DE19609939C1

DE19609939C1 - Wassersystem in Flugzeugen

Info

Publication number: DE19609939C1
Application number: DE19609939A
Authority: DE
Inventors: Joachim Dipl Ing Ehrhardt
Original assignee: Airbus Operations GmbH
Current assignee: Airbus Operations GmbH
Priority date: 1996-03-14
Filing date: 1996-03-14
Publication date: 1997-09-11
Anticipated expiration: 2016-03-15
Also published as: US5769124A

Description

Die Erfindung betrifft ein Wassersystem in Flugzeugen, in dem mindestens ein belüftbarer Wassertank, mindestens eine Versorgungsleitung für Verbraucher, Füll- und Drainageleitungen und Ventile mit Absperrelementen und Leitungs anschlüssen vorgesehen sind.

Für Frischwassersysteme in Flugzeugen werden üblicherweise zum Befüllen und Drainieren des Systems Absperrventile genutzt, die im Normalfall motorisch angetrieben werden. In einem bekannten Wassersystem (dargestellt in der Fig. 2 der Zeichnung) ist ein erstes Absperrventil in einer Drainageleitung zum Umschalten zwischen Befüllen und Drainieren vorgesehen. Ein zweites Ventil ist notwendig, um beim Befüllen oder Drainieren des Wassersystems eine Belüf tung der Tanks zu erreichen. Ein weiteres Schließventil ist zwischen den Was sertanks und dem Versorgungsleitungssystem angeordnet ist, um bei einem entleerten Wassertank diesen vom Gesamtsystem zu trennen, um nicht Luft in das von anderen Tanks versorgte Wassersystem zu drücken. Diese Anordnung der drei Ventile für die Versorgung sowie das Füllen und Drainieren des Sy stems bedeuten einen hohen Montageaufwand, da beim Einbau der Ventile auch viele Zusatzbauteile notwendig sind, wie Beheizungselemente, Isoliermatten, Beheizungsbrücken zur Minderung der Gefahr des Einfrierens der Ventile, Halterungen und Schaltvorrichtungen u. a. Um neben der Verringerung des Montageaufwandes auch das im Flugzeugbau geltende Erfordernis einer leich ten Bauweise gerecht zu werden, ist eine Vereinfachung im derzeitigen Wasser system anzustreben.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Wasser system derart auszubilden, daß eine Vereinfachung des Systems erreicht wird, wobei insbesondere der notwendige Montageaufwand erheblich gesenkt und eine Gewichtsreduzierung als wesentliches Erfordernis im Flugzeugbau reali siert wird.

Diese Aufgabe wird mit den in Patentanspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung werden vorteilhaft folgende Anschlüsse miteinander verbunden: in Normalstellung (Schaltstellung I) der Tankanschluß und der Verbraucheranschluß, in Schließstellung (Schaltstellung II) keine An schlüsse, in Füll- und Drainagestellung (Schaltstellung III) der Wasseranschluß, den Tankanschluß und den Verbraucheranschluß und in Restdrainagestellung (Schaltstellung IV) den Wasseranschluß, den Tankanschluß, den Verbraucher anschluß und den Drainageanschluß.

Dabei ist insbesondere eine Einsparung von Bauteilen und damit eine Reduzie rung von Montagezeit, Kosten und Gewicht erreicht.

Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 2-12.

Insbesondere mit der Maßnahme gemäß Anspruch 2 ergibt sich der Vorteil, daß in Füll- und Drainagestellung sowie in Restdrainagestellung eine Verbindung zwischen Tank und Flugzeugumgebung erfolgt, die eine Be- und Entlüftung des Systems ermöglicht.

Die Erfindung wird nachstehend beschrieben, wobei die Vorrichtung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert wird. Bauteile mit identischen Bezugszeichen sind in den Ausführungsformen gleich ausgebildet.

Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 das Wassersystem für ein Flugzeug mit der erfindungs gemäßen Ausführung eines Mehrfunktionsventils zum Füllen und Drainieren, in

Fig. 2 eine Ausführung eines Wassersystems für ein Flugzeug gemäß dem Stand der Technik, in

Fig. 3A bis 3D das Mehrfunktionsventil für das Wassersystem gemäß Fig. 1 mit Darstellung der Wasserführung und in

Fig. 4A und 4B das Mehrfunktionsventil gemäß Fig. 1 mit einer Darstel lung der Belüftung.

