DE60114334T3

DE60114334T3 - Dekompressionsplatte für ein Luftfahrzeug

Info

Publication number: DE60114334T3
Application number: DE60114334T
Authority: DE
Inventors: Wrenn P. Holman; Robert W. Dost; Jr. Ernest E. Williams
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 2000-09-08
Filing date: 2001-08-14
Publication date: 2009-08-13
Anticipated expiration: 2021-08-15
Also published as: DE60114334D1; EP1186531A2; US6435455B1; EP1186531B1; EP1186531A3; DE60114334T2; EP1186531B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Dekompressionsplatten zur Verwendung bei einer Trennstruktur, z. B. einem Schott oder einer Wand, und insbesondere Dekompressionsplatten, welche eine Druckentlastungsplatte aufweisen, die sich während einer raschen Dekompression eines unter Druck gesetzten Abteils vollständig von der Vorrichtung löst.
Ein Flugzeug ist typischerweise in zwei oder mehr Abteile unterteilt, welche durch Strukturen, z. B. Wände, Schotten, Böden etc., getrennt sind. Während eines Flugs werden diese Abteile bezüglich des Atmosphärendrucks außerhalb des Flugzeugs unter Überdruck gesetzt. Falls eine Öffnung zwischen einem Abteil und der Außenatmosphäre erzeugt wird, bewirkt der Druckunterschied einen plötzlichen Austritt innerer Flugzeugluft. Während Luft durch die Öffnung hinauseilt, bewirkt eine fast unmittelbare Ausbreitung des Druckunterschieds, dass auch die anderen Abteile versuchen, zu dekomprimieren.
Um dieser Kettenreaktion von Druckunterschieden Rechnung zu tragen, ist es häufig notwendig, Dekompressionsplatten zwischen Abteilen bereitzustellen, um den Druckunterschied schnell auszugleichen. Ein Druckunterschied zwischen Abteilen, welcher nicht rasch abgebaut wird, könnte zu einer Verformung einer Trennstruktur und/oder von umgebenden Komponenten führen. Bekannte Dekompressionsplatten weisen einen sandwichartigen Aufbau auf, bei welchem eine Druckentlastungsplatte freigegeben wird, um eine Öffnung in der Trennstruktur vollständig offen zu legen. Dies ermöglicht, dass Luft schnell durch dieselbe geht und den Druckunterschied schnell abbaut. Diese Arten von Dekompressionsplatten werden manchmal als Vollfreigabe-Blowout-Platten bezeichnet.
Es gibt jedoch andere Flugzeuganforderungen, welche zusammen mit der Anforderung betrachtet werden müssen, es zu ermöglichen, dass Luft während einer Dekompression zwischen Abteilen passiert. Insbesondere stützen sich einige Flugzeugabteile auf Sauerstofferstickung, um Feuer auszulöschen. Dies erfordert, dass die Trennstrukturen als sauerstoffdichte Feuerschutzwände wirken, welche nicht erlauben, dass Feuer oder Sauerstoff sie passiert. In solchen Fällen wäre es vorteilhaft, eine Druckentlastungsplatte zu verwenden, welche während eines raschen Dekompressionsereignisses schnell einen Druckausgleich zwischen Abteilen ermöglichen könnte, aber andernfalls der Ausbreitung von Feuer zwischen Abteilen Widerstand leisten würde. Diese vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eine solche Platte bereitzustellen. Die Druckschrift EP 894 709 offenbart eine Dekompressionsplattenanordnung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Die vorliegende Erfindung stellt eine feuerbeständige Dekompressionsplattenanordnung wie in Anspruch 1 beschrieben zur Verwendung bei einer Trennstruktur bereit, um Druckunterschiede zwischen zwei benachbarten Flugzeugabteilen schnell abzubauen. Eine Dekompressionsplattenanordnung, welche nach der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, umfasst eine Haltewanne oder eine Haltewanne, welche eine erste Oberfläche, eine Öffnung und einen erhöhten Abschnitt (z. B. eine abgerundete Kante) aufweist, welcher den Rand der Öffnung umgibt und sich senkrecht von der ersten Oberfläche nach außen erstreckt. Eine Druckentlastungsplatte wird verwendet, um die Haltewannenöffnung zu bedecken, und ist daher geringfügig größer als die Öffnung dimensioniert. Ein Haltering ist so mit der Haltewanne verbunden, dass die Außenkante der Druckentlastungsplatte zwischen dem erhöhten Abschnitt und dem Haltering angeordnet ist und dazwischen gehalten wird.
Der Haltering umfasst eine Zahl von Segmenten oder Fingern, welche verfügbar sind, um sich unabhängig voneinander zu biegen. Bei einem Ausführungsbeispiel einer Plattenanordnung, die gemäß Gesichtspunkten dieser Erfindung ausgebildet ist, ist der Haltering ein einzelnes rechteckiges Element, welches Finger aufweist, die von einer Zahl von voneinander beabstandeten Schlitzen ausgebildet werden, die sich entlang des Ringinnenrands in den Haltering erstrecken. Spannungsabbaulöcher sind an den Enden der Schlitze vorgesehen, um eine Risswachstumsinitiierung zu vermeiden.
Während eines normalen (nicht-Dekompressions-)Gebrauchs ist die feuerbeständige Druckentlastungsplatte zwischen dem Haltering und dem erhöhten Abschnitt festgeklemmt. Die Verbindungen zwischen dem Ring, der Druckentlastungsplatte und dem erhöhten Abschnitt sind im Wesentlichen luftdichte Verbindungen, so dass die Plattenanordnung die Strömung von Sauerstoff und Rauch zwischen Abteilen unterbinden und dadurch der Ausbreitung von Feuer und Rauch Widerstand leisten kann. Während eines Dekompressionsereignisses biegt sich einer oder biegen sich mehrere der Halteringfinger geringfügig nach außen und verringern dabei die auf die feuerbeständige Druckentlastungsplatte ausgeübte Haltekraft. Dies ermöglicht, dass der Druckunterschied zwischen Abteilen die gesamte Platte leicht und schnell von der Anordnung löst.
