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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Lebenserhaltungssystems
für ein
Flugzeug, wobei das System Mittel zum Zuführen von Sauerstoffgas oder
mit Sauerstoff angereichertem Gas zum Atmen aufweist.
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Herkömmlicherweise
steht in einem Flugzeug von der Art, die eine Flugzeugbesatzungs-
oder Passagierkabine aufweist, die unter Druck steht, um zu ermöglichen,
daß das
Flugzeug in großen
Höhen fliegt,
ohne eine örtliche
Sauerstoffzufuhr für
jeden Fluggast und jedes Mitglied der Flugzeugbesatzung z.B. über eine
Atemmaske bereitzustellen, eine Notsauerstoffversorgung zur Verwendung
im Falle eines Bedarfs oder eines erhöhten Bedarfs an Sauerstoff oder
mit Sauerstoff angereichertem Gas, zum Beispiel in dem Fall, daß die Kabine
Druck verliert, zur Verfügung.
Genannte Notsauerstoffversorgung kann von Druckgasspeicherbehältern und/oder
durch Kombinieren von zwei oder mehr Chemikalien, die eine Reaktion
eingehen, die Sauerstoffgas erzeugt (z.B. Chloratkerzen), bereitgestellt
werden und würde
durch jeweilige Atemmasken den Passagieren und der Flugzeugbesatzung
zugeführt
werden.
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Durch
Bereitstellen einer derartigen Notversorgung mit Sauerstoffgas steht
einem Pilot Zeit zur Verfügung,
um die Flughöhe
auf eine Höhe
zu verringern, wo die Flugzeugbesatzung und Passagiere wieder atmosphärische Gase
atmen können.
Eine derartige Notversorgung steht jedoch nur für eine kurze Zeitdauer zur
Verfügung.
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Es
ist insbesondere im Falle von zivilen Flugzeugen gang und gäbe, daß von einem
Flugzeug eingeschlagene Flugrouten derart gewählt werden, daß im Falle
eines Notfalls, wie zum Beispiel Kabinendruckverlust, sich das Flugzeug
innerhalb einer Flugzeit von 30 Minuten oder so vom Land entfernt
befindet. Somit kann die von einem Flugzeug eingeschlagene Route
der Sicherheit halber nicht die kürzeste und wirtschaftlichste
Route sein.
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Obwohl
sich ein Flugzeug innerhalb einer Flugzeit von 30 Minuten vom Land
entfernt befinden kann, steht außerdem häufig keine geeignete Landebahn
zum Landen des Flugzeugs innerhalb dieses Flugbereiches zur Verfügung, z.B.
ist das nächste Land
feindliches Territorium, und wenn ein Flugzeug auf einer relativ
geringen Höhe,
typischerweise weniger als 10.000 Fuß, fliegen muß, kann
das Flugzeug während
des Flugs in geringer Höhe über einige Landmassen
auf Gelände
auf einer Höhe
von 10.000 oder mehr oder auf ungünstige Wetterbedingungen treffen.
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Es
ist insbesondere für
Militärflugzeuge
bekannt, daß eine
Notsauerstoffzuführvorrichtung
bereitgestellt wird, die Sauerstoff unbegrenzt zuführen kann.
Genannte Sauerstoffzuführvorrichtung
kann von der Bauart eines Molekularsiebbettes sein, das im Betrieb
Sauerstoffgas von einer Gaszufuhr adsorbiert, um dadurch ein Gas
bereitzustellen, das zum Atmen in größeren Höhen ausreichend mit Sauerstoff angereichert
ist, oder von der Bauart einer gasdurchlässigen Membran sein kann, die
Sauerstoff oder Nichtsauerstoffgas durch eine Membran dringen läßt, um dadurch
ein Zuführgas
zum Atmen anzureichern, und es ist auch vorgeschlagen worden, Sauerstoff unter
Verwendung eines keramischen Sauerstoffgenerators zum Trennen von
Sauerstoff von einer Gaszufuhr zuzuführen.
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Genannte
Sauerstoffzuführvorrichtung
neigt dazu, insbesondere hinsichtlich der Anlaufzeit am effizientesten
zu arbeiten, wenn eine relativ geringe Kapazität vorliegt. Die Verwendung
von genannter Technologie in einem zivilen Flugzeug mit einer großen Anzahl
von Passagieren würde
somit eine Vielzahl von genannten Sauerstoffzuführvorrichtungen erfordern.
Man wird erkennen, daß für gegenwärtig vorgeschlagene
Passagierflugzeuge, die 700 Passagiere oder mehr transportieren
können
werden, eine wesentliche Anzahl von Sauerstoffzuführvorrichtungen
erforderlich wäre,
um eine angemessene Sauerstoffversorgung für alle Passagiere in einem
Notfall, der zu einem erhöhten
Sauerstoffbedarf führt,
sicherzustellen. Da genannte Sauerstoffzuführvorrichtungen nicht leicht
Sauerstoff sofort erzeugen können, wäre es zusätzlich herkömmlicherweise
unverändert notwendig,
z.B. komprimierten Sauerstoff zu transportieren, der im Falle einer
Notdruckminderung verwendet werden kann, bis genannte Sauerstoffzuführvorrichtung
in Betrieb geht. All dies trägt
zum Gewicht des Flugzeugs bei, was aus wirtschaftlichen Gründen nicht
erwünscht
ist.
