DE19949937C2 - Vakuumabwassersystem eines Verkehrsflugzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Vakuumabwassersystem eines Verkehrsflugzeuges, bestehend aus mindestens einer Aufgabevorrichtung, mindestens einer Anschlussleitung, einer im wesentlichen horizontal verlaufenden Sammelleitung und einem Sammelbehälter, wobei die Aufgabevorrichtung oberhalb der Sammelleitung angeordnet ist und die Anschlussleitung mit der Sammelleitung mittels einer Rohrvereinigung verbunden ist.

Die pneumatische Saugförderung ist aus vielen Anwendungen bekannt, die mittels Unterdruck den Transport von ein- oder mehrphasigem Fördergut zwischen einer Aufgabevorrichtung und einem Sammelbehälter ermöglichen. Der für eine pneumatische Saugförderung benötigte Systemaufbau besteht mindestens aus einer Aufgabevorrichtung, einer Anschlussleitung, einer Rohr­ vereinigung sowie einer Sammelleitung und wenigstens einem Sammelbe­ hälter.

Das Rohrleitungssystem für Abwasser in einem Verkehrsflugzeug zwischen Toiletten bzw. Waschbecken und dem Sammelbehälter ist derartig aufgebaut, wie beispielsweise in US 4 063 315, Fig. 1 gezeigt. Hierbei werden die Toiletten über Anschlussleitungen an eine im wesentlichen horizontal verlaufende Sammelleitung angeschlossen. Die Sammelleitung verläuft nahezu durch die gesamte Passagierkabine eines Flugzeuges. Die Anschlussleitungen führen vertikal abwärts von der Aufgabevorrichtung zur Sammelleitung und münden mittels einer Rohrvereinigung in die Sammelleitung. Rohreinmündungen bekannter Art sind in der Deutschen Norm DIN 86280-3, S. 5 beschrieben.

Bei der pneumatischen Saugförderung ergibt sich der Nachteil, das eine Wirbelbildung an der Rohrvereinigung einen anteiligen Transport von Fördergut entgegen der definierten Hauptförderrichtung (von der Aufgabestelle zum Sammelbehälter) bewirkt. Der Transport von Fördergut entgegen der Hauptförderrichtung bedeutet ein regelmäßiges Absetzen von Fördergut im Rückströmungsgebiet in der Sammelleitung stromaufwärts einer Rohrvereinigung. Das in diesem Bereich abgelagerte Fördergut wird über die Dauer des Fördervorgangs nicht weiter in den Sammelbehälter transportiert. Schematisch ist ein derartiges System in Fig. 1 der Zeichnung dargestellt.

Das regelmäßige Absetzen von Fördergut in der Sammelleitung stromaufwärts einer Rohrvereinigung wirkt sich nachteilig auf die Verfügbarkeit eines Saugfördersystems aus. Derartig abgesetztes Fördergut führt zu einer redu­ zierten Förderleistung bei nachfolgenden Fördervorgängen von weiter ent­ fernten Aufgabevorrichtungen. Bei der Förderung von mehrphasigem Fördergut, wie z. B. Abwasser, führt in den beschriebenen Bereichen abge­ setztes Fördergut nach längeren Ruhephasen zwischen einzelnen Förder­ vorgängen zu einer Ausbildung von dauerhaften, sehr stabilen Sedimenten in der Sammelleitung. Derartige Sedimente begünstigen Verblockungen der Sammelleitung.

Aus DE 690 12 773 T2 ist ein Vakuum-Abwassersystem bekannt, bei dem über ein horizontal verlaufendes Kanalrohr Abfall zu einem Sammeltank befördert wird. Über abfallaufnehmende Schüsseln, die unterhalb des Kanalrohres angeordnet sind, wird Abfall in das System eingeleitet. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass mehrere Abwasserzuführeinheiten über entsprechende Abzweigrohre mit dem Kanalrohr verbunden sind. Im Bereich des Eintritts des Abzweigrohres in das Kanalrohr (Rohrvereinigung) ist ein Rohrbogen mit der Einmündung in das Kanalrohr von oben vorgesehen. Der Förderstrom ist durch einen Schwerkrafteinfluss stark beeinflusst und an der spitzwinklig zulaufenden Eintrittskante kann im Ablösewirbel Fördergut auftreten und damit entstehen Absetzungen im Kanalrohr.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Vakuumabwassersystem auszubilden, das die oben genannten Nachteile beseitigt. Eine Rohrvereinigung des Abwassersystems ist strömungstechnisch derart auszubilden, daß ein Transport von Fördergut entgegen der Hauptförderrichtung über die Dauer eines Fördervorganges reduziert werden kann und somit ein Absetzen des Fördermediums in der Sammelleitung vermindert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Patentanspruch 1 ange­ gebene Saugfördersystem gelöst.

