DE10217499C1 - Sicherheitsvorrichtung für ein Gas-Verteilungssystem in einem Flugzeug - Google Patents

Abstract

Eine Sicherheitsvorrichtung für ein Gas-Verteilungssystem in einem Flugzeug, enthaltend zumindest einen Druckregler (5) zwischen einer Druckgasquelle (2) und einem Versorgungsstrang, soll hinsichtlich der Betriebssicherheit verbessert werden. DOLLAR A Zur Lösung der Aufgabe ist vorgesehen, dass dem Druckregler (5) eine Druckbegrenzungseinrichtung (4) vorgeschaltet ist, welche aus zwei parallel angeordneten Strängen (41, 42) mit jeweils zwei gleichsinnig in Serie angeordneten Druckbegrenzungsventilen (43, 44, 45, 46) besteht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung mit den Merkmalen des Ober­ begriffs des Patentanspruchs 1.

Eine Vorrichtung zur Versorgung der Passagiere und der Besatzung mit Sauerstoff ist aus der US 2,934,293 bekannt geworden. Ausgehend von einzelnen Sauerstoff-Druckgasbehältern, die über ein Leitungssystem miteinander verbunden sind, wird der Sauerstoff über Druckreduzierventile in Ver­ sorgungsstränge geleitet. Dabei zweigen die links und rechts der Passagier­ reihen verlaufenden Versorgungsstränge von einem Verteiler ab und sind mit Not- Sauerstoffversorgungseinrichtungen verbunden, die sich neben den Passagier­ sitzen befinden. Für die Piloten und die Besatzung sind zusätzlich Versorgungs­ stränge für Sauerstoff mit separaten Druckreglern vorgesehen.

Bei dem bekannten Gas-Verteilungssystem sind an den Druckgasflaschen Druck­ begrenzungsventile vorgesehen, die über einzelne Druckentlastungs-Leitungen miteinander verbunden sind, wobei überschüssiges Gas zum Abbau von Druckspitzen über einen gemeinsamen Gasauslass abgelassen wird. Bei einer Vielzahl von Druckgasflaschen wird auch eine entsprechende Anzahl von Druckbegrenzungsventilen benötigt, die einzeln gewartet werden müssen. Üblicherweise sind derartige Überdruckventile in Baueinheit mit einem an der Druckgasflasche befindlichen Flaschendruckminderer verbunden. Das Gehäuse des Flaschendruckminderers besitzt einen separaten Abgangsstutzen, über den das aus dem Überdruckventil abströmende Gas abgeleitet wird. Ein derartiger Flaschendruckminderer geht beispielhaft aus der EP 298 272 A2 hervor.

Ein Sauerstoff-Versorgungssystem für ein Flugzeug, das bei einem Druckabfall im Passagierraum Sauerstoff über Atemmasken bereitstellt, geht auch aus der US 5,357,949 hervor. Die Sauerstoffmasken befinden sich über den Passagier­ sitzreihen in Behältern, die beim Druckabfall von zentraler Stelle aus geöffnet werden. Jeder Behälter enthält neben den Atemmasken ein Druckreduzier­ ventil mit vorgeschalteter Druckbegrenzungseinrichtung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitsvorrichtung der, genannten Art hinsichtlich seiner Betriebssicherheit zu verbessern.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Die erfindungsgemäß angegebene Sicherheitsvorrichtung besitzt den Vorteil, dass für eine Batterie aus einzelnen Druckgasflaschen nur eine einzige Druckbegrenzungseinrichtung notwendig ist, die doppelt-redundant ausge­ führt ist und die Einzelventile ersetzt.

Hierbei sind in zwei parallel geschalteten Strängen jeweils zwei gleichartige Druckbegrenzungsventile seriell in der Weise angeordnet, dass jeder Strang in der gleichen Richtung durchströmt werden kann. Die Druckbegrenzungseinrichtung befindet sich zwischen den Druckgasquellen und dem Druckregler und dient zur Begrenzung des Vordruckes des Druckreglers. Durch die teilweise parallele und serielle Anordnung der Druckbegrenzungsventile wird die Druckbegrenzungs­ funktion der Druckbegrenzungseinrichtung sowohl beim Ausfall eines der Druckbegrenzungsventile als auch beim Ausfall jeweils eines einzelnen Druckbegrenzungsventils in jedem der parallel geschalteten Stränge sichergestellt. Damit sind die möglichen Fehlerfälle wie Klemmen eines Druck­ begrenzungsventils in der offenen oder geschlossenen Stellung abgedeckt. Der Druckregler, der mit der Druckbegrenzungseinrichtung versehen ist, befindet sich strömungsmäßig hinter den Flaschendruckminderern, die auf die Druckgas­ flaschen aufgeschraubt sind, und den Flaschendruck auf den sogenannten Mitteldruck reduzieren.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteran­ sprüchen.

