DE1679516B2 - Vorrichtung zum Verhindern der Eisbildung im Auslaß der Lüftungsanlage eines Flugzeugs - Google Patents

Description

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemuß da- die zwischen dem Becher 36 und dem Gehäuse des

ditrcn. gelöst, daß das Nebenschlußvtmtii vom Atmo- Tellerventil 19 liegen, so daß ein Verbindungsweg

sphärendruck beeinflußbar ist und daß in Flußrich- zwischen den Rohren 18 und 28 gebildet wird, wenn

tung hinter dem Eisabscheioer ein Temperaturfühler der Ventilteller 29 nicht auf dem Ventilsitz 30 ruht,

angeordnet ist, der ein Steuerglied des Nebeuschluß- ο Die Stützplatte 33 hat auch eine zentrische Öffnung

ventils bei Unterschrdturg einer vorbestimmter,, ge- 39, d'irch welche die Innenräume der Bälge 31 und

ringfügig über dem Eispunkt liegenden Lufttempera- 32 miteinander in Verbindung stehen. Die Bälge sind

tür im Auslaßrohr mit dem Atmosphärendruck ver- mit einer Flüssigkeit gefüllt, die eine ausreichende

bindet. Dämpfung des Ventiltellers 29 bewirkt, da die Flüs-

Dit Vorrichtung nach der Erfindung hat den Vor- io sigkeit durch die Öffnung 39 Fließen muß, imn.er

teil einer hohen Kühlleistung ohne die Gefahr ehur wenn der Ventilteller 29 sich bewegt. Eine Feder 41

Eisbildung; dabei werden die für das Klima in der mit einer Einstellvorrichtung 42 ist zur Einstellung

Flugzeugkabiiie maßgebenden Werte weitgehend der Schließkraft auf den Ventilteller vorgesehen,

konstantgehalten. Die Leitung 37 verzweigt sich in die Leitung 43

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines 15 und die Verbindungsleitung 44. Die Leitung 43 steht

Ausführungsbeispiels und der Zeichnung näher er- über eine Öffnung 46 mit dem Rohr 28 in Verbin-

!äuteri. dung aus Gründen, die im folgenden näher erläutert

Tn der Zeichnung zeigt 11 ein Hauptluftrohr, das werden.

mit Druckluft, ?. B. Abluft eines Düsenmotors ge- Die Verbindungsleitung 44 steht mit einem Kugelspeist wird. Das Rohr 11 hat eine T-Verzweigung 12 20 ventil 47 in Verbindung, das von einem Temperaturzum Abziehen von Warmluft, die in anderen Teilen füh}er 48 im Rohr 27 betätigt wird. Das Kugelventil des Flugzeugs benötigt werden kann. Die für die 47 besteht aus einem becne-förmigen Gehäuse 50 mit Lüftungsanlage bestimmte Druckluft wird zu einem dem Temperaturfühler 48, der durch das geschlos-Wärmeaustauscher 13 geleitet, in dem die Druckluft sene Ende des Gehäuses 50 in das Rohr 27 hineinaus dem Rohr 11 durch Umgebungsluft gekühlt wird, 25 ragt, so daß die Lufttemperatur inneihalb des Rohres die durch eine Haube 14 streicht. Die Druckluft ver- 27 geprüft weiden kann. Der Temperaturfühler 48 läßt den Wärmeaustauscher 13 durch ein Rohr 16, gesteht aus einem Stab 49 mit relativ großem Warum in einem Kompressor 17 kompromiert zu wer- meausdehnungskoeffizienten, so daß der Stab 49 sich den. Das Rohr 16 hat eine Abzweigung 18, die einen mit steigender Lufttemperatur ausdehnt und mit fal-Teil der komprimierten Luft vom Wärmeaustauscher 30 lender Lufttemperatur zusammenzieht. Am Ende des 13 zu einem Nebenschlußventil 19 leitet, welches im Stabes 49 innerhalb des Gehäuses 50 ist eine Stabfolgenden näher beschrieben wird, und welches einen kappe 51 vorgesehen, die eine Stahlkugel 52 gegen Teil der Verbesserung zur Verhinderung der Eisbil- eine in einem Kolben 54 befindliche Öffnung 53 dung in der Lüftungsanlage darstellt. preßt. Eine Druckfeder 56 ist zwischen dem Kolben

Nach weiterer Kompression der Druckluft in dem 35 54 und der Stabkappe 51 vorgesehen, während sich

Kompressor 17 wird diese in einem Wärmeaustau- eine andere Feder 57 zwischen dem Kolben 54 und

scher 21 ebenfalls von der innerhalb der Haube 14 einer Endplatte 58 befindet, an die eine Leitung 44

befindlichen Umgebungsluft gekühlt. Die gekühlte angeschlossen ist.