Nach weiteren Gesichtspunkten dieser Erfindung ist die Druckentlastungsplatte aus einem feuerbeständigen Glasfaserstoff hergestellt, und der Haltering ist aus Chromnickeledelstahl hergestellt. Die Plattenanordnung ist bevorzugt in einer vertikalen Ebene ausgerichtet, wobei die Haltewannenöffnung, die Druckentlastungsplatte und der Haltering rechtecksförmig und so ausgerichtet sind, dass sich ihre Längsachsen seitlich erstrecken.
Nach anderen Gesichtspunkten dieser Erfindung gibt es eine Anzahl von optionalen Merkmalen, welche einbezogen werden können, um besondere Gesichtspunkte des Leistungsverhaltens der Platte zu verbessern. Um eine mittige Ausrichtung der Druckentlastungsplatte während einer Montage zu unterstützen, verbindet eine Zahl von Indizierungsstiften die Haltewanne und den Haltering. Insbesondere erstrecken sich die Indizierungsstifte von der ersten Oberfläche der Haltewanne und ragen durch Durchgangslöcher, welche in dem Haltering vorgesehen sind, hervor. Die Indizierungsstifte sind so angeordnet, dass die Druckentlastungsplattenkanten die Stifte gerade berühren. Die Stifte wirken daher als Anschlagführungen. Die Haltewanne kann weiterhin eine Ausnehmung umfassen, welche den erhöhten Abschnitt umgibt. Eine Innendichtung ist dimensioniert und in der Ausnehmung angeordnet und ist während des Gebrauchs zwischen der Haltewanne und dem Haltering eingesteckt. Die Innendichtung wirkt als eine Ablationswärmesenke.
Die Plattenanordnung umfasst auch einen Grill zur Verwendung beim Schutz der feuerbeständigen Druckentlastungsplatte vor Gegenständen im Abteil. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die Haltewanne eine zweite Oberfläche, welche einen Randflansch aufweist, welcher sich von dort senkrecht um die Wannenöffnung erstreckt. Eine Zahl von sekundären Druckentlastungslöchern erstreckt sich sowohl durch die Grillseiten als auch den Flansch, um einen Entlastungsdruckausgleich bereitzustellen, falls die Seite des Grills versperrt sein sollte. Der Grill ist an dem Flansch angebracht und bedeckt im Allgemeinen die gesamte Haltewannenöffnung. Der Grill ist bevor zugt durch Bearbeiten oder Gießen eines hitzetoleranten Material ausgebildet, z. B. Aluminium, Titan, Kobalt, Stahl etc.
Die Plattenanordnung umfasst eine Ablenkplatte, welche an der Auslassseite der Anordnung angebracht ist, und welche die Druckentlastungsplatte und die Luftströmung durch die Platte ablenkt. Dieses Ausführungsbeispiel unterstützt dabei, Ausstattung oder andere Gegenstände vor Beschädigung zu schützen, welche durch den Aufprall der Platte oder durch den Druck von der Luftströmung, welche durch die Plattenöffnung strömt, verursacht wird.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel weist die Plattenanordnung einen Lufteinlass mit gekrümmten Kanten auf, welcher die Luftströmung durch die Platte verbessert und, falls er aus einem feuerbeständigen Material hergestellt ist, auch die feuerbeständigen Leistungsmerkmale der Anordnung verbessert.
Die Plattenanordnung weist einen ausgeformten Grill an der Einlassseite der Anordnung auf. Dieses Ausführungsbeispiel hilft dabei, ein Versperren des Luftdurchgangs der Platte durch Gepäck, Fracht oder andere Gegenstände zu vermeiden.
Diese und andere Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlich.
Man wird die vorhergehenden Gesichtspunkte und viele der begleitenden Vorteile dieser Erfindung leichter verstehen, wenn man dieselbe unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung besser versteht, wenn sie im Zusammenhang mit den beigefügten Figuren betrachtet wird, wobei:
1 eine Perspektivansicht einer feuerbeständigen Druckentlastungsplattenanordnung ist, wie sie in einem Vorderschott eines unteren Frachtraums installiert ist;
2 eine perspektivische Explosionsansicht der einzelnen Komponenten der in 1 gezeigten Anordnung ist, wobei die Komponenten in einer ausgerichteten, jedoch nicht zusammengebauten Weise positioniert sind;
3 eine perspektivische Explosionsansicht der entgegengesetzten Seite der einzelnen Komponenten der in 1 gezeigten Anordnung ist;
4 eine Seitenansicht der Anordnung von 1 ist;
5 eine Detailquerschnittsansicht entlang von Linien 5-5 in 4 ist; und
6 eine Detailquerschnittsansicht entlang von Linien 6-6 in 4 ist.
7 ist eine perspektivische Explosionsansicht der einzelnen Komponenten eines Ausführungsbeispiels einer Druckentlastungsplatte, wobei die Komponenten in einer ausgerichteten, jedoch nicht zusammengebauten Weise positioniert sind.
8 ist eine perspektivische Explosionsansicht der entgegengesetzten Seite der einzelnen Komponenten der in 7 gezeigten Anordnung.
9 ist eine Seitenansicht einer zusammengebauten Version des in 7 gezeigten Ausführungsbeispiels.
10 veranschaulicht die Luftströmungseffizienz, welche aus der Verwendung einer Haltewanne resultiert, die einen gekrümmten Innenrand aufweist.
11 und 12 veranschaulichen mehrere Ausgestaltungen einer Haltewannenöffnung und von Ablenkplatten, welche die Luftströmung ablenken.
13 und 14 veranschaulichen die Wirkungen von mehreren verschiedenen Formen für den Innenrand der Haltewanne.
