EP2446183A1 - Strömungsbegrenzer und verwendung eines strömungsbegrenzers in einem luftverteilungssystem eines klimatisierungssystems eines flugzeugs - Google Patents

Strömungsbegrenzer und verwendung eines strömungsbegrenzers in einem luftverteilungssystem eines klimatisierungssystems eines flugzeugs

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EP2446183A1
EP2446183A1 EP10723593A EP10723593A EP2446183A1 EP 2446183 A1 EP2446183 A1 EP 2446183A1 EP 10723593 A EP10723593 A EP 10723593A EP 10723593 A EP10723593 A EP 10723593A EP 2446183 A1 EP2446183 A1 EP 2446183A1
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EP
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air
resistance element
flow restrictor
flow
absorber
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10723593A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Joakim Holmgren
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Airbus Operations GmbH
Original Assignee
Airbus Operations GmbH
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Publication date
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Publication of EP2446183A1 publication Critical patent/EP2446183A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16L55/02—Energy absorbers; Noise absorbers
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    • F16L55/02709—Throttle passages in the form of perforated plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D13/00—Arrangements or adaptations of air-treatment apparatus for aircraft crew or passengers, or freight space
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    • F16L55/0331—Noise absorbers by inserting an elongated element in the pipe
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/08—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/24—Means for preventing or suppressing noise
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    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8376—Combined

Definitions

  • the invention relates to a flow restrictor, a use of a flow restrictor in an air distribution system of an air conditioning system of an aircraft and an aircraft with at least one air conditioning system, at least one air distribution system and at least one flow restrictor according to the invention.
  • flow restrictors are used to cause a desired air flow rate based on an input air pressure.
  • a plurality of air lines are connected to a pressure source and individual flow restrictors with different flow resistance parameters set the desired air flow rates in the air lines.
  • flow restrictors are designed in the form of air line pieces, in which a pinhole is integrated, through which a certain flow resistance is generated. Due to the abrupt change in the cross section, turbulent flow fields occur in the area around the aperture, which also surround a strongly directed air jet. This creates a turbulent flow noise, which, in view of the large number of flow restrictors used in complex air distribution systems, for example in vehicles, for passengers as a Noise pollution represents. Furthermore, the turbulence level behind a panel is problematic because downstream line components, eg. As air outlets, cause more noise in turbulent flow than in turbulence-free flow. To reduce the noise emitted by a conventional flow restrictor, additional mufflers are typically placed downstream of the orifice. This makes a flow restrictor quite heavy and also extends in the radial direction to the outside than the actual air line, so that in this way the integration of air lines, for example in vehicles with limited space is difficult.
  • the object of the invention could therefore be to propose a flow restrictor in which the lowest possible noise occurs, which generates the lowest possible turbulence level and has a compact design.
  • An inventive flow restrictor has a line piece with an air inlet and an air outlet.
  • This line piece could correspond in its outer dimensions of the air line whose volume flow is to be adjusted by the flow restrictor.
  • the line piece could have a round, for example a circular, an angular or a differently shaped cross-section, by which the invention should not be limited.
  • the flow restrictor according to the invention further comprises at least one resistance element, which is positioned within the line piece.
  • This resistance element imposes a predetermined flow resistance on an air flow that runs from the air inlet to the air outlet. To substantially improve the ordered flow through the resistance element, this could at least partially in one extend axial direction of the pipe section. It does not matter whether the extension is upstream or downstream or, for example, in some areas downstream and upstream.
  • the resistance element is perforated at least in regions.
  • a significant advantage of an at least partially perforated resistance element is that no central and highly directed air jet is created by a plurality of perforation openings, which is surrounded by turbulent flow fields. Rather, depending on the selection of the size and the number of perforation openings, a more orderly air flow is to be expected, in which the turbulent portion keeps within narrow limits and thus reduces noise in the imprint of the flow resistance.
  • the resistance element By extending the resistance element in the axial direction, the area of the resistance element through which flow is increased, so that, for example, a larger number of perforation openings is possible, wherein the diameter of the perforation openings can be selected smaller.
  • the resistance element could at least partially have a curvature. This allows a very simple production, for example, if the resistance element is made of a thin sheet and the curvature can be made by a simple deep drawing or the like.
  • a significant increase in the area of the resistance element through which flow passes is effected in an advantageous embodiment of the flow limiter according to the invention by selecting a conical shape which determines at least part of the shape of the resistance element.
  • This conical shape could, for example, extend downstream within the line piece, could simultaneously be symmetrical and have a rounded tip.
  • the flow restrictor according to the invention is not limited thereto, but it can also be selected depending on the outer shape of the pipe section asymmetric shapes of the resistive element, continue to have the Tip of the cone shape should not be rounded.
  • the cone shape is particularly well suited to minimize the turbulence level of the flow behind the resistive element.
  • the resistance element or the line piece resistance element has a radial air-impermeable region which extends from an outer radial boundary to an inner radial boundary perpendicular to the flow direction.
  • the resistance element could have a circular ring which is distinguished by an outer and an inner radial boundary.
  • the outer radial boundary of the air-impermeable region of the resistance element to the inside of the pipe section while the inner radial boundary of this region, for example, connects to a conical shape or a curvature. Since in this subsequent form is particularly advantageous full-surface material that is penetrated only by perforation, turbulent flow will hit here with appropriate selection of the inner radial boundary and gently discharged downstream.
