DE2046016A1

DE2046016A1 - Regelvorrichtung

Info

Publication number: DE2046016A1
Application number: DE19702046016
Authority: DE
Inventors: Ivan Aldine Rotebro Hellquist (Schweden) P
Original assignee: AGA AB
Current assignee: AGA AB
Priority date: 1969-09-18
Filing date: 1970-09-17
Publication date: 1971-04-15
Also published as: US3672384A; FR2073302A1; DE2046016C3; SE332353B; GB1323143A; DE2046016B2; FR2073302B1

Description

Patentanwa,, ^20A6016

Dipl.-lng.H.Strohschänic

8 München 60 17.9.1970

MusäusstraßeS

AGA AKTIEBQLAG, Lidingö 1 (Schweden)

Regelvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Regelvorrichtung zum Regeln der Gaszufuhr zu Fliegerausrüstungen für Flüge in großer Höhe mit einem zweistufigen Ventilsystem für die Atemgaszuführung, das außerdem ein weiteres Ventilsystem für die Überwachung der Gaszufuhr zum Druckanzug des Fliegers steuert.

Bei Fliegerausrüstungen dieser Art ist die Gaszufuhr zum Druckanzug zur Kompensation einer Verminderung des Innendrucks in der Flugzeugkabine bestimmt, und außerdem gibt es noch ein System zum Aufbauen eines Drucks in einem sogenannten g-Anzug, der die Krafteinwirkungen kompensieren soll, die auf den Flieger bei Beschleunigungen in Richtung von seinem Kopf zu seinen Füßen ausgeübt werden.

Früher waren für Flüge in großer Höhe und über See gewisse Sicherheitsbestimmungen vorgesehen, welche den Gebrauch einer komplizierten Fliegerkombxnation vorschrieben, die es dem Piloten ermöglichen sollte, sowohl seine normalen Aufgaben als auch mögliche Notfälle zu bewältigen. Diese Kombinationen lassen sich, wie dies oben ausgeführt ist, mit Gas aufblasen; sie sind jedoch insofern unbequem, als der Pilot gleichzeitig mehrere verschiedene Anzüge tragen muß. In neuerer Zeit ict nun ein weiterer Fliegeranzug entwickelt worden, der die bisherigen ersetzt.

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Dieser neue Anzug bedeutet eine erhebliche Verbesserung für die Bequemlichkeit für den Piloten, jedoch hat sich gezeigt, daß eine Regelung des Druckaufbaus in diesem Anzug mit den bisher bekannten Regelvorrichtungen nicht möglich ist.

Bei der Entwicklung einer Regelvorrichtung für den neuen Fliegeranzug haben sich große Schwierigkeiten ergeben. So war es zum Beispiel erforderlich, den begrenzten Raum und das begrenzte Gewicht zu berücksichtigen, das in modernen Flugzeugen für eine solche Ausrüstung zur Verfügung steht. Eine weitere Schwierigkeit ergibt sich daraus, daß der Druck des Atemgases erheblich unter dem für den Druckaufbau im Druckanzug bestimmten Gasdruck liegen sollte.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Regelvorrichtung anzugeben, die diese Schwierigkeiten überwindet, indem sie zu einem geringen Platz- und Gewichtsbedarf führt und eine unabhängige Druckeinstellung im Druckanzug und für das Atemgas gestattet.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß das zweistufige Ventilsystem zwei Druckminderventile enthält, die hintereinander in die Atemgasleitung eingefügt sind und zwischen denen eine Zweigleitung für die Gaszufuhr zum Druckanzug angeschlossen ist, die eine von einem Barometer gesteuerte Überdruckeinrichtung enthält.

