DE2824039A1

DE2824039A1 - Steuerungseinrichtung fuer eine flugzeugflaechen-enteisungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2824039A1
Application number: DE19782824039
Authority: DE
Inventors: John Raymond Keen
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1977-06-02
Filing date: 1978-06-01
Publication date: 1978-12-14
Also published as: FR2392877A1; IT7823986A0; IT1094893B; JPS541599A; NL7805884A; SE7806193L

Description

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Telefon: (U211) 68 33 46 Telex. O85Ö 6513 c op d

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LUCAS INDUSTRIES LIMITED
Birmingham (Großbritannien)

Steuerungseinrichtung für eine Flugzeugflächen-Enteisungs-

vorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Steuerungseinrichtung für eine Flugzeugflächen-Enteisungsvorrichtung.

Um den Stromverbrauch beim Enteisen zu begrenzen, ist es gebräuchlich, die zu enteisende Fläche in eine Anzahl von Zonen zu unterteilen, die durch sogenannte "Unterbrecherbänder" getrennt sind, die während des ganzen Enteisungsvorgangs ständig beheizt werden. Den einzelnen Zonen zugeordnete Heizniatten werden nicht gleichzeitig, sondern nacheinander eingeschaltet, so daß das Eis zuerst in einer Zone und dann in der nächstfolgenden Zone entfernt wird. Es ist schon vorgeschlagen worden, die Heizmatten mit einer festgelegten Frequenz ein- und abzuschalten, wobei die Einschaltzeit von einem Umgebungstemperaturfühler bestimmt wird. Ein derartiger Arbeitstakt wird jedoch als nicht ökonomisch angesehen und kann zu einer unwirtschaftlichen Arbeitsweise führen, besonders wenn keine Eisfühler verwendet werden und die manuell gesteuerte Enteisungsvorrichtung unbeabsichtigt in Betrieb gelassen wird, auch wenn keine Vereisungsgefahr besteht.

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Es stellte sich somit die Aufgabe, eine Steuerungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die einen ökonomischen Betrieb einer Enteisungsvorrichtung ermöglicht -

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Anzahl von Temperaturfühlern, die an den den Heizmatten zugeordneten Oberflächenstellen angeordnet sind, und eine Folgesteuerung zum Schalten der Heizmatten mit einer Schalteinrichtung zum Abschalten einer bestimmten Heizmatte, wenn die von dem zugehörigen Temperaturfühler gemessene Oberflächentemperatur einen vorgegebenen Wert erreicht.

Vorzugsweise ist ein Verzögerungsglied vorgesehen, das nach dem Durchlaufen eines vollständigen Zyklus des Ein- und Ausschaltens der Heizmatten den Beginn des nächsten Zyklus nur mit Verzögerung gestattet. Die Verzögerung kann festgelegt sein, sie kann aber auch variabel und von der Umgebungstemperatur abhängen« Solch eine Verzögerung soll sicherstellen, daß sich eine genügend dicke Eisschicht aufbauen kann zwischen den Enteisungszyklen, damit das Eis sauber abgeschält werden kann. Wenn eine sehr dünne -Schicht dagegen erwärmt wird, schmilzt das Eis nur und läuft zu einem Bereich der Oberfläche, wo es wieder friert und keine Enteisungsmöglichkeit besteht. Wird dagegen eine ausreichend dicke Schicht aufgeheizt, schmilzt nur die Zwischenschicht zwischen dem Eis und der Oberfläche, so daß die Eisschicht durch den Luftstrom weggefegt wird.

Vorzugsweise ist eine Steuerschaltung zum Schalten von Heizbändern zum Beheizen von Bändern auf der Oberfläche vorgesehen, die die Heizmatten voneinander trennen, wobei die Steuerschaltung in Tätigkeit tritt, wenn die Steuerungseinrichtung sich einschaltet, und die Heizbänder einschaltet, bevor der Schaltzyklus für die Heizmatten beginnt. Dadurch wird gewährleistet, daß die Bänder sich im Enteiaungszuetand" befinden, wenn ein neuer Zyklus beginnt.

