DE3643031C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Be- und Entlüftung von Räumen im Kraftstoffsystem von Flugzeugen, wobei diese Räume eine bestimmte Druck­ differenz gegenüber den angrenzenden Bereichen des Flugzeuges aufweisen, bestehend aus mindestens einem im Bereich seiner Eintrittsöffnung abgeschrägten Belüftungs­ rohr, das aus der Außenhaut des Flugzeuges herausragt und das zur Erzielung der Druckdifferenz so angeordnet ist, daß dessen Eintrittsöffnung der Anströmrichtung abgewandt oder zugewandt ist.

Innerhalb des Kraftstoffsystems von Flugzeugen gibt es Räume, die, bei gleichzeitiger Vorgabe des in diesen Räumen erforderlichen Drucks, belüftet werden sollen. Die dabei erwünschten Drücke liegen im allgemeinen unterhalb desjenigen Drucks, der in den unmittelbar angrenzenden Räumen herrscht. Mit Hilfe dieser Maßnahme kann verhindert werden, daß Kraftstoffdämpfe bzw. bei etwaigen Leckagen der Kraftstoff selbst sich in den angrenzenden Bereich ausbreiten kann. Zur Erzielung der hierfür erforderlichen Druckdifferenz werden im all­ gemeinen Einströmöffnungen an zwei unterschiedlichen Stellen der Rumpfoberfläche eines Flugzeuges vorgesehen, an denen aufgrund der Anströmbedingungen während des Fluges unterschiedliche lokale Druckverteilungen auf­ treten.

Da es jedoch in vielen Fällen schwierig ist, zwei derartige Stellen zu finden, die die gewünschten Druck­ unterschiede gewährleisten, ist es bereits bekannt, Einlaßsysteme der eingangs genannten Art einzusetzen, bei denen der lokale Druck mit Hilfe eines abgeschrägten Belüftungsrohres und dessen Position in bezug auf die Anströmrichtung beeinflußt wird. Der dann zwischen zwei solchen, in bezug auf die Anströmrichtung unterschied­ lich orientierten Belüftungsrohren herrschende Druck­ unterschied ist vom Winkel, unter dem die Eintritts­ öffnungen gegenüber der Rohrachse abgeschrägt sind, sowie von der Höhe, um die das Rohr aus der Rumpf­ oberfläche hinausragt, abhängig.

Zugleich hängt das im ventilierten Raum sich einstellende Druckniveau aber noch vom Flugzustand, vom Ventilations­ durchsatz sowie von den Strömungswiderständen in den Be- und Entlüftungsleitungen ab. Letztere aber können sich entweder kurzfristig, bedingt durch die Flugkonditionen, oder aber auch langfristig als Folge von Verschmutzung der Leitung oder größerer Kraftstoff-Leckagen ändern. Aus diesem Grund ist es unter Umständen sehr schwierig, ein Belüftungssystem dieser Art so auszulegen, daß die gestellten Anforderungen hinsichtlich der herrschenden Druckbedingungen ständig in gleichbleibender Weise erfüllt werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß stets sichergestellt ist, daß die gewünschten Druckbedingungen erfüllt werden, und die dabei zugleich unanfällig gegenüber Störungen ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe, indem sie vorsieht, daß das Belüftungsrohr in bezug auf die Außenhaut des Flugzeuges ein- bzw. ausfahrbar gehaltert ist und daß dem Belüftungsrohr eine auf eine Druckdifferenz an­ sprechende Verstelleinrichtung zur Veränderung der jeweiligen Ausfahrhöhe zugeordnet ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung bewirkt dabei nicht nur eine selbsttätige Einstellung des gewünschten Druck­ niveaus, sie weist vielmehr darüber hinaus zugleich den Vorteil auf, daß der Luftwiderstand der gesamten Anordnung, bezogen auf die zur Erreichung vorgegebener Druckverhältnisse erforderliche Ausfahrhöhe, stets einen minimalen Wert annimmt, d.h., die Anordnung wird auf diese Weise ständig optimiert. Die in den weiteren Ansprüchen angegebenen konstruktiven Merkmale dienen in erster Linie dem Zweck, die erfindungsgemäße Vorrichtung so auszugestalten, daß sie einen möglichst einfachen und funktionssicheren Aufbau bei zugleich möglichst großem Wirkungsgrad aufweist.

Im folgenden soll die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher er­ läutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vor­ richtung mit einem Belüftungsrohr mit einer der Anströmrichtung abgewandten Ein­ trittsöffnung,

Fig. 2 eine Darstellung gemäß Fig. 1 mit einer der Anströmrichtung zugewandten Eintritts­ öffnung,

Fig. 3 eine Ausführung einer Vorrichtung mit zwei parallelen Belüftungsrohren.

