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Regulierventil für Druckluftkammern von Luftfahrzeugen Die Erfindung
bezieht sich auf ein Reb ülierventil für Druckluftkammern bei Luftfahrzeugen mit
einem einerseits von der in der Kammer befindlichen Druckluft und anderseits durch
die Außenluft und eine gespeicherte, dem Einfluß der Druckluft entgegenwirkende
Kraft beeinflu,ßbaren Steuerkolben für den 2u- und Abfluß der Druckluft nach Patent
705 844.
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Beim Hauptpatent ändert sich während des Regelvorganges bzw. bei Änderung
der Flughöhe die Größe der gespeicherten Kraft praktisch nicht. Da diese gespeicherte
Kraft die Druckdifferenz zwischen Ka.mmzrin:nen- und -außendruek bestimmt, nämlich
dieser das. Gleichgewicht hält, ergibt sich beim Hauptpatent eine in allen Flughöhen
gleiche DrtuckdUferenz, solange nicht, wie es z. B. bei Erreichen vorn 3ooo m Höhe
im Sturzflug mittels eines Sicherheitsventils üblich ist, die Verbindung zwischen
Außenatmosphäre und dem Innern' der Druckkammer herbestellt wird. Diese Konstantlualtun
g der Druckdifferenz ist aber bei Sturzflügen aus großen Höhen für den menschlichen
Organismus schädlich, da dabei der Kammerinnendruck ebenso schnell «Tie der Außendruck
der Atmosphäre zunimmt.
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Die Erfindung schafft Abhilfe von dies@e-m übelstand dadurch, daß,
die auf den Kolben 1virken.de gespeicherte Kraft unter dem Einflu13einer vom Barometerdruck
abhängigen. Einrichtung gebracht wird, die die Differenz zwischen Kaminerinnen-und-au@ßendru@clkb:im
Steigen des Flugzeuges stetig zu- bzw. bei
seinem Sinken st,2tig
abnehmen läßt. Dabei ist unter einem Kolben im Sinne der Erfindung allgemein ein
Steuerglied zu verstehen, das auf die Veränderung der Druckdifferenz zwischen Kammerinnen-
und -außendruck der Atmosphäre mit einer Verstellhewegun g a@nspricht.
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Die gemäß der Erfindung bezweckte Gesetzmä f;>i.Bkeit des Druckverlaufes
ist in Fig. i schematisch dargestellt. Die OrdinateP des Druckdiagrammes bezeichnet
den Kammerinnendruck, während die Abszisse H die Flughöhe in Kilometern angibt.
Die: Kurvea gibt den Verlauf des Barometerdruckes in Abhängigkeit von der Höhe wieder,
während die Kurve b der. Verlauf des Kammerinnendruckes in Abhängigkeit von der
Flughöhe. darstellt. Wie ersichtlich, nimmt der zwischen beiden Kurven liegende
Differenzdruck d p mit zwnehmender Höhe stetig zu. Dies hat zur Folge, daß der Kammerinnendruck
mit abnehmender Flughöhe: ivesjntlich langsamer zunimmt als der Barometerdruck.
