DE102011082762A1

DE102011082762A1 - Bewegliche Kupplung für eine Rohrleitung, Tankanordnung sowie Luft- oder Raumfahrzeug

Info

Publication number: DE102011082762A1
Application number: DE102011082762A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Lutzer
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 2011-09-15
Filing date: 2011-09-15
Publication date: 2013-03-21
Also published as: US9599263B2; EP2570709A1; US20130069363A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine bewegliche Kupplung für eine Rohrleitung, welche insbesondere auf dem Gebiet der Luft- oder Raumfahrt zur Anwendung kommen kann. Die Kupplung weist ein Tauchrohr, ein Gegenstück und ein verschiebbares Bauteil auf. Das Gegenstück ist mit einem Durchgang versehen, in den das Tauchrohr eingeführt ist. Hierbei ist das Gegenstück mit einer Aufnahme ausgestattet, die sich von dem Durchgang ausgehend erstreckt. Ferner weist das verschiebbare Bauteil eine Aussparung auf. Durch die Aussparung hindurch erstreckt sich das Tauchrohr. Ein Abschnitt des verschiebbaren Bauteils ist in der Aufnahme derart aufgenommen, dass das verschiebbare Bauteil relativ zu dem Gegenstück entlang einer zu einer Längsachse des Tauchrohrs nichtparallelen Richtung verschiebbar ist. Das verschiebbare Bauteil liegt bei einer Bewegung des Tauchrohrs relativ zu dem Gegenstück in einem ersten Dichtbereich an dem Tauchrohr und zugleich in einem zweiten Dichtbereich an dem Gegenstück dicht an. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf eine Tankanordnung mit einem Tank, mit einer mit dem Tank verbundenen Rohrleitung und mit einer derartigen beweglichen Kupplung sowie auf ein Luft- oder Raumfahrzeug mit einer derartigen beweglichen Kupplung und/oder mit einer derartigen Tankanordnung.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine bewegliche Kupplung für eine Rohrleitung, auf eine Tankanordnung mit einer derartigen beweglichen Kupplung sowie auf ein Luft- oder Raumfahrzeug mit einer derartigen beweglichen Kupplung und/oder mit einer derartigen Tankanordnung.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Obwohl die Erfindung auf beliebige Rohrleitungen anwendbar ist, werden die vorliegende Erfindung und die ihr zugrunde liegende Problematik nachfolgend anhand einer Rohrleitung zur Entleerung eines Abwassertanks eines Flugzeugs näher erläutert.
In modernen Verkehrsflugzeugen werden Abwassertanks zum Sammeln von Abwässern der an Bord befindlichen Toiletten, Waschbecken und dergleichen benötigt. Ein solcher Abwassertank kann zum Beispiel innerhalb des Flugzeugrumpfes zwischen einer Fußbodenstruktur und einer Rumpfaußenhaut angeordnet und an der Rumpfstruktur gelagert sein.
Eine geordnete Entleerung eines solchen Abwassertanks während der Standzeit des Flugzeugs am Boden soll gewährleistet sein. Hierzu wird der Abwassertank beispielsweise in seinem unteren Bereich mit einer Rohrleitung versehen. Diese Rohrleitung verbindet den Abwassertank mit dem so genannten „waste service panel“, einer Einrichtung, die üblicherweise im Bereich der Außenhaut und in Bezug auf diese im Wesentlichen unbeweglich angeordnet ist und das geordnete Entleeren des Abwassertanks ermöglicht. Während sich das Flugzeug am Boden befindet, ist das „waste service panel“ für das Entleeren des Abwassertanks von der Außenseite des Flugzeugrumpfes her zugänglich. An diesem „waste service panel“ kann ein Ventil befestigt sein, mit dem die Rohrleitung gekoppelt ist, und mittels dessen ein Ausströmen von Flüssigkeit aus dem Abwassertank durch die Rohrleitung unterbunden oder freigegeben werden kann.
Während des Fluges verhält sich der Rumpf eines modernen Verkehrsflugzeuges jedoch nicht wie ein vollständig starrer Körper, sondern unterliegt bekanntermaßen, vor allem beim Reiseflug in großen Höhen, bedingt durch Luftdruckdifferenzen zwischen dem jeweiligen Teil des Rumpfinnenraums und der umgebenden Atmosphäre einer Deformation, dem so genannten „Aufblasen“ des Rumpfes. Auch die Abkühlung der Rumpfstruktur aufgrund der niedrigen Lufttemperaturen in der umgebenden Atmosphäre in Flughöhe nimmt Einfluss auf die Verformung des Rumpfes. Ferner tragen Flugmanöver, die insbesondere durch Ruderausschläge herbeigeführt werden, ebenfalls zu einer Verformung und/oder Verwindung des Flugzeugrumpfes bei.
Bei der üblichen Größe des an der Struktur gelagerten Abwassertanks kann sich somit, verglichen mit dem Zustand des am Boden befindlichen Flugzeugs, während des Fluges und insbesondere auch bei Flugmanövern eine Relativbewegung und dadurch eine nicht vernachlässigbare Verschiebung und/oder ein Winkelversatz der zur Tankentleerung dienenden Rohrleitung gegenüber dem „waste service panel“ und dem daran befestigten Ventil ergeben. Diese Relativbewegungen müssen berücksichtigt werden, um die Dichtigkeit der Kopplung der Rohrleitung mit dem Ventil bei derartigen Relativbewegungen im regulären Flugbetrieb sicherzustellen.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine bewegliche Kupplung für eine Rohrleitung bereitzustellen, die einen Ausgleich derartiger Relativbewegungen ermöglicht und zugleich möglichst wenig Bauraum erfordert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine bewegliche Kupplung für eine Rohrleitung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch eine Tankanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 14 und/oder durch ein Luft- oder Raumfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 gelöst.
Demgemäß ist eine bewegliche Kupplung für eine Rohrleitung vorgesehen, die insbesondere in der Luft- oder Raumfahrt vorteilhaft Verwendung finden kann.
Die gemäß der Erfindung vorgeschlagene bewegliche Kupplung weist ein Tauchrohr, ein Gegenstück und ein verschiebbares Bauteil auf. Das Gegenstück ist mit einem Durchgang versehen. In den Durchgang ist das Tauchrohr eingeführt. Ferner weist das Gegenstück eine Aufnahme auf, welche sich von dem Durchgang ausgehend erstreckt. Ein Abschnitt des verschiebbaren Bauteils ist in der Aufnahme derart aufgenommen, dass das verschiebbare Bauteil relativ zu dem Gegenstück entlang einer zu einer Längsachse des Tauchrohrs nichtparallelen Richtung verschoben werden kann. Das verschiebbare Bauteil ist darüber hinaus mit einer Aussparung ausgestattet, durch die sich das Tauchrohr hindurch erstreckt. Erfindungsgemäß ist hierbei das verschiebbare Bauteil derart ausgebildet, dass es bei einer Bewegung des Tauchrohrs relativ zu dem Gegenstück in einem ersten Dichtbereich an dem Tauchrohr und zugleich in einem zweiten Dichtbereich an dem Gegenstück dicht anliegt.
Gemäß der Erfindung wird ferner eine Tankanordnung vorgeschlagen, die sich insbesondere für eine Anwendung in einem Luftoder Raumfahrzeug eignet und einen Tank, eine mit dem Tank verbundene Rohrleitung und eine erfindungsgemäße bewegliche Kupplung aufweist. Die bewegliche Kupplung koppelt hierbei die Rohrleitung mit einer Einrichtung, die bezüglich des Tanks eine Beweglichkeit aufweist, wodurch eine fluidführende Verbindung des Tanks mit der Einrichtung hergestellt werden kann.
Ferner ist erfindungsgemäß ein Luft- oder Raumfahrzeug, insbesondere ein Flugzeug, besonders bevorzugt ein Passagierflugzeug, mit einer derartigen beweglichen Kupplung für eine Rohrleitung und/oder mit einer derartigen Tankanordnung ausgestattet.