In Ausgestaltung der Erfindung ist für die Versorgung des Piloten mit Atemgas, dessen Luft-Sauerstoff-Verhältnis der Flughöhe anzupassen ist, die zweite Stufe des zweistufigen Ventilsystems, die als Bedarfsregler gebaut ist, mit einem Injektor zum Beimischen von Luft versehen. Als Antriebsgas für diesen Injektor dient der Sauerstoff, der mit einer bestimmten Menge Luft aus einer Luftzufuhrleitung angesaugt wird. Dabei ist diese Luftzufuhrleitung mit einem Absperrventil ausgestattet, das durch den Druck in der Zweigleitung gesteuert wird.

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Ein weiteres Problem ergibt sich daraus, daß das Ventilsystem extrem empfindlich für Druckünderuntven sein muß. In großen Höhen ist nämlich eine Sauerstoffzufuhr zum Atemgas erforderlich, die nicht ausfallen darf. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Eegelvorrichtung daher mit einer Warneinrichtung kombiniert, die mit einer bestimmten zeitlichen Verzögerung wirksam wird. Diese zeitliche Verzögerung ist wegen der Empfindlichkeit der Regelvorrichtung für Druckänderungen erforderlich. So ergibt sich nämlich beispielsweise bei starkem Einatmen in der Atemgasleitung möglicherweise ein kurzzeitiger und relativ starker Unterdruck, der eine Warneinrichtung ohne eine solche zeitliche Verzögerung zum Ansprechen bringen würde.

Bei den in modernen Flugzeugen entstehenden Zentrifugalkräften und Beschleunigungskräften erweist es sich als erforderlich, einen Gegendruck gegen die so auf den Piloten einwirkenden Druckkräfte zu erzeugen. Dies erfolgt in angemessener V/eise durch eine Gaszufuhr zum Druckanzug des Piloten. Zu diesem Zwecke ist in der Gasspeiseleitung für den Druckanzug eine Kegeleinrichtung vorgesehen, die von einem auf Beschleunigungskräfte ansprechenden und im folgenden kurz als g-Ventil bezeichneten Ventil gesteuert wird. Diese Kegeleinrichtung, die als wieder weitere Ausgestaltung der Erfindung anzusehen ist, kann mit einem Injektor für die Einspeisung von Luft in das Gas für den Druckanzug kombiniert werden.

Auf diese Weise läßt sich die Wirksamkeit des Druckanzuges von zwei getrennten Systemen her steuern, nämlich zum einen über die Zweigleitung zum Kompensieren des Druckabfalls in der Flugzeugkabine und zum anderen über die Speiseleitung zum Erzeugen eines Gegendrucks gegen Belastungen durch Beschleunigungskräfte. Für die Entleerung des Druckanzuges ist in wieder weiterer Ausgestaltung der Erfindung ein Auslaßventil in eine seitliche Abzweigung von der Einlaßleitung in den Druckanzug eingefügt, wobei diese Einlaßleitung der Gaszufuhr sowohl aus der Zweigleitung als auch aus der Luftzufuhrleitung dient.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht; deren einzige Figur zeigt ein Diagramm für die Verbindung der einzelnen Teile einer erfindungsgemaß ausgebildeten Eegelvorrichtung.

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Bei der dargestellten Kegelvorrichtung geht von einer Gasquelle 1 eine Atemleitung 2 ab, in der zwei Druckminderventile 3 und k liegen. An das Druckminderventil k, das als Bedarfsregler gebaut ist, ist ein Injektor 5 zum Beimischen von Luft aus einer Speiseleitung 6 angeschlossen. Die A-temleitung 2 ist bei 7 an eine in der Zeichnung nicht dargestellte Atemmaske angeschlossen.

