DE102018110364A1

DE102018110364A1 - Kraftstoffsystem für ein luftfahrzeug

Info

Publication number: DE102018110364A1
Application number: DE102018110364.6A
Authority: DE
Inventors: Gregg Wozniak
Original assignee: Gulfstream Aerospace Corp
Current assignee: Gulfstream Aerospace Corp
Priority date: 2017-05-09
Filing date: 2018-04-30
Publication date: 2018-11-15
Also published as: FR3066179A1; CN108869049A; US20180327106A1; FR3066179B1

Abstract

Ein Kraftstoffsystem für ein Luftfahrzeug weist einen Kraftstofftank auf, der zur Aufnahme von Kraftstoff ausgebildet ist, und eine Kraftstoffpumpe. Die Kraftstoffpumpe weist einen Motor auf, der in der Nähe des Kraftstofftanks angeordnet ist. Die Kraftstoffpumpe weist weiterhin eine Stromversorgung in elektrischer Verbindung mit dem Motor auf, die außerhalb des Kraftstofftanks angeordnet ist. Das Kraftstoffsystem weist weiterhin eine Isolatorkomponente auf, die zwischen der Stromversorgung und dem Kraftstofftank angeordnet ist. Die Isolatorkomponente weist einen spezifischen Widerstand auf, der höher ist als der spezifische Widerstand des Kraftstofftanks, um die Übertragung elektrischer Energie zwischen der Stromversorgung und dem Kraftstoff zu minimieren.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Fahrzeuge, und betrifft spezieller Luftfahrzeug-Kraftstoffsysteme.
HINTERGRUND
Ein beträchtlicher Aufwand in Bezug auf Test und Analyse ist dazu erforderlich, um Anforderungen bezüglich der einfachen und doppelten Fehlertoleranz in Bezug auf Regeln und Vorschriften anzugehen, welche das Verhindern einer Zündung (Explosion) im Kraftstofftank betreffen. Eine Vorgehensweise zum Angehen dieser Erfordernisse besteht darin, den Zugang elektrischer Energie in den Kraftstofftank zuzulassen, den Pegel der elektrischen Energie zu quantifizieren, das Design für den Pegel der elektrischen Energie auszulegen, und einen Test bei dem Pegel der elektrischen Energie durchzuführen. Wenn man den Zugang elektrischer Energie in den Kraftstofftank gestattet, müssen sämtliche vorhersehbaren Ausfallarten, welche eine Zündquelle erzeugen können, berücksichtigt werden, durch Test von Designs, Implementieren von Design-Änderungen, falls erforderlich, Erhöhen von Wartungsinspektionen, und die Erfüllung komplexer Zertifizierungsstrategien. Eine andere Vorgehensweise besteht darin, die Übertragung elektrischer Energie in den Kraftstofftank zu minimieren, wodurch die vorhersehbaren Ausfallarten minimiert werden. Eine Komponente des Kraftstoffsystems, welche das Potential hat, den Zugang elektrischen Stroms in den Kraftstofftank zu gestatten, stellt eine Kraftstoffpumpe dar.
Herkömmliche Kraftstoffpumpen weisen einen Motor auf, der innerhalb des Kraftstofftanks angeordnet ist, sowie eine Stromversorgung, die außerhalb des Kraftstofftanks angeordnet ist und in direktem elektrischen Kontakt mit dem Kraftstofftank steht. Eine Stromstörung, die innerhalb der Stromversorgung auftritt, kann in den Kraftstofftank durch den direkten Stromweg zwischen der Stromversorgung und dem Kraftstofftank hineingelangen. Darüber hinaus wird die Stromversorgung gekühlt unter Einsatz einer durch Kraftstoff gekühlten Schwallwand, die wärmeleitfähig ist. Die Schwallwand kann auch unabsichtlich als ein Weg für elektrische Leitfähigkeit zwischen einer Stromstörung, die innerhalb der Stromversorgung auftritt, und dem Kraftstofftank wirken. Die Kraftstoffpumpe weist weiterhin ein Flügelrad auf, das in dem Kraftstofftank angeordnet ist, wobei das Flügelrad mit dem Motor durch eine Welle gekoppelt ist. Die Welle des Flügelrades kann als Weg für elektrische Leitfähigkeit zwischen einer innerhalb des Motors auftretenden Stromstörung und dem Kraftstofftank wirken.
Daher ist es wünschenswert, ein verbessertes Kraftstoffsystem zur Verfügung zu stellen. Weiterhin werden andere wünschenswerte Merkmale und Eigenschaften aus der nachfolgenden Zusammenfassung und der detaillierten Beschreibung und den beigefügten Patentansprüchen deutlich, im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen und den voranstehenden Ausführungen zum technischen Gebiet und zum Hintergrund.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG
Hier werden verschiedene nicht-einschränkende Ausführungsformen eines Kraftstoffsystems für ein Luftfahrzeug und verschiedene nicht-einschränkende Ausführungsformen eines Luftfahrzeugs, welches das Kraftstoffsystem aufweist, beschrieben.