In zweckmäßiger Weise sind die Druckbegrenzungsventile als federbelastete, bei einem vorbestimmten Grenzdruck öffnende Rückschlagventile ausgeführt. Vorteilhaft sind die Rückschlagventile so ausgeführt, dass sie den gleichen Grenzdruck aufweisen.

In vorteilhafter Weise sind als Druckregler zwei parallel geschaltete Druckregler vorgesehen, die unabhängig voneinander als höhengesteuerte Differenz­ druckregler arbeiten. Das Druckprofil der Druckregler ist linear von 400 Millibar bis 6800 Millibar ansteigend im Höhenband zwischen 3.050 m (10.000 Fuß) und 12.200 m (40.000 Fuß). Durch die Parallelschaltung der Druckregler ist die Gasversorgung der Versorgungsstränge auch beim Ausfall eines der Druckregler gewährleistet.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur gezeigt und im Folgenden näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 schematisch ein Gas-Verteilungs­ system,

Fig. 2 eine doppelt-redundant ausgeführte Druckbegrenzungseinrichtung nach der Erfindung,

Fig. 3 eine Absperrvorrichtung an einer Druckgasflasche mit einem End­ schalter.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Gas-Verteilungssystem 1 für Sauerstoff in einem in der Fig. 1 nicht näher dargestellten Flugzeug, mit drei Druckgasflaschen 2 für Sauerstoff als Druckgasquelle und nachgeschalteten Flaschendruckminderern 3, einer Druckbegrenzungseinrichtung 4, zwei parallel geschalteten Druckreglern 5 und einer Verzweigungsstelle 6, von der aus über ein erstes Absperrventil 8 ein erster Versorgungsstrang 7 und über ein zweites Absperrventil 10 ein zweiter Versorgungsstrang 9 mit Sauerstoff versorgt werden. An den Versorgungs­ strängen 7, 9 befinden sich Not-Sauerstoffversorgungseinrichtungen 11 mit Atemmasken 12 und Durchflussbegrenzungsventilen 14. Bei Aktivierung der Not- Sauerstoffversorgungseinrichtungen 11 wird über Absperrventile 82 und Gasdosierungen 92 auch der Gasfluss in die Atemmasken 12 freigegeben. Die freien Enden der Versorgungsstränge 7, 9 sind über ein erstes Rückschlagventil 16 und ein zweites Rückschlagventil 15 mit einer Rückströmleitung 17 und einem dritten Versorgungsstrang 18 verbunden, an dem sich ebenfalls Not- Sauerstoffversorgungseinrichtungen 19 befinden.

Im vorderen Teil des nicht näher dargestellten Flugzeugs verlaufen ein vierter Versorgungsstrang 20 und ein fünfter Versorgungsstrang 21, die ebenfalls Sauerstoff an Not-Sauerstoffversorgungseinrichtungen 22 liefern.

In Höhe der Triebwerke, d. h. in Höhe der sogenannten "Engine Burst Area", befinden sich der erste Versorgungsstrang 7 und der zweite Versorgungsstrang 9.

Eine Auswertevorrichtung 23 ist mit den Absperrventilen 8, 10, den Druck­ reglern 5 sowie einer den Druck zwischen den Versorgungssträngen 7, 9 erfassenden Druckmesseinrichtung 24 verbunden. Eine zentrale Rechenein­ heit 25, die alle Steuer- und Überwachungsaufgaben durchführt, erhält Steuer- und Messsignale von der Druckmesseinrichtung 24 und von Endschaltern 26, die sich an Absperrventilen 27 der Druckgasflaschen 2 befinden.

Das erfindungsgemäß angegebene Gasverteilungssystem 1 arbeitet folgendermaßen:
Nach dem Öffnen der Absperrventile 27 an den Druckgasflaschen 2 erhält die zentrale Recheneinheit 25 über die Endschalter 26 die Information, dass die Sauerstoffversorgung betriebsbereit ist. Über die Flaschendruckminderer 3, die Druckregler 5 und die Verzweigungsstelle 6 werden die Versorgungs­ stränge 7, 9, 18, 20, 21 im Fall einer Kabinendekompression mit Druck beaufschlagt, so dass die Not-Sauerstoffversorgungseinrichtungen 11, 19, 22 einsatzbereit sind. Mit der Druckmesseinrichtung 24 wird der Differenzdruck zwischen dem ersten Versorgungsstrang 7 und dem zweiten Versorgungsstrang 9 gemessen. Im Normalbetrieb sind auch die Absperrventile 8, 10 geöffnet. Damit herrscht in den Versorgungssträngen 7, 9, 18, 20, 21 der gleiche Druck, so dass die Auswertevorrichtung 23 von der Druckmesseinrichtung 24 die Information erhält, dass kein Differenzdruck vorliegt. Bei eingeschalteten Not- Sauerstoffversorgungseinrichtungen 11, 19, 22 kommt es zwar aufgrund der Gasentnahme zu einem Druckabfall innerhalb des Gesamtsystems, jedoch wird wegen der gleichen Anzahl der Atemmasken innerhalb des ersten Versorgungsstranges 7 und des zweiten Versorgungsstranges 9 noch kein nennenswerter Differenzdruck zwischen den Versorgungssträngen 7, 9 gemessen.

