DE2413549A1

DE2413549A1 - DEVICE FOR THE PREVENTION OF ICE FORMATION ON AIRCRAFT PARTS

Info

Publication number: DE2413549A1
Application number: DE19742413549
Authority: DE
Inventors: Fritz Eichenauer
Original assignee: Fritz Eichenauer GmbH and Co KG
Current assignee: Eichenauer Heizelemente GmbH and Co KG
Priority date: 1974-03-21
Filing date: 1974-03-21
Publication date: 1975-10-02
Also published as: FR2264715B1; FR2264715A1; GB1500013A

Description

DR. INQ. HANS LICHTI · DIPL-INQ. HEINER LICHTIDR. INQ. HANS LICHTI DIPL-INQ. HEINER LICHTI

PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS

75 KARLSRUHE-DURLACH ■ QRÖTZINQER STRASSE 6175 KARLSRUHE-DURLACH ■ QRÖTZINQER STRASSE 61

TELEFON (0721) 41124TELEPHONE (0721) 41124

20. März 1974 2844/74March 20, 1974 2844/74

Firma Fritz Eichenauer, 6744 Kandel/PfalzFritz Eichenauer, 6744 Kandel / Palatinate

Vorrichtung zur Verhinderung von Eisbildung an FlugzeugteilenDevice for preventing ice formation on aircraft parts

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verhinderung von Eisbildung an Flugzeugteilen, z.B. Tragflächen od. dgl., mittels elektrischer Widerstandsheizkörper.The invention relates to a device for preventing ice formation on aircraft parts, e.g. wings or the like, by means of electrical resistance heating elements.

Es sind Vorrichtungen bekannt, bei denen Widerstandsheizkörper in einer Vielzahl konstruktiver Ausführungsformen im Bereich der Vorderkante der Tragflächen des Flugzeugs angebracht sind. Diese Heizkörper sind in mehreren LeistungsgruppenThere are known devices in which resistance heaters in a variety of constructive embodiments in Area of the leading edge of the wings of the aircraft are attached. These radiators are in several performance groups

Lj/br - 2 -Lj / br - 2 -

5 09840/01225 09840/0122

- 2 - 2844/74- 2 - 2844/74

schichtweise auf die Oberfläche der Tragfläche aufgelegt, wobei unter dem Widerstandsheizkörper eine Isolierschicht angeordnet ist. Die Anzahl der Leistungsgruppen entlang der Vorderkante der Tragfläche ist von dessen Länge abhängig. Bei bekannten Ausführungsformen sind mindestens drei Gruppen je Tragfläche vorgesehen. Diese Heizgruppen werden taktweise über einen Zeitschalter zu- und abgeschaltet. Die hierfür notwendigen Regeleinrichtungen sind relativ teuer und aufwendig, wobei es zudem zu lokalen Überhitzungen kommen kann. Da die Vorrichtung während des Betriebs des Flugzeugs außerordentlich großen Temperaturschwankungen ausgesetzt sind, müssen die Abdeckungen der Heizleiter elastisch sein, z.B. aus Gummi od. dgl. bestehen. Diese elastischen Abdeckungen wiederum sind während des Flugs sehr hohen Beanspruchungen ausgesetzt, wobei insbesondere Schlag- und Stoßkräfte, z.B. infolge Steinschlag, durch Vögel, Hagel od. dgl. zu Beschädigungen führen können.placed in layers on the surface of the wing, with an insulating layer underneath the resistance heater is arranged. The number of power groups along the leading edge of the wing depends on its length. In known embodiments, at least three groups are provided per wing. These heating groups are cycled switched on and off via a timer. The control devices required for this are relatively expensive and complex, local overheating can also occur. Since the device is extraordinary during the operation of the aircraft are exposed to large temperature fluctuations, the covers of the heating conductors must be elastic, e.g. made of rubber or similar. like. exist. These elastic covers, in turn, are exposed to very high stresses during flight, with In particular, impact and shock forces, e.g. as a result of falling rocks, birds, hail or the like, lead to damage can.

Zur Leistungssteuerung ist auch eine Zweipunktregelung bekannt, bei der an der Vorderkante der Tragfläche Temperaturfühler angeordnet sind, die bei Eisbildung, also Unterschreiten einer bestimmten Temperatur die Heizelemente einschalten, bei Erreichen einer oberen Grenztemperatur hingegen wieder abschalten. Dabei bleibt die Temperaturentwicklung in den Heizelementen selbst unberücksichtigt, so daß es auch hier zuTwo-point control is also known for power control, in which temperature sensors are arranged at the leading edge of the wing, which, when ice forms, fall below the temperature switch on the heating elements at a certain temperature, but switch them off again when an upper limit temperature is reached. The temperature development in the heating elements themselves remains unconsidered, so that here too

und * 'and * '

lokalen Überhitzungen/dadurch zum Ausfall der Heizelemente kommen kann.local overheating / resulting in failure of the heating elements can come.