Bei einer nicht-einschränkenden Ausführungsform weist (wobei es nicht hierauf beschränkt ist) das Kraftstoffsystem einen Kraftstofftank auf, der zur Aufnahme von Kraftstoff ausgebildet ist. Das Kraftstoffsystem weist weiterhin eine Kraftstoffpumpe auf, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Die Kraftstoffpumpe weist (wobei sie nicht hierauf beschränkt ist) einen Motor auf, der in der Nähe des Kraftstofftanks angeordnet ist. Die Kraftstoffpumpe weist weiterhin (wobei sie nicht hierauf beschränkt ist) eine Stromversorgung in (elektrischer) Stromverbindung mit dem Motor auf, die außerhalb des Kraftstofftanks angeordnet ist. Das Kraftstoffsystem weist weiterhin (wobei es nicht hierauf beschränkt ist) eine Isolatorkomponente auf, die zwischen der Stromversorgung und dem Kraftstofftank angeordnet ist. Die Isolatorkomponente weist (wobei sie nicht darauf beschränkt ist) einen spezifischen (elektrischen) Widerstand auf, der höher ist als der spezifische (elektrische) Widerstand des Kraftstofftanks, um eine Übertragung elektrischer Energie zwischen der Stromversorgung und dem Kraftstoff zu minimieren.
Bei einer anderen nicht-einschränkenden Ausführungsform weist das Luftfahrzeug (wobei es nicht hierauf beschränkt ist) ein Kraftstoffsystem auf. Das Kraftstoffsystem weist (wobei es nicht hierauf beschränkt ist) einen in dem Luftfahrzeug angeordneten Kraftstofftank auf, der zur Ausnahme von Kraftstoff ausgebildet ist. Das Kraftstoffsystem weist weiterhin eine Kraftstoffpumpe auf, ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Die Kraftstoffpumpe weist (wobei sie nicht hierauf beschränkt ist) einen Motor auf, der in der Nähe des Kraftstofftanks angeordnet ist. Das Kraftstoffswystem weist weiterhin (wobei es nicht hierauf beschränkt ist) eine Stromversorgung in Stromverbindung mit dem Motor auf, die außerhalb des Kraftstofftanks angeordnet ist. Das Kraftstoffsystem weist weiterhin (wobei es nicht hierauf beschränkt ist) eine Isolatorkomponente auf, die zwischen der Stromversorgung und dem Kraftstofftank angeordnet ist. Die Isolatorkomponente weist (wobei sie nicht hierauf beschränkt ist) einen spezifischen (elektrischen) Widerstand auf, der größer ist als der spezifische (elektrische) Widerstand des Kraftstofftanks, um eine Übertragung elektrischer Energie zwischen der Stromversorgung und dem Kraftstoff zu minimieren.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend im Zusammenhang mit den folgenden Zeichnungsfiguren beschrieben, in welchen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, wobei

1 eine Perspektivansicht ist, welche eine nicht-einschränkende Ausführungsform eines Kraftstoffsystems für ein Luftfahrzeug mit einem Kraftstofftank und einer Kraftstoffpumpe darstellt;
2 eine Querschnittsansicht ist, welche eine nicht-einschränkende Ausführungsform der Kraftstoffpumpe von 1 darstellt;
3 eine Querschnittsansicht ist, welche eine nicht-einschränkende Ausführungsform einer Welle der Kraftstoffpumpe von 1 darstellt; und
4 eine Querschnittsansicht ist, welche eine andere nicht-einschränkende Ausführungsform einer Welle der Kraftstoffpumpe von 1 darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende detaillierte Beschreibung ist nur als beispielhaft zu verstehen, und soll nicht die Erfindung oder die Anwendung und die Einsätze der Erfindung einschränken. Weiterhin ist nicht angestrebt, durch irgendeine Theorie gebunden zu sein, die in dem voranstehenden Hintergrund oder in der folgenden detaillierten Beschreibung präsentiert wird.
Es wird ein Kraftstoffsystem für ein Luftfahrzeug zur Verfügung gestellt. Bei einer beispielhaften Ausführungsform weist das Kraftstoffsystem ein Kraftstofftank auf, der zur Aufnahme von Kraftstoff ausgebildet ist, sowie eine Kraftstoffpumpe, die zur Bewegung des Kraftstoffs ausgebildet ist. Die Kraftstoffpumpe weist einen Motor auf, der außerhalb des Kraftstofftanks angeordnet ist. Der Motor kann mit dem Kraftstofftank und neben diesem gekoppelt sein. Die Kraftstoffpumpe weist weiterhin eine Stromversorgung auf, die in elektrischer Stromverbindung mit dem Motor steht, und außerhalb des Kraftstofftanks angeordnet ist. Das Kraftstoffsystem weist weiterhin eine Isolatorkomponente auf, die zwischen dem Motor und dem Kraftstofftank angeordnet ist. Die Isolatorkomponente kann einen spezifischen (elektrischen) Widerstand von zumindest 1 × 10⁴ Ohm-Meter aufweisen, um den Übergang elektrischer Energie zwischen der Stromversorgung und dem Kraftstoff zu minimieren. Bei Ausführungsformen weist die Isolatorkomponente einen unendlich hohen spezifischen (elektrischen) Widerstand auf, um einen Übergang elektrischer Energie zwischen der Stromversorgung und dem Kraftstoff zu verhindern. Die Isolatorkomponente kann ein Material aufweisen, oder aus diesem ausgebildet sein, das einen spezifischen (elektrischen) Widerstand von zumindest 1 × 10⁴ Ohm-Meter aufweist. Das Material kann ein Phenolmaterial enthalten oder aus diesem ausgebildet sein. Bei Ausführungsformen ist das Phenolmaterial von geeigneter mechanischer Festigkeit, wobei keine Fähigkeit zum Leiten elektrischer Energie besteht.
