DE19806108A1 - Doppelscheiben-Kabinenfenster für ein Flugzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kabinenfensteranordnung für ein Flugzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Mit ihr wird während des Fluges der Druckausgleich zwischen dem Rumpfinnenraum und dem Hohlraum des Doppelscheiben-Aufbaus des Kabinenfensters realisiert und keine Beeinträchtigung der Sichtverhältnisse durch beschlagene Kabinenfensterscheiben ein­ treten.

Die traditionell verwendeten Kabinenfenster im Passagier-Flugzeugbau besitzen einen Doppel­ scheiben-Aufbau (Fail Save Aufbau), bei dem zwei Kabinenfensterscheiben einen Scheibenzwi­ schenraum (Hohlraum) einschließen. Nach dieser Kabinenfenster-Lösung befindet sich an der Unterseite der Innenfensterscheibe eine Ventilationsbohrung, um im Hohlraum während des Fluges, insbesondere beim Steig- und Sinkflug eines Passagierflugzeuges, einen Druckausgleich zu realisieren. Dabei findet über die Bohrung, bedingt durch das Druckgefälle zwischen dem Rumpf­ inneren (Kabinenraum) und dem Hohlraum, ein Luftaustausch statt. Für den Fall, bei dem der Druck in der Kabine im Verhältnis zum Druck im Scheibenzwischenraum größer ist, kann Luft in den Hohlraum eintreten. Da die Außenfensterscheibe des Kabinenfensters in der Regel während des Fluges einer Temperatur von unter Minus dreißig Grad Celsius (-30°C) ausgesetzt ist, kon­ densieren selbst geringe Anteile an Wasserdampf in der Kabinenluft an der Innenseite der Außen­ fensterscheibe aus. Die relative Luftfeuchtigkeit ist dabei vom Flugzustand des Flugzeuges abhängig. Galleybetrieb, Passagieranzahl, Flugdauer und Einsatzgebiet spielen eine Rolle für den Anteil an Wasserdampf in der Kabinenluft. Über Schlitze und Verkleidungsstöße gelangt die mit Wasserdampf beladene Kabinenluft hinter die Kabinenfensterverkleidung. Insbesondere, wenn die relative Luftfeuchtigkeit höher ist, beispielsweise bei größerer Auslastung des Passagierflugzeuges, kann es zum Beschlagen der Kabinenfensterscheibe kommen, wobei es infolge der niedrigen Außentemperaturen im Flug zur Eisbildung kommt. Geht das Flugzeug in den Sinkflug über, taut die dünne Eisschicht beim Erreichen des Flugzeuges von wärmeren Luftschichten auf. Danach bildet sich Wasser, das zum Beschlagen der Fensterscheiben und im Extremfall zu seiner An­ sammlung an der Unterseite des Scheibenzwischenraumes führt.

Die Tatsache, das Innere des Druckrumpfes mit dem Hohlraum einer Doppelscheiben-Anordnung zu verbinden, ist demnach der Fachwelt geläufig. Dafür sind auch die US-PS 2,302,740 und US-PS 3,452,533 als Vorbild bekannt. So wird in der US-PS 2,302,740 eine Doppelscheiben- Kabinenfenster für ein Flugzeug offenbart, bei der der Scheiben-Zwischenraum (Hohlraum) über eine der Innenscheibe ausgenommenen Ventilationsbohrung mit dem Inneren des Druckrumpfes in Verbindung steht. Nach der US-PS 3,452,533 wird zusätzlich ein motorgetriebener Lüfter zur Belüftung des Scheiben-Zwischenraumes vorgeschlagen. Mit den genannten Lösungen läßt sich (wie vorbeschrieben) ein Beschlagen und Vereisen der Kabinenfensterscheiben wohl kaum ver­ meiden.