Auf diese N\'eise werden Schädigungen des Organismus der Kammerinsassen auch bei
raschen Sturzflügen. über große Höhlen vermieden. Als Beispiel ist in Bestrich elten
Linien der Fall eingezeichnet, dadä sich das Flugzeug in einer Höhe von
7000 m befindet. In diesem Fall entspricht der Kainmerinnendruckerst einer
Höhe von 3000 1n. Bei einer bevorzugten Ausführungsform dr Erfindung besteht
ein weiterer Unterschied gegenüber dem Hauptpatent darin, daß der die Druckluftregulierwng
in der Drulckluftl@ammer bewirkende, an diese unmittelbar a:ngeschlossene Ventilteil
einen voll dem Steuerkolben mittelbar gesteuerten Bauteil bildet. Demgegenüber bildet
beim Hauptpatent dieser Ventilteil zugleich den von den Regelgrößen beeinflußten
Steuerkolb,n, und dies hat die u@nli@ebsame Erscheinung zur Folge, daß die g#,-wünschte-RegelBesetzmäßigkei:.t
von, den,Kräften gestört wird, die die Strömung im Ventil auf den Steuerkolben unmittelbar
ausübt. Die gemäß der Erfindung vorzugsweise vorgesehene Trennung des eigentlichen
Ventilteils von dem Meßteil für die Regelgrößen eerlaubt null eine Herabsetzung
dieser unerwünschten Beeinflussung des Regelvorganges. Im besonder:eti Maße gelingt
dies bei der bevorzugten Ausführung der Erfindung dadurch, da.ß das unmittelbar
an die Druckluftkammer angeschlossene Ventil als Drehschieber für gleichzeitige
Regelung von Zu- und Abfluß der Druckluft ausgebildet ist. Dabei ist wesentlich,
daß die :eine besondere Feinfühligkeit der Regelung bewirkende gleichzeitige Steu@erung
licht nur des Druckluftabflusses, sondern, auch des Drwckluftzuflusses, wie sie
im Hauptpatent vorgesehen ist, dort aber besondere Störkräfte: durch die Ventilströmung
mit sich bringt, auch bei der vorliegenden rrfindung beibehalten wird.
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In Fig. 2 bis 4. der Zeichnung ist scllciiiatisch eine bevorzugte
Ausführungsform der Erfindung beispielsweise dargestellt, uaidzwar zeigt Fig. a
die gesamte Anordnung und Fig. 3 und q. je einen Schnitt durch den als Regelventil
dienenden Steuerschieber iai der Druckluftzufuhr- und -abflußleitung.
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Die für die Erfindung wesentliche, vam Barometerdruck abhängige Einrichtung
besteht aus einer Aneroiddos@e i, die.mit dem einen Arm eines doppelarmigen Hebels
z gelenkig verbunden ist, der um eine flugzeugfeste Achse 3 schwenkbar angeordnet
ist. Der andere Arm dieses Hebels ist über eine Stoßstange q. gelenkig mit feiner
Führungsplatte 5 verbunden, die auf die in einem Hohlkörper 6 angeordnete Feder
7 einwirkt, welche die vorerwähnte gespeicherte Kraft darstellt.
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Ein Steuerkolben 8 ist in einem Zylinder g verschiebbar a:nge,or.dnet,
der über eine Leitung io mit der Druckkammer ii üi Verbindung steht. Auf diese Weise
wird die Unterseite des Steuerkolbens von dein Kammerinnendruck bcaufschlagt, während
seine Oberseite unter der Einwirkung des Druckes der oberen Atmosphäre steht, die
durch eine Üffnung 2o zum Zylinder Zutritt hat.
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Der Steuerkolben 8 ist mittels einer Kolbenstange 12 gelenkig mit
dem einen Arm eines doppelarmigen Hebels 13 verbunden, der fest auf einer flugzeugfest
gelagerten Achse 1.1 sitzt. Diese Acb:se ist mit dem beweglichen Teil des Drehschiebers
15 verbunden, der in der Druckluftabflußleitung ig gemäß Fig. 3 und in der Druckluftzufuhrleitung
i8 gemäß Fig. a ausgebildet ist. Das andere Ende des Hebels 13 ist mittels eines
Lenkers 16 an eine Führungsplatte 17 angeschlossen, die von der Steuerfeder 7 beaufschlagt
wird.
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Der Steuerschieber 15 regelt gleichzeitig sowohl den Durchtritt durch
die Luftzufuhrleitung 18 zur Druckkammer als auch den Ab.-fluß der Druckluft aus
der Druckkammer, der durch die Leitung ig vor sich geht.