Die Idee der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass sich das verschiebbare Bauteil, durch dessen Aussparung sich das Tauchrohr erstreckt, bei einer Relativbewegung des Tauchrohrs in Bezug auf das Gegenstück mit dem Tauchrohr mitbewegen kann. In einer Richtung, die zur Längsachse des Tauchrohrs geneigt ist und insbesondere in einer Richtung, die senkrecht zur Längsachse des Tauchrohrs verläuft, kann diese Bewegung durch die Verschiebbarkeit des verschiebbaren Bauteils ausgeglichen werden. Dadurch, dass das verschiebbare Bauteil auch bei dieser Relativbewegung zugleich gegenüber dem Gegenstück und dem Tauchrohr dichtet, wird der durch die Bewegung hervorgerufene, sich zum Beispiel bei Flugmanövern ändernde Achsversatz von Tauchrohr und Gegenstück kompensiert, ohne dass die Kopplung von Tauchrohr und Gegenstück undicht wird. Die erfindungsgemäße Kupplung vermeidet durch das Vorsehen des verschiebbaren Bauteils, das zugleich Dichtfunktionen gegenüber dem Tauchrohr und dem Gegenstück übernimmt und den Achsversatz ermöglicht, einen großen Platzbedarf. Bei der Kupplung, wie sie die vorliegende Erfindung vorschlägt, kann auf eine größere zu kompensierende Beweglichkeit der beiden Rohrleitungsteile, zum Beispiel der Entleerungsleitung eines Abwassertanks gegenüber einem „waste service panel“ in einem Flugzeug, durch eine Größenanpassung der Aufnahme und des verschiebbaren Bauteils leicht reagiert werden. Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird hierfür nur wenig zusätzlicher Platz in Querrichtung zur Achse benötigt. Ein mit steigendem Achsversatz immer größerer Platzbedarf in Richtung der Längsachse der Rohrleitung kann hierbei vorteilhaft vermieden werden.
Relativbewegungen, die sich durch Verschiebungen des Tauchrohrs entlang dessen Längsachse bezüglich des Gegenstücks äußern, können bei der erfindungsgemäßen beweglichen Kupplung ferner dadurch kompensiert werden, dass sich das Tauchrohr durch die Aussparung des verschiebbaren Bauteils hindurch erstreckt. Bei gleichzeitigem dichtem Anliegen des verschiebbaren Bauteils an dem Tauchrohr in dem ersten Dichtbereich kann sich das Tauchrohr entlang seiner Längsachse in der Aussparung des verschiebbaren Bauteils vorteilhaft vor und zurück verschieben. Um den Bereich des möglichen Versatzes entlang der Längsachse des Tauchrohrs zu verändern, bedarf es lediglich einer Variation der Längen, um die sich das Tauchrohr beidseits des verschiebbaren Bauteils erstreckt.
In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Verbesserungen und Ausgestaltungen der Erfindung.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist der erste Dichtbereich im Bereich einer dem Tauchrohr zugewandten Oberfläche der Aussparung angeordnet. Hierdurch gelingt eine besondere platzsparende Ausführung der beweglichen Kupplung.
Bei einer weiteren Ausgestaltung ist das verschiebbare Bauteil, betrachtet in einem Querschnitt in einer Ebene, in welcher die Längsachse des Tauchrohrs liegt, in dem ersten Dichtbereich mit einer Rundung ausgebildet. Zusätzlich oder alternativ hierzu kann sich das verschiebbare Bauteil, betrachtet in einem Querschnitt in dieser Ebene, zu dem ersten Dichtbereich hin verjüngen. Durch eine Rundung oder eine Verjüngung des verschiebbaren Bauteils in dem ersten Dichtbereich, und insbesondere durch eine Kombination beider, kann mit Vorteil erreicht werden, dass mittels der beweglichen Kupplung auch eine Neigung der Längsachse des Tauchrohrs relativ zu einer Längsachse des Gegenstücks (mit anderen Worten, ein Winkelversatz der beiden Achsen) in noch besserer Weise ausgeglichen werden kann. Die Verjüngung und/oder die Rundung können hierbei ein noch zuverlässigeres, dichtes Anliegen des verschiebbaren Bauteils an dem Tauchrohr auch beim Neigen beider gegeneinander sicherstellen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das verschiebbare Bauteil einteilig aus einem elastischen Material, insbesondere einem Elastomer, ausgebildet ist. Alternativ hierzu kann das verschiebbare Bauteil gemäß dieser Weiterbildung einteilig aus einem elastischen Material, insbesondere einem Elastomer, mit einer in das elastische Material eingebetteten Metalleinlage ausgebildet sein. Hierbei ist ein Abschnitt des verschiebbaren Bauteils als ein elastisches Dichtelement ausgeführt, welches in dem ersten Dichtbereich an dem Tauchrohr dicht anliegt. Ein einteilig ausgeführtes verschiebbares Bauteil kann sich beim Zusammenbau der beweglichen Kupplung als vorteilhaft erweisen, insbesondere dadurch, dass keine separaten Dichtelemente eingefügt werden müssen und keine Einzelteile verloren gehen können. Ferner kann sich bei dieser Weiterbildung das Dichtelement nicht durch die Relativbewegung von Tauchrohr und Gegenstück von dem verschiebbaren Bauteil lösen. In Abhängigkeit von der Baugröße der beweglichen Kupplung und den Anforderungen an die Dichtigkeit kann es sich als vorteilhaft erweisen, die Metalleinlage zum Stützen und Versteifen des verschiebbaren Bauteils in dieses zu integrieren. Beispielsweise kann als Metalleinlage ein Stützring, zum Beispiel aus Stahl, bei der Herstellung des verschiebbaren Bauteils in das Elastomer eingegossen werden.
In einer Ausgestaltung kann für das Elastomer zur Herstellung eines derartigen einteiligen verschiebbaren Bauteils ein geeignetes Industriegummimaterial verwendet werden. In Frage hierfür kommen beispielsweise Materialien wie ein Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPDM), ein Polyurethan-Kautschuk oder ein Fluorsilikon-Kautschuk. Die Formgebung des einteiligen verschiebbaren Bauteils kann zum Beispiel durch Elastomerguss erfolgen.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung ist das verschiebbare Bauteil zwei- oder mehrteilig mit einem Grundkörper und einem elastischen Dichtelement ausgebildet. Hierbei liegt das Dichtelement an dem Grundkörper und in dem ersten Dichtbereich an dem Tauchrohr dicht an. Die zwei- oder mehrteilige Ausführung des verschiebbaren Bauteils ermöglicht einen Austausch des Dichtelements, ohne dass das gesamte verschiebbare Bauteil ausgewechselt werden muss. Ferner kann bei dieser Weiterbildung der Erfindung der Grundkörper auch mit einem anderen Material als das elastische Dichtelement ausgebildet werden.
In einer Ausgestaltung ist der Grundkörper des zwei- oder mehrteilig ausgebildeten verschiebbaren Bauteils aus einem Metall, insbesondere aus einem Stahl oder aus Titan oder aus einer Titanlegierung, gefertigt. Diese Ausgestaltung kann die Dauerhaftigkeit und mechanische Festigkeit des verschiebbaren Bauteils verbessern.
In einer anderen Ausgestaltung kann der Grundkörper des zwei- oder mehrteilig ausgebildeten verschiebbaren Bauteils aus einem geeigneten Kunststoff, beispielsweise aus PTFE (Polytetrafluorethylen) gefertigt sein. Ein aus Kunststoff ausgebildeter Grundkörper kann vergleichsweise kostengünstig gefertigt werden. Im Falle einer Ausbildung des verschiebbaren Bauteils aus PTFE ermöglicht der niedrige Reibungsbeiwert des Polytetrafluorethylens verringerte Reibungskräfte beim Verschieben des verschiebbaren Bauteils in der Aufnahme und somit auch wenig Verschleiß, wobei das verschiebbare Bauteil dann auch gleichzeitig eine hohe Beständigkeit gegen vielerlei Substanzen aufweist. Zugleich wird mit PTFE auch eine gute Dichtigkeit, insbesondere in dem zweiten Dichtbereich, erzielt.
