DE102018123573B4

DE102018123573B4 - Druckausgleichsklappenbaugruppe

Info

Publication number: DE102018123573B4
Application number: DE102018123573.9A
Authority: DE
Inventors: Carlos Diaz
Original assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Current assignee: Rolls Royce Deutschland Ltd and Co KG
Priority date: 2018-09-25
Filing date: 2018-09-25
Publication date: 2021-04-29
Anticipated expiration: 2038-09-26
Also published as: US20200095806A1; DE102018123573A1

Abstract

Druckausgleichsklappenbaugruppe, umfassend:- eine Ausgleichsklappe (3) angeordnet in einer Öffnung (20) einer Kammer (2), wobei die Ausgleichsklappe (3) eine geschlossene Stellung, in welcher die Öffnung (20) geschlossen ist, und eine geöffnete Stellung, in welcher die Öffnung (20) offen ist, aufweist,- einen Verriegelungs- und Freigabemechanismus (4), der ausgelegt ist zum Halten der Ausgleichsklappe (3) in der geschlossenen Stellung, wenn der Druck im Innern der Kammer (2) unter einem vorbestimmten Schwellendruck liegt, und der ausgelegt ist zum Bewegen oder Einbringen der Ausgleichsklappe (3) in die geöffnete Stellung, wenn der vorbestimmte Schwellendruck im Innern der Kammer (2) erreicht ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungs- und Freigabemechanismus (4) ferner ausgelegt ist zum Bewegen oder Einbringen der Ausgleichsklappe (3) in die geöffnete Stellung, wenn eine vorbestimmte Temperatur im Innern der Kammer (2) erreicht ist,

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckausgleichsklappenbaugruppe, die für Verwendung in einer Kammer eines Flugzeugtriebwerks oder eines Hilfstriebwerks geeignet ist.
Es ist bekannt, Druckausgleichsklappen in Flugzeugeinheiten, wie etwa einem Flugzeugtriebwerk oder einem Hilfstriebwerk zu verwenden. Druckausgleichsklappen sind zum Beispiel typischerweise in Flugzeugtriebwerk-Gondelkammern integriert. Solche Druckausgleichsklappen öffnen im Falle, dass der Innendruck in der Flugzeugkammer über ein vorbestimmtes Niveau ansteigt. Solch ein Druckanstieg wird typischerweise durch einen vollständigen oder teilweisen Bruch einer Leitung verursacht, wie etwa einem Abblasluftrohr, das sich im Innern der Kammer befindet oder durch diese verläuft. Heiße und unter Druck stehende Luft, die im Falle einer gebrochenen Leitung in eine Kammer abgelassen wird, erhöht die thermomechanische Belastung, der die Struktur standhalten muss. Wenn die Druckausgleichsklappe öffnet, wird der Druck in der Kammer verringert. Weiterhin kann Öffnen der Druckausgleichsklappe durch ein Überwachungssystem überwacht werden.
Bei bekannten Druckausgleichsklappen gibt es typischerweise eine Sicherheitsmarge zwischen dem maximalen Normalbetriebsdruck und dem Öffnungsdruck der Ausgleichsklappe. Die Druckausgleichsklappe wird normalerweise durch Fallen geschlossen gehalten, die öffnen, wenn der Schwellendruck erreicht wird.
Das Dokument US 8 740 147 B2 offenbart eine gattungsgemäße Druckausgleichsklappe, die eine federgespannte Falle umfasst.
Die Druckschrift US 2011 / 0 120 075 A1 offenbart ein thermisch betätigtes Belüftungssystem für eine Gasturbine, welches eine thermisch betätigte Lüftungsvorrichtung zum Öffnen eines Lüftungsauslasses in einem einem Gasturbinentriebwerk zugeordneten Raum aufweist. Dabei ist ein passiver thermischer Aktor vorgesehen.
Die DE 10 2016 215 036 A1 betrifft ein Turbofan-Triebwerk, bei dem eine Verkleidung mindestens eine Überdruckklappe mit mindestens einem verformbaren Scharnierelement aufweist, unter dessen Verformung die Überdruckklappe je nach Druck ein- und ausklappbar ausgebildet ist.
Aus der DE 696 28 342 T2 ist eine Durchflusssteuereinrichtung für ein Druckausgleichsventil eines Gasturbinentriebwerkes bekannt. Die Steuereinrichtung weist eine Druckklappe auf, die an ihrem stromaufwärts gelegenen Ende schwenkbar mit dem Triebwerksgehäuse verbunden ist, um die Bewegung eines Bypass-Luftstroms zu lenken.
Die US 2006 / 0 162 338 A1 offenbart ein Gasturbinentriebwerk mit einem Gasentlastungsventil, das bei Stillstand des Triebwerks geöffnet werden kann, so dass darin angesammelte heiße Gase freigesetzt werden.
Die US 4 825 644 A offenbart eine Turbinengondel mit einem Belüftungssystem, welches Druckentlastungsklappen mit einer Rückhaltevorrichtung aufweist. Die Rückhaltevorrichtung verhindert, dass sich die geöffneten Klappen in eine geschlossene Position bewegen.
Das Dokument US 2013 / 0 236 294 A1 bezieht sich ebenfalls auf eine Turbinengondel, bei der ein bewegliches Element den Austrittsquerschnitt zur Belüftung des Triebwerkes bestimmt. Das bewegliche Element ist mit einer entsprechenden Steuerung verbunden und zwischen einer eingezogenen Position und einer eingreifenden Position bewegbar.
Die Dokumente US 2014/0 000 279 A1 und US 2017 / 0 184 030 A1 offenbaren einen Ver- und Entriegelungsmechanismus für eine Ausgleichsklappe, welche einen Luftstrom durch einen Wärmetauscher steuert.
Es besteht ein Risiko, dass eine Druckausgleichsklappe im Falle, dass eine Leitung nur teilweise bricht, oder im Falle, dass eine kleine Leitung bricht, nicht öffnet, wobei die Menge an Leckageluft über eine große Zeitspanne hinweg derart ist, dass sie nicht in der Lage ist, die Druckausgleichsklappe zu öffnen. Allerdings können kleine Mengen von Leckageluft weiter die thermomechanische Belastung im Innern einer Kammer erhöhen und sollten erkannt werden.
Das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Problem ist daher, eine verbesserte Druckausgleichsklappe mit erhöhter Empfindlichkeit in Bezug auf teilweise Brüche bereitzustellen.
Dieses Problem wird durch eine Druckausgleichsklappe mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen identifiziert.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Verriegelungs- und Freigabemechanismus vorgesehen, der ausgelegt ist zum Bewegen oder Einbringen einer Ausgleichsklappe in eine geöffnete Stellung, sowohl, wenn ein vorbestimmter Schwellendruck im Innern der Kammer erreicht ist, und/oder, wenn eine vorbestimmte Temperatur im Innern der Kammer erreicht wird.
Die Erfindung basiert auf der Idee, das Öffnen einer Druckausgleichsklappe nicht nur in Abhängigkeit vom Druck im Innern der Kammer, die von der Ausgleichsklappe verschlossen wird, sondern auch in Abhängigkeit von der Temperatur im Innern der Kammer zu ermöglichen. Wenn eine vorbestimmte Temperatur erreicht ist, wird die Ausgleichsklappe in die geöffnete Stellung bewegt oder eingebracht. Die erfindungsgemäße Druckausgleichsklappe implementiert demgemäß zwei Auslöser für Öffnen einer Ausgleichsklappe, wobei ein Auslöser der Druck ist und der andere Auslöser die Temperatur im Innern der Kammer ist.