Durch den reduzierten Transport von Fördergut entgegen der Hauptförder­ richtung in einem erfindungsgemäßen Saugfördersystem aufgrund einer strö­ mungsgerichteten Gestaltung einer Rohrvereinigung ergeben sich ins­ besondere folgende Vorteile:

• - Erhöhung des in Richtung Sammelbehälter geförderten Masseanteils des Förderguts pro Fördervorgang,
• - Erhöhung der Systemverfügbarkeit durch Reduzierung des stromaufwärts der Rohrvereinigung in der Sammelleitung abgesetzten Masseanteils des Förderguts mit einhergehender Minimierung von Sedimenten und Inkrustationen in der Sammelleitung entstanden aus abgesetztem Fördergut wie z. B. Feststoffanteile von pneumatisch gefördertem Abwasser und
• - Senkung der Wartungskosten durch Verlängerung der Wartungsintervalle; Minimierung notwendiger zeit- und kostenintensiver Reinigungsverfahren für das Rohrleitungssystem zwischen Aufgabevorrichtung(en) und Sammel­ behälter.

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteran­ sprüchen 2 und 3 angegeben.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung dargestellt, welches anhand der Fig. 1 und 2 näher be­ schrieben wird. In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Zeichnung zeigt im einzelnen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Saugfördersy­ stems nach dem Stand der Technik und

Fig. 2 das erfindungsgemäße Saugfördersystem im Be­ reich einer Rohrvereinigung.

In Fig. 1 ist ein Saugfördersystem 1 für eine pneumati­ sche Saugförderung von Fördergut entlang einer Förder­ strecke schematisch dargestellt. Ein solches Saugfördersy­ stem ist nach dem Stand der Technik bekannt und findet bei­ spielsweise bei der Abwasserförderung innerhalb eines Ab­ wassersystems eines Passagierflugzeuges Anwendung. Das Saugfördersystem 1 besteht im wesentlichen aus mindestens einer Aufgabevorrichtung 2, mindestens einer Anschußlei­ tung 3, mindestens einer Sammelleitung 5 und wenigstens einem Sammelbehälter 6. Die Anschlußleitung 3 ist mit der Sammelleitung 5 mittels einer Rohrvereinigung 4 verbun­ den.

Für den Transport von Fördergut 7 (dargestellt mit einem Pfeil) wird im Sammelbehälter 6, in der Sammelleitung 5, der Rohrvereinigung 4, sowie in der Anschlußleitung 3 ein Unterdruck erzeugt und somit das Fördergut 7 in eine Hauptförderrichtung 10 transportiert. Es entsteht bei der pneumatischen Saugförderung aber eine Wirbelbildung an der Rohrvereinigung 4 von Anschluß- und Sammelleitung, die einen anteiligen Transport von Fördergut 7 entgegen der definierten Hauptförderrichtung 10 bewirkt. Es entsteht so das Rückströmungsgebiet 9.

Der Transport von Fördergut 7 entgegen der Hauptförder­ richtung 10 im Bereich der Rohrvereinigung 4 ist maßgeb­ lich auf das Vorhandensein von zwei Ursachen zurückzu­ führen: Zum Ersten die Ausbildung eines Ablösewirbels so­ wie zum Zweiten das Entstehen eines Staupunktwirbels.

Eine, den Transport von Fördergut 7 entgegen der Haupt­ förderrichtung 10 begünstigende Ursache ist die Ausbildung eines Ablösewirbels an einer Eintrittskante 8 der Rohrverei­ nigung 4, d. h. des Einlaufs von der Anschlußleitung 3 in die Sammelleitung 5 (Fig. 1, Bereich A). Der Förderstrom an der Eintrittskante 8 der Rohrvereinigung 4 reißt beim Ein­ tritt in die Sammelleitung 5 ab. Es entsteht eine Sekundär­ strömung, welche zur Ausbildung eines Ablösewirbel führt. Der Anteil des Förderguts 7 der im Förderstrom über die Eintrittskante 8 der Rohrvereinigung 4 fließt, rotiert im sich ausgebildeten Ablösewirbel und wird entgegen der Haupt­ förderrichtung 10 in das Rückströmungsgebiet 9 transpor­ tiert. Aufgrund der zu Beginn eines Fördervorganges herr­ schenden maximalen Strömungsgeschwindigkeit ist der Einfluß des Ablösewirbels auf den Transport des Fördergu­ tes 7 in diesem Zeitraum am größten. Geht gegen Ende des Fördervorgangs die Strömungsgeschwindigkeit gegen Null, fällt der Ablösewirbel in sich zusammen. Das rotierende Fördergut 7 verliert an Energie und setzt sich schwerkraftbe­ dingt an der erdnahen Rohrwand des Rückströmungsgebiets 9 ab. Das im Rückströmungsgebiet 9 abgesetzte Fördergut vergrößert von Fördervorgang zu Fördervorgang sein Volu­ men und wächst proportional mit jedem weiteren Fördervor­ gang entgegengesetzt der Hauptförderrichtung an. Der Ab­ lösewirbel ist geometrisch bedingt und bildet eine Kon­ stante. Er ist nicht beeinflußbar.