Es sind verschiedene Lösungen bekannt, die das Problem des Luftaustausches von feuchter Luft im Scheibenzwischenraum beim Doppelscheibenaufbau verhindern versuchen. Jedoch können diese Lösungen nicht vollständig der Kondensation im Doppelscheibenaufbau begegnen, da immer noch Luft mit einer gewissen Feuchte in den Hohlraum der Scheiben gelangt. Außerdem sind auf­ wendige Lösungen, wie beispielsweise die EP 0 322 776 A2, bekannt, nach der zur Lösung des Feuchtigkeitsproblems in den Hohlraum einer Doppelscheiben-Anordnung ein unter Druck stehendes Stickstoffgas eingeblasen wird, das die Luftfeuchtigkeit binden soll. Das Beschlagen der Kabinenfensterscheiben wird nur mit zusätzlichen Maßnahmen, die einen höheren Systemaufwand erfordern, unterbunden. Damit wird eine Gewichtszunahme und die zusätzliche Anfälligkeit des Systems nicht ausbleiben. Den Lösungen ist kein Hinweis zu entnehmen, der dazu anregen würde, die Belüftung des Fensterscheiben-Zwischenraumes (Hohlraumes) mit Luft vorzunehmen, deren Zustand hinsichtlich Feuchtigkeit unabhängig von der Kabine oder dem Fenster umgebenden Bedingungen ist.

Außerdem ist eine Lösung bekannt, nach der der Zwischenraum zwischen den Scheiben des Doppelscheiben-Kabinenfensters über ein Zwangskondensationsrohr (Belüftungsrohr) belüftet wird. Das Zwangskondensationsrohr ist mit der Außenhaut des Flugzeuges leitend verbunden. Aufgrund der auftretenden Druckunterschieden wird die relativ feuchte Luft durch das Zwangs­ kondensationsrohr angesogen, wobei dann die Feuchtigkeit der Luft im Zwangskondensationsrohr auskondensiert.

Auch mit dieser Lösung wird nicht verhindert, daß Luft in den Fensterscheiben-Zwischenraum gelangt, dessen Feuchtigkeitsgehalt von den flugzeuginnenseitigen Umgebungsbedingungen abhängt.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Doppelscheiben-Ka­ binenfenster für ein Flugzeug derart zu verbessern, daß mit ihr während des Fluges - ohne Nutzung eines aktiven Druckregelsystems - ein Beschlagen und Vereisen der Kabinenfenster­ scheiben verhindert wird, wobei Luft in den Fensterscheiben-Zwischenraum gelangt, welche einen Umluft unabhängigen Feuchtegehalt hat und einen Massentransport von Feuchtigkeit in den Doppelscheibenaufbau praktisch zu 100% verhindert.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. In den weiteren Ansprüchen sind zweckmäßige Ausgestaltungen dieser Maßnahmen angegeben.

Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 das herkömmlich (im Passagier-Flugzeugbau) eingesetzte Doppelscheiben-Kabinen­ fenster mit einer der Innenfensterscheibe befindlichen Luftausgleichsbohrung;

Fig. 2 die Schnittdarstellung A-A des Doppelscheiben-Kabinenfensters nach Fig. 1 - ohne Luftausgleichsbohrung - und mit Modifikation zur Luftdruckanpassung;

Fig. 3 das Detail Z der Kabinenfensteranordnung nach Fig. 2 zur Darstellung der mit dem Fensterscheiben-Zwischenraum kommunizierenden Membrane.