Wie hier in Bezug auf gegenüberliegende Seiten der Anordnung verwendet, bedeutend die Begriffe „Auslass" bzw. „Einlass" die Seite der Anordnung, welche in einem raschen Dekompressionsereignis zuerst einem raschen Druckabfall unterworfen wäre, bzw. die gegenüberliegende Seite der Anordnung. Während eines raschen Dekompressionsereignisses an der Auslassseite der Anordnung würde sich die Druckentlastungsplatte von der Auslassseite der Anordnung lösen, und Luft würde beginnen, rasch von der Einlassseite zur Auslassseite durch die Anordnung zu strömen. Falls ein rasches Dekompressionsereignis an der Einlassseite der Anordnung auftritt, kann sich die Platte lösen und Luft kann von der Auslassseite zur Einlassseite strömen, aber der Luftdurchfluss wird deutlich kleiner als der Durchfluss sein, welcher nachfolgend auf ein rasches Dekompressionsereignis an der Auslassseite der Anordnung auftritt. 1 ist eine Perspektivansicht einer Dekompressionsplattenanordnung 12. Die Anordnung ist in einem Schott (d. h. allgemeiner in einer Trennstruktur 14) installiert gezeigt, welche einen Frachtraum und ein Elektronikabteil trennt. Die Ansicht von 1 ist vom Frachtraum aus mit Blick nach vorne gesehen. Diese spezielle Trennstruktur und Zwischenabteilstelle wurde nur zu Illustrationszwecken ge wählt. Die Anordnung kann an anderen Trennstrukturen in einem Flugzeug oder Raumfahrzeug an Stellen befestigt werden, an welchen eine plötzliche Dekompression zwischen benachbarten Abteilen erforderlich sein kann.
Unter Bezugnahme auf 2 umfasst die Dekompressionsplattenanordnung 12 im Allgemeinen einen Haltering 22, eine feuerbeständige Druckentlastungsplatte 24 und eine Haltewanne 26, welche eine Öffnung 28 aufweist. Während eines normalen Gebrauchs bedeckt die Druckentlastungsplatte 24 die Haltewannenöffnung 28 und wird durch den Haltering 22 an ihrer Stelle gehalten. Die Druckentlastungsplatte bildet wirksam eine im Wesentlichen luftdichte Dichtung um die Öffnung 28, um dem Durchgang von Flammen oder Rauch von einem benachbarten Abteil zum nächsten Widerstand zu leisten. Sollte sich der Druckunterschied zwischen Abteilen rasch ändern, biegt sich der Haltering 22 geringfügig, um zu ermöglichen, dass sich die Druckentlastungsplatte 24 schnell und vollständig von der Anordnung 12 löst und die Haltewannenöffnung 28 offen legt, wodurch sie ermöglicht, dass sich Druck schnell zwischen benachbarten Abteilen ausgleicht. Die Plattenanordnung 12 umfasst optional einen Grill 30, um zu verhindern, dass die Druckentlastungsplatte unbeabsichtigt entfernt wird (wie es durch Gepäck oder Personal geschehen könnte, welches sich im Frachtraum umher bewegt).
Detaillierter ist die Haltewanne 26 ein rechtecksförmiges ebenes Element, welches eine erste Fläche 34 und eine zweite Fläche 36 (siehe 3) aufweist. Wie in 3 gezeigt, ist die Öffnung 28 im Allgemeinen in der Mitte der Wanne positioniert. Es ist bevorzugt, ebenfalls eine rechteckige oder quadratische Öffnung zu verwenden und, falls möglich, die Anordnung 12 in der Trennstruktur so auszurichten, dass die E bene der Anordnung vertikal und die Längsachse der Anordnung seitlich ist, wie in 1 dargestellt. Diese Ausrichtung trägt dazu bei, die Ausbreitung von Feuer zwischen Abteilen weiter zu verringern, indem der geringste vertikale Abstandsbetrag bereitgestellt wird, welcher für eine Flammenausbreitung verfügbar ist. Die Wanne 26 ist bevorzugt durch Bearbeiten oder Gießen eines hitzetoleranten Materials ausgebildet, z. B. Aluminium, Titan, Kobalt, Stahl etc. Falls Aluminium gewählt wird, sollte seine Stärke erhöht werden, um allen Metallverschlechterungseffekten während eines Feuers entgegenzuwirken. Es ist gezeigt worden, dass eine durchschnittliche Wannendicke von ungefähr 0,4 cm (0,15 Inch) bis ungefähr 0,5 cm (0,20 Inch) gut funktioniert.
Die Dekompressionsplattenanordnung 12 ist eine Einwegdekompressionsentlastungsplatte, d. h. die Druckentlastungsplatte 24 soll sich in einer Richtung vollständig lösen. Die Platte kann aus jedem geeigneten Material hergestellt sein, aber besteht bevorzugt aus einem feuerbeständigen Material, z. B. einem feuerbeständigen Glasfasermaterial. Die Platte oder eine Folge von Platten sind bevorzugt groß genug dimensioniert, um den Luftdurchfluss aufzunehmen, welcher nötig ist, um die Drücke in den benachbarten Abteilen mit einer hinreichend schnellen Rate auszugleichen, um einen Zusammenbruch oder eine andere strukturelle Beschädigung an den Wänden der Abteile zu verhindern, was typischerweise weniger als ein Zehntel einer Sekunde ist. Beispielsweise kann eine angrenzende Wand eines Frachtraums eines Boeing 737^TM Passagierflugzeugs drei Platten nutzen, von welchen jede eine Querschnittsfläche von ungefähr 635 cm² (250 In²) aufweist.
In 1–4 ist die erste Oberfläche 34 der Haltewanne (am besten in 2 dargestellt) die Seite, welche dem Abteil mit hohem Druck 39 gegenüberliegt. Die zweite Oberfläche 36 der Haltewanne (am besten in 3 gezeigt) ist die Seite, welche dem Abteil mit niedrigem Druck 41 gegenüberliegt. Wie in 1 gezeigt, ist die Haltewanne 26 in der Trennstruktur 14 unter Verwendung einer Zahl von Befestigungen 42 installiert. Die Befestigungen 42 werden durch die Haltewanne und Randdichtungen 46, Durchgangslöcher in der Trennstruktur 14 und in die gedeckelten Aufnahmen eingeführt, welche der Trennstruktur an der Niedrigdruckabteilseite gemeinsam sind. Die Randdichtungen 46 halten die Druckentlastungsanordnung in einer im Wesentlichen luftdichten Verbindung mit der Trennstruktur. Die Dichtungen 46 sind bevorzugt aus einem hitzebeständigen, nicht entflammbaren Material hergestellt, z. B. Silikon.