  • an absorber material in the form of an absorber is additionally positioned downstream of the resistance element, the turbulence possibly remaining and extending in an outer radial region and the associated noise development weakens.
  • a small distance between the perforation openings and the absorber is advantageous for damping any noise developments.
  • the absorber material extends in an advantageous embodiment of the flow restrictor according to the invention from the inside of the pipe section to the inner radial boundary of the resistance element, which, as already described above, is impermeable to air in this area.
  • an influencing of the air flow extending from the resistance element can be limited in a targeted manner, with only turbulent and radially outwardly extending flow components or noise components being attenuated by the absorber material.
  • the radial extent of the absorber material is reduced in the flow direction at least in one region.
  • the thickness of the absorber material in the flow direction could decrease so that the absorber material leaks outward from the inner radial boundary.
  • the diameter and the number of perforation openings of the resistance element are selected such that they decrease toward a center axis of the line piece. This can be explained by the fact that, in the case of resistance elements extending in the axial direction, the air pressure in the radial direction tends to increase in the direction of the center axis of the line piece, which can be compensated for by reduced perforation opening diameter, so that the radial pressure field behind the resistance element is compensated. This also counteracts a noise.
  • the resistance element can optionally be covered at least in regions by a cover element, so that the number of available perforation openings decreases and thus the flow resistance increases.
  • its axial position can be adjusted by an axial adjusting element, so that the distance to an air-impermeable region, to edges of an absorber or the like can be adjusted.
  • a flow restrictor according to the invention need not only have a single resistance element but also a plurality of such resistance elements. It is also conceivable to combine a plurality of resistance elements with one another, so that, for example, a first resistance element extends from the inside of the line piece to the center axis of the line piece and is supplemented by a second, radially smaller extending resistance element in such a way that the second resistance element adjoins the first resistance element Resistive element is placed.
  • the object is further achieved by the use of such flow restrictors according to the invention in an air distribution system of an air conditioning system of an aircraft and by an aircraft having at least one air conditioning system and at least one air distribution system.
  • the air ducts can be designed harmoniously with integrated flow restrictors, so that they are not only easy to lay, but also cause a very low noise level.
  • Fig. 1 shows a schematic view of the flow restrictor according to the invention in a lateral section.
  • Fig. 2 shows a schematic view of the flow restrictor according to the invention in a lateral section with attached cover.
  • FIG. 3 shows a flow restrictor according to the invention in a schematic view in a lateral section with two resistor elements combined with one another.
  • FIGS. 4a to 4d show further exemplary embodiments of a flow limiter according to the invention in lateral sectional views.
  • FIG. 5 shows an aircraft with an air conditioning system and an air distribution system with at least one flow limiter according to the invention in a plan view.
  • an inventive flow limiter 2 is shown, which is provided from a line piece 4 with an air inlet 6 and an air outlet 8.
  • a resistance element 10 is arranged, which extends in the flow direction 12 in the axial direction of the pipe section 4.
  • the resistance element 10 has a conical region 14 which has a series of perforation openings 16. Through the perforation openings 16, air flowing from the air inlet 6 can reach the air exit 8, wherein a particularly harmonic flow pattern with a low noise development can be generated by a relatively high number of perforation openings 16.
  • the resistance element 10 furthermore has an air-impermeable region 18 arranged perpendicular to the flow direction 12 and extending from the inner side 20 of the line piece 4 in the direction of the central axis 22 of the flow limiter 2 according to the invention.
  • an annular diaphragm area is created at a circular cross-section of the pipe section 4, through which a part of the Pressure difference of the air flowing through is caused. Any turbulences that arise at an inner boundary 24 of the air-impermeable region 18 are significantly attenuated by the subsequent conical region 14, whereby a generation of noise is counteracted.
  • the air-impermeable region 18 also has an outer radial boundary 26, which terminates with the inner side 20 of the pipe section 4.
  • an absorber 28 which extends from the outer radial boundary 26 or from the inner side 20 of the line piece 4 to the inner radial boundary 24 of the resistance element 10 and runs downstream from the resistance element 10.
  • the thickness of the absorber 28 along the resistance element 10 remains constant and then decreases until the absorber 28 completely runs off to the inside 20 of the line piece 4.
  • a stepped termination would create turbulence and noise.
  • the air-impermeable region 18 can serve as a radial delimitation for the absorber 28, so that the air flow to the absorber runs harmoniously.
  • the absorber 28 serves to diminish any noise caused by turbulent portions of the air flow through the perforation openings 16. Similarly, it is also capable of mitigating any pre-existing noise, such as the noise of an upstream blower.
  • FIG. 2 shows a modification of the flow restrictor according to the invention, in which an additional cover element 30 is placed on the conical region 14 of the resistance element 10. This serves to close off some perforation openings 16 and thus to calibrate the flow restrictor 2 according to the invention. This is particularly advantageous when a larger air distribution system is set up and standardized flow restrictors 2 according to the invention have to be provided.
  • the calibration of the air distribution system may then be performed by adjusting corresponding cover members 30.
  • a standardized thin-walled component made of an elastic plastic material could also be used, which can easily be cut to size with a pair of scissors and thus can be easily adapted to be glued onto the resistance element 10.
  • the inner diameter of the air-impermeable region can be reduced, so that it is less than the inner diameter of the absorber 28.