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Das
gegenwärtig
vorgeschlagene große Flugzeug
ist zum Fliegen in größeren Höhen als
bisher üblich,
z.B. Höhen
innerhalb von 40.000 Fuß,
vorgesehen, und somit wird der Bedarf an Notgas nicht nur durch
die bloße
Zahl von Passagieren, sondern auch durch den Zeitbedarf, damit das
Flugzeug von diesen gesteigerten Höhen auf eine sichere niedrige Flughöhe, bei
der die Passagiere atmosphärische Gase
atmen können,
sicher heruntergeht, erhöht wird.
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Wenn
genannte Sauerstoffzuführvorrichtung ein
oder mehrere Molekularsiebbetten enthält, ist es ferner wünschenswert,
die Molekularsiebbetten trocken und frei von Verschmutzungen, wie
zum Beispiel Nichtsauerstoffgas, zu halten, damit in dem unwahrscheinlichen
Notfall eine schnelle Erzeugung von hochkonzentriertem Sauerstoff
möglich
ist. Damit dies erzielbar ist, ist ein periodischer Betrieb der Molekularsiebbetten
notwendig.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung stellen wir bereit ein Verfahren zum
Betrieb eines Lebenserhaltungssystems für ein Flugzeug, wobei das System
eine Vielzahl von Sauerstoffzuführvorrichtungen
enthält,
von denen jedes im Gebrauch betreibbar ist, um Produktgas, das reiner
Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereichertes Gas sein kann, einer Atemgaszuführvorrichtung
zuzuführen,
wobei mindestens eine der Sauerstoffzuführvorrichtungen eine Hauptsauerstoffzuführvorrichtung
ist und der Rest der Sauerstoffzuführvorrichtungen Hilfssauerstoffzuführvorrichtungen
sind, wobei die Hauptsauerstoffzuführvorrichtung unabhängig von
den Hilfssauerstoffzuführvorrichtungen
ist, wobei das Verfahren Betreiben der Hauptsauerstoffzuführvorrichtung
in einer Nichtnotfallsituation und Zuführen von Produktgas zu jeder
der Hilfssauerstoffzuführvorrichtungen
enthält.
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Durch
Durchführung
des Verfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung werden wenigstens die folgenden Vorteile erzielt, die
die Bereitstellung eines derartigen Lebenserhaltungssystems für ein Flugzeug,
das für
einen Flug in großer
Höhe fähig ist
und eine große
Anzahl von Passagieren transportiert, praktisch machen.
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Erstens
können
die Hilfssauerstoffzuführvorrichtungen
von der Bauart eines Molekularsiebbettes sein und reinigt der Vorgang
des Zuführens
von Produktgas zu selbigem von der Hauptsauerstoffzuführvorrichtung
die Molekularsiebbetten und konditioniert sie somit gebrauchsfertig,
wodurch somit die Anlaufzeit verringert wird. Natürlich kann
die Hauptsauerstoffzuführvorrichtung
ebenfalls von der Bauart eines Molekularsiebbettes sein, obwohl,
falls gewünscht, andere
Arten von Hauptsauerstoffzuführvorrichtungen,
wie zum Beispiel Sauerstoffvorrichtungen von der Bauart einer durchlässigen Membran
oder sogar eines keramischen Sauerstoffgenerators für die Hauptsauerstoffzuführvorrichtung
vorgesehen sein können.
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Es
ist ins Auge gefaßt,
daß, wenn
alle Sauerstoffzuführvorrichtungen
von der Bauart eines Molekularsiebbettes vorliegen, die Erfindung
sequentielles Auswählen
und Betreiben einer Sauerstoffzuführvorrichtung als die Hauptsauerstoffzuführvorrichtung enthalten
kann, so daß,
mit wiederholter Durchführung
der Erfindung, alle Sauerstoffzuführvorrichtungen als die Hauptsauerstoffzuführvorrichtung
ausgewählt
würden,
so daß alle
Molekularbetten im allgemeinen in demselbem Maße verwendet würden und somit
im allgemeinen dieselbe Betriebsdauer aufweisen würden.
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Natürlich ist
es nicht erwünscht,
die Sauerstoffzuführvorrichtungen
mehr als notwendig zu betreiben, da dies die Lebensdauer des Molekularsiebbettes
verringert. Durch lediglich periodische Durchführung der Erfindung, zum Beispiel
auf dem Boden vor jedem oder einer festgelegten Anzahl von Flügen oder
nur nach einer bestimmten Anzahl von Flugstunden, kann der Zustand
jedes Bettes mit minimaler Verwendung der einzelnen Betten aufrecherhalten
werden.
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Die
Hilfssauerstoffzuführvorrichtungen
können,
wie gewünschte,
eine nach der anderen, in Gruppen oder alle gemeinsam gereinigt
werden.
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Ein
zweiter Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß durch
Zuführung
von Sauerstoff zu jeder der Hilfssauerstoffzuführvorrichtungen die Hilfssauerstoffzuführvorrichtungen
und irgendwelche zusätzlichen
Verbindungsschläuche
und dergleichen zur Speicherung des zugeführten Gases verwendet können, so
daß im
Falle von erhöhtem
Bedarf an Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereichertem Gas, wie
zum Beispiel einer Notdruckminderung, eine Zufuhr von Sauerstoff
oder mit Sauerstoff angereichertem Gas somit zur Atmung unmittelbar
zur Verfügung
steht, während
die Hilfssauerstoffzuführvorrichtungen
in Betrieb gehen. Somit kann der Bedarf am Transportieren von zusätzlichem,
komprimiertem Sauerstoff in schweren Lagerbehältern wenigstens verringert
und gemeinsam gelindert werden, wodurch somit Gewicht gespart und
die Sicherheit durch Beseitigung der Risiken, die mit dem Transport von
erheblichen Volumen vom komprimiertem Sauerstoff verbunden sind,
erhöht
wird.
