DE1556817C - Sicherheitsfullventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Sicherheitsfüllventil für Kraftstoffanlagen von Luftfahrzeugen, mit einer Kraftstoffülleitung und einer Luftauslaßleitung.

Es ist bereits bekannt, zur Flüssigkeitsstandsanzeige an verschiedenen Pegelhöhen eines Behälters oder einer damit kommunizierenden Röhre Flüssigkeitsdetektoren anzuordnen, wobei jeder Detektor mit einer Anzeigeeinrichtung verbunden ist. Die einzelnen Anzeigeeinrichtungen sind entsprechend der ihnen zugeordneten Pegelhöhe angeordnet, so daß man letztere an einer entfernt liegenden Stelle ablesen kann. Eine derartige Vorrichtung läßt sich zwar grundsätzlich als Sicherheitsfüllventil verwenden, ist jedoch aufwendig gebaut-und ermöglicht nur mit kompliziert zu betreibenden Sensoren eine Verwendung bei elektrisch nichtleitenden Flüssigkeiten.

Es sind femer Flüssigkeitsstandmesser für flüssige Brennstoffe bekannt, bei denen ein kapazitiver Meßfühler verwendet ist, dessen Kapazität von dem Pegelstand des Brennstoffes abhängt. Derartige kapazitive Meßfühler müssen mit einer komplizierten elektronisehen Schaltung betrieben werden, wobei nachteilig ist, daß die Flüssigkeitsstandsanzeige von der Temperatur und der Art des eingefüllten flüssigen Brennstoffes abhängt.

Es ist auch bereits bekannt, zur Flüssigkeitsstandskontrolle Thermistoren zu verwenden, wobei der eine Thermistor in dem Bodenbereich eines Behälters liegt und der andere Thermistor an einer der maximalen Füllhöhe entsprechenden Stelle. Die Thermistoren liegen dabei in einer Brückenschaltung, und durch das Brückengleichgewicht, wenn also beide Thermistoren von Flüssigkeit umgeben sind, wird der maximale Flüssigkeitsstand angezeigt. Der Nachteil dieser Vorrichtung besteht darin, daß sie insbesondere an unregelmäßig geformten Flüssigkeitstanks, wie sie etwa bei Flugzeugen vorkommen, häufig an unzugänglichen Stellen angebracht werden müssen, so daß sie schlecht zu warten sind, und daß sie sich nicht für abnehmbare Kraftstofftanks verwenden läßt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sicherheitsfüllventil für Kraftstoffanlagen von Luftfahrzeugen zu schaffen, welches einfach aufgebaut ist, eine vollständige Füllung eines Kraftstofftanks ermöglicht und sich auch bei der Füllung von abnehmbaren Kraftstofftanks verwenden läßt.

Die Lösung dieser Aufgabe ist gegeben durch eine Nebenschlußleitung, deren Einlaß und Auslaß an unterschiedlichen Stellen in die Luftauslaßleitung münden, wobei die Nebenschlußleitung einen Laminarbereich mit vergrößertem Querschnitt aufweist, und durch einen in dem Laminarbereich angeordneten Kraftstoffsensor, der in an sich bekannter Weise ein Abschaltventil in der Kraftstoffleitung steuert. Ein derartiges Sicherheitsfüllventil arbeitet auch bei veränderlichen Durchsätzen bis zu 1100 l/min genau und erfordert keine Einstellung der Strömungszustände an den Kraftstoffsensoren für eine genaue Wirkungsweise.

Vorzugsweise ist der Kraftstoffsensor als Thermistor ausgebildet. Dadurch läßt sich eine einfache Schaltung für den Kraftstoffsensor verwenden.

Gemäß einer besonderen Weiterbildung ist die Nebenschlußleitung in einem Winkel zur Horizontalen angeordnet, und die Kraftstoffsensoren befinden sich in einem oberen Bereich der Nebenschlußleitung. Bei dieser Anordnung ist eine Schwerkraftentleerung des Kraftstoffes aus der Nebenschlußleitung ermöglicht, und der Kraftstoff kann von den Thermistoren dann frei ablaufen.

Es ist auch vorteilhaft, wenn der Laminarbereich in konvergente Bereiche übergeht, die an den Einlaß bzw. den Auslaß anschließen. Dadurch wird vermieden, daß der Kraftstoffsensor auf die Kühlwirkung der vorbeiströmenden Luft anspricht.