Die Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt eines Wassersystems 1 für ein Flugzeug in einer zum Stand der Technik gehörenden Ausführung. Das Wassersystem 1 besteht im wesentlichen aus mehreren Wassertanks 5, 6 und weiteren, nicht gezeigten Tanks sowie Wasserleitungen 8. Über diese Leitungen 8 mit Entnah mestellen werden die entsprechenden Verbraucher, beispielsweise Bordküchen, Toiletten oder Handwaschbecken mit Frischwasser versorgt. Ein Druckluftsy stem mit Druckluftleitungen 7 ermöglicht die Druckbeaufschlagung im Wasser system 1, wenn Wasser an den Entnahmestellen entnommen wird bzw. eine Unterstützung mittels Druckluft bei einer Entleerung der Wassertanks 5, 6. Das Drainieren des Wassersystems 1 erfolgt unter anderem über eine Drainagelei tung 10, die über einen Drainagerumpfauslaß 2 nach außerhalb des Flugzeug rumpfes 3 führt.

Eine Überlaufleitung 9 ist im oberen Bereich der Wassertanks 5, 6 angeordnet und führt über eine Überlaufaußenleitung 17 zu einem Überlaufrumpfauslaß 4, der im Flugzeugrumpf 3 in Nähe des Drainagerumpfauslasses 2 angebracht ist. Die Überlaufleitung 9 dient gleichzeitig zur Be- und Entlüftung der Wassertanks 5, 6. Für das Füllen und Drainieren des Wassersystems 1 im mittleren Rumpf bereich werden ein Motorventil 11 mit zwei Absperrkugeln und ein weiteres Motorventil 12 mit einer Absperrkugel verwendet. Das als Drainageventil ausge bildete Motorventil 12 ist in der Drainageleitung 10 angeordnet, so daß eine Umschaltung zwischen den Zuständen Befüllen aus einer Befülleitung 14 oder Drainieren über die Drainageleitung 10 und den Drainagerumpfauslaß 2 erfolgen kann. Das als Füll- und Drainageventil ausgebildete Motorventil 11 ist in der Überlaufleitung 9 und der Befülleitung 14 angeordnet. Mit diesem Motorventil 11 kann in Schaltstellung 1 ein Befüllen oder Drainieren des Wassersystems 1 erfolgen, die Überlaufleitung 9 und die Befülleitung 14 sind mit ihren Außen anschlüssen verbunden. In Schaltstellung 2 sind die Anschlüsse nach außen gesperrt, d. h. in dieser Stellung ist das Wassersystem im betriebsbereiten Zustand und kann druckbeaufschlagt werden. Ein weiteres Schließventil 13, welches zwischen den Wassertanks 5, 6 und den Wasserleitungen 8 angeord net ist, ist notwendig, wenn bestimmte Wassertanks im Wassersystem 1 entleert sind und damit die Gefahr besteht, Luft in das Wassersystem 1 zu drücken. Mit dem Schließventil 13 können somit die geleerten Wassertanks 5, 6 von der Wasserversorgung getrennt werden und die Versorgung des Wasser systems 1 erfolgt über die weiteren, nicht dargestellten Tanks. Die Anordnung der Ventile 11, 12, 13 im Frischwassersystem bedeutet einen hohen Monta geaufwand, da beim Einbau dieser Ventile auch viele Zusatzbauteile notwendig sind, wie einfrierverhindernde Beheizungselemente, Isoliermatten, Beheizungs brücken, Halterungen, Bedienzüge und Schaltvorrichtungen. Um neben der Verringerung des Montageaufwandes auch das im Flugzeugbau geltende Erfor dernis einer leichten Bauweise gerecht zu werden, ist eine Vereinfachung der Funktion Füllen und Drainieren im derzeitigen Wassersystem 1 anzustreben.

Ein Wassersystem 1 für ein Flugzeug mit der erfindungsgemäßen Ausführung eines Mehrfunktionsventils 15 für das Füllen und Drainieren von Wassersyste men ist in Fig. 1 ersichtlich. Mit dem Mehrfunktionsventil 15 können die im herkömmlichen Wassersystem vorhandenen drei Ventile 11, 12, 13 ersetzt werden. Der Montageaufwand vermindert sich erheblich und auch die notwen dige Beheizung des Mehrfunktionsventils 15 ist mit einem geringeren Aufwand verbunden als eine Beheizung von drei, an drei verschiedenen Stellen angeord neten Ventilen. Auch eine Gewichtsersparnis ist mit der Verringerung von Ventilen und Zusatzbauteilen erreicht.