  • a resistance element 10 is also realized in the form of a conical region 14 with an outer air-impermeable region 18.
  • a second resistance element 32 is used, which likewise has a perforation and is applied to an inner side 34 of the conical region 14 of the resistance element 10. This serves to further increase the generated pressure difference and thus the flow resistance with simultaneous compact maintenance of the flow restrictor 2 according to the invention.
  • FIGS. 4a to 4d show modifications of the flow restrictor 2 according to the invention with a flow-resistant resistance element 36 and optionally an orifice plate 38 arranged upstream thereof. 4d shows that an inflow line 48 can have a significantly smaller diameter than the flow restrictor according to the invention.
  • the resistance element 36 has at its upstream and downstream side on an axial adjustment mechanism in the form of a threaded rod 40 which is in engagement with a threaded nut 42, wherein the threaded nut 42 is supported on the orifice plate 38 or the inflow line 48.
  • the support can be realized, for example, by a well air-permeable, cross-type body 44.
  • the axial adjustment mechanism serves to adjust the axial position of the resistance element 36 relative to the pinhole 38 or to the inflow line 48, thereby adjusting the achievable differential pressure.
  • the flow restrictor 2 has an absorber 46, which has a continuous or variable in the longitudinal direction, so that approximately the radial extent of the absorber 46 from the pinhole 38 to behind the resistor element 36 decreases slowly or in stages.
  • a surface 50 arranged in the region of the perforated plate 38 or the inflow line 48 and facing the resistance element 36 could have the shape of a conical section, so that a flow channel which is as continuous as possible is formed between the resistance element 36 and the absorber 46.
  • the clear distance between the upstream facing surface of the resistance element 36 and the surface 50 of the absorber 46 is significantly responsible for the set pressure difference.
  • the absorber 46 may extend radially further than the line piece 4, as shown in Fig. 4b and 4c. In this case, the area directed toward the resistance element 36 of the absorber 46 can be limited by a perforated cover 52.
  • FIGS. 4a to 4d can also be carried out without absorber 46 and also a resistance element 10 or 32 shown in FIGS. 1 to 3 can be equipped with an axial adjustment mechanism.
  • the resistive elements 32 and 36 can be hard-hard, d. H. Sound reflective or designed as an absorber.
  • FIG. 5 shows an aircraft 54 which typically employs a very extensive air distribution system to supply air to various air conditioning zones in the fuselage 56 of the aircraft. So that a constant air supply can take place in all areas of the hull 56, numerous flow restrictors 2 according to the invention are to be used in the air distribution system to be used, which have the particular advantage of very low noise development, especially with regard to use in an aircraft 54.

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Abstract

Ein Strömungsbegrenzer (2) weist ein Leitungsstück (4) mit einem Lufteingang (6) und einem Luftausgang (8) und mindestens ein Widerstandselement(10, 32, 36) auf. Das Widerstandselement(10, 32, 36) ist innerhalb des Leitungsstücks (4) positioniert und prägt einer von dem Lufteingang (6) zu dem Luftausgang (8) verlaufenden Luftströmung einen vorbestimmten Strömungswiderstand auf. Bevorzugt erstreckt sich das Widerstandselement (10, 32, 36) zumindest teilweise in einer axialen Richtung des Leitungsstücks (4). Ein derartiger Strömungsbegrenzer (2) dient zum Einstellen eines Luftvolumenstroms und weist eine besonders geringe Eigengeräuschentwicklung auf.

Description

Strömungsbegrenzer und Verwendung eines Strömungsbegrenzers in einem Luftverteilungssystem eines Klimatisierungssystems eines Flugzeugs
BEZUGAUF ZUGEHÖRIGE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der US-Provisional Patentanmeldung Nr. 61/219,074, eingereicht am 22. Juni 2009 und der deutschen Patentanmeldung Nr. 10 2009 029 875.4, eingereicht am 22. Juni 2009, deren Inhalte hierin durch Referenz inkorporiert werden.
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft einen Strömungsbegrenzer, eine Verwendung eines Strömungsbegrenzers in einem Luftverteilungssystem eines Klimatisierungssystems eines Flugzeugs sowie ein Flugzeug mit mindestens einem Klimatisierungssystem, mindestens einem Luftverteilungssystem und mindestens einen erfindungsgemäßen Strömungsbegrenzer.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In einer Vielzahl von Luftverteilungssystemen werden Strömungsbegrenzer eingesetzt, um ausgehend von einem Eingangsluftdruck einen gewünschten Luftvolumenstrom zu verursachen. Bei der Konzeption eines Luftverteilungssystems werden eine Vielzahl von Luftleitungen an eine Druckquelle angeschlossen und einzelne Strömungsbegrenzer mit unterschiedlichen Strömungswiderständen Parametern stellen die gewünschten Luftvolumenströme in die Luftleitungen ein.