Schließlich ist es bekannt, auf die Vorderkante von Tragflächen Kammern mit elastischen Wänden, aufzusetzen, die mittels eines gesonderten Kompressors an Bord <16s FlUgzeugs zeitweilig mit Druckluft beaufschlagt werden. Aufgrund der elastischen De-After all, it is known to work on the leading edge of wings Chambers with elastic walls to be put on by means of a Separate compressor on board <16s aircraft temporarily with Compressed air can be applied. Due to the elastic de-

Lj/br - 3 -Lj / br - 3 -

509840/0122509840/0122

- 3 - 2844/74- 3 - 2844/74

formation der Kanunerwände wird allfällig anhaftendes Eis abgesprengt. Die zusätzliche Kompressoranlage und die notwendige Wartung der pneumatischen Anlage bringt einen erheblichen zusätzlichen Aufwand. Auch hier ist die Gefahr der Zerstörung der elastischen Wände durch Steinschlag, Hagel od. dgl. gegeben, was zum Ausfall der Anlage führt, da die Kammern nicht mehr unter Druck gesetzt werden können.Formation of the canoe walls will eventually become adhering ice blasted off. The additional compressor system and the necessary maintenance of the pneumatic system are significant additional effort. Here, too, there is a risk of the elastic walls being destroyed by falling rocks, hail or the like. which leads to the failure of the system, since the chambers are not can be put under more pressure.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Art so auszubilden, daß eine stetige und gleichmässige Erwärmung der von Eis freizuhaltenden Flugzeugteile mit einem geringen Bauaufwand möglich ist.The invention is based on the object of designing a device of the type described in such a way that a continuous and uniform heating of the aircraft parts to be kept free of ice is possible with little construction effort.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Widerstandsheizkörper zwischen zwei geschlossenen Schalen angeordnet sind, die das Flugzeugen zumindest teilweise einhüllen und deren Hohlraum mit einem Wärmeträgermedium gefüllt ist.This object is achieved in that the Resistance heating elements are arranged between two closed shells which at least partially enclose the aircraft and whose cavity is filled with a heat transfer medium.

Hit dieser Ausbildung werden einerseits alle rege!technischen Vorteile der elektrischen Beheizung beibehalten, durch die mittelbare Beheizung und den im Wäremeträgermedium stattfindenden Wärmetransport örtliche Überhitzungen eicher vermieden. Ferner wird hierdurch eine gleichmässige Temperaturverteilung über die gesamte freizuhaltende Fläche erzielt. Der Bauaufwand für «Ine solche Heisvorrichtung ist sehr gering.The hit of this training is on the one hand all lively! Technical Maintain the advantages of electrical heating, thanks to the indirect heating and that which takes place in the heat transfer medium Heat transfer local overheating is more easily avoided. Furthermore, this results in a uniform temperature distribution Achieved over the entire area to be kept free. The construction costs for such a heating device are very low.

Die Widerstandsheizkörper sind mit Vorzug als Miniatur-Rohrheizkörper mit einem maximalen Durchmesser bis zu 3,5 mm ausgebildet, so daß die beiden Schalen einschließlich der Füllung mit dem Wärmeträgermedium nur eine geringe Dicke aufweisen. Diese Rohrheizkörper können relativ hoch, beispieIs-The resistance heating elements are preferred as miniature tubular heating elements formed with a maximum diameter of up to 3.5 mm, so that the two shells including the Filling with the heat transfer medium only have a small thickness. These tubular heating elements can be relatively high, for example

2
weise bis 150 W/cm spezifisch belastet werden.2
example up to 150 W / cm are specifically loaded.

\ line AusfÜhrungsform der Erfindung ist nachstehend anhand \ line embodiment of the invention is based on below

^Lj/br E09840/0122 "" ⁴ " ^{Lj / br} E09840 / 0122 "" ⁴ "

- 4 - 2844/74- 4 - 2844/74

der Zeichnung beschrieben. Hierbei zeigen:described in the drawing. Here show:

Fig. 1 ein Tragflächenprofil mit aufgesetzter Heizvorrichtung undFig. 1 shows an airfoil profile with an attached heating device and

Fig. 2 eine Ausführungsform für ein Schaltbild der Heizeinrichtung.2 shows an embodiment for a circuit diagram of the heating device.

Auf die ausschnittsweise dargestellte Tragfläche 1 bzw. den von Eis freizuhaltenden Flugzeugteilen ist eine wärmeisolierende Schicht 2 beispielsweise durch Aufkleben, Aufspritzen od. dgl. aufgebracht. Die gefährdeten Abschnitte des Tragflächenprofils 1 bzw. die darauf aufgebrachte wärmeisoliernde Schicht 2 sind von zwei in geringem Abstand voneinander angeordneten Schalen 3 eingehüllt. Die beiden Schalen 3 bilden einen geschlossenen Hohlraum und können aus Aluminium, glasfaserverstärktem Kunststoff od. dgl. bestehen. Der von den beiden Schalen 3 gebildete Hohlraum ist mit einem Wärmeträgermedium 4, z.B. einem thermisch beständigen Öl niedrigen Schmelzpunktes oder mit einem Feststoff gefüllt.On the wing 1 shown in detail or on the aircraft parts to be kept free of ice, there is a heat-insulating Layer 2, for example by gluing, spraying or the like. Applied. The endangered sections of the wing profile 1 and the heat-insulating layer 2 applied thereon are two of two arranged at a small distance from one another Shells 3 enveloped. The two shells 3 form a closed cavity and can be made of aluminum, glass fiber reinforced Plastic or the like. The cavity formed by the two shells 3 is with a heat transfer medium 4, e.g. a thermally stable oil with a low melting point or filled with a solid.