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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

An Hand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine fragmentarische perspektivische Ansicht eines Triebwerk-Ansaugteils;

Fig. 2 ein Schaltbild einer elektrischen Enteisungsvorrichtung für das Ansaugteil; und

Fig. 3 ein Schaltbild einer Steuerschaltung, die einen Teil der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung bildet.

Das in Figur 1 dargestellte Ansaugteil ist in zwei Heizmattenzonen A und B unterteilt. Diese beiden Zonen sind durch Unterbrecherbänder 10, 11 getrennt und können durch weitere Unterbrecherbänder 13 zusätzlich unterteilt werden. Andere, kompliziertere Anordnungen von Heizmattenzonen können vorgesehen werden, doch dürfte die dargestellte einfache Anordnung für die Erläuterung der Erfindung am besten sein.

In Figur 2 sind die den Zonen A und B zugeordneten beiden Heizmatten als Dreiphasen-Heizelemente dargestellt, die durch unabhängige Schalter 15, 16 und einen gemeinsamen Hauptschalter 17 mit dem Drehstromnetz des Flugzeugs verbunden sind. Die Unterbrecherbänder 10, 11, 12 sind als getrennter Satz von Dreiphasen-Heizelementen C dargestellt, die durch einen weiteren Schalter 18 mit dem Hauptschalter 17 verbunden sind.

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Jeder Heizmattenflache A, B ist ein Temperaturfühler 20, 21 zugeordnet, der die Temperatur der von der Heizmatte bedeckten Flugzeugfläche feststellt. Ein weiterer Temperaturfühler 22 ermittelt die Temperatur der Unterbrecherbandfläche. Die Fühler 20, 21 und 22 liefern Signale an die Steuerschaltung 23, die im einzelnen in Figur 3 dargestellt ist. Ein weiteres Signal erhält die Steuerschaltung 23 von einer in Figur 2 dargestellten Schalteinrichtung. Diese Schalteinrichtung besteht aus einem Netzschalter 24, der die Stromzufuhr (Niederspannungs-Gleichstrom) zu der Steuerschaltung 23 steuert, und der Spule des Hauptschalters 17. In Reihe mit dem Schalter 24 befinden sich zwei normalerweise offene Kontakte 25 und 26. Der Kontakt 25 wird von einem Eisfühler jeder beliebigen bekannten Art gesteuert, der den Kontakt 25 schließt, wenn Vereisungsbedingungen eintreten, die eine Enteisung erforderlich machen. Der Kontakt 26 ist mit einer Staurohrvorrichtung verbunden, so daß der Kontakt 26 nur beim Flug des Flugzeugs schließt. Ein übergeordneter Handschalter 27 ist zu dem Kontakt 25 parallel geschaltet.

Bei der in Figur 3 dargestellten Steuerschaltung der vorstehend beschriebenen Steuerungseinrichtung werden die Eingangssignale einer Zwischenschichtschaltung 30 zugeführt, deren Ausgangssignal einer Speicherschaltung 31 für das Eisfühlersignal und einem vom Vereisungszustand am Ende des Zyklus beeinflußten Tor 32 zugeleitet. Diese beiden Blöcke bilden eine wirksame Sperrschaltung, die am Ende eines jeden Zyklus von der Steuerschaltung auf den neuen Stand gebracht wird, wobei das Ausgangssignal des Tors 32 in die Schaltung 31 zurückgeführt wird, um von dieser ein Ausgangssignal zu

