DE102012014309A1

DE102012014309A1 - Partikelabscheider für eine Luftleitung, Luftverteilungssystem, Verwendung eines Partikelabscheiders und Flugzeug

Info

Publication number: DE102012014309A1
Application number: DE102012014309.5A
Authority: DE
Inventors: Ralph Schönherr; Marc AHLBURG; Stefan Ertl; Marco HINZ; Alfred Huber; Ingo Hildebrand; Ivo SCHINDLER; Dariusz Krakowski
Original assignee: Airbus Operations GmbH; Diehl Aircabin GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH; Diehl Aviation Laupheim GmbH
Priority date: 2012-07-19
Filing date: 2012-07-19
Publication date: 2014-01-23
Anticipated expiration: 2032-07-20
Also published as: US9457303B2; US20140020347A1; DE102012014309B4

Abstract

Ein Partikelabscheider (2) umfasst eine Rohrleitung, die einen Fluidfluss in einer gekrümmten Strömungsrichtung erlaubt und einen Einlaufbereich (4), einen sich in Strömungsrichtung am Einlaufbereich anschließenden gekrümmten Umlenkungsbereich (10) mit einer Innenwandung (14) und einer Außenwandung (16) aufweist und einen Begrenzungskörper (18), der zumindest abschnittsweise zwischen der Innenwandung (14) du der Außenwandung (16) im Innern des Umlenkungsbereichs (10) verläuft und in die gleiche Richtung gekrümmt ist wie der Umlenkungsbereich (10).

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft einen Partikelabscheider für eine Luftleitung, ein Luftverteilungssystem in einem Flugzeug, die Verwendung eines Partikelabscheiders, sowie ein Flugzeug mit mindestens einer Luftleitung und einem Partikelabscheider.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Zum Bereitstellen eines für Passagiere angenehmen Klimas an Bord eines Verkehrsflugzeugs wird üblicherweise ein Klimatisierungssystem eingesetzt, welches aufbereitete Luft durch eine Vielzahl von Luftauslässen in eine Passagierkabine leitet. In bestimmten Betriebsfällen, bei denen relativ hohe Außentemperaturen und eine hohe Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft zu bewältigen sind, können Klimaaggregate Eis absondern, das sich in angrenzenden Rohren eines Luftverteilungssystems ansammelt. Zum Verhindern von Druckverlusten in den Rohren wird das Eis üblicherweise zyklisch abgetaut, wobei sich größere Eisansammlungen aus den Rohren lösen können. Diese zerkleinern sich beim Aufprall auf nachfolgende Rohrwände und gelangen mitunter als Eispartikel durch Luftauslässe in die Passagierkabine. Die Eispartikel weisen dabei eine Größe auf, die ungefähr mit der von Hagel zu vergleichen ist.
Im Stand der Technik ist bekannt, gitterförmige oder bauschige Rückhalteelemente in einem Luftverteilungssystem zu verwenden, wodurch Druckverluste hervorgerufen werden. Da die Größenverteilung der Eispartikel jedoch relativ willkürlich ist, können Eispartikel auch teilweise durch gitterförmige Rückhalteelemente durchtreten oder deren Öffnungen zumindest teilweise verstopfen.
DE 2 114 721 offenbart eine Vorrichtung zum Abscheiden von Partikeln aus einem Gasstrom mit einem Strömungsgitter mit mehreren nebeneinander angeordneten Kanalwänden und mit zur gegen die Strömungsrichtung offenen Fangrinnen zum Ableiten von abgeschiedenen Partikeln, wobei der Krümmungshalbmesser und/oder der Abstand jeweils benachbarter Kanalwände in Strömungsrichtung stetig abnimmt.
DE 10 2006 039 647 A1 offenbart einen Partikelabscheider mit einem Einlauf für eine Partikel aufweisende Luftströmung, einer S-förmigen Umlenkung und einer darunter angeordneten Prallfläche, auf die die in einem Gasstrom enthaltenen Partikel schwerkraftbedingt aufprallen und abgeführt werden.