Die Erfindung ist an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel ergänzend beschrieben.

F i g. 1 ist eine Teilschnittansicht hängend angeordneter Luft- und Kraftstoffventile für abwerfbare zusätzliche Kraftstoffbehälter.

F i g. 2 ist eine Schnittansicht längs der Linie 2-2 von F i g. 1 und zeigt die Nebenschlußleitung und die Anordnung der Thermistoren.

F i g. 1 zeigt ein hängendes Ventil 110 für einen Zusatzkraftstoffbehälter 72. Der Kraftstoff gelangt durch eine Kraftstoffleitung 100 in eine Kammer 360, die in einem Gehäuse 362 liegt. Dieses enthält ebenfalls ein Kraftstoffventil 364, das einen hohlen Schaft 366 mit Öffnungen 368 besitzt, welche sich durch die Wand des Schaftes erstrecken und den hohlen Innenraum desselben mit der Kammer 360 verbinden. Auf das Kraftstoffventil 364 drückt eine Feder 370 nach unten, so daß die untere Fläche 372 desselben auf einem Ventilsitz 374 aufliegt. Wenn der Zusatzkraftstoffbehälter 72 eingehängt ist, wenn also das Anschlußrohr 380 desselben sich in den Schaft 366 erstreckt, drückt das Anschlußrohr gegen die Bodenfiäche 382 des Kraftstoffventils 364 und öffnet dieses gegen die Wirkung der Feder 370, so daß Kraftstoff durch die Leitung 100 in die Kammer 360 und um das Ventil 364 und durch die Öffnungen 368 in den Zusatzkraftstoffbehälter 72 fließen kann.

Man erkennt ferner, daß eine ähnliche Anordnung im linken Teil der F i g. 1 für die Entlüftung vorgesehen ist. Der Luftaustritt erfolgt durch eine Leitung 132, die an eine Kammer 382 angeschlossen ist, in welcher ein Luftventil 386 liegt, das dem Kraftstoffventil 364 entspricht und einen hohlen Schaft 388 mit Öffnungen 390 umfaßt, die sich durch die Wand des Schaftes erstrecken. Das Luftventil 386 wird durch eine Feder 392 in Schließstellung vorgespannt, in der die untere Oberfläche 394 auf einem Ventilsitz 396 aufliegt. In das Luftventil ragt ein Anschlußrohr 398 des Zusatzkraftstofftanks 72 hinein, wobei das Luftventil 386 geöffnet wird und Luft durch die Öffnungen 390 fließen kann.

Während des Betriebes, wenn Kraftstoff durch die Leitung 100 in den Zusatzkraftstofftank 72 geleitet wird, wie dies z. B. durch eine Druckauftankvorrichtung am Boden oder durch eine Druckauftanksonde während des Fluges ausgeführt werden kann, gelangt der Kraftstoff in die Kammer 360, strömt um das Ventil 364 und durch die Öffnungen 368 in den Hohlraum des Schaftes 366 und anschließend durch das Anschlußrohr 380 in den Zusatzkraftstoffbehälter 72. Dabei muß Luft aus diesem abgeführt werden, um einen ungehinderten Eintritt des Kraftstoffes zu ermöglichen. Dementsprechend wird die verdrängte Luft durch das Anschlußrohr 398, den hohlen Ventilschaft 388, die Öffnungen 390, die Kammer 382 und gegebenenfalls durch die Leitung 132 abgeführt.

Zur Verteilung des Kraftstoffes von dem Zusatzkraftstoffbehälter 72 auf Haupttanks wird komprimierte Luft von Triebwerkskompressoren durch die Leitung 132 in die Kammer 382 des Luftventils geleitet, die anschließend in den Zusatzkraftstoff behälter 72 durch die Öffnungen 390, den hohlen Schaft 388 und das Anschlußrohr 398 gelangt. Dieses Einströmen von Luft unter einem bestimmten Druck verdrängt Kraftstoff durch das Anschlußrohr 380, den hohlen Schaft 366, die öffnungen 368, die Kammer 360 und die Leitung 100 zu einem der vorher erwähnten Tanks.