Üblicherweise sind derartige Strömungsbegrenzer in Form von Luftleitungsstücken ausgeführt, in denen eine Lochblende integriert ist, durch die ein gewisser Strömungswiderstand erzeugt wird. Aufgrund der abrupten Querschnittsänderung treten im Bereich um die Blendenöffnung herum turbulente Strömungsfelder auf, die zudem einen stark gerichteten Luftstrahl umgeben. Hierdurch entsteht ein turbulentes Strömungsgeräusch, was sich angesichts der Vielzahl verwendeter Strömungsbegrenzer in komplexen Luftverteilungssystemen, beispielsweise in Fahrzeugen, für Passagiere als eine Lärmbelästigung darstellt. Weiterhin ist der Turbulenzpegel hinter einer Blende problematisch, da nachgeschaltete Leitungskomponenten, z. B. Luftauslässe, bei turbulenter Anströmung mehr Lärm verursachen als bei turbulenzfreier Anströmung. Zum Verringern des von einem herkömmlichen Strömungsbegrenzer abgegebenen Geräuschs werden üblicherweise stromabwärts der Blende zusätzliche Schalldämpfer angeordnet. Dadurch wird ein Strömungsbegrenzer recht schwer und erstreckt sich zudem in radialer Richtung weiter nach außen als die eigentliche Luftleitung, so dass hierdurch die Integration von Luftleitungen beispielsweise in Fahrzeugen mit begrenztem Bauraum erschwert wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe der Erfindung könnte demnach darin liegen, einen Strömungsbegrenzer vorzuschlagen, bei dem eine möglichst geringe Geräuschentwicklung auftritt, der einen möglichst geringen Turbulenzpegel erzeugt und der einen kompakten Aufbau aufweist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Strömungsbegrenzer, wie in dem ersten unabhängigen Anspruch angegeben.
Ein erfindungsgemäßer Strömungsbegrenzer weist ein Leitungsstück mit einem Lufteingang und einem Luftausgang auf. Dieses Leitungsstück könnte in seinen äußeren Abmessungen der Luftleitung entsprechen, deren Volumenstrom durch den Strömungsbegrenzer eingestellt werden soll. Das Leitungsstück könnte einen runden, beispielsweise einen kreisrunden, einen eckigen oder einen andersartig geformten Querschnitt aufweisen, durch den die Erfindung nicht beschränkt werden soll.
Der erfindungsgemäße Strömungsbegrenzer weist ferner mindestens ein Widerstandselement auf, das innerhalb des Leitungsstücks positioniert ist. Dieses Widerstandselement prägt einer Luftströmung, die vom Lufteingang zum Luftausgang verläuft, einen vorbestimmten Strömungswiderstand auf. Zur wesentlichen Verbesserung der geordneten Strömung durch das Widerstandselement könnte sich dies zumindest teilweise in einer axialen Richtung des Leitungsstücks erstrecken. Es ist dabei nicht erheblich, ob die Erstreckung stromaufwärts oder stromabwärts erfolgt oder beispielsweise auch bereichsweise stromabwärts und stromaufwärts.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Strömungsbegrenzers ist das Widerstandselement zumindest bereichsweise perforiert. Ein wesentlicher Vorteil eines zumindest bereichsweise perforierten Widerstandselements liegt darin, dass durch eine Vielzahl von Perforationsöffnungen kein zentraler und stark gerichteter Luftstrahl entsteht, der von turbulenten Strömungsfeldern umgeben wird. Vielmehr ist, je nach Auswahl der Größe und der Anzahl der Perforationsöffnungen, eine geordnetere Luftströmung zu erwarten, bei denen sich der turbulente Anteil in engen Grenzen hält und damit eine Geräuschentwicklung bei der Aufprägung des Strömungswiderstands verringert.
Durch eine Erstreckung des Widerstandselements in axialer Richtung wird die durchströmte Fläche des Widerstandselements vergrößert, so dass beispielsweise eine größere Anzahl von Perforationsöffnungen möglich ist, wobei die Durchmesser der Perforationsöffnungen kleiner gewählt werden können.
In einer vorteilhaften Ausführungsform könnte das Widerstandselement zumindest teilweise eine Wölbung aufweisen. Dies erlaubt eine sehr einfache Fertigung, beispielsweise dann, wenn das Widerstandselement aus einem dünnen Blech hergestellt ist und die Wölbung durch ein einfaches Tiefziehen oder dergleichen hergestellt werden kann.
Eine wesentliche Vergrößerung der durchströmten Fläche des Widerstandselements erfolgt bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Strömungsbegrenzers durch Wählen einer Kegelform, die zumindest einen Teil der Form des Widerstandselements bestimmt. Diese Kegelform könnte sich beispielsweise stromabwärts innerhalb des Leitungsstücks erstrecken, könnte gleichzeitig symmetrisch ausgebildet sein und eine abgerundete Spitze aufweisen. Der erfindungsgemäße Strömungsbegrenzer ist allerdings nicht hierauf beschränkt, sondern es können auch je nach äußerer Form des Leitungsstücks asymmetrische Formen des Widerstandselements ausgewählt werden, weiterhin muss die Spitze der Kegelform nicht abgerundet sein. Die Kegelform ist besonders gut dazu geeignet, den Turbulenzpegel der Strömung hinter dem Widerstandselement zu minimieren.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Strömungsbegrenzers weist das Widerstandselement oder das Leitungsstück Widerstandselement einen radialen luftundurchlässigen Bereich auf, der sich ausgehend von einer äußeren radialen Grenze bis zu einer inneren radialen Grenz senkrecht zur Strömungsrichtung erstreckt. Dies bedeutet beispielsweise bei einem kreisförmigen Querschnitt des Leitungsstücks, dass das Widerstandselement einen Kreisring aufweisen könnte, der sich durch eine äußere und eine innere radiale Grenze auszeichnet. Durch Auswahl dieser radialen Grenzen des luftundurchlässigen Bereichs des Widerstandselements kann bereits eine gewisse Druckdifferenz über das Widerstandselement aufgebaut werden, während an diesem luftundurchlässigen Bereich entstehende Turbulenzen durch die anschließende Formgestaltung im Sinne der Erfindung abgeschwächt oder aufgelöst werden. Der luftundurchlässige Bereich kann auch durch eine Lochblende mit verhältnismäßig großer Öffnung realisiert sein, die an dem Leitungsstück angeordnet ist.