Bei den in Fig. 1 und 2 gezeigten Anordnungen handelt es sich um eine in der Nähe der Außenhaut 1 eines Flugzeuges eingebaute Vorrichtung zur Be- und Entlüftung von Räumen im Bereich des Kraftstoffsystems des Flug­ zeuges. Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus jeweils einem Belüftungsrohr 2 bzw. 3, das aus einer entsprechenden Öffnung 4 bzw. 5 in der Außenhaut 1 des Flugzeuges herausragt. Die Belüftungsrohre 2 und 3 sind an ihrer Außenseite jeweils mit abgeschrägten Eintritts­ öffnungen 6 bzw. 7 versehen, wobei die Eintrittsöffnung 6 des Belüftungsrohres 2 der in der Zeichnung durch Pfeile gekennzeichneten Anströmrichtung der Flugzeug- Außenhaut in diesem Bereich des Rumpfes abgewandt angeordnet ist. Demgegenüber ist beim Belüftungsrohr 3 eine Eintrittsöffnung 7 in etwa der Anströmrichtung zugewandt.

Die Belüftungsrohre 2 und 3 sind jeweils am Boden 16, 17 eines Faltenbalges 8 bzw. 9 gehaltert, wobei das Belüftungsrohr 2 über eine Durchgangsbohrung 10 im Boden des Faltenbalges 8 mit dem Innenraum des Faltenbalges verbunden ist. Das Belüftungsrohr 3 ist stumpf auf den Boden 17 des Faltenbalgs 9 aufgesetzt und weist eine Austrittsöffnung 11 in seinem dem Boden zugewandten Endbereich auf.

Die Seitenwände 12, 13 der beiden Faltenbälge 8 und 9 sind als Gummibälge ausgeführt, die von einer Druckfeder 14 bzw. 15 umgeben sind. Die Druckfedern 14 und 15 stützen sich jeweils einerseits an seitlichen Ansätzen der Böden 16 bzw. 17 der Faltenbälge 8 und 9 ab und liegen mit ihrem anderen Ende auf einem Ring 18 bzw. 19 auf. Die Ringe 18 und 19 werden dabei von mehreren Stellschrauben 20, 21 bzw. 22, 23 getragen. Diese Stell­ schrauben 20, 21 sowie 22, 23 sind jeweils in der Boden­ platte eines Gehäuses 24 bzw. 25 gehaltert, das den Faltenbalg 8 bzw. 9 umgibt und das zugleich die zweite Stirnfläche des jeweiligen Faltenbalges 8 bzw. 9 bildet.

Die Gehäuse 24 und 25 sind mit jeweils zwei Ansatz­ stutzen 26 und 27 bzw. 28 und 29 versehen, von denen jeweils einer, in diesem Fall der Stutzen 27 bzw. 28, so in der Bodenplatte des Gehäuses angeordnet ist, daß er eine Verbindung mit dem Innenraum des Faltenbalges 8 bzw. 9 herstellt. Der jeweils zweite Ansatzstutzen 26 bzw. 29 ist in beiden Fällen so am Gehäuse 24 bzw. 25 an­ gebracht, daß er in den Raum zwischen der Gehäuse­ innenwand und dem Faltenbalg 8 bzw. 9 mündet.

Die Stutzen 26 bis 29 sind in der Weise mit den zu belüftenden Räumen einerseits und den übrigen, sich unter Referenzdruck befindlichen Räumen verbunden, daß die Stutzen 26 und 28 mit Referenzdruck beaufschlagt werden, während die Stutzen 27 und 29 zu den zu belüftenden Räumen führen.

Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Anordnungen ergibt sich dann wie folgt:

Bei der Vorrichtung nach Fig. 1 baut sich infolge der Anströmung in der Öffnung 6 ein Druck auf, der über das Belüftungsrohr 2 von innen auf den Faltenbalg 8 wirkt. Von außen wird der Faltenbalg 8 von dem über den Stutzen 26 einwirkenden Druck der zu belüftenden Räume beaufschlagt. Da der über das Belüftungsrohr 2 einwirkende strömungsabhängige Druck niedriger ist als der letztgenannte, wirkt auf den Faltenbalg 8 eine Druckdifferenz, wodurch dessen Volumen verkleinert und damit das Rohr 2, ausgehend von der durch die Feder 14 definierten Ruhelage, eingezogen wird. Dies ergibt eine geringere Ausfahrhöhe.