Es ist wichtig, dass die Haltewannenbefestigungen 42 mit Abschnitten der Trennstruktur 14 verbunden sind, welche selbst stark genug sind, um ihre Form und Position während eines raschen Dekompressionsereignisses aufrecht zu erhalten. Beispielhafte Strukturen umfassen Stützpfosten, Konturschienen, Zwischenwände, Bodenträger etc. Bevorzugte Befestigungen 42 umfassen Vierteldrehungsbolzenanordnungen aus Cadmiumstahl, welche einen Stift, einen Sprengring und eine Gegenscheibe aufweisen. Diese Arten von Befestigungen sind bevorzugt, da sie ein schnelles und einfaches Entfernen der Dekompressionsplattenanordnung ermöglichen, sollte die Notwendigkeit dafür entstehen, z. B. für Wartung oder Zugang zum Abteil.
Unter Bezugnahme auf 3 umfasst die Dekompressionsplattenanordnung 12 für diese Anwendung weiterhin gedeckelte Aufnahmen 48, welche nahe der oberen und unteren Seitenkanten der Haltewanne 26 positioniert sind. Die gedeckelten Aufnahmen bringen benachbarte Plattenteile 50 (siehe 1) ober halb und unterhalb der Dekompressionsplattenanordnung an. Unter Bezugnahme auf 2 umfasst die erste Oberfläche 34 der Haltewanne einen Randflansch 54, welcher sich von dort senkrecht nach außen erstreckt, zur Verwendung beim Verbinden des Grills 30 mit der Haltewanne 26. Der Randflansch 54 ist aus einem hitzetoleranten, nicht entflammbaren Material hergestellt, welches integral mit den anderen Haltewannenabschnitten ausgebildet ist. Ein bevorzugtes Grillmaterial ist 7050-T7451 Aluminium. Der Grill 30 weist eine Tiefe auf, welche näherungsweise gleich der Tiefe des Haltewannenrandflansches 54 ist. Der Grill ist geringfügig kleiner dimensioniert als die durch den Randflansch 54 begrenzte Fläche. Der Grill 30 fügt sich daher in den Flansch 54 ein und wird durch mehrere Grillbefestigungen 56 gehalten, welche durch den Randflansch 54 und in die Seitenflächen 35 des Grills 30 durchgeführt werden. Die in 2 gezeigten Befestigungen 56 umfassen Sechskantegewindebolzen aus Titan, kadmiumplattierte Senkerunterlegscheiben und stahlkadmiumplattierte Annietmuttern. Die Annietmuttern werden an den Grill 30 genietet und sind Teil seiner Anordnung. Sowohl der Randflansch 54 als auch die Grillseitenoberflächen 35 umfassen sekundäre Druckentlastungslöcher 58, um zu ermöglichen, dass in dem Fall, dass die Außengrilloberfläche durch Fremdkörper versperrt ist, Luft in die Haltewannenöffnung 28 passiert.
Unter Bezugnahme auf 3 umfasst die zweite Oberfläche 36 der Haltewanne eine Ausnehmung 62, welche sich um die Wannenöffnung 28 erstreckt und eine Breite aufweist, welche größer als ihre Tiefe ist. Unter Bezugnahme auf 5 ist die Ausnehmung 62 an der Haltewannenöffnung durch einen erhöhten Abschnitt 64 (eine abgerundete Kante ist dargestellt) begrenzt, welcher sich von der Ausnehmungsfläche senkrecht nach außen erstreckt. 5 zeigt die Innenkante der Haltewanne, wel che eine abgerundete Kantenform aufweist, die zusammen mit dem Haltering 22 eine geringfügige Klemmkraft auf die Druckentlastungsplatte 24 bereitstellt. Die Klemmkraft sollte hinreichend sein, um die Platte an ihrer Stelle zu halten, sie aber im Fall eines raschen Dekompressionsereignisses schnell freigeben. Entsprechend können die Innenkanten der Haltewanne und des Halterings jede geeignete Form aufweisen, um diese Wirkung bereitzustellen. Die Innenkanten der Haltewanne und des Halterings sind auch aus einem nicht entflammbaren Material hergestellt, welches während eines Feuerereignisses nicht schmelzen oder brennen wird. Bevorzugt sind diese Kanten aus einem geeigneten Metall hergestellt, z. B. Stahl oder Aluminium. Kreisförmige integrale Abstandsbefestigungen 66 sind in beabstandeten Abständen entlang der Ausnehmung 62 angeordnet und erstrecken sich von der Haltewannenausnehmungsoberfläche um eine Entfernung nach außen, welche geringfügig kleiner als die Entfernung ist, über welche sich die abgerundete Kante 64 nach außen erstreckt. An jeder integralen Abstandsbefestigung 66 ist ein Loch 68 durch die Haltewanne 26 angeordnet.
Immer noch auf 5 Bezug nehmend ist eine nicht entflammbare, nicht zusammengedrückte Innendichtung 70, welche aus Silikonschaumgummi hergestellt ist, in der Ausnehmung 62 positioniert und dient als eine Ablationswärmesenke, um die von der Haltewanne 26 zum Haltering 22 übertragene Wärme weiter zu verringern. Die Innendichtung 70 weist eine Dicke auf, welche näherungsweise gleich der Ausnehmungstiefe ist. Dichtungslöcher 72 sind entlang der Innendichtung 70 vorgesehen, um die integralen Abstandsbefestigungen 66 unterzubringen. Während des Gebrauchs ist die Dichtung 70 bevorzugt nicht durch den Haltering und die Haltewanne zusammengedrückt oder eingeschnürt.
