DE2530357A1

DE2530357A1 - Vorrichtung zum anzeigen von eisansatz fuer flugzeuge

Info

Publication number: DE2530357A1
Application number: DE19752530357
Authority: DE
Inventors: Geoffrey Edgington
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1974-07-09
Filing date: 1975-07-08
Publication date: 1976-01-29
Also published as: DE2530357C2; FR2278075B1; GB1508598A; FR2278075A1; CA1049286A; US3996787A; JPS5131500A; JPS5636120B2

Description

PATENTANWALTS BÜRO
D-4 DÜSSELDORF · SCtIUMANNSTR. 97

PATENTANWÄLTE:
Dipl.-Ing. W. COHAUSZ - Dipl.-Ing. W. FLORACK - Dipl.-Ing. R. KNAUF · Dr.-Ing., Dipl.-Wirtsch.-Ing. A. GERBER - Dipl.-Ing. H. B. COHAUSZ

Lucas Industries Limited 7. Juli 1975

Great King Street
Birmingham B19 2XF / England

Vorrichtung zum Anzeigen von Eisansatz für Flugzeuge

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anzeigen von Eisansatz für Flugzeuge.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine derartige Vorrichtung in einfacher und zweckmäßiger Weise so auszubilden, daß das Ausmaß des sich bildenden Eisansatzes möglichst genau bestimmbar ist.

Die Erfindung ist durch eine für den Eisansatz vorgesehene Testfläche gekennzeichnet, in deren unmittelbarer Nähe ein Kanal mündet, dessen Öffnung in einem bestimmten Abstand auf die Testfläche gerichtet ist und durch den ein gasförmiges Medium auf die mit einer bestimmten Geschwindigkeit passierenden Testfläche trifft, wobei in Bewegungsrichtung hinter der Öffnung eine die Testfläche vom Eis befreiende Einrichtung und ein Meßfühler vorgesehen sind, der infolge Eisbildung durch Drosselung des Mediums an der Öffnung hervorgerufene Strömungs- und/oder Druckänderungen im Kanal anzeigt und dem ein Anzeigegerät für das Ausmaß

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der Änderung zugeordnet ist, das demgemäß einen Hinweis-über das Ausmaß des sich an der Testfläche bildenden Eisansatzes liefert.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind durch weitere Ansprüche gekennzeichnet.

Ein. Äusführungsbexspiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Teils der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Verwendung in einem Flugzeug,

Fig. 2 eine seitliche Schnittansicht der Vorrichtung nach Fig. 1, und

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung nach den Figuren 1 und 2.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Ausführungsform der Vorrichtung zum Anzeigen von Eisansatz umfaßt ein kleines flügelähnliches Tragwerkstück 11 in Form eines Tragflügelprofils. Das Tragwerkstück tritt am Rumpf eines Flugzeuges heraus und ist so angeordnet, daß die Bedingungen an seiner Profilvorderkante den an der Profilvorderkante eines Flugzeugflügels oder anderen vorausberechneten Flugzeugflächen entsprechen. In der Profilvorderkante des Tragwerkstücks 11 ist eine Ausnehmung 12 ausgebildet, in der ein Teil einer Oberfläche eines Zylinders 13 freiliegt. Der Zylinder 13 weist einen kreisrunden Querschnitt auf und ist um seine Längsachse mit Hilfe eines nicht dargestellten Antriebs mit einer bestimmten Geschwindigkeit drehbar. Die Oberfläche des Zylinders 13 bildet eine Endlosfläche, die

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im Betrieb aufgrund der Drehbewegung kontinuierlich der an der Profilvorderkante des Tragwerkstücks vorherrschenden Luftströmung ausgesetzt ist. Die Mantelfläche des Zylinders 13 wird somit während des Fluges atmosphärischen Bedingungen ausgesetzt, die beispielsweise denen an den Profilvorderkanten von Flugzeugflügeln entsprechen. Wenn die atmosphärischen Bedingungen an den Flügeln die Bildung von Eis ermöglichen, dann wird sich auch in ähnlicher Weise die Mantelfläche des Zylinders 13 im Bereich der Ausnehmung 12 mit einer Eiskruste überziehen.