Ein mit der vorliegenden Erfindung zusammenhängender Vorteil besteht darin, dass teilweise Brüche mit nur einer kleinen Menge an Leckageluft die Ausgleichsklappe wahrscheinlicher zum Öffnen veranlassen. Die den teilweisen Bruch verlassende Leckageluft ist möglicherweise nicht ausreichend zum Erhöhen des Innendrucks in einem Maße, dass ein Innendruck erreicht wird, der die Ausgleichsklappe öffnet. Allerdings wird die Leckageluft die Temperatur im Innern der Kammer graduell anheben und, durch den Temperaturanstieg, das Öffnen der Ausgleichsklappe auslösen.
Öffnen der Ausgleichsklappe, wenn eine vorbestimmte Temperatur innerhalb der Kammer erreicht ist, hängt mit dem weiteren Vorteil zusammen, dass durch die simple Tatsache, dass die Druckausgleichsklappe geöffnet ist, ein Leitungsversagen erkennbar ist. Ein Flugzeugmechaniker kann die sichtlich geöffnete Druckausgleichsklappe beispielsweise bei einer Regelinspektion, nachdem ein Flugzeug wieder am Boden ist, erkennen. Somit werden Situationen vermieden, dass ein teilweiser Bruch einer Leitung und ein damit zusammenhängender Temperaturanstieg im Innern der Kammer unerkannt bleiben. Auch wird durch Öffnen der Ausgleichsklappe die Temperatur in der Kammer verringert.
Bei Ausführungsformen kann die vorbestimmte Temperatur im Bereich zwischen 120 °C und 210 °C, insbesondere im Bereich zwischen 140 °C und 190 °C liegen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst der Verriegelungs- und Freigabemechanismus ein bewegliches Verriegelungsglied, wobei das Verriegelungsglied eine erste Stellung, in welcher die Ausgleichsklappe geschlossen ist, und eine zweite Stellung, in welcher die Ausgleichsklappe geöffnet werden kann, aufweist, wobei der Verriegelungs- und Freigabemechanismus ausgelegt ist zum Bewegen des Verriegelungsglieds in die zweite Stellung, wenn die vorbestimmte Druckschwelle oder die vorbestimmte Temperatur innerhalb der Kammer erreicht ist. Das Verriegelungsglied kann ein beliebiges Verriegelungselement oder eine beliebige Ausgestaltung von Verriegelungselementen sein. Es kann in einer Linear- oder Drehbewegung zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung bewegt werden.
Solch ein Aspekt der Erfindung betrifft Ausführungsformen, bei welchen zum Verriegeln der Ausgleichsklappe ein Verriegelungsglied bewegt wird. Dies basiert auf der Idee, dass Mittel vorgesehen sind zum Veranlassen, dass sich das Verriegelungsglied in eine entriegelte Stellung bewegt, falls die Temperatur im Innern der Kammer das vorbestimmte Niveau erreicht.
Gemäß einem Aspekt dieser Ausführungsform wird das Verriegelungsglied in Abhängigkeit von der Stellung und/oder einer Kraft einer Feder, die das Verriegelungsglied vorspannt, oder einer Freigabekomponente, die mit dem Verriegelungsglied wechselwirkt, in die zweite Stellung bewegt, wobei sich die Stellung und/oder die Kraft der Feder ändern, wenn die Temperatur im Innern der Kammer das vorbestimmte Niveau erreicht. Demgemäß werden Mittel bereitgestellt zum Ändern der Stellung und/oder der Kraft einer Feder in Abhängigkeit von der Temperatur, um das Verriegelungsglied in die entriegelte Stellung zu bewegen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst der Verriegelungs- und Freigabemechanismus einen Formgedächtnislegierungsdraht bzw. FGL-Draht (engl. Shape Memory Alloy - SMA) oder ein anderes FGL-Element, das eine spezifische Hochtemperaturform annimmt, wenn die vorbestimmte Temperatur erreicht ist, wobei die Hochtemperaturform direkt oder indirekt das Verriegelungsglied veranlasst, sich in die zweite Stellung zu bewegen. Beispielsweise kann die Hochtemperaturform eine Druckfeder zum Verkürzen veranlassen, wobei eine solche Längenverringerung eine Last von dem Verriegelungsglied oder einer mit dem Verriegelungsglied wechselwirkenden Freigabekomponente entfernt. Diese Ausführungsform kann durch Kombinieren einer Druckfeder mit einem FGL-Draht implementiert werden, wobei der FGL-Draht mit den Enden der Feder verbunden ist und als ein Schalter wirkt, der die Feder in Abhängigkeit von der Temperatur zwischen den zwei Stellungen umschaltet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst der Verriegelungs- und Freigabemechanismus ein Element, das schrumpft, wenn es thermisch aktiviert wird, wobei thermische Aktivierung bei der vorbestimmten Temperatur auftritt. Wenn es thermisch aktiviert ist, veranlasst das Element das Verriegelungsglied direkt oder indirekt, sich in die zweite Stellung zu bewegen. Beispielsweise kann thermische Aktivierung des Elements eine Druckfeder veranlassen, länger zu werden, wobei eine solche Längenzunahme die Federkraft verringert, wodurch eine Last von dem Verriegelungsglied oder einer mit dem Verriegelungsglied wechselwirkenden Freigabekomponente entfernt wird. In einem Beispiel ist das Element, das schrumpft, wenn es thermisch aktiviert wird, aus einem Polymer oder einem Metall mit niedrigerer Schmelztemperatur hergestellt. Schrumpfen beinhaltet in diesem Zusammenhang Schmelzen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst der Verriegelungs- und Freigabemechanismus einen Bimetallstreifen, der sich, wenn die vorbestimmte Temperatur erreicht ist, in einem Maße verbiegt, dass er das Verriegelungsglied direkt oder indirekt veranlasst, sich in die zweite Stellung zu bewegen. Beispielsweise übt der Bimetallstreifen in seiner gebogenen Form, die bei der vorgegebenen Temperatur erreicht wird, eine Kraft auf das Verriegelungsglied oder auf eine mit dem Verriegelungsglied verbundene oder mit diesem wechselwirkende Komponente aus, wodurch die Kraft, die das Verriegelungsglied veranlasst, sich in die zweite Stellung zu bewegen, erhöht wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst der Verriegelungs- und Freigabemechanismus ein Phasenänderungselement, das sich ausdehnt, wenn es thermisch aktiviert wird, wobei thermische Aktivierung bei der vorbestimmten Temperatur auftritt und wobei die Ausdehnung des Phasenänderungselements das Verriegelungsglied direkt oder indirekt veranlasst, sich in die zweite Stellung zu bewegen. Beispielsweise übt das Phasenänderungselement, wenn es thermisch aktiviert wird, eine Kraft auf das Verriegelungsglied oder auf eine mit dem Verriegelungsglied verbundene oder mit diesem wechselwirkende Komponente aus, wodurch die Kraft, die das Verriegelungsglied veranlasst, sich in die zweite Stellung zu bewegen, erhöht wird. Das Phasenänderungselement kann ein Wachs oder ein Metall mit niedriger Schmelztemperatur sein (z. B. Indium bei 157 °C), das sich beim Wechsel von einem Fest- zu einem Flüssigzustand ausdehnt.