Diese Ausfahrhöhe ist von den herrschenden Anströmbedingungen abhängig und stellt sich immer so ein, daß der Belüftungsdruck weitgehend konstant gehalten wird. Eine Veränderung der Anströmbedingungen bzw. der internen Druckverhältnisse führt dazu, daß sich die Ausfahrhöhe selbsttätig so lange ändert, bis sich das Kräftegleichgewicht und damit die für die Be- bzw. Entlüftung erforderlichen Druckverhältnisse wieder einstellen.

Bei der Vorrichtung nach Fig. 2 ist die Wirkungsweise entsprechend. Hier liefert die Öffnung 7 jedoch einen über dem Umgebungsdruck liegenden Druck, der jetzt aufgrund der Austrittsöffnung 11 innerhalb des Gehäuses 25 wirkt und damit den Faltenbalg 9 von außen beaufschlagt. Um hier die gleiche Wirkung wie vorbeschrieben zu erreichen, wirkt hier der Referenzdruck über den Stutzen 28 von innen auf den Faltenbalg 9.

Angemerkt sei noch, daß die Gehäuse 24 und 25 an den Öffnungen 4 und 5 druckdicht gegenüber der Umgebung abgeschlossen sind.

Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Be- und Entlüftungsvorrichtung stellt eine weitere Version dar, die in den Fällen zum Einsatz gelangt, in denen die Druckdifferenz zwischen dem Referenzdruck und dem zur Be- und Entlüftung gewünschten Druck vergleichsweise gering ist.

Bei dieser Anordnung sind, ebenfalls an der Außenhaut 31 eines Flugzeuges, zwei Belüftungsrohre 32 und 33 an­ geordnet, die durch eine entsprechende, druckdicht verschlossene Öffnung 34 in die die Außenhaut 31 umgebende Grenzschicht hinausragen. Die beiden Belüftungsrohre 32 und 33 sind zu einer Einheit zusammen­ gefaßt und gemeinsam auf einem Boden 35 eines Falten­ balgs 36 angeordnet. Dabei ist das Belüftungsrohr 33, dessen abgeschrägte Eintrittsöffnung 37 zur Anström­ richtung (Pfeil) hin ausgerichtet ist, stumpf auf den Boden 35 aufgesetzt, während das Belüftungsrohr 32, dessen Eintrittsöffnung 38 der Anströmrichtung abgewandt ist, über eine Durchgangsbohrung 39 mit dem Innenraum des Faltenbalgs 36 verbunden ist. Der Faltenbalg 36 ist ansonsten analog zu den beiden Faltenbälgen 8 bzw. 9 in Fig. 1 und 2 aufgebaut, d.h. seine Außenwand 40 besteht aus einem Gummibalg, der von einer Druckfeder 41 umgeben ist, die sich wiederum an dem Boden 35 sowie an einem Ring 42 abstützt.

Die Anordnung ist auch in diesem Fall in einem Gehäuse 43 angeordnet, in dem der Ring 42 von Stellschrauben 44, 45 höhenverstellbar gehaltert wird. Der Innenraum des Faltenbalgs 36 steht über einen am Gehäuse 43 angeord­ neten Stutzen 46 mit den zu belüftenden Bereichen in Ver­ bindung, während der zwischen dem Gehäuse 43 und dem Zylinder 36 verbleibende, gegenüber dem Außenbereich druckdicht abgedichtete Zwischenraum über eine Bohrung 47 im Belüftungsrohr 33 von dem sich aufgrund der Lage der Eintrittsöffnung 37 dieses Rohres in bezug auf die Anströmrichtung erhöhten Druck beaufschlagt wird.

Die Wirkungsweise dieser Anordnung entspricht weitgehend derjenigen der in Fig. 1 und 2 dargestellten Anordnung. Auch hier wird mittels der Stellschrauben 44 und 45 die Vorspannung der Druckfeder 41 variiert und damit eine Justierung vorgenommen. Bei einer Änderung der Strömungsverhältnisse wird die Ausfahrhöhe der Belüftungsrohre selbsttätig angepaßt.

Es ist möglich, parallel zum jeweiligen Faltenbalg 8, 9 bzw. 36 ein Dämpfungselement anzuordnen, um das etwaige Auftreten von Vibrationen auszuschließen. Ferner ist es möglich, die vergleichsweise einfache, rein mechanisch aufgebaute Verstelleinrichtung für die Belüftungsrohre durch eine solche zu ersetzen, bei der die jeweils auftretenden Drücke mittels Drucksensoren gemessen werden und deren Ausgangssignale zur Ansteuerung von Stellmotoren zu benutzen, mit denen dann die Ausfahrhöhe der Belüftungsrohre variiert wird.

