DE2850618C3

DE2850618C3 - Entlüftung für Flugzeugtanks

Info

Publication number: DE2850618C3
Application number: DE19782850618
Authority: DE
Inventors: Claude Mantes La Jolie Schwall
Original assignee: Bertin et Cie SA
Current assignee: Bertin Technologies SAS
Priority date: 1977-11-25
Filing date: 1978-11-22
Publication date: 1981-11-19
Also published as: GB2008521A; FR2409911A1; GB2008521B; DE2850618A1; FR2409911B1; DE2850618B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Entlüftung für einen Flugzeugtank mit einem Entlüftungsrohr, das von dem Tank zur Atmosphäre führt und eine Flammen sperre enthält.

Flugzeugtankentlüftungen sind notwendig, insbesondere um atmosphärische Luft in den Tank strömen zu lassen, wenn das Flugzeug landet.

Ein Verfahren (US-PS 31 99 812) zur Herabsetzung der Feuergefahr in einem entlüfteten Tank, der eine entflammbare Flüssigkeit enthält, besteht darin, in dem Entlüftungskanal eine Flammensperre anzuordnen.

Diese Flammensperre ist in der Regel ein »Stopfen« mit Durchflußöffnungen, deren Querschnittsflächen so ausgewählt sind, daß sie das Fortschreiten einer Flamme, beispielsweise auf Grund eines Blitzschldges, zur Flüssigkeit, im allgemeinen Brennstoff, verhindern. Diese Flammensperren sind 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 im Tank zu verhindern, ist im allgemeinen ein Sperrventil vorgesehen, das den Tank mit der Atmosphäre verbindet, wenn es erforderlich ist Aber dieses Ventil hat in geöffnetem Zustand keine Flammensperr-Eigenschaften.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Entlüftung der gattungsgemäßen Art anzugeben, bei der die erwähnten Schwierigkeiten vermieden sind und die gegen Feuer- und Vereisungs-Gefahren geschützt ist.

Gemäß der Erfindung ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in dem Rohr zwischen der Flammensperre und der Atmosphäre eine Strömungshindernisse aufweisende Eissperre mit Strömungsöffnungen angeordnet ist, deren Querschnitt jeweils genügend groß ist, um eine freie Luftströmung nach Eisabscheidung zu ermöglichen.

Im Ergebnis wird eine Entlüftung erzielt, die bei geringem konstruktiven Aufwand und Raumbedarf gegen Flammen, Blitz und Vereisung geschützt ist

Die Flammensperre kann Strömungshindernisse

aufweisen, die in dem Rohr angeordnet sind und Strömungsquerschnitte begrenzen, deren hydraulischer Radius (Verhältnis von Querschnittsfläche zu Umfang) jeweils 1 mm nicht übersteigt.

Ferner kann die Eissperre in dem Rohr angeordnete Strömungshindernisse aufweisen, die Strömungsquerschnitte begrenzen, deren hydraulischer Radius jeweils 5- bis 20mal größer als derjenige der Flammensperre ist. Die Öffnungen zwischen den Strömungshindernissen sind dann hinreichend groß, um eine freie Luftströmung auch nach einer Eisabscheidung zu gestatten.

Die Eissperre kann mehrere im Rohr hintereinander angeordnete Einheiten aufweisen, deren Strömungsöffnungen jeweils eine Strömungsquerschnittsfläche haben, die von der Außenseite zur Innenseite der Entlüftung abnimmt. Der Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Einheiten kann von der Außenseite zur Innenseite hin abnehmen.

Die Eissperre oder jede ihrer Einheiten kann durch ein Netz aus dünnem Blattmaterial gebildet sein, dessen Flächen parallel zur Rohrachse verlaufen. Beispielsweise kann das Blattmaterial jeder Einheit eine Honigwabenkonstruktion bilden.

Sodann kann die Eissperre ein Drahtgitter aufweisen.

Ferner kann ein die Flamme zurückhaltendes Gitter aus hitzebeständigem Material zwischen zwei aufeinanderfolgenden Einheiten der Eissperre angeordnet sein.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 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 ^f:ig. 1,

Fi g. 3 und 4 in schematischen Ansichten die Bildung von Eis auf dünnem Blattmaterial und auf einem Draht,

wobei die Stromungsrichtung der Luft durch den Pfeil A ingegeben ist,

F i g. 5 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in F i g. 1 und

F i g. 6 in einer ähnlichen Darstellung wie F i g. 1 eine abgewandelte Ausführungsform.