Die obigen Ausführungsformen betreffen eine Druckausgleichsklappe, welche durch Bewegung eines Verriegelungselements, wie etwa eines Hebels oder eines Verriegelungsbolzens, geöffnet oder geschlossen wird, wobei der Verriegelungs- und Freigabemechanismus auf das Verriegelungselement wirkt. Bei anderen Ausführungsformen muss ein solches bewegliches Verriegelungselement nicht notwendigerweise vorhanden sein.
Dementsprechend umfasst der Verriegelungs- und Freigabemechanismus in einem weiteren Aspekt eine feste Verriegelungsanordnung, wobei die feste Verriegelungsanordnung zwei feste Verriegelungsglieder umfasst, die miteinander mit einem vorbestimmten Verriegelungsdruck verbunden sind. Der Verriegelungsdruck ist der Druck, der erreicht werden muss, um die Verbindung zwischen den zwei Verriegelungsgliedern zu öffnen. Der Verriegelungsdruck weist dieselbe Stärke wie der Schwellendruck auf, d. h., die zwei Verriegelungsglieder werden voneinander abgelöst, wenn der Druck im Innern der Kammer den vorbestimmten Schwellendruck erreicht, so dass die zwei Verriegelungsglieder separiert werden.
Ferner bestehen die Verriegelungsglieder oder ein die zwei Verriegelungsglieder verbindendes Verbindungsmaterial aus einem Material, das die Materialeigenschaften ändert, wenn die vorbestimmte Temperatur erreicht wird, wobei die Materialeigenschaftsänderung den Verriegelungsdruck zwischen den Verriegelungsgliedern verringert. Auf diese Weise wird eine Ablösung der zwei Verriegelungsglieder sowohl durch einen spezifizierten Druck im Innern der Kammer als auch durch eine spezifizierte Temperatur im Innern der Kammer ausgelöst. Wenn die spezifizierte Temperatur erreicht ist, trennen sich die zwei Verriegelungsglieder aufgrund der mit der Temperaturänderung zusammenhängenden Änderung der Materialeigenschaften.
Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass dieselbe Struktur zum Implementieren eines Verriegelungsmechanismus zum Verriegeln der Ausgleichsklappe an der Kammer, zum Implementieren eines Freigabemechanismus, der durch einen Schwellendruck ausgelöst wird, und zum Implementieren eines Freigabemechanismus, der durch eine Schwellentemperatur ausgelöst wird, verwendet wird.
Bei einer Ausführungsform sind die zwei festen Verriegelungsglieder Magnete, insbesondere Permanentmagnete, wobei die magnetischen Eigenschaften der Magnete derart sind, dass die Magnetkraft abnimmt, wenn die vorbestimmte Temperatur erreicht wird. Solche Magnete können beispielsweise aus Neodym oder einem Neodym umfassenden Material hergestellt sein. Magnete erlauben eine effiziente Implementation der Erfindung, da sich die magnetischen Eigenschaften von Magneten mit der Temperatur auf eine nichtlineare Weise ändern, wobei dies Maßschneidern eines Öffnungspunkts für Druck und Temperatur erlaubt.
Bei einer anderen Ausführungsform sind die zwei festen Verriegelungsglieder durch ein Verbindungsmaterial verbunden, das flüssig wird, wenn die vorbestimmte Temperatur erreicht ist. Das Verbindungsmaterial kann aus einer Bismut-Zinn-Legierung oder aus Indium oder aus einer Indium-Legierung hergestellt sein.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Verriegelungs- und Freigabemechanismus einen druckgetriebenen Freigabemechanismus und einen temperaturgetriebenen Freigabemechanismus, wobei der temperaturgetriebene Freigabemechanismus mit dem druckgetriebenen Freigabemechanismus wechselwirkt, indem durch den druckgetriebenen Freigabemechanismus ausgeübte Kräfte durch den temperaturgetriebenen Freigabemechanismus geändert werden, wenn die vorbestimmte Temperatur erreicht ist. Allerdings können bei anderen Ausführungsformen der druckgetriebene Freigabemechanismus und der temperaturgetriebene Freigabemechanismus dadurch separiert sein, dass sie separat mit einem Verriegelungsglied wechselwirken.
Die Erfindung wird ausführlicher auf der Grundlage der Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen erläutert, in welchen folgendes gilt:

1 ist eine vereinfachte schematische Querschnittsansicht eines Turbofantriebwerks, in welchem die vorliegende Erfindung realisiert sein kann;
2 zeigt schematisch eine Druckausgleichsklappe unter den Bedingungen, wenn sie geschlossen oder geöffnet ist, in Abhängigkeit von dem Druck im Innern einer durch die Druckausgleichsklappe verschlossenen Kammer;
3 zeigt schematisch eine Druckausgleichsklappe unter den Bedingungen, wenn sie geschlossen oder geöffnet ist, in Abhängigkeit von dem Druck und in Abhängigkeit von der Temperatur im Innern einer durch die Druckausgleichsklappe verschlossenen Kammer;
4 ist ein Temperatur-Druck-Diagramm, das die Druck- und Temperaturgebiete angibt, in welchen die Druckausgleichsklappe geöffnet oder geschlossen ist;
5 ist eine erste schematische Ausführungsform einer Druckausgleichsklappenbaugruppe, wobei ein Verriegelungs- und Freigabemechanismus ein bewegliches Verriegelungsglied umfasst;
6a, 6b sind eine erste detailliertere Ausführungsform einer Druckausgleichsklappenbaugruppe, wobei ein Freigabemechanismus einen FGL-Draht umfasst und wobei 6a und 6b den FGL-Draht in einem ausgestreckten und einem kontrahierten Zustand zeigen;
7a, 7b sind eine zweite detailliertere Ausführungsform einer Druckausgleichsklappenbaugruppe, wobei ein Freigabemechanismus ein Element umfasst, das schrumpft, wenn es thermisch aktiviert wird, und wobei 7a und 7b das Element in einem normalen und in einem thermisch aktivierten Zustand zeigen;
8a, 8b sind eine dritte detailliertere Ausführungsform einer Druckausgleichsklappenbaugruppe, wobei ein Freigabemechanismus einen Bimetallstreifen umfasst und wobei 8a und 8b den Bimetallstreifen in einem geraden und einem gebogenen Zustand zeigen;
9a, 9b sind eine vierte detailliertere Ausführungsform einer Druckausgleichsklappenbaugruppe, wobei ein Freigabemechanismus ein Phasenänderungselement umfasst, das sich ausdehnt, wenn es thermisch aktiviert wird, wobei 9a und 9b das Element in einem normalen und in einem thermisch aktivierten Zustand zeigen; und
10 ist eine zweite schematische Ausführungsform einer Druckausgleichsklappenbaugruppe, wobei ein Verriegelungs- und Freigabemechanismus zwei feste Verriegelungsglieder umfasst, die aneinander befestigt sind und aus einem Material mit Eigenschaften (z. B. magnetischen Eigenschaften), die temperaturabhängig sind, bestehen.

1 zeigt auf eine schematische Weise ein Turbofantriebwerk 100, das eine Fanstufe mit einem Fan 104 als dem Niederdruckverdichter, einen Mitteldruckverdichter 111, einen Hochdruckverdichter 112, eine Brennkammer 113, eine Hochdruckturbine 114, eine Mitteldruckturbine 115 und eine Niederdruckturbine 116 aufweist.
