DE1910294A1

DE1910294A1 - Schutzsystem fuer fluessigen Brennstoff

Info

Publication number: DE1910294A1
Application number: DE19691910294
Authority: DE
Inventors: Nichols Richard Allen; Bragg Kenneth Rankin
Original assignee: Parker Hannifin Corp
Current assignee: Parker Hannifin Corp
Priority date: 1968-03-06
Filing date: 1969-02-28
Publication date: 1969-09-25
Also published as: GB1264842A; NL6903472A; FR2003333A1; GB1264841A; US3590559A; CA966034A

Description

EDUARDUORENZ BERNHARD SEIDLER MARGRIT SEIDLER RECHTSANWÄLTE 8 München 22 Widonmayerstraß· 23 Telefon (0811) 29 7194

2e.Fed.7969

PARIiER-HANNIPIN CORPORATION 17525 Euclid Avenue, Cleveland, Ohio Hl 12, U.S.A.

Schutzsystem für flüssigen Brennstoff.

Die Erfindung bezieht sich auf Schutzsysteme für flüssigen Brennstoff und insbesondere, aber nicht ausschließlich auf Neutralisierungssysteme zur Verhütung von Explosion und Brand in Flugzeugbrennstofftanks.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, ein unentzündbares Gas, wie etwa Stickstoff in den Leerraum von Plugzeugbrennstofftanks einzufüllen, um den darin befindlichen Brennstoff unter Druck zu setzen und das Eintreten von Luft in den Tank zu verhüten, wenn der Tankdruck im Verhältnis zum Umgebungsdruck absinkt, wie etwa während des Niedergehens eines Plugzeuges. Auf diese Art und Weise werden explosive Dämpfe im Tank verdünnt und/oder ausgestossen, so daß der Sauerstoffgehalt im Brennstoffraum geringer ist als derjenige bei dem ein Zünden oder eine Explosion eintreten könnte. Aber Kohlenwnsserstoffbrennstoffe lösen Sauerstoff im Verhältnis zum Gasdruck an der Gas-Brennstoffgrenzflache auf und wenn daher der Tankdruok abnimmt, etwa durch das Abziehen von Brennstoff daraus oder in dem Falle, in

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dem in einem Plugzeug während des Niedergehens der Tankdruck; verringert wird, wird der Brennstoff mit Sauerstoff angereichert. Wenn dieser überschüssige Sauerstoff nicht in gesteuerter Art und Weise aus dem flüssigen Brennstoff entfernt wird, kann er in einer unvoraussagbaren Weise freigegeben werden, und einen gefährlichen Zustand erzeugen. Wenn ein unkontrolliertes Freigeben erfolgt, kann der Sauerstoff plötzlich in den Leerraum des Brennstofftanks abgegeben werden, beispielsweise wenn ein Flugzeug in . Turbulenzen stark herumgeworfen wird, so daß dann der ■ Sauerstoffgehalt im Leerraum auf ein gefährliches Niveau ansteigt oder der Sauerstoff kann im Einlaßbereich der Förderpumpen frei werden, die den Brennstoff zu den Motoren, leiten, wodurch eine zeitweilige Gasblasenbildung in. der Pumpe erfolgt und die Motoren infolge mangelnder Brennstoffzufuhr stehenbleiben.

Nach der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Neutrallsierungs-Sicherungssystem, einen Tank, der einen flüssigen Brennstoff enthält und eine Einrichtung, um ein neutrales . Medium in den Brennstoff einzuführen, wodurch das Medium ► · in dem Brennstoff Gasblasen bildet. Vorzugsweise absorbieren diese Blasen den im Brennstoff aufgelösten Sauerstoff und führen ihn ab. .

Das System kann arbeiten durch Einführen einer Mischung einer Flüssigkeit, vorzugsweise Brennstoff und eines neutralen Mediums, das Stickstoff seih.kann, in den Brennstoff, wodurch das Medium Gasblasen bildet um Sauerstoff,- . der in dem Brennstoff aufgelöst ist, zu absorbieren und abzuführen. Die Mischung kann durch Einrichtungen eingeführt werden, die auf aufeinanderfolgende, vorher bestimmte Druckabnahmeschritte, die auf den Brennstoff einwirken, ^; anspricht.

Gasblasen können in flüssigem Brennstoff in einem :

Flugzeugbrennstoffsystem erzeugt werden, in dem ein neutrales Medium dem Brennstoff durch eine Düse zugeführt wird, so daß gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung· ein Plugzeugbrennstoffsystem einen Brennstofftank, eine Menge flüssigen Brennstoffes in dem Tank, eine Menge neutralen Mediums, eine in der Menge des flüssigen Brennstoffes eingetauchte · Düse und eine-Einrichtung umfaßt, um das .genannte .unentzündliche Medium durch die Düse iir gasförmiger Gestalt abzugeben, damit es in den flüssigen Brennstoff eindringt, um darin Gasblasen zu erzeugen. - .