Wenn Kraftstoff aus dem Zusatzkraftstoffbehälter 72 entnommen wird, ist ein Entlüftungsventil (nicht dargestellt) geschlossen, so daß die Luft nicht mit der Atmosphäre in Verbindung steht, sondern durch die Leitung 132 und durch das hängende Luftventil 110 in den Zusatzkraftstoffbehälter 72 geleitet werden kann. Dabei ist das Entlüftungsventil geöffnet, und der Auslaß des hängenden Luftventils ist mit einem Entlüftungssystem verbunden.

Ein weiteres Merkmal der hängenden Ventile 110 ist darin zu sehen, daß keine komprimierte Luft oder kein Kraftstoff verloren geht, nachdem der Zusatzkraftstoffbehälter 72 abgeworfen worden ist, da das Luftventil 386 und das Kraftstoffventil 354 geschlossen sind. Nach dem Abwerfen drücken die Federn 370 und 392 infolge der Entfernung der Anschlußrohre 380 und

ίο 398 das Kraftstoffabsperrventil 364 und das Luftabsperrventil 386 in die geschlossene Stellung.

Es ist wichtig, daß während des Füllens des Zusatzkraftstoffbehälters 72 der Kraftstoffzufluß unterbrochen wird, sobald der Tank gefüllt ist. Dies wird durch die Thermistoren 400 erreicht, die elektrisch mit einem Schieberventil (nicht dargestellt) in der Leitung 100 verbunden sind.

Die Thermistoren 400 sprechen auf die Temperatur an und schließen das Schieberventil, so daß ein weiterer Zufluß von Kraftstoff durch die Leitung 100 verhindert wird, wenn der Kraftstoff in Berührung mit den Thermistoren 400 kommt, d. h. wenn der Zusatzkraftstoffbehälter 72 gefüllt ist. Es ist von größter Wichtigkeit, daß die Thermistoren nicht in der Kammer 382 des Luftventils untergebracht sind, denn es hat sich herausgestellt, daß dann die schnelle Luftströmung aus dem Zusatzkraftstoffbehälter 72 durch die Kammer 382 während des Auftankens infolge der äußerst temperaturempfindlichen Thermistoren 400 das Schieberventil betätigen, bevor der Zusatzkraftstoffbehälter 72 gefüllt ist. In der Anordnung nach der vorliegenden Erfindung sind die Thermistoren in einer besonderen Nebenschlußleitung 402 angeordnet, die an ihrem entgegengesetzten Ende mit der Kammer 386 des Luftventils verbunden ist. Die Nebenschlußleitung 402 ist vorzugsr weise in einem Winkel zur Vertikalen angeordnet, damit die Flüssigkeit infolge der Schwerkraft aus der Leitung strömen kann, und hat an ihrem unteren Ende eine Einlaßleitung, die einen geringeren Querschnitt als die Auslaßleitung 406 hat. Die Leitungen 404 und 406 stehen mit einer Luftkammer 408 in Verbindung. Die Luftkammer 408 hat einen wesentlich größeren Querschnitt als die Leitungen 404 und 406, und sie wird durch die Wände 410 begrenzt, die in bezug auf eine Strömung von der Leitung 404 zu der Leitung 406 im Bereich 412 leicht divergent, im Bereich 414 leicht konvergent sind und zwischen diesen Bereichen allmählich ineinander übergehen. Der Zweck für die besondere Formgebung der Nebenschlußleitung 402 ist darin zu sehen, daß ein Teil der aus dem Tank während des Auftankens verdrängten Luft mit geringerer Geschwindigkeit und sanfter,, nicht turbulenter Strömung über die Thermistoren 400 geleitet werden soll, so daß ein _ minimaler Strömungseinfluß auf den temperaturempfindlichen Thermistor 400 entsteht.

Wenn der Zusatzkraftstoffbehälter 72 gefüllt ist, wird der Kraftstoff durch die öffnungen 390 des hängenden Luftventils strömen, und ein Teil dieses Kraftstoffes wird die Nebenschlußleitung 402 durchsetzen.

Um eine Strömung durch diese zu erhalten, ist es wesentlich, daß ein Druckabfall zwischen der Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung dieser Leitung besteht. Dieser Druckabfall wird dadurch erreicht, daß die Einlaßöffnung 405 näher am Bereich des maximalen dynamischen Druckes, d. h. näher an der düsenähnlichen öffnung 390 liegt als die Auslaßöffnung 407.