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Außerdem können Elemente
des Lebenserhaltungssystems mit Elementen des gewöhnlichen Umgebungssteuersystems
kombiniert werden, das unter normalen Flugbedingungen zur Aufrechterhaltung
einer gewünschten
Sauerstoffkonzentration in der unter Druck stehenden Kabine verwendet
wird, was ebenfalls zu einer Gewichtsreduzierung führt.
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Wenn
die Hilfssauerstoffzuführvorrichtungen nicht
zur Speicherung von Sauerstoff in großen Höhen verwendet werden, können deren
Molekularsiebbetten zur Niederdruckatmosphäre geöffnet werden, was dazu führen wird,
daß die
Betten trocken und im gebrauchsfertigem Zustand, frei von Verschmutzungen,
bleiben werden.
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Durch
Verwendung der vorliegenden Erfindung ist es im Falle einer Notdruckminderung
nicht notwendig, daß ein
Pilot die Höhe
auf herkömmlich niedrige
Höhen verringert,
sondern kann das Flugzeug in einer verringerten, aber größeren Höhe, sagen
wir 20.000–25.000
Fuß, weitergeflogen
werden. Dies wird bedeuten, daß kein
Risiko bestehen sollte, daß man
auf hohes Gelände
oder ungünstige
Wetterbedingungen trifft, und ferner wird der Flugbereich des Flugzeugs,
selbst innerhalb der herkömmlicherweise
vorgesehenen 30 Minuten, größer sein,
da daß das
Flugzeug in größerer Höhe fliegen
kann. Somit kann ohne Beeinträchtigung
der Sicherheit das Flugzeug normalerweise entlang wirtschaftlicherer
und kürzerer
Routen geflogen werden, die andernfalls das Flugzeug aus dem Bereich
von 30 Minuten Flugzeit vom Land unter Notfallbedingungen beim Fliegen
in geringer Höhe
bringen würde,
was zu wesentlichen Treibstoffersparnissen im normalem Flugzeugbetrieb
führt.
Selbst in einer Notfallsituation, in der das Flugzeug einer Kabinendruckminderung
ausgesetzt ist, besteht die Möglichkeit,
daß das
Flugzeug zu seinem vorgesehenen Ziel weitergeflogen wird, wenn sich
dies nahe genug befindet.
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Vorzugsweise
enthält
mindestens eine der Hilfssauerstoffzuführvorrichtungen jeweils mindestens
zwei aktive Molekularsiebbetten, die im Betrieb, z.B. in einem Notfall,
hintereinander, symmetrisch oder nichtsymmetrisch, betrieben werden,
so daß, während ein
Siebbett Nichtsauerstoffgas von einer Druckgaszufuhr adsorbiert,
das andere Bett von Nichtsauerstoffgas gereinigt wird, indem das
Bett niedrigerem Druck ausgesetzt wird. Wenn jede Hilfssauerstoffzuführvorrichtung
drei Molekularsiebbetten enthält,
können
die drei Betten derart betrieben werden, daß mindestens eines der Betten
Nichtsauerstoffgas von einer Druckgaszufuhr adsorbiert, während ein
weiteres der Betten von Nichtsauerstoffgas gereinigt wird.
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Jede
der Haupt- und Hilfssauerstoffzuführvorrichtungen kann einen
Einlaß für Zuführgas, wie zum
Beispiel von einem Triebwerkkompressor abfallende Druckluft, einen
Auslaß für das Produktgas
und eine Austrittsöffnung
aufweisen, die, wenn sich das Bett im Gebrauch befindet, zur Niederdruckatmosphäre während des
Reinigens des Bettes geöffnet
ist. Die Einlässe
für die
Hilfssauerstoffzuführvorrichtungen
und die Austrittsöffnungen
können
eine Ventileinrichtung enthalten, die geschlossen werden kann, während die
Hauptsauerstoffzuführvorrichtungen
betrieben wird, um zu ermöglichen,
daß die
Hilfszuführvorrichtungen
mit Produktgas zur Speicherung gefüllt werden, wenn die Hauptsauerstoffzuführvorrichtung betrieben
wird.
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Das
Verfahren gemäß der Erfindung
kann Prüfen
der Funktion von jeder der Hilfssauerstoffzuführvorrichtungen durch sequentielles
Betreiben von jeder der Hilfssauerstoffzuführvorrichtungen und Überwachen
von zumindest einem von Druck von und Sauerstoffkonzentration in
dem zugeführten
Produktgas in der Atemgaszuführvorrichtung
enthalten.
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Das
System kann eine zusätzliche
Sauerstoffzuführvorrichtung
zur Verwendung im Falle eines Notfalls durch die Flugzeugbesatzung
enthalten, wobei eine Vorrichtung vorhanden ist, um zu ermöglichen,
daß eine
Zufuhr von Produktgas von den Haupt- und Hilfssauerstoffzuführvorrichtungen
zum Ergänzen
oder Austauschen der Produktgaszufuhr, die von der zusätzlichen
Zuführvorrichtung
bereitgestellt wird, verwendet wird, aber um zu verhindern, daß Produktgas
von der zusätzlichen
Sauerstoffzuführvorrichtung
in die Atemgaszuführvorrichtung
der Haupt- und Hilfssauerstoffzuführvorrichtungen tritt.
