DE2850618A1

DE2850618A1 - Entlueftung fuer flugzeugtanks

Info

Publication number: DE2850618A1
Application number: DE19782850618
Authority: DE
Inventors: Andre Bobleter; Philippe Marchal; Claude Schwall
Original assignee: Bertin et Cie SA
Current assignee: Bertin Technologies SAS
Priority date: 1977-11-25
Filing date: 1978-11-22
Publication date: 1979-05-31
Also published as: FR2409911B1; FR2409911A1; DE2850618C3; GB2008521B; GB2008521A; DE2850618B2

Description

DR.-ING. ULRICH KNOBLAUCH ~3~

Patentanwalt β frankfurt/main ι. den^· November

DRESDNER BANK, FRANKFURT/M 2300308 TELEFON: 561078

TELEGRAMM:KNOPAT TELEX 4 11 877 KNOPA D

BERTIN & Cie._f 78370 Plaisir, Frankreich

Entlüftung für Flugzeugtanks

Die Erfindung bezieht sich auf eine Entlüftung für Flugzeugtanks. Solche Entlüftungen sind notwendig, insbesondere damit atmosphärische Luft in den Tank strömen kann, wenn das Flugzeug zur Landung niedergeht.

Ein Verfahren zur Herabsetzung der Feuergefahr in einem entlüfteten Tank, der eine entflammbare Flüssigkeit enthält, besteht darin, in dem Entlüftungskanal eine Flammensperre anzuordnen. Solch eine Flammensperre besteht in der Regel aus einem "Stopfen", der Durchflußöffnungen hat, deren Querschnitt so ausgewählt ist, daß sie das Fortschreiten einer Flamme, beispielsweise aufgrund eines Blitzschlages, zur Flüssigkeit, im allgemeinen Brennstoff, verhindern. Der Querschnitt der öffnungen sollte typischerweise eine Größe haben, die 1 mm in einer Abmessungsrichtung nicht überschreitet. Im Ergebnis sind solche Flammensperren Vereisungsproblemen unterworfen: Der unterkühlte Wasserdampf, der in der einströmenden Luft enthalten ist, kann die Öffnungen in der Flammensperre schließen und dadurch das "Atmen" des Tanks verhindern.

Da es wesentlich ist, daß Luft in den Tank eintritt, um das Entstehen eines Vakuums in dem Tank zu verhindern, ist im allgemeinen ein kalibriertes Sperrventil vorgesehen, das den Tank mit der

9 0 9822/0 68?

Atmosphäre verbindet, wenn dies erforderlich ist. Aber dieses Ventil hat in geöffnetem Zustand keine Flammensperr-Eigenschaften.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Schwierigkeit zu überwinden und eine Entlüftung anzugeben, die gegen Feuer- und Vereisungs-Gefahren geschützt ist.

Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung ist eine Entlüftung für einen Flugzeugtank vorgesehen, der ein Entlüftungsrohr aufweist, das von dem Tank zur Atmosphäre führt und eine Flammensperre enthält, mit dem Kennzeichen, daß eine Eissperre mit Durchflußöffnungen, deren Querschnitt zur Verhinderung des Verstopfens durch Vereisung ausreichend ist, in dem Rohr zwischen der Flammensperre und der Atmosphäre angeordnet ist.

Im Ergebnis wird eine Entlüftung erzielt:

- die gegen Flammen, Blitz und Vereisung geschützt ist,

- deren räumliche Anforderungen mit dem in einem Flugzeug verfügbaren Platz übereinstimmen,

- die nach dem Vereisen einen Druckabfall hervorruft, der das "Atmen" des Tanks nicht verhindert, wenn die Höhe sich ändert,

- die auf die Brennstoffströmung einen so geringen Druckverlust ausübt, daß der Überdruck in dem Tank, wenn während des Auftankens versehentlich ein Überfüllen auftritt, einen annehmbaren Wert hat.

Die Eissperre kann zweckmäßigerweise Hindernisse aufweisen, die in dem Rohr quer zur Strömung angeordnet sind und an denen ein Eisniederschlag erfolgt. Die Spalte oder Öffnungen zwischen den Hindernissen können groß genug sein, um eine freie Luftströmung nach Eisabscheidung zu gestatten,und sie sind im Querschnitt

909822/068?

- 5 beträchtlich größer als diejenigen der Flammensperren.

Es können mehrere Hindernisse in Strömungsrichtung hintereinander in dein Rohr angeordnet sein und aufeinander folgende Einheiten bilden. Dann definieren die Hindernisse in den aufeinanderfolgenden Einheiten vorzugsweise Öffnungen, deren Strömungsquerschnitt von der Atmosphäre zur Innenseite hin abnehmen. Der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Einheiten kann von der Atmosphäre zur Innenseite hin kleiner werden. .

Eine Grundeinheit kann aus einem gitterförmigen Hindernis bestehen. Vorzugsweise besteht sie aus einem Netz aus dünnem Blattmaterial, dessen Flächen parallel zu der Rohrachse verlaufen. Beispielsweise kann es sich um eine Honigwabenkonstruktion handeln.