DE 10 2009 034 410 A1 offenbart einen Eisabscheider für eine Luftleitung mit einer gekrümmten Luftleitfläche und einer daran anschließenden Fangtasche, in die Eispartikel aus einem auf den Eisabscheider fließenden Luftstrom durch ihre Trägheitskraft geraten.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Vor dem Hintergrund des dargelegten Standes der Technik könnte eine Aufgabe der Erfindung darin liegen, eine mechanisch möglichst einfache und ein geringes Gewicht aufweisende Vorrichtung zum Verhindern des Durchtritts von Eispartikeln aus einem Klimatisierungssystem in eine Passagierkabine eines Flugzeugs vorzuschlagen, die möglichst zuverlässig Eispartikel mit beliebiger Größe aufhält, ohne jedoch den Strömungswiderstand einer Luftleitung oder eines betreffenden Luftauslasses zu erhöhen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Partikelabscheider mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Der erfindungsgemäße Partikelabscheider umfasst eine Rohrleitung, die einen Fluidfluss in einer gekrümmten Strömungsrichtung erlaubt, aufweisend einen Einlaufbereich, einen sich in Strömungsrichtung am Einlaufbereich anschließenden gekrümmten Umlenkungsbereich mit einer Innenwandung und einer Außenwandung und einen Begrenzungskörper, der zumindest abschnittsweise zwischen der Innenwandung und der Außenwandung im Innern des Umlenkungsbereichs verläuft und in die gleiche Richtung gekrümmt ist wie der Umlenkungsbereich, wobei der Begrenzungskörper in Strömungsrichtung weniger stark gekrümmt ist als die Außenwandung, so dass sich zwischen dem Begrenzungskörper und der Außenwandung eine zum Einlaufbereich offene und sich in Strömungsrichtung verjüngende Tasche zum Auffangen von Partikeln bildet.
Auf Partikel, z. B. Eispartikel, in einer Luftströmung wirken Kräfte aufgrund von praktisch unvermeidbaren Partikel-Wandflächen-Kollisionen innerhalb einer Rohrleitung, aufgrund eines Strömungswiderstands und aufgrund der Gravitation, die in ihrer Gesamtheit die Flugbahn der Partikel innerhalb der Luftströmung bestimmen. Aus den Kräften folgt neben translatorischen Komponenten eine gewisse Partikelrotation und hieraus eine Magnuskraft, die als Querkraft wirkt. Die Anordnung der Partikel in einem Strömungsquerschnitt unterliegt damit einer gewissen stochastischen Verteilung.
Der Einlaufbereich der Rohrleitung in Form eines insbesondere geradlinigen Rohrabschnitts kann die Partikelverteilung weitgehend stabilisieren, so dass sich eine gleichmäßige, geradlinige Flugbewegung der Partikel einstellt. Simulationen haben überraschend gezeigt, dass sich Eispartikel in einem hinreichend langen, horizontal angeordneten Rohr aufgrund der dominierenden Gravitation bei einer Strömungsgeschwindigkeit von beispielsweise 20 m/s überwiegend in der unteren Hälfte des Querschnitts der Rohrleitung stochastisch verteilen. Entsprechende Mittel zum effektiven Abscheiden der Partikel können sich daher auf diese untere Hälfte konzentrieren.
Der im Anschluss folgende Umlenkungsbereich hat aufgrund seiner Krümmung eine Umlenkung der Luftströmung zur Folge. Aufgrund ihrer Dichte, die deutlich größer als die der strömenden Luft ist, sind die Partikel nicht in der Lage, dem Gasstrom unmittelbar bei Einleitung der Krümmung zu folgen. Sie sind daher vorrangig bestrebt, im Zustand einer geradlinigen gleichförmigen Bewegung zu verbleiben und prallen dabei überwiegend auf die als Abscheide- bzw. Auffangfläche wirkende Außenwandung auf. Die Außenwandung ist dabei als eine im Innern des Abscheiders liegende Fläche einer krümmungsäußeren Begrenzung des Abscheiders zu verstehen. Die Innenwandung ist analog dazu als eine im Innern des Abscheiders liegende Fläche einer krümmungsinneren Begrenzung des Abscheiders zu verstehen.