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Die
Haupt- und Hilfssauerstoffzuführvorrichtungen
können
in einer linearen oder radialen Anordnung angeordnet sein, wobei
ein Gaszuführeinlaß und/oder
Produktgasauslaß für jede Sauerstoffzuführvorrichtung
durch einen gemeinsamen Sammelraum bereitgestellt wird/werden.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung stellen wir bereit ein Verfahren zum
Betrieb eines Passagierflugzeugs im Falle einer Notkabinendruckminderung,
wobei das Verfahren Betreiben eines Lebenserhaltungssystems enthält, wobei
das System eine Vielzahl von Sauerstoffzuführvorrichtungen enthält, von
denen jede im Gebrauch zum Zuführen
von Produktgas, das reiner Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereichertes
Gas sein kann, zu einer Atemgaszuführvorrichtung betreibbar ist,
wobei mindestens eine der Sauerstoffzuführvorrichtungen eine Hauptsauerstoffzuführvorrichtung
ist und der Rest der Sauerstoffzuführvorrichtungen Hilfssauerstoffzuführvorrichtungen
sind, die Hauptsauerstoffzuführvorrichtung
unabhängig
von den Hilfssauerstoffzuführvorrichtungen
betreibbar ist, umfassend das Betreiben der Hauptsauerstoffzuführvorrichtung
und Zuführen von
Produktgas zu jeder der Hilfssauerstoffzufühvorrichtungen. Das Verfahren
enthält
Reduzieren der Flughöhe
auf eine Haltehöhe
von mehr als 10.000 Fuß,
vorzugsweise mehr als 15.000 Fuß und
noch bevorzugter ungefähr
20.000 Fuß und
Fortsetzen des Fliegens des Flugzeugs auf der Haltehöhe, während die
Passagiere mit Atemgas vom Lebenserhaltungssystem versorgt werden.
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Gemäß einem
dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung stellen wir ein Flugzeug
mit einem Lebenserhaltungssystem bereit, das gemäß dem Verfahren gemäß dem ersten
Aspekt der Erfindung betrieben wird.
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Die
Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben werden, in denen:
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1 eine
erläuternde
Graphik zeigt, die ein Flugzeugflugprofil im Falle eines Notfalls,
wie zum Beispiel Kabinendruckminderung, die zu einem erhöhten Bedarf
an Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereichertem Gas führt, sowohl
herkömmlicher
Art als auch unter Verwendung eines Lebenserhaltungssystems gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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2 eine
erläuternde
Ansicht eines Lebenserhaltungssystems zur Verwendung gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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3 eine
alternative erläuternde
Ansicht eines Lebenserhaltungssystems zur Verwendung gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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4 eine
erläuternde
Ansicht einer praktischen Anordnung von Sauerstoffzuführvorrichtungen eines
Systems zur Verwendung gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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5a und 5b erläuternde
Ansichten einer alternativen praktischen Anordnung von Sauerstoffzuführvorrichtungen
eines Lebenserhaltungssystems in Draufsicht und Seitenansicht zeigen.
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Als
erstes auf 1 bezugnehmend, ist dort ein
typisches Flugprofil eines Flugzeuges im Falle einer Notdruckminderung
gezeigt.
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In
diesem Beispiel würde
ein Flugzeug, das in einer Höhe
von 40.000 Fuß (Linie
A) fliegt, wenn es einen Notfall, wie zum Beispiel Kabinendruckminderung
bei B, erleidet, die zu einem erhöhten Bedarf an Sauerstoff oder
mit Sauerstoff angereichertem Gas fährt, schnell auf eine geringe
Höhe C
von 10.000 Fuß oder
weniger heruntergehen. Während
dieses Heruntergehens würde
der Flugzeugbesatzung und Passagieren des Flugzeugs aus Speicherbehältern mit
komprimiertem Sauerstoff oder als Ergebnis einer chemischen Reaktion
zwischen zwei oder mehr Reagenzien eine Notsauerstoffzufuhr bereitgestellt.
Bei 10.000 Fuß (C)
können
die Passagiere zumindest sicher atmosphärische Luft atmen. Das Flugzeug
fährt damit
fort, auf dieser niedrigen Höhe
zu fliegen, bis es sicher ist, auf Bahn D herunterzugehen, oder
bis der Pilot entscheidet, daß es
sicherer ist, das Flugzeug auf dem Meer notzulanden.
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Man
wird erkennen, daß sich
Gelände
T in vielen Landmassen über
10.000 Fuß erstreckt
und somit herkömmlicherweise
ein Risiko besteht, daß während eines
Fluges in geringer Höhe
auf genanntes Gelände
gestoßen
wird. Da das Flugzeug in einer niedrigen Höhe fliegen muß, ist ferner
sein Flugbereich auf eine Dauer von 30 Minuten, während derer das
Flugzeug landen sollte, oder durch die zur Verfügung stehende Treibstoffmenge
beschränkt.
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Durch
Verwendung eines Lebenserhaltungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung
ist ein alternatives, dennoch sicheres Flugprofil möglich, in dem
bei Druckminderung B das Flugzeug auf eine sichere Haltehöhe F heruntergeht,
die oberhalb von 10.000 Fuß sein
würde und
vorzugsweise mindestens 15.000 Fuß und noch bevorzugter ungefähr 20.000–25.000
Fuß beträgt, während die
Passagiere und die Flugzeugbesatzung mit Gas, das mit Sauerstoff
angereichert ist, zum Atmen von dem Lebenserhaltungssystem versorgt
werden. Durch Fliegen in dieser größeren Höhe wird der Flugbereich innerhalb der
geplanten 30 Minuten erhöht,
was dem Piloten mehr Gelegenheiten gibt, einen geeigneten Flugplatz oder
einen anderen Landefleck zu finden, und weniger Treibstoff benötigt.