Druckluft aus dem Wärmeaustauscher 21 wird in Wenn die Lufttemperatur im Rohr 27 unter einen

einer Turbine 22 auf den Kabinendruck des Flugzeu- 40 gegebenen Wert, beispielsweise 4° C fällt, so bewirkt

ges expandiert. Beim Durchgang durch die Turbine die Feder 57, daß der Kolben 54 gegen die Schulter

gibt die Luft Energie ab und wird kalt. Die Energie 59 des Gehäuses 50 gepreßt wird. Weiterhin bewirkt

wird zum Antrieb des Kompressors 17 benutzt. Die die Feder 56 bei Lufttemperaturen unter 4° C, daß

kalte Luft verläßt die Turbine 22 durch ein Aus- die Stabkappe 51 sich von der Stahlkugel 52 entfernt,

gangsrohr 23, tritt dann durch einen schirmartigen 45 wodurch die Öffnung 53 ireigelegt wird. Wenn die

Eisabscheider 24, einen Wasserabscheider 25 und ein Lufttemperatur beispielsweise 4^C C erreicht, dehnt

Auslaßrohr 27 in die Kabine ein. Zwischen Turbine sich der Stab 49 genügend aus, so daß die Stahlkugel

22 und Eisabscheider 24 ist ein geeignetes T-Stück 26 52 die Öffnung 53 berührt und schließt. Falls die

eingefügt, um di? Luft aus dem Rohr 28 wirksam mit Lufttemperatur noch weiter steigt, dehnt sich der

der Luft aus dem Rohr 23 zu mischen. 50 Stab 49 weiter aus, und diese Ausdehnung wird von

Das Nebenschlußventil 19 ist ein besonders ausge- der Feder 57 aufgenommen, da der Kolben 54 von

bildetes Tellerventil, um mögliche Instabilitätspro- der Schulter 59 wegbewegt wird. Die von dem KoI-

bleme in der Anlage so klein wie möglich zu halten. ben 54 und dem Gehäuse 50 gebildete Kammer steht

Das Neberischlußventil 19 hat einen Ventilteller 29, in geeigneter Weise durch die Öffnung 61 mit dem

der auf einem Ventilsitz 30 ruht, so daß das Rohr 18 55 Umgebungsdruck in Verbindung, während der Druck

von dem Rohr 28 abgeschlossen ist, wenn der Ventil- in der Leitung 44 durch die Öffnung 62 mit dem

teller 29 auf dem Ventilsitz 30 ruht. Zu den aktiven Umgebungsdruck in Verbindung steht.

Elementen des Ventils gehört ein Balg 31 und ein Die Anlage arbeitet wie folgt: Zuerst, wenn das

Druckbalg 32, die beispielsweise aus Metall beste- Flugzeug auf dem Boden startfertig steht, ist der

hen. Der Balg 31 verbindet den Ventilteller 29 mit 60 Druck in der Kabine und im Auslaßrohr 27 gleich

einer Stützplatte 33, und der Druckbalg 32 ist an der dem Umgebungsdruck; an einem warmen Tag ist die

anderen Seite der Stützplatte 33 gegenüber dem Balg Kabinentemperatur oberhalb 4° C, und die Öffnung

31 befestigt. Der Druckbalg 32 ist an seinem anderen 53 ist daher geschlossen. Komprimierte Abluft von

Ende mittels einer Platte 34 verschlossen und inner- dem Motor wird in das Rohr 11 gespeist, wo die Luft

halb einer Kammer angeordnet, die aus einem an der 65 im Wärmeaustauscher 13 gekühlt wird, weiter durch Stützplatte 33 dicht befestigten Becher 36 besteht den Kompressor 17 komprimiert wird, und wiederum und mit einer Leitung 37 in Verbindung steht. Die im Wärmeaustauscher 21 beinahe auf die Umge-