Die Stromversorgung kann im Betrieb des Motors Wärme erzeugen. Infolge der Erzeugung von Wärme kann bei der Stromversorgung ein Temperaturanstieg auftreten. Um die Temperatur der Stromversorgung zu verringern. kann das Kraftstoffsystem weiterhin eine Kühlkomponente in Fluidverbindung mit der Stromversorgung aufweisen, um die Wärme weg von der Stromversorgung zu transportieren. Die Kühlkomponente kann ein Gebläse aufweisen, das dazu ausgebildet ist, einen Fluidträger, beispielsweise Luft, in der Nähe der Stromversorgung zu bewegen, um Wärme weg von der Stromversorgung zu transportieren. Der Fluidträger kann im Wesentlichen frei von Kraftstoff sein, um die Übertragung elektrischer Energie zwischen der Stromversorgung und dem Kraftstoff zu minimieren.
Die Kraftstoffpumpe kann weiterhin ein Flügelrad aufweisen, das innerhalb des Kraftstofftanks angeordnet und rotierbar mit dem Motor gekoppelt ist. Das Flügelrad weist einen Flügel und eine Welle auf, wobei die Welle ein erstes Ende und ein von diesem beabstandetes zweites Ende aufweist. Der Motor ist mit dem ersten Ende gekoppelt, und der Flügel ist mit dem zweiten Ende gekoppelt. Die Welle weist einen spezifischen (elektrischen) Widerstand von zumindest 1 × 10⁴ Ohm-Meter zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende auf, um die Übertragung elektrischer Energie zwischen dem Motor und dem Kraftstoff zu verhindern.
Ein weiteres Verständnis des voranstehend beschriebenen Systems kann durch eine Überprüfung der dieser Anmeldung beigefügten Figuren erfolgen, zusammen mit einer Überprüfung der nachfolgenden detaillierten Beschreibung.
1 ist eine Perspektivansicht, die ein Kraftstoffsystem 10 für ein Luftfahrzeug 12 zeigt. Das Luftfahrzeug 12 weist einen Rumpf und einen Flügelabschnitt 14 auf, wobei sich der Flügelabschnitt 14 weg von dem Rumpf aus erstreckt. Das Kraftstoffsystem 10 weist einen Kraftstofftank 16 auf, der zur Aufnahme von Kraftstoff ausgelegt ist, beispielsweise eines Kraftstoffs auf Kohlenwasserstoff-Grundlage, sowie eine Kraftstoffpumpe 18, die zur Bewegung des Kraftstoffs ausgebildet ist. Bei Ausführungsformen ist der Kraftstofftank 16 in dem Luftfahrzeug 12 angeordnet. Bei bestimmten Ausführungsformen weist der Flügelabschnitt 14 Komponenten auf, beispielsweise vordere und hintere Holme, und obere und untere Flügelaußenhäute, welche den Kraftstofftank 16 festlegen. Das Luftfahrzeug 12 kann zusätzliche Kraftstofftanks 16 aufweisen, beispielsweise einen Kraftstofftank im linken Flügel und einen im rechten Flügel, sowie einen zentralen Kraftstofftank. Andere zusätzliche Kraftstofftanks 16 umfassen mehrere Kraftstofftanks im Rumpf, Tanks im Seitenleitwerk, usw. Bei bestimmten Ausführungsformen weist der Flügelabschnitt 14 einen hinteren Holm 60 auf, der einen Abschnitt des Kraftstofftanks 16 bildet. Jeder der Kraftstofftanks 16 kann eine oder mehrere Kraftstoffpumpen 18 aufweisen. Der Kraftstofftank 16 kann ein metallhaltiges Material aufweisen. Allerdings wird darauf hingewiesen, dass der Kraftstofftank 16 zwar kein metallhaltiges Material aufweisen kann, aber immer noch elektrisch leitfähig ist. Bei bestimmten Ausführungsformen weist der Kraftstofftank 16 einen spezifischen (elektrischen) Widerstand von nicht mehr als 1 × 10³ Ohm-Meter auf, alternativ nicht höher als 1 × 10^-2 oder alternativ nicht mehr als 1 × 10^-6 Ohm-Meter, oder von 1 × 10^-10 bis 1 × 10³, alternativ von 1 × 10^-10 bis 1 × 10^-2, oder alternativ von 1 × 10^-10 bis 1 × 10^-6 Ohm-Meter. Bei den Ausführungsformen wird jeder hier geschilderte Wert des spezifischen Widerstands bestimmt eine Minute nach Anlegen einer Messspannung bei 20 °C und 50 % relativer Feuchte.
2 ist eine Querschnittsansicht, welche die Kraftstoffpumpe 18 von 1 darstellt. Die Kraftstoffpumpe 18 kann auf diesem Gebiet auch als Kraftstoff-Druckerhöhungspumpe oder Kraftstoff-Boosterpumpe bezeichnet werden. Die Kraftstoffpumpe 18 weist einen Motor 20 auf, der in der Nähe des Kraftstofftanks 16 angeordnet ist. Bei Ausführungsformen ist der Motor 20 außerhalb des Kraftstofftanks 16 angeordnet, wobei der Motor 20 mit dem Kraftstofftank 16 gekoppelt ist und sich in dessen Nähe befindet. Bei bestimmten Ausführungsformen ist der Motor 20 mit dem hinteren Holm 60 und in dessen Nähe gekoppelt. Allerdings wird darauf hingewiesen, dass der Motor 20 außerhalb des Kraftstofftanks 16 angeordnet sein kann, oder der Motor 20 teilweise innerhalb und teilweise außerhalb des Kraftstofftanks 16 angeordnet sein kann. Die Kraftstoffpumpe 18 weist weiterhin eine Stromversorgung 22 in elektrischer Verbindung mit dem Motor 20 auf, die außerhalb des Kraftstofftanks 16 angeordnet ist.