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erhalten, falls während eines Zyklus das Eingangssignal von der Zwischenoehl einschaltung 30 ausbleiben sollte. Das Ausgangssignal des Tors 52 wird auch einer Sperrschaltung 33 für die Unterbrecherbändel· augeführt, deren Funktion weiter unten im einzelnen beschrieben wird. Die Sperrschaltung¹ 33 erhält ein weiteres Eingangssignal von der Ausgangsklerame eines binären i-von-10-Decoders 34, dessen Dateneingangsklemmen mit den Ausgangsklemmen einer 4-Bit-Zähleinrichtung 35 verbunden sind, die von einer Oszillator- und Zeitgeberschaltung 36 gesteuert wird. Wenn der Oszillator läuft, sendet die Schaltung 36 alle 10 bis 20 Sekunden einen Impuls aus. Das Intervall zwischen den Impulsen kann konstant sein; die Oszillatorschaltung kann aber auch einen die Umgebungslufttemperatur überwachenden Thermistor 37 enthalten, der das Intervall bei fallender Temperatur verlängert (da die Geschwindigkeit der Eisbildung meist abnimmt, wenn die Temperatur unter -5 ⁰C sinkt). Die Zeitgeberschaltung 36 und die Zähleinrichtung 35 können beide durch einen Impuls einer Flip-Flop-Schaltung 38 oder einer anderen Flip-Flop-Schaltung 39 über ein ODER-Tor 8 rückgestellt werden. Die Flip-Flop-Schaltung 38 wird durch die aufsteigende Kante des Ausgangssignals der Sperrschaltung 33 getriggert.

Der Ausgang der Speicherschaltung 31 wird der Eingangsklemme eines Tors 9 zugeführt, dessen andere Eingangsklemme über eine ZwLsehensclii einschaltung 40 mit dem Temperaturfühler 22 des Unterbrecherbandes verbunden ist. Die Schaltung 40 ist zum Schalten mit Hysteresis zwischen zwei Zuständen eingerichtet, so daß sie bei einer Temperatur oberhalb etwa 60 ⁰C und unterhalb etwa 40 ⁰C abschlatet. Das Tor 9 liefert ein Ausgangssignal an einen Verstärker 41, der die Spule des Schalters 18 erregt, wenn die Schaltung 40 in Betrieb ist und die Speicherschaltung 31 ein Ausgangssignal liefert.

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BAD ORISfNAL

Die Spulen der Relaisschalter 15 und 16 werden von zwei Verstärkern 42, 4 3 erregt, deren Eingänge von zugehörigen Toren 44, 45 gesteuert werden. Jeweils eine Eingangsklemme der Tore 44, 45 ist mit dem Ausgangs der Sperrschaltung 33 verbunden. Jeweils eine andere Eingangsklemme der Tore 44, 45 ist über Zwischenschichtschaltungen 46, 47 mit dem Temperaturfühler 20 oder 21 verbunden, der zu der jeweils gesteuerten Heizmatte gehört. Jedes Tor 44, 45 hat ferner eine weitere Eingangsklemme, und diese beiden Klemmen sind mit zwei Ausgangsklemmen einer binären 1-von-4-Wähleinrichtung 48 verbunden, die von der Flip-Flop-Schaltung 39 gesteuert wird.

Die Flip-Flop-Schaltung 39 wird von einem ODER-Tor 49 mit fünf Eingängen gesteuert. Ein Eingangssignal kommt von derselben Ausgangsklemme des Decoders 34, die mit dem Tor 32 verbunden ist. Zwei weitere Eingangssignale werden von Toren 50 und 51 geliefert, die restlichen zwei von den Verstärkern 42, 43, die so ausgebildet sind, daß sie beim Abschalten Triggersignale liefern, die die beiden Relaisschalter 15, 16 entregen.

Das Tor 50 erhält ein Ausgangssignal von einer anderen der vier Ausgangsklemmen der Wähleinrichtung 48 und ein weiteres Eingangssignal von der Speicherschaltung 31. Das Tor 51, das nur zur Fehlerfeststellung dient, hat drei Eingänge: von der Sperrschaltung 33, von einem Ausgang des Decoders 34 und von dem restlichen Ausgang der Wähleinrichtung 48.