So reicht in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Strömungsbegrenzers die äußere radiale Grenze des luftundurchlässigen Bereichs des Widerstandselements an die Innenseite des Leitungsstücks, während die innere radiale Grenze dieses Bereichs beispielsweise an eine Kegelform oder eine Wölbung anschließt. Da sich in dieser anschließenden Form besonders vorteilhaft vollflächiges Material befindet, das lediglich von Perforationsöffnungen durchsetzt ist, wird turbulente Strömung bei entsprechender Auswahl der inneren radialen Grenze hier auftreffen und sanft stromabwärts ausgeleitet werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Strömungsbegrenzers ist zusätzlich stromabwärts von dem Widerstandselement ein Absorbermaterial in Form eines Absorbers positioniert, das eventuell verbleibende und sich in einem äußeren Radialbereich erstreckende Turbulenzen und die damit verbundene Geräuschentwicklung abschwächt. Ein geringer Abstand zwischen den Perforationsöffnungen und dem Absorber ist zur Dämpfung etwaiger Geräuschentwicklungen von Vorteil.
Das Absorbermaterial erstreckt sich in einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Strömungsbegrenzers von der Innenseite des Leitungsstücks bis zu der inneren radialen Grenze des Widerstandselements, das, wie bereits vorangehend geschildert, in diesem Bereich luftundurchlässig ist. Hierdurch kann gezielt eine Beeinflussung der aus dem Widerstandselement verlaufenden Luftströmung begrenzt werden, wobei lediglich turbulente und sich radial nach außen erstreckende Strömungsanteile bzw. Geräuschanteile durch das Absorbermaterial abgeschwächt werden.
Es ist weiterhin vorteilhaft, bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfmdungs- gemäßen Strömungsbegrenzers, dass sich die radiale Erstreckung des Absorbermaterials in Strömungsrichtung zumindest in einem Bereich verringert. So könnte etwa die Stärke des Absorbermaterials in Strömungsrichtung verringern, so dass das Absorbermaterial von der inneren radialen Grenze nach außen ausläuft.
Besonders bevorzugt sind Durchmesser und Anzahl der Perforationsöffnungen des Widerstandselements derart gewählt, dass sie sich zu einer Mittelachse des Leitungsstücks hin verringern. Dies ist dadurch zu begründen, dass bei sich in axialer Richtung erstreckenden Widerstandselementen tendenziell der Luftdruck in radialer Richtung zur Mittelachse des Leitungsstücks hin vergrößert, was durch verringerte Perforations- öffnungsdurchmesser ausgeglichen werden kann, so dass das radiale Druckfeld hinter dem Widerstandselement ausgeglichen ist. Dies wirkt auch einer Geräuschentwicklung entgegen.
Zum verbesserten Einstellen des gewünschten Strömungswiderstands kann das Widerstandselement wahlweise durch ein Abdeckelement zumindest bereichsweise abgedeckt werden, so dass die Anzahl der zur Verfügung stehenden Perforationsöffnungen sinkt und damit der Strömungswiderstand steigt. In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Strömungsbegrenzers ist dessen axiale Position durch ein axiales Verstellelement einstellbar, so dass etwa der Abstand zu einem luftundurchlässigen Bereich, zu Kanten eines Absorbers oder dergleichen eingestellt werden können.
Es ist für einen Fachmann verständlich, dass ein erfindungsgemäßer Strömungsbegrenzer nicht nur ein einziges Widerstandselement aufweisen muss, sondern auch mehrere derartige Widerstandselemente. Es ist ferner auch denkbar, mehrere Widerstandselemente miteinander zu kombinieren, so dass sich beispielsweise ein erstes Widerstandselement von der Innenseite des Leitungsstücks zur Mittelachse des Leitungsstücks hin erstreckt und durch ein zweites, radial geringer erstreckendes Widerstandselement derart ergänzt wird, dass das zweite Widerstandselement auf das erste Widerstandselement aufgesetzt wird.
Die Aufgabe wird weiterhin durch die Verwendung derartiger erfindungsgemäßer Strömungsbegrenzer in einem Luftverteilungssystem eines Klimatisierungssystems eines Flugzeugs gelöst sowie durch ein Flugzeug mit mindestens einem Klimatisierungssystem und mindestens einem Luftverteilungssystem. Die Luftleitungen können harmonisch mit integrierten Strömungsbegrenzern gestaltet werden, so dass sie sich nicht nur einfach verlegen lassen, sondern auch eine sehr geringe Geräuschentwicklung verursachen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den Figuren. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich und in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung auch unabhängig von ihrer Zusammensetzung in den einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbeziehungen. In den Figuren stehen weiterhin gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Objekte.
Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Strömungsbegrenzers in einem seitlichen Schnitt. Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Strömungsbegrenzers in einem seitlichen Schnitt mit aufgesetztem Abdeckelement.
Fig. 3 zeigt einen erfindungsgemäßen Strömungsbegrenzer in einer schematischen Ansicht in einem seitlichen Schnitt mit zwei miteinander kombinierten Widerstandselementen.
Fig. 4a bis 4d zeigen weitere Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Strömungsbegrenzers in seitlichen Schnittansichten.
Fig. 5 zeigt ein Flugzeug mit einer Klimaanlage und einem Luftverteilungssystem mit mindestens einem erfindungsgemäßen Strömungsbegrenzer in einer Draufsicht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EXEMPLARISCHER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
In Fig. 1 wird ein erfindungsgemäßer Strömungsbegrenzer 2 gezeigt, der aus einem Leitungsstück 4 mit einem Lufteingang 6 und einem Luftausgang 8 versehen ist. Innerhalb des Leitungsstücks 4 ist ein Widerstandselement 10 angeordnet, welches sich in Strömungsrichtung 12 in axialer Richtung des Leitungsstücks 4 erstreckt. Exemplarisch weist das Widerstandselement 10 einen kegelförmigen Bereich 14 auf, der eine Reihe von Perforationsöffnungen 16 besitzt. Durch die Perforationsöffnungen 16 kann vom Lufteingang 6 strömende Luft zum Luftausgang 8 gelangen, wobei durch eine relativ hohe Anzahl von Perforationsöffnungen 16 ein besonders harmonisches Strömungsbild mit einer geringen Geräuschentwicklung erzeugt werden kann.
Das Widerstandselement 10 weist weiterhin einen senkrecht zur Strömungsrichtung 12 angeordneten luftundurchlässigen Bereich 18 auf, der sich von der Innenseite 20 des Leitungsstücks 4 in Richtung zur Mittelachse 22 des erfindungsgemäßen Strömungsbegrenzers 2 erstreckt. Hierdurch wird bei kreisförmigem Querschnitt des Leitungsstücks 4 ein ringförmiger Blendenbereich geschaffen, durch den ein Teil der Druckdifferenz der durchströmenden Luft hervorgerufen wird. Etwaige Turbulenzen, die an einer inneren Grenze 24 des luftundurchlässigen Bereichs 18 entstehen, werden durch den anschließenden kegelförmigen Bereich 14 deutlich abgeschwächt, wodurch einer Geräuscherzeugung entgegengewirkt wird. Der luftundurchlässige Bereich 18 weist weiterhin eine äußere radiale Grenze 26 auf, die mit der Innenseite 20 des Leitungsstücks 4 abschließt.
Ferner befindet sich innerhalb des erfindungsgemäßen Strömungsbegrenzers 2 ein Absorber 28, der sich von der äußeren radialen Grenze 26 bzw. von der Innenseite 20 des Leitungsstücks 4 bis zur inneren radialen Grenze 24 des Widerstandselements 10 erstreckt und von dem Widerstandselement 10 stromabwärts verläuft. Exemplarisch bleibt die Dicke des Absorbers 28 entlang des Widerstandselements 10 konstant und verringert sich anschließend, bis der Absorber 28 vollständig zur Innenseite 20 des Leitungsstücks 4 ausläuft. Ein stufenförmiger Abschluss würde Turbulenzen und Lärm erzeugen. Es sei an dieser Stelle anzumerken, dass die Dicke des Absorbers 28 nicht konstant bleiben muss, sondern auch zur stärkeren Dämpfung verschiedener Frequenzen veränderlich gestalten kann. Der luftundurchlässige Bereich 18 kann als radiale Abgrenzung für den Absorber 28 dienen, so dass die an Luftströmung an dem Absorber harmonisch verläuft.
Der Absorber 28 dient dafür, eventuell durch turbulente Anteile der Luftströmung durch die Perforationsöffnungen 16 entstandene Geräusche abzumindern. Gleichermaßen ist er auch dazu geeignet, sämtliche bereits vorher entstandene Geräusche abzumindern, wie etwa Lärm eines stromaufwärts angeordneten Gebläses.
Der erfindungsgemäße Strömungsbegrenzer 2 ist damit in der Lage, ein möglichst geringes Geräusch bei der Aufprägung eines Strömungswiderstands auf eine Luftströmung zu erzeugen. Diese reduzierte Geräuschentwicklung wird weiter durch Verwendung eines Absorbers verringert und durch die vorteilhafte Ausgestaltung ist es nicht notwendig, den Bereich des Strömungsbegrenzers 2 eine radial größere Erstreckung zu geben als einer eingehenden oder ausgehenden Luftleitung. In Fig. 2 wird eine Abwandlung des erfϊndungsgemäßen Strömungsbegrenzers gezeigt, bei dem ein zusätzliches Abdeckelement 30 auf dem kegligen Bereich 14 des Widerstandselements 10 gesetzt ist. Dies dient zum Verschließen einiger Perforationsöffnungen 16 und damit zur Kalibration des erfϊndungsgemäßen Strömungsbegrenzers 2. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn ein größeres Luftverteilungssystem aufgebaut wird und standardisierte und in Serie hergestellte erfindungsgemäße Strömungsbegrenzer 2 bereitgestellt werden müssen. Die Kalibration des Luftverteilungssystems kann dann durch Anpassen von entsprechenden Abdeckelementen 30 durchgeführt werden. Hierzu könnte beispielsweise ebenfalls ein standardisiertes dünnwandiges Bauteil aus einem elastischen Kunststoffmaterial verwendet werden, welches leicht mit einer Schere zuschneidbar ist und demnach leicht angepasst werden kann, um schließlch auf das Widerstandselement 10 geklebt zu werden.
