DE4227518A1 - Vorrichtung zur wasserverteilung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Frisch­ wasserverteilung in Flugzeugen, die mindestens einen Versorgungstank, mindestens eine den Versorgungstank mit einer Zapfstelle verbindende Hauptleitung sowie mindestens eine Fördereinrichtung zum Frischwasser­ transport aufweist.

Derartige Wasserverteilungseinrichtungen für Verkehrs­ flugzeuge sind bekannt, um Handwaschbecken im Bereich von Toiletten sowie Bordküchen mit Frischwasser zu ver­ sorgen. Darüber hinaus wird Frischwasser oftmals auch zu Spülvorgängen im Bereich von Toilettenbecken ver­ wendet. Im Bereich der Handwaschbecken und im Bereich von Bordküchen anfallendes Brauchwasser wird bekannter­ weise über entsprechende Entsorgungseinrichtungen in die das Flugzeug umgebende Umwelt abgelassen. Eine Ab­ wasserabführung leitet dabei die im Bereich der Toi­ lettenbecken anfallenden Fäkalien und Spülwasser einem Abwassertank zu. In der Regel erfolgt die Ableitung mit Hilfe einer Unterdruckbeaufschlagung.

Die bislang verwendeten Frischwassersysteme weisen den Nachteil auf, daß sie als eine Einwegverbindungsleitung zwischen einer Vorratseinrichtung und den Verbrauchern ausgebildet sind. Hieraus resultiert, daß das Wasser in den Leitungen steht, solange keine Entnahme stattfin­ det. Da die Wasserleitungen in der Regel im Bereich des Flugzeugbodens verlegt sind und insbesondere bei Flügen in großer Höhe das Flugzeug in sehr kalter Umgebung fliegt, ist es zur Vermeidung eines Einfrierens erfor­ derlich, parallel zu den Rohrleitungen elektrische Heizelemente zu verlegen. Hieraus resultiert eine sehr aufwendige und kostenintensive Montage und Fertigung.

Darüber hinaus ist oftmals vorgesehen, die Verbindungs­ leitung mit einem kontinuierlichen Gefälle auszu­ statten, um eine Drainage mit Hilfe der Schwerkraft durchzuführen. Da es im Bereich der Flugzeugtechnik jedoch üblich ist, zu einem bestimmten Grundmuster des Flugzeuges verlängerte oder verkürzte Varianten herzu­ stellen, ergeben sich aufgrund dieser mit Gefälle ver­ legten Anordnung der Leitungen erhebliche Probleme, da zur Anpassung des jeweiligen Gefälles an die zur Ver­ fügung stehende Baulänge Umkonstruktionen im Bereich der Leitungsverlegung erforderlich sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu ver­ bessern, daß eine Vereinfachung der Versorgungseinrich­ tung ermöglicht und die Betriebsaufwendungen reduziert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Bereich der Zapfstelle ein Wasserspeicher angeordnet ist, der über ein steuerbares Ventil mit der Hauptlei­ tung verbunden ist und daß die Fördereinrichtung mit einer Steuereinrichtung verbunden ist, die eine Förde­ rung von Wasser durch die Hauptleitung nur zeitweise vorgibt und zwischen diesen Zeiträumen zur Wasserförde­ rung ein Belüftungsventil zur Belüftung der Hauptlei­ tung ansteuert.

Durch die Anordnung eines Wasserspeichers im Bereich der Zapfstelle ist es möglich, lediglich zu bestimmten Zeitpunkten einen Wassertransport durch die Hauptleitung vorzusehen und während der restlichen Zeiträume die Hauptleitung zu entleeren. Hierdurch wird die Anordnung von Heizelementen entlang der Hauptleitung entbehrlich, da in der Hauptleitung kein stehendes Wasser vorhanden ist, das einfrieren könnte. Mit Hilfe des Belüftungsventils wird bei einem Einlassen von Wasser in die Hauptleitung verdrängte Luft abgeführt und bei einer Entleerung der Hauptleitung das Volumen der Hauptleitung erneut mit Luft aufgefüllt. Hierdurch wird mit geringem Energieaufwand eine vollständige Leitungsentleerung ermöglicht.