Stützplatte 33 hat eine Vielzahl von Öffnungen 38, bungsternperatur gekühlt wird. Die im wesentlichen

auf die Umgebungstemperatur abgekühlte Druckluft fühler 48 beeinflußt. An einem kalten Tag, beispielsexpandiert in der Turbine 26 auf Umgebungsdruck. weise mit einer Umgebungstemperatur von — 26° C Da der Druck im Rohr 28 und der Druck in der von in 3000 m Höhe, ist die den Wärmeaustauscher 13 dem Becher 36 des Nebenschlußventils 19 einge- verlassende Luft etwa — 12° C und kann Feuchtigschlossencn Kammer beide gleich dem Umgebungs- 5 keit enthalten; der Feuchtigkeitsgehalt würde nicht druck sind, ist das Nebenschlußventil 19 geschlossen, höher als 10 g pro kg sein (die Feuchtigkeitsmenge in und nur gekühlte Luft strömt durch das Auslaßrohr gesättigter Luft in 3000 m Höhe). Somit wäre die 27 in die Kabine. Falls sich Eiskristalle in der aus Lufttemperatur im Auslaßrohr 27 weit unter 4^C C, der Turbine 22 austretenden kalten Luft bilden, wer- und der Druck in der Verbindungsleitung 44 und den die Kristalle von einem Eisabscheider 24 gesam- »o dem Becher 36 wird dem Atmosphärendruck in melt, wodurch der Druck in dem Rohr 28 ansteigt. 3000 m Höhe entsprechen.

Somit steigt die Temperatur der Luft, welche die Der Druck im Rohr 28 würde der Meereshöhe Turbine verläßt. Weil nun Eis vorhanden ist, ist die entsprechen, da der Kabinendruck dem Druck in Lufttemperatur im Auslaßrohr 27 unter 4° C, die Meereshöhe entspricht, wodurch das Nebenschlußöffnung 53 ist frei, und die Verbindungsleitung 44 15 ventil 19 öffnet, so daß - 12° C Luft um den Komsteht voll mit dem Umgebungsdruck in Verbindung. pressor 17 und die Turbine 22 herumgeleitet wird. Das Nebenschlußventil 19 öffnet nicht, bevor genü- Somit wird ein maximaler Luftfluß erreicht,
gend Eis von dem Eisabscheider 24 angesammelt ist, Keine Eiskristalle würden sich bilden, da die herum einen Druckanstieg in dem Rohr 28 zu verursa- umgeleitete Luft ■ - 12° C hat, und der Eispunkt von chen und die Kraft der Feder 41 zu überwinden. Da- *> Luft in Meereshöhe mit 10 g Feuchtigkeit pro kg ist durch bewegt sich der Ventilteller 29 vom Ventilsitz — 22° C. An wärmeren Tagen könnte die den Wär-30 weg. Wenn sich also mehr Eiskristalle auf dem meaustauscher 13 verlassende Luft mehr als 4- C Eisabscheider sammeln, steigt der Druck im Rohr haben, und daher schließt das Kugelventil 47 die 28, bis die Kraft der Feder 41 überwunden ist. Somit öffnung 53, so daß der Druck in der Verbindungsleischickt sich der Ventilteller 29 an, sich vom Sitz 30 25 tung Λ4 ansteigt und das Nebenschlußventil 19 wegzubewegen, aber die Flüssigkeit im Balg 31 wird schließt, so daß mehr kühle Luft von der Turbine 22 durch die Öffnung 39 in den Druckbalg 32 gedrückt, in das Auslaßrohr 27 gelangen kann. Der Druck in wodurch der Ventilteller 29 sich langsam und in di- der Verbindungsleitung 44 steigt an, weil die Leitung rekter Reaktion zu dem Druck in Rohr 28 bewegt. 43 mit dem Rohr 28 über eins Öffnung 46 in Verbin-Die warme Hochdruckluft in Rohr 18 strömt durch 30 dung steht. Die Hochdruckluft im Rohr 28 entweicht das Nebenschlußventil 19, herumgeleitet um den langsam durch die öffnung 46. Bei geschlossener Kompressor 17 und die Turbine 22, in das Rohr 23, öffnung 53 läßt die Öffnung 62, obwohl sie Luft aus wodurch die Eiskristalle auf dem Eisabscheider 24 der Verbindungsleitung 44 entweichen läßt, die Luft schmelzen. Somit ist volle Kühlung erreicht, weil die mit langsamerer Geschwindigkeit ab als diejenige, Anlage Taupunkttemperaturen im Auslaßrohr 27 35 mit der die Luft durch die Öffnung 46 eintritt, woherstellt. Das einen Nebenschluß bildende Neben- durch der Druck in der Verbindungsleitung 44 anschlußventil 19 gestattet es, die in die Flugzeugka- steigt. Darauf schließt sich das Nebenschlußventil 19. bine einströmende Luftmenge im wesentlichen kon- Falls der Kabinendruck bei einem in 3000 m Höhe stant zu halten, insbesondere an heißen Tagen, wenn fliegenden Flugzeug zwischen dem Druck in 3000 m übermäßig viel Eis sich am Eisabscheider 24 anset- 40 Höhe und in Meereshöhe liegt, oder falls die Diffezen kann. Wenn somit bei Meereshöhe der Druckab- renz zwischen Kabinen- und Umgebungsdruck wenifall am Eisabscheider beispielsweise 76 mm Queck- ger als 254 mm Quecksilbersäule beträgt, so könnte silbersäule nicht übersteigt, regelt der Eisabscheider das Nebenschlußventil 19 sich irgendwo zwischen 24 die Taupunkttemperatur durch Rückdruck auf die der voll offenen oder voll geschlossenen Stellung beTurbine 22 und durch Anstieg der die Turbine 22 45 finden. Falls sich auf dem Eisabscheider 24 genüverlassenden Lufttemperatur. Wenn dann der Druck- gend Eis ansammelt, um den Druck im Rohr 28 anabfall am Eisabscheider beispielsweise 76 mm steigen zu lassen, öffnet sich das Nebenstnlußventil Quecksilbersäule übersteigt, setzt weiterer Rück- 19 mehr, um mehr warme Luft in die Kabine zu lasdruck der Turbine 22 den Luftfluß stark herab, so sen und Eisbildung zu verhindern. Wenn jedoch die daß die Taupunkt-Temperaturregelung durch relativ 50 Umgebungsluft relativ warm ist, tendiert die Luftgroßen Turbinen-Rückdruck erreicht wird, der das temperatur im Auslaßrohr 27 zum Ansteigen auf Nebenscblußventil 19 öffnet. über 4° C. Die Öffnung 53 in dem Kugelventil 47 ist Wenn das Flugzeug fliegt, und die Differenz zwi- geschlossen, wodurch der Druck in der Verbindungsschen Kabinendruck oder Druck im Auslaßrohr 27 leitung 44 ansteigt. Falls der Kabinendruck höher ist und dem Umgebungsdruck größer ist als 254 mm 55 als der Umgebungsdruck, wird das Nebenschlußven-Quecksilbersäule, wird das einen Nebenschluß bil- til 19 geschlossen, um mehr kalte Luft aus der Turdende Nebenschlußventil 19 durch den Temperatur- bine in das Auslaßrohr 27 einzuleiten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 679 616

