DE4408493C1

DE4408493C1 - Vorrichtung zur Abwasserdrainage aus Flugzeugen

Info

Publication number: DE4408493C1
Application number: DE4408493A
Authority: DE
Inventors: Helge Dipl Ing Frank
Original assignee: Deutsche Aerospace AG; Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 1994-03-14
Filing date: 1994-03-14
Publication date: 1995-02-09
Anticipated expiration: 2014-03-15
Also published as: DE59501956D1; JPH0834399A; EP0672583A1; US5655732A; EP0672583B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abwasserdrainage aus Flugzeugen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder 8.

Es gehört zum Stand der Technik, zumindest eine Vorrichtung zur Drainage, bekannt als "Drainmast", an der Flugzeugunterseite anzuordnen und mit ihr das während des Fluges beispielsweise bei Benutzung von Handwaschbecken oder als Spülwasser in Bordküchen anfallende Schmutzwasser abzulassen.

Bei der Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff wird über den Befestigungsflansch das Drainage rohr zusammen mit der Verkleidung an der Flugzeugunterseite angeschraubt. Die aerody namisch günstig geformte Verkleidung läuft nach hinten schlank aus, so daß das auch nach hinten auslaufende und annähernd waagerechte Abflußende des Drainagerohres scharfkantig, in einem spitzen Winkel austritt. Damit ist gewährleistet, daß das Schmutz wasser verwirbelungsarm in einem bestimmten Abstand von der Flugzeughaut in den Luftstrom austritt und so vom Flugzeugrumpf ferngehalten wird. Bei kalter Flugzeug umgebung tritt aber das Problem der Vereisung auf. Um ein Vereisen der Drainagevor richtung zu verhindern, ist eine elektrische Heizung auf das Drainagerohr aufgebracht, die über einen Temperatursensor geregelt ist. Die elektrische Heizung ist nur im inneren Bereich der Verkleidung auf das Drainagerohr aufgebracht, da das Drainagerohr einer seits zum Anschluß an das Wassersystem durch den Befestigungsflansch hindurch geführt wird und andererseits am spitzwinklig auslaufenden Abflußende aus Platzgründen eine elektrische Heizung auf dem Drainagerohr nicht möglich ist. Damit ist nur eine ungleich mäßige Wärmezufuhr entlang des Drainagerohres gewährleistet und es besteht die Ge fahr, daß das Drainagerohr insbesondere am Endstück und im Bereich des Befestigungs flansches trotz einer intensiven Beheizung einfriert, weil diese Stellen der kalten Flug zeugumgebung ausgesetzt sind.

Die bislang verwendete Vorrichtung zur Abwasserdrainage aus Flugzeugen weist demzu folge den Nachteil auf, daß trotz intensiver Beheizung des Drainagerohres eine Gefähr dung des Funktionsablaufs im gesamten Abwassersystem besteht, wenn die Drainagevor richtung einfriert und so ein Ablassen von Abwasser während des Fluges nicht mehr gewährleistet ist.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung derart auszubilden, daß ein Einfrieren des Drainagerohres verhindert wird und ein Ablas sen von Abwasser während des Fluges jederzeit gewährleistet ist und somit die Funk tionsfähigkeit des gesamten Abwassersystems erhalten bleibt.

Diese Aufgabe ist bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 oder 8 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteran sprüchen 2 bis 7 und 9 bis 11.

So wird mit der Ausgestaltung nach Anspruch 2 erreicht, daß ein ungewünschter Wärme abfluß in die Flugzeugumgebung verhindert wird.

Durch die an sich bekannte Maßnahme nach Anspruch 5 kann erreicht werden, daß nur noch in den Bereichen hoher Wärmeabfuhr oberflächennahe Heizelemente an der Ver kleidung nötig sind und so der Gesamtleistungsbedarf der Heizelemente gesenkt wird. Innerhalb der Verkleidung ist ein Aufbringen des Heizelementes unmittelbar auf das Drainagerohr wirkungsvoller.

Mit der Ausgestaltung nach den Ansprüchen 6 und 7 ergibt sich der Vorteil, daß einer seits die Festigkeit der gesamten Vorrichtung erhöht wird und andererseits auch ein Ein dringen von Wasser in die Vorrichtung zur Abwasserdrainage verhindert wird.

Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 9 besteht der Vorteil darin, daß eine im Flugzeug vorhandene Energie- und Wärmequelle wirkungsvoll ausgenutzt wird, um die notwendige Heizluft zur Verfügung zu stellen.

Mit der Ausbildung nach Anspruch 10 kann eine genaue Anpassung des notwendigen Wärmebedarfs an die Umgebungsbedingungen realisiert werden.

Die Erfindung wird nachstehend beschrieben und anhand der Fig. 1 - 4 näher erläu tert.

Es zeigen

Fig. 1 eine erste Ausgestaltung einer Vorrichtung zur Abwasserdrainage aus Flugzeu gen,

Fig. 2 eine zweite Ausgestaltung der Vorrichtung zur Abwasserdrainage aus Flugzeu gen,

Fig. 3 den Schnitt A-A gemäß Fig. 1 und

Fig. 4 eine dritte Ausgestaltung der Vorrichtung zur Abwasserdrainage aus Flugzeugen.

In Fig. 1 ist eine erste Ausgestaltung einer Vorrichtung zur Abwasserdrainage 1 aus Flugzeugen gezeigt. Eine derartige Vorrichtung 1 ist an der Flugzeugunterseite 2 vor gesehen, um das anfallende Schmutzwasser, beispielsweise aus den Bordküchen oder Handwaschbecken im Toilettenbereich, über Bord abzulassen. Die Vorrichtung zur Abwasserdrainage 1 besteht im wesentlichen aus einem Drainagerohr 3, dessen Zufluß ende 4 an ein Abwassersystem im Flugzeug angeschlossen ist und dessen Abflußende 5 nach hinten, d. h. entgegen der Flugrichtung, geöffnet ist. Das Abflußende 5 des Draina gerohres 3 liegt mit seiner Längsachse annähernd parallel zu dem während des Fluges auftretenden Luftstrom. Das Drainagerohr 3 ist von einer aerodynamisch günstig ausge bildeten Verkleidung 7 umhüllt. Die aerodynamisch günstige Verkleidung 7 läuft nach hinten schlank aus, so daß das auch nach hinten auslaufende Abflußende 5 des Drainage rohres 3 scharfkantig, in einem spitzen Winkel austritt. Mit einem Befestigungsflansch 6 wird die Vorrichtung 1 an der Flugzeugunterseite 2 angeschraubt. Bei dieser Ausgestal tung ist das eigentliche Drainagerohr 3 nicht beheizt. Vielmehr ist die gesamte Innen fläche der aerodynamisch günstigen Verkleidung 7 mit Heizelementen 8 versehen. Vorzugsweise sind die Heizelemente 8 als elektrisch betriebene Film- oder Drahtwi derstandsheizelemente ausgebildet. Ein Temperatursensor 9, der auf der Oberfläche der Verkleidung 7 aufgebracht ist und vorzugsweise nicht im direkten Kontakt mit den Heizelementen 8 steht, mißt die vorhandene Temperatur, um dann über einen Tempera turregler die Heizelemente 8 so zu regeln, daß das Drainagerohr 3 über seine gesamte Länge von einer warmen Verkleidung umgeben ist und immer eine Temperatur über dem Gefrierpunkt am gesamten Drainagerohr 3 gewährleistet ist. Die gesamte beheizte Fläche ist gleichmäßig der Wärmeabfuhr durch den umgebenden Luftstrom ausgesetzt, so daß keine lokale Unterkühlung auftritt.