Bei einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist der Grundkörper in dem ersten Dichtbereich mit einer Nut versehen und das Dichtelement als ein in die Nut eingelegter Dichtring, insbesondere als ein O-Ring, ausgebildet. Mittels der Nut kann der Dichtring für das Dichten in dem ersten Dichtbereich zuverlässig gehalten werden. Insbesondere O-Ringe sind in vielerlei Materialien und Größen relativ kostengünstig erhältlich. Mit einem runden Querschnitt des O-Rings wird es ferner möglich, in dem ersten Dichtbereich auf einfache Art und Weise eine Rundung auszubilden. Mit seiner gerundeten, dem Tauchrohr zugewandten Oberfläche kann sich der O-Ring unter elastischer Kompression an das Tauchrohr dichtend anschmiegen, und zwar sowohl im Falle paralleler Längsachsen von Tauchrohr und Gegenstück, als auch im Falle, dass die Längsachse des Tauchrohrs sich gegenüber der Längsachse des Gegenstücks neigt.
In einer Weiterbildung weist die Aufnahme einander gegenüberliegende, zu der Längsachse des Tauchrohrs nichtparallele Wände auf. Hierbei ist das verschiebbare Bauteil zwischen den Wänden der Aufnahme verschiebbar geführt. Ferner ist bei dieser Weiterbildung der zweite Dichtbereich im Bereich zumindest einer der Wände angeordnet. Die Aufnahme ermöglicht somit vorteilhaft das verschiebbare Führen des verschiebbaren Bauteils und zugleich eine ununterbrochene Abdichtung des verschiebbaren Bauteils gegenüber dem Gegenstück in dem zweiten Dichtbereich.
Bei einer Verbesserung der Erfindung weist das verschiebbare Bauteil eine ringförmige Stirnfläche auf. Auf der Stirnfläche ist hierbei eine elastisch komprimierbare, bevorzugt abgerundet ausgebildete, Erhebung vorgesehen, die für das dichte Anliegen des verschiebbaren Bauteils in dem zweiten Dichtbereich an einer der Wände der Aufnahme dicht anliegt. Insbesondere im Falle der einteiligen Ausführung des verschiebbaren Bauteils kann dies vorteilhaft sein, um mit relativ geringen Kräften und damit auch vergleichsweise geringer Reibung zwischen dem verschiebbaren Bauteil und der Aufnahme ein dichtes Anliegen des verschiebbaren Bauteils in dem zweiten Dichtbereich zu erzielen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist das verschiebbare Bauteil an einer dem Tauchrohr abgewandten Seite mit elastischen Lippen ausgebildet. Die elastischen Lippen liegen hierbei für das dichte Anliegen des verschiebbaren Bauteils in dem zweiten Dichtbereich jeweils an einer der Wände der Aufnahme dicht an. Insbesondere können die Lippen bei zwei- oder mehrteiliger Ausführung des verschiebbaren Bauteils einstückig mit dem Grundkörper des verschiebbaren Bauteils ausgebildet sein. Diese Ausgestaltung kann vorteilhaft dazu beitragen, die für das verschiebbare Bauteil erforderliche Anzahl an einzelnen Bauteilen zu vermindern und dessen Zusammenbau erleichtern. Insbesondere in dem Falle, dass die Lippen einstückig mit dem Grundkörper ausgeführt sind, kann bei geeigneter Materialwahl für den Grundkörper eine geringe Reibung des verschiebbaren Bauteils in der Aufnahme erreicht werden.
In einer Ausgestaltung ist an dem verschiebbaren Bauteil zwischen den elastischen Lippen ein Steg ausgebildet. Hierbei liegt auf dem Steg ein Dichtring, der insbesondere als ein O-Ring ausgeführt sein kann, auf. Der Dichtring ist zwischen einander zugewandten Oberflächen der elastischen Lippen angeordnet und spreizt die elastischen Lippen durch seine Elastizität federnd auseinander, bis die elastischen Lippen an den Wänden der Aufnahme anliegen. Mit dieser Ausgestaltung kann vorteilhaft auf sehr einfache Weise ein elastisches Vorspannen der Lippen gegen die Wände der Aufnahme erzielt werden, wobei der Steg gewährleistet, dass der Dichtring sich nicht zu tief zwischen die Oberflächen der elastischen Lippen hineinzieht, sondern eine elastische Deformation des Querschnitts des Dichtrings ihre volle Wirkung zum Auseinanderspreizen der Lippen entfalten kann.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine der Wände der Aufnahme mit einer Nut versehen, in der ein Dichtring, insbesondere ein O-Ring, für das dichte Anliegen des verschiebbaren Bauteils in dem zweiten Dichtbereich angeordnet ist. Dadurch kann das verschiebbare Bauteil vorteilhaft einfacher gestaltet werden. Der Dichtring kann bei Bedarf ausgetauscht werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist das verschiebbare Bauteil mit einer reibungsmindernden Beschichtung, insbesondere mit einer mit PTFE (Polytetrafluorethylen) ausgebildeten Beschichtung, versehen. Das verschiebbare Bauteil kann vollständig oder nur abschnittweise, insbesondere im Bereich der ersten und zweiten Dichtflächen, beschichtet sein. Hierdurch kann die Reibung zwischen dem verschiebbaren Bauteil und dem Tauchrohr in dem ersten Dichtbereich bzw. zwischen dem verschiebbaren Bauteil und dem Gegenstück in dem zweiten Dichtbereich verringert werden, wodurch das verschiebbare Bauteil bei einer Relativbewegung des Tauchrohrs bezüglich des Gegenstücks ohne größeren Widerstand verschoben werden kann. Diese Weiterbildung kann sowohl im Falle der einteiligen Ausbildung des verschiebbaren Bauteils als auch im Falle dessen zwei- oder mehrteiliger Ausbildung vorteilhaft sein. Insbesondere können auch ein in dem ersten und/oder in dem zweiten Dichtbereich vorgesehener, beispielsweise als O-Ring ausgeführter Dichtring jeweils mit einer derartigen reibungsmindernden Beschichtung versehen sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Aufnahme als ein das Tauchrohr entlang einer Umfangsrichtung des Tauchrohrs vollständig umgebender Schacht ausgebildet. Hierbei erstreckt sich der Schacht von dem Durchgang insbesondere im Wesentlichen radial nach außen. Diese Ausgestaltung kann mit Vorteil eine Verschiebbarkeit des verschiebbaren Bauteils in der gesamten Ebene, in der der Schacht das Tauchrohr umgibt, und somit den Ausgleich von Achsversätzen in beliebiger Richtung quer zur Längsachse des Tauchrohrs ermöglichen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind ein Außenquerschnitt des Tauchrohrs und ein Innenquerschnitt der Aussparung des verschiebbaren Bauteils jeweils im Wesentlichen kreisrund ausgebildet. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, mittels der beweglichen Kupplung auch eine Verdrehung des Tauchrohrs, um eine Längsachse des Gegenstücks oder um eine Längsachse des Tauchrohrs, gegenüber dem Gegenstück durch ein Verdrehen des Tauchrohrs in der Aussparung auszugleichen. Auch bei einer derartigen Verdrehung um einen Winkel um die Längsachse des Tauchrohrs oder des Gegenstücks liegt das verschiebbare Bauteil an dem Tauchrohr in dem ersten Dichtbereich dicht an.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist das Tauchrohr aus einem Metall, insbesondere aus einem Stahl oder aus Titan oder aus einer Titanlegierung gefertigt. Ferner kann in einer weiteren Weiterbildung das Gegenstück zumindest teilweise aus einem Stahl, aus Titan oder aus einer Titanlegierung hergestellt sein. Diese Weiterbildungen der Erfindung können die Dauerhaftigkeit und mechanische Belastbarkeit des Tauchrohrs und/oder des Gegenstücks verbessern und damit zu einer Steigerung der Lebensdauer der gesamten beweglichen Kupplung beitragen.
In einer Ausgestaltung ist der Tank der Tankanordnung als ein Abwassertank eines Flugzeuges, insbesondere eines Passagierflugzeuges, ausgebildet. Dabei kann die mit dem Tank verbundene Rohrleitung beispielsweise als Entleerungsleitung für den Tank ausgebildet sein. Ferner kann die bezüglich des Tanks bewegliche Einrichtung als eine mit der Rumpfaußenhaut im Wesentlichen fest verbundene Anschlusseinrichtung, insbesondere als ein so genanntes „waste service panel“, ausgebildet sein. Hierbei kann sich die erfindungsgemäße bewegliche Kupplung bei der Herstellung der fluidführenden Verbindung des Tanks mit dem „waste service panel“ als sehr vorteilhaft erweisen, insbesondere dann, wenn der Bauraum für den Einbau des Abwassertanks und für die Rohrleitungsverbindung desselben mit dem „waste service panel“ eingeschränkt ist.
