erforderlich, mehrere Abstandhalter jeweils um den
Umfang des Innenrohrs 6 herum versetzt und in Längsrichtung des
Innenrohrs 6 zueinander beabstandet anzuordnen. Die Abstandhalter
stellen sicher, dass zwischen dem Innenrohr 6 und dem Außenrohr 4 ein
definierter Abstand eingehalten wird.
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Anschließend wird
ein Stützkern 11 auf
das Innenrohr 6 aufgebracht. Die Anlagefläche 9, 10,
die insbesondere zur Anbindung des Außenrohrs 4 dienen,
bleiben frei. Der Stützkern 11 ist
im gezeigten Ausführungsbeispiel
der 2 mit insgesamt sechs Halbschalen 12 bis 17 aus
einem chemisch und/oder thermisch leicht auflösbaren bzw. zu entfernenden Kunststoffmaterial,
beispielsweise mit Styropor® oder dergleichen, gebildet.
Die Halbschalen 12 bis 17 weisen hierbei eine
derartige äußere Gestalt
auf, dass sie möglichst
gut an den jeweiligen Rohrleitungsabschnitten des Innenrohrs 6 anliegen.
Die Wandstärke der
Halbschalen 12 bis 17 entspricht dem zwischen dem
Innenrohr 6 und dem Außenrohr
einzuhaltenden Abstand. Der Stützkern 11 wird
zur Minimierung des Herstellungsaufwands vorzugsweise mit einer
begrenzten Anzahl von standardisierten Halbschalen 12 bis 17 gebildet,
so dass die Halbschalen 12 bis 17 in der Regel
nicht individuell an die jeweilige Geometrie des Innenrohrs 6 angepasst
werden müssen.
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Zur
Bildung des Stützkerns 11 können beispielsweise
auch bei niedrigen Temperaturen schmelzende Kunststoffe, wachsartige
Substanzen bzw. Wachse, Formsande oder andere leicht zu entfernende
Stoffe eingesetzt werden.
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Im
Anschluss daran wird auf dem Stützkern 11 das
Außenrohr 4 durch
Umwickeln mit einem vorgefertigten faserverstärkten Epoxydharzmaterial, insbesondere
einem ”Prepreg”-Material,
das zum Abschluss ausgehärtet
wird, gebildet. Hierbei werden gleichzeitig die Anlageflächen 9, 10 zur
Anbindung des Außenrohrs 4 mit
umwickelt. Alternativ kann das Innenrohr 6 auch mit Rovings
aus Kohlefasern, Glasfasern, Aramidfasern oder dergleichen umwickelt werden,
die mit einem aushärtbaren
Kunst stoffmaterial, insbesondere mit einem Epoxydharz oder einem Polyesterharz,
getränkt
und danach ausgehärtet
werden. Anstatt der Umwicklung mit Rovings können auch Flächengebilde
mit Kohlefasern, Glasfasern, Aramidfasern oder dergleichen, beispielsweise
Gewebe oder Gelege zum Einsatz kommen. Auch eine Kombination von
Rovings und Flächengebilden
zur Bildung der Faserverstärkung
des Außenrohrs 4 ist möglich.
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Nach
dem Aushärten
des Außenrohrs 4 wird der
mit den Halbschalen 12 bis 17 aus Styropor gebildete
Stützkern 11 beispielsweise
durch Ausspülen mit
einem das Styropor® auflösenden bzw. zersetzenden chemischen
Lösungsmittel
entfernt. Die Halbschalen 12 bis 17 können auch
aus einem anderen Kunststoffmaterial gebildet werden, dass sich beispielsweise
durch Erhitzung entfernen lässt.
Die Halbschalen 12 bis 17 können alternativ mit anderen chemisch
und/oder thermisch leicht auflösbaren
bzw. zu entfernenden Kunststoffen gebildet werden.