Das Kraftstoffsystem 10 weist weiterhin auch eine Isolatorkomponente 24 auf, die zwischen der Stromversorgung 22 und dem Kraftstofftank 16 angeordnet ist. Alternativ hierzu ist die Isolatorkomponente 24 zwischen dem Motor 20 und dem Kraftstofftank 16 angeordnet. Die Isolatorkomponente 24 weist einen spezifischen Widerstand auf, der größer ist als der spezifische Widerstand des Kraftstofftanks 16, um die Übertragung elektrischer Energie zwischen der Stromversorgung 22 und dem Kraftstoff zu minimieren. Bei Ausführungsformen weist die Isolatorkomponente 24 einen spezifischen Widerstand von zumindest 1 × 10⁴ Ohm-Meter auf, alternativ zumindest 1 × 10⁵ oder alternativ zumindest 1 × 10⁶ Ohm-Meter, oder von 1 × 10⁴ bis 1 × 10²⁰ Ohm-Meter, alternativ von 1 × 10⁵ bis 1 × 10²⁰, oder alternativ von 1 × 10⁶ bis 1 × 10²⁰ Ohm-Meter, um die Übertragung elektrischer Energie zwischen der Stromversorgung 22 und dem Kraftstoff zu minimieren. Bei Ausführungsformen weist die Isolatorkomponente 24 einen unendlich hohen spezifischen Widerstand auf, um die Übertragung elektrischer Energie zwischen der Stromversorgung 22 und dem Kraftstoff zu verhindern. Ohne durch eine Theorie festgelegt zu sein, zieht die vorliegende Offenbarung in Erwägung, dass in solchen Situationen, wenn beim Motor 22 eine Stromstörung auftritt, die Isolatorkomponente 24 einen Weg elektrischer Leitfähigkeit zwischen der Stromstörung und dem Kraftstoff innerhalb des Kraftstofftanks 16 unterbricht.
Bei Ausführungsformen weist die Isolatorkomponente 24 eine erste Seite 26 auf, welche dem Kraftstofftank 16 zugewandt ist, und eine zweite Seite 28, welche der Stromversorgung 22 zugewandt ist. Die erste Seite 26 kann auf dem Kraftstofftank 16 in direktem Kontakt mit diesem angeordnet sein. Bei bestimmten Ausführungsformen ist die erste Seite 26 auf dem hinteren Holm und in direktem Kontakt mit diesem angeordnet. Die Stromversorgung 22 kann auf der zweiten Seite 28 und in direktem Kontakt mit dieser angeordnet sein. Die Isolatorkomponente 24 kann eine erste Öffnung (nicht dargestellt) festlegen, die sich zwischen der ersten Seite 26 und der zweiten Seite 28 erstreckt. Die Stromversorgung 22 kann in elektrischer Verbindung mit dem Motor 20 durch die Öffnung hindurch stehen. Die Isolatorkomponente 24 kann jegliche Konfiguration aufweisen, die dazu geeignet ist, die Stromversorgung 22 oder den Motor 20 gegenüber dem Kraftstofftank 16 zu isolieren. Die Isolatorkomponente 24 kann eine Dicke aufweisen, die sich zwischender ersten Seite 26 und der zweiten Seite 28 in solchem Ausmaß erstreckt, dass die Isolatorkomponente 25 einen ausreichenden spezifischen Widerstand aufweist, wie dies hier beschrieben wird.
Bei Ausführungsformen weist die Isolatorkomponente 24 ein Material auf, oder besteht aus diesem, das einen spezifischen Widerstand von zumindest 1 × 10⁴ Ohm-Meter aufweist, alternativ zumindest 1 × 10⁵ oder alternativ zumindest 1 × 10⁶ Ohm-Meter, oder von 1 × 10⁴ bis 1 × 10²⁰ Ohm-Meter, alternativ von 1 × 10⁵ bis 1 × 10²⁰, oder alternativ von 1 × 10⁶ bis 1 × 10²⁰ Ohm-Meter. Bei Ausführungsformen weist die Isolatorkomponente 24 ein Material auf, oder besteht aus diesem, das einen unendlich hohen spezifischen Widerstand aufweist. Die Isolatorkomponente 24 kann das Material aufweisen, oder aus diesem bestehen, in einem Anteil von zumindest 50 Gew.-%, alternativ zumindest 75 oder alternativ zumindest 90 Gew.-%, auf Grundlage des Gesamtgewichts der Isolatorkomponente 24, oder in einem Anteil von 50 bis 100 Gew.-%, alternativ von 75 bis 100 oder alternativ von 90 bis 100 Gew.-%, auf Grundlage des Gesamtgewichts der Isolatorkomponente 24. Bei Ausführungsformen ist das Material der Isolatorkomponente 24 elektrisch inert. Bei bestimmten Ausführungsformen ist das Material ausgewählt aus der Gruppe von Polymermaterialien, Lignocellulosematerialien, Glas, Gummis, Porzellanen, Keramiken, und Kombinationen von diesen. Nicht-einschränkende Beispiele für geeignete Polymermaterialien umfassen Kunststoffe, beispielsweise ein Phenolmaterial. Bei einer Ausführungsform weist das Material ein Phenolmaterial auf, oder besteht aus diesem.