Zwischen den Druckminderventilen 3 und k ist an die Aiemleitung 2 eine Zweigleitung 8 angeschlossen. In die Zweigleitung 8 ist eine Überdruckeinrichtung 9 eingefügt, die zum einen zum Anschließen der Zweigleitung 8 und damit zum Zuführen von Gas zu einem bei 13 angeschlossenen Druckanzug und zum anderen zum Steuern des Überdrucks aus dem Druckminderventil k zum Kompensieren eines Druckabfalls in der Flugzeugkabine gegenüber dem Normalwert dient. Die Überdruckeinrichtung 9 besteht aus einem durch den barometrischen Druck (Barometer BAB) gesteuerten Absperrventil 9b und aus einem Steuergerät 9A mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten, von einem Aneroidbarometer gesteuerten Auslaßventil in die Atmosphäre. Durch die Abtastung des Absolutdrucks in der Steuerleitung zum Druckminderventil k wird über das Aneroidbarometer der Überdruck festgelegt. Hinter dem Steuergerät 9A ist an die Zweigleitung 8 eine Steuerleitung 10 für ein Absperrventil 11 in d^r Speiseleitung 6 angeschlossen. Außerdem ist in die Zweigleitung 8 ein Druckregler 21 zum Regeln des Druckes im Druckanzug eingefügt.

Von der Gasquelle 1 geht weiterhin eine Speiseleitung 12 für die Zufuhr von Gas zum Druckanzug über den Anschluß bei 13 ab. In die Speiseleitung 12 ist ein sogenanntes g-Ventil 15 eingefügt, das von einem auf Beschleunigungskräfte ansprechenden und im folgenden kurz als g-Druckgeber 1*f bezeichneten Geber gesteuert wird. Die Gaszufuhr aus der Speiseleitung 12 geht also auf die Belastung durch Beschleunigungekräfte zurück, die sich bei Kursänderungen des Flugzeugs in vertikaler Richtung ergeben. Mit dem g-Ventil 15 kann außerdem ein in der Zeichnung nicht dargestellter Injektor zum Beimischen von Luft verbunden sein.

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Die Entleerung des Druckanzuges erfolgt über ein Auslaßventil 16,

und

das seinerseits über ein Kippventil 17 durch den Gasdruck in der Einlaßleitung 18 des Druckanzugs gesteuert wird, wobei die Einlaßleitung 18 sowohl mit der Zweigleitung 8 als auch mit der Speiseleitung 12 verbunden ist. Das Kippventil 17 ist über eine Leitung 19 mit der Atemleitung und über eine Leitung 20 mit der Verbindungsstelle zwischen dem g-Druckgeber 14 und dam g-Ventil 15 verbunden und ermittelt so den jeweils momentan überwiegenden Druck an diesen beiden Anschlußstellen. Durch die Anordnung des Kippventils 17 wird jeweils diejenige der beiden Leitungen 19 und 20 abgesperrt, die den niedrigeren Momentandruck aufweist, so daß stets der jeweils überwiegende höchste Druck den Entleerungsdruck für das Auslaßventil 16 bestimmt.

Die normale und hauptsächliche Aufgabe der ^Regelvorrichtung besteht in der Versorgung des Piloten mit Sauerstoff unter einem leichten Überdruck, dem sogenannten Sicherheitsdruck, oder unter Normaldruck. Bei Flughöhen bis hinauf zu 6 km wird der Sauerstoff mit Luft gemischt, um physiologische Unzuträglichkeiten durch einen übermäßigen Sauerstoffgehalt zu vermeiden.

Bei Flughöhen oberhalb 6 km wird die Steuerleitung 10 druckgekoppelt. Dex Druck in dieser Steuerleitung 10 hält das Absperrventil 11 geschlossen, so daß keine Zumischung von Luft aus der umgebenden Atmosphäre auftreten kann. Bei Unterbrechung der Sauerstoffzufuhr ist daher das Absperrventil 11 unbelastet, so daß es für den Unterdruck in der Atemleitung 2 öffnet.

Lar Pilot kann auf diese Weise, ohne einen merklichen Atemwiderstand zu spüren, Luft aus der Umgebung über das Absperrventil 11 und den Injektor 5 einatmen. Um dem Piloten ein Signal für den Abfall des Sauerstoffs zu geben und das vorhandene Sauerstoffnotsystem zu entlasten,ist bei 7 eine Warneinrichtung an die Atemleitung 2 angeschlossen.