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Somit
kann das Flugzeug während
des Ziels von einer Flugzeit von 30 Minuten weiterfliegen, bevor
es zur Landung heruntergeht, G.
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Unter
Verwendung der vorliegenden Erfindung ist es somit möglich, daß ein Flugzeug
geführt wird,
um entlang kürzerer,
wirtschaftlicherer Routen zu einem Ziel zu fliegen, ohne daß die Sicherheit
beeinträchtigt
wird und ohne daß die
geplanten 30 Minuten zum Landen im Falle eines Notfalls gefährdet werden.
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Nunmehr
unter Bezugnahme auf 2 ist dort ein Flugzeuglebenserhaltungssystem 10 dargestellt.
Dieses System 10 enthält
eine Atemgaszuführvorrichtung,
die eine Leitung 11 ist, die einer Vielzahl von Sauerstoffzuführvorrichtungen 12, 13, 14 ...
N gemeinsam ist. Die Sauerstoffzuführvorrichtungen 12, 13, 14 ...
N sind so betreibbar, daß sie
ein Produktgas zuführen,
das reiner Sauerstoff sein kann, aber das in diesem Beispiel mit
Sauerstoff angereichertes Gas ist. Die Gaszuführleitung 11 gibt
mit Sauerstoff angereichertes Gas zum Atmen an einzelne Atemmasken 16 ab,
die von Passagieren in dem Flugzeug im Falle einer Notkabinendruckminderung zu
tragen sind.
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Jede
Sauerstoffzuführvorrichtung
enthält
in diesem Beispiel ein Paar Molekularsiebbetten 12a, 12b, 13a, 13b etc.,
wobei die Betten 12a, 12b, 13a, 13b etc.
jedes Paares hintereinander betreibbar sind, so daß im Betrieb
eines der Betten 12a, 13a etc. des Paares Nichtsauerstoffgas
von einer Druckgaszufuhr aktiv adsorbiert, während das andere Bett 12b, 13b etc.
jedes Paares unter niedrigem Druck von Nichtsauerstoffgas gereinigt
wird.
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Die
Konstruktion und der Betrieb der Sauerstoffzuführvorrichtungen oder -generatoren
von der Bauart eines Molekularsiebbettes, als MSOGS bekannt, sind
allgemein bekannt und eine ausführliche Beschreibung
des Betriebs von genanntem MSOGS wird als nicht zum Verständnis der
Erfindung notwendig angesehen. Jedoch würden die Molekularsiebbetten
typischerweise ein Bettmaterial, wie zum Beispiel Zeolith enthalten,
das Nichtsauerstoffgas adsorbiert, wenn eine Druckgaszufuhr 17,
zum Beispiel von einem Triebwerkkompressor abgefallen, dem Bett
zugeführt
wird, und das von Nichtsauerstoffgas gereinigt wird, wenn ein Einlaßventil 12c, 12', 13c, 13d' etc. geschlossen
ist und ein Lüftungsauslaßventil 12d, 12d', 13d, 13d' etc. zur Niederdruckatomsphäre geöffnet ist.
Zur Unterstützung
der Reinigung wird ein kleines Volumen von Gas, das mit Sauerstoff angereichert
ist, über
das Bett während
der Reinigung geleitet.
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Jedes
Molekularsiebbett 12a, 12b, 13a, 13b etc.
jedes Paares weist ein Rückschlagauslaßventil 12a', 12b', 13a', 13b' etc. für Sauerstoffzufuhr
auf, das in den Betten 12a, 12b, 13a, 13b etc.
erzeugtem Sauerstoff zur Atemgaszuführleitung 11 treten
läßt.
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Es
gibt einen Weg für
Sauerstoff von der Atemgaszuführleitung 11 an
den Rückschlagauslaßventilen 12a', 12b', 13', 13b' etc. vorbei
zu jedem der Betten 12a, 12b, 13a, 13b etc. über eine
kleine Düse, die
einen kleinen Fluß von
Sauerstoff zu jedem der Betten während
der Reinigung ermöglicht.
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In 2 ist
in gepunkteten Linien ein Paar Drucksauerstoffbehälter 19, 20 oder
-flaschen gezeigt, wobei jeder/jede seine/ihre eigene Rückschlagablaßventileinrichtung 19', 20' aufweist. Man wird
anhand der Beschreibung unten erkennen, daß das Volumen von genanntem
komprimiertem gespeichertem Gas klein sein kann oder die Flaschen 19, 20 überhaupt
nicht erforderlich sein können,
indem das System und das Arbeitsverfahren der Erfindung verwendet
werden.
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Die
Einlaß-
und Auslaßventile 12c, 12d etc. der
Molekularsiebbetten 12a, 12b, 13a, 13b etc.
werden alle von einer elektronischen Steuereinheit 22 gesteuert,
der Eingaben von einer Druckmeßeinrichtung 23 zur
Verfügung
gestellt werden können,
die betreibbar ist, um irgendwelche plötzliche Druckminderung in der
Kabine des Flugzeugs zu messen.
