DE19739161C1

DE19739161C1 - Entlüftungsventil für schnellen Druckabfall in Flugzeugkabinen

Info

Publication number: DE19739161C1
Application number: DE1997139161
Authority: DE
Inventors: Ruediger Meckes
Original assignee: Draeger Aerospace GmbH
Current assignee: BE Aerospace Systems GmbH
Priority date: 1997-09-06
Filing date: 1997-09-06
Publication date: 1999-01-07
Anticipated expiration: 2017-09-07
Also published as: GB9819162D0; GB2329006B; GB2329006A

Description

Die Erfindung betrifft ein Entlüftungsventil für den Einbau in konditionierten Flugzeugkabinen, mit dem Atemgas führende Rohrleitungen und Behälter während eines plötzlichen Druckabfalls in der Flugzeugkabine bis auf einen vorgegebenen, einstellbaren Druck entlüftet werden können.

Der Erfindungsgegenstand ist dafür vorgesehen, bei einem plötzlichen Druckabfall in einer Flugzeugkabine sicherzustellen, daß ab diesem Zeitpunkt die Flugzeugbesatzung nur noch reinen Sauerstoff zum Atmen erhält.

Üblicherweise werden moderne Düsenflugzeuge zum großen Teil mit Molekularsieben zur kontinuierlichen Sauerstoffgenerierung während des Fluges in meistens großen Höhen ausgerüstet. Sobald ein plötzlicher Druckabfall in der Flugzeugkabine eintritt, ist es unbedingt notwendig, als Atemgas reinen Sauerstoff aus einem entsprechenden Sauerstoffbehälter zur Verfügung zu stellen. Dies ist notwendig, um Symptome der Höhenkrankheit zu vermeiden, die auftreten können, weil das von den Molekularsieben gelieferte Atemgas weniger als 100% Sauerstoff aufweist.

Das nach dem Umschalten in den Atemgas führenden Rohrleitungen noch vorhandene Molekularsiebgas wird durch die Erfindung schnell und kontrolliert an die Umgebung abgegeben, so daß die verbleibende Restgasmenge minimal ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfach aufgebautes, jedoch sehr wirksames Entlüftungsventil bereitzustellen, das die kontrollierte Abgabe eines unter Überdruck stehenden Gases an die Umgebung ermöglicht.

Die Lösung der Aufgabe erhält man mit den Merkmalen von Anspruch 1 oder 2. Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das erfindungsgemäße Ventil aufgrund seiner kompakten Bauweise jederzeit auch in bestehende Atemgasversorgungsleitungen bei minimalen Aufwand eingebaut werden kann.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend mittels der Figuren erläutert, wobei gleiche Teile jeweils mit einem Bezugszeichen bezeichnet sind.

Es zeigen

Fig. 1 ein erstes erfindungsgemäßes Entlüftungsventil im Schnitt, und

Fig. 2 ein zweites erfindungsgemäßes Entlüftungsventil im Schnitt.

Das in Fig. 1 schematisch gezeigte erste erfindungsgemäße Entlüftungsventil ist für den Einbau im konditionierten Flugzeugkabinenbereich vorgesehen und dient dazu, eine Atemgas führend Rohrleitung 1 zu entlüften, um im Falle der Sauerstoffversorgung einer Flugzeugbesatzung die kontrollierte Abgabe eines noch vorhandenen, jedoch zu wenig Sauerstoff enthaltenden Atemgasgemisches zu ermöglichen, d. h. die Rohrleitung 1 weitgehend zu entlüften. Bei einem schnellen Druckabfall in der Flugzeugkabine wird auch in der ersten Kammer 8 eine entsprechend große Druckdifferenz auf die Hauptmembran 6 aufgebracht, weil einerseits in der zur Kabine offenen ersten Kammer 8 der Druck abfällt und andererseits in der gegenüberliegenden zweiten Kammer 9 der Druck nur langsam durch einen Leckagestrom über eine Düse 5 und einen Filter 4 abgebaut wird.

Das Volumen der zweiten Kammer 9, die Düse 5 und der Filter 4 werden so ausgelegt, daß die dadurch erzielte Zeitkonstante auf jeden Fall ein sicheres Entlüften der Anlage in der erforderlichen Zeit gewährleistet. Ferner sollte bei maximaler Flugzeugaufstiegsgeschwindigkeit, d. h. maximaler Druckabnahme pro Zeiteinheit, im störungsfreien Betrieb, d. h. ohne plötzlichen Druckabfall in der Flugzeugkabine, das Entlüftungsventil verschlossen bleiben.