Allen vorstehend beschriebenen Anordnungen ist dabei gemeinsam, daß sie nicht nur die konstante Einhaltung vorgegebener Druckbedingungen gewährleisten, sondern zugleich eine ständige Optimierung der Anordnung in der Weise sicherstellen, daß ihr durch die jeweilige Ausfahrhöhe bedingter Luftwiderstand so gering wie möglich gehalten wird, indem die Belüftungsrohre nur so weit ausgefahren werden, wie es zur Erzielung der vorgegebenen Druckbedingungen erforderlich ist.

Claims (14)

1. Vorrichtung zur Be- und Entlüftung von Räumen im Kraftstoffsystem von Flugzeugen, wobei diese Räume eine bestimmte Druckdifferenz gegenüber den angrenzenden Bereichen des Flugzeuges aufweisen, bestehend aus mindestens einem im Bereich seiner Eintrittsöffnung abgeschrägten Belüftungsrohr, das aus der Außenhaut des Flugzeuges herausragt und das zur Erzielung der Druckdifferenz so angeordnet ist, daß dessen Eintrittsöffnung der Anströmrichtung abgewandt oder zugewandt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Belüftungsrohr (2, 3, 32, 33) in bezug auf die Außenhaut (1, 31) des Flugzeuges ein- bzw. ausfahrbar gehaltert ist und daß dem Belüftungsrohr (2, 3, 32, 33) eine auf die Druckdifferenz ansprechende Verstelleinrichtung (8, 9, 36) zur Veränderung der jeweiligen Ausfahrhöhe zugeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Belüftungsrohr (2, 3, 32, 33) an einem beweglichen Boden eines Faltenbalges (8, 9, 36) mit druckabhängig variablem Volumen gehaltert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltenbalg (8, 9, 36) mit einer in unmittelbarer Nähe der Außenhaut (1, 31) befindlichen Gehäuse (24, 25, 43) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltenbalg (8, 9, 36) mit einer an dessen Boden (16, 17, 35) angreifenden Druckfeder (14, 15, 41) derart zusammenwirkt, daß der Faltenbalg (8, 9, 36) durch die Feder (14, 15, 41) gestreckt und das Belüftungsrohr (2, 3, 32, 33) ausgefahren wird.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Druckfeder (14, 15, 41) mit ihrem dem Boden (16, 17, 35) abgewandten Ende auf einem Ring (18, 19, 42) abstützt, der in bezug auf die Außenhaut (1, 31) einstellbar gehaltert ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (18, 19, 42) mittels Stellschrauben (20-23, 44, 45) im Gehäuse (24, 25, 43) gehaltert ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die der Außenhaut (1, 31) des Flugzeuges abgewandte Begrenzungsfläche des Gehäuses (24, 25, 43) zugleich die dem Boden (16, 17, 35) gegenüberliegende Begrenzungsfläche des Faltenbalges (8, 9, 36) bildet und in diesem Bereich mit einem Stutzen (27, 28, 46) versehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (24, 25) mit einem weiteren, in dessen Innenraum einmündenden Stutzen (26, 29) versehen ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterdrückung von Vibrationen der Faltenbalg (8, 9, 36) mit einem Dämpfungselement gekoppelt ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch ein erstes Belüftungsrohr (3, 33) mit einer der Anströmrichtung zugewandten Eintrittsöffnung (7, 37) und ein zweites Belüftungsrohr (2, 32) mit einer der Anströmrichtung abgewandten Eintrittsöffnung (6, 38), wobei das erste Belüftungsrohr (3, 33) mit dem Innenraum des Gehäuses (25, 43) und das zweite Belüftungsrohr (2, 32) mit dem Innenraum des Faltenbalges (8, 9, 36) in Verbindung steht.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungsrohre (32, 33) auf einem gemeinsamen Faltenbalg (36) angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zum selbsttätigen Verstellen der Ausfahrhöhe des Belüftungsrohres (2) der Faltenbalg (8) von außen mit dem Druck der umgebenden Räume als Referenzdruck und von innen mit dem an der Eintrittsöffnung (6) des Belüftungsrohres (2) sich einstellenden Druck beaufschlagt wird.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zum selbsttätigen Verstellen der Ausfahrhöhe des Belüftungsrohre/s (3) der Faltenbalg (9) von innen mit dem Druck der umgebenden Räume als Referenzdruck und von außen mit dem an der Eintrittsöffnung (7) des Belüftungsrohres (3) sich einstellenden Druck beaufschlagt wird.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einstellen der Ausfahrhöhe des Belüftungsrohres bzw. der Belüftungsrohre (2, 32, 3, 33) ein mit einem Drucksensor zusammenwirkender Stellmotor vorgesehen ist.