Der Mitteldruckverdichter 111 und der Hochdruckverdichter 112 weisen jeweils mehrere Verdichterstufen auf, die jeweils eine Rotorstufe und eine Statorstufe umfassen. Das Turbofantriebwerk 100 von 1 weist ferner drei separate Wellen auf, eine Niederdruckwelle 118, die die Niederdruckturbine 116 und den Fan 104 verbindet, eine Mitteldruckwelle 119, die die Mitteldruckturbine 115 mit dem Mitteldruckverdichter 111 verbindet, und eine Hochdruckwelle 120, die die Hochdruckturbine 114 mit dem Hochdruckverdichter 112 verbindet. Dies ist jedoch lediglich als ein Beispiel zu verstehen. Falls das Turbofantriebwerk keinen Mitteldruckverdichter und keine Mitteldruckturbine aufweist, wären nur eine Niederdruckwelle und eine Hochdruckwelle vorhanden.
Das Turbofantriebwerk 100 weist eine Triebwerksgondel 101 auf, die eine Eintrittslippe 102 umfasst und einen Triebwerkseintritt 103 an der Innenseite ausbildet, der dem Fan 104 einströmende Luft zuführt. Der Fan 104 weist mehrere Fanschaufeln 107 auf, die zu einer Fanscheibe 106 verbunden sind. Der Ring der Fanscheibe 106 bildet die Radialinnengrenze des Strömungspfads durch den Fan 104 aus. Der Strömungspfad ist durch das Fangehäuse 108 radial nach außen begrenzt. Stromauf der Fanscheibe 106 ist ein Nasenkegel 105 angeordnet.
Hinter dem Fan 104 bildet das Turbofantriebwerk 100 einen Sekundärströmungskanal 109 und einen Primärströmungskanal 110 aus. Der Primärströmungskanal 110 führt durch das Kerntriebwerk (Gasturbine) hindurch, das den Mitteldruckverdichter 111, den Hochdruckverdichter 112, die Brennkammer 113, die Hochdruckturbine 114, die Mitteldruckturbine 115 und die Niederdruckturbine 116 umfasst. Bei diesem sind der Mitteldruckverdichter 111 und der Hochdruckverdichter 112 von einem Umfangsgehäuse 117 umgeben, das eine Ringoberfläche an der Innenseite ausbildet, die den Primärströmungskanal 110 radial nach außen begrenzt.
Während des Betriebs des Turbofantriebwerks 100 strömt eine Primärströmung durch den Primärströmungskanal 110, welcher auch als der Hauptströmungskanal bezeichnet wird, und eine Sekundärströmung strömt durch den Sekundärströmungskanal 109, der auch als Nebenstromkanal bezeichnet wird, wobei die Sekundärströmung das Kerntriebwerk umströmt.
Die beschriebenen Komponenten weisen eine gemeinsame Dreh- oder Maschinenachse 200 auf. Die Drehachse 200 definiert eine Axialrichtung des Turbofantriebwerks. Eine Radialrichtung des Turbofantriebwerks erstreckt sich senkrecht zu der Axialrichtung.
Im Kontext der vorliegenden Erfindung weist eine Kammer 2 innerhalb der Gondel 101 eine Druckausgleichsklappe 3 auf, wie in 1 schematisch dargestellt ist. Eine solche Kammer 2 mit einer Druckausgleichsklappe 3 kann in mehreren Komponenten und an mehreren Orten in einem Flugzeugtriebwerk, wie etwa dem Turbofantriebwerk von 1, oder in einem Hilfstriebwerk implementiert sein. Darüber hinaus sind die Prinzipien der vorliegenden Erfindung auch auf beliebige andere Komponenten, in denen Druck und Temperatur unter gewissen Umständen ansteigen können, anwendbar.
2 veranschaulicht auf eine schematische Weise das Konzept einer Druckausgleichsklappe, wie sie im Stand der Technik bekannt ist. Eine Druckausgleichsklappe 3 ist dargestellt, die sich in einer Wand einer Kammer 2 (nur teilweise gezeigt) befindet. In der schematischen Darstellung befindet sich die Ausgleichsklappe 3 zwischen Wandsektionen 21, 22 der Kammer 2. In der oberen Darstellung von 2 ist der Druck Pmt im Innern der Kammer 2 kleiner als ein Schwellendruck Pth. Daher ist die Ausgleichsklappe 3 geschlossen. Der Druck außerhalb der Kammer ist P_ext.
In der unteren Darstellung von 2 ist der Druck P_int im Innern der Kammer 2 größer als ein Schwellendruck Pth. Dies führt zum Öffnen der Druckausgleichsklappe 3. Der Druckanstieg wurde möglicherweise durch den Bruch eines Abblasluftrohrs verursacht. Ein Verriegelungs- und Freigabemechanismus ist vorgesehen, der die Ausgleichsklappe 3 in der geschlossenen Stellung hält, wenn der Druck P_int im Innern der Kammer 2 kleiner als der Schwellendruck Pth ist, und der die Ausgleichsklappe öffnet, wenn der Schwellendruck Pth im Innern der Kammer erreicht wird.
3 veranschaulicht das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Konzept. Wie in 2 ist eine Druckausgleichsklappe 3 dargestellt, die sich zwischen Wandsektionen 21, 22 einer Kammerwand befindet. Gemäß der oberen Darstellung von 3 ist die Ausgleichsklappe 3 geschlossen, wenn der Druck P_int im Innern der Kammer kleiner als ein Schwellendruck Pth ist und wenn die Temperatur T_int innerhalb der Kammer 2 kleiner als eine Schwellentemperatur Tth ist. Andererseits öffnet die Ausgleichsklappe 3, wie in der unteren Darstellung von 3 gezeigt ist, wenn der Druck P_int im Innern der Kammer 2 größer als der Schwellendruck Pth ist und/oder wenn die Temperatur T_int im Innern der Kammer 2 größer als die Schwellentemperatur Tth ist. Dementsprechend tritt Öffnen der Ausgleichsklappe 3 auf, wenn der Schwellendruck Pth und/oder wenn die Schwellentemperatur Tth im Innern der Kammer 2 erreicht werden. Dies erlaubt es, kleine Brüche in einer Leitung, die sich in der Kammer 2 befindet oder durch diese hindurchgeht, zu erkennen, die den Innendruck in der Kammer 2 bis zu dem Schwellendruck nicht erhöhen, aber die die Temperatur im Innern der Kammer 2 graduell erhöhen.
Um eine Öffnung der Ausgleichsklappe 3 in Abhängigkeit von der Temperatur zu implementieren, ist ein Verriegelungs- und Freigabemechanismus vorgesehen, der ausgelegt ist zum Öffnen der Ausgleichsklappe 3, wenn eine vorbestimmte Temperatur im Innern der Kammer 2 erreicht wird. 3 zeigt schematisch ein Freigabeelement 40. Das Freigabeelement 40 weist temperaturabhängige Eigenschaften auf, die sich bei der Schwellentemperatur ändern. Beispielsweise kann das Freigabeelement 40 seine Gestalt, sein Volumen, seinen Aggregatzustand oder die Stärke einer physikalischen Eigenschaft ändern, wenn die Schwellentemperatur erreicht wird, wie etwa die magnetische Kraft. In der schematischen und beispielhaften Darstellung von 3 nimmt die Länge des Freigabeelements 40 bei und oberhalb der Schwellentemperatur zu, wobei eine solche Längenänderung das Öffnen der Ausgleichsklappe 3 auslöst.