An dieser Stelle sei betont, dass zum Erhöhen der Druckdifferenz auch der Innendurchmesser des luftundurchlässigen Bereichs verringert werden kann, so dass das er geringer ist als der Innendurchmesser des Absorbers 28.
In Fig. 3 wird ein zusätzliches Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem ebenfalls ein Widerstandselement 10 in Form eines kegligen Bereichs 14 mit einem äußeren luftundurchlässigen Bereich 18 realisiert wird. Die Besonderheit liegt in dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel jedoch darin einig, dass ein zweites Widerstandselement 32 verwendet wird, welches ebenfalls eine Perforation aufweist und auf eine Innenseite 34 des kegligen Bereichs 14 des Widerstandselements 10 aufgebracht ist. Dies dient zur weiteren Vergrößerung der erzeugten Druckdifferenz und damit des Strömungswiderstands bei gleichzeitiger Kompakthaltung des erfϊndungsgemäßen Strömungsbegrenzers 2.
In den Fig. 4a bis 4d werden Abwandlungen des erfϊndungsgemäßen Strömungsbegrenzers 2 mit einem strömungsgünstig geformten Widerstandselement 36 und wahlweise einer stromaufwärts hiervon angeordneten Lochblende 38 gezeigt. Fig. 4d zeigt, dass eine Zuströmleitung 48 einen deutlich geringeren Durchmesser aufweisen kann, als der erfmdungsgemäße Strömungsbegrenzer. Das Widerstandselement 36 weist an seiner angeströmten und stromaufwärts gerichteten Seite einen axialen Verstellmechanismus in Form eines Gewindestabs 40 auf, der mit einer Gewindemutter 42 in Eingriff steht, wobei sich die Gewindemutter 42 an der Lochblende 38 oder der Zuströmleitung 48 abstützt. Die Abstützung kann etwa durch einen gut luftdurchlässigen, kreuzartigen Körper 44 realisiert werden. Der axiale Verstellmechanismus dient dazu, die axiale Position des Widerstandselements 36 relativ zu der Lochblende 38 oder zu der Zuströmleitung 48 einzustellen, so dass hierdurch der erreichbare Differenzdruck eingestellt wird.
Ferner weist der erfindungsgemäße Strömungsbegrenzer 2 einen Absorber 46 auf, der eine kontinuierliche oder in Längsrichtung veränderliche Form aufweist, so dass sich etwa die radiale Erstreckung des Absorbers 46 von der Lochblende 38 aus bis hinter dem Widerstandselement 36 langsam oder in Stufen verringert. Beispielhaft könnte eine im Bereich der Lochblende 38 oder der Zuströmleitung 48 angeordnete und zu dem Widerstandselement 36 zeigende Fläche 50 die Form eines Kegelabschnitts aufweisen, so dass ein möglichst kontinuierlicher Strömungskanal zwischen dem Widerstandselement 36 und dem Absorber 46 gebildet wird. Der lichte Abstand zwischen der stromaufwärts zeigenden Fläche des Widerstandselements 36 und der Fläche 50 des Absorbers 46 ist dabei maßgeblich für die eingestellte Druckdifferenz verantwortlich.
Der Absorber 46 kann sich radial weiter erstrecken als das Leitungsstück 4, wie in Fig. 4b und 4c ersichtlich. Dabei kann die zum Widerstandselement 36 gerichtete Fläche des Absorbers 46 durch eine perforierte Abdeckung 52 begrenzt werden.
An dieser Stelle sei daraufhingewiesen, dass diese in den Fig. 4a bis 4d gezeigte Abwandlung auch ohne Absorber 46 ausgeführt werden kann und auch ein in den Figuren 1 bis 3 dargestelltes Widerstandselement 10 bzw. 32 mit einem axialen Verstellmechanismus ausgerüstet werden kann.
Diese Abwandlungen haben die besonderen Vorteile, dass der Druckverlust stufenlos einstellbar ist, das Strömungsprofil sehr harmonisch ist und sich der Absorber sehr nah an den Lärmquellen sich befindet, so dass die Abmessungen zwischen dem hinteren Teil des Widerstandselements 36 und dem Absorber 46 sehr gering sind und zu günstigen akustischen Reflexionen führen.
Die Widerstandselemente 32 und 36 können schallhart, d. h. Schall reflektierend oder als Absorber gestaltet werden.
Schließlich wird in Fig. 5 ein Flugzeug 54 gezeigt, bei dem üblicherweise ein sehr umfangreiches Luftverteilungssystem eingesetzt wird, um verschiedene Klimatisierungszonen im Rumpf 56 des Flugzeugs mit Luft zu versorgen. Damit eine konstante Luftversorgung in sämtlichen Bereichen des Rumpfs 56 erfolgen kann, sind in dem zu verwendenden Luftverteilungssystem zahlreiche erfindungsgemäße Strömungsbegrenzer 2 einzusetzen, die gerade im Hinblick auf die Verwendung in einem Flugzeug 54 den besonderen Vorteil der sehr geringen Geräuschentwicklung aufweisen.