Zur Vermeidung einer Eiskristallbildung bei einer Ein­ leitung von Wasser in die Hauptleitung wird vorge­ schlagen, daß im Bereich des Versorgungstanks ein Heiz­ element zur Temperierung des Wassers angeordnet ist.

Alternativ oder ergänzend ist es aber auch möglich, daß zeitlich vor einer Befüllung der Hauptleitung mit Wasser eine Einspeisung von Heißluft zur Temperierung der Hauptleitung erfolgt.

Eine einfache elektrische Ansteuerbarkeit der Förder­ einrichtung wird dadurch bereitgestellt, daß die Fördereinrichtung als eine elektrische Pumpe mit zwei vorgebbar ansteuerbaren entgegengesetzten Förder­ richtungen ausgebildet ist.

Alternativ zu einer Förderung mit einer Pumpe ist es auch möglich, daß im Bereich der Hauptleitung eine Druckluftförderung mit Über- und Unterdruck vorgesehen ist.

Mindestens bereichsweise kann eine einfache apparative Ausbildung dadurch realisiert werden, daß im Bereich der Hauptleitung mindestens bereichsweise eine Förderung durch Schwerkraft vorgesehen ist.

Eine einheitliche Förderrichtung auch bei einer inter­ mittierenden Betriebsweise wird dadurch ermöglicht, daß die Hauptleitung mindestens bereichsweise als eine Ringleitung ausgebildet ist.

Eine sichere und kurzfristige Entleerung von Stichlei­ tungen kann dadurch realisiert werden, daß das Belüf­ tungsventil im Bereich der Zapfstelle angeordnet und als ein Kombinationsventil ausgebildet ist, daß eine Einspeisung von Druckluft ermöglicht.

Ohne separate Drucklufteinspeisung im Bereich der Zapf­ stellen ist eine Entleerung der Stichleitungen aber auch dadurch möglich, daß für die Stichleitungen eine Unterdruckabsaugung vorgesehen ist.

Zur Reduzierung der Befüllzyklen während eines Fluges wird vorgeschlagen, daß die Steuerung bei einem Unter­ schreiten eines minimalen Wasserstandes im Bereich eines der Wasserspeicher einen Befüllvorgang für alle angeschlossenen Wasserspeicher vorgibt.

Eine besonders kompakte Ausführungsform kann dadurch bereitgestellt werden, daß im Bereich der Hauptleitung ein Hauptkombinationsventil zur wahlweisen Einspeisung von Wasser oder Luft angeordnet ist.

Zur Ermöglichung einer schnellen Durchführung von Befüllungs- und Entleerungsvorgängen der Wasserspeicher wird vorgeschlagen, daß der Wasserspeicher zur Ermögli­ chung einer Belüftung und Entlüftung mit dem Kombina­ tionsventil verbunden ist.

In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Er­ findung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine vereinfachte Darstellung einer Wasserver­ sorgungseinrichtung, die mit einer kreislauf­ förmigen Frischwasserversorgung versehen ist,

Fig. 2 eine detaillierte Darstellung der Vorrichtung, bei der eine Zirkulation innerhalb der Ring­ leitung in wechselnden Richtungen durch Druck­ luftbeaufschlagung erzeugt wird,

Fig. 3 eine andere detaillierte Darstellung, bei der eine Umlaufpumpe vorgesehen ist,

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Wasserversorgungs­ einrichtung mit einer Hauptleitung, in der eine Förderung in unterschiedlichen Richtungen vorgesehen ist,

Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit V in Fig. 4,

Fig. 6 ein Blockschaltbild einer Wasserversorgungs­ einrichtung mit einer Ringleitung, bei der Steuerventile für im Bereich der Zapfstellen installierte Wasserspeicher in eine Ringlei­ tung integriert sind,

Fig. 7 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit VII in Fig. 6,

Fig. 8 eine Wasserversorgungseinrichtung, bei der eine Ringleitung mit einem Kombinationsventil ausgestattet ist und den Wasserspeichern zuge­ ordnete steuerbare Ventile über Stichleitungen an die Ringleitung angeschlossen sind,

Fig. 9 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit IX in Fig. 8 und

Fig. 10 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit X in Fig. 8.