Es sei angemerkt, dass die Kammer 2 von beliebiger Konstruktion sein kann, bei welcher es einen Innendruck gibt, der aufgrund spezifischer Umstände erhöht werden kann, wie etwa der Bruch einer Leitung, die durch die Kammer hindurchgeht oder sich in dieser befindet.
4 ist eine weitere schematische Darstellung der mit der vorliegenden Erfindung zusammenhängenden Erfindung. Das Druck-Temperatur-Diagramm definiert ein Gebiet A, in welchem die Druckausgleichsklappe geschlossen ist, und ein Gebiet B, in welchem die Druckausgleichsklappe geöffnet ist. Die Druckausgleichsklappe öffnet, sowohl wenn ein spezifischer Druck Pth als auch wenn eine spezifische Temperatur Tth erreicht wird.
5 ist eine erste schematische Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckausgleichsklappenbaugruppe. Eine Druckausgleichsklappe 3 ist in einer Öffnung 20 einer Kammer 2 angeordnet und verschließt diese Öffnung 20 in der gezeigten geschlossenen Stellung. Insbesondere ist die Ausgleichsklappe 3 mit Wandsektionen 21, 22 der Kammer 2 verbunden. Die Kammer 2 weist weitere Wandsektionen auf, die allerdings nicht dargestellt sind. Die Ausgleichsklappe 3 ist mit der Wandsektion 21 mittels eines Scharniers 31 verbunden, so dass sie sich aus der geschlossenen Stellung in eine offene Stellung drehen kann, in welcher sie die Öffnung 20 öffnet.
Ein Verriegelungs- und Freigabemechanismus 4 ist vorgesehen, welcher bestimmt, ob sich die Ausgleichsklappe 3 in der geschlossenen Stellung oder der offenen Stellung befindet. Der Verriegelungs- und Freigabemechanismus 4 verbindet die Klappe 3 mit der Wandsektion 22. Bei der Ausführungsform von 5 ist die Ausgleichsklappe 3 mittels eines Verriegelungsmechanismus 41, der ein bewegliches Verriegelungsglied 410 umfasst, an der Wandsektion 22 verriegelt. Obgleich 5 das bewegliche Verriegelungsglied 410 als in einer Linearrichtung beweglich darstellt, kann es auch als durch Drehung bewegbar sein. Das Verriegelungsglied 410 kann zwischen einer ersten Verriegelungsstellung, und einer zweiten entriegelten Stellung bewegt werden.
Wie schematisch gezeigt ist, beeinflussen sowohl der Druck P als auch die Temperatur T das Funktionieren des Verriegelungsmechanismus 41. Der Verriegelungsmechanismus 41 ist ausgelegt zum Bewegen des Verriegelungsglieds 410 in die verriegelte Stellung, wenn der Druck und die Temperatur im Innern der Kammer 2 unter einem vordefinierten Schwellendruck und einer vordefinierten Schwellentemperatur liegen. Andererseits ist der Verriegelungsmechanismus 41 ausgelegt zum Bewegen des Verriegelungsglieds 410 in die entriegelte Stellung - so dass sich die Ausgleichsklappe 3 öffnet -, wenn der Druck im Innern der Kammer 2 bei oder über dem Schwellendruck liegt oder wenn die Temperatur im Innern der Kammer 2 bei oder über der Schwellentemperatur liegt.
6-9 zeigen unterschiedliche Ausführungsformen des Verriegelungs- und Freigabemechanismus 4 von 5, in welchen das bewegliche Verriegelungsglied 410 mittels eines drehbaren Hebels implementiert ist. Bevor die temperaturabhängigen Eigenschaften und Funktionalitäten des Verriegelungs- und Freigabemechanismus erläutert werden, wird zunächst die Funktionsweise des Verriegelungs- und Freigabemechanismus 4, der in allen 6-9 identisch ist, erläutert. In dieser Hinsicht sei angemerkt, dass der Verriegelungs- und Freigabemechanismus - neben den temperaturbezogenen Merkmalen - im Stand der Technik bekannt ist und im Dokument US 8 740 147 B2 beschrieben ist, worauf in dieser Hinsicht Bezug genommen wird.
Wie in den anderen Ausführungsformen befindet sich die Ausgleichsklappe 3 zwischen Wandsektionen 21, 22 in einer Wand einer Kammer. Eine Konsole 46 ist an der Wandsektion 21 angebracht. Das bewegliche Verriegelungsglied 410 ist durch einen Hebel ausgebildet, der um eine Achse 411 drehbar ist. In 6 bis 9 ist der Hebel 410 in der verriegelten Stellung gezeigt. Der Hebel 410 weist ein Ende 412 auf, das an die Innenseite der Wandsektion 22 angrenzt und diese kontaktiert. Um den Hebel 410 in die entriegelte Stellung zu drehen und somit die Ausgleichsklappe 3 zu öffnen, muss eine Rolle 44, die sich in einem Profil 48 des Hebels 410 befindet, weg bewegt werden. Die Rolle 44 ist an einem Halter 47 montiert, der zur Translation entlang der Achse 420 auf lineare Weise fähig ist. Der Halter 47 ist durch eine Druckfeder 42 federgespannt, die parallel zu der Achse 420 verläuft und die mit der Konsole 46 verbunden ist.
Wenn der Druck im Innern der Kammer zunimmt, tendiert der Druck auf die Ausgleichsklappe 3 dazu, den Hebel 410 in die entriegelte Stellung zu drehen. Diese Kraft wird allerdings zumindest zu Beginn durch die von der Feder 42 über die Rolle 44 auf das Profil 48 des Hebels 210 ausgeübten Kraft kompensiert. Wenn der Druck in der Kammer ein ausreichendes Niveau erreicht hat, veranlasst eine kleine Drehung des Hebels 410 um die Drehachse 411 herum die Rolle 44 dazu, sich zur Nase 45 des Profils 48 zu bewegen, wodurch die Feder 42 zusammengedrückt wird. Mit dem Druck im Innern der Kammer und der weiter ansteigenden Kraft auf den Hebel 410 wird die Rolle 44 durch Ausrücken über die Nase 45 hinaus verschoben. Der Hebel 410 wird nun nicht mehr in der geschlossenen Stellung zurückgehalten und kann sich in die geöffnete Stellung drehen, um die Ausgleichsklappe 3 zu öffnen. Durch Anpassen der Kraft der Druckfeder 42 kann der Schwellendruck, bei welchem die Ausgleichsklappe 3 geöffnet wird, angepasst werden.
Im Kontext der vorliegenden Erfindung sind die relevanten Merkmale dieses Mechanismus das Verriegelungsglied/der Verriegelungshebel 410, das/der zwischen einer verriegelten Stellung und einer entriegelten Stellung bewegt werden kann, die Rolle 44, welche eine Freigabekomponente ist, die mit dem Verriegelungsglied 410 wechselwirkt, und die Feder 42, die die Freigabekomponente/Rolle 44 federspannt. Wenn die Federkraft der Druckfeder 42 erhöht wird, muss ein höheres Drehmoment auf den Hebel 410 einwirken, um den Hebel 410 in die entriegelte Stellung zu drehen, da es eine stärkere auf die Rolle 44 einwirkende Kraft gibt.