Die vorstehenden Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können beliebig miteinander kombiniert werden. Insbesondere wird der Fachmann hierbei auch weitere, nicht ausdrücklich genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmalen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
INHALTSANGABE DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen hierbei:
1 eine Tankanordnung mit einer beweglichen Kupplung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine bewegliche Kupplung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, in einer schematischen Schnittdarstellung;
3 eine bewegliche Kupplung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, in einer schematischen Schnittdarstellung;
4A–E mehrere Zustände der beweglichen Kupplung des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß 3, zur Illustration des Ausgleichs unterschiedlicher linearer Versätze und/oder Winkelversätze;
5 eine bewegliche Kupplung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, in einer schematischen Schnittdarstellung;
6 eine bewegliche Kupplung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung, in einer schematischen Schnittdarstellung;
7A ein verschiebbares Bauteil für die bewegliche Kupplung der 6, in einer Schnittdarstellung; und
7B eine vergrößerte Ansicht einer Variante des in der 7A gezeigten beweglichen Bauteils.
Die Figuren veranschaulichen Ausführungsbeispiele und dienen in der Zusammenschau mit der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Erläuterung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. In den Figuren sind gleiche, funktionsgleiche oder gleich wirkende Elemente, Komponenten und Merkmale mit den gleichen Bezugszeichen versehen, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In 1 ist eine Tankanordnung 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Tankanordnung 1 der 1 umfasst einen als Abwassertank ausgebildeten Tank 2, der dafür vorgesehen ist, die Abwässer von Toiletten, Waschbecken und dergleichen, mit denen ein (in 1 nicht in seiner Gesamtheit dargestelltes) modernes Passagier-Verkehrsflugzeug ausgestattet ist, für eine spätere geordnete Entsorgung am Flughafen zu sammeln.
Wie 1 ferner zeigt, ist der Tank 2 in einem unteren Bereich B, der in 1 durch eine dicke Linie gekennzeichnet ist, mit einer Rohrleitung 3 versehen, welche der Entleerung des Tanks 2 dient. Die Rohrleitung 3 stellt eine fluidführenden Verbindung des Tanks 2 mit einem Ventil 4 her, das wiederum an einem so genannten „waste service panel“ 5 befestigt ist. Das „waste service panel“ 5 dient einer Entleerung des Tanks 2 während der regulären Wartungsarbeiten am Flugzeug während dessen Aufenthaltszeit am Boden, und kann von einer Außenseite 9 einer Rumpfaußenhaut 6 des nur zum Teil gezeigten Flugzeugs her zugänglich gemacht werden. Das Ventil 4 dient dazu, das Abfließen von in dem Tank 2 gelagerten Abwässern nach Bedarf zu unterbinden oder zu erlauben.
1 zeigt darüber hinaus einen Teil des den Tank 2 aufnehmenden Flugzeugrumpfes mit der Rumpfaußenhaut 6 und weiteren Strukturbauteilen 7. Während des Reiseflugs oder auch bei Flugmanövern kann der Rumpf eines modernen Verkehrsflugzeugs durch Druckdifferenzen, durch tiefe Temperaturen der umgebenden Atmosphäre und auch durch mittels Ruderausschlägen eingeleitete Lasten eine Verformung und Verwindung erfahren. Bei den üblichen Größen des auf einem Lagerbock 8 an der Rumpfstruktur gelagerten Tanks 2 können derartige Verformungen und Verwindungen dazu führen, dass sich die fest mit dem Tank 2 verbundene Rohrleitung 3 bezüglich des „waste service panels“ 5 und damit auch gegenüber dem an diesem befestigten Ventil 4 quer zu einer Längsachse L' des Ventils 4 und/oder entlang der Längsachse L' verschiebt. Diese Verschiebung kann bei üblichen Abwassertanks in Flugzeugen zum Beispiel einige Millimeter, beispielsweise ca. 5 mm, betragen. Je nach Verformung und/oder Verwindung des Rumpfes kommt es also zu einer Verschiebung der Rohrleitung 3 entlang der Längsachse L' und/oder zu einem Achsversatz einer Längsachse L der Rohrleitung 3 gegenüber der Längsachse L' des Ventils 4.
Ferner kann es auch vorkommen, dass die Bewegung des Tanks 2 bezüglich des „waste service panels“ 5 dazu führt, dass sich die Längsachse L der Rohrleitung 3 zu der Längsachse L' des Ventils 4 um eine oder mehrere zu einer der Längsachsen L, L' senkrechte Richtungen neigt und/oder die Rohrleitung 3 sich um eine der Längsachsen L, L' um einige Winkelgrad verdreht.
Um Relativbewegungen des Tanks 2 bezüglich des „waste service panels“ 5 auszugleichen, wird die Rohrleitung 3 nicht starr mit dem Ventil 4 verbunden, sondern mittels einer beweglichen Kupplung 11. Die 2 bis 6 zeigen Ausführungsbeispiele der Kupplung 11, wie sie zum Anschluss des Tanks 2 der 1 vorteilhaft zum Einsatz kommen.
Das erste Ausführungsbeispiel der beweglichen Kupplung 11 für eine Rohrleitung, wie es in 2 dargestellt ist, weist ein Tauchrohr 12, ein Gegenstück 13 und ein verschiebbares Bauteil 14 auf. Das Gegenstück 13 ist mit einer Aufnahme 15 ausgestattet, in der ein Abschnitt 16 des verschiebbaren Bauteils 14 aufgenommen ist.
Das Gegenstück 13 ist ferner mit einem Durchgang 17 versehen. In den Durchgang 17 ist das Tauchrohr 12 eingeführt, wobei bei dem Beispiel der 2 ein unterer Abschnitt des Tauchrohrs 12 in dem Durchgang 17 aufgenommen ist.
Die Aufnahme 15 erstreckt sich ausgehend von dem Durchgang 17. In der Aufnahme 15 ist der Abschnitt 16 derart aufgenommen, dass das verschiebbare Bauteil 14 entlang einer Richtung R, die zu einer Längsachse A des Tauchrohrs 12 nicht parallel verläuft, sondern zu dieser geneigt ist, beispielsweise zur Längsachse A senkrecht steht, relativ zu dem Gegenstück 13 verschoben werden kann. Die Verschiebbarkeit des verschiebbaren Bauteils 14 ist durch den Pfeil 18 angedeutet.
Das verschiebbare Bauteil 14 ist weiterhin mit einer Aussparung 19 versehen, durch die das Tauchrohr 12 hindurchgeführt ist.
2 zeigt die bewegliche Kupplung 11 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in einem „neutralen“ Zustand, in dem das verschiebbare Bauteil 14 in der Weise angeordnet ist, dass die Aussparung 19 bezüglich des Durchgangs 17 des Gegenstücks 13 im Wesentlichen mittig angeordnet ist. Eine Längsachse A' des Gegenstücks 13 verläuft in diesem Zustand durch die Mitte der Aussparung 19. Ferner sind in 2 die Längsachsen A und A' nicht zueinander geneigt, sondern fallen zusammen. Das Tauchrohr 12 erstreckt sich entlang der Längsachse A' des Gegenstücks 13 mittig in den Durchgang 17 hinein. In diesem Zustand liegt das verschiebbare Bauteil 14 in einem ersten Dichtbereich 21 an dem Tauchrohr 12 dicht an. Weiterhin liegt das verschiebbare Bauteil 14 in diesem Zustand in einem zweiten Dichtbereich 22 an dem Gegenstück 13 dicht an. Dadurch wird mittels der beweglichen Kupplung 11 eine fluidführende, dichte Verbindung des Gegenstücks 13 und des Tauchrohrs 12 hergestellt. Eine mögliche Durchströmung ist als Flüssigkeitsstrom F in 2 in doppelt strichpunktierter Linie angedeutet.
Kommt es zu einer relativen Verschiebung des Tauchrohrs 12 bezüglich des Gegenstücks 13 in Richtung R, wie durch den Pfeil 18 angedeutet, dann wird das verschiebbare Bauteil 14 zusammen mit dem Tauchrohr 12 in der Aufnahme 15 verschoben. Die dichte Anlage des verschiebbaren Bauteils 14 an dem Tauchrohr 12 im ersten Dichtbereich 21 und an dem Gegenstück 13 in dem zweiten Dichtbereich 22 bleibt bei dieser Relativbewegung erhalten.