Die Krümmung des Umlenkungsbereichs, etwa um mindestens einen ersten Krümmungsmittelpunkt, kann dabei wie im Stand der Technik für Rohrbögen üblich ausgestaltet werden. Die Krümmung kann dabei einen gleichbleibenden Krümmungsradius aufweisen oder mit einer variablen Krümmung ausgestattet sein. In letzterem Fall können mehrere erste Krümmungsmittelpunkte vorgesehen sein. Der Verlauf der Krümmung ist bevorzugt kontinuierlich, wobei die Krümmung ansteigen, konstant bleiben oder abfallen kann.
Der in der Rohrleitung angeordnete und ebenfalls gekrümmte Begrenzungskörper nutzt das Trägheitsverhalten der Partikel aus, indem er mit einer Einlaufkante von der Außenwandung des Umlenkungsbereichs beabstandet ist und damit einen taschenartigen Abfangraum zwischen der Außenwandung und dem Begrenzungskörper ausbildet, in dem sich die Partikel sammeln. Von dort können sie nicht mehr in die freie Luftströmung austreten, wenn eine Endkante des Begrenzungskörpers zumindest teilweise auf der Abscheidefläche aufliegt oder durch einen geringen Abstand den Partikeln einen stromabwärts gelegenen Weg versperrt. Liegt die Endkante des Begrenzungskörpers teilweise nicht auf der Außenwandung auf, kann ein Rückhaltegitter vorgesehen sein, das eine Lücke zwischen der Endkante des Begrenzungskörpers und der Außenwandung schließt.
Da weiterhin während eines normalen Betriebs eines Luftverteilungssystems stets eine Luftströmung zwischen der Einlaufkante und der Außenwandung vorliegt, kann ein Entweichen der Partikel stromaufwärts erschwert bzw. gänzlich verhindert werden. Die gefangenen Partikel müssen dementsprechend in dem Abfangraum verbleiben. Die Krümmung des Begrenzungskörpers ist zum Ausbilden einer sich verjüngenden Tasche geringer als die Krümmung des Umlenkungsbereichs und kann beispielsweise um mindestens einen zweiten Krümmungsmittelpunkt erfolgen, wobei die Krümmung ebenso gleichmäßig mit einem gleichbleibenden Krümmungsradius ausgestaltet sein oder einen variablen Krümmungsradius aufweisend ausgestaltet sein kann. Der Begrenzungskörper folgt dabei qualitativ der Krümmung des Umlenkungsbereichs und nähert sich zusätzlich in seinem Verlauf von der Einlaufkante zu der Endkante der Außenwandung.
Die Abscheideeffizienz kann dadurch verbessert werden, indem der Einlaufbereich zumindest bereichsweise geradlinig ausgestaltet ist und horizontal in dem betreffenden Flugzeug eingebaut wird, so dass sich eine gute stochastische Verteilung der Eispartikel in einer unteren Hälfte des Rohrleitungsquerschnitts einstellt. Die Stärke der Krümmung des Umlenkungsbereichs ist von dem jeweiligen Anwendungszweck abhängig, kann jedoch der Krümmung üblicher Umlenkungsbereiche entsprechen.
Der Begrenzungskörper kann mit Hilfe eines faserverstärkten Kunststoffs hergestellt werden, zum Beispiel aus GFK, CFK oder einem Kevlar aufweisenden Material, um ein geringes Gewicht realisieren zu können.
Weiterhin kann die Einlaufkante ein aerodynamisch optimiertes und insbesondere abgerundetes Profil aufweisen, bei dem strömungsinduzierte Geräusche und der Strömungswiderstand minimiert werden. Der Begrenzungskörper kann weiterhin als integrales Bauteil oder als ein Rahmen realisiert werden, der mit einem Stoff bespannt ist, wobei der Rahmen in der Rohrleitung beispielsweise durch Kleben oder Schrauben anbringbar ist. Hiermit ist eine besonders Gewicht sparende Ausführung möglich.