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden nachstehend bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein geschütztes Entlüftungsrohr für einen Flugzeugtank, das mit einer Flammensperre und einer Eissperre versehen ist,

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie H-II der Fig. 1,

ι Fig. 3 und 4 in schematischen Ansichten die Bildung von Eis auf dünnem Blattmaterial und auf einem Draht, wobei die Strömungsrichtung der Luft durch den Pfeil A angegeben ist,

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 1 und

Fig. 6 in einer ähnlichen Darstellung wie Fig. 1 eine abgewandelte Ausführungsform.

In Fig. 1 ist eine Entlüftung dargestellt, die die Innenseite R eines nicht veranschaulichten Tanks, beispielsweise eines Flug-

909 82 2/06 8 2

zeugs oder eines Hubschraubers, mit der äußeren Atmosphäre verbindet. Die Entlüftung umfaßt eine Schutzeinheit 1, die zwischen einem Rohrabschnitt 5, der sich zur äußeren Atmosphäre öffnet, und einem Rohrabschnitt 6, der sich in den Tank R öffnet, angeordnet ist. Die Schutzeinheit umfaßt ein Rohr 7, in dem sich eine Einheit 2 befindet, die als "Flammensperre" betrachtet wird. Die Einheit 2 ist typischerweise beispielsweise aus Metallschaum hergestellt oder aus einer gewellten Struktur, die zu einem Ring aufgewickelt ist, wie es in Fig. 5 veranschaulicht ist.

Die Erfahrung hat gezeigt,.daß die Öffnungen oder Poren der Flammensperreinheit einen "hydraulischen Radius" (Verhältnis der Strömungsquer-schnittsf lache und der Umf angslänge), der 1 mm nicht überschreitet, und eine Länge von wenigstens 20 mm bei einer typischen Entlüftung für einen Flugzeug-Brennstofftank haben sollten. Da die Flammensperre hohen Temperaturen ausgesetzt werden kann, besteht sie im allgemeinen aus rostfreiem Stahl.

Eine Eissperre ist zwischen der Flammensperre und der äußeren Atmosphäre angeordnet. Sie besteht aus einer oder mehreren Einheiten, welche Hindernisse bilden, die quer zur Luftströmung angeordnet sind und an denen unterkühlte Wassertröpfchen beim Auftreffen einen Eisbelag bilden können. Die Öffnungen zwischen diesen Hindernissen sollten groß genug sein, damit sie nicht durch das Eis in einem solchen Maße gefüllt werden, daß hindurchströmende Luft merklich gedrosselt werden könnte.

Es ist im allgemeinen vorteilhaft, mehrere Einheiten vorzusehen, die nacheinander von der Luftströmung durchquert werden. Dann ist die Vereisung am stärksten bei der äußersten Einheit. Demzufolge hat die äußerste Einheit zweckmäßigerweise Öffnungen,

deren hydraulischer Radius 5 bis 20mal größer ist als derjenige '_ der Flammensperre und die Öffnungen haben eine der Kreisform , ähnliche Form. Die nächste Einheit kann kleinere Öffnungen haben j und mit einem genügenden Abstand von der ersten Einheit angeordnet sein, damit sich Eisablagerungen bilden können.

90 9 822/0682

In der Ausführungsform der Figuren 1 und 2 bestehen die Einheiten aus Platten oder Scheiben 3. Jede Scheibe besteht aus einem Netz dünner Wände, die parallel zur Rohrachse verlaufen.

Wie Fig. 2 zeigt, können die Wände durch eine Honigwabenkonstruktion gebildet sein, beispielsweise aus Leichtaluminium. Dann haben die Zellen der Honigwaben jeweils einen Strömungsquerschnitt, der größer ist als derjenige der Strömungsdurchtrittsporen in dem Metallschaum oder der gewickelten Konstruktion der Flammensperre 2.

In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind vier Reihen von Ringen 3 nacheinander in dem Rohr angeordnet. Ihre Eigenschaften sind von außen nach innen die folgenden:

Drei Ringe 3a: Maschenweite (Breite)

Dicke in Strömungsrichtung Abstand zwischen zwei Ringen

Drei Ringe 3b: Maschengröße

Dicke
Abstand zwischen zwei Ringen

Drei Ringe 3c: Maschengröße

Dicke
Abstand zwischen zwei Ringen

Drei Ringe 3d: Maschengröße

Dicke
Abstand zwischen zwei Ringen

! Die Flammensperre hat eine Dicke von 20 bis 30 mm.