Die Abdichtung 3 ist vorgesehen, damit der Gasdruck aus der zweiten Kammer 9 nicht in den zur Kabine umgebungsoffenen Bereich der dritten Kammer 11 entweichen kann. Der Kabinendruck pflanzt sich durch die Öffnung 2 in die dritte Kammer 11 fort.

Die Druckdifferenz an der Hauptmembrane 6 erzeugt eine Kraft, die gegen die Feder 7 den Ventilstößel 10 abheben läßt. Die Feder 7 ist so bemessen, daß bei maximalen Versorgungsdrücken in der Rohrleitung das Hauptventil 13 im Normalbetrieb geschlossen bleibt.

Die Membranfläche der Hauptmembrane 6 ist so gewählt, daß bei der Ansprechdruckdifferenz der Ventilstößel 10 gegen die Federkraft der Feder 7 öffnet.

Nachdem der Ventilstößel 10 abgehoben ist, öffnet sich das Hauptventil 13, wenn die durch die Druckdifferenz bewirkte Kraft auf das Hauptventil 13 größer ist als die Kraft durch die Hauptventilfeder 12.

Durch die Federauswahl, insbesondere Material, Abmessungen und Ausführungsform, lassen sich Minimalversorgungsdrücke in der Rohrleitung 1 realisieren, bei denen noch eine zuverlässige Entlüftung bei entsprechendem Druckabfall in der Kabine möglich ist.

Die Gasmenge aus der Rohrleitung 1 kann solange bei abgehobenem Ventilstößel 10 entweichen, bis ein bestimmter, gewünschter Druck in der Rohrleitung 1 erzielt ist.

In diesem Fall schließt sich das Hauptventil 13 und der Ventilstößel 10 bewegt sich in Abhängigkeit von seiner Zeitkonstanten abwärts und verschließt kraftschlüssig das Hauptventil 13.

Fig. 2 zeigt eine Prinzipdarstellung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Entlüftungsventils. Bei dieser Ausführungsform unterstützt der Versorgungsdruck in der Rohrleitung 1 aktiv das Schließen des Hauptventils 13.

Diese Ausführungsform hat keinen Druckverlust zur Folge, falls die Feder 7 bricht. Bei einem plötzlichen Druckabfall in der Flugzeugkabine und somit auch in der ersten Kammer 8 wirkt eine große Druckdifferenz auf die Hauptmembrane 6, weil in der gegenüberliegenden zweiten Kammer 9 der Druck vor dem plötzlichen Druckabfall nur langsam durch einen Leckagestrom durch eine Düse 5 und einen Filter 4 abgebaut wird.

Das Volumen der zweiten Kammer 9, die Düse 5 und der Filter 4 werden so ausgelegt, daß die dadurch erzielte Zeitkonstante auf jeden Fall ein sicheres Entlüften der Rohrleitung 1 und/oder der damit verbundenen Anlage ermöglicht. Ferner sollte bei maximaler Flugzeugaufstiegsgeschwindigkeit, also maximaler Druckabnahme pro Zeiteinheit, im störungsfreien Betrieb ohne plötzlichen Druckabfall, das Entlüftungsventil geschlossen bleiben.

Die Druckdifferenz an der Hauptmembrane 6 erzeugt eine Kraft, die gegen die Feder 7 das Hauptventil 13 öffnet. Die Feder 7 muß so bemessen sein, daß bei Druckausgleich zwischen der dritten Kammer 11 und der Rohrleitung 1 das Hauptventil 13 gegen die aerodynamischen und mechanischen Widerstände sicher verschlossen ist. Bei geöffnetem Hauptventil 13 strömt das Gas aus der Rohrleitung 1 in die dritte Kammer 11 und kann dann, wenn der Druck größer als der am Druckbegrenzungsventil 30 eingestellte Minimaldruck ist, über das Druckbegrenzungsventil 30 in die Umgebung (Kabine) abströmen.