Auch entlang der Längsachse A' kann eine Verschiebung von Tauchrohr 12 und Gegenstück 13 zueinander kompensiert werden. Während das verschiebbare Bauteil 14 in dem ersten Dichtbereich 21 weiterhin an dem Tauchrohr 12 dicht anliegt, kann das Tauchrohr 12 durch die Aussparung 19 in den Durchgang 17 eingeschoben oder aus diesem herausgezogen werden. Dabei gleitet das verschiebbare Bauteil 14 in dem ersten Dichtbereich 21 auf dem Tauchrohr 12. Die maximal ausgleichbare Verschiebung in Achsrichtung A' kann durch geeignete Wahl der Länge des sich in den Durchgang 17 hinein erstreckenden Abschnitts des Tauchrohrs 12 und durch die Wahl der Länge des Durchgangs 17 in gewünschter Weise eingestellt werden.
Eine bewegliche Kupplung 11 gemäß einem weiteren, zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt die 3. Es sind ein Tauchrohr 12, ein abschnittsweise rohrförmig ausgebildetes Gegenstück 13 mit einem Durchgang 17 und ein verschiebbares Bauteil 14 vorgesehen. Die Kupplung 11 der 3 weist, soweit nachfolgend nichts anderes angegeben ist, sämtliche Merkmale auf, die vorstehend bereits bezüglich des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung erwähnt wurden und daher im Sinne einer knappen Darstellung hier nicht wiederholt werden sollen.
Gegenüber der Kupplung 11 des ersten Ausführungsbeispiels unterscheidet sich die Kupplung 11 der 3 jedoch dadurch, dass das Tauchrohr 12 und das Gegenstück 13 in 3 jeweils mit einem Flansch 23, 24 versehen sind, mittels derer das Tauchrohr 12 bzw. das Gegenstück 13 mit einem weiteren Bauteil zur Herstellung einer fluidführenden Verbindung zum Beispiel im Wesentlichen starr verbunden werden können. Die weiteren Bauteile sind gestrichelt beispielhaft angedeutet. Beispielsweise kann das Tauchrohr 12 mit der Rohrleitung 3 der 1 oder direkt mit dem Tank 2 verbunden werden, und das Gegenstück 13 kann mit dem Ventil 4 verbunden werden. Alternativ könnte zwischen das Gegenstück 13 und das Ventil 4 ein zusätzlicher Rohrabschnitt eingesetzt werden, der mit dem Gegenstück 13 und dem Ventil 4 starr verbunden ist. Das Gegenstück 13 könnte aber auch als ein Anschlussabschnitt des Ventils 4 ausgebildet sein.
Das Tauchrohr 12 der 3 weist einen im Wesentlichen kreisrund ausgebildeten Außenquerschnitt und eine im Wesentlichen zylindrische Außenoberfläche 31 auf. Auch ein Innenquerschnitt der Aussparung 19 des verschiebbaren Bauteils 14, durch die sich das Tauchrohr 12 hindurch erstreckt, ist im Wesentlichen kreisrund ausgeführt. Das Tauchrohr 12 der 3 kann für eine Anwendung der Kupplung 11 in der Tankanordnung 1 der 1 in einem Passagierflugzeug einen Innendurchmesser D von beispielsweise 4 Zoll oder 100 mm aufweisen, jedoch ist es auch möglich, ein Tauchrohr 12 mit einem beliebigen anderen Innendurchmesser D zu wählen.
Das in 3 gezeigte verschiebbare Bauteil 14 der beweglichen Kupplung 11 ist mehrteilig mit einem Grundkörper 26 und einem elastischen Dichtelement ausgebildet. Wie aus der 3 deutlich wird, ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der erste Dichtbereich 21 im Bereich einer dem Tauchrohr 12 zugewandten Oberfläche 25 der Aussparung 19 angeordnet. Das Dichtelement ist als ein O-Ring 27 ausgebildet, der in eine in dem ersten Dichtbereich 21 in der Oberfläche 25 der Aussparung 19 vorgesehene Nut 28 eingelegt ist. In dem ersten Dichtbereich 21 bildet der O-Ring 27, bei nicht eingesetztem Tauchrohr 12, eine Rundung aus. Wird das Tauchrohr 12 in die Aussparung 19 eingesetzt, dann wird der O-Ring 27 entlang des Umfangs des Tauchrohrs 12 etwas komprimiert und liegt umlaufend dicht an der Außenoberfläche 31 des Tauchrohrs 12 und an der Innenoberfläche der Nut 28 an.
Wie 3 weiter zeigt, ist die Aufnahme 15 als ein Schacht ausgebildet. Der Schacht umgibt das Tauchrohr 12 entlang einer Umfangsrichtung des Tauchrohrs 12 vollständig und erstreckt sich im Wesentlich entlang der Richtung R, die zu dem Gegenstück 13 radial verläuft, nach außen, weg von dem Durchgang 17 des Gegenstücks 13.
Die Aufnahme 15 ist ferner mit zwei einander gegenüberliegenden Wänden 32 und 33 ausgebildet, die zueinander im Wesentlichen parallel, zu der Längsachse A des Tauchrohrs 12 und zu der Längsachse A' des Gegenstücks 13 aber nichtparallel verlaufen. Das verschiebbare Bauteil 14 ist zwischen den Wänden 32 und 33 in Pfeilrichtung 18 verschiebbar geführt. Um das verschiebbare Bauteil 14 in die Aufnahme 15 in einfacher Weise einsetzen zu können, weist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung das Gegenstück 13 einen Abdeckring 34 und ein Basisteil 38 auf, wobei der Abdeckring 34 mit Hilfe von Befestigungsmitteln 35, die zum Beispiel als Schrauben ausgebildet sein können, lösbar an dem Basisteil 38 befestigt ist. In 3 wird die obere Wand 33 der Aufnahme 15 durch den Abdeckring 34 gebildet, während die untere Wand 32 und eine radiale Abschlusswand der Aufnahme 15 von dem Basisteil 38 ausgebildet werden.
An dem Grundkörper 26 des verschiebbaren Bauteils 14, wie es in 3 skizziert ist, sind zwei elastische Lippen 36 ausgebildet, welche sich im Wesentlichen in Richtung R radial nach außen in die Aufnahme 15 hinein erstrecken. In Richtung der in 3 wiederum aufeinanderfallenden Längsachsen A, A' betrachtet ist das verschiebbare Bauteil 14 im Wesentlichen kreisringförmig ausgebildet. Die elastischen Lippen 36 sind bevorzugt zueinander symmetrisch ausgeführt und erstrecken sich entlang des gesamten Umfangs des kreisringförmigen verschiebbaren Bauteils 14.
Die elastischen Lippen 36 sind an einer dem Tauchrohr 12 abgewandten Seite 37 des verschiebbaren Bauteils 14 angeordnet. An der Seite 37 erstreckt sich zwischen den Lippen 36 von dem Grundkörper 26 auch ein, ebenfalls kreisringförmiger, Steg 41 radial in Richtung R. Der Steg 41 ist in Richtung R gemessen kürzer ausgebildet als die elastischen Lippen 36. Auf dem Steg 41 liegt von der Seite 37 her ein als O-Ring 42 ausgebildeter Dichtring auf. Durch die kürzere Ausbildung des Stegs 41 ist der O-Ring 42 zwischen einander zugewandten Oberflächen der Lippen 36 angeordnet.
Der O-Ring 42 wird beim Zusammenbau des verschiebbaren Bauteils 14 elastisch auf den Steg 41 gespannt und liegt an den einander zugewandten Oberflächen der Lippen 36 an, wodurch der O-Ring 42 durch die elastische Verformbarkeit seines Querschnitts die beiden Lippen 36 federnd auseinanderspreizt. Wie in 3 dargestellt, werden die Lippen 36 auf diese Weise gegen die Wände 32 und 33 der Aufnahme 15 gedrückt, wodurch das verschiebbare Bauteil 14 dicht an der Aufnahme 15, und damit an dem Gegenstück 13, anliegt. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Kupplung 11 ist somit der zweite Dichtbereich 22 sowohl im Bereich der oberen Wand 33 als auch im Bereich der unteren Wand 32 der Aufnahme 15 ausgebildet.