Innerhalb des Tragwerkstücks 11 ist eine Gasleitung 14 vorgesehen, die in der Nähe des Zylinders 13 in einer Öffnung endet, die auf die Mantelfläche des Zylinders 13 gerichtet ist. Die öffnung weist von der Rotationsachse des Zylinders 13 einen bestimmten Abstand auf, so daß zwischen der Mantelfläche des Zylinders 13 und der Öffnung ein konstanter Spalt 15 entsteht. Mit ihrem anderen Ende ist die Gasleitung 14 an eine Mediumquelle für Trockenluft oder ein anderes Gas angeschlossen, die für eine konstante Mediumströmung durch die Leitung 14 Sorge trägt. Während des Betriebes der Vorrichtung rotiert der Zylinder 13 mit einer konstanten Geschwindigkeit und entströmt der Leitung 14 das Medium mit konstanter Durchflußmenge. Der Mediumdruck innerhalb der Leitung 14, der mit Hilfe eines an die Abzweigleitung 16 angeschlossenen Druckfühlers gemessen wird, bleibt konstant, vorausgesetzt, daß sich der Spalt 15 nicht ändert. Sollte jedoch eine Eisbildung einsetzen, dann überzieht sich die freiliegende Fläche des Zylinders 13 mit einer Eisschicht, die durch die Rotationsbewegung des Zylinders an der Leitung 14 vorbeistreicht und dadurch den Spalt 15 verkleinert. Dies hat eine Druckerhöhung des Mediums in der Leitung 14 zur Folge, die durch den Druckfühler überwacht wird.

Es ist selbstverständlich, daß die Eisbildung lediglich in dem

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Bereich der Mantelfläche des Zylinders 13 stattfindet, der durch die Ausnehmung 12 freigelegt ist. Danach bewegt sich dieser vereiste Flächenteil in das Innere des Tragwerkstücks, wo es die Öffnung der Leitung 14 passiert. Im Anschluß daran wird die Eiskruste durch einen Schrapper 17 entfernt, der entweder mit der Mantelfläche des Zylinders in Eingriff steht oder nahe der Fläche angeordnet ist. Der Schrapper, der im vorliegenden Fall eine Messerwalze ist, kann verschiedenartig ausgebildet sein. Die Eiskruste kann jedoch auch mit Hilfe eines feststehenden Kratzers oder anderer Einrichtungen entfernt werden, wie beispielsweise durch ein örtliches Heizgerät.

Es ist oft wünschenswerter, das Ausmaß der sich bildenden Eiskruste zu kennen, als über die bloße Tatsache informiert zu sein, daß eine Eisbildung an den Flugzeugflügeln und im besonderen an den Lufteinlässen stattgefunden hat. Aus dem zuvor Gesagten ergibt sich, daß mit der Stärke des Eisfilms auf der Oberfläche die Spaltbreite abnimmt und die Druckänderung in der Leitung 14 zunimmt. Da ferner die Testfläche mit einer konstanten Geschwindigkeit umläuft und das Eis nach Durchlaufen des Spaltes entfernt wird, stellt der Druck in der Abzweigleitung 16 in der-Tat ein Maß für das Ausmaß der Eisbildung dar. Somit kann in einfachster Weise das Ausmaß der Eisbildung durch bloßes Anschließen der Abzweigleitung an einen Druckfühler in Form eines Manometers angezeigt werden. Das Manometer wird bei noch freiem Spalt 15 auf Null eingestellt, so daß bei kleiner werdendem Spalt und zunehmendem Druck in der Abzweigleitung 16 die Zunahme der Eisbildung auf der Zylinderfläche als ansteigender Wert auf dem Manometer abgelesen werden kann. Die Höhe des abgelesenen Drucks ist also eine Angabe für die Stärke des entstandenen Eisfilms und somit für das Ausmaß der Eisbildung.

Bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform durchströmt das Medium

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die Leitung 14 mit konstanter Durchflußmenge. In einer Abänderung jedoch hält die Druckquelle für Trockenluft oder ein anderes Gas den Druck in der Leitung 14 stromaufwärts einer Drossel konstant, wobei sich die Abzweigleitung 16 zwischen der Drossel und der Ausnehmung befindet. Auch hier ändert sich wiederum der Mediumdruck innerhalb der Leitung zwischen der Drossel und der Ausnehmung in Abhängigkeit der Spaltbreite 15.Das Verhältnis von Spaltbreite zur Druckänderung ist jedoch nicht dasselbe wie im ersten Fall. Trotzdem kann mit einem einfachen Manometer, das an die Abzweigleitung 16 angeschlossen wird, das Ausmaß der Eisbildung angezeigt werden. Das Manometer muß in diesem Fall lediglich anders geeicht werden als für den Fall der konstanten Durchflußmenge.

Die unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 beschriebenen Anordnungen, die entweder mit konstanter Durchflußmenge oder konstantem Druck in der Leitung 14 arbeiten, mögen sich für die praktische Verwendung in Flugzeugen nicht eignen, da sich die Kosten und das Gewicht der Vorrichtung als untragbar erweisen können. In Fig. 3 ist jedoch eine weitere Ausführungsform dargestellt, die auch mit der in einem Flugzeug normal vorhandenen Druckversorgung zufriedenstellend arbeitet. Die Übereinstimmung dieser Anordnung mit der nach den Fig. 1 und 2 basiert im wesentlichen darauf, daß wiederum ein rotierender Zylinder 13 vorgesehen ist, dessen Mantelfläche im Bereich einer Ausnehmung 12 der umgebenden Luftströmung ausgesetzt ist. Ebenfalls ist ein Messer 17 vorgesehen, mit dem das Eis von der Oberfläche des Zylinders 13 entfernt wird. Das Ende einer Leitung 14, das auf die Zylinderfläche gerichtet ist, ist zwischen der Ausnehmung 12 und dem Messer 17 angeordnet, so daß das sich auf der Fläche gebildete Eis die Öffnung der Leitung 14 passiert, bevor es durch das Messer 17 wieder entfernt wird. In gleicher Weise ist auf der gegenüberliegenden Seite des Zylinders 13 eine

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weitere Leitung 14a vorgesehen, so daß die Oberfläche des Zylinders 13 die Öffnung dieser weiteren Leitung 14a nach Durchlaufen des Messers 17 passiert. In Reihe mit der Öffnung der Leitung 14 ist eine Drosselstelle 21 vorgesehen. Eine entsprechende Drosselstelle 21a befindet sich in der weiteren Leitung 14a. Beide Leitungen sind an einer gemeinsame Versorgungsleitung 22 angeschlossen, die wiederum mit Trockenluft aus dem herkömmlichen Druckluftsystem des Flugzeugs versorgt wird. Die der Versorgungsleitung 22 zugeführte Trockenluft teilt sich auf die beiden Leitungen 14 und 14a auf. Die auf die Oberfläche des Zylinders 13 gerichteten Enden der beiden Leitungen 14, 14a haben zueinander einen festen, bekannten Abstand. Zwischen der Auslaßöffnung der Leitungen 14, 14a und den entsprechenden Drosselstellen 21, 21a sind Abzweigleitungen 16, 16a vorgesehen, die in einer durch eine Membran 24 geteilte Kammer 23 enden. Die eine Seite der Membran 24 wird somit von dem Druck aus der Abzweigleitung 16a beaufschlagt, während die andere Seite der Membran 24 dem Druck in der Abzweigleitung 16 ausgesetzt ist. Die Membran 24 ist in herkömmlicher Weise entweder mechanisch oder elektrisch an ein Meßgerät 25 angeschlossen, dessen Nadel die Lage der Membran 24 relativ zu den Wänden der Kammer 23 wiedergibt.