Eine Vorrichtung zur Frischwasserverteilung besteht entsprechend der Darstellung in Fig. 1 im wesentlichen aus einer Frischwasserversorgung (1), die aus Versor­ gungstanks (2) sowie einer Hauptleitung (3) ausgebildet ist. Entsprechend der Darstellung in Fig. 2 sind zwei Versorgungstanks (2) vorgesehen. Die Hauptleitung (3) ist über Stichleitungen (4) mit Wasserhähnen (5) im Bereich von Küchen (6) einerseits und im Bereich von Toiletten (7) andererseits verbunden. Im Bereich der Küche (6) ist der Wasserhahn (5) dabei einem Küchen­ waschbecken (8) und im Bereich der Toilette (7) einem Toilettenhandwaschbecken (9) zugeordnet. Zur Verrin­ gerung einer Wärmeabgabe ist ein Teil der Hauptleitung (3) mit einer Isolation (10) versehen. Bei dieser Ausführungsform ist die Hauptleitung (3) als eine Ring­ leitung ausgebildet.

Eine Temperierung des innerhalb der Hauptleitung (3) fließenden Wassers wird mit Hilfe einer Heizung (11) vorgenommen, die als ein elektrischer Durchlauferhitzer ausgebildet sein kann. Die Zirkulation des Wassers innerhalb der Hauptleitung (3) wird von einer Pumpe (12) unterstützt. Das Küchenbecken (8) sowie ein im Bereich der Toilette (7) angeordnetes Toilettenbecken (13) sind an eine Abwasserleitung (14) angeschlossen. Aus dem Bereich des Toilettenhandwaschbeckens (9) abfließendes Brauchwasser wird einem Brauchwassertank (15) zugeführt, aus dem Spülflüssigkeit zur Durch­ führung von Spülvorgängen im Bereich des Toilettenbec­ kens (13) entnommen wird. Bei einer ausreichenden Vorratsmenge im Bereich des Brauchwassertanks (15) ist eine separate Frischwasserzufuhr für das Toiletten­ becken (13) entbehrlich. Grundsätzlich ist es jedoch auch denkbar, daß ergänzend zur Durchführung von Spül­ vorgängen im Bereich des Toilettenbeckens (13) ein Anschluß an die Hauptleitung (3) vorgesehen ist, der immer dann aktiviert wird, wenn im Bereich des Brauch­ wassertanks (15) keine ausreichende Spülwassermenge verfügbar ist. Zur Vermeidung eines Überlaufens kann der Brauchwassertank (15) mit einem Überlauf oder einer automatischen Auslösung eines Spülvorganges im Bereich des Toilettenbeckens (13) ausgestattet werden.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 sind im Bereich der Stichleitungen (4) Stichleitungsisolierungen (16) vorgesehen. Die Abwasserleitung (14) ist an einen Ab­ wassertank (17) angeschlossen, dessen Innenraum mit einer elektrischen Saugpumpe (18) zur Unterdrucker­ zeugung verbunden ist. Die Saugpumpe (18) steht mit einem Vakuumeinlaß (19) in Verbindung, der über eine Ablaßleitung (20) an den Abwassertank (17) ange­ schlossen ist. Im Bereich der Ablaßleitung (20) ist ein Ablaßventil (21) angeordnet. Über eine Drainageleitung (22) ist die mit dem Wasserhahn (5) der Toilette (7) verbundene Stichleitung (4) an einen Drainageanschluß (23) angeschlossen. Zur Vornahme gezielter Bedien­ operationen ist im Bereich der Drainageleitung (22) ein Drainageventil (24) vorgesehen.