Durch einen mechanisch sehr einfachen Aufbau mit einem vorangehend erläuterten Begrenzungskörpers kann ein besonders kostengünstiger und dennoch sehr effektiver Partikelabscheider bereitgestellt werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Begrenzungskörper zumindest bereichsweise luftdurchlässig. Dies kann etwa durch ein feinmaschiges, netzartiges Material realisiert werden, welches auf einem nicht notwendigerweise luftdurchlässigen Rahmen oder dergleichen aufgespannt ist. Dies erlaubt das zumindest bereichsweise Durchströmen des Begrenzungskörpers während die Partikel in den Zwischenraum zwischen dem Begrenzungskörper und der Außenwandung geraten. Die auf den Begrenzungskörper wirkende Kraft kann damit deutlich begrenzt und die Effizienz des Partikelabscheiders kann deutlich verbessert werden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform erstreckt sich der Begrenzungskörper beginnend vom Übergang zwischen dem Einlaufbereich und dem Umlenkungsbereich in Strömungsrichtung. Hierdurch ist eine besonders effektive Trennung der Phasen der Zwei-Phasen-Strömung aus Luft und Partikeln möglich, da eine beruhigte und gleichmäßige Strömungsform direkt auf den Begrenzungskörper einwirken kann. Durch die resultierende beschränkte Größe des Begrenzungskörpers kann ein übermäßiger Materialeinsatz und damit ein übermäßiges Gewicht für den Partikelabscheider damit verhindert werden, wobei dennoch ein sehr effektives Abscheideergebnis erreicht wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform schließt der Begrenzungskörper stromabwärts mit der Außenwandung die Tasche zum Auffangen von Partikeln ab. Damit kann vollständig verhindert werden, dass dennoch Partikel zwischen dem Begrenzungskörper und der Außenwandung in die nachfolgende Luftströmung geraten können.
Eine vorteilhafte Ausführungsform weist ferner mindestens einen Partikelreflexionskörper auf, wobei der mindestens eine Partikelreflexionskörper an einer Innenwandung des Einlaufbereichs angeordnet ist, wobei die Innenwandung des Einlaufbereichs in die Innenwandung des Umlenkungsbereichs übergeht und der Partikelreflexionskörper dazu ausgestaltet ist, auftreffende Partikel in die Tasche abzulenken. Sollten trotz einer beispielsweise stochastischen Verteilung der Partikel in einer von dem Partikelreflexionskörper abgewandten Hälfte des Rohrleitungsquerschnitts vereinzelt Partikel in der zu dem Partikelreflexionskörper gewandten Hälfte des Rohrquerschnitts vorliegen, können diese durch Auftreffen auf den Partikelreflexionskörper in die andere Hälfte zurückgeworfen werden.
Der Reflexionskörper kann dabei bevorzugt als eine Auswölbung realisiert werden, die beim Auftreffen eines Partikels dieses wieder abprallen lässt. Die Auswölbung kann zum Erreichen eines kontinuierlichen Prallwinkelbereichs eine gekrümmte Formgebung aufweisen. Die Krümmung kann dabei um eine Achse erfolgen, die senkrecht auf einer Ebene liegt, welche durch die Laufrichtung des Umlenkungsbereichs und des Einlaufbereichs aufgespannt wird. Durch eine geeignete Anpassung der Krümmung des Reflexionskörpers können bestimmte Bereiche des Rohrquerschnitts bevorzugt mit Partikeln beworfen werden.