Die Haltewanne 26 umfasst weiterhin eine Außenringerhöhung 76, welche die Ausnehmung 62 umgibt. Zwischen der Ausnehmung 62 und der Außenringerhöhung 76 befindet sich eine abgestufte Indizierungsringfläche 78. Der Haltering 22 ist ein nicht geformtes Blechmetallteil, welches geringfügig kleiner in seiner Größe profiliert ist als die durch die Außenringerhöhung 76 begrenzte Fläche. Während des normalen Gebrauchs ist der Haltering 22 benachbart zur Haltewanne 26 positioniert, so dass die Außenkante des Halterings durch die Außenringerhöhung 76 indiziert ist, und dass die profilierte Innenkante des Halterings nahe der abgerundeten Kante 64 positioniert ist. Der Haltering berührt die Haltewanne 26 an den integralen Abstandsbefestigungen 66 und der abgestuften Fläche 78. Der Haltering 22 wird durch herkömmliche bolzen/mutternkombinationsartige Befestigungen 80 in dieser Position gehalten, welche durch die Verbindungsbefestigungslöcher 68 eingeführt sind.
Wie am besten in 5 und 6 gezeigt, ist die Druckentlastungsplatte 24 über der Haltewannenöffnung 28 positioniert und wird um ihren Rand durch eine Klemmkraft an ihrer Stelle gehalten, welche zwischen dem Haltering 22 und der abgerundeten Kante 64 der Haltewanne bereitgestellt wird. Die Klemmkraft wird erzeugt, wenn der Haltering 22 die integralen Abstandsbefestigungen 66 dicht berührt. Da sich die Befestigungen 66 eine geringfügig kleinere Entfernung als die abgerundete Kante 64 nach außen erstrecken, und da der Haltering 22 eine gewisse Steifigkeit aufweist, neigt der Haltering 22 dazu, gegen die abgerundete Kante 64 zu drücken, und bildet so effektiv eine Klemme aus. Da ein Großteil des Rands der Druckentlastungsplatte 24 so gehalten wird (mit den unten erörterten Ausnahmen), wirkt die Dekompressionsplattenanordnung 12 als eine Sauerstoff- und Rauchbarriere, um dazu beizutragen, Feuergefahren davon abzuhalten, sich zwischen Abteilen auszubreiten.
Ebenso wichtig ist die Fähigkeit einer gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildeten Dekompressionsplattenanordnung 12, sich während eines raschen Dekompressionsereignisses schnell von der Klemmkraft zu lösen. Um eine zufriedenstellende Antwort sicherzustellen, ist der Haltering 22 auf eine Weise in Abschnitte unterteilt (siehe 4), welche es dem Ring ermöglicht, sich als Antwort auf Druckunterschiede zwischen benachbarten Abteilen im elastischen Bereich zu biegen oder zu verdrehen. Durch ein solches Biegen bewegen sich Abschnitte des Halterings um einen Betrag seitlich nach außen, welcher hinreichen ist, um die durch den Haltering 22 und die abgerundete Kante 64 an dieser Stelle bereitgestellte Klemmkraft zu verringern, wodurch er einen Abschnitt der Druckentlastungsplatte 24 freigibt. Sobald sogar ein kleiner Abschnitt der Druckentlastungsplatte 24 entfernt ist, wird die gesamte Platte leicht aus der Anordnung und in das Niedrigdruckabteil 41 gesogen. Nachdem sich die Druckentlastungsplatte 24 vollständig gelöst hat, wird die Haltewannenöffnung 28 offengelegt und ermöglicht einen raschen Ausgleich von Druck zwischen benachbarten Abteilen. Optionale Maßnahmen können ergriffen werden, um den Betrag der zwischen dem Haltering 22 und der abgerundeten Kante 64 bereitgestellten Klemmkraft zu verringern oder zu erhöhen, z. B. Polieren der abgerundeten Kante, Ändern der Stärke des Halterings 22, Ändern der Höhe der integralen Abstandsbefestigungen.
Bei den 1–6 ist der Haltering 22 ein einzelnes nicht zerbrechliches Element, welches eine Zahl von Segmenten oder Fingern 84 aufweist, die zwischen Schlitzen 86 ausgebildet sind, welche in Abständen entlang der Innenkante des Halterings 22 angeordnet sind. Die Ringinnenkante umfasst gekrümmte Ecken 88 an jedem Schlitz 86, so dass sich die Schlitzkanten nicht aneinander fangen. Spannungsabbaulöcher 90 sind bevorzugt am Innenende des Schlitzes angeordnet, um eine Rissausbreitung zu verhindern. Die verschiedenen Abmessungen der Schlitze werden sich in Abhängigkeit von den Antworteigenschaften ändern, welche bei einer bestimmten Anwendung benötigt werden.
Der Haltering 22 ist aus einem feuerbeständigen Material ausgebildet, welches eine Schmelztemperatur aufweist, die viel höher ist als die Temperatur eines Feuers, welche für jedes benachbarte Abteil erwartet wird. Es ist gezeigt worden, dass Chromnickeledelstahl 17-7PH gut funktioniert. Die Druckentlastungsplatte 24 ist aus einem hitze- und feuerbeständigen Material ausgebildet, welches auch biegsam ist, z. B. BMS 8-223 Glasfaserstoff etc. Der bevorzugte Ring ist nicht zerbrechlich, d. h. er wird während eines Dekompressionsereignisses nicht brechen, sondern wird sich stattdessen nur biegen. Sowohl die Druckentlastungsplatte 24 als auch der Haltering 22 sollten dimensioniert sein, um den angemessenen Betrag von Biegsamkeit und Steifigkeit bereitzustellen. Bei einer Testanordnung hat eine Druckentlastungsplatte von 0,1 cm (0,021 Inch), welche 0,5 cm (0,2 Inch) ihres Außenrands zwischen der abgerundeten Kante der Haltewanne und dem Haltering angeordnet hatte, gut funktioniert. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel erfordert ein Überlapp von 0,04 cm (0,016 Inch) zwischen dem Haltering und der Platte nur eine seitliche Bewegung von 0,1 cm (0,032 Inch), was bewirkte, dass sich die Druckentlastungsplatte 24 nach einem raschen Dekompressionsereignis in weniger als einer Sekunde löste.