Falls auf der Oberfläche des Zylinders 13 keine Eisbildung stattfindet, bleiben die Öffnungen beider Leitungen 14, 14a ungedrosselt und der Druck in den Abzweigleitungen 16, 16a gleich. Somit nimmt die Membran eine Ruhestellung ein, die durch die Nullanzeige auf dem Meßgerät 25 wiedergegeben wird. Sobald sich Eis an der Oberfläche des Zylinders 13 absetzt, wird die Öffnung der Leitung 14 gedrosselt, wodurch sich der Druck in der Abzweigleitung 16 erhöht. Da die die Öffnung der Leitung 14 drosselnde Eisschicht jedoch durch das Messer 17 entfernt wird, bevor sie die Öffnung der Leitung 14a erreicht, bleibt

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dieselbe ungedrosselt. Infolge der Druckerhöhung in der Abzweigleitung 16 wird somit die Membran bewegt, wobei diese Bewegung anhand des Ausschiagens der Nadel des Meßgeräts 25 verfolgt werden kann. Der Druck in der Abzweigleitung 16 stellt wiederum ein Maß für das Ausmaß der sich bildenden Eisschicht dar, und zwar je größer der Ausschlag des Meßgeräts 25 ist, umso größer ist das Ausmaß der Eisbildung. Dabei ist es von Vorteil, daß die Öffnung der Leitung 14a eine Bezugsöffnung bildet, deren Vorhandensein, zumindest wenn sich kein Eis gebildet hat, den Einfluß von DruckSchwankungen in der Versorgungsleitung 22 aufhebt. Eine völlige Aufhebung findet jedoch nur im eisfreien Zustand statt. Der tatsächliche Einfluß von Versorgungsschwankungen erhöht sich mit der Stärke der sich bildenden Eisschicht. Das kann in ähnlicher Weise zutreffen, wenn das Messer 17 die Oberfläche des Zylinders 13 nicht vollständig vom Eis befreit und der verbleibende Eisfilm wiederholt die Öffnung der Leitung 14 passiert. Bei den vorhergehenden Ausführungsformen würde ein derartiger Vorfall zu einem falschen Ablesen führen. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist jedoch derartiges nicht möglich, da der verbleibende Eisfilm nach Durchlaufen des Messers 17 die öffnung der Leitung 14a drosselt, wodurch an der Membran 24 ein Ausgleich der infolge der verbleibenden Eisschicht stattgefundenen Beeinträchtigung eintritt.

Da die Luft aus beiden Leitungen auf die Oberfläche des Zylinders 13 austritt, ist die Wahrscheinlichkeit, daß durch das Messer 12 abgeschlagene Eisstücke die öffnungen der Leitung 14, 14a blockieren, äußerst gering. Um diese Wahrscheinlichkeit noch weiter zu verringern, kann die Leitung 14a bei Bedarf noch näher zum Messer 17 hin ausgerichtet werden, so daß die durch das Messer 17 gelösten Eisstücke aufgrund der verstärkten Gebläsewirkung sofort entfernt werden.

Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß es nicht unbedingt

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erforderlich ist, die durch die Leitung 14a vorgegebene Bezugsöffnung in unmittelbarer Nähe des Zylinders 13 anzuordnen. Es ist sogar zweckmäßig, daß der Spalt nicht zu klein gehalten ist, damit ein durch das Messer 17 eventuell nicht entfernter Eisfilm keine Störungen zur Folge hat. In einer vereinfachten Ausführungsform der Vorrichtung ist anstelle der Bezugsöffnung ein nadelventil am Ende der Leitung 14a vorgesehen, dessen Stellung bei eisfreier Fläche als Nullanzeige auf dem Meßgerät 25 abgelesen werden kann.