Bei Ausführungsformen erzeugt die Stromversorgung 20 Wärme im Betrieb des Motors 20. Infolge der Erzeugung von Wärme kann bei der Stromversorgung 20 ein Temperaturanstieg auftreten. Die Stromversorgung 22 kann einen Transformator (nicht dargestellt) aufweisen, wobei der Transformator Wärme im Betrieb des Motors 20 erzeugt. Es wird darauf hingewiesen, dass die Stromversorgung 22 zusätzliche-Bauteile aufweisen kann, die auf diesem Gebiet bekannt sind, beispielsweise gedruckte Leiterplatten (PCBs), Widerstände, Kondensatoren, und dergleichen. Auch diese zusätzlichen Bauteile können Wärme im Betrieb des Motors 20 erzeugen. Die Stromversorgung 22 kann auch eine Stromverbindung 30 aufweisen, die elektrisch mit dem Luftfahrzeug 12 in Verbindung steht. Die Stromversorgung 22 kann so ausgelegt sein, dass sie elektrischen Gleichstrom oder Wechselstrom von dem Luftfahrzeug 12 empfängt. Die Stromversorgung 22 kann so ausgelegt sein, dass sie dem Motor 20 einen elektrischen Wechselstrom mit drei Phasen für den Betrieb des Motors 22 zur Verfügung stellt.
Bei Ausführungsformen weist das Kraftstoffsystem 10 weiterhin eine Kühlkomponente 58 auf (siehe 1), in Fluidverbindung mit der Stromversorgung 22, um die Wärme weg von der Stromversorgung 22 zu transportieren. Wärme kann abgeführt werden unter Einsatz von Wärmeleitung, Konvektion oder Strahlung. Die Kühlkomponente 58 kann einen Fluidträger (nicht gezeigt) zum Transport von Wärme weg von der Stromversorgung 22 einsetzen, um hierdurch die Temperatur der Stromversorgung 22 zu verringern. Der Fluidträger kann ein gasförmiges Fluid sein, ein flüssiges Fluid, oder eine Kombination aus diesen. Bei bestimmten Ausführungsformen weist der Fluidträger Luft von außerhalb des Flügelabschnitts 14 auf, wobei die Luft dazu verwendet wird, Wärme weg von der Stromversorgung 22 zu transportieren. Es wird darauf hingewiesen, dass Luft von außerhalb des Luftfahrzeugs 12 ebenfalls dazu eingesetzt werden kann, Wärme weg von der Stromversorgung 22 weg zu transportieren. Bei Ausführungsformen ist Luft von innerhalb des Flügelabschnitts 14 nicht zum Wegtransport von Wärme von der Stromversorgung 22 geeignet, da sich potentiell in der Luft dort Kraftstoffdämpfe befinden können. Bei verschiedenen Ausführungsformen weist der Fluidträger Luft auf, und ist im Wesentlichen frei von Kraftstoff, um das Aussetzen der Stromversorgung 22 gegenüber Kraftstoffdämpfen zu minimieren. Der Begriff „im Wesentlichen frei“ in Bezug auf Kraftstoff bedeutet, dass der Kraftstoffträger Kraftstoff in einem Anteil von nicht mehr als 10 Gew.-% aufweist, alternativ nicht mehr als 5, alternativ nicht mehr als 3, alternativ nicht mehr als 1, oder alternativ nicht mehr als 0,1 Gew.-%, auf Grundlage des Gesamtgewichts des Fluidträgers. Ohne durch eine Theorie festgelegt zu sein, zieht die vorliegende Offenbarung in Erwägung, dass in solchen Situationen, wenn bei der Stromversorgung 22 eine Stromstörung auftritt, der Fluidträger, der im Wesentlichen frei von Kraftstoff ist, das Aussetzen der Stromversorgung 22 gegenüber den Kraftstoffdämpfen während der Stromstörung minimiert.
Die Kühlkomponente 58 kann ein Gebläse (nicht dargestellt) aufweisen, das so ausgebildet ist, dass es die Luft in der Nähe der Stromversorgung 22 bewegt, um Wärme weg von der Stromversorgung 22 zu transportieren. Bei einer Ausführungsform steht die Kühlkomponente 58 in elektrischer Verbindung mit der Kraftstoffpumpe 18, sodass dann, wenn der Motor 20 arbeitet, auch die Kühlkomponente 58 arbeitet. Bei einer anderen Ausführungsform weist die Kühlkomponenete 58 einen Temperatursensor (nicht gezeigt) auf, der so ausgelegt ist, dass er die Temperatur der Stromversorgung 22 erfasst. Wenn der Temperatursensor feststellt, dass die Stromversorgung 22 eine vorbestimmte Temperatur erreicht hat, kann die Kühlkomponenete 58 so ausgelegt sein, dass sie in Betrieb geht.
Bei Ausführungsformen weist die Kraftstoffpumpe 18 weiterhin ein Flügelrad 32 auf, das innerhalb des Kraftstofftanks 16 angeordnet ist, und rotierbar mit dem Motor 20 gekoppelt ist. Die Kraftstoffpumpe 18 kann weiterhin ein Gehäuse 23 aufweisen, das innerhalb des Kraftstofftanks 16 angeordnet ist, und zum Haltern des Flügelrades 32 ausgebildet ist. Das Gehäuse 34 kann mit dem Motor 20 gekoppelt sein und sich in dessen Nähe befinden. Die Kraftstoffpumpe 18 kann weiterhin einen Einlass 36 und einen Auslass 38 aufweisen, wobei der Einlass 36 in Fluidverbindung mit dem Auslass 38 über das Gehäuse 34 steht. Das Flügelrad 32 kann von dem Motor 20 ausgehen, und sich durch das Gehäuse 34 und zum Einlass 36 erstrecken. Während des Betriebs des Motors 20 kann sich das Flügelrad 32 drehen, um den Kraftstoff in den Einlass 36 zu bewegen, durch das Gehäuse 34, und aus dem Auslass 38 heraus. Bei Ausführungsformen steht der Auslass 38 in Fluidverbindung mit einem Triebwerk (nicht gezeigt), um das Triebwerk mit Kraftstoff zu versorgen.