In einer weiter vorteilhaften Ausführungsform kann der Reflexionskörper mehrere in Strömungsrichtung hintereinander angeordnete und in das Innere der Rohrleitung ragende Erhebungen aufweisen. Diese könnten jeweils mit einem kreisabschnittsförmigen Querschnitt ausgeführt sein. Eine solche Anordnung von Reflexionskörpern kann sich dabei bis zu einem Übergang zwischen dem Einlaufbereich und dem Umlenkungsbereich hin erstrecken und beispielhaft aus zwei bis 10 einzelnen, bündig miteinander verbundenen Reflexionskörpern bestehen.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Erhebungen raupenförmig gestaltet. Dabei ist die Erhebung länglich und weist einen runden oder abgerundeten Querschnitt auf, sowie optional über die Länge der Erhebung verteilte und voneinander beabstandete Einschnürungen.
Eine vorteilhafte Ausführungsform weist ferner einen Ablauf auf, der in einem Übergangsbereich zwischen dem Einlaufbereich und der Außenwandung des Umlenkungsbereichs angeordnet ist. Dadurch kann etwa das beim Schmelzen von eingefangenen Eispartikeln entstehende Kondensat abgeführt werden, was das kontinuierliche oder nachträgliche Leeren des Abfangraums zwischen dem Begrenzungskörper und der Außenwandung ermöglicht. Der Ablauf kann dabei beispielhaft als eine Öffnung in Richtung der Schwerkraft des installierten Abscheiders oder als Schlauchanschluss ausgeführt sein.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Begrenzungsfläche zumindest abschnittsweise auch im Querschnitt in die gleiche Richtung gekrümmt wie die Außenwandung, jedoch mit einer geringeren Krümmung. Die Begrenzungsfläche weist demnach eine rinnenartige Form auf, deren Einwölbung der Strömungsrichtung folgt. Die Strömungsrichtung entspricht dabei einer Laufrichtung der Rohrleitung und könnte im Wesentlichen einer Verbindungslinie von Mittelpunkten aufeinander folgender Rohrquerschnitte sein. Dadurch ist die Tasche bzw. der Abfangraum zwischen dem Begrenzungskörper und der Abscheidefläche zumindest abschnittsweise sichelförmig bzw. halbmondförmig ausgestaltet. Neben einer besonders vorteilhaften Separationsleistung ist auch eine weitgehend unbeeinflusste Luftströmung möglich.
Für eine effiziente Abscheidung kann sich der Begrenzungskörper entlang des gesamten Umlenkungsbereichs erstrecken, so dass sich in einer vorteilhaften Ausführungsform eine Öffnung der Tasche in einem Übergang zwischen dem Einlaufbereich und dem Umlenkungsbereich oder weiter stromaufwärts befindet.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Luftverteilungssystem für ein Flugzeug mit mindestens einer Luftleitung, wobei der erfindungsgemäße Partikelabscheider als Eisabscheider in die Luftleitung integriert ist. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Einlaufbereich des in die Luftleitung integrierten Partikelabscheiders zumindest abschnittsweise horizontal in das Flugzeug integriert. Ein Teil der Luftleitung wird daher durch den Partikelabscheider selbst ausgeführt.
Weiterhin betrifft die Erfindung auch die Verwendung eines vorangehend erläuterten Partikelabscheiders in einer Luftleitung eines Flugzeugs.
Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Flugzeug mit mindestens einem Klimatisierungssystem, das mindestens ein Klimaaggregat, mindestens eine Mischkammer zum Mischen von Luft aus einer Kabine des Flugzeugs mit Frischluft und mindestens ein Luftverteilungssystem mit mindestens einer Luftleitung aufweist, wobei mindestens ein vorangehend beschriebener Partikelabscheider in die mindestens eine Luftleitung integriert ist. Auch hier ist bevorzugt, dass der Einlaufbereich des integrierten Partikelabscheiders horizontal angeordnet ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt einen erfindungsgemäßen Partikelabscheider im Schnitt.
2 zeigt ein Flugzeug mit einem Luftverteilungssystem und mindestens einem Partikelabscheider.