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Der
Stützkern 11 kann
in einer alternativen Verfahrensweise auch mit Halbschalen 12 bis 17 aus einem
faserverstärkten
Epoxydharz gebildet werden. Nach dem Umwickeln des auf diese Art
gebildeten Stützkerns 11 mit
dem ”Prepreg”-Material
bildet der Stützkern 11 dann
selbst einen Teil des Außenrohrs 4,
das heißt
der Stützkern 11 wird
nach dem Aushärten
des ”Prepreg”-Materials
nicht mehr entfernt. Die Halbschalen 12 bis 17 können auch
mit einem anderen Kunststoffmaterial gebildet werden, wobei jedoch auf
eine gute Haftung des für
die Bildung des Außenrohrs 4 verwendeten
Kunststoffmaterials zu achten ist, da ein auf diese Art und Weise
gebildeter Stützkern 11 nicht
mehr entfernt werden kann.
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Weiterhin
kann der Stützkern 11 anstelle
der Halbschalen 12 bis 17 aus anderen geometrischen Grundformen
zusammen gesetzt werden. Darüber hinaus
kann der Stützkern 11 zumindest
abschnittsweise eine von der Kreisform abweichende äußere Gestalt
aufweisen, um beispielsweise dem Außenrohr 4 eine quadratische
oder rechteckförmige äußere Gestalt
zu geben. Entsprechend kann auch das Innenrohr 6 eine von
der Kreisform abweichende Querschnittsgeometrie aufweisen, wobei
die Innenfläche des
Stützkerns 11 entsprechend
angepasst werden muss, um eine möglichst
vollflächige
Anlage des Stützkerns 11 am
Innenrohr 6 zu gewährleisten.
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Die 3 zeigt
einen Längsschnitt
durch einen Endbereich der erfindungsgemäßen Rohrleitung.
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Im
Bereich des Innenrohrendes 7 ist die Flanschverbindung 2 mit
dem Innenrohr 6 durch eine umlaufende Schweißnaht 18 verbunden.
Das Außenrohr 4 umschließt das Innenrohr 6 im
Wesentlichen koaxial. Das Außenrohr 4 ist
fest mit der Anlagefläche 9 verbunden.
Die Verbindung des Außenrohrs 4 mit
der Anlagefläche 9 erfolgt
durch Verkleben im Zuge des Umwickelns des in der Darstellung der 3 nicht
gezeigten Stützkerns
mit dem ”Prepreg”-Material.
Zwischen dem Innenrohr 6 und dem Außenrohr 4 besteht
aufgrund der im Wesentlichen koaxialen Anordnung ein Abstand 19,
der zur kontrollierten Ableitung von Kraftstoff im Schadensfall
dient. Weiterhin weist die Flanschverbindung 2 eine Vielzahl
von Ausnehmungen 20, 21 auf, die eine Durchleitung
des Kraftstoffes zu einer weiteren, mit der Flanschverbindung 2 verbundenen,
nicht dargestellten Rohrleitung ermöglichen. Um den Abstand 19 möglichst über den
gesamten Verlauf der Rohrleitung 1 hinweg im Wesentlichen
konstant zu halten, ist mindestens ein Abstandhalter 22 vorgesehen.
Der Abstandhalter 22 ist durch ein Befestigungsband 23 gebildet,
an dessen einem Ende ein Distanzstück 24 angeordnet ist.
In das Distanzstück 24 ist
das Befestigungsband 23 – ähnlich wie bei einem Kabelbinder – rastbar
einführbar,
so dass der Abstandhalter 22 universell auf unterschiedliche
Innenrohre 6 mit unterschiedlichen Durchmessern und/oder
Querschnittsgeometrien sicher befestigbar ist. Zu diesem Zweck weist
das Befestigungsband 23 eine Länge auf, die in jedem Fall
geringfügig
größer ist
als der jeweilige Umfang des Innenrohrs.
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- 1
- Rohrleitung
- 2
- Flanschverbindung
- 3
- Flanschverbindung
- 4
- Außenrohr
- 5
- gekrümmter Abschnitt
- 6
- Innenrohr
- 7
- Innenrohrende
- 8
- Innenrohrende
- 9
- Anlagefläche
- 10
- Anlagefläche
- 11
- Stützkern
- 12
- Halbschale
- 13
- Halbschale
- 14
- Halbschale
- 15
- Halbschale
- 16
- Halbschale
- 17
- Halbschale
- 18
- Schweißnaht
- 19
- Abstand
- 20
- Ausnehmung
- 21
- Ausnehmung
- 22
- Abstandhalter
- 23
- Befestigungsband
- 24
- Distanzstück