Bei Ausführungsformen weist das Flügelrad 32 einen Flügel 42 und eine Welle 44 auf. Die Welle 44 weist ein erstes Ende 46 auf sowie ein von dem ersten Ende 46 beabstandetes zweites Ende 48. Der Motor 20 ist mit dem ersten Ende 46 gekoppelt, und der Flügel 42 ist mit dem zweiten Ende 48 gekoppelt. Die Welle 44 weist einen spezifischen (elektrischen) Widerstand auf, der größer ist als der spezifische (elektrische) Widerstand des Kraftstofftanks 16 zwischen dem ersten Ende 46 und dem zweiten Ende 48, um die Übertragung elektrischer Energie zwischen dem Motor 20 und dem Kraftstoff zu minimieren. Bei bestimmten Ausführungsformen weist die Welle 44 einen spezifischen Widerstand von zumindest 1 × 10⁴, alternativ zumindest 1 × 10⁵ oder alternativ zumindest 1 × 10⁶ Ohm-Meter auf, oder von 1 × 10⁴ bis 1 × 10²⁰, alternativ von 1 × 10⁵ bis 1 × 10²⁰, oder alternativ von 1 × 10⁶ bis 1 × 10²⁰ Ohm-Meter auf, zwischen dem ersten Ende 46 und dem zweiten Ende 48, um die Übertragung elektrischer Energie zwischen dem Motor 20 und dem Kraftstoff zu minimieren. Bei Ausführungsformen weist die Welle 44 einen unendlich hohen spezifischen Widerstand zwischen dem ersten Ende 46 und dem zweiten Ende 48 auf, um die Übertragung elektrischer Energie zwischen dem Motor und dem Kraftstoff zu verhindern. Ohne durch eine Theorie eingeschränkt zu werden, umfasst die vorliegende Offen-barung, dass in solchen Situationen, in welchen beim Motor 20 eine Stromstörung auftritt, die Welle 44 einen Weg elektrischer Leitfähigkeit zwischen der Stromstörung und dem Kraftstoff innerhalb des Kraftstofftanks 16 unterbrechen kann.
Wie in 3 gezeigt weist bei Ausführungsformen die Welle 44 ein Material auf, oder besteht aus diesem, das einen spezifischen Widerstand von zumindest 1 × 10⁴ Ohm-Meter aufweist, alternativ zumindest 1 × 10⁵ oder alternativ zumindest 1 × 10⁶ Ohm-Meter, oder von 1 × 10⁴ bis 1 × 10²⁰, alternativ von 1 × 10⁵ bis 1 × 10²⁰, oder alternativ von 1 × 10⁶ bis 1 × 10²⁰ Ohm-Meter. Bei Ausführungsformen weist die Welle 44 ein Material auf, oder besteht aus diesem, welches einen unendlich hohen spezifischen Widerstand aufweist. Die Welle 44 kann ein Material aufweisen, oder aus diesem bestehen, dass in einem Anteil von zumindest 50 Gew.-% vorliegt, alternativ zumindest 75 oder alternativ zumindest 90 Gew.-%, auf Grundlage des Gesamtgewichtes der Welle 44, oder mit einem Anteil von 50 bis 100 Gew.-%, alternativ von 75 bis 100, oder alternativ von 90 bis 100 Gew.-%, beruhend auf dem Gesamtgewicht der Welle 44. Bei Ausführungsformen ist das Material der Welle 44 elektrisch inert. Bei bestimmten Ausführungsformen ist das Material ausgewählt aus der Gruppe von Polymermaterialien, Lignocellulosematerialien, Glas, Gummis, Porzellanen, Keramiken, und Kombinationen aus diesen. Nicht-einschränkende Beispiele für geeignete Polymermaterialien umfassen Kunststoffe, beispielsweise ein Phenolmaterial. Bei einer Ausführungsform enthält das Material ein Phenolmaterial, oder besteht aus diesem. Das Material kann im Wesentlichen gleichförmig über die Welle 44 zwischen dem ersten Ende 46 und dem zweiten Ende 48 angeordnet sein. Der Begriff „im Wesentlichen gleichförmig angeordnet“ in Bezug auf das Material bedeutet, dass das Material gleichmäßig über die gesamte Welle angeordnet ist in einem Anteil von zumindest 50 %, alternativ zumindest 75, alternativ zumindest 80, alternativ zumindest 90, alternativ zumindest 95, oder alternativ zumindest 99 %.