In Fig. 2 ist eine zweite Ausgestaltung der Vorrichtung zur Abwasserdrainage 1 darge stellt. Im wesentlichen Aufbau entspricht sie der Vorrichtung 1 gemäß Fig. 1. In der zweiten Ausgestaltung sind die oberflächennah aufgebrachten Heizelemente 8 auf die einer besonders hohen Wärmeabfuhr ausgesetzten Bereiche beschränkt. Vorzugsweise ist dies einerseits der Bereich der Durchführung des Drainagerohres 3 durch den Befesti gungsflansch 6 zum Anschluß an das Abwassersystem und andererseits der Bereich des Abflußendes 5 des Drainagerohres 3. In diesen Bereichen sind Heizelemente 8A und 8D oberflächennah an der Innenfläche der Verkleidung 7 aufgebracht, vorzugsweise als elektrisch betriebene Film- oder Drahtwiderstandsheizelemente. Die Beheizung der restlichen Bereiche wird in bekannter Art ausgeführt, d. h. Heizelemente 8B und 8C sind im Inneren der Verkleidung 7 direkt auf das Drainagerohr 3 aufgeklebt. Temperatursen soren 9A und 9B erfassen die Temperatur innerhalb der Vorrichtung 1 an Meßstellen entweder direkt am Drainagerohr 3 oder in der Nähe des beheizten Bereiches der Ver kleidung 7 oder an beiden Meßstellen und über Temperaturregler wird immer eine Temperatur über dem Gefrierpunkt realisiert, um ein Vereisen zu verhindern. Mit dieser Ausgestaltung kann durch vorteilhafte Kombination der Heizelemente 8A bis 8D der Gesamtleistungsbedarf der Drainagevorrichtung gesenkt werden.

Die Fig. 3 zeigt einen um 90° gedrehten Querschnitt längs der Ebene A-A gemäß Fig. 1. Das Drainagerohr 3 ist von einem Stützkern 10 umgeben, der sowohl der Festigung des umhüllenden Heizelementes 8 mit einer daran angeordneten Isolierschicht 11 und der umhüllenden Verkleidung 7 dient, als auch ein Eindringen von Wasser in die Vorrich tung zur Abwasserdrainage 1 verhindert. Der Stützkern 10 besteht vorzugsweise aus Hartschaummaterial, wie z. B. Hartschaum auf Polyurethanbasis, das durch das Aufschäumen die Freiräume der gesamten Vor richtung 1 ausfüllt. Auf dem Stützkern 10 ist das Heizelement 8 durch Kleben oder Einlaminieren aufgebracht, wobei das vorzugsweise als Drahtwiderstandsheizelement ausgebildete Heizelement 8 den gesamten Stützkern 10 umhüllt.

Zur Minimierung des Wärmeabflusses vom Heizelement 8 ist dieses von einer Isolier schicht 11 umgeben. Die Verkleidung 7 umschließt die zur Vorrichtung zur Abwasser drainage 1 gehörenden Teile und besteht aus einem harten, polierfähigen Material, um alle Teile vor Beschädigungen zu schützen und den durch die Oberflächenreibung hervor gerufenen aerodynamischen Widerstand zu minimieren. In einer bevorzugten Ausgestal tung sind glasfaser- bzw. kohlefaserverstärkte Kunststoffe einsetzbar. Im Bereich des Auftreffens des Luftstromes auf die Verkleidung 7 ist zum Schutz der Vorrichtung zur Abwasserdrainage 1 eine Nasenleiste 12 angeordnet, die die Verklei dung 7 in diesem Bereich verstärkt. Einsetzbare Materialien für diesen Zweck sind beispielsweise im Flugzeugbau übliche metallische Werkstoffe oder aramid- oder kohlefa serverstärkte Kunststoffe.