Die Erfindung kann auch auf Feuerverhütungssysteme für Flugzeuge ausgedehnt werden, so daß gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung ein Feuerverhütungssystem für ein Flugzeug eine Menge eines unentzündlichen Mediums in flüssiger Form bei niederer Temperatur und unter Druck, ein Abteil in dem Flugzeug, in denr sich Brennstoffdampf e sammeln können, eine Düse in dem genannten Abteil, eine Leitung, die den genannten Vorrat mit der Düse verbindet, eine Einrichtung zum Steuern des.Flusses des Mediums durch die Leitung vom Vorrat zur Düse zur Abgabe durch diese letztere in das Abteil umfaßt, Wobei die genannte Leitung eine höhere Temperatur hat afc die Flüssigkeit und als ein Wärmeaustauscher dient, um dem Medium Wärme durch die Leitung zu vermitteln, urn das Medium vor seiner Abgabe durch die Düse zu verdampfen.

In einem ihrer Aspekte schafft die Erfindung "so ein Mittel, um eine neutrale Atmosphäre innerhalb des Dampf rauinos eines Brennstoff tanks zu schaffen und aufrechtzuerhalten und auch um überschüssigen Sauerstoff aus : dem Brennstoff zu entfernen, wenn dieser letztere mit Sauerstoff infolge der Abnähme des Druckes innerhalb des Tanks übersättigt wird. Das Aufrechterhalten einer unentzündlichen Atmosphäre wird bewirkt, Indem ein neutrales Gas anstelle"von Luft'Un'^; den' Tarik eingeführt wird, wenn

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der Tankdruck erhöht werden muß, wie etwa beim Niedergehen eines Flugzeuges um eine bauliche Beschädigung des Tanks infolge eines Unterdruckes im Verhältnis zur Aussenluft zu verhüten. ' ;

Das Entfernen von Sauerstoff aus dem Brennstoff wird erzielt durch Einführen einer Mischung von Brennstoff und unentzündlichem Gas in die Brennstoffmenge durch eine Serie von Düsen, die in der Nähe des Bodens des Tankes liegen, wenn vorherbestimmte Druckverminderungsschritte in dem Tank eintreten. Das eingeführte Gas bildet Blasen, φ die den Sauerstoff in dem Brennstoff absorbieren und ihn in den Tankdampfraum führen, von. wo er in dieiÄtsmosphäre· in einer solchen Art und Weise abgeleitet -wird^:: .daß: in* dem Tank eine unentztindliche Atmosphäre aufrechterhalten wird. ·

Das Mischen von flüssigem Brennstoff mit dem neutralen Gas gibt dem Gas eine hohe Bewegungsenergie wenn es durch die Düsen streicht, woraus: sich Gasblasen von viel geringerer Größe und stark erhöhter Anzahl ergeben, als dies erreichbar wäre, wenn Gas alleine mit dem gleichen Druck an dem Düseneinlaß dispergiert würde. Die größere Anzahl der Blasen schafft einen vergrößerten W Blasengesamtbereich zum Kontakt mit und Absorption des aufgelöstBn Sauerstoffes durch die Bläschen, sowie auch eine bessere Verteilung der Bläschen durch den gesamten Tank. Ausserdemsteigen die kleineren Bläschen langsamer durch die Brennstoffmasse und erhöhen so die verfügbare Zeit, in der die Berührung mit dem Sauerstoff und demgemäß die Absorption erfolgen kann. Das Ergebnis ist ein hochgradig wirksames System, das ein "Minimum- _ ν an unbrennbarem Gas benutzt, um eine gegebene Menge; von ; Sauerstoff aus dem Brennstoff zu entfernen. : : ,. ■..

Obwohl das Entfernen von Sauerstoff aus-dem; Brennstoff V :

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in einer gesteuerten Art und Weise und ein Unterdruoksetzen des Tanks mit einem neutralen Gas ganz besonders wünschenswert in Flugzeugen ist, wobei der Brennstofftank zu allen Zeiten in einem sicheren Zustand gehalten wird, d.h. während des Stehens auf dem Boden, während des Äuftankens, während des Steigens und während des Fluges sowie auch während des Niedergehens, ist es auch in einigen Erdtanks erwünscht und mindestens Teile des hierin beschriebenen Systems und der Prinzipien sind für diese letztere Art von Anlagen nützlich.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung zweier in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele.