Diese Warneinrichtung besteht aus einem Druckschalter 23 t einer Drossel 25 und einem Umsteuerventil 2h. Der Druckschalter 23 bringt dabei

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eine Lampe auf der Instrumententafel des Flugzeugs zum Leuchten, sobald der sogenannte Sicherheitsdruck einen vorgegebenen Wert unterschreitet.

Dank der Drossel 25 leuchtet die Warnlampe auf der Instrumententafel erst eine bestimmte Zeit nach dem Absinken des Sicherheitsdruckes auf. Dadurch werden Fehlalarme ausgeschlossen, die sonst bei einem kurzzeitigen Absinken des Sicherheitsdruckes erfolgen wurden, wie es auch bei normaler SauerstoffVersorgung und normaler Atmung vorkommen kann. Bei extrem heftigem Einatmen kann nämlich auch bei normaler Sauerstoffversorgung ein relativ starker momentaner Unterdruck in der Atemleitung 2 auftreten, der aber ungefährlich ist und daher keinen Alarm auslösen soll,

Das Umsteuerventil 2k verbindet bei einen unterdruck in der Ateinleitung 2 an der Stelle 7 den Druckschalter 2.y mit der Atmosphäre. ^aLeL bleiben die Druckdifferenz über der Droc^ei _'> und dat.it die Ansprechverzögerung der Warneinrichtung nach Absinken des Sicherueitcdruckec unabhängig von der GröLe des ünterdrucks in der Atemleitung Z stets gleich groß, so daß Fehlalarme infolge extrem heftigen Einatmens vermieden bleiben.

Die Verminderung des Eingangsdruckes, der zwischen 15 Kg/cm im liormal-

fall und 15O kg/cm bei Notauslaß variieren kann, auf den Normaldruck (Sicherheitsdruck) erfolgt in zwei Stufen, wobei die zweite Stufe durch das als Bedarfsregler gebaute Druckminderventil k gegeben ist, von dein aus der Sauerstoff zur Atemmaske gelangt. Die Empfindlichkeit des Druckminderventils k ist dem geringen Unterdruck angepaßt, den ein Mensch beim Atmen ohne Schwierigkeit aufbringen kann. Die Luft wird durch eineninjeK-tor hindurch angesaugt, der sein Treibgas über die Dosieröffnung des Druckminderventils h bezieht. Durch Aneroidbarometer gesteuerte Ventile, die einen Teil des Steuergeräts 9A bilden, steuern bei Ausfall des Überdrucks in der Flugzeugkabine das Druckminderventil k so, daß der Atemüberdruck auf einen der Flughöhe angepaßten Wert angehoben wird. Dabei treten die durch die Aneroidbarometer gesteuerten Ventile ab 6 km Flughöhe in Funktion, und die Luftzufuhr wird abgeschaltet.

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Auf dieue Weise kann der Druckanzug des Piloten mit Hilfe der dargestellten Regeleinrichtung von einem Anschluß an der stelle 13 aus init dem nötigen Druck bei Überdruckatmung ebenso wie bei Belastung durch Beschleunig: n;skräfte versorgt werden. Dieser Druck kommt in erster Linie voi. dem mit der Regeleinrichtung mit dem Auslaßventil 16 zusammengebauten Regler 21 für den Anzugdruck. Der .Regler 21 wird durch den Atemdruck go gesteuert, daß der Druck im Druckanzug etwa 3»2 mal grüßer wird als der Atemdruck.