Im folgenden wird die Anordnung und die Wirkungsweise des Mehrfunktions ventils 15 innerhalb des Wassersystems 1 beschrieben. Die auch schon in Fig. 2 benannten und beschriebenen Bauteile mit identischen Bezugszeichen werden nicht noch einmal erläutert.

Das Mehrfunktionsventil 15 besitzt sechs Anschlüsse an das Leitungsnetz im Wassersystem 1, d. h. einen Tankanschluß 18 an eine Zuführleitung 16 von den Wassertanks 5, 6, einen Verbraucheranschluß 19 an eine Wasserleitung 8 vom Wassersystem 1, einen Wasseranschluß 20 an die Befülleitung 14, einen Drainageanschluß 21 an die Drainageleitung 10, einen Überlaufaußenan schluß 22 an die Überlaufaußenleitung 17 und einen Tanküberlaufanschluß 23 an die Überlaufleitung 9. Mit dem Mehrfunktionsventil 15 werden nachfolgend genannte vier Schaltpositionen realisiert. In Schaltstellung 1 (die in Fig. 1 gezeigte Ventilstellung) sind der Tankanschluß 18 und der Verbraucheranschluß 19 miteinander verbunden. In dieser Normalstellung während des Fluges be steht eine offene Verbindung zwischen der Wasserleitung 8 und den Wasser tanks 5, 6, d. h. das Wassersystem 1 ist betriebsbereit. In Schaltstellung III be sitzt der Verbraucheranschluß 19 eine offene Verbindung zum Tankanschluß 18 (zur Zuführleitung 16 zu den Wassertanks 5, 6) und ebenso zum Wasseran schluß 20. Der Tanküberlaufanschluß 23 und der Überlaufaußenanschluß 22 sind ebenfalls miteinander verbunden. In dieser Position kann ein Befüllen oder ein Drainieren des Wassersystems 1 über die Befülleitung 14 von außen erfol gen. Diese Füll- und Drainagestellung 2 kommt nur am Boden zu Anwendung. Auch die Schaltposition IV ist für das Drainieren des Wassersystems 1 vor gesehen. Die Verbindungen sind wie in Position III geschaltet. Zusätzlich ist eine Verbindung über den Drainageanschluß 21 der Drainageleitung 10 zum Drainagerumpfauslaß 2 vorgesehen. Damit ist eine direkte Drainage unterhalb des Mehrfunktionsventils 15 gewährleistet. Das komplette Wassersystem 1 kann vollständig drainiert werden, was insbesondere bei einem Abstellen des Flugzeuges unter kalten Außenbedingungen notwendig ist, um ein Einfrieren der Frischwasserversorgung des Flugzeuges zu verhindern. Für ein Absperren der Wassertanks 5, 6 zur Frischwasserversorgung im Flugzeug ist die Schaltstel lung II vorgesehen. Hier sind alle Anschlüsse geschlossen. Diese Schaltstellung ist notwendig, wenn beispielsweise während des Flug es die Wassertanks 5 und 6 leer sind und die Frischwasserversorgung von anderen Tanks erfolgen soll. Die Betätigung des Mehrfunktionsventils 15 und das Schalten in die jeweilige Schaltstellung erfolgt während der Betriebszeit des Flugzeuges vorzugsweise mittels eines Elektromotors 24. Auch über eine Handbetätigung, vorzugsweise einen Handbetätigungshebel 25, ist jede Position des Mehrfunktionsventils 15 einstellbar, um auch im stromlosen Zustand dieses Ventil betätigen zu können. Vorzugsweise ist der Handbetätigungshebel 25 außerhalb des Flugzeugrumpfes 3 in Nähe der Rumpfauslässe 2 und 4 angeordnet und mit dem Mehrfunktions ventil 15 über einen Bowdenzug verbunden. Damit ist eine Notbetätigung realisiert bzw. eine Betätigung von Wartungspersonal außerhalb des Flugzeu ges, wenn das Flugzeug abgestellt wird.

Eine mögliche Ausführungsform des Mehrfunktionsventils 15 zur Realisierung der verschiedenen Schaltstellungen ist in seinem genauen Aufbau den Fig. 3 und 4 entnehmbar.