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Herkömmlicherweise
würde im
Falle einer derartigen Notdruckminderung eine Notzuführung von
Sauerstoffgas den einzelnen Atemmasken 16 zum Gebrauch
durch Passagiere von der Einrichtung 19, 20 zum
Zuführen
von gespeichertem komprimiertem Sauerstoff zur Verfügung gestellt.
Es müßte ausreichend
Sauerstoff gespeichert werden, um den Passagieren zu ermöglichen,
das Notgas zu atmen, während
das Flugzeug auf die niedrige Höhe
gemäß dem herkömmlichen
Flugprofil A heruntergeht, in 1 mit C
gekennzeichnet.
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Wenn
eine wesentliche Anzahl von Passagieren vorhanden ist und das Flugzeug
in einer sehr großen
Höhe fliegt,
würde herkömmlicherweise
eine wesentliche Zufuhr von Sauerstoff erforderlich sein, was sehr
große
und schwere Speicherbehälter 19, 20 erfordert.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden jedoch im Falle einer Notdruckminderung die Sauerstoffzuführvorrichtungen 12, 13 etc.
sofort betrieben, um Sauerstoff aus der Gaszufuhr zu erzeugen und den
Sauerstoff der Atemgaszuführleitung 11 zur
Verfügung
zu stellen. Wenn die MSOGS nicht gestaltet sind, um für einen
vollständigen
Schutz der Passagiere in größeren Höhen zu sorgen
und eine Sauerstoffzufuhr unmittelbar bei Druckminderung verlangt wird,
kann entweder eine kleine Zufuhr von Sauerstoff zum Beispiel in
kleinen Lagerbehältern 19, 20 vorgesehen
sein, die zum Zuführen
von Atemgas ausreicht, bis die Sauerstoffzuführvorrichtungen 12, 13 etc.
in Betrieb gebracht sind, und/oder eine Zufuhr von Sauerstoffgas,
das in den Sauerstoffzuführvorrichtungen 12, 13 etc.
und in der Atemgaszuführvorrichtung 11,
wie nachfolgend erläutert,
gespeichert ist, den Passagieren zur Verfügung gestellt werden.
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Es
ist wünschenswert,
das Molekularsiebbettmaterial trocken und frei von Nichtsauerstoffverschmutzungen
zu halten. Da die Sauerstoffzuführvorrichtungen 12, 13 etc.
nur zur Verwendung in einer Notfallsituation und somit selten, falls überhaupt, zum
Aufrechterhalten der MSOGS in einem Arbeitszustand vogesehen sind,
wird das folgende Verfahren durchgeführt, vorzugsweise während sich
das Flugzeug auf dem Boden vor einem Flug befindet oder andernfalls,
wenn es unwahrscheinlich ist, daß das Flugzeug eine Notkabinendruckminderung
erleidet.
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Eine
der Sauerstoffzuführvorrichtungen 12, 13 etc.,
in diesem Beispiel die Sauerstoffzuführvorrichtung 12,
oder mindestens eines der Molekularsiebbetten 12a, 13a der
Sauerstoffzuführvorrichtung 12,
ist als eine Hauptsauerstoffzuführvorrichtung
vorgesehen, während
jede andere als eine Hilfssauerstoffzuführvorrichtung vorgesehen ist.
Die Hauptsauerstoffzuführvorrichtung 12 wird
betrieben, um trockenes, mit Sauerstoff angereichertes Gas zu erzeugen,
das in die Atemgaszuführleitung 11 und
somit über
die Düsen
an den Rückschlagventilen 13a', 13b', 14a', 14b' etc. vorbei
oder auf andere Weise zu jedem der Molekularsiebbetten 13a, 13b, 14a, 14b etc.
der Hilfssauerstoffzuführvorrichtungen 13, 14 etc.
gegeben wird, während
die Lüftungsauslaßventile 13d, 13d', 14d, 14' etc. offen
sind, so daß das
Zeolith oder anderes Molekularsiebmaterial des MSOG von Nichtsauerstoffgas
gereinigt wird. Dies wird auch die Betten voroxidieren und die Betten
gebrauchsfertig konditionieren, falls dieser Bedarf entstehen sollte.
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Als
nächstes
wird die Hauptsauerstoffzuführvorrichtung 12 weiterhin
betrieben, während
die Lüftungsauslaßventile 13d, 13d', 14d, 14d' etc. der Hilfssauerstoffzuführvorrichtungen
geschlossen sind. Somit wird sich jedes MSOG 13a, 13b, 14a, 14b etc. und
die Atemgaszuführleitung 11 mit
Sauerstoff, der von der Hauptsauerstoffzuführvorrichtung 12 zugeführt wird,
bis auf den Druck des Zuführgaseinlasses 17 füllen.
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Vorausgesetzt,
daß die
Lüftungsauslaßventile 12d, 12d', 13d, 13d' etc. die Speicherung
von Sauerstoff in den Sauerstoffzuführvorrichtungen 12, 13 etc.
aufrechterhalten können,
und in Abhängigkeit von
der Kapazität
der Sauerstoffzuführvorrichtungen 12, 13,
etc. und der Atemgaszuführleitung 11 etc. wird
eine Sauerstoffzufuhr zum Atmen in dem Fall, daß eine plötzliche Kabinendruckminderung
wahrgenommen wird, sofort zur Verfügung stehen und können somit
die Drucksauerstofflaschen 19, 20 überhaupt
nicht erforderlich sein.