Die als Durchlauferhitzer ausgebildete Heizung (11) ist an einen Generator (25) angeschlossen, der die erfor­ derliche elektrische Energie bereitstellt. Einer der Versorgungstanks (2) im Bereich der Frischwasserversor­ gung (1) ist über eine Zuführleitung (26) mit einem Füllanschluß (27) verbunden. Der Füllanschluß (27) kann gleichfalls zur Be- und Entlüftung verwendet werden. Eine unbeabsichtigte Entleerung des Versorgungstanks (2) wird durch ein im Bereich der Zuführleitung (26) angeordnetes Zuführventil (28) verhindert. Zur Ermög­ lichung einer Zirkulation von Wasser im Bereich der Frischwasserversorgung (1) in wechselnden Richtungen sind die Versorgungstanks (20) mit einem Kombinations­ ventil (29) verbunden, das seinerseits mit einem Druck­ begrenzer (30) und einem Druckminderer (31) verbunden ist. Der Druckminderer (31) ist an einen Zapfluftan­ schluß (32) angeschlossen. Mit Hilfe des Kombinations­ ventils (29) werden die Versorgungstanks (2) abwech­ selnd mit Überdruck beaufschlagt, so daß eine Pendel­ bewegung der im Bereich der Hauptleitung (3) bevor­ rateten Flüssigkeit hervorgerufen wird.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist im Gegensatz zur Ausführungsform gemäß Fig. 2 eine Umwälzpumpe (12) statt der wechselnden Druckbeaufschlagung der Versor­ gungstanks (2) mit Hilfe des Kombinationsventils (29) vorgesehen. Im Bereich eines Wasserautomatens (33) ist eine weitere Pumpe (34) angeordnet, die vom Generator (25) gespeist wird. Die Pumpe (34) leitet in die Haupt­ leitung (3) im Bereich der Versorgungstanks (2) bevor­ ratetes Wasser ein. Die Versorgungstanks (2) sind somit hier nicht innerhalb der Hauptleitung (3) angeordnet sondern lediglich an die Hauptleitung (3) ange­ schlossen. Die Pumpen (12, 34) können zu einer einheit­ lichen Einrichtung zusammengefaßt werden. Die Versor­ gungstanks (2) sind im wesentlichen drucklos mit der Hauptleitung (3) verbunden. Zum Ausgleich von Druck­ schwankungen aufgrund von unterschiedlichen Entnahmen ist deshalb ein Druckspeicher (35) vorgesehen. In der Regel ist ein Speichervolumen von etwa 20 Liter für den Druckspeicher (35) ausreichend, es können aber auch beliebige andere Füllvolumen vorgesehen werden. Über eine Entlüftungsleitung (36) und ein Entlüftungsventil (37) sind die Versorgungstanks (2) mit dem Füllanschluß (27) verbunden.

Eine Entleerung der Stichleitungen (4) sowie der Haupt­ leitung (3) kann beispielsweise durch ein Ausblasen mit Hilfe von Druckgas oder ein Leersaugen mit Hilfe von Unterdruck erfolgen. Bei einer durchgehenden Verlegung mit einem Gefälle ist auch eine Drainage mit Hilfe der Schwerkrafteinwirkung möglich. Gleichfalls ist es mög­ lich, die Versorgungstanks (2) mit Hilfe einer Einwir­ kung der Schwerkraft bzw. durch ein Ausblasen oder Leersaugen zu drainieren.