Wie in 4 gezeigt weist bei Ausführungsformen die Welle 44 einen ersten Abschnitt 50 auf, einen zweiten Abschnitt 52, und einen Isolatorabschnitt 54, wobei der Isolatorabschnitt 54 zwischen dem ersten Abschnitt 50 und dem zweiten Abschnitt 52 angeordnet ist, um die Übertragung elektrischer Energie zwischen dem Motor 20 und dem Kraftstoff zu minimieren. Bei Ausführungsformen ist der Isolatorabschnitt 54 zwischen dem ersten Abschnitt 50 und dem zweiten Abschnitt 52 angeordnet, um die Übertragung elektrischer Energie zwischen dem Motor 20 und dem Kraftstoff zu verhindern. Das erste Ende 46 der Welle 44 kann neben dem ersten Abschnitt 50 angeordnet sein, und das zweite Ende 48 der Welle 44 kann neben dem zweiten Abschnitt 52 angeordnet sein. Die Welle 54 kann ein einheitliches Bauteil sein, welches die Abschnitte 50, 52, 54 enthält, oder es können die Abschnitte 50, 52, 54 getrennte Bauteile sein, wobei die Abschnitte 50, 52, 54 miteinander gekoppelt sind, um die Welle 44 auszubilden. Bei bestimmten Ausführungsformen sind die Abschnitte 50, 52, 54 getrennte Bauteile mit einem ersten Abschnitt 50 und einem zweiten Abschnitt 52, die so konfiguriert sind, dass sie an den Isolatorabschnitt 54 angekoppelt sind. Der erste Abschnitt 50 und der zweite Abschnitt 52 können jeweils ein Verriegelungsmerkmal 56 aufweisen. Der Isolatorabschnitt 54 kann zwei voneinander beabstandete Verriegelungsmerkmale 56 aufweisen, wobei die Verriegelungsmerkmale 56 des ersten Abschnitts 50 und des zweiten Abschnitts 52 mit den Verriegelungsmerkmalen 56 des Isolatorabschnitts 54 zusammenwirken, um die Welle 44 auszubilden. Das Zusammenwirken der Verriegelungsmerkmale 56 führt zu einer starren Beziehung zwischen dem ersten Ende 46 und dem zweiten Ende 48 der Welle 54, sodass dann, wenn sich das erste Ende 46 beim Betrieb des Motors 20 dreht, das zweite Ende 48 den Flügel 42 dreht.
Bei Ausführungsformen weist der Isolatorabschnitt 54 einen spezifischen Widerstand auf, der größer ist als der spezifische Widerstand des Kraftstofftanks 16, um die übertragene elektrische Energie zwischen dem Motor 20 und dem Kraftstoff zu minimieren. Bei bestimmten Ausführungsformen weist der Isolatorabschnitt 54 ein Material auf, oder besteht aus diesem, das einen spezifischen Widerstand von zumindest 1 × 10⁴ Ohm-Meter aufweist, alternativ zumindest 1 × 10⁵ oder alternativ zumindest 1 × 10⁶ Ohm-Meter, oder von 1 × 10⁴ bis 1 × 10²⁰, alternativ von 1 × 10⁵ bis 1 × 10²⁰, oder alternativ von 1 × 10⁶ bis 1 × 10²⁰ Ohm-Meter. Bei Ausführungsformen weist der Isolatorabschnitt 54 ein Material auf, oder besteht aus diesem, welches einen unendlich hohen spezifischen Widerstand aufweist. Der Isolatorabschnitt 54 kann das Material aufweisen, oder aus diesem bestehen, in einem Anteil von zumindest 50 Gew.-%, alternativ zumindest 75 oder alternativ zumindest 90 Gew.-%, auf Grundlage des Gesamtgewichts des Isolatorabschnitts 54, oder in einem Anteil von 50 bis 100 Gew.-%, alternativ von 75 bis 100 oder alternativ von 90 bis 100 Gew.-%, auf Grundlage des Gesamtgewichts des Isolatorabschnitts 54. Bei Ausführungsformen ist das Material des Isolatorabschnitts 54 elektrisch inert. Bei bestimmten Ausführungsformen ist das Material ausgewählt aus der Gruppe von Polymermaterialien, Lignocellulosematerialien, Glas, Gummis, Porzellanen, Keramiken, und Kombinationen aus diesen. Nicht-einschränkende Beispiele für geeignete Polymermaterialien umfassen Kunststoffe, beispielsweise ein Phenolmaterial. Bei einer Ausführungsform weist das Material ein Phenolmaterial auf, oder besteht aus diesem.
Zwar wurde zumindest eine beispielhafte Ausführungsform in der voranstehenden detaillierten Beschreibung der Offenbarung präsentiert, jedoch wird darauf hingewiesen, dass eine große Anzahl an Variationen vorhanden ist. Es wird ebenfalls darauf hingewiesen, dass die beispielhafte Ausführungsform oder die beispielhaften Ausführungsformen nur Beispiele darstellen, und nicht den Umfang, die Einsetzbarkeit oder die Ausbildung der Erfindung auf irgendeine Art und Weise einschränken sollen. Stattdessen stellt die voranstehende detaillierte Beschreibung Fachleuten auf diesem Gebiet eine bequeme Roadmap zur Verfügung zum Implementieren einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Hierbei wird darauf hingewiesen, dass verschiedene Änderungen in Bezug auf die Funktion und der Anordnung von Elementen vorgenommen werden können, die bei einer beispielhaften Ausführungsform beschrieben werden, ohne vom Umfang der Offenbarung abzuweichen, wie sie in den beigefügten Patentansprüchen angegeben ist.