In dem vom Wärmeträgermedium ausgefüllten Hohlraum der beiden Schalen 3 sind ferner mehrere Miniatur-Rohrheizkörper 5 längs der Tragfläche 1 angeordnet. Diese Rohrheizkörper bestehen beispielsweise aus einem Chrom-Nickel-Widerstandsheizdraht, der zentrisch in einem Nickelrohr liegt, wobei der Rohrinnenraum mit Magnesiumoxyd-Pulver od. dgl. gefüllt ist. Diese Miniatur-Rohrheizkörper können mit sehr geringem Durchmesser von beispielsweise maximal 3,2 mm ausgelegt werden, so daß die gesarate Schichtstärke der Vorrichtung nur zwischen 2,5 bis maximal 5 mm beträgt, so daß die stromungstechnischen Eigenschaften der Tragfläche nicht wesentlich beeinflußtIn the cavity of the two shells 3 filled by the heat transfer medium, a plurality of miniature tubular heating elements 5 are also located lengthways the wing 1 arranged. These tubular heating elements consist, for example, of a chrome-nickel resistance heating wire, which lies centrally in a nickel tube, the interior of the tube being filled with magnesium oxide powder or the like. These Miniature tubular heating elements can be designed with a very small diameter of, for example, a maximum of 3.2 mm, so that the total layer thickness of the device is only between 2.5 and a maximum of 5 mm, so that the current-technical Properties of the wing are not significantly affected

Lj/br - 5 -Lj / br - 5 -

509840/0122509840/0122

- 5 - 2844/74- 5 - 2844/74

werden. Ferner ist in dem Hohlraum zwischen den beiden Schalen 3 ein Temperaturfühler 6, z.B. in Form eines Kapülarrohrs im Falle der Verwendung eines flüssigen Wämreträgermediums angeordnet. Die Schalen 3 sind an der Tragfläche 1 durch Nieten, Kleben od. dgl. befestigt.will. Furthermore, in the cavity between the two shells 3 is a temperature sensor 6, for example in the form of a Kapülarrohrs in the case of using a liquid heat transfer medium arranged. The shells 3 are attached to the wing 1 by riveting, gluing or the like.

In Fig. 2 ist schematisch ein Schaltbild für die Vorrichtung gemäß Fig. 1 angedeutet. Hierbei können ein oder mehr Rohrheizkörper 13 an das Bordnetz über einen Schalter 10 angeschlossen sein. Der Schalter 10 läßt sich bei Bedarf willkürlich schließen, so daß die Rohrheizkörper 13 als Grundleistung eingeschaltet werden. Parallel dazu liegen ein oder mehr Rohrheizkörper 14 unter Zwischenschaltung eines Termostaten 12, der beispielsweise von dem in Fig. 1 angedeuteten Temperaturfühler 6 betätigt wird. Die durch die Rohrheizkörper 14 gegebene Zusatzleistung wird also automatisch bei Bedarf zugeschaltet.In FIG. 2, a circuit diagram for the device according to FIG. 1 is indicated schematically. One or more tubular heating elements can be used here 13 can be connected to the vehicle electrical system via a switch 10. The switch 10 can be arbitrary if necessary close so that the tubular heating element 13 are switched on as the basic power. Parallel to this are an or more tubular heating element 14 with the interposition of a thermostat 12, for example from the temperature sensor indicated in FIG 6 is actuated. The additional power given by the tubular heating element 14 is therefore switched on automatically when required.

Lj/br - 6 -Lj / br - 6 -

509840/0122509840/0122

Claims

- 6 - 2844/74 P aten t contact

1. Device for preventing ice formation on aircraft parts, e.g. wings or the like, by means of electrical Resistance heating element, characterized in that the resistance heating element (5) is closed between two Shells (3) are arranged, which at least partially enclose the plug-in item (1) and with its cavity a heat transfer medium (4) is filled.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the resistance heater (5) as a miniature tubular heater are designed with a maximum diameter of up to 3.5 mm.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that a temperature sensor in the cavity of the two shells (3) is arranged to regulate the duty cycle and / or the power of the resistance heater (5).

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that between the two shells (3) and the aircraft part (1) a heat-insulating layer (2) is arranged is.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the two shells (3) are made of a light metal or a reinforced plastic.

6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the shells (3) are attached to the aircraft part (1) mechanically or by gluing.

Lj / br - 7 -

509840/0122509840/0122

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7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the heat transfer medium (4) has a is a thermally stable liquid with a low freezing point or a solid.

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized characterized in that one or more resistance heating elements (13) with a basic power can be switched on at will and one or more further resistance heating elements (14) can be switched on via the temperature sensor (6).

Lj/br - β -Lj / br - β -

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