Um bei der Montage eine Mittung der Druckentlastungsplatte 24 zu unterstützen, ist ein Zahl von Indizierungsstiften 94 zwischen dem Haltering 22 und der Haltewanne 26 an Stellen vorgesehen, welche der gewünschten Stelle der Entlastungsplattenaußenkante entsprechen, wie am besten in 4 und 6 gezeigt. Die Zahl und der Einbauort von Indizierungsstiften 94 muss immer noch ermöglichen, dass sich eine Zahl von Halteringfingern 84 biegt. Andernfalls wird sich die Druckentlastungsplatte 24 nicht richtig lösen. In Abhängigkeit von den genauen Komponentengrößen kann es wünschenswert sein, (nicht gezeigte) kleine halbkreisförmige Ausschnitte entlang der Innenkante der Innendichtung und der Außenkante der Druckentlastungsplatte auszubilden, um jeden Druck zunichte zu machen, welcher von dem Haltering 24 auf die Dichtung wirkt. Bei jeder Ausgestaltung ist es wichtig, dass die Indizierungsstifte 94 die Druckentlastungsplatte 24 oder den Haltering 22 nicht einschnüren, fangen oder anbinden. Die in 1, 4 und 6 gezeigten Indizierungsstifte umfassen Titanschrauben, kadmiumplattierte Senkerunterlegscheiben aus Stahl, selbstsichernde kadmiumstahlplattierte Muttern und kadmiumstahlplattierte flache Unterlegscheiben.
Die Dekompressionsplattenanordnung 12 wird durch die folgenden Schritte gebildet. Die Indizierungsstifte 94 werden mit der Haltewanne verbunden. Die Innendichtung 70 wird in der Haltewannenausnehmung 62 platziert. Die feuerbeständige Druckplatte 24 wird über der Haltewannenöffnung 28 angeordnet, um die abgerundete Kante 64 zu berühren. Die Plattenrandkante wird unter Verwendung der Indizierungsstifte 94 ausgerichtet. Der Haltering 22 wird auf der feuerbeständigen Druckentlastungsplatte 24 und der Innendichtung positioniert, wobei die Indizierungsstifte 94 durch die Halteringdurchgangslöcher 95 hervorragen (siehe 4 und 6). Der Halte ring wird in der Begrenzung der Außenringerhöhung 76 positioniert, wobei er die abgestufte Indizierungsringfläche 78 berührt. Die Befestigungen 80 werden an jedem Befestigungsloch 68 installiert, um den Haltering 22 mit der Haltewanne 26 zu verbinden. Der Grill 30 wird in den Haltewannenrandflansch 54 eingeführt und dort durch die Grillbefestigungen 56 gehalten, welche durch den Flansch 54 und in die Seitenflächen 35 des Grills 30 durchgehen. Die Randdichtungen 46, die Vierteldrehungsbolzenanordnungen 42 und die gedeckelten Aufnahmen 48 werden an der Haltewanne angebracht. Die Dekompressionsanordnung wird in der Trennstruktur 14 platziert, und die benachbarten Platten 50 werden installiert.
Bei dem in 7, 8 und 9 gezeigten Ausführungsbeispiel schützt ein Grill 101, welcher eine Einlassseitenfläche aufweist, die nicht flach ist, die Luftströmungswege vor Versperrung und die Druckentlastungsplatte 113 vor Fracht im Frachtraum. Die Einlassseitenfläche des Grills ist vielfacettiert und weist wenigstens zwei ebene Flächen auf, welche nicht zueinander parallel sind, um zu verhindern, dass ein Gegenstand mit einer ebenen Seite nahe am Grill die Luftströmung durch den Grill in dem Fall versperrt, dass die Druckentlastungsplatte aus ihrer Position herausgeblasen wird. Die Seitenfläche des Grills kann jede geeignete Form aufweisen, um eine Versperrung der Plattenanordnung durch Fracht zu verhindern, aber ist vielfacettiert oder weist eine konvexe oder konkave Form auf. Der Grill ist dazu ausgestaltet, im Fall einer raschen Dekompression eine effiziente Luftströmung durch sich zu ermöglichen, während er die Druckentlastungsplatte 113 davor schützt, dass lose Fracht die Platte trifft und sie aus ihrer zwischen der Wanne 109 und dem Haltering 114 angeordneten Position entfernt. Der Haltering ist an der Wanne durch Schrauben 125, Unterlegscheiben 117, 122 und Mut tern 121 angebracht. Der Grill 101 ist an sechs integrierten stromlinienförmigen kreisförmigen Ansätzen um den Umfang der Wanne angebracht, welche durch Titanbolzen 116 befestigte Stahlgewindespiraleinsätze 123, Stahlunterlegscheiben 117 und Schwingungsisolierungsdichtungen 118 aus Silikongummi enthalten. Der Grill ist an einer Haltewanne angebracht, welche wenigstens eine Wanne 109 umfasst, an welcher der Grill angebracht ist. Die Vorderseite der Wanne 109 weist integrierte stromlinienförmig gekrümmte Ansätze auf, was die Seitenströmung verbessert.