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Eine
Anzeigeeinrichtung, wie zum Beispiel ein Drucksensor, kann zum Anzeigen
des Druckes des in den Sauerstoffzuführvorrichtungen 12, 13,
etc. gespeicherten Sauerstoffes vorgesehen sein.
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Es
kann irgendeine Anzahl von Sauerstoffzuführvorrichtungen 12, 13 etc.
vorgesehen sein, die zum Bereitstellen von ausreichend Sauerstoff
zum Atmen über
eine längere
Zeitdauer, zum Beispiel mindestens 30 Minuten, und zum Liefern eines
angemessen schnellen Anlaufs geeignet ist. Es kann eine größere Anzahl
von Sauerstoffzuführvorrichtungen 12, 13,
etc. mit kleinerer Kapazität
vorgesehen sein, wenn dies zum Packen in dem Flugzeug wesentlich ist,
oder eine kleinere Anzahl von Sauerstoffzuführvorrichtungen 12, 13 etc.
mit größerer Kapazität vorgesehen
sein, wenn Raum vorhanden ist. Die Sauerstoffzuführvorrichtungen 12, 13 etc.
können,
wie in 4 gezeigt, in einer linearen Anordnung angeordnet
sein und können
Zuführluft
von einem gemeinsamen Sammelraum 25 erhalten und/oder Luft
einem gemeinsamen Sammelraum zuführen
oder die Sauerstoffzuführvorrichtungen 12, 13 etc.
können,
wie in 5 gezeigt, in einer radialen
Anordnung, wieder mit einem gemeinsamen Luftzuführsammelraum 25 und/oder
Atemgaszuführsammelraum 26,
vorgesehen sein.
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Wenn
die Lüftungsventile 12d, 12d', 13d, 13d' nicht gestaltet
sind, um die Sauerstoffspeicherung in den Sauerstoffzuführvorrichtungen
aufrechtzuerhalten, werden die Molekularsiebbetten niedrigem Druck
ausgesetzt, wenn das Flugzeug in großer Höhe in Betrieb ist, wodurch
der Zustand der Betten aufrechterhalten wird. Falls gewünscht, kann
die Hauptsauerstoffzuführvorrichtung 12 im
Flug in einer derartigen Situation kontinuierlich betrieben werden, um
einen kleinen Fluß von
Sauerstoff über
die Molekularbetten von jeder der Hilfssauerstoffzuführvorrichtungen 13, 14 etc.
aufrechtzuerhalten.
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In 3 ist
ersichtlich, daß vorzugsweise
die Flugzeugbesatzung ihre eigene Sauerstoffzuführvorrichtung 30 hat,
die wieder ein Paar Molekularsiebbetteneinrichtungen 30a, 30b sein
kann. Vorzugsweise kann zur Bereitstellung einer ergänzenden
Sauerstoffzufuhr für
die Flugzeugbesatzung im Falle des Versagens von deren Sauerstoffzuführvorrichtung 30 Atemgas
von der Atemgaszuführleitung 11 der
Flugzeugbesatzung über
ein Einwegventil 28 zugeführt werden, so daß nicht
die Aussicht besteht, daß die Flugzeugbesatzung
deren Sauerstoffzufuhr beraubt wird, indem Sauerstoff von der Sauerstoffzuführvorrichtung 30 der
Flugzeugbesatzung zur Atemgaszuführleitung 11 geht.
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Atemgas
kann von der Atemgaszuführleitung 11 zu
Masken 16 von Passagieren über eine Vielzahl von 10 verteilt
werden, die eine Reservesauerstoffzuführvorrichtung 31 enthalten
können.
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Wenn
jede der Haupt-12 und Hilfssauerstoffzuführvorrichtungen 13 dieselbe
ist, d.h. eine MSOG mit allgemeint derselben Kapazität ist, wird
man erkennen, daß jede
der Sauerstoffzuführvorrichtungen 12, 13 etc.
die Rolle der Hauptsauerstoffzuführvorrichtung
spielen kann. Vorzugsweise erfolgt die Auswahl einer Sauerstoffzuführvorrichtung 12, 13 zur Verwendung
als eine Hauptsauerstoffzuführvorrichtung
nacheinander, so daß jede
Sauerstoffzuführvorrichtung 12, 13 etc.
eine Aufgabe beim Zuführen
von mit Sauerstoff angereichertem Gas zur Reinigung der anderen
Betten und zum Bereitstellen einer Notsauerstoffspeicherung übernimmt.
Somit wird vor jedem Flug oder einer Vielzahl von Flügen oder
nach vielen Flugstunden eine andere Hauptsauerstoffzuführvorrichtung 12, 13 etc.
ausgewählt.
Auf diese Weise wird jedes Bett ähnlich
alt werden.
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Die
zwei Betten 12a, 12b der Hauptsauerstoffzuführvorrichtung 12 und
jeder der Hilfssauerstoffzuführvorrichtungen 13, 14 etc.
können
im Betrieb, falls gewünscht,
symmetrisch oder asymmetrisch betrieben werden.
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Statt
daß jede
Sauerstoffzuführvorrichtung 12, 13 etc.
eine Vorrichtung mit zwei Molekularsiebbetten 12a, 12b, 13a, 13b ist,
können
in einem modifiziertem Beispiel einige oder alle der Sauerstoffzuführvorrichtungen
drei oder mehr Betten aufweisen, aber ist in jedem Fall, wenn die
Sauerstoffzuführvorrichtung
betrieben wird, mindestens ein Bett vorzugsweise zum Adsorbieren
von Nichtsauerstoffgas aktiv, während
ein weiteres der Betten gereinigt wird.