Die Arbeitsweise der Einrichtung sei von einem Ausgangszeitpunkt betrachtet, an dem die Schaltung ruht. In diesem Bereitschafts- oder Ruhezustand befindet sich die Wählschaltung 48 in einem ¹O'-Zustand, so daß das Tor 50 funktionsbereit, der Oszillator 36 aber außer Betrieb ist. Beim Eintreffen eines Signals an einer Zwischenschichtschaltung 30 sendet die Speicherschaltung 31 ein Ausgangs signal

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ORIGINAL INSPECTED

— Q —

an das Tor 9, so daß die Heizelemente des Unterbrecherbandes eingeschaltet werden. Ein weiteres Signal geht an das Tor 50, so daß das ODER-Tor 49 ein Ausgangssignal erzeugt, das die Flip-Flop-Schaltung 39 triggert. Diese stellt die Wähleinrichtung 48 um eine Einheit weiter, wodurch das von der Wähleinrichtung 48 an das Tor 50 gelieferte Signal gelöscht wird. Ferner stellt die Flip-Flop-Schaltung 39 den Oszillator 36 zurück, der nun zu laufen beginnt _t und auch die Zähleinrichtung 35.

Da es ein Eingangssignal von dem vom Vereisungszustand am Ende des Zyklus beeinflußten Tor 32 gegeben hat, wird die Unterbrecherband-Sperrschaltung 33 in Betriebsbereitschaft versetzt. Der Zeitgeber 36 läuft, bis in der Zähleinrichtung 35 ein Zählzustand erreicht ist, an dem der Decoder ein Ausgangssignal erzeugt, das die Sperre 33 setzt. Die Flip-Flop-Schaltung 38 stellt dann Zeitgeber 36 und Zähleinrichtung 35 zurück und hebt die Sperrung der Tore 44, und 51 auf.

In.diesem Stadium erzeugt das Tor 45 ein Ausgangssignal, das den Relaisschalter 16 betätigt, wodurch die Heizmatte des Oberflächenteils B eingeschaltet wird. Wenn die Oberflächentemperatur 40 ⁰C erreicht, wird das Tor 45 von dem Ausgangssignal der Schaltung 47 wieder gesperrt, und die zugehörige Heizmatte wird abgeschaltet. Mit dem Abschalten der Heizmatte wird das Tor 49 getriggert (durch das oben erwähnte Ausgangssignal des Verstärkers 43) und die Wähleinrichtung 48 erneut in Lauf gesetzt. In diesem neuen Stadium wird das Tor 44 geöffnet, so daß der Relaisschalter 15 eingeschaltet wird und bleibt, bis die Oberflächentemperatur 40 ⁰C erreicht.

Während beider Heizschaltungen ist das Tor 51 geschaltet, so daß es beim Eintreffen eines Eingangssignals von dem Decoder 34, das das Verstreichen einer zu langen Zeitspanne seit dem Einschalten der Heizmatte anzeigt, ein Aus-

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gangssignal erzeugt, das das Tor 49 triggert. Das Ausgangssignal des Tors 51 kann auch zum Anschalten einer Warnleuchte (nicht dargestellt) über ein Fallrelais (nicht dargestellt) oder dergleichen verwendet werden.

Wenn der Verstärker 42 abschaltet, wird die Wähleinrichtung 48 bis zu einem Zustand weitergeschaltet, bei dem ciie Tore 44, 4 5 und 51 gesperrt werden. Damit werden die Heizmatten A und B für eine bestimmte Dauer (die etwa 100 Sekunden betragen kann) abgeschaltet, bis eine passende Ausgangsklemme des Decoders 34 ein Ausgangssignal abgibt, das die nachstehende Folge von Ereignissen auslöst. Zuerst wird das vom Vereisungszustand beeinflußte Tor 32 abgefragt; liegt kein Vereisungssignal von dem Eisfühler an der Zwischensehichtsehaltung 30 vor, wird die Unterbrecherband-Sperrschaltung 33 und die Speicherschaltung 31 zurückgestellt. Ist ein Vereisungssignal vorhanden, wird das Tor 49 erneut geöffnet und ein weiterer Enteisungszyklus eingeleitet.