ren Ende an der Platte (33) befestigt ist, daß der

Itmenmum des Druckbares (32) mit dom des _{ßalges (3l)} .^ _{eine öffnmg (39) in dw pJeUc}

(33) in Verbindung siebt, und" die Bälge (3i_: 32) 1. Vorrichtung zum Verhinde-π) der Eisbildung 5 mit einer Flüssigkeit pefülH sisid.
ira Auslaß der LüftungsauJage eines Flugzeugs, in
welcher Lüftungsanlage zu kühlende Luft über
ein Einlaßrohr einer Kühleinrichtung zugeführt ______

und gekühlte Luft von dieser über ein Auslaßrohr mit einem Eisabscheider in den zu kühlen- io
den Raum eingespeist wird, wobei eine Nebenschlußleitung mit einem Nebenschlußventil das Die Erfindung betrifft, eine Vorrichtung zum Ver-Einlaßrohr mit dem Auslaßrohr verbindet und hindern der Eisbildung im Auslaß der Lüftungsandas Nebenschlußventil bei Überschreitung eines lage eines Flugzeugs, in welcher Lüftungsanlage zu vorbestimmten Druckanstiegs vor dem Eisab- 15 kühlende Luft über ein Einlaßrohr einer Kühleinscheider zwecks Zumischung von Warmluft in richtung zugeführt und gekühlte Luft von dieser über das Auslaßrohr in Flußrichtung vor dem Eisab- ein Auslaßrohr mit einem Eisabscheider ^;n den zu scheider geöffnet wird, dadurch gekenn- kühlenden Raum eingespeist wird, wobei eine Nezeichnet, daß das Nebenschlußventil (19) benschlußleitung mit einem Nebenschluß ventil das vom Atmosph'irendruck beeinflußbar ist und daß 20 Einlaßrohr mit dem Auslaßrohr verbindet und das in Flußrichtung hinter dem Eisabscheider (24) Nebenschlußventil bei Überschreitung eines vorbeein Temperaturfühler (48) angeordnet ist, der ein stimmten Druckanstiegs vor dem Eisabscheider Steuerglied des Nebenschlußventils (19) bei Un- zwecks Zumischung von Warmluft in das Auslaßrohr terschreitung einer vorbestimmten, geringfügig in Flußrichtung vor dem Eisabscheider geöffnet wird, über dem Eispunkt liegenden Lufttemperatur im 25 In Lüftungsanlagen von Flugzeugen hat man bis-Auslaßrohr (27) mit dem Atmnsphärendruck ver- her eine von zwei Methoden angewandt, um eine bindet. Eisbildung zu verhindern. Bei der einen Methode