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Man
wird erkennen, daß es
wünschenswert ist,
die Funktion jeder einzelnen Sauerstoffzuführvorrichtung 12, 13 etc.
zu testen. Um dies zu erzielen, wird vorzugsweise periodisch jede
der Sauerstoffzuführvorrichtungen 12, 13 etc.
oder sogar jedes einzelne Bett 12a, 12b, 13a, 13b etc.
derselben sequentiell betrieben, wobei der Gasdruck in der Atemgaszuführleitung 11 zum
Beispiel durch einen Drucksensor 32 überwacht wird und/oder die
Sauerstoffkonzentration in der Atemgaszuführleitung zum Beispiel durch Sensoren 33, 34 überwacht
wird. Durch Überwachung
des Drucks kann die Funktion der einzelnen Einlaß- und Auslaßventile 12c, 12d' etc. und die
Flüssigkeitsdichtheit
von Behältern
etc., die die Molekularsiebbettmaterialien enthalten, getestet werden. Durch Überwachung
des Sauerstoffgehalts des Gases in der Atemgasleitung 11 kann
die Funktion, zum Beispiel der Zustand der Verschmutzung des Molekularmaterials
der Betten 12a, 12b, 13a, 13b etc. überwacht
werden und kann in beiden Fällen
eine Abstellmaßnahme
ergriffen werden, falls dies notwendig ist.
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In
einer anderen Ausführungsform
muß die Hauptsauerstoffzuführvorrichtung 12 keine
Einrichtung vom MSOG-Typ sein, sondern kann sie ein alternativer
Typ von Sauerstoffzuführeinrichtung,
wie zum Beispiel ein Typ mit gasdurchlässiger Membran oder sogar eine
keramische Sauerstofferzeugungseinrichtung sein. In diesem Fall
würde dieselbe Hauptsauerstoffzuführvorrichtung
immer zum Reinigen der MSOG-Betten der Hilfssauerstoffzuführvorrichtungen 13, 14 etc.
und zum Bereitstellen einer Zufuhr von gespeichertem Sauerstoff
verwendet werden.
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Die
Erfindung kann bei einem System eingesetzt werden, in dem nicht
alle Hilfssauerstoffzuführvorrichtungen 12, 14 etc.
von der Bauart eines Molekularsiebs sind, wobei in dem Fall die
Funktion des Verfahrens gemäß der Erfindung
in Bezug auf diese Sauerstoffzuführvorrichtungen 13, 14 etc.
einzig zum Zwecke der Erzeugung eines Sauerstoffspeichers zur unmittelbaren
Verwendung im Falle einer Notdruckminderung bestehen würde.
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Es
ist nicht notwendig, das Lebenserhaltungssystem der vorliegenden
Erfindung zu verwenden, um mit Sauerstoff angereichertes Gas der
Flugzeugbesatzung und Passagieren ausschließlich im Falle von Kabinendruckminderung
zuzuführen. Wenn
gewünscht
wird, eine Sauerstoffzufuhr während
eines normalen Flugs bereitzustellen, kann mindestens eine der Sauerstoffzuführvorrichtungen,
typischerweise die Hauptszuführvorrichtung 12,
von der Atemgaszuführleitung 11 isoliert
werden, um zu ermöglichen,
daß die
Produktgaszufuhr zur Verfügung steht.
Diese Produktgaszufuhr kann in Verbindung mit dem Umgebungssteuersystem
verwendet werden, das gewöhnlich
in einem Flugzeug vorhanden ist, um eine gewünschte Sauerstoffkonzentration
in der unter Druck stehenden Kabine während eines normalen Flugs
aufrechtzuerhalten. Somit kann die Größe von oder sogar der Bedarf
an einem Kompressor, der gegenwärtig
erforderlich ist, um äußere Luft in
die Kabine unter Druck einzuleiten, vermieden werden.
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Alternativ
kann das Lebenserhaltungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung
verwendet werden, um Produktgas für medizinische oder therapeutische
Bedürfnisse
der Flugzeugbesatzung oder Passagiere des Flugzeugs bereitzustellen.
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Zur
Reduzierung von Gewicht können
die Größen der
Haupt- und Hilfssauerstoffzuführvorrichtungen 12, 13 etc.
sorgfältig
ausgewählt
werden, so daß eine
angemessene Sauerstoffzufuhr zum Atmen in der verringerten Flughöhe, z.B.
eine Atemgaszufuhr, die nur 80% Sauerstoff enthält, zur Verfügung steht,
statt Sauerstoffzuführvorrichtungen 12, 13 etc., die
größere Kapazität aufweisen
und schwerer sind und die eine maximale Konzentration von Sauerstoff in
dem Atemgas zuführen
können,
die im Falle von Molekularsiebbetten bis zu 97% betragen kann, bereitzustellen.
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Die
in der vorangehenden Beschreibung bzw. den folgenden Ansprüchen bzw.
den beigefügten
Zeichnungen offenbarten Merkmale, die in deren speziellen Ausführungsformen
oder hinsichtlich eines Mittels zur Durchführung der offenbarten Funktion
oder eines Verfahrens oder Prozesses zum Erzielen des offenbarten
Ergebnisses ausgedrückt
sind, können,
soweit erforderlich, einzeln oder in irgendeiner Kombination von
genannten Merkmalen zur Realisierung der Erfindung in diversen Ausführungsformen
derselben verwendet werden.