Es versteht sich, daß die Heizelemente des Unterbrecherbandes C in dem Sinne "ständig" eingeschaltet sind, daß sie nicht wie die Matten A und B zyklisch an- und abgeschaltet werden. Sie werden eingeschaltet, wenn die Oberflächentemperatur des Unterbrecherbandes unter 40 ⁰C absinkt, und abgeschaltet, wenn diese Temperatur auf über 60 ⁰C ansteigt.

Wie ersichtlich, ist die gesamte Zykluszeit der Heizmatten A und B die Summe aus drei Zeiten, nämlich der Heizzeiten bis zum Erreichen einer Temperatur von 40 ⁰C bei beiden Matten und einer konstanten Verzögerungszeit. Der Abfall der Mattentemperatur während der Abschaltung hängt von der Umgebungstemperatur und die Länge der Anschaltzeit sowohl von dieser unteren Temperatur als auch der Eismasse ab, die sich seit dem letzten Enteisungsvorgang gebildet hat.

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Die beschriebene Steuerungseinrichtung stellt sich also unter verschiedenen Umgebungsbedingungen automatisch auf einen ökonomischen Betrieb ein.

Die Verzögerung zwischen zwei Enteisungsvorgängen hat den Zweck, den Aufbau einer hinreichend dicken Eisschicht stattfinden zu lassen, die leichter als eine dünne Eisschicht völlig anzulösen ist. Beim Erhitzen einer dünnen Eisschicht kann es vorkommen, daß das Eis nur schmilzt und das Schmelzwasser auf Flächenteile läuft, an denen sich keine Enteisungsvorrichtung befindet, und dort wieder gefriert. Wenn eine ausreichend dicke Eisschicht erhitzt wird, schmilzt das Eis an der Grenzfläche zwischen Eis und Flugzeugfläche, und die gelockerte Eisschicht wird vom Flugwind abgeblasen.

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Claims

COHAUSiZ & FLORACK

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SCIIUMANNSTH. Ο7 . IJ-4OOO U ÜSH K I₁IJO It K

Telefon: (02 11) 683346 Telex: 08586513 tup J

PAItNTANWALTE;
Dipl. Ing. W. COHAUSZ Dipl. Ing. R. KNAUF - Di. Ing., Dipl Wirtich, loy. A. GERBER Dipl.-lmj H. B COHAU5Z

51. Mai 1978

Ansprüche

( 1.)Steuerungseinrichtung für eine Flugzeugflächen-Enteisungsvorrichtung mit einer Anzahl getrennt schaltbarer Heizmatten, gekennzeichnet durch eine Anzahl von Temperaturfühlern (20—22), die an den den Heizmatten (A, B, C) zugeordneten Oberflächenstellen angeordnet sind, und eine Folgesteuerung (Fig. 2) zum Schalten der Heizmatten (A, B, C), mit einer Schalteinrichtung (Fig. 3) zum Abschalten einer bestimmten Heizmatte (A, B, C), wenn die von dem zugehörigen Temperaturfühler (20—22) gemessene Oberflächentemperatur einen vorgegebenen Wert erreicht.
2. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Steuerungsschaltung, die die in der Reihenfolge nächste Heizmatte (A, B, C) einschaltet, wenn die vorhergehende Heizmatte abgeschaltet worden ist.
3. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Verzögerungsglied, das nach dem Durchlaufen eines vollständigen Zyklus des Ein- und Ausschaltens der Heizmatten des Beginn des nächsten Zyklus nur mit Verzögerung gestattet.
4. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Verzögerungsdauer festgelegt ist.

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U/-

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5. Steuerungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Verzögerung variabel ist und von der Umgebungstemperatur abhängt.
6. Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Steuerschaltung zum Schalten von Heizbändern zum Beheizen von Bändern auf der Oberfläche, die die Heizmatten voneinander trennen, wobei die Steuerschaltung in Tätigkeit tritt, wenn die Steuerungseinrichtung sich einschaltet, und die Heizbänder einschaltet, bevor der Schaltzyklus für die Heizmatten beginnt.

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