Die Funktion der beweglichen Kupplung 11, wie sie vorstehend unter Bezugnahme auf das Ausführungsbeispiel der 3 beschrieben wurde, soll nachfolgend anhand der 4A bis 4E noch im Detail erläutert werden. In jedem der in den 4A bis 4E gezeigten Zustände der beweglichen Kupplung 11 ist zwischen dem Gegenstück 13 und dem Tauchrohr 12 eine fluidführende Kopplung hergestellt. Flüssigkeit, beispielsweise Abwasser, kann die bewegliche Kupplung 11 in Richtung F durchströmen, ohne dass zwischen dem Gegenstück 13 und dem verschiebbaren Bauteil 14 oder zwischen dem verschiebbaren Bauteil 14 und dem Tauchrohr 12 Flüssigkeit austritt.
4A zeigt die Kupplung 11 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in ihrem „neutralen“ Zustand. Damit soll ein Zustand bezeichnet werden, in dem die Längsachse A des Tauchrohrs 12 und die Längsachse A' des Gegenstücks 13 miteinander übereinstimmen. Das Tauchrohr 12 ragt hierbei derart ein Stück weit in den Durchgang 17 hinein, dass es in beide Richtungen entlang der Längsachse A, A' verschoben werden kann, ohne aus der Aussparung 19 herauszurutschen.
Eine derartige Relativbewegung des Tauchrohrs 12 bezüglich des Gegenstücks 13 zeigt die 4B, in der das Tauchrohr 12 eine Verschiebung in Pfeilrichtung 20 entlang der Längsachsen A, A' erfahren hat. Hierbei gleitet der O-Ring 27 auf der Außenoberfläche 31 des Tauchrohrs 12. Für die in 1 skizzierte Anwendung der beweglichen Kupplung 11 zum Anschluss des Abwassertanks eines Flugzeugs kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Tauchrohr 12 um eine Strecke zwischen 5 mm und 10 mm in jede der Richtungen entlang der Längsachsen A, A' durch Verschieben aus der „neutralen“ Position der 4A ausgelenkt werden kann, ohne dass das Tauchrohr 12 aus der Aussparung 19 herausrutscht.
Beim Übergang von dem „neutralen“ Zustand der 4A in den Zustand der 4C erfährt das Tauchrohr 12 bezüglich des Gegenstücks 13 einen Winkelversatz, mit anderen Worten, eine Rotation 43 um einen Winkel α um eine Achse, die zu der Längsachse A' des Gegenstücks 13 normal ausgerichtet ist. Der O-Ring 27 ermöglicht es, das mit einer als Zylinderfläche ausgebildeten Außenoberfläche 31 versehene Tauchrohr 12 um den Winkel α zu verkippen, ohne dass in dem ersten Dichtbereich 21 eine Undichtigkeit auftritt. Winkelversätze um einen Winkel α zwischen 0° und etwa 8° lassen sich mit der Kupplung 11 ausgleichen, wobei der O-Ring 27 bei Winkelversätzen in diesem Bereich kaum stärker als im „neutralen“ Zustand zusammengedrückt wird. Bei der in 1 dargestellten Anwendung im Flugzeugbau kann der typischerweise auszugleichende Winkel α beispielsweise zwischen 0° und etwa 1° betragen.
In der 4D ist eine Auslenkung des Tauchrohrs 12 entlang der radialen Richtung R, wie durch den Pfeil 18 angedeutet, skizziert. Die Längsachsen A und A' sind in 4D nicht mehr deckungsgleich, verlaufen aber immer noch parallel zueinander. In dem zweiten Dichtbereich 22 liegt das verschiebbare Bauteil 14 weiterhin am Gegenstück 13 dicht an, indem die Lippen 36 auf den Wänden 32, 33 der Aufnahme 15 gleiten. Für die in 1 gezeigte Anwendung kann beispielhaft eine Verschiebbarkeit des verschiebbaren Bauteils 14 aus der „neutralen Position“ in radialer Richtung R um eine Strecke von zwischen 5 mm und 10 mm vorgesehen sein.
4E zeigt schließlich eine zusammengesetzte Relativbewegung des Tauchrohrs 12 bezüglich des Gegenstücks 13, die eine Rotationsbewegung 43 um einen Winkel α sowie Verschiebebewegungen in den Pfeilrichtungen 18 und 20 umfasst.
In jedem der Zustände der beweglichen Kupplung 11, wie sie in den 4A bis 4E dargestellt sind, kann auf das Tauchrohr 12 zusätzlich eine Verdrehung um die Längsachse A oder um die Längsachse A' bezüglich des Gegenstücks 13 aufgebracht werden. Dabei gleitet der O-Ring 27 wiederum auf der Außenoberfläche 31 des Tauchrohrs 12 und liegt dichtend an dieser an.
Die bewegliche Kupplung 11, deren Funktion vorstehend in Bezug auf die 4A bis 4E erläutert wurde, ist somit in der Lage, Relativbewegungen des Tauchrohrs 12 bezüglich des Gegenstücks 13 auszugleichen, die aus Verschiebungen längs einer, mehrerer oder aller der drei Raumrichtungen, aus Rotationen, insbesondere um kleine Winkel von bis zu etwa 8°, um eine, mehrere oder alle dieser drei Raumrichtungen, oder aus beliebigen Kombinationen derartiger Verschiebungen und Rotationen zusammengesetzt werden können.
Das Tauchrohr 12 und das Gegenstück 13 des zweiten Ausführungsbeispiels der beweglichen Kupplung 11 sind vorzugsweise zumindest teilweise aus einem Metall, zum Beispiel aus Titan, aus einer Titanlegierung oder aus einem Stahl gefertigt.
Der Grundkörper 26 des verschiebbaren Bauteils 14 kann bei dieser Ausführungsform aus einem Metall, beispielsweise aus Titan, aus einer Titanlegierung oder aus einem Stahl, gefertigt und mit einer geeigneten reibungsmindernden Beschichtung versehen sein, insbesondere im Bereich der Oberflächen des Grundkörpers 26, die an den Wänden 32 und 33 anliegen. Beispielsweise kann als reibungsmindernde Beschichtung eine PTFE (Polytetrafluorethylen)-Beschichtung vorgesehen sein. Bevorzugt jedoch wird der Grundkörper 26 aus einem geeigneten Kunststoff, insbesondere aus PTFE (Polytetrafluorethylen) gefertigt. Die O-Ringe 27 und 42 sind bevorzugt aus einem geeigneten Industriegummimaterial, beispielsweise aus einem Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPDM), einem Polyurethan-Kautschuk oder einem Fluorsilikon-Kautschuk, hergestellt. Zur Reibungsminderung im ersten Dichtbereich 21 kann auch der O-Ring 27 mit einer PTFE-Beschichtung versehen sein.
Eine bewegliche Kupplung 11 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der 5 in ihrem „neutralen“ Zustand gezeigt. Die Kupplung 11 gemäß 5 ist in der Lage, Relativbewegungen des Gegenstücks 13 und des Tauchrohrs 12 in gleicher Weise auszugleichen, wie zu dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben. Nachfolgend werden lediglich die Unterschiede der Kupplung 11 des dritten Ausführungsbeispiels im Vergleich mit dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Die bewegliche Kupplung 11 des dritten Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel insbesondere dadurch, dass die Abdichtung des verschiebbaren Bauteils 14 gegenüber dem Gegenstück 13 in anderer Weise realisiert ist. Wie 5 zeigt, ist bei dem dritten Ausführungsbeispiel das verschiebbare Bauteil 14 als ein Kreisring ausgeführt, dessen Querschnittsform im Wesentlichen rechteckig mit einer eingearbeiteten, umlaufenden Nut 28 ausgebildet ist. In der Nut 28 ist ein O-Ring 27 angeordnet, der in dem ersten Dichtbereich 21 an dem Tauchrohr 12 dicht anliegt, wie zu dem zweiten Ausführungsbeispiel bereits beschrieben.
Auch bei dem dritten Ausführungsbeispiel ist eine Aufnahme 15 für einen Abschnitt 16 des verschiebbaren Bauteils 14 vorgesehen, die das Tauchrohr 12 entlang dessen Umfangsrichtung vollständig umgibt und einander gegenüberliegende, im Wesentlichen parallele Wände 32 und 33 aufweist.