Der Vorteil dieser zweiten Ausführungsform der Erfindung ist, daß ein nachträgliches Einstellen des Druckbegrenzungsventils 30 sehr leicht, vorzugsweise mit einer Einstellschraube 50 mit Druckbegrenzungsventilfeder 40, möglich ist.

Feder 7 und die Größe und Form des Druckbegrenzungsventils 30 werden so gewählt, daß zum einen die Ansprechdrücke und zum anderen die Massendurchsätze erreicht werden, die für eine gewünschte Entlüftung erforderlich sind.

Die Gasmenge aus der Rohrleitung 1 kann solange bei geöffnetem Hauptventil 13 entweichen, bis ein bestimmter Gasdruck in der Rohrleitung 1 erreicht ist. Das Druckbegrenzungsventil 30 verschließt dann den Weg in die Umgebung. In Abhängigkeit von seiner Zeitkonstanten bewegt sich anschließend das Hauptventil 13, unterstützt durch die Feder 7, aufwärts und verschließt dadurch die Rohrleitung 1.

Claims

1. Entlüftungsventil zum Einsatz bei schnellem Druckabfall in Flugzeugkabinen mit folgenden Merkmalen in einem Ventilgehäuse:

a) Eine Öffnung in einer Atemgas führenden Rohrleitung (1) wird durch ein durch eine zugehörige Hauptventilfeder (12) mit einer vorgegebenen Kraft wirkendes Hauptventil (13) solange offengehalten, wie der Druck in der Rohrleitung (1) den abgefallenen Kabinendruck um ein vorgegebenes Maß überschreitet und der Ventilstößel (10) abgehoben ist,
b) zwischen einer ersten Kammer (8), welche über eine Öffnung im Gehäuse dem momentanen Kabinendruck ausgesetzt ist, und einer zweiten Kammer (9), die über eine Düse (5) und ein Filter (4) bei plötzlichem Druckabfall in der Kabine nur langsam Druck abgeben kann, befindet sich eine Hauptmembran (6), die in Wirkverbindung mit dem Ventilstößel (10) und mit einer zugehörigen, gegen den Druckabfall in der Kabine wirkenden Feder (7) steht, so daß bei plötzlichem Druckabfall der Ventilstößel (10) für eine durch die Größe des Leckagestroms durch Düse (5) und Filter (4) bestimmte Zeit vom Hauptventil (13) abhebt und somit die Entlüftung von Atemgas aus der Rohrleitung (1) durch das Hauptventil (13) ermöglicht.

2. Entlüftungsventil zum Einsatz bei schnellem Druckabfall in Flugzeugkabinen mit folgenden Merkmalen in einem Ventilgehäuse:

a) Eine Öffnung in einer Atemgas führenden Rohrleitung (1) wird durch ein durch eine zugehörige Feder (7) mit einer vorgegebenen Kraft wirkendes Hauptventil (13) solange offengehalten, wie der Druck in der Rohrleitung (1) den abgefallenen Kabinendruck um ein vorgegebenes Maß überschreitet,
b) zwischen einer ersten Kammer (8), welche über eine Öffnung im Gehäuse dem momentanen Kabinendruck ausgesetzt ist, und einer zweiten Kammer (9), die über eine Düse (5) und ein Filter (4) bei plötzlichem Druckabfall in der Kabine nur langsam Druck abgeben kann, befindet sich eine Hauptmembran (6), die in Wirkverbindung mit dem Hauptventil (13) und mit einer zugehörigen, gegen den Druckabfall in der Kabine wirkenden Feder (7) steht, so daß bei plötzlichem Druckabfall für eine durch die Größe des Leckagestroms durch Düse (5) und Filter (4) bestimmte Zeit die Entlüftung von Atemgas aus der Rohrleitung (1) durch das Hauptventil (13) erfolgt.

3. Entlüftungsventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse und anschließend an die Öffnung zur Atemgas führenden Rohrleitung (1) eine dritte Kammer (11) vorgesehen ist, die über eine Öffnung im Gehäuse mit der Kabine in Strömungsverbindung steht und ein einstellbares Druckbegrenzungsventil (30) aufweist.

4. Entlüftungsventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für die Einstellung des Druckbegrenzungsventils (30) eine auf eine Druckbegrenzungsventilfeder (40) wirkende Einstellschraube (50) vorgesehen ist.