In Fig. 4 ist eine Variante der Vorrichtung zur Abwasserdrainage 1 ersichtlich. Diese Vorrichtung zur Abwasserdrainage 1 besteht im wesentlichen aus dem Drainagerohr 3, dessen Zuflußende 4 an das Abwassersystem im Flugzeug angeschlossen ist und dessen Abflußende 5 nach hinten, d. h. entgegen der Flugrichtung, geöffnet ist. Das Abflußen de 5 des Drainagerohres 3 liegt mit seiner Längsachse annähernd parallel zu dem wäh rend des Fluges auftretenden Luftstrom. Das Drainagerohr 3 ist von der aerodynamisch günstig ausgebildeten Verkleidung 7 umhüllt. Die aerodynamisch günstige Verkleidung 7 läuft nach hinten schlank aus, so daß das auch nach hinten auslaufende Abflußende 5 des Drainagerohres 3 scharfkantig, in einem spitzen Winkel austritt. Mit dem Befestigungs flansch 6 wird die Vorrichtung 1 an der Flugzeugunterseite 2 angeschraubt. In dieser Ausgestaltung wird das Drainagerohr 3 und auch die Verkleidung 7 nicht direkt beheizt. Ein Heizlufteingang 13 gibt einen Heizluftstrom 14 innerhalb der Verkleidung 7 ab. Der Heizlufteingang 13 ist an der Flugzeugunterseite 2 innerhalb der Verkleidung 7 angeord net und in der bevorzugten Ausgestaltung als Regelventil ausgebildet. Entsprechend der mit dem Temperatursensor 9 ermittelten Umgebungstemperatur kann somit der notwendi ge Heizluftstrom 14 regelbar sein. Die Strömungsrichtung ist so gewählt, daß die durch Einfrieren gefährdeten Bereiche des Drainagerohres 3 von Heizluft vollständig umströmt werden. Vorzugsweise ist der Heizlufteingang 13 an eine Triebwerkszapfluft entnahme eines Triebwerkes angeschlossen. Ein geringer Teil der Zapfluft, die im Flugzeug im wesentlichen in verschiedenen Systemen als Energie-, Wärme- oder Frisch luftquelle genutzt wird, kann somit auch für die Beheizung der Vorrichtung zur Abwasserdrainage 1 nützlich sein. Der Heizluftstrom 14 umströmt das Drainagerohr 3 und tritt im Bereich des Abflußendes 5 aus der Verklei dung 7 wieder aus. Dieser Heizluftausgang 15 ist in der bevorzugten Ausgestaltung als Ringspalt im hinteren Bereich der Verkleidung 7 um das Abflußende 5 des Drainageroh res 3 herum ausgebildet.

Bezugszeichenliste

1 - Vorrichtung zur Abwasserdrainage aus Flugzeugen
2 - Flugzeugunterseite
3 - Drainagerohr
4 - Zuflußende
5 - Abflußende
6 - Befestigungsflansch
7 - aerodynamisch günstige Verkleidung
8, 8A bis 8D - Heizelement
9, 9A, 9B - Temperatursensor
10 - Stützkern
11 - Isolierschicht
12 - Nasenleiste
13 - Heizlufteingang
14 - Heizluftstrom
15 - Heizluftausgang

Claims

1. Vorrichtung zur Abwasserdrainage aus Flugzeugen, die an der Flugzeugunterseite angeordnet ist, im wesentlichen bestehend aus

(a) einem von einem Befestigungsflansch getragenen Drainagerohr, dessen Zuflußende an das Abwassersystem im Flugzeug angeschlossen ist und dessen nach hinten offenes Abflußende mit seiner Längsachse annähernd parallel zum Luftstrom verläuft,
(b) einer das Drainagerohr umhüllenden aerodynamisch günstigen Verklei dung,
(c) mindestens einem von einem Temperatursensor überwachten Heizel ement, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement bzw. die Heizelemente (8, 8A, 8D) zumindest im Bereich der Durchführung des Drainagerohres (3) durch den Befestigungsflansch (6) und im Bereich der Durchführung des Abflußendes (5) durch die Verkleidung (7) ober flächennah innerhalb der Verkleidung (7) angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Verkleidung (7) und dem Heizelement (8) eine Isolierschicht (11) angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (8) als elektrisches Filmwiderstandsheizelement ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizelement (8) als elektrisches Drahtwiderstandsheizelement ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein zusätzliches Heizelement (8B, 8C) innerhalb der Verkleidung (7) am Drainagerohr (3) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Drainagerohr (3) von einem Stützkern (10) umgeben ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkern (10) aus Hartschaum besteht.

8. Vorrichtung zur Abwasserdrainage aus Flugzeugen nach den Merkmalen (a) und (b) des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Flugzeugunterseite (2) innerhalb der Verkleidung (7) ein Heizluftein gang (13) und im Bereich des Abflußendes (5) des Drainagerohres (3) ein Heiz luftausgang (15) in der Verkleidung (7) vorgesehen sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizlufteingang (13) an eine Triebwerkszapfluftentnahme am Triebwerk angeschlossen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizlufteingang (13) als ein regelbares Ventil ausgebildet ist, der entspre chend der mit einem Temperatursensor (9) ermittelten Umgebungstemperatur den Heizluftstrom (14) regelt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizluftausgang (15) als Ringspalt in der Verkleidung (7) um das Abflußen de (5) des Drainagerohres (3) herum ausgebildet ist.