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Die Wirkungsweise des Regulierventils ist folgende: In Bodennähe ist
die eine gewisse Federkraft verkörpernde Aneroiddose fast vollkommen zusammengedrückt
und belastet die Steuerfeder 7 sehr schwach. Wirkt nun auf den Steuerkolben 8 nur
ein geringer Überdruck des Kammerlnnendruckes über den Atmosphärendruck ein, so
wird dadurch der Kolben in dem Zylinder g aufwärts bewegt und der Doppelhebel 13
um seine Achse 1.1 entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt. Hierdurch wird der zuvor
vollkommen geöffnete Steuerschieber in der Luftzufuhrleitung 18 mehr und mehr gemäß
Fig. 4 geschlossen,
während gleichzeitig die zuvaretwa halb geschlossene
Luftaustrittsöffnung in der Leitung 18 durch den Steuerschieber gemäß Fig.3 vergrößert
wird.
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Entsprechend der Abnahme des Barometerdruckes bei zunehmender Flughöhe
dehnt sich die Aneroiddose aus; da die Anexoiddose seine vorgespannte Feder darstellt,
vergrößert diese Ausdehnung die auf die Führungsplatte 17 wirkende Federkraft. Die
gesamte bei 16 wirkende Kraft sucht also nun m1 Uhrzeigersinn der Drehung des Hebels
13 entgegenzuwirken, welche entgegen dem Uhrzeigersinn dadurch entsteht, daß der
Druck an der Obierseite des Steuerkolbens 8 abnimmt. Diesü Abnahme des atmosphärischen
Druckes hat, wie oben be-
schrieben, zunächst eine Drosselung des Ventilquerschnittes
der Leitung 18- und eine Vexg ößerumg des Ventilquexschnittes der Leitung i9 zur
Folge. Dabei ergibt sich seine Ab-
nahme des Innendruckes in der Kammer, der
jedoch die gleichzeitig auftretende Ausdehnung der Aneroiddose gentgegenwirkt. Die
Luftzufuhr wird also auf einen bleibenden Mittelwert schon bei seinem höheren Innendruck
eingestellt, als ger :ohne die Aneroiddose erreicht wurde.
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Steigt, also sein Flugzeug von 3ooo auf 5ooo m, so wird während dieser
Steigerung der Hebel 13 entgegen dem Uhrz@eigersinn sio, lange verschwenkt werden
bzw. so lange außerhalb seiner Mittelstellung gehalten, bis. der dieser Höhe von
5000 m zuggeordnete Differenzdruck zwischen Kammerdruck und Atmiosphäre erreicht
ist; während der geschilderten vorübergehenden Ventilverstellung bleibt natürlich
der Luftdurchsatz durch die Kammer in gewissen Grenzen aufrechterhalten, ist aber
beim Steigen vorübergehend kleiner und umgekehrt beim Fallgen der Flugzeuge vorübergehend
größer.
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Fliegt das Flugzeug nun in der Höhe von 5000 m weiter, ohne
zu steigen oder zu sinken, dann gerät das Ventil, bedingt durch die Konstanten der
elastischen Größen, wieder in seine Mittelstellung und gewährleistet den gleichen
Luftdurchsatz trotz verändertem Innendruck in der Kammer. Führt nun ein mit seiner
derartigen Einrichtung ausgerüstetes Flugzeugeinen Sturzflug aus, so ergibt sich
aus dem Schaubild der Fig. i, daß ein plötzlicher Druckabfall iiZ der Kabine nicht
eintreten kann, da sich einerseits die Aneroiddosie i wieder zusammenzieht und sie
hierdurch die Feder 7 wieder entsprechend entspannt und anderseits der Kolben 8
nach unten bewegt wird, so daß die Luftaustrittsöffnung verengt und d-e Lufteintrittsöffnum,g
erweitert wird. Es fließt also mehr Luft im. die Kammer, als aus ihr heraustreten
kann, so daß gleichzeitig zur Aufrechterhaltung des Luftdurchsatzes .eine Änderung
der Differenz zwischen, Außen- und Innendruck herbeigeführt wird.