Gemäß der Ausführungsform von 6a, 6b ist ein FGL-Draht 401 vorgesehen und mit der Feder 42 verbunden. Ein Ende des Drahts 401 ist mit einem Ende der Feder 42 verbunden und das andere Ende des Drahts 401 ist mit dem anderen Ende von Feder 42 verbunden.
Der FGL-Draht 401 weist eine Eigenschaft auf, die ihn, während einer spezifischen Zuglast bei einer höheren Temperatur als der Schwellentemperatur ausgesetzt, längenmäßig verkleinert. FGL-Drähte, die ihre Länge in Abhängigkeit von der Temperatur ändern, sind technisch bekannt. Unterhalb einer spezifizierten Temperatur (der Schwellentemperatur) weist der FGL-Draht eine erste Länge auf und oberhalb der spezifizierten Temperatur weist der FGL-Draht eine zweite Länge auf. Bei diesem Aspekt ist der FGL-Draht ein Schalter, der in Abhängigkeit von der Temperatur zwischen zwei Zuständen umschaltet.
6a zeigt den FGL-Draht 401 im gestreckten Zustand, wenn seine Temperatur unter der Schwellentemperatur liegt.
6b zeigt den FGL-Draht 401 in dem Zustand verringerter Länge. Verringerung der Länge des FGL-Drahts 401 veranlasst die Feder 42, sich zusammenzuziehen. Bei der dargestellten Ausführungsform führt die Kontraktion der Feder 42 zu einer Linearbewegung des Halters 20 weg von dem Hebel 410. Dies geschieht, weil das andere Ende von Feder 42 fest und nicht beweglich ist. Wenn der Halter 20 und somit die Rolle 44 vom Hebel 410 wegbewegt werden, ist der Hebel 410 frei zum Drehen in die entriegelte/geöffnete Stellung.
Demnach wirkt der FGL-Draht 401 als ein Schalter und entriegelt den Verriegelungsmechanismus und ermöglicht es der Druckausgleichsklappe 3, sich in die Offenstellung zu drehen (falls der Druck im Innern der Kammer größer als der Au ßendruck ist, was typischerweise der Fall ist, wenn eine Leitung teilweise gebrochen ist, selbst dann, wenn der Druck nicht ausreichend ist zum Auslösen des Öffnens des Hebels 410 durch Druck allein). Ferner können andere Ausführungsformen eine gesteuerte Öffnung der Ausgleichsklappe 3 unabhängig vom Druck im Innern der Kammer vorsehen, d. h. mittels einer Kolbenanordnung.
Es sei angemerkt, dass in 6b (und auch in 7b, 8b, 9b) Öffnen des Hebels 410 nicht gezeigt ist. Diese Figuren können so verstanden werden, dass sie den Moment unmittelbar bevor der Hebel 410 damit beginnt, sich in die entriegelte Stellung zu bewegen, zeigen.
In der Ausführungsform von 7a, 7b ist ein Element 402 vorgesehen, das bei thermischer Aktivierung in ein Volumen schrumpft. Das Material von Element 402 weist Eigenschaften auf, so dass thermische Aktivierung bei der Schwellentemperatur stattfindet. Das Material, aus welchem das Element 402 hergestellt ist, könnte beispielsweise ein Polymer oder ein Metall mit niedrigerer Schmelztemperatur sein, das sich bei der Schwellentemperatur im Volumen verringert oder weich wird oder sogar schmilzt. In dieser Hinsicht wird Schmelzen im Kontext dieser Erfindung als eine Form von Schrumpfen aufgefasst. Metalle, die einen niedrigen Schmelzpunkt aufweisen, sind technisch bekannt. Beispiele sind Legierungen von Bismut und Zinn, wie etwa Bi58 / Sn42, oder Indium oder Indium-Legierungen.
Wie in 7b gezeigt schrumpft das Element 402 bei und oberhalb der vorbestimmten Schwellentemperatur, mit der Auswirkung, dass die Druckfeder 42 gestreckt wird. Durch Strecken der Druckfeder 42 wird die Federkraft verringert. Daher wird die einer Drehung des Hebels 410 entgegenwirkende Gegenkraft verringert, so dass sich der Hebel 410 in die entriegelte Stellung drehen kann.
8a, 8b zeigen eine weitere Ausführungsform, in welcher ein Bimetallstreifen 5 zum Bereitstellen einer Kraft F, die auf ein Ende 412 des Hebels 410 wirkt, verwendet wird. Eine solche Kraft F, in 8b schematisch dargestellt, erhöht das Drehmoment auf den Hebel 410 und dreht den Hebel 410 in die entriegelte Stellung.
Der Bimetallstreifen 5 ist in 8a schematisch dargestellt. Wie im Stand der Technik bekannt ist, umfasst dieser zwei Seiten 51, 52, die aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind. In Abhängigkeit von der Temperatur biegt sich der Bimetallstreifen 5 in die Richtungen von Pfeil 53.
Der Bimetallstreifen 5 befindet sich an der Innenseite der Wandsektion 22 und liegt an dem Ende 412 von Hebel 410 an. Wenn bei der Schwellentemperatur thermisch aktiviert, biegt er sich und übt dementsprechend eine Kraft auf ein Ende 412 des Hebels 410 aus, wobei diese Kraft den Hebel 410 in die entriegelte Stellung dreht.
9a, 9b zeigen eine Ausführungsformen, die der Ausführungsform von 8a, 8b ähnlich ist, wobei die auf das Ende 412 von Hebel 410 wirkende Kraft nicht durch einen Bimetallstreifen sondern stattdessen durch ein Element 6 bereitgestellt wird, das Materialeigenschaften aufweist, so dass es sich bei thermischer Aktivierung ausdehnt. Wiederum findet thermische Aktivierung bei der Schwellentemperatur statt. Das Element 6 kann beispielsweise aus einem Phasenänderungswachs hergestellt sein, das bei der Schwellentemperatur seinen Aggregatzustand ändert, wobei eine solche Aggregatzustandsänderung zu einer Ausdehnung führt.
Im Allgemeinen kann ein Phasenänderungswachs verwendet werden, das eine Schwellenschmelztemperatur im Bereich von 140 °C bis 190 °C aufweist, mit einer höheren Dichte in der Festphase als in der Flüssigphase. Als Phasenänderungswachs könnten beispielsweise die Folgenden verwendet werden:

i. 4-Aminobenzoesäure oder [C₇H₇NO_2], die einen Schmelzpunkt von 187 °C aufweist;
ii. 2-Aminopyridin [C₅H₆N₂], das einen Schmelzpunkt von 159 °C aufweist;
iii. Zitronensäure [C₆H₈O₇], die einen Schmelzpunkt von 153 °C aufweist; oder
iv. Pyren [C₆H₁₀], das einen Schmelzpunkt von 148 °C aufweist.

Alternativ könnte ein Metall mit niedriger Schmelztemperatur, das sich bei Änderung seines Aggregatzustands ausdehnt, mit einer Dichte in der Festphase, die höher als die Dichte in der Flüssigkeitsphase ist, als Element 6 verwendet werden. Als Metall mit niedriger Schmelztemperatur könnte beispielsweise folgendes verwendet werden:

i. Verschiedene Legierungen von In (Indium) und Ag (Silber), die Schmelzpunkte von etwa 143 °C aufweisen;
ii. Indium (In), das einen Schmelzpunkt von 157 °C aufweist, mit einer Dichte von 7,3 kg/m³ in der festen Phase (bei 20 Grad C) und 7,026 kg/m³ in der Flüssigphase (bei 164 °C); oder
iii. Verschiedene Legierungen von Sn, In, Ag, die Schmelzpunkte von um 175 °C bis 187 °C aufweisen.