Infolge dieses Druckabfalles durchsetzt der Kraftstoff beim Überlaufen aus dem vollen Zusatzkraftstoff-

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behälter 72 die Nebenschlußleitung 402 und kommt Um eine laminare Strömung in der Luftkammer 408 mit dem Thermistor 400 in Berührung, der dann infolge zu erreichen, wird der Durchmesser der Luftkammer an der elektrischen Verbindung zwischen dem Thermistor jedem Punkt, besonders jedoch in dem Bereich der 400 und dem Schieberventil dieses schnell schließt, um Thermistoren 400 (A) so gewählt, daß auf Grund der ein weiteres Eindringen von Kraftstoff in den Zusatz- 5 Geschwindigkeit des Strömungsmittels, das die Luftkraftstoffbehälter 72 zu verhindern. kammer 408 durchsetzt, eine Reynoldsche Zahl von

Wenn Druckluft in den Zusatzkraftstoffbehälter 72 ungefähr 2000 vorliegt, wobei die Reynoldsche Zahl

durch das hängende Luftventil strömt um letzteren zu _{durch =} VD_ ^ ^,

entleeren, wird die komprimierte Luft ebenfalls die μ

Nebenschlußleitung durchsetzen und dabei den Kraft- io

stoff, der in diese Leitung während des Auftankens R_e = Reynoldsche Zahl (dimensionslos)

hingelangt ist entfernen. Des weiteren ist es von <5 = Dichte des Strömungsmittels
Wichtigkeit, daß die Thermistoren 400 in der oberen

Wand der Luftkammer 408 angeordnet sind, so daß V = Geschwindigkeit des Strömungsmittels

der Kraftstoff sich infolge der Schwerkraft von den 15 £> = Durchmesser der Leitung

Thermistoren entfernt. ., , ,,. . . .. , „ .. . , ,

In der in den F i g. 1 und 2 gezeigten Ausführungs- P = Absolute Viskosität des Stromungsmittels.

form sind einige bevorzugte Merkmale des hängenden

Ventils 110 und der Thermistoranordnung gezeigt. Der Die Reynoldsche Zahl gibt Aufschluß über die

Querschnitt der Leitung 132 ist vorzugsweise größer als 20 Strömungsbedingungen. Ist die Reynoldsche Zahl

der zusammengesetzte Querschnitt der öffnungen 390, kleiner oder gleich 2000, so herrscht eine laminare

um eine ungehemmte Strömung der Luft, die während Strömung in der Luftkammer 408. Liegt die Reynold-

des Auftankens verdrängt wird, durch die Kammer 382 sehe Zahl über 2300, so herrscht eine turbulente Strö-

zu ermöglichen. Des weiteren, da der Querschnitt der mung in der Luftkammer. Liegt die Reynoldsche Zahl

Leitung 406 größer ist als der Querschnitt 404 und da 25 zwischen 2000 und 2300, so liegt eine gemischte Strö-

das Strömungsmittel komprimiert wird, (gleichgültig mung vor. Es ist klar, daß unter veränderlichen Be-

ob Luft, Mischung von Luft und Kraftstoff oder Kraft- triebsbedingungen die Reynoldsche Zahl ebenfalls ver-

stoff), das durch die Öffnungen 390 strömt, ist der ändert wird.