Ein trompetenförmiger Einlass 102 ist Teil der Haltewanne und weist ein gekrümmte aerodynamische Form auf, um die Luftströmungseffizienz durch die Anordnung zu verbessern. Der Einlass kann aus jedem geeigneten Material hergestellt sein, aber ist bevorzugt aus einem glasfaserverstärkten Melaminplattenmaterial geformt, z. B. einer ASTM D709 IV Klasse 5 Platte. Der Einlass kann jede geeignete Form aufweisen, aber ist bevorzugt eine durch einen Kegelschnitt erzeugte Form, z. B. kreisförmig oder elliptisch. Falls gewünscht, kann er auch eine Venturiströmungsdüsenform aufweisen. Bevorzugt weist die Haltewanne eine Dicke von wenigstens 0,6 cm (0,25 Inch), weiter bevorzugt von wenigstens 1,3 cm (0,5 Inch) auf, und die Länge des Einlassprofils ist bevorzugt wenigstens zwei Mal die Dicke der Haltwanne. Bei einem Ausführungsbeispiel weist die stromabwärtsseitige Kante des Einlasses ein strömungsaufweitendes Profil auf, um die Geschwindigkeit der Luftströmung durch die Anordnung weiter zu erhöhen, z. B. eine Abschrägung oder ein durch einen Kegelschnitt erzeugtes Kurvenprofil. 10 veranschaulicht den Luftströmungsweg und das Luftströmungsvolumen an der Öffnung vorbei für zwei Arten von Haltewannen, wobei eine einen kantigen Einlass (oben) und die andere einen abgerundeten Einlass (unten) aufweist. Dieses Aus führungsbeispiel umfasst auch eine Ablenkplatte 115, welche hilft, an der stromabwärtsseitigen Seite der Anordnung angeordnete zerbrechliche Gegenstände, z. B. Computerausstattung, zu schützen, indem sie die Wirkungen der raschen Luftströmung durch die Platte, welche aus einem raschen Dekompressionsereignis resultieren kann, abfängt, abschirmt, umwendet oder verringert. Die Ablenkplatte kann aus jedem geeigneten Material bestehen, aber ist bevorzugt aus einem kohlenstofffaserverstärkten Phenol/Aramidwabensandwichverbundstoff gebildet. Die Platte ist auch bevorzugt mit Tedlar^TM verkleidet und umfangs mit einem extrudierten starren Urethanmaterial getrimmt, welches eine glatte Kante bereitstellt, die ein Durchscheuern von Drähten oder anderen zu der Platte benachbarten Gegenständen verringern kann. Die Platte kann durch jedes geeignete Mittel an der Anordnung befestigt sein. 7 und 8 zeigen die Platte, welche unter Verwendung von vier kreisförmigen Stahlhalterungen 126 mit Stahlflachkopfbolzen 128 und Stahlunterlegscheiben 127 an der Anordnung befestigt ist. Jede der vier Ablenkplattenhalterungen 126 ist mit einem Stahlbolzen 120 und einer Stahlunterlegscheibe 117 an der bearbeiteten Wanne befestigt. Die Platte ist bevorzugt hinreichen nahe an der Druckentlastungsplatte positioniert, um im Fall eines raschen Dekompressionsereignisses die Platte zuverlässig abzulenken, aber ist auch hinreichend weit von der Platte weg, um die Luftströmung durch die Öffnung während eines raschen Dekompressionsereignisses nicht zu behindern. 11 veranschaulicht ein Verfahren zur Berechnung des bevorzugten minimalen Abstands D der Ablenkplatte von der Haltewannenöffnung, um eine Luftströmungsblockierung durch die Ablenkplatte zu minimieren. Die Fläche der Haltewannenöffnung L × W wird gleich der Summe der zur Ablenkplatte benachbarten Flächen, A1 + A2 + A3 + A4, gesetzt, welche gleich 2(L × D) + 2(W × D) ist. Daher ist der bevorzugte minimale Abstand der Platte von der Öffnung, D, gleich (L × W)/(2(L + W)). 12 veranschaulicht, dass diese Seitenströmungsanalyse zur Bestimmung des bevorzugten minimalen Abstands der Ablenkplatte von der Haltewanne für andere Formen von Haltewannenöffnungen und Ablenkplatten ausgeführt werden kann. Die Gleichungen zur Berechnung dieses Abstands für die in 12 dargestellten verschiedenen Formen sind jeweils D = L/4 (12A); D = L × W/(2(L + W)) (12B und 12C); D = bh/(2(2l + b)) (12D); D = d/4 (12E); D = ab/(8 × √((a² + b²)/2) (12F und 12G). Nunmehr auf 9 und 9A Bezug nehmend weist an der Einlassseite der Anordnung eine Wanne 109 eine Außenringerhöhung auf, welche den Haltering 114 in sich mittig einstellt. Die Innenkanten der Wanne weisen bevorzugt einen Abschnitt mit einer abgerundeten Kante auf, welcher sich in der Richtung der Druckentlastungsplatte erstreckt, ähnlich zu dem, der beim Element 64 von 5 dargestellt ist, so dass die abgerundete Kante und der Haltering 114 als eine Klemme auf die Druckentlastungsplatte wirken, um ihre Nützlichkeit als eine teilweise oder vollständige Feuerschutzwand zu verbessern. Die Krümmung des Abschnitts mit abgerundeter Kante beschränkt den Betrag einer Haftreibungsfläche und Gleitreibungsfläche, welche im Fall eines raschen Dekompressionsereignisses in Berührung mit der Druckentlastungsplatte kommt. Jede geeignete Befestigung kann verwendet werden, um die Klemmverbindung zu vervollständigen. Die in 7, 8 und 9 dargestellten Befestigungen sind ein Titanbolzen 125, eine Stahlunterlegscheibe 122 und eine Stahlmutter 121. Ein gradueller Ausnehmungsbereich ist bevorzugt zwischen der Außenerhöhung und der abgerundeten Kante in der Wanne angeordnet, um eine Gummidichtung 112 unterzubringen, welche im Fall eines Feuers als eine Hitzesenke wirken kann. Bevorzugt besteht die Dichtung aus einem flammenbeständigen, nicht zusammengedrückten Silikonschaum. Eine zusätzli che Dichtung 111 hilft, die Druckentlastungsanordnung luftdicht an den Pfosten und den oberen Schienen des transversalen elektrischen Baugruppengehäuses abzudichten. Diese Dichtung behindert auch eine Luftströmung um die Außenseite der Anordnung.
An der Einlassseite der Wanne 109 kann der Grill am hinteren Flansch durch jedes geeignete Mittel befestigt sein, z. B. eine Titanschraube 116, versenkte Stahlunterlegscheiben 117 und Stahlgewindespiraleinsätze 123, welche integral mit stromlinienförmigen kreisförmigen Ansätzen an der Wanne 109 sind. Die Vorderseite der Wanne 109, welche der Einlassseite gemeinsam ist, weist eine Dicke bevorzugt im Bereich von 0,3 cm (0,1 Inch) bis 0,5 cm (0,2 Inch) auf, um ein gewünschtes Niveau von Feuerbeständigkeit zu erhalten.