Bei Belastung durch Beschleunxguhgskrafte kommt der Druck von dem mit Sauerstoff gespeisten jr-Ventil 15· Das g-Ventil 15 hat ebenfalls einen Verstärkungsfaktor von 3i2 und wird durch den g-Druckgeber lh gesteuert. Dieser steuert außerdem das mit dem Regler 21 zusammengebaute Auslaßventil 16. Ausgehend von dem Verstärkungsfaktor von 3,2 ist der g-Druckgeber 1*f auf einen Druck ausgelegt, der 3»2 mal kleiner ist als der angegebene g-Druck. Da sowohl das g-Ventil 15 als auch das Auslaßventil 16 so ausgelegt sind, daß ihr Steuerdruck 3»2 mal verstärkt wird, lassen sich beide Ventile durch ein und denselben Druckgeber steuern.

Als Gasquelle 1 kann die SauerstoffVersorgung des Flugzeugs dienen. Als Notversorgungsbehälter kann bei 22 eine Sauerstoffflasche angeschlossen werden. Dieser Behälter kann außerdem über eine in der Zeichnung nicht dargestellte Direktleitung mit der Atemmaske an der Stelle 7 verbunden werden. Die erfindungsgemäße Kegelvorrichtung läßt sich auch in anderer Weise abwandeln, indem beispielsweise Sicherheitsventile gegen Überdruck in die verschiedenen Leitungen eingefügt oder Warneinrichtun^en vorgesehen werden, die dem Piloten anzeigen, daß der Druck im System infolge einer Unterbrechung der Sauerstoffversorgung unter einen bestimmten ./ert abgefallen ist.

i atentanSprüche:

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Claims

Patentansprüche

1. Regelvorrichtung zum Regeln der Gaszufuhr zu Fliegerausrüstungen
für Flüge in großer Hohe mit einem zweistufigen Ventilsystem für die Atemgaszuführung, das außerdem ein weiteres Ventilsystem für die Überwachung der Gaszufuhr zum Druckanzug des Fliegers steuert, dadurch
gekennzeichnet, daß das zweistufige Ventilsyßtem zwei Druckminderventile (3 und h) enthält, die hintereinander in die Atemgasleitung (2) eingefügt sind und zwischen denen eine Zweigleitung (8) für die Gaszufuhr zum Druckanzug angeschlossen ist, die eine von einem Barometer gesteuerte Überdruckeinrichtung (9) enthält.

2. fiegelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stufe des zweistufigen Ventilsystems (3, ^) außerdem einen Injektor (5) zum Beimischen von Luft aus einer Luftzufuhrleitung (6) mit einem von dem Druck in der Zweigleitung (8) κ<-steuerten Absperrventil (11) zum Atemgas enthält.

3. Regelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Uberdruckeinrichtung (9) ein vom Barometer (BAR) gesteuertes überdruckventil (93) aufweist, an das ausgangsseitig eine Steuereinrichtung (16 bis 20) zum Bestimmen der Größe des Überdrucks angeschlossen ist.

k. Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3i dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang (Stelle 13) der Zweigleitung (8) zum
Druckanzug hin eine Gaszufuhrleitung (12) angeschlossen ist, die ein von einem g-Druckgeber (1*0 gesteuertes g-Ventil (15) enthält.

5. Regelvorrichtung nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß zum Entleeren des Druckanzuges ein Auslaßventil (16) vorgesehen ist, das durch den DrucK am Ausgang der Atemgasleitung (2) oder durch den

steuerbar ist.

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6. Begelvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Steuerung des Auslaßventils (16) eine Kegeleinrichtung (21) und ein damit verbundenes Kippventil (17) vorgesehen sind, das jeweils den höheren von den am Ausgang der Äiemgasleitung (2) oder des g-Bruckgebers herrschenden Drucken wirksam werden läßt.

7. Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche h bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der g-Druckgeber (14) sowohl das Auslaßventil (16) als auch das g-Ventil (15) steuert, die beide den ihnen zugeführten Steuer druck verstärken.

8. Regelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Atemgasleitung (2) eine Warneinrichtung zum Anzeigen eines Ausfalls der Sauerstoffzufuhr verbunden ist, die ein Umsteuerventil (.2h) und einen damit verbundenen Druckscnalter (23) enthält.

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