In F i g. 1 ist eine Entlüftung dargestellt, die die Innenseite R eines nicht dargestellten Tanks, beispielsweise eines Hubschraubers, mit der äußeren Atmosphäre verbindet Die Entlüftung umfaßt eine Schutzeinheit 1 zvrschen einem Rohrabschnitt 5, der sich zur äußeren Atmosphäre öffnet, und einem Rohrabschnitt 6, der sich in den Tank R öffnet. Die Schutzeinheit umfaßt ein Rohr 7, in dem sich eine Einheit 2 als »Flammensperre« befindet. Die Einheit 2 ist beispiels- '5 weise aus Metallschaum hergestellt oder aus einer gewellten Struktur, die zu einem Ring aufgewickelt ist, wie es in F i g. 5 dargestellt ist

Die Erfahrung hat gezeigt, daß die öffnungen oder Poren der Flammensperreinheit einen »hydraulischen Radius« (Verhältnis der Strömungsquerschnittfläche zur Umfangslänge), 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 Strömungshindernisse bilden, die quer zur Luftströmung angeordnet sind und an denen unterkühlte Wassertröpfchen beim Auftreffen einen Eisbelag bilden können. Die öffnungen zwischen diesen Strömungshindernissen 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 bei der äußersten Einheit am stärksten. 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 und mit einem genügenden Abstand von der ersten Einheit angeordnet sein, damit sich Eisablagerungen bilden können.

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

Wie F i g. 2 zeigt, können die Wände durch eine Honigwabenkonstruktion gebildet sein, beispielsweise aus Leichtaluminium. Dann haben die Zel'en 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 wi 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 Stromungsrichtung
Abstand zwischen twe\ Ringen

b'i Drei Ringe 36:

Maschengröße

Dicke

Abstand zwischen zwei Ringen Drei Ringe 3c:

Maschengröße

Dicke

Abstand zwischen zwei Ringen Drei Ringe 3d:

Maschengröße

Dicke

Abstand zwischen zwei Ringen

6,3 mm 10 mm 10mm

4,7 mm 10 mm 10mm

3,2 mm 10 mm 5 mm

9,5 mm 10 mm
15 mm Die Flammensperre hat eine Dicke von 20 bis 30 mm.

Wenn Eisbildung auftritt, setzt sich das Eis G auf den blattförmigen Wänden ab, wie es in F i g. 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 dichter benachbart angeordnet und ihre Maschengröße verkleinert wird. Auf der Flammensperre sammelt sich sehr wenig Eis. Andere Typen von Fiammensperren und Eissperren können verwendet werden. Insbesondere kann eine 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 F i g. 4 gezeigt ist.

Versuche haben gezeigt, daß die Schutzvorrichtung für die Entlüftung aucii 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 1600° C betragen kann, wenn Brennstoffdampf gezündc ι 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 ist ein Gitter oder ein ähnliches Element 10 aus temperaturwiderstandsfähigem Material (insbesondere rostfreier Stahl) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Einheiten 3a und 3£> 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, hitzebeständigem Material getrennt ist, z. B. einer beständigen Farbschicht, die einen zeitweiligen Schutz gegenüber Hitze bietet.

Die Eissperre arbeitet wie in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1. Der unterkühlte Wasserdampf in der in Richijng 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

!. Entlüftung für einen Flugzeugtank mit einem Entlüftungsrohr, das von dem Tank zur Atmosphäre führt und eine Flammensperre enthält, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Rohr zwischen der Flammensperre (2) und der Atmosphäre eine Strömungshindernisse aufweisende Eissperre (3) mit Strömungsöffnungen angeordnet ist, deren Querschnitt jeweils genügend groß ist, um eine freie Luftströmung nach Eisabscheidung zu ermöglichen.
2. Entlüftung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flammensperre (2) Strömungshindernisse aufweist, die in dem Rohr angeordnet sind und Strömungsquerschnitte begrenzen, deren hydraulischer Radius jeweils 1 mm nicht übersteigt.
3. Entlüftung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eissperre (3) in dem Rohr angeordnete Strömungshindernisse aufweist, die Strömungsquerschnitte begrenzen, deren hydraulicher Radius jeweils 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 jeweils eine Strömungsquerschnittsfläche 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.
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 Eissperre ein Drahtgitter (8) aufweist.
9. Entlüftung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Flamme zurückhaltendes Gitter (10) aus hitzebeständigem Material zwischen zwei aufeinanderfolgenden Einheiten (3a, 3b) der Eissperre angeordnet ist.