Alternativ zu der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten einschleifigen Ausbildung des Hauptleitungssystems ist es auch möglich, eine matrixartige Struktur vorzusehen. In Abhängigkeit von der jeweiligen Matrixstruktur können ein oder mehrere Fördereinrichtungen für das Frischwasser vorgesehen sein. Ebenfalls wie bei der wahlweisen Anordnung der Versorgungstanks (2) entweder innerhalb der Hauptleitung (3) oder über Stichleitungen (4) an die Hauptleitung (3) angeschlossen, ist es möglich, die Verbraucher entweder, wie in den Figuren dargestellt, über Stichleitungen (4) an die Haupt­ leitung (3) anzuschließen oder über geeignete Kupp­ lungsstücke unmittelbar in die Hauptleitung (3) zu integrieren.

Statt einer Ausbildung der Heizung (11) als Durchlauf­ erhitzer ist es auch möglich, beispielsweise einen elektrischen Tauchsieder im Bereich der Versorgungs­ tanks (2) anzuordnen oder einen Wärmetauscher zu ver­ wenden, der beispielsweise Abwärme oder Kabinenwärme nutzt. Statt einer Förderung des Frischwassers mit Hilfe einer Pumpe (12) oder mit Hilfe der wechselsei­ tigen Druckluftbeaufschlagung kann auch vorgesehen werden, einen Wasserautomaten einzusetzen oder einen Transport durch Schwerkrafteinwirkung zu realisieren.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist die Haupt­ leitung (3) nicht als Ringleitung ausgebildet, sondern als Verbindungsleitung verlegt. Es ist eine Förderein­ richtung (38) vorgesehen, die als eine Pumpe ausge­ bildet ist, die Wasser in entgegengesetzte Richtungen transportieren kann. Die jeweilige Transportrichtung wird durch die Ansteuerung der Fördereinrichtung (38) vorgegeben. Alternativ zu einer Pumpe ist es aber auch möglich, eine geeignete Druckluft- und Unterdruck­ beaufschlagung des Versorgungstanks (2) vorzusehen. Ein Anschluß der Wasserhähne (5) an die Hauptleitung (3) erfolgt über Wasserspeicher (39) sowie über Kombina­ tionsventile (40). Die Kombinationsventile (40) sind über Stichleitungen (4) an die Hauptleitung (3) ange­ schlossen. Zwischen zwei Anschlußstellen der Stich­ leitungen (4) an die Hauptleitung (3) kann ein Sammel­ tank (41) angeordnet sein. Über eine Kopplung (42) erfolgt ein Anschluß weiterer Verbraucher. Die Verwendung von Sammeltanks (41), die an den Versor­ gungstank (2) angeschlossen sind, ist insbesondere bei großen Flugzeugen zweckmäßig.

Der detaillierte Aufbau des Wasserspeichers (39) sowie des Kombinationsventils (40) ergibt sich aus der Darstellung in Fig. 5. Der Wasserspeicher (39) ist als ein Tank ausgebildet, in den ein Belüftungsrohr (43) hineinragt, das mit dem Kombinationsventil (40) ver­ bunden ist. Das Kombinationsventil (40) weist einen Umgebungsluftanschluß (44) auf, durch den Umgebungsluft bei einer Entleerung der Stichleitung (4) beziehungs­ weise des Wasserspeichers (39) zugeführt werden kann und durch den bei einer Befüllung der Stichleitung (4) und der Hauptleitung (3) beziehungsweise des Wasser­ speichers (39) verdrängte Luft an die Umgebung abge­ leitet werden kann. Über ein Verbindungsrohr (45) ist das Kombinationsventil (40) an den Wasserspeicher (39) angeschlossen. Zur Verdeutlichung der Einbauanordnung ist in Fig. 4 eine Bodenlinie (46) zur Trennung eines Oberflurbereiches (47) und eines Unterflurbereiches (48) eingetragen.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 ist die Haupt­ leitung 3 als eine Ringleitung ausgebildet, in die die Kombinationsventile (40) integriert sind. Die Kombina­ tionsventile (40) weisen dazu einen Zuleitungsanschluß (49) sowie einen Ableitungsanschluß (50) auf. Ansonsten entspricht der Aufbau im wesentlichen der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform. Im Bereich der Hauptleitung (3) ist ein Hauptkombinationsventil (51) angeordnet, das eine wahlweise Zuführung von Wasser oder Luft zur Hauptleitung (3) ermöglicht. Zur Vermei­ dung einer Vereisung bei einer Einleitung von Wasser in eine gekühlte Hauptleitung (3) ist es möglich, über eine Beheizung des Versorgungstanks (2) eine ausrei­ chende Wassertemperatur zu erzielen. Es ist aber auch möglich, vor einer Einleitung von Wasser Heißluft in die Hauptleitung (3) einzublasen und hierdurch eine ausreichende Temperierung vorzunehmen.