Die Lösung geht davon aus, daß der Doppelscheiben-Aufbau (Fail Save Aufbau) herkömmlich verwendeter Kabinenfenster 1 im Passagier-Flugzeugbau erhalten bleibt. In der Fig. 1 ist der Aufbau des herkömmlich bekannten Doppelscheiben-Kabinenfensters 1 in einer Vorderansicht dargestellt. Die Ansicht zeigt die Anordnung der Innen- und Außenfensterscheibe 2, 3 innerhalb des Kabinenfensterrahmens 11. Der Fensterrahmen selbst wird zum Teil von der Außenhaut 12 des Flugzeuges überdeckt. An der Unterseite des in der Fig. 1 dargestellten herkömmlichen Kabinenfensters 1 befindet sich eine Luftausgleichsbohrung 5 (figurlich nur angedeutet), welche für den Druckausgleich zwischen dem Fensterscheiben-Zwischenraum 4 (figurlich nicht erkennbar) und dem Rumpfinnenraum (Kabinenraum) sorgt. Über diese Luftausgleichsbohrung 5 (Belüftungs­ bohrung) findet ein Luftaustausch statt, der die vorbeschriebenen Nachteile eintreten läßt. Ein beschlagfreies Doppelscheiben-Kabinenfenster 1 erhält man durch den Wegfall der Luftausgleichsbohrung 5 nach Fig. 1 und durch die Realisierung zusätzlicher Maßnahmen, die in der Schnittdarstellung A-A nach Fig. 2 und im Detail Z nach Fig. 3 gezeigt sind.

Die weiteren Ausführungen setzen voraus, daß die Kabinenfenster-Doppelscheiben (Innen- und Außenfensterscheibe 2, 3) innerhalb des Kabinenfensterrahmens 11 mittels der Fensterdichtung 8 fest und dicht sitzen.

Der nach Fig. 1 beschriebene Aufbau (ohne Luftausgleichsbohrung 5) wird gemäß der Fig. 2 derart ergänzt, indem ein nach innen (zum Rumpfinneren) gerichteter Schenkel 13, der integrierter Bestandteil des Kabinenfensterrahmens 11 ist, eine in den Fensterscheiben-Zwischenraum 4 (Hohlraum) gerichtete Öffnung aufweist. Durch diese Öffnung wird ein rohrförmiges Adapter­ element 7 (adapterartige Vorkehrung) geführt, dessen Rohrquerschnitt die Fensterdichtung 8 durchdringt und bis in den Fensterscheiben-Zwischenraum 4 mündet. Die Umsetzung dieser Maßnahme wird in der Fig. 3 dargestellt, welche das Detail Z (nach Fig. 2) besser repräsentiert. Man erkennt dort, daß dem außerhalb des Kabinenfensterrahmens 11 befindlichen Adapteran­ schluß(bereich) [Schlauchanschluß des Adapterelementes 7] eine Membrane 17 befestigt ist. Bei­ spiel gemäß wird eine Membrane 17 eingesetzt, die als luftdichter Ballon ausgebildet ist. Dabei wird die Membranenöffnung (Ballonöffnung) dem (rohrförmigen) Adapteranschluß überführt (aufgeschoben) und der nahe Bereich der Membranenöffnung (der offene Hüllenrand des Ballons) auf dem (freistehenden Teil des) Adapteranschlusses luftdicht befestigt. Die Befestigung wird dermaßen ausgeführt, daß keine Luft durch etwaige Zwischenräume zwischen den zueinander befestigten Bereichen (Membranhülle mit Adapteranschluß) strömen oder diffundieren kann. Im anderen Ausführungsfall kann eine als luftdichte Flasche ausgebildete Membrane 17 dem Adapteranschluß befestigt werden, deren Flaschenhals dann dem (rohrförmigen) Adapteranschluß überführt und auf diesem luftdicht befestigt wird.

Die vorgestellte Membrane 17 besteht aus einem elastischen Material, deren Hülle dünnwandig dimensioniert ist. Das Material der Membrane 17 dehnt sich bzw. schrumpft in Situationen des stattfindenden Druckausgleiches. Aufgrund der relativ geringen Druckunterschiede und des langsamen (Steig- bzw.) Sinkfluges des Flugzeuges erfolgt der Druckausgleich sehr langsam, wobei sich die Membrane 17 den herrschenden Druckverhältnissen an der Flugzeuginnenseite des Druckrumpfes anpaßt, das heißt, die Membrane 17 gleicht sich den unterschiedlichen Luftvolumina beim Expandieren oder Verdichten der im Scheibenzwischenraum 4 und dem Membrangefäß abgeschlossenen Luft an.