10 zeigt eine zweite schematische Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckausgleichsklappenbaugruppe. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von den Ausführungsformen von 5-9 darin, dass der Verriegelungs- und Freigabemechanismus 4 keinerlei sich bewegende Elemente umfasst, sondern stattdessen eine Verriegelungsanordnung umfasst, die aus zwei festen Verriegelungsgliedern 71, 72 besteht, die miteinander mit einem vordefinierten Verriegelungsdruck verbunden sind, wobei sich der Begriff „Verriegelungsdruck“ auf die Kraft pro Einheitsfläche der Druckausgleichsklappe bezieht, die die Verriegelungsglieder 71, 72 zusammenhält. Die zwei Verriegelungsglieder 71, 72 können direkt miteinander, wie in 10 gezeigt ist, verbunden sein, oder können alternativ miteinander mittels eines Verbindungsglieds (nicht gezeigt) verbunden sein, das die zwei Verriegelungsglieder 71, 72 verbindet.
Eines der Verriegelungsglieder 71 ist fest an der Innenseite der Ausgleichsklappe 3 angebracht. Das andere Verriegelungsglied 72 ist fest an einem Kragen 32 angebracht, der an der Innenseite von Wandsektion 22 angebracht ist. Auf diese Weise hält die Verbindung der Verriegelungsglieder 71, 72 die Druckausgleichsklappe 3 geschlossen. Falls andererseits die Verbindung zwischen den Verriegelungsgliedern 71, 72 freigegeben wird, kann die Ausgleichsklappe 3 geöffnet werden (typischerweise durch einen erhöhten Druck im Innern der Kammer 2, der vorhanden ist, selbst dann, wenn der erhöhte Druck den Schwellendruck nicht erreicht).
Die zwei Verriegelungsglieder 71, 72 bestehen aus einem Material, das seine Materialeigenschaften ändert, wenn die vorbestimmte Schwellentemperatur erreicht wird, wobei diese Materialeigenschaftsänderung zu einer Verringerung der Kraft oder des Verriegelungsdrucks zwischen den zwei Verriegelungsgliedern 71, 72 führt.
Ein Beispiel für solche Verriegelungsglieder 71, 72 sind Permanentmagnete, wobei die Magnetkraft der Magnete bei der vorbestimmten Schwellentemperatur abnimmt. Solche Magnete sind gut bekannt. Insbesondere ist bekannt, dass Permanentmagnete eine charakteristische Kurve aufweisen, wenn die magnetische Flussdichte B gegen das Magnetfeld H aufgetragen wird, die ein Knie zeigt, bei welchem sich die Magnetkraft schnell ändert. Gleichzeitig ist die charakteristische Kurve temperaturabhängig.
Wenn Magnete derart gewählt werden, dass das Kniegebiet bei einer Schwellentemperatur liegt, findet dementsprechend bei der Schwellentemperatur eine schnelle Änderung der Magnetkraft statt. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Magnetkraft auf eine relativ plötzliche Weise abnimmt, wenn die vorbestimmte Temperatur erreicht wird. Auf diese Weise wird die Verbindung zwischen den Verriegelungsgliedern 71, 72 freigegeben.
Zusätzlich wird die Verbindung zwischen den Verriegelungsgliedern 71, 72 natürlich freigegeben, wenn der Druck im Innern der Kammer einen vorbestimmten Schwellendruck erreicht, wobei der oben erörterte, die Verriegelungsglieder 71, 72 miteinander verbindende Verriegelungsdruck derart gewählt ist, dass er mit dem Schwellendruck identisch ist.
Demgemäß liefert der Verriegelungs- und Freigabemechanismus 4 von 10 einen Mechanismus ohne bewegliche Elemente, der Öffnung der Druckausgleichsklappe 3 vorsieht, wenn sowohl ein Schwellendruck als auch eine Schwellentemperatur erreicht werden.
Bei einer weiteren (nicht gezeigten) Ausführungsform sind die Verriegelungsglieder 71, 72, wie oben erwähnt, miteinander durch ein Verbindungsglied verbunden. Das Verbindungsglied kann derart gewählt sein, dass es flüssig wird, wenn die vorbestimmte Temperatur erreicht wird. Das Verbindungsmaterial ist aus einer Bismut-Zinn-Legierung oder aus Indium oder aus einer Indium-Legierung hergestellt. Wenn es bei der Schwellentemperatur flüssig wird, wird die Verbindung zwischen den Verriegelungsgliedern 71, 72 freigegeben und die Druckausgleichsklappe 3 öffnet sich.
Anhand der oben erörterten Ausführungsformen ist es klar, dass die Änderung der Materialeigenschaften bei der Schwellentemperatur, die zu einer Öffnung der Druckausgleichsklappe führt, auf eine lineare oder nichtlineare Weise stattfinden kann. Bei den Ausführungsformen von 6 bis 9 und der Ausführungsform von 10 tritt die Änderung auf eine schnelle, nichtlineare Weise auf. Bei den Ausführungsformen von 8 und 9 findet die Änderung auf eine mehr graduelle, lineare Weise statt.
Es versteht sich, dass die obige Beschreibung nur für veranschaulichende Zwecke beabsichtigt ist und den Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung nicht auf irgendeine Weise einschränken soll. Der Durchschnittsfachmann erkennt, dass andere Aspekte der Offenbarung anhand des Studiums der Zeichnungen, der Offenbarung und der angehängten Ansprüche erhalten werden können. Alle hier beschriebenen Verfahren können in einer beliebigen geeigneten Reihenfolge durchgeführt werden, es sei denn, dass hier Anderes angezeigt wird oder dass diesem klar durch den Kontext widersprochen wird. Verschiedene Merkmale der verschiedenen hier offenbarten Ausführungsformen können in verschiedenen Kombinationen kombiniert werden, um innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung neue Ausführungsformen zu schaffen. Jegliche hier angegebenen Bereiche beinhalten jegliche und alle spezifischen Werte innerhalb des Bereichs und jegliche und alle Unterbereiche innerhalb des angegebenen Bereichs.

Claims

Druckausgleichsklappenbaugruppe, umfassend: - eine Ausgleichsklappe (3) angeordnet in einer Öffnung (20) einer Kammer (2), wobei die Ausgleichsklappe (3) eine geschlossene Stellung, in welcher die Öffnung (20) geschlossen ist, und eine geöffnete Stellung, in welcher die Öffnung (20) offen ist, aufweist, - einen Verriegelungs- und Freigabemechanismus (4), der ausgelegt ist zum Halten der Ausgleichsklappe (3) in der geschlossenen Stellung, wenn der Druck im Innern der Kammer (2) unter einem vorbestimmten Schwellendruck liegt, und der ausgelegt ist zum Bewegen oder Einbringen der Ausgleichsklappe (3) in die geöffnete Stellung, wenn der vorbestimmte Schwellendruck im Innern der Kammer (2) erreicht ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungs- und Freigabemechanismus (4) ferner ausgelegt ist zum Bewegen oder Einbringen der Ausgleichsklappe (3) in die geöffnete Stellung, wenn eine vorbestimmte Temperatur im Innern der Kammer (2) erreicht ist,
Druckausgleichsklappenbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungs- und Freigabemechanismus (4) ein bewegliches Verriegelungsglied (410) umfasst, wobei das Verriegelungsglied (410) eine erste Stellung, in welcher die Ausgleichsklappe (3) geschlossen ist, und eine zweite Stellung, in welcher die Ausgleichsklappe (3) geöffnet werden kann, aufweist, wobei der Verriegelungs- und Freigabemechanismus (4) ausgelegt ist zum Bewegen des Verriegelungsglieds (410) in die zweite Stellung, wenn der vorbestimmte Schwellendruck oder die vorbestimmte Temperatur innerhalb der Kammer (2) erreicht ist.