DETAILLIERTE DARSTELLUNG EXEMPLARISCHER AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Partikelabscheiders 2 in einer Schnittdarstellung. Exemplarisch wird hier ein Koordinatensystem gezeigt, dessen X-Achse nach links gerichtet ist, dessen Y-Achse in die Zeichnungsebene hinein verläuft und dessen Z-Achse in der Zeichnungsebene nach unten gerichtet ist. Exemplarisch verlauft die Schwerkraft, gekennzeichnet durch einen mit der Erdbeschleunigung g gekennzeichneten Pfeil, parallel zu der Z-Achse.
Der Partikelabscheider 2 weist einen Einlaufbereich 4 auf, der beispielhaft durch einen geradlinigen Rohrleitungsabschnitt 6 gebildet wird. Der Einlaufbereich 4 nimmt eine Zwei-Phasen-Strömung aus Luft und Partikeln, insbesondere Eispartikeln 8, auf, die in der Zeichnungsebene von links parallel zur X-Achse in den Einlaufbereich 4 einströmen. Die axiale Erstreckung des Einlaufbereichs 4 in X-Richtung sollte bevorzugt derart gewählt werden, dass sich innerhalb des geradlinigen Rohrleitungsabschnitts 6 eine geordnete Zwei-Phasen-Strömung einstellt, bei der die Eispartikel 8 möglichst stochastisch in einer unteren Hälfte des Rohrleitungsquerschnitts verteilt sind. Dem vorausgesetzt ist die Tatsache, dass der Einlaufbereich 4 horizontal ausgerichtet ist und die Gravitation auf die Eispartikel 8 einwirkt.
An den Einlaufbereich 4 schließt sich stromabwärts ein Umlenkungsbereich 10 an, der durch einen gekrümmten Rohrleitungsabschnitt 12 ausgebildet ist. In der beispielhaften Darstellung wird die Rohrmittelachse um 90° um die Y-Achse in der Zeichnungsebene nach oben verschwenkt. Die auf den gekrümmten Rohrleitungsabschnitt strömenden Eispartikel 8 sind aufgrund ihrer massebedingten Trägheit dazu bestrebt, eine gleichförmige geradlinige Bewegung beizubehalten, so dass sie nicht vollständig und unmittelbar der umgelenkten Luftströmung folgen können.
Der gekrümmte Rohrleitungsabschnitt 12 ist beispielhaft um einen in der Zeichnung nicht dargestellten ersten Krümmungsmittelpunkt auf einer ersten Seite I des Partikelabscheiders 2 gekrümmt, der sich oberhalb des Übergangs zwischen Einlaufbereich 4 und Umlenkungsbereich 10 befindet. Die erste Seite I ist demnach ein Krümmungsinnenbereich, wobei eine zu der ersten Seite I gerichtete Begrenzung des gekrümmten Rohrleitungsabschnitts 12 eine Innenwandung 14 ist. Ist eine nicht konstante Krümmung gewünscht, existieren weitere erste Krümmungsmittelpunkte, die jeweils für eine lokale Krümmung verantwortlich sind.
Eine von der Innenwandung 14 entgegengesetzte Außenwandung 16 des gekrümmten Rohrleitungsabschnitts wirkt als Abscheidefläche, die auf einer zweiten Seite II des Partikelabscheiders 2 liegt. Bedingt durch ihre Trägheit werden die Eispartikel 8 auf die Außenwandung 16 gedrängt, prallen dort auf und sammeln sich an. Ein Weitertransport der angehäuften Eispartikel 8 in Strömungsrichtung wird durch einen Begrenzungskörper 18 verhindert, der in dem gekrümmten Rohrleitungsabschnitt 12 angeordnet ist.