In die untere Wand 32 der Aufnahme 15 ist eine ebenfalls das Tauchrohr 12 und die Aussparung 19 kreisringförmig umgebende Nut 44 eingearbeitet, in welche ein O-Ring 45 eingelegt ist. Mittels des O-Rings 45, der an einer ersten Stirnfläche 46 des verschiebbaren Bauteils 14 dicht anliegt, wird das verschiebbare Bauteil 14 in dem zweiten Dichtbereich 22 gegenüber dem Gegenstück 13 abgedichtet. Bei einer Verschiebung des verschiebbaren Bauteils 14 in der Aufnahme 15 gleitet der O-Ring 45 auf der Stirnfläche 46.
Bei dem Ausführungsbeispiel der 5 weist das verschiebbare Bauteil 14 einen Grundkörper 26 auf, der vorzugsweise aus einem Metall, beispielsweise aus einem Stahl, aus Titan oder aus einer Titanlegierung hergestellt ist. Die Nut 28 ist in den Grundkörper 26 eingearbeitet. Zur Verbesserung der Verschiebbarkeit des verschiebbaren Bauteils 14 entlang der radialen Richtung R kann das verschiebbare Bauteil 14 im Bereich der ersten Stirnfläche 46 und im Bereich einer zweiten Stirnfläche 47 mit einer reibungsmindernden Beschichtung 48, beispielsweise einer mit PTFE (Polytetrafluorethylen) gebildeten Beschichtung, versehen sein. Zusätzlich oder alternativ hierzu kann einer oder können beide der O-Ringe 27, 45 mit einer derartigen PTFE-Beschichtung versehen sein.
Eine bewegliche Kupplung 11 in Übereinstimmung mit einem vorteilhaften vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt die 6. Die Unterschiede der Kupplung 11 gemäß 6 gegenüber der Kupplung des zweiten Ausführungsbeispiels sollen nachfolgend erläutert werden.
Bei der beweglichen Kupplung 11 der 6 ist ein in 7A separat gezeigtes, verschiebbares Bauteil 14 vorgesehen, welches einteilig aus einem elastischen Material, beispielsweise aus einem Elastomer, gefertigt ist. Als elastisches Material kommen insbesondere geeignete Industriegummimaterialien, wie ein Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPDM), ein Polyurethan-Kautschuk oder ein Fluorsilikon-Kautschuk, in Frage.
Das bewegliche Bauteil 14 kann zum Beispiel durch ein geeignetes Gießverfahren hergestellt werden.
Um dem einteiligen verschiebbaren Bauteil 14 noch mehr Stabilität und Steifigkeit zu verleihen, kann bei einer in 7B dargestellten Variante in das elastische Material eine Metalleinlage 52 eingegossen sein, wobei die Metalleinlage 52 bevorzugt ebenfalls ringförmig ausgebildet ist.
Wie die 7A und 7B deutlich machen, ist auch das verschiebbare Bauteil 14 des vierten Ausführungsbeispiels ringförmig mit einer kreisrunden Aussparung 19 für das Durchführen des Tauchrohrs 12 ausgebildet.
Ein Abschnitt 51 des einteiligen verschiebbaren Bauteils 14 ist als ein in dem ersten Dichtbereich 21 an dem Tauchrohr 12 dicht anliegendes elastisches Dichtelement ausgebildet und ist derart eingerichtet, dass er sich, betrachtet in einer Ebene, in welcher die Längsachse A des Tauchrohrs 12 liegt, zu dem ersten Dichtbereich 21 hin verjüngt. In einem Endbereich des Abschnitts 51 ist das verschiebbare Bauteil 14 in dieser Ebene ferner mit einer Rundung 53 versehen, die beim Einführen des Tauchrohrs 12 etwas komprimiert wird, wodurch das verschiebbare Bauteil 14 an dem Tauchrohr 12 dicht anliegt, siehe 6. Die Rundung 53 und die Verjüngung des Abschnitts 51 begünstigen ein problemloses Ausgleichen von Rotationsbewegungen 43 (siehe 4C).
Das verschiebbare Bauteil 14 der Kupplung 11 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ist wiederum zwischen Wänden 32 und 33 einer Aufnahme 15 geführt, die an dem Gegenstück 13 ausgebildet ist. Eine ringförmige erste Stirnfläche 46 des verschiebbaren Bauteils 14 kommt dabei zur Anlage an die untere Wand 32 der Aufnahme 15, während eine zweite ringförmige Stirnfläche 47 zur Anlage an die obere Wand 33 gelangt.
Um die Dichtigkeit des Anliegens des verschiebbaren Bauteils 14 an dem Gegenstück 13 in dem zweiten Dichtbereich 22 bei dem vierten Ausführungsbeispiel noch zu verbessern, ist auf der ersten Stirnfläche 46 eine elastisch komprimierbare, abgerundet ausgebildete Erhebung 54 angeordnet. Die Erhebung 54 wird bei Einsetzen des verschiebbaren Bauteils 14 in die Aufnahme 15 beim Anliegen an der Wand 32 bereits durch vergleichsweise geringe wandnormale Kräfte zusammengedrückt. Dadurch wird die Dichtigkeit im zweiten Dichtbereich 22 verbessert, ohne dass die Verschiebbarkeit des verschiebbaren Bauteils 14 durch erhebliche Reibungskräfte an den Wänden 32 und 33 erschwert würde.
Bevorzugt ist auch das einteilige verschiebbare Bauteil 14 der 6, 7A und 7B mit einer reibungsmindernden Beschichtung, insbesondere einer mit PTFE (Polytetrafluorethylen) gebildeten Beschichtung, versehen, um bei guter Dichtigkeit in den ersten und zweiten Dichtbereichen 21, 22 eine gute Verschiebbarkeit bei geringer Reibung an den Wänden 32, 33 und an dem Tauchrohr 12 zu erreichen.
Wenngleich die Erfindung vorstehend vollständig beschrieben wurde, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern kann auf vielfältige Art und Weise modifiziert werden, ohne vom Gegenstand der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Insbesondere ist die Erfindung nicht auf ein Tauchrohr mit einem kreisrunden Außenquerschnitt beschränkt, wenngleich dies besonders vorteilhaft ist. Es ist auch denkbar, die Erfindung auf ein Tauchrohr mit einem anderen Außenquerschnitt anzuwenden, wobei dann der Innenquerschnitt der Aussparung auf den Außenquerschnitt des Tauchrohres vorzugsweise angepasst wird.
Darüber hinaus ist es auch denkbar, statt einer reibungsmindernden Beschichtung des verschiebbaren Bauteils und/oder der O-Ringe geeignete Oberflächenabschnitte des Tauchrohrs und/oder der Aufnahme reibungsmindernd, z.B. mit PTFE, zu beschichten.
Die Erfindung betrifft eine bewegliche Kupplung für eine Rohrleitung, welche insbesondere auf dem Gebiet der Luft- oder Raumfahrt zur Anwendung kommen kann. Die Kupplung weist ein Tauchrohr, ein Gegenstück und ein verschiebbares Bauteil auf. Das Gegenstück ist mit einem Durchgang versehen, in den das Tauchrohr eingeführt ist. Hierbei ist das Gegenstück mit einer Aufnahme ausgestattet, die sich von dem Durchgang ausgehend erstreckt. Ferner weist das verschiebbare Bauteil eine Aussparung auf. Durch die Aussparung hindurch erstreckt sich das Tauchrohr. Ein Abschnitt des verschiebbaren Bauteils ist in der Aufnahme derart aufgenommen, dass das verschiebbare Bauteil relativ zu dem Gegenstück entlang einer zu einer Längsachse des Tauchrohrs nichtparallelen Richtung verschiebbar ist. Das verschiebbare Bauteil liegt bei einer Bewegung des Tauchrohrs relativ zu dem Gegenstück in einem ersten Dichtbereich an dem Tauchrohr und zugleich in einem zweiten Dichtbereich an dem Gegenstück dicht an.
Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf eine Tankanordnung mit einem Tank, mit einer mit dem Tank verbundenen Rohrleitung und mit einer derartigen beweglichen Kupplung sowie auf ein Luft- oder Raumfahrzeug mit einer derartigen beweglichen Kupplung und/oder mit einer derartigen Tankanordnung.