Ergänzend ist daraufhinzuweisen, dass „aufweisend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „eine" oder „ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
BEZUGSZEICHENLISTE
Strömungsbegrenzer Leitungsstück Lufteingang Luftausgang Widerstandselement Strömungsrichtung Kegelbereich des Widerstandselements Perforationsöffhung Luftundurchlässiger Bereich Innenseite des Leitungsstücks Mittelachse des Leitungsstücks Innere radiale Grenze Äußere radiale Grenze Absorber Abdeckelement Widerstandselement Innenseite des Kegelbereichs des Widerstandselements Widerstandselement Lochblende Gewindestange Gewindemutter Körper Absorber Zuströmleitung Fläche perforierte Abdeckung Flugzeug Rumpf

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Strömungsbegrenzer (2), aufweisend
- ein Leitungsstück (4) mit einem Lufteingang (6) und einem Luftausgang (8),
- mindestens ein Widerstandselement (10, 32, 36), und einen Absorber (28, 46), wobei das Widerstandselement (10, 32, 36) innerhalb des Leitungsstücks (4) positioniert ist und einer von dem Lufteingang (6) zum Luftausgang (8) verlaufenden Luftströmung einen vorbestimmten Strömungswiderstand aufprägt, wobei sich das Widerstandselement (10, 32, 36) zumindest teilweise in einer axialen Richtung des Leitungsstücks (4) erstreckt und wobei der Absorber (28, 46) in dem Leitungsstück (4) stromabwärts des Widerstandselements (10, 32, 36) positioniert ist.
2. Strömungsbegrenzer (2) nach Anspruch 1 , wobei das Widerstandselement (10, 32, 36) zumindest bereichsweise perforiert ist.
3. Strömungsbegrenzer (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die axiale Position des Widerstandselements (10, 32, 36) über eine axiale Verstelleinrichtung (40, 42) relativ zu einem festen Bezugspunkt veränderbar ist.
4. Strömungsbegrenzer (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Widerstandselement (10, 32, 36) zumindest teilweise eine Wölbung, eine Kegelform oder eine Kegelabschnittsform aufweist.
5. Strömungsbegrenzer (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Widerstandselement (10, 32, 36) oder das Leitungsstück (4) einen radialen luftundurchlässigen Bereich (18, 38) aufweist, der sich ausgehend von einer äußeren radialen Grenze bis zu einer inneren radialen Grenze senkrecht zur Strömungsrichtung erstreckt.
6. Strömungsbegrenzer (2) nach Anspruch 5, wobei die äußere radiale Grenze des luftundurchlässigen Bereichs (18, 38) des Widerstandselements (10, 32, 36) an die Innenseite des Leitungsstücks (4) reicht.
7. Strömungsbegrenzer (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich der Absorber (28, 46) von der Innenseite des Leitungsstücks (4) bis zu der inneren radialen Grenze des Widerstandselements (10, 32, 36) erstreckt.
8. Strömungsbegrenzer (2) nach Anspruch 7, wobei sich die radiale Erstreckung des Absorbers (28, 46) in Strömungsrichtung zumindest in einem Bereich verringert.
9. Strömungsbegrenzer (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei sich die Durchmesser von Perforationsöffhungen (16) des Widerstandselements (10, 32, 36) zu einer Mittelachse (22) des Leitungsstücks (4) hin vergrößern.
10. Strömungsbegrenzer (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 9, ferner aufweisend ein Abdeckelement (30) zum Abdecken von Perforationsöffnungen (16) zum Kalibrieren des Strömungswiderstands des Strömungsbegrenzers (2).
11. Strömungsbegrenzer (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend zwei oder mehr Widerstandselemente (10, 32, 36).
12. Strömungsbegrenzer (2) nach Anspruch 11 , wobei die zwei oder mehr Widerstandselemente (10, 32, 36) unterschiedliche radiale Erstreckungen aufweisen und konzentrisch zueinander angeordnet sind.
13. Verwendung eines Strömungsbegrenzers (2) in einem Luftverteilungssystem eines Klimatisierungssystems eines Flugzeugs (54).
14. Flugzeug (54) mit mindestens einem Klimatisierungssystem, mindestens einer zu klimatisierenden Kabine und mindestens einem Luftverteilungssystem zum Verteilen von Luft aus dem Klimatisierungssystem in die Kabine, wobei Luftleitungen des Luftverteilungssystems mit einem oder mehreren Strömungsbegrenzern (2) ausgestattet sind, die ein Leitungsstück (4) mit einem Lufteingang (6) und einem Luftausgang (8), mindestens einem Widerstandselement (10, 32, 36) und mindestens einem Absorber (28, 46) aufweisen, wobei das Widerstandselement (10, 32, 36) innerhalb des Leitungsstücks (4) positioniert ist, wobei sich das Widerstandselement (10, 32, 36) zumindest teilweise in einer axialen Richtung des Leitungsstücks (4) erstreckt und einer von dem Lufteingang (6) zum Luftausgang (8) verlaufenden Luftströmung einen vorbestimmten Strömungswiderstand aufprägt, wobei der Absorber (28, 46) in dem Leitungsstück (4) stromabwärts des Widerstandselements (10, 32, 36) positioniert ist.
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