Druckausgleichsklappenbaugruppe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verriegelungsglied (410) in die zweite Stellung bewegt wird, in Abhängigkeit von der Stellung und/oder einer Kraft einer Feder, die das Verriegelungsglied (410) oder eine Freigabekomponente (44), die mit dem Verriegelungsglied (410) wechselwirkt, vorspannt.
Druckausgleichsklappenbaugruppe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungs- und Freigabemechanismus (4) einen FGL-Draht (401) oder ein anderes FGL-Element, das eine spezifische Hochtemperaturform annimmt, wenn die vorbestimmte Temperatur erreicht ist, wobei die Hochtemperaturform direkt oder indirekt das Verriegelungsglied (410) veranlasst, sich in die zweite Stellung zu bewegen.
Druckausgleichsklappenbaugruppe nach Anspruch 4, soweit auf Anspruch 3 bezogen, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder eine Druckfeder (42) ist, wobei die Hochtemperaturform des FGL-Drahts (401) die Druckfeder (42) zum Verkürzen veranlasst, wobei eine solche Längenverringerung eine Last von dem Verriegelungsglied (410) oder einer mit dem Verriegelungsglied (410) wechselwirkenden Freigabekomponente (44) entfernt.
Druckausgleichsklappenbaugruppe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Formgedächtnislegierungsdraht (401) mit der Druckfeder (42) kombiniert ist, wobei der Draht (401) mit der Druckfeder (42) verbunden ist und als ein Schalter wirkt, der die Druckfeder (42) in Abhängigkeit von der Temperatur zwischen zwei unterschiedlichen Längen umschaltet.
Druckausgleichsklappenbaugruppe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungs- und Freigabemechanismus (4) ein Element (402) umfasst, das bei thermischer Aktivierung schrumpft, wobei thermische Aktivierung bei der vorbestimmten Temperatur auftritt, wobei thermische Aktivierung das Verriegelungsglied (410) direkt oder indirekt zum Bewegen in die zweite Stellung veran lasst.
Druckausgleichsklappenbaugruppe nach Anspruch 7, soweit auf Anspruch 3 bezogen, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder eine Druckfeder (42) ist, wobei die thermische Aktivierung des Elements (402) die Druckfeder (42) zum Verlängern veranlasst, wobei eine solche Längenerhöhung die Federkraft verringert, wodurch eine Last von dem Verriegelungsglied (410) oder von der mit dem Verriegelungsglied (410) wechselwirkenden Freigabekomponente (44) entfernt wird.
Druckausgleichsklappenbaugruppe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (402), das schrumpft, wenn es thermisch aktiviert wird, aus einem Polymer oder einem Metall mit niedrigerer Schmelztemperatur hergestellt ist.
Druckausgleichsklappenbaugruppe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungs- und Freigabemechanismus (4) einen Bimetallstreifen (5) umfasst, der sich, wenn die vorbestimmte Temperatur erreicht ist, in einem Maße verbiegt, dass er das Verriegelungsglied (410) direkt oder indirekt veranlasst, sich in die zweite Stellung zu bewegen.
Druckausgleichsklappenbaugruppe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Bimetallstreifen (5) in seiner gebogenen Form, die bei der vorgegebenen Temperatur erreicht wird, eine Kraft auf das Verriegelungsglied (410) oder auf eine mit dem Verriegelungsglied (410) verbundene oder mit diesem wechselwirkende Komponente ausübt, wodurch die Kraft, die das Verriegelungsglied (410) veranlasst, sich in die zweite Stellung zu bewegen, erhöht wird.
Druckausgleichsklappenbaugruppe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungs- und Freigabemechanismus (4) ein Phasenänderungselement (6) umfasst, das sich bei thermischer Aktivierung ausdehnt, wobei thermische Aktivierung bei der vorbestimmten Temperatur auftritt, wobei Ausdehnung des Phasenänderungselements (6) das Verriegelungsglied (410) direkt oder indirekt zum Bewegen in die zweite Stellung veranlasst.
Druckausgleichsklappenbaugruppe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Phasenänderungselement (6), wenn es thermisch aktiviert wird, eine Kraft auf das Verriegelungsglied (410) oder auf eine mit dem Verriegelungsglied (410) verbundene oder mit diesem wechselwirkende Komponente ausübt, wodurch die Kraft, die das Verriegelungsglied (410) veranlasst, sich in die zweite Stellung zu bewegen, erhöht wird.
Druckausgleichsklappenbaugruppe nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Phasenänderungselement (6) ein Wachs oder ein Metall mit niedriger Schmelztemperatur ist, das sich ausdehnt, wenn sich dessen Aggregatzustand ändert.
Druckausgleichsklappenbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungs- und Freigabemechanismus (4) eine feste Verriegelungsanordnung umfasst, wobei die feste Verriegelungsanordnung zwei feste Verriegelungsglieder (71, 72) umfasst, die miteinander mit einem vorbestimmten Verriegelungsdruck verbunden sind, wobei die Verriegelungsglieder (71, 72) oder ein die zwei Verriegelungsglieder verbindendes Verbindungsglied aus einem Material bestehen, das seine Materialeigenschaften ändert, wenn die vorbestimmte Temperatur erreicht ist, wobei die Materialeigenschaftenänderung den Verriegelungsdruck zwischen den Verriegelungsgliedern (71, 72) verringert.
Druckausgleichsklappenbaugruppe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei festen Verriegelungsglieder (71, 72) Magnete sind, wobei die magnetischen Eigenschaften der Magnete derart sind, dass die Magnetkraft abnimmt, wenn die vorbestimmte Temperatur erreicht wird.
Druckausgleichsklappenbaugruppe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnete (71, 72) aus Neodym hergestellt sind oder dieses aufweisen.
Druckausgleichsklappenbaugruppe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei festen Verriegelungsglieder (71, 72) durch ein Verbindungsglied verbunden sind, das flüssig wird, wenn die vorbestimmte Temperatur erreicht ist.
Druckausgleichsklappenbaugruppe nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmaterial aus einer Bismut-Zinn-Legierung oder aus Indium oder aus einer Indium-Legierung hergestellt ist.
Druckausgleichsklappenbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungs- und Freigabemechanismus (4) einen druckgetriebenen Freigabemechanismus und einen temperaturgetriebenen Freigabemechanismus umfassen, wobei der temperaturgetriebene Freigabemechanismus mit dem druckgetriebenen Freigabemechanismus wechselwirkt, indem durch den druckgetriebenen Freigabemechanismus ausgeübte Kräfte durch den temperaturgetriebenen Freigabemechanismus geändert werden, wenn die vorbestimmte Temperatur erreicht ist.