Der Begrenzungskörper 18 ist beispielhaft um mindestens einen zweiten Krümmungsmittelpunkt gekrümmt. Die Krümmung folgt dabei der Krümmungsrichtung des Umlenkungsbereichs 10, wobei jedoch eine stromaufwärts gerichtete Einlaufkante 20 von der Abscheidefläche 16 beabstandet ist und eine Endkante 22 vorgesehen ist, die der Einlaufkante 20 entgegengesetzt angeordnet ist und die Außenwandung 16 zumindest teilweise berührt. Hierdurch entsteht eine sich verjüngende Tasche 24 bzw. eine Sammelkammer, in der sämtliche Eispartikel 8 gefangen sind. Die Krümmung des Begrenzungskörpers 18 könnte demnach, sollte der gekrümmte Rohrleitungsabschnitt 12 eine konstante Krümmung aufweisen, eine zumindest abschnittsweise ellipsoide Krümmung besitzen. Wie vorangehend erläutert können auch mehrere zweite Krümmungsmittelpunkte 15 existieren, sollte der Begrenzungskörper 18 keine konstante Krümmung aufweisen.
Zur Verbesserung der stochastischen Verteilung der Eispartikel 8 in einer unteren Hälfte des Rohrleitungsquerschnitts des Einlaufbereichs 4 können mindestens ein Reflexionskörper 26 und beispielhaft eine Anordnung mehrerer Reflexionskörper 26 dazu verwendet werden, eine Reflexion von Eispartikeln 8 tief in den Querschnitt des Einlaufbereichs 4 bzw. des Umlenkungsbereichs 10 zu veranlassen. Damit kann die Separation von Eispartikeln 8 weiter verbessert werden.
Die in der Tasche 24 angesammelten Eispartikel 8 können durch Einwirkung der Umgebungstemperatur des Partikelabscheiders 2 und durch die sie tragende Luftströmung selbst geschmolzen werden. Folglich wird sich Wasser an der Außenwandung 16 sammeln und der Gravitation folgend beispielhaft in Richtung des Einlaufbereichs 4 fließen, vorausgesetzt, die Krümmung des Umlenkungsabschnitts 10 verläuft entgegen der Erdbeschleunigung g und der Einlaufbereich 4 ist horizontal gelagert. In einem Übergangsbereich zwischen dem Einlaufbereich 4 und dem Umlenkungsbereich 10 befindet sich ein Ablauf 28, der ein schwerkraftgetriebenes Austreten bzw. eine Drainage von Schmelzwasser erlaubt.
Das Schmelzwasser kann direkt in einen darunter liegenden Bereich tropfen und sich bei der Anwendung in einem Flugzeug in einer Bilge sammeln. Zusätzlich kann zum Schutz von elektrischen oder anderen Leitungen Schmelzwasser zumindest über kurze Strecken mit Hilfe von Silikonschläuchen oder dergleichen zu darunter liegenden Bereichen geleitet werden.
Die Schnittdarstellung A-A zeigt weiterhin eine räumliche Ausgestaltung des Begrenzungskörpers 18, der nicht nur eine Krümmung um die Y-Achse aufweist, sondern auch um die X-Achse. Dadurch entsteht eine Rinnenform mit einer Rinne 30, die sich als Einwölbung entlang der Laufrichtung des Partikelabscheiders 2 zu der Außenwandung 16 erstreckt. Wird von einem kreisrunden Querschnitt der beiden Rohrleitungsabschnitte 6 und 12 ausgegangen, kann hierdurch eine besonders gute Annäherung der Endkante 22 des Begrenzungskörpers 18 an die Außenwandung 16 erreicht werden und Unstetigkeiten und hieraus resultierende höhere Strömungswiderstände werden vermieden.
2 zeigt ein Flugzeug 32 in einer Seitendarstellung mit einem Teilschnitt. Das Flugzeug 32 weist ein Luftverteilungssystem mit Luftleitungen 34 auf, die Luft von einer Mischereinheit zu Luftauslässen in einer Passagierkabine 36 führen. Dort kann mindestens ein erfindungsgemäßer Partikelabscheider 2 integriert sein, wobei bevorzugt der Einlaufbereich 4 eines Partikelabscheiders 2 horizontal, d. h. parallel zu einer X-Achse des Flugzeugs 32 ausgerichtet sein sollte, um eine stochastische Verteilung der Eispartikel 8 in einer unteren Hälfte des Rohrleitungsquerschnitts zu erreichen.