Statt der in Fig. 6 dargestellten Integration der Kombinationsventile (40) in die Hauptleitung (3) ist es entsprechend der Darstellung in Fig. 8 auch möglich, einen Anschluß über Stichleitungen (4) vorzusehen. Zur Verbesserung einer Entlüftung der Stichleitungen (4) ist insbesondere daran gedacht, eine Einmündung der Stich­ leitungen (4) in die Hauptleitung (3) entsprechend Fig. 10 vorzusehen. Die Entleerung der Stichleitungen (4) erfolgt hierdurch nach dem Venturi-Prinzip. Die hier verwendete und in Fig. 9 dargestellte Kombination aus dem Kombinationsventil (40) und dem Wasserspeicher (39) entspricht im wesentlichen der Ausbildung gemäß Fig. 5.

Claims (12)

1. Vorrichtung zur Frischwasserverteilung in Flug­ zeugen, die mindestens einen Versorgungstank, mindestens eine den Versorgungstank mit einer Zapf­ stelle verbindende Hauptleitung sowie mindestens eine Fördereinrichtung zum Frischwassertransport aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Zapfstelle ein Wasserspeicher (39) angeordnet ist, der über ein steuerbares Ventil (40) mit der Hauptleitung (3) verbunden ist und daß die Förder­ einrichtung mit einer Steuerung verbunden ist, die eine Förderung von Wasser durch die Hauptleitung (3) nur zeitweise vorgibt und zwischen diesen Zeit­ räumen zur Wasserförderung ein Belüftungsventil zur Belüftung der Hauptleitung (3) ansteuert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Bereich des Versorgungstanks (2) ein Heizelement zur Temperierung des Wassers ange­ ordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zeitlich vor einer Befüllung der Hauptleitung (3) mit Wasser eine Einspeisung von Heißluft zur Temperierung der Hauptleitung (3) erfolgt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung als eine elektrische Pumpe mit zwei vorgebbar ansteuerbaren entgegengesetzten Förderrichtungen ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Haupt­ leitung (3) eine Druckluftförderung mit Über- und Unterdruck vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Haupt­ leitung (3) mindestens bereichsweise eine Förderung durch Schwerkrafteinwirkung vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptleitung (3) mindestens bereichsweise als eine Ringleitung aus­ gebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Belüftungsventil im Bereich der Zapfstelle angeordnet und als ein Kombinationsventil (40) ausgebildet ist, das eine Einspeisung von Druckluft ermöglicht.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß für die Stichleitungen (4) eine Unterdruckabsaugung vorgesehen ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung bei einem Unterschreiten eines minimalen Wasserstandes im Bereich eines der Wasserspeicher (39) einen Befüll­ vorgang für alle angeschlossenen Wasserspeicher (39) vorgibt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Haupt­ leitung (3) ein Hauptkombinationsventil (51) zur wahlweisen Einspeisung von Wasser oder Luft ange­ ordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserspeicher (39) zur Ermöglichung einer Belüftung und Entlüftung mit dem Kombinationsventil (14) verbunden ist.