9,5	mm
10	mm
15	mm
6,3	mm
10	mm
10	mm
4,7	mm
10	mm
10	mm
3,2	mm
10	mm
5	mm

■ Wenn Eisbildung auftritt, setzt sich das Eis G auf den blatt-

förmigen Wänden ab, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Die Menge des abgeschiedenen Eises nimmt ab, wenn man von den Ringen 3a zu den Ringen 3d vorschreitet. Dies erlaubt es, daß die Ringe

9 0 9 8 2 2/0 6 8 2

dichter benachbart angeordnet und ihre Maschengröße verkleinert wird. Auf der Flammensperre sammelt sich sehr wenig Eis. Andere Typen von Flammensperren und Eissperren können verwendet werden. Insbesondere kann ein Folge von Schichten aus gekreuzten Drähten benutzt werden. Das Eis schlägt sich dann nicht auf den blattförmigen Wänden sondern auf den Drähten 8 nieder, wie es in Fig. 4 gezeigt ist.

Versuche haben gezeigt, daß die Schutzvorrichtung für die Entlüftung auch einen Schutz gegen Blitzschlag bietet.

In Fig. 6 ist ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel gezeigt, das Schutz bietet gegen eine dauerhafte Flamme am Austritt der Entlüftungsleitung sowie gegen eine zeitweilige Flamme, beispielsweise bei einem Blitzschlag, z.B. wenn das Flugzeug auf dem Boden steht. Die Flamme wird anfänglich durch die Eissperrmittel zurückgehalten. Da die Temperatur jedoch 16OO°C betragen kann, wenn Brennstoffdampf gezündet wird, da die aufeinanderfolgenden Einheiten in kurzer Zeit zerstört werden, weil sie in erster Linie aus leichten Legierungen bestehen und da die Flamme dann zur Flammensperre vordringen kann, schreitet die Hitze weiter und zündet eventuell den Brennstoffdampf innerhalb des Tanks.

Bei der Ausführungsform der Fig. 6 iöt ein Gitter oder ein ähn-■ liches Element 10 aus temperaturwiderstandsfähigem Material (ins-' besondere rostfreier Stahl) zwischen zwei aufeinanderfolgenden ! Einheiten 3a und 3b der Eissperre angeordnet. Das Gitter 10 ; hat eine Öffnungsgröße von der gleichen Größenordnung wie diejenige der benachbarten Einheiten 3a und 3b und seine Lage ist so gewählt, daß die Größe klein genug ist, um die Flamme zurückzuhalten, aber ausreicht, um ein vollständiges Vereisen zu verhindern.

In denjenigen Ausführungsbeispielen, wo sich das Gitter an einer Stelle befindet, wo bei einer Feuersgefahr übermäßige Hitze auftritt, kann eine äußere Hülle 11 vorgesehen werden, die vom Rohr durch eine Schicht 12 aus wärmeisolierendem, hitzebeständi-

9G9822/Q682

gem Material getrennt ist, ζ. Β. einer beständigen Farbschicht, die einen zeitweiligen Schutz gegenüber Hitze bietet.

Die Eissperre arbeitet wie in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1. Der unterkühlte Viasserdampf in der in Richtung des Pfeiles F strömenden Luft trifft auf die Flammensperreinheit und in einem geringeren Maß auf das Gitter 10 auf, wobei im wesentlichen kein Eisniederschlag an der Flammensperre erfolgt.

Leerseite

Claims

Patentansprüche

1. Entlüftung für einen Flugzeugtank mit einem Sntlüftungsrohr, das von dem Tank zur Atmosphäre führt und eine B'lamniensperre enthält, dadurch gekennzeichnet, daß eine Eissperre (3) mit Strömungsöffnungen, deren Querschnitt genügend groß ist, um ein Verstopfen durch Vereisung zu verhindern, in dem Rohr zwischen der Flammensperre (2j und der Atmosphäre angeordnet ist.

2. Entlüftung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flammensperre Hindernisse aufweist, die in dem Rohr angeordnet sind und Strömungspfade begrenzen, deren hydraulischer Radius

1 mm nicht übersteigt.

3. Entlüftung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eissperre in dem Rohr angeordnete Hindernisse aufweist und Öffnungen hat, deren hydraulischer Radius 5 bis 20mal größer ist als derjenige der Flammensperre.

4. Entlüftung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eissperre' mehrere hintereinander im Rohr angeordnete Einheiten (3a, 3b, 3c, 3d) aufweist, deren StrömungsÖffnungen eine Querschnittsfläche haben, die von der Außenseite zur Innenseite der Entlüftung abnimmt.

5. Entlüftung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Einheiten (3a, 3b, 3c, 3d) von der Außenseite zur Innenseite hin abnimmt.

9822/0682

'original inspected

-Z-

6. Entlüftung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Eissperre oder jede ihre Einheiten durch ein Netz aus dünnem Blattmaterial gebildet ist, dessen Flächen parallel zur Rohrachse verlaufen.

7. Entlüftung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Blattmaterial jeder Einheit eine Honigwabenkonstruktion bildet,

8. Entlüftung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Frostsperre oder jede ihrer Einheiten ein Drahtgitter (8) aufweist.

9. Entlüftung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Flamme zurückhaltendes Gitter (10) aus temperaturbeständigem Material zwischen zwei aufeinanderfolgenden Einheiten (3a, 3b) der Eissperre angeordnet ist.

9098??/nG8?