Eine weitere, den Transport von Fördergut 7 entgegen der Hauptförderrichtung 10 begünstigende Erscheinung ist das Entstehen eines Staupunktwirbels, der sich direkt beim Auf­ treffen des Förderstroms von der Anschlußleitung 3 auf die ihm gegenüberliegende Seite der Sammelleitung 5 im Be­ reich der Rohrvereinigung 4 einstellt (Fig. 1, Bereich B). Das Phänomen des Staupunktwirbels ist anschaulich mit dem Auftreffen eines Freistrahls auf eine vertikale Platte zu erklären. Abhängig vom Einlaufwinkel α wird ein relativ großer Anteil oder ein relativ geringer Anteil am Fördergut 7 entgegen der Hauptförderrichtung 10 transportiert. Ist der Einlaufwinkel α relativ stumpf, so ist der Anteil des trans­ portierten Förderguts 7 entgegen der Hauptförderrichtung 10 relativ groß. Wird der Einlaufwinkel α spitzer, so wird auch der Anteil des entgegen der Hauptförderrichtung 10 transportierten Förderguts 7 geringer.

In Fig. 2 ist ein erfindungsgemäßes Saugfördersystem 1 gezeigt, welches den Vorteil eines relativ spitzen Einlauf­ winkels mit einer strömungsgerichteten Gestaltung einer er­ findungsgemäßen Rohrvereinigung 4' kombiniert. Beider strömungsgerichteten Gestaltung der Rohrvereinigung 4' wird die Position des Einlaufs der Anschlußleitung 3 in die Sammelleitung 5 auf die von der Aufgabevorrichtung 2 ab­ gekehrten Seite der Sammelleitung 5 verändert. Mit Hilfe einer bewußten Strömungsumlenkung mittels eines Rohrbo­ gens 3A in der Anschlußleitung 3 (Fig. 2, Bereich C) wird erreicht, daß das transportierte Fördergut 7 (Förderstrom) unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft am äußeren Krüm­ mungsradius des Rohrbogens 3A fließt. Das Fördergut 7 fließt bis zum Eintritt in die Sammelleitung 5 an der, der Eintrittskante 8 der Rohrvereinigung 4' gegenüberliegenden Rohrwand 4A'. Durch die konsequente Verlegung des För­ derstroms an die Rohrwand 4A' minimiert sich der Anteil des Förderguts 7 im an der Eintrittskante 8 der Rohrvereini­ gung 4' rotierenden Ablösewirbel. Das Ergebnis ist ein deut­ lich reduzierter Transport von Fördergut 7 in das Rückströ­ mungsgebiet 9 hinein.

Claims (3)

1. Vakuumabwassersystem eines Verkehrsflugzeuges, bestehend aus min­ destens einer Aufgabevorrichtung (2), mindestens einer Anschluss­ leitung (3), einer im wesentlichen horizontal verlaufenden Sammelleitung (5) und einem Sammelbehälter (6), wobei die Aufgabevorrichtung (2) oberhalb der Sammelleitung angeordnet ist und die Anschlussleitung (3) mit der Sammelleitung (5) mittels einer Rohrvereinigung (4') verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Anschlussleitung (3) und Sammel­ leitung (5) eine in Strömungsrichtung im wesentlichen spitzwinklig zulaufende Eintrittskante (8) gebildet ist und der Einlauf der Anschlussleitung (3) in die Sammelleitung (5) auf die von der Aufgabevorrichtung (2) abgekehrten Seite erfolgt und im Bereich des Eintritts der Anschlussleitung (3) in die Rohrvereinigung (4') die Anschlussleitung (3) einen Rohrbogen (3A) aufweist, der Rohrbogen (3A) im wesentlichen in gleicher horizontaler Ebene mit der Sammelleitung (5) verläuft und in diese einmündet und mittels Zentrifugalkraft eine strömungerichtete Umlenkung des Förderstroms (7) weg von der, die Ausbildung eines Ablösewirbels verursachenden Eintrittskante (8) der Rohr­ vereinigung (4') vorgesehen ist, wobei der Förderstrom (7) unter dem Einfluss der Zentrifugalkraft am äußeren Krümmungsradius des Rohrbogens (3A) an der, der Eintrittskante (8) der Rohrvereinigung (4') gegenüberliegenden Rohrwand (4A') verläuft.

2. Vakuumabwassersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrvereinigung (4') zwischen Anschlussleitung (3) und Sammel­ leitung (5) einen Einlaufwinkel α kleiner als 30° aufweist.

3. Vakuumabwassersystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Rohrvereinigung (4') eine Rohrvereinigung von rotations­ symmetrischen und/oder elliptischen Rohren ist.