Man kann davon ausgehen, daß bei Montage der Membrane 17 der Zustand der Luft in dem Membrangemäß gleich dem Umgebungsdruck in der Montagehalle entspricht, also cirka 1013 mbar (abhängig von Wetterlage, Montagehalle und Montageort). Der Kabinendruck schwankt jedoch deutlich unter diesem Druck (im Fluge cirka 750 mbar). Bei Veränderung der Umgebungsdrücke der Membrane 17 strebt die abgeschlossene Luft im Scheibenzwischenraum 4 und des Mem­ brangefäßes den Ausgleich des Druckes (beispielsweise von 1013 mbar auf 750 mbar) an.

Die Luft in der Membrane 17 nimmt dabei ein größeres Volumen ein, welches dadurch ermöglicht wird, daß die Membrane 17 flexibel ist und sich ausdehnen kann. Der Druck im Scheibenzwi­ schenraum wird dabei dem Umgebungsdruck angepaßt. Der Druckausgleich, der bisher im herkömmlichen Scheibenaufbau mit der Ventilationsbohrung 5 erreicht wurde, erfolgt nun mit einer flexiblen Membrane 17.

Durch die Verformung der als luftdichten Ballon ausgebildeten Membrane 17 entspricht zu jedem Zeitpunkt des Fluges der Kabineninnendruck dem Druck im Ballon und dem Druck im Fenster­ scheiben-Zwischenraum 4.

Anstelle der Membrane 17 unter jedem Kabinenfenster läßt sich auch eine zentrale Membrane mit entsprechendem Luftvolumen vorstellen, welche über ein Schlauchsystem an alle betreffenden Kabinenfenster 1 angeschlossen ist. Der Vorteil liegt darin, daß ein solches System zentral gewartet werden kann und mit einem Schutzkasten gegen mechanische Beschädigungen leicht zu schützen ist.

Es ist vorteilhaft, dem Innenraum der (ballon- oder flaschenartigen) Membrane 17 ein hydroskopi­ sches Material 18 (in angemessener Menge) beizugeben, das auf dem Boden der Membrane 17 (im Inneren) lagert. Das hydroskopisch wirkende Material 18 wird eingesetzt, um das Befeuchten der abgeschlossenen Luft durch Diffusion im Membranmaterial, in Lekagen oder durch die eindrin­ gende Luft während der Montage zu verhindern.

Außerdem wird mit erwähnt, daß dem Adapteranschluß auch ein Verbindungsschlauch ange­ schlossen sein kann, dem am verbleibenden freien Ende die beispielhafte Membrane 17 luftdicht befestigt ist.

Abschließend läßt sich zusammenfassen, daß man prinzipiell das herkömmliche Doppelscheiben- Kabinenfenster 1 unverändert belassen kann, sofern die beispielhafte Lösung als Nachrüstlösung verstanden wird. Dabei wird für den Druckausgleich im Fensterscheiben-Zwischenraum 4 eine Membrane 17 eingesetzt, die gemäß dem vorbeschriebenen Aufbau befestigt wird. Die Innen­ fensterscheibe 2 des herkömmlichen Doppelscheiben-Aufbaus wird in soweit geändert, als das die Luftausgleichöffnung 5 (Bohrung) entfällt.