Druck an der Einlaßöffnung 405 zu der Einlaßleitung Die Entleerung der besonders geformten Luft- 404 größer als der Druck an der Auslaßöffnung 407 der 30 kammer 408 von zurückgelassenem Kraftstoff bedeu-Leitung 406, wodurch der erforderliche Druckabfall an tet einen weiteren Vorteil der Erfindung. Während des der Nebenschlußleitung 402 entsteht und eine Strö- Auftankens eines Kraftstofftankes fließt nicht nur mung durch diese hervorgerufen wird. Die Querschnitte Kraftstoff durch die Nebenschlußleitung 402, sondern der Leitungen 132 und die gesamten Querschnitte der eine Mischung von Luft und Kraftstofftropfen oder öffnungen 390 müssen so gewählt sein, daß der Druck- 35 Schaum. Die geringere Geschwindigkeit dieser die abfall über diesen Querschnitten größer ist als der Luftkammer durchsetzenden Mischung ruft ein Zurück-Druckabfall über der Umgehungsprobeleitung 402. fallen des Kraftstoffes auf den Boden der Luftkammer Der Querschnitt der Auslaßöffnung 407 der Leitung 408 hervor, aus der er dann infolge der Schwerkraft 406 muß so gewählt sein, daß er der Strömung weniger abfließt. Es könnte demnach vorteilhaft sein, einen Widerstand entgegensetzt als die öffnungen 390. Dies 40 entfernbaren Entleerungsstopfen (nicht dargestellt) hat nicht die Bedeutung, daß der Querschnitt der Lei- im Boden der Luftkammer 408 anzuordnen, um den tung 406 größer ist als der zusammengesetzte Quer- angesammelten Kraftstoff zu entfernen. Dieser Entschnitt der öffnungen 390, da die öffnungen 390 der leerungsstopfen wäre besonders in Anlagen zweckvoll, Strömung einen größeren Widerstand entgegensetzen in denen keine Druckluft in umgekehrter Strömungsais die einzige größere Leitung 406. Es wird darauf 45 richtung durch die Kammer 382 und die Nebenschlußhingeweisen, daß, obschon die öffnungen 390 kreis- leitung 402 geleitet wird.

förmig dargestellt wurden, diese auch aus einer oder Die Erfahrung hat gezeigt, daß das Verhältnis des

mehreren Nuten bestehen können. Außendurchmesser 407 zu dem einen Einlaßdurch-

Wie schon vorher erwähnt, hat die Luftkammer 408 messer 405 der Leitung 404 nicht geringer als 2,5-1

(F i g. 2) folgende zwei Aufgaben: 50 sein soll, wenn der Durchsatz des Kraftstoffes, der in

„ ,, .. J^i-J-I-JJ-W- den Zusatzkraftstoff behälter 72 strömt, zwischen 0 und

1. Verzögerung der Geschwindigkeit des die Kammer _{5701 Minute ü t Infol des} strömungswiderdurchsetzenden Strömungsmittels. _{standes in den Leitungen soll der} Durchmesser der

2. Erzeugung einer laminaren Strömung in der Leitung 404 in Flugzeugkraftstoffsystemen nicht gerin-Kammer. 55 ger als 6,35 mm sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Sicherheitsfüllventil für Kraftstoffanlagen von Luftfahrzeugen, mit einer Kraftstoffleitung und einer Luftauslaßleitung, gekennzeichnet durch eine Nebenschlußleitung (404, 408, 406), deren Einlaß und Auslaß an unterschiedlichen Stellen in die Luftauslaßleitung (132) münden, wobei die Nebenschlußleitung einen Laminarbereich (408) mit vergrößertem Querschnitt aufweist, und durch einen in dem Laminarbereich angeordneten Kraftstoffsensor (400), der in an sich bekannter Weise ein Abschaltventil in der Kraftstoffleitung (100) steuert.

2. Sicherheitsfüllventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoffsensor als Thermistor (400) ausgebildet ist.

3. Sicherheitsfüllventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (404) der Nebenschlußleitung einen kleineren Querschnitt aufweist als der Auslaß (406) derselben.

4. Sicherheitsfüllventil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenschlußleitung in einem Winkel zur Horizontalen angeordnet ist und daß sich die Kraftstoffsensoren (400) in einem oberen Bereich der Nebenschlußleitung befinden.

5. Sicherheitsfüllventil nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Laminarbereich (408) in konvergente Bereiche (412, 414) übergeht, die an den Einlaß (404) bzw. den Auslaß (406) anschließen.

6. Sicherheitsfüllventil nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Nebenschlußleitung so gewählt ist, daß die Reynoldsche Zahl der Strömung kleiner als 2000 ist.

7. Sicherheitsfüllventil nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Auslaßquerschnittes zu dem Einlaßquerschnitt der Nebenschlußleitung etwa 2,5 : 1 beträgt.

8. Sicherheitsfüllventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Nebenschlußleitung mindestens 6,35 mm beträgt.

9. Sicherheitsfüllventil nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungswiderstand der Nebenschlußleitung kleiner ist als der Strömungswiderstand des Bereiches der Luftaustrittsleitung, an den die Nebenschlußleitung angeschaltet ist.