Die Anordnung enthält auch bevorzugt einen Lufteinlass 102 an ihrer Einlassseite, welcher eine profilierte Kante aufweist, der als eine Strömungsdüse wirkt, um das Luftströmungsvolumen durch die Platte im Fall eines raschen Dekompressionsereignisses zu erhöhen. Der Innenrand der Wanne weist ein Profil auf, so dass die Querschnittsfläche der Einlassseite größer als diejenige der Auslassseite ist. Die Form der Kante kann jede geeignete Form sein, welche wirken wird, um die Luftströmung durch den Einlass in Bezug auf eine Kante, welche einen 90° Winkel aufweist, zu erhöhen. Beispiele für geeignete stromaufwärtsseitige Kantenformen sind gekrümmt, abgerundet, elliptisch und venturiförmig. An der Strömungsabwärtsseite wird eine Abschrägung oder ein anderes strömungsaufweitendes Profil auch den Luftdurchfluss durch die Öffnung verbessern. Dieser Einlass kann an der Anordnung durch jedes geeignete Mittel befestigt sein, z. B. versenkte Titanbolzen 119 und lose Annietmuttern 124, welche der Wanne 109 gemeinsam sind. Der Raum zwischen dem Einlass und der Wanne und der Wanne und der Platte ist bevorzugt durch umfangs ausgeformte Silikongummiringdichtungen 103, 104, 111 und 112 abgedichtet, welche im Fall eines Feuers als eine Hitzesenke wirken. Der Lufteinlass kann aus jedem geeigneten Material hergestellt sein, aber besteht bevorzugt aus einem feuerbeständigen Material, z. B. einem melaminimprägnierten Glasfaserstoff. Die Einlassseite der Anordnung umfasst bevorzugt Stahllegierungsindizierungsstifte 105 und Stiftlängenvorsprungseinstellungsunterlegscheiben 106. Diese Stifte 105 und Unterlegscheiben 106 richten die Druckentlastungsplatte 113 mittig in der Anordnung mit der Wanne 109 und dem Haltering 114 aus. Um den Rand der Wanne 109 befinden sich Bolzenanordnungen 107, 108 und 110, welche es ermöglichen, dass die Druckentlastungsanordnung für einen Zugang in den Flugzeugabteilauslass der Anordnung leicht und schnell entfernt wird. Alle der dem Rand gemeinsamen Befestigungen sind bevorzugt aus Stahl oder einem anderen feuerbeständigen Material hergestellt.
13 und 14 stellen weiterhin die Wirkungen einer gekrümmten Haltewannenöffnung sowohl mit einer als auch ohne eine Abschrägung auf der Stromabwärtsseite dar.
Wie Fachleute verstehen werden, stellt eine gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildete Plattenanordnung ein schnelles Vollfreigabedruckentlastungssystem bereit, welches feuerbeständig ist. Während das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und beschrieben worden ist, wird man verstehen, dass verschiedene Änderungen daran vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Dekompressionsplattenanordnung (12), welche eine Einlassseite und eine Auslassseite aufweist, umfassend: (a) eine ringförmige Haltewanne (109), welche einen Innenrand, einen Außenrand und gegenüberliegende Seitenflächen, welche die Einlassseite und die Auslassseite der Anordnung definieren, aufweist; (b) einen Haltering (114), welcher an der Auslassseite der Wanne angebracht ist, wobei der Ring eine Mehrzahl von biegsamen Fingern (84) an seinem Innenrand aufweist; und (c) eine Druckentlastungsplatte (113), welche zwischen der Haltewanne (109) und dem Haltering (114) über den Mittelöffnungen darin positioniert ist, und welche dadurch in ihrer Position gehalten wird, dass der Rand der Platte zwischen der Wanne und den Fingern (84) des Halterings (22) festgeklemmt ist, (d) einen Grill (101), welcher an der Einlassseite der Anordnung (12) angebracht ist, und welcher die gesamte durch ihren Innenrand definierte Öffnung der Haltewanne überdeckt, wobei die Platte durch Biegen der Finger (84) aus dieser Position freigegeben werden kann, und wobei die Einlassseite des Grills wenigstens zwei nicht parallele ebene Flächen aufweist, und wobei die Einlassseite des Grills (101) eine konkave oder konvexe Form aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ablenkplatte (115) an der Auslassseite der Plattenanordnung angebracht ist, und wobei die Platte freigegeben werden kann, wenn ein Druck von wenigstens 14·10⁴ Pa (20 psi) auf die Einlassseite der Platte ausgeübt wird.
Dekompressionsplattenanordnung nach Anspruch 1, wobei der Innenrand der Haltewanne (109) eine Dicke von wenigstens 0,63 cm (0,25 Inch) aufweist, und wobei sein Profil so ausge formt ist, dass die Querschnittsfläche der Einlassseite größer als diejenige der Auslassseite ist.
Dekompressionsplattenanordnung nach Anspruch 2, wobei das Profil des Innenrands der Haltewanne eine durch einen Kegelschnitt erzeugte gekrümmte Form aufweist.
Dekompressionsplattenanordnung nach Anspruch 3, wobei die gekrümmte Form kreisförmig ist.
Dekompressionsplattenanordnung nach Anspruch 3, wobei die gekrümmte Form elliptisch ist.
Dekompressionsplattenanordnung nach Anspruch 2, wobei das Profil des Innenrands der Haltewanne eine Venturi-Form aufweist.
Dekompressionsplattenanordnung nach Anspruch 3, wobei die Haltewanne (109) eine Dicke von wenigstens 1,3 cm (0,5 Inch) aufweist, und wobei die Länge des Innenrandprofils eine Länge von wenigstens 3,8 cm (1,5 Inch) aufweist.
Dekompressionsplattenanordnung nach Anspruch 3, wobei die strömungsabwärtsseitige Kante des Innenrands ein strömungsaufweitendes Profil aufweist, welches aus einer Abschrägung oder einer durch einen Kegelschnitt erzeugten Kurve ausgewählt ist.
Dekompressionsplattenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Grill (101) vielfacettiert ist.
Dekompressionsplattenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Grill (101) eine konkave Form aufweist.
Dekompressionsplattenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Grill (101) eine konvexe Form aufweist.