Kommt es im Bereich der Versorgungsstränge 7, 9, das heißt, im Bereich der "Engine Burst Area" durch ein umherfliegendes Triebwerkteil, das in der Fig. 1 nicht dargestellt ist, zu einer Beschädigung des ersten Versorgungsstranges 7, detektiert die Druckmesseinrichtung 24 aufgrund des ausströmenden Sauerstoffs einen Differenzdruck und die Auswertevorrichtung 23 stellt eine Grenzwertüber­ schreitung des Differenzdruckes fest. Die Schaltschwelle für die Abgabe eines Schließsignals an das erste Absperrventil 8 liegt in einem Bereich zwischen etwa 50 Millibar und 200 Millibar. Der dritte Versorgungsstrang 18 wird in diesem Fall über den zweiten Versorgungsstrang 9 und das zweite Rückschlagventil 15 mit Gas versorgt. Die Rückschlagventile 15, 16 sind gegensinnig zueinander angeordnet, so dass nur Gas aus den Versorgungssträngen 7, 9 in die Rückströmleitung 17 abfliessen kann, nicht aber in umgekehrter Richtung.

Bei Beschädigung einer der Versorgungsstränge 7, 9 kommt es somit nicht zu einem totalen Gasverlust, sondern die intakten Versorgungsstränge 7 oder 9, 18, 20, 21 können weiter mit Sauerstoff versorgt werden. Wenn der Gasvorrat der Druckgasflaschen 2 erschöpft ist, können diese über einen zentralen Füllanschluss 13 nachgefüllt werden.

Fig. 2 veranschaulicht schematisch den Aufbau der erfindungsgemäßen Druckbegrenzungseinrichtung 4 zwischen den Flaschendruckminderern 3 und den Druckreglern 5. In einem ersten Strang 41 sind zwei gleichsinnig federbelastete Rückschlagventile 43, 44 angeordnet und ein zweiter Strang 42, welcher dem ersten Strang 41 parallelgeschaltet ist, enthält die Rückschlagventile 45, 46. Alle Rückschlagventile 43, 44, 45, 46 besitzen denselben Öffnungsdruck. Tritt beispielsweise eine Blockierung des Ventilkörpers im Rückschlagventil 43 auf, so dass das Ventil nicht öffnen kann, erfolgt die Überdruckbegrenzung über die Rückschlagventile 45, 46. Für den Fall, dass das Rückschlagventil 43 frei durchströmbar ist, infolge eines in der Öffnungsstellung verklemmten Ventilkörpers, übernimmt das Rückschlagschlagventil 44 die Überdruckbegrenzung. Auch beim Ausfall eines Rückschlagventiles in jeweils einem der Stränge 41, 42 wird die Überdruckbegrenzung über die ver­ bleibenden, intakten Rückschlagventile gewährleistet. Mit der erfindungsgemäß angegebenen Druckbegrenzungseinrichtung 4 wird neben dem ersten Fehlerfall auch der zweite Fehlerfall mit abgedeckt.

Fig. 3 veranschaulicht schematisch das Absperrventil 27 mit einem Handrad 28 an der Druckgasflasche 2. Wird das Handrad 28 längst des Pfeils 29 in Öffnungs­ stellung gedreht, wird das Erreichen der Endstellung mit dem Endschalter 26 detektiert. Die zentrale Recheneinheit 25, Fig. 1, erhält über den Endschalter 26 die Information, dass das zugehörige Absperrventil 27 geöffnet worden ist.

Claims (4)

1. Sicherheitsvorrichtung für ein Gas-Verteilungssystem (1) in einem Flugzeug, enthaltend zumindest einen Druckregler (5) zwischen einer Druckgasquelle (2) und einem Versorgungsstrang (7) und eine dem Druckregler (5) vorgeschaltete Druckbegrenzungseinrichtung (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbegrenzungseinrichtung (4) aus zwei parallel angeordneten Strängen (41, 42) mit jeweils zwei gleichsinnig in Serie angeordneten Druckbegrenzungsventilen (43, 44, 45, 46) besteht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druck­ begrenzungsventile als federbelastete, bei einem vorbestimmten Grenzdruck öffnende Rückschlagventile (43, 44, 45, 46), ausgeführt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rück­ schlagventile (43, 44, 45, 46) den gleichen Grenzdruck aufweisen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Druckregler zwei parallel geschaltete Druckregler (5) vorgesehen sind.