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- wird die Temperatur der gekühlten Luft oberhalb kennzeichnet, daß das Nebenschlußventil (19) als einer gegebenen Minimaltemperatur gehalten, die federbelastete Tellerventil ausgebildet ist und 30 über dem Eispunkt liegt, d. h. immer wenn die Tementgegen der Federkraft vom Druck vor dem peratur der gekühlten Luft unter beispielsweise 4^C C Eisabscheider (24) beaufschlag *. wird. fällt, wird warme Luft hinzugefügt, um die Tempera-

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- tür der gekühlten Luft anzuheben. Dadurch wird kennzeichnet, daß das Nebeuschlußventil (19) zwar die Eisbildung verhindert, aber die Kühlkapazieine Kammer aufweist, in der das die Stellung des ₃₅ tat der Anlage ist begrenzt, weil an heißen trockenen Tellerventils beeinflussende, als Druckbalg (32) Tagen die gekühlte Luft eine viel tiefere Temperatur ausgebildete Steuerglied angeordnet ist, das in annehmen kann, ohne daß Eis in der Lüftungsanlage Abhängigkeit von der Kühllufttemperatur mit gebildet wird. Dies hängt mit dem wechselnden dem Atmosphärendruck oder mit dem Druck vor Feuchtigkeitsaufnahmevermögen der Luft zusamdem Eisabscheider (24) beaufschlagbar ist. ₄₀ men. Eine nach vorstehender Methode arbeitende

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge- Lüftungsanlage ist aus der USA.-Patentschrift kennzeichnet, daß in der Verbindungsleitung (44) 2 628 481 bekannt.

zwischen der Kammer und der öffnung (61) zur Bei der anderen, aus der USA.-Patentschrift

Atmosphäre ein vom Temperaturfühler (48) be- 2 829 505 bekannten Methode wird der Druckabfall

tätigtes Kugelventil (47) angeordnet ist. ₄₅ über einem Eisabscheider in der Anlage gemessen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge- Wenn der Druckabfall über dem Eisabscheider grökennzeichnet, daß in die Verbindungsleitung (44) ßer wird — was Eisbildung bedeutet — wird zur geeine Leitung (43) einmündet, und mit ihrem an- kühlten Luft warme Luft hinzugefügt, um die Temderen Ende in Flußrichtung vor dem Eisabschei- peratur über den Eispunkt anzuheben und das Eis zu der (24) angeschlossen ist, und daß eine öffnung ₅₀ schmelzen.

(62) in der Verbindungsleitung (44) zwischen Obwohl die letztere Methode die volle Ausnutzung

dem Kugelventil (47) und der Einmündung der der Kühlkapazität der Anlage gestattet, schwankt der Leitung (43) vorgesehen ist, die Luft aus der Ver- Druck in der Flugzeugkabine doch sehr stark infolge bifidungsleitung (44) langsamer entweichen läßt, der dieser Methode anhaftenden Trägheit. Außerdem als Luft über die Leitung (43) einströmt. 55 verursacht ein plötzlicher Abfall des Eispunktes bei

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge- sich schlagartig ändernden Feuchtigkeitsverhältnissen kennzeichnet, daß das Nebenschlußventil (19) ein der einströmenden Luft beim Durchfliegen einer Gehäuse aufweist, das von einer Platte (33) in Wolke das Gefrieren des Wassers im Wasserabscheizwei Teile geteilt ist, daß ein den Druckbalg (32) der, obwohl ein Eisschirm in der Anlage vorgesehen aufnehmender Becher (36) in dem einen Teil des 60 ist.

Gehäuses angeordnet und mit seinem Rand an Es ist die Aufgabe der Erfindung, die aus der der Platte dicht befestigt ist, daß in der Platte USA.-Patentschrift 2 829 505 bekannte Vorrichtung (33) wenigstens ein Loch (38) zwischen dem Bc- zum Verhindern der Eisbildung dahingehend zu vercher (36) und der Gehäusewand vorgesehen ist, bessern, daß unter größtmöglicher Ausnutzung der daß im anderen Teil des Gehäuses das Tellcrven- C5 gegebenen Temperaturdifferenzen die Luftdrucktil mit Ventilteller (29) und Ventilsitz (30) vorge- Schwankungen, die Lufttemperaturschwankungen sehen ist, wobei ein Balg (31) mit seinem einen und die Luftfeuchtigkeitsschwankungen im Flugzeug-Ende an dem Ventilteller (29) mit seinem ande- innern möglichst gering gehalten werden.