Bei allen beschriebenen Ausführungsformen handelt es sich bei dem überwachten Parameter um den Druck bzw. dessen Änderungen. Als Parameter kann jedoch in einigen Fällen auch die Luftdurchflußmenge in der oder den Leitungen dienen. Die Durchflußmenge kann mit Hilfe verschiedener bekannter Methoden gemessen werden, so beispielsweise durch Verwendung eines erhitzten Drahtes in jeder Leitung, dessen Abkühlungsmaß dann gemessen wird, wobei das Abkühlungsmaß mit Hilfe der Durchflußmenge des verwendeten Mediums in der Leitung ermittelt wird.

Selbstverständlich kann auch die als Testfläche dienende und rotierende Mantelfläche des Zylinders durch andere Möglichkeiten ersetzt werden. So könnte beispielsweise als Testfläche eine flache Platte verwendet werden, die an einer oder mehreren öffnungen in der Weise des Zylinders 13 vorbeigedreht wird. Als Testfläche könnte alternativ auch eine flexible Manschette aus Blatt-, Band-, oder Drahtmaterial verwendet werden. Ferner wäre der Einsatz einer linear hin- und herverschiebbaren Platte möglich, die zwischen einer Stellung für die Eisentfernung und einer für die Eisbildung bewegbar wäre. In der letzteren Stellung liegt die Platte in einem Luftstrom und passiert während der Rückbewegung die Öffnung des Systems, wobei diese nach Maßgabe der entstandenen Eisdicke gedrosselt wird. Danach wird das Eis

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von der Platte entfernt, bevor sie in die Stellung für die Eisbildung zurückkehrt.

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Claims

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Ansprüche

1. Forrichtung zum Anzeigen von Eisansatz für Flugzeuge, ge- ^>s^—^kennzeichnet durch eine für den Eisansatz vorgesehene Testfläche, in deren unmittelbarer Nähe ein Kanal (14) mündet, dessen Öffnung in einem bestimmten Abstand (15) auf die Testfläche gerichtet ist und durch den ein gasförmiges Medium auf die mit einer bestimmten Geschwindigkeit passierenden Testfläche trifft, wobei in Bewegungsrichtung hinter der Öffnung eine die Testfläche vom Eis befreiende Einrichtung (17) und ein Meßfühler vorgesehen sind, der infolge Eisbildung durch Drosselung des Mediums an der Öffnung hervorgerufene Strömungs- und/oder Druckänderungen im Kanal (14) anzeigt und dem ein Anzeigegerät für das Ausmaß der Änderung zugeordnet ist, das einen Hinweis über das Ausmaß des sich an der Testfläche bildenden Eisansatzes liefert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium eine konstante Strömungsgeschwindigkeit aufweist.

3- Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kanal (14) eine Drossel (21) vorgesehen ist und der Druck des Mediums stromaufwärts der Drossel (21) konstant ist, wobei zwischen der Drossel (21) und der öffnung des Kanals (14) der Meßfühler (24) angeschlossen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Bezugsöffnung vorgesehen ist, die mit dem gleichen Medium wie die erste Öffnung beaufschlagt ist, und daß der Meßfühler (24) auf Druck- und/oder Btrö-

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. /ff.

müngsanderungen stromaufwärts der beiden Öffnungen anspricht,

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,■ daß die Bezugsöffnung auf der anderen Seite der Einrichtung (17) in einem bestimmten Abstand auf die Testfläche gerichtet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Testfläche die Mantelfläche eines Zylinders (13) dient, der um seine Längsachse antreibbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Testflächen die Oberflächen einer Manschette in Blatt-, Band-, oder Drahtform dient.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Testfläche die Oberfläche eines Teils dient, das zwischen einer Stellung für die Eisbildung und einer für die Eisentfernung hin- und herbewegbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (17) ein Schrapper ist.

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