Bezugszeichenliste

1: Tankanordnung
2: Tank
3: Rohrleitung
4: Ventil
5: waste service panel
6: Rumpfaußenhaut
7: weitere Strukturbauteile (Rumpf)
8: Lagerbock
9: Außenseite (Rumpfaußenhaut)
11: bewegliche Kupplung
12: Tauchrohr
13: Gegenstück
14: verschiebbares Bauteil
15: Aufnahme
16: Abschnitt (verschiebbares Bauteil)
17: Durchgang
18: Pfeil (Verschiebebewegung)
19: Aussparung
20: Pfeil (Verschiebebewegung)
21: erster Dichtbereich
22: zweiter Dichtbereich
23: Flansch (Tauchrohr)
24: Flansch (Gegenstück)
25: Oberfläche (Aussparung)
26: Grundkörper (verschiebbares Bauteil)
27: O-Ring
28: Nut (erster Dichtbereich)
31: Außenoberfläche (Tauchrohr)
32: Wand (Aufnahme)
33: Wand (Aufnahme)
34: Abdeckring (Gegenstück)
35: Befestigungsmittel
36: Lippe
37: dem Tauchrohr abgewandte Seite (verschiebbares Bauteil)
38: Basisteil (Gegenstück)
41: Steg
42: O-Ring
43: Pfeil (Rotationsbewegung)
44: Nut
45: O-Ring
46: erste Stirnfläche (verschiebbares Bauteil)
47: zweite Stirnfläche (verschiebbares Bauteil)
48: reibungsmindernde Beschichtung
51: Abschnitt (verschiebbares Bauteil)
52: Metalleinlage
53: Rundung
54: Erhebung
A: Längsachse (Tauchrohr)
A': Längsachse (Gegenstück)
B: Bereich
D: Innendurchmesser (Tauchrohr)
F: Flüssigkeitsstrom
L: Längsachse (Rohrleitung)
L': Längsachse (Ventil)
R: radiale Richtung (Gegenstück)
α: Winkel

Claims

Bewegliche Kupplung (11) für eine Rohrleitung, insbesondere zur Anwendung in der Luft- oder Raumfahrt, mit einem Tauchrohr (12); mit einem Gegenstück (13), welches einen Durchgang (17) aufweist, in den das Tauchrohr (12) eingeführt ist, wobei das Gegenstück (13) mit einer Aufnahme (15) versehen ist, die sich von dem Durchgang (17) ausgehend erstreckt; und mit einem verschiebbaren Bauteil (14), welches mit einer Aussparung (19) versehen ist, durch die sich das Tauchrohr (12) hindurch erstreckt; wobei ein Abschnitt (16) des verschiebbaren Bauteils (14) in der Aufnahme (15) derart aufgenommen ist, dass das verschiebbare Bauteil (14) relativ zu dem Gegenstück (13) entlang einer zu einer Längsachse (A) des Tauchrohrs (12) nichtparallelen Richtung (R) verschiebbar ist; und wobei das verschiebbare Bauteil (14) bei einer Bewegung des Tauchrohrs (12) relativ zu dem Gegenstück (13) in einem ersten Dichtbereich (21) an dem Tauchrohr (12) und zugleich in einem zweiten Dichtbereich (22) an dem Gegenstück (13) dicht anliegt.
Bewegliche Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Dichtbereich (21) im Bereich einer dem Tauchrohr (12) zugewandten Oberfläche (25) der Aussparung (19) angeordnet ist.
Bewegliche Kupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass, betrachtet in einem Querschnitt in einer Ebene, in welcher die Längsachse (A) des Tauchrohrs (12) liegt, das verschiebbare Bauteil (14) in dem ersten Dichtbereich (21) mit einer Rundung (53) ausgebildet ist und/oder dass sich das verschiebbare Bauteil (14), betrachtet in einem Querschnitt in dieser Ebene, zu dem ersten Dichtbereich (21) hin verjüngt.
Bewegliche Kupplung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das verschiebbare Bauteil (14) einteilig aus einem elastischen Material, insbesondere einem Elastomer, oder einteilig aus einem elastischen Material, insbesondere einem Elastomer, mit einer in das elastische Material eingebetteten Metalleinlage (52) ausgebildet ist, wobei ein Abschnitt (51) des verschiebbaren Bauteils (14) als ein in dem ersten Dichtbereich (21) an dem Tauchrohr (12) dicht anliegendes elastisches Dichtelement ausgebildet ist.
Bewegliche Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das verschiebbare Bauteil (14) zwei- oder mehrteilig mit einem Grundkörper (26) und einem an dem Grundkörper (26) und in dem ersten Dichtbereich (21) an dem Tauchrohr (12) dicht anliegenden elastischen Dichtelement (27) ausgebildet ist.
Bewegliche Kupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (26) in dem ersten Dichtbereich (21) eine Nut (28) aufweist und dass das Dichtelement (27) als ein in die Nut (28) eingelegter Dichtring (27), insbesondere als ein O-Ring (27), ausgebildet ist.
Bewegliche Kupplung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (15) einander gegenüberliegende, zu der Längsachse (A) des Tauchrohrs (12) nichtparallele Wände (32, 33) aufweist, zwischen welchen das verschiebbare Bauteil (14) verschiebbar geführt ist, wobei der zweite Dichtbereich (22) im Bereich zumindest einer der Wände (32, 33) angeordnet ist.
Bewegliche Kupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das verschiebbare Bauteil (14) eine ringförmige Stirnfläche (46) aufweist, auf welcher eine elastisch komprimierbare, bevorzugt abgerundet ausgebildete, Erhebung (54) vorgesehen ist, die für das dichte Anliegen des verschiebbaren Bauteils (14) in dem zweiten Dichtbereich (22) an einer der Wände (32) der Aufnahme (15) dicht anliegt.
Bewegliche Kupplung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das verschiebbare Bauteil (14) an einer dem Tauchrohr (12) abgewandten Seite (37) mit für das dichte Anliegen des verschiebbaren Bauteils (14) in dem zweiten Dichtbereich (22) jeweils an einer der Wände (32, 33) der Aufnahme (15) dicht anliegenden elastischen Lippen (36) ausgebildet ist.
Bewegliche Kupplung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass an dem verschiebbaren Bauteil (14) zwischen den elastischen Lippen (36) ein Steg (41) ausgebildet ist, wobei auf dem Steg (41) ein Dichtring (42), insbesondere ein O-Ring (42), aufliegt, der zwischen einander zugewandten Oberflächen der elastischen Lippen (36) angeordnet ist und die elastischen Lippen (36) durch seine Elastizität federnd bis zur Anlage der elastischen Lippen (36) an die Wände (32, 33) der Aufnahme (15) auseinanderspreizt.
Bewegliche Kupplung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Wände (32) mit einer Nut (44) versehen ist, in der ein Dichtring (45), insbesondere ein O-Ring (45), für das dichte Anliegen des verschiebbaren Bauteils (14) in dem zweiten Dichtbereich (22) angeordnet ist.
Bewegliche Kupplung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (15) als ein das Tauchrohr (12) entlang einer Umfangsrichtung des Tauchrohrs (12) vollständig umgebender und sich von dem Durchgang (17) insbesondere im Wesentlichen radial nach außen erstreckender Schacht ausgebildet ist.
Bewegliche Kupplung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außenquerschnitt des Tauchrohrs (12) und ein Innenquerschnitt der Aussparung (19) des verschiebbaren Bauteils (14) jeweils im Wesentlichen kreisrund ausgebildet sind.
Tankanordnung (1), insbesondere für ein Luft- oder Raumfahrzeug, mit einem Tank (2), einer mit dem Tank (2) verbundenen Rohrleitung (3) und einer beweglichen Kupplung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die bewegliche Kupplung (11) die Rohrleitung (3) mit einer Einrichtung (4, 5), die bezüglich des Tanks (2) eine Beweglichkeit aufweist, zur Herstellung einer fluidführenden Verbindung des Tanks (2) mit der Einrichtung (4, 5) koppelt.
Luft- oder Raumfahrzeug, insbesondere Flugzeug, mit einer beweglichen Kupplung (11) für eine Rohrleitung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 und/oder mit einer Tankanordnung (1) nach Anspruch 14.