Das Mehrfunktionsventil 15 weist ein Absperrelement 26 auf, welches inner halb eines Ventilgehäuses 27 bewegbar ist. Das Absperrelement 26 kann als Absperrkugel oder als Absperrzylinder ausgebildet sein. Im Ventilgehäuse 27 sind die sechs Leitungsanschlüsse 18 bis 23 angeordnet. Das Absperrele ment 26 weist einen Luftkanal 28 und einen Wasserkanal 29 auf, die nicht miteinander verbunden sind. Die Kanäle sind als Bohrungen in das Absperrele ment 26 eingebracht, die vorzugsweise in zwei, sich nicht berührenden Ebenen liegen. Der Wasserkanal 29 in einer ersten Ebene ist in einen ersten, einen zwei ten und einen dritten Zweig 29A, 29B, 29C verzweigt, die ausgehend von der Mitte des Absperrventils in einem Bereich kleiner als 180° strahlenförmig nach außen verlaufen. Damit wird erreicht, daß alle Schaltstellungen innerhalb einer Drehung von 90° des Absperrelementes 26 erreicht werden. Innerhalb des 90°-Drehbereiches werden die notwendigen Schaltstellungen durch Endstellen schalter am Elektromotor 24 realisiert. Der Luftkanal 28 in einer zweiten Ebene ist zur Verbindung vom Tanküberlaufanschluß 23 mit dem Überlaufaußenan schluß 22 vorgesehen. Er ist vorzugsweise als Durchgangsbohrung ausgebildet.

Die Anordnung des Wasserkanals 29 im Absperrelement 26 ist entsprechend der Schaltstellung I bis IV in den Fig. 3A bis 3D ersichtlich, die Position des Luftkanals 28 ist in den Fig. 4A und 4B gezeigt.

Die Fig. 3A bis 3D zeigen die Lage der Zweige 29A, 29B, 29C des Wasser kanals zu den Anschlüssen 18 bis 21. Der Wasseranschluß 20 und der Draina geanschluß 21 sind an einer Seite des Ventilgehäuses 27 angeordnet. Im einge bauten Zustand wird zumindest der Drainageanschluß 21 den am tiefsten gelegenen Punkt im Wassersystem 1 bilden, um ein vollständiges Entleeren aller Leitungen des Wassersystems 1 zu erreichen.

Die den Anschlüssen 20 und 21 gegenüberliegende Seite des Ventilgehäu ses 27 weist den Verbraucheranschluß 19 auf. Eine dritte Seite des Ventilge häuses 27 ist mit dem Tankanschluß 18 versehen.

In Schaltstellung I, die in Fig. 3A ersichtlich ist, ist eine Verbindung vom Tank anschluß 18 zum Verbraucheranschluß 19 über die Zweige 29C und 29B des Wasserkanals 29 realisiert. In dieser Normalstellung kann das in den Tanks 5 und 6 befindliche Wasser zu den Verbrauchern über das Versorgungsleitungs netz geleitet werden.

In Fig. 3B ist die Lage der Zweige des Wasserkanals 29 in Schaltstellung II ersichtlich. Der Wasserkanal 29 verbindet keine Leitungsanschlüsse. Diese Schließstellung ist realisiert, indem die Zweige 29A, 29B, 29C an der Innen wand des Ventilgehäuses 27 ohne Verbindung zu den Anschlüssen 18 bis 23 enden.

In Fig. 3C ist die Schaltstellung III gezeigt. Der Verbraucheranschluß 19 ist über die Zweige 29A, 29B des Wasserkanals mit dem Tankanschluß 18 verbunden. Eine weitere Verbindung besteht über den dritten Zweig 29C zum Wasseran schluß 20. In dieser Füll-und Drainagestellung ist ebenfalls der Tanküberlaufan schluß 23 mit dem gegenüberliegend angeordneten Überlaufaußenanschluß 22 über den Luftkanal 28 verbunden, wie in Fig. 4A dargestellt. Damit ist eine Belüftung der Tanks 5, 6 sichergestellt, die zum Durchführen des Füllens und Drainierens des Wassersystems 1 notwendig ist.

In den Fig. 3D und entsprechend 4B ist die Anordnung der Kanäle 29 bzw. 28 im Mehrfunktionsventil 15 für die Realisierung der Schaltposition IV für das Drainieren des gesamten Wassersystems 1 vorgesehen. Die Verbindungen sind wie in Position III geschaltet. Zusätzlich ist infolge der trichterförmigen Enden der Zweige 29A, 29B, 29C und einer relativ geringen Verstellbewegung gegen über der Position in Fig. 3C der Drainageanschluß 21 auch mit dem Zweig 29C verbunden. Damit ist eine direkte Drainage unterhalb des Mehrfunktionsventils 15 gewährleistet.