Claims

Kraftstoffsystem für ein Luftfahrzeug, wobei vorgesehen sind: ein Kraftstofftank, der zur Aufnahme von Kraftstoff ausgebildet ist; eine Kraftstoffpumpe, welche aufweist: einen Motor, der in der Nähe des Kraftstofftanks angeordnet ist, eine Stromversorgung, die elektrisch an den Motor angeschlossen ist, und außerhalb des Kraftstofftanks angeordnet ist, und eine Isolatorkomponente, die zwischen der Stromversorgung und dem Kraftstofftank angeordnet ist, und einen spezifischen (elektrischen) Widerstand aufweist, der größer ist als der spezifische (elektrische) Widerstand des Kraftstofftanks, um die Übertragung elektrischer Energie zwischen dem Motor und dem Kraftstoff zu minimieren.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 1, bei welchem die Isolatorkompomemet einen spezifischen Widerstand von zumindest 1 × 10⁴ Ohm-Meter aufweist, um die Übertragung elektrischer Energie zwischen der Stromversorgung und dem Kraftstoff zu minimieren.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 1, bei welchem die Isolatorkomponente ein Material aufweist, das einen spezifischen Widerstand von zumindest 1 × 10⁴ Ohm-Meter aufweist, und die Isolatorkomponente das Material in einem Anteil von zumindest 50 Gew.-% auf Grundlage des Gesamtgewichts der Isolatorkomponenete aufweist.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 3, bei welchem das Material ein Phenolmaterial aufweist.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 1, bei welchem der Motor innerhalb des Kraftstofftanks angeordnet ist, die Isolatorkomponente eine erste Seite aufweist, welche dem Kraftstofftank zugewandt ist, und eine zweite Seite, welche der Stromversorgung zugewandt ist, wobei die erste Seite auf dem Kraftstofftank und in direktem Kontakt mit diesem angeordnet ist, und die Stromversorgung an der zweiten Seite und in direktem Kontakt mit dieser angeordnet ist.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 1, bei welchem die Stromversorgung im Betrieb des Motors Wärme erzeugt, und das Kraftstoffsystem weiterhin eine Kühlkomponente in Fluidverbindung mit der Stromversorgung aufweist, um die Wärme weg von der Stromversorgung zu transportieren.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 6, bei welchem die Kühlkomponente einen Fluidträger dazu nutzen kann, die Wärme weg von der Stromversorgung zu transportieren.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 7, bei welchem der Fluidträger Luft aufweist, und im Wesentlichen frei von Kraftstoff ist, um die Übertragung elektrischer Energie zwischen der Stromversorgung und dem Kraftstoff zu minimieren.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 1, bei welchem die Kraftstoffpumpe weiterhin ein Flügelrad aufweist, das innerhalb des Kraftstofftanks angeordnet und rotierbar mit dem Motor gekoppelt ist.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 9, bei welchen das Flügelrad einen Flügel und eine Welle aufweist, wobei die Welle ein erstes Ende und ein von diesem beabstandetes zweites Ende aufweist, der Motor mit dem ersten Ende gekoppelt ist, und der Flügel mit dem zweiten Ende gekoppelt ist.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 10, bei welchem die Welle einen höheren spezifischen Widerstand aufweist als der Kraftstofftank zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende, um die Übertragung elektrischer Energie zwischen dem Motor und dem Kraftstoff zu minimieren.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 11, bei welchem die Welle ein Material aufweist, das einen spezifischen Widerstand von zumindest 1 × 10⁴ Ohm-Meter aufweist, und die Welle das Material in einem Anteil von zumindest 50 Gew.-% auf Grundlage des Gesamtgewichts der Welle aufweist.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 11, bei welchem die Welle einen ersten Abschnitt, einen zweiten Abschnitt, und einen Isolatorabschnitt aufweist, wobei der Isolatorabschnitt zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt angeordnet ist.
Kraftstoffsystem nach Anspruch 3, bei welchem der Isolatorabschnitt ein Material aufweist, das einen spezifischen Widerstand von zumindest 1 × 10⁴ Ohm-Meter aufweist, und der Isolatorabschnitt das Material in einem Anteil von zumindest 50 Gew.-% auf Grundlage des Gesamtgewichts des Isolatorabschnitts aufweist.
Luftfahrzeug, welches ein Kraftstoffsystem aufweist, wobei das Kraftstoffsystem aufweist: einen Kraftstofftank, der in dem Luftfahrzeug angeordnet ist und zur Aufnahme von Kraftstoff ausgebildet ist; eine Kraftstoffpumpe, welche aufweist: einen Motor, der in der Nähe des Kraftstofftanks angeordnet ist, eine Stromversorgung in elektrischer Verbindung mit dem Motor und außerhalb des Kraftstofftanks angeordnet, und eine Isolatorkomponente, die zwischen der Stromversorgung und dem Kraftstofftank angeordnet ist, und einen spezifischen Widerstand aufweist, der höher ist als der spezifische Widerstand des Kraftstofftanks, um die Übertragung elektrischer Energie zwischen dem Motor und dem Kraftstoff zu minimieren.
Luftfahrzeug nach Anspruch 15, bei welchem die Isolatorkomponente einen spezifischen Widerstand von zumindest 1 × 10⁴ Ohm-Meter aufweist.
Luftfahrzeug nach Anspruch 15, bei welchem die Isolatorkomponente ein Material aufweist, das einen spezifischen Widerstand von zumindest 1 × 10⁴ Ohm-Meter aufweist, und die Isolatorkomponente das Material in einem Anteil von zumindest 50 Gew.-% auf Grundlage des Gesamtgewichts der Isolatorkomponente aufweist.
Luftfahrzeug nach Anspruch 17, bei welchem das Material ein Phenolmaterial aufweist.
Luftfahrzeug nach Anspruch 15, bei welchem der Motor innerhalb des Kraftstofftanks angeordnet ist, und die Isolatorkomponente eine erste Seite, dem Kraftstofftank zugewandt, aufweist sowie eine zweite Seite, der Stromversorgung zugewandt, wobei die erste Seite auf dem Kraftstofftank in direktem Kontakt mit diesem und die Stromversorgung auf der zweiten Seite und in direktem Kontakt mit dieser angeordnet ist.
Lustfahrzeug nach Anspruch 15, bei welchem die Stromversorgung im Betrieb des Motors Wärme erzeugt, und das Kraftstoffsystem weiterhin eine Kühlkomponente in Fluidverbindung mit der Stromversorgung aufweist, um Wärme weg von der Stromversorgung zu transportieren.