Ergänzend sei darauf hinzuweisen, dass „aufweisend” keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „ein” oder „einer” keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkungen anzusehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 2114721 [0004]
DE 102006039647 A1 [0005]
DE 102009034410 A1 [0006]

Claims

Partikelabscheider (2), umfassend eine Rohrleitung, die einen Fluidfluss in einer gekrümmten Strömungsrichtung erlaubt, aufweisend – einen Einlaufbereich (4), – einen sich in Strömungsrichtung am Einlaufbereich (4) anschließenden gekrümmten Umlenkungsbereich (10) mit einer Innenwandung (14) und einer Außenwandung (16) und – einen Begrenzungskörper (18), der zumindest abschnittsweise zwischen der Innenwandung (14) und der Außenwandung (16) im Innern des Umlenkungsbereichs (10) verläuft und in die gleiche Richtung gekrümmt ist wie der Umlenkungsbereich (10), wobei der Begrenzungskörper (18) in Strömungsrichtung weniger stark gekrümmt ist als die Außenwandung (16), sodass sich zwischen dem Begrenzungskörper (18) der Außenwandung (16) eine zum Einlaufbereich (4) offene und sich in Strömungsrichtung verjüngende Tasche (24) zum Auffangen von Partikeln (8) bildet.
Partikelabscheider (2) nach Anspruch 1, wobei der Begrenzungskörper (18) zumindest bereichsweise luftdurchlässig ist.
Partikelabscheider (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei sich der Begrenzungskörper (18) beginnend vom Übergang zwischen dem Einlaufbereich (4) und dem Umlenkungsbereich (10) in Strömungsrichtung erstreckt.
Partikelabscheider (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Begrenzungskörper (18) stromabwärts mit der Außenwandung (16) die Tasche (24) zum Auffangen von Partikeln abschließt.
Partikelabscheider (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend mindestens einen Partikelreflexionskörper (26), wobei der mindestens eine Partikelreflexionskörper (26) an einer Innenwandung des Einlaufbereichs (4) angeordnet ist, wobei die Innenwandung des Einlaufbereichs (4) in die Innenwandung (14) des Umlenkungsbereich (10) übergeht und der Partikelreflexionskörper (26) dazu ausgestaltet ist, auftreffende Partikel (8) in die Tasche (24) abzulenken.
Partikelabscheider (2) nach Anspruch 5, wobei der mindestens eine Reflexionskörper (26) mehrere in Strömungsrichtung hintereinander angeordnete und in das Innere der Rohrleitung ragende Erhebungen aufweist.
Partikelabscheider (2) nach Anspruch 6, wobei die Erhebungen raupenförmig gestaltet sind.
Partikelabscheider (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend einen Ablauf (28), der in einem Übergangsbereich zwischen dem Einlaufbereich (4) und der Außenwandung (16) des Umlenkungsbereichs (10) angeordnet ist.
Partikelabscheider (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Begrenzungsfläche (16) zumindest abschnittsweise auch im Querschnitt in die gleiche Richtung gekrümmt ist wie die Außenwandung (16) des Umlenkungsbereichs (10), aber weniger stark als diese.
Partikelabscheider (2) nach Anspruch 9, wobei die Tasche (24) zumindest abschnittsweise im Querschnitt halbmondförmig ist.
Partikelabscheider (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich der Begrenzungskörper (18) entlang des gesamten Umlenkungsbereichs (10) erstreckt.
Partikelabscheider (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich eine Öffnung der Tasche (24) in einem Übergang zwischen dem Einlaufbereich (4) und dem Umlenkungsbereich (10) oder weiter stromaufwärts befindet.
Luftverteilungssystem für ein Flugzeug (32) mit mindestens einer Luftleitung (34), wobei mindestens ein Partikelabscheider (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 als Eisabscheider in die mindestens eine Luftleitung (34) integriert ist.
Verwendung eines Partikelabscheiders (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 als Eisabscheider in einer Luftleitung (34) eines Flugzeugs (32).