Diese Restdrainagestellung ist für eine vollständige Entleerung der Leitungen notwendig. Wenn das Flugzeug in kalter Umgebung längere Zeit abgestellt werden soll, muß entweder das Leitungssystem aufwendig beheizt werden oder das im Wassersystem befindliche Wasser wird wie beschrieben drainiert.

Bezugszeichenliste

1 Wassersystem
2 Drainagerumpfauslaß
3 Flugzeugrumpf (Außenhaut)
4 Überlaufrumpfauslaß
5, 6 Wassertanks
7 Druckluftleitungen
8 Wasserleitungen
9 Überlaufleitung
10 Drainageleitung
11 Motorventil mit zwei Absperrkugeln
12 Motorventil mit einer Absperrkugel
13 Schließventil
14 Befülleitung
15 Mehrfunktionsventil
16 Zuführleitung zu den Wassertanks 5, 6
17 Überlaufaußenleitung
18 Tankanschluß
19 Verbraucheranschluß
20 Wasseranschluß
21 Drainageanschluß
22 Überlaufaußenanschluß
23 Tanküberlaufanschluß
24 Elektromotor
25 Handbetätigungshebel
26 Absperrelement
27 Ventilgehäuse
28 Luftkanal
29 Wasserkanal
29A, 29B, 29C Zweige des Wasserkanals

Claims

1. Wassersystem in Flugzeugen, in dem mindestens ein belüftbarer Wassertank, mindestens eine Versorgungsleitung für Verbraucher, Füll- und Drainageleitungen und Ventile mit Absperrelementen und Leitungsanschlüssen vorgesehen sind, dadurch gekennzeich net, daß ein Mehrfunktionsventil (15) einerseits zwischen mindestens einem Wassertank (5, 6) und andererseits einem Ver sorgungsleitungssystem (8) mit Befülleitung (14) und Drainageleitung (10) angeordnet ist, daß das Mehrfunktions ventil (15) einen Wasseranschluß (20) zur Befülleitung (14), einen Tankanschluß (18) zu den Wassertanks (5, 6), einen Ver braucheranschluß (19) zum Versorgungsleitungssystem (8), und einen Drainageanschluß (21) zur Drainageleitung (10) aufweist, und daß das Absperrelement (26) des Mehrfunktionsventils (15) einen Wasserkanal (29) aufweist, der in einen ersten, einen zweiten und einen dritten Zweig (29A, 29B, 29C) endet.

2. Wassersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mehrfunktionsventil (15) einen Tanküberlaufanschluß (23) und einen Überlaufaußenanschluß (22) aufweist und das Absperrelement (26) des Mehrfunktionsventils (15) mit einem separaten Luftkanal (28) versehen ist, der für das Füllen und Drainieren den Tanküberlaufanschluß (23) mit dem Überlaufaußenanschluß (22) verbindet.

3. Wassersystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrelement (26) des Mehrfunktionsventils (15) als Kugel ausgebil det ist.

4. Wassersystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrelement (26) des Mehrfunktionsventils (15) als Zylinder ausge bildet ist.

5. Wassersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasser- (29) bzw. der Luftkanal (28) in einer ersten bzw. in einer zwei ten Ebene im Absperrelement so angeordnet ist, das die Ventilstellungen in nerhalb einer 90°-Drehung des Absperrelementes erreichbar sind.

6. Wassersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftkanal (28) als Durchgangsbohrung in der zweiten Ebene des Ab sperrelementes ausgebildet ist, der den Tanküberlaufanschluß (23) mit dem gegenüberliegenden Überlaufaußenanschluß (22) verbindet.

7. Wassersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Zweige (29A, 29B, 29C) des Wasserkanals (29) in einem Bereich kleiner als 180° in der ersten Ebene des Absperrelementes (26) ausgehend von der Mitte strahlenförmig verlaufen.

8. Wassersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Zweige (29A, 29B, 29C) des Wasserkanals (29) trichterförmig ausgebildet sind.

9. Wassersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß am Mehrfunktionsventil (15) ein Motorantrieb (Elektromotor 24) ange ordnet ist.

10. Wassersystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Motorantrieb (Elektromotor 24) Endstellenschalter zur Einstellung der jeweiligen Schaltstellungen aufweist.

11. Wassersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Handbetätigungshebel (25) für die manuelle Betätigung des Mehr funktionsventils (15) angeordnet ist.

12. Wassersystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Handbetätigungshebel (25) außerhalb des Flugzeugrumpfes (3) in Nähe der Rumpfauslässe (2, 4) angeordnet ist und über Betätigungsseile am Mehrfunktionsventil (15) angeschlossen ist.