Zur Aufnahme eines Adapterelementes 7 (zusätzlichen Belüftungsrohres) muß außerdem die Fensterdichtung 8 und der Kabinenfensterrahmen 11 modifiziert werden. An das Adapterelement 7 wird die Membrane 17 angeschlossen, welche als luftdichter Ballon ausgebildet ist. Die Membrane 17 besteht aus einem elastischen, dünnwandigen und (normalerweise) luftundurchlässigen Materi­ al, welches sich den Druckverhältnissen an der Flugzeuginnenseite (nahe der Rumpfstruktur) anpassen kann. Durch die Verformung des Ballons entspricht zu jedem Zeitpunkt des Fluges der Kabineninnendruck dem Druck in der (in Gestalt eines Ballons ausgeführten) Membrane 17 und dem Druck im Fensterscheiben-Zwischenraum 4. Mit dieser Anordnung erfolgt der Druckaus­ gleich, ohne ein aktives Druckregelsystem anwenden zu müssen, das technisch aufwendig und kostenintensiv wäre. Es wird trotzdem gewährleistet, daß keine (relativ) feuchte Luft aus dem Kabinenraum (Rumpfinneren) in den Fensterscheiben-Zwischenraum 4 gelangen kann. Damit wird keine Kondensation im Fensterscheiben-Zwischenraum 4 eintreten. Sollte durch Diffusionsvor­ gänge, minimale Undichtigkeiten oder während der Montage der Anordnung eine geringe Menge an Feuchtigkeit in den Fensterscheiben-Zwischenraum 4 gelangen, dann wird diese innerhalb der vorbeschriebenen Membrane 17 (im Ballon) aufgefangen und mit Hilfe des hydroskopischen Materials 18, beispielsweise Silica-Gel, gebunden, so daß es nicht (wiederholt) zu Verdampfungs- und Kondensationserscheinungen kommen kann. Es entsteht keine Eis- oder Wasseransammlung im Kabinenfenster-Zwischenraum 4 des Doppelscheiben-Aufbaus. Damit werden permanent beschlagfrei Doppelscheiben-Kabinenfenster 1 und eine Verbesserung des Passagierkomforts im Flugzeug erreicht.

Bezugszeichenliste

1

Doppelscheiben-Kabinenfenster

2

Innenfensterscheibe

3

Außenfensterscheibe

4

Fensterscheiben-Zwischenraum (Hohlraum)

5

Luftausgleichsbohrung (Belüftungsbohrung)

7

rohrförmiges Adapterelement (adapterartige Vorkehrung)

8

Fensterdichtung

11

Kabinenfensterrahmen

12

Außenhaut (des Flugzeuges)

13

Schenkel

17

Membrane (Ballon)

18

hydroskopisches Material (Silica-Gel)

19

Anpreßrahmen
Z Detail (Einzeiheit)

Claims (6)

1. Doppelscheiben-Kabinenfenster für ein Flugzeug, bei dem der Fensterscheiben-Zwi­ schenraum (4) durch eine auf dem Kabinenfensterrahmen (11) aufliegende Fensterdichtung (8) begrenzt ist, wobei der Kabinenfensterrahmen (11) am unteren Schenkel von einem rohrförmigen Adapterelement (7) durchdrungen ist, das den Fensterscheiben-Zwischen­ raum (4) mit einer ihr angeschlossenen Vorrichtung verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine am Adapteranschluß luftdicht befestigte elastische Membrane (17) ist, welche sich den herrschenden Druck­ verhältnissen im Inneren des Druckrumpfes anpaßt.

2. Doppelscheiben-Kabinenfenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane (17) als luftdichter Ballon ausgebildet ist, dessen offener Hüllenrand auf dem rohrförmigen Adapteranschluß befestigt ist.

3. Doppelscheiben-Kabinenfenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane (17) als luftdichte Flasche ausgebildet ist, deren Flaschenhals auf dem rohrförmigen Adapteranschluß befestigt ist.

4. Doppelscheiben-Kabinenfenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrane (17) aus einem elastischen, dünnwandigen Material besteht, das sich den Druckverhältnissen an der Flugzeuginnensei­ te des Druckrumpfes anpaßt und wegen seiner Verformbarkeit (infolge angreifender Druckkräfte) für den Druckausgleich im Fensterscheiben-Zwischenraum (4) geeignet ist.

5. Doppelscheiben-Kabinenfenster nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ballon oder die Flasche mit einem hydroskopischen Material gefüllt ist, welches gering auftretende Anteile an Feuchtigkeit der in diesen und im Fensterscheiben-Zwischenraum (4) eingeschlossenen Luft bindet.

6. Doppelscheiben-Kabinenfenster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Adapteranschluß ein Verbindungs­ schlauch (6) angeschlossen ist, dem am anderen Ende die Membrane (17) luftdicht befe­ stigt ist.