Fig. 1 ist ein schematisches Schaubild einer Äusführungs-' form der Erfindung, in der eine Mischung von Brennstoff und einem unbrennbaren Gas verwendet wird, um Sauerstoff aus dem Brennstoff zu entfernen,

Fig. 2 ist ein schematischer Querschnitt durch ein Blockventil, das in der Äusführungsform der Erfindung nach Fig. 1 verwendet wird, und'

Fig. -3 ist ein schematisches Schaubild einer anderen Ausführungsform der Erfindung, die eine abweichende Pumpenanordnung für den mit dem unbrennbaren Gas zu mischenden Brennstoff zeigt.

In Fig. 1 ist gezeigt, daß das Neutralisierungssystem einen isolierten Dewar-Tank 10 umfaßt, um darin ein unbrennbares Gas wie etwa Stickstoff aufzuspeichern, das so aufbereitet wurde, daß es bei 7 kg/cm siedet. Mit dem Dewar-Tank 10 ist ein selbstschliessendes Füllventil 11, eine mit Pappe versehene Abzugsvorrichtung 12,

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^mD ORIGINAL

- ■■ ■ . " - 6 - .""■- -■■.■ "■■■ ■■;■■■' " ..■.■;."■ ein Entlüftungsventil 13 und ' eine Bruchscheibe 14 verbunden.

Eine Auslaßleitung 15 führt von dem. Dewargefäß 10 zu einer Steuereinheit 17, die ein durch Solenoid betätigtes Druckventil 18 hoher Leistung, ein durch Solenoid betätigtes Skrubber-Ventil 19 geringer Leistung und ein Druckreglerventil 22 umfaßt, wobei 'die Ventile, l8, 19 und 22 parallel zwischen der Leitung 15 und einer Leitung l6 verbunden sind.

Ein Manometer 20.ist mit der Leitung 16 verbunden und diese letztere führt zu einer Verteilerleitungoder einem Krümmer 23 mit einer Zweigleitung 23'* die davon in den Brennstofftank 24 führt und weitere nicht gezeigte Zweig-.-leitungen aufweist, die zu anderen Brennstofftanks führen.

Der Krümmer 23 ist mit einem Skrubber-Krümmer 25 über eine Leitung 23', ein Rückschlagventil 26 und eine Drosselöffnung 27 verbunden und steht auch mit einer Nebeldüse 28 über ein Überströmventil 30 in Verbindung. Der Skrubber-Krümmer 25 hat eine Serie von Düsen 31 und ist mit einem Blockventil 32 über eine Leitung 33 und ein Rückschlagventil 34 verbunden. Das Blockventil 32 ist seinerseits mit Pumpen P, und P_g über Leitungen 35 und 36 verbunden, die ebenfalls mit einer Brennstoffzuleitung 37 über Rückschlagventile 38, 39 verbunden ist. Die Pumpen P. und Pp sind diejenigen, dienormalerweise · in einem Brennstofftank enthalten sind, um Brennstoff zu den Plugzeugmotoren zu leiten. · ."■ .. \

Eine Abgabefolgeeinheit 43 umfaßt einen durch Druckunterschied betätigten elektrischen Sehalter 44, der auf einer Seite durch eine Leitung 45 mit dem Brennstofftank 24 und auf der anderen Seite durch eine Leitung 46 mit einem Bezugstank 47 verbunden ist. Dieser letztere ist mit der Leitung 44 über ein durch Solenoid betätigtes Ein-Aus^Ventil 48 verbunden. Die Leitung 45 ist durch eine Zweigleitung 49 mit dem pruckreglerventil 22 verbunden.

Der Druckschalter 44 ist ebenfalls mit einem Zeitwerk verbunden, das seinerseits elektrisch mit dem Skrubber-Ventil 19 verbunden ist. Die Leitung 45 ist ihrerseits mit einem Manometer 5^ versehen, und ein Schaltkasten 555kann zu einem nachstehend beschriebenen Zweck vorgesehen werden.

Die oberen Enden des Tanks 24 und anderer nicht gezeigter Tanks sind mit einem Buffer-Tank 57 mit Hilfe von Leitungen 58 und verbunden, und daher sind die Drücke innerhalb der Tanks zu allen Zeiten im wesentlichen gleich« Eine. Steig- und Absink-Ventilgruppe 62 steht an einem Ende mit dem Buffertank 57 und mit dem anderen Ende mit einer Entlüftungshutze 63 in Verbindung, die sich in die Außenluft öffnet. Die Ventilgruppe 62 | weist ein durch Pederdruck geschlossenes Steigventil 64 und ein durch Pederdruck geschlossenes Niedergehventil 65 auf, deren offene Stellungen in gestrichelten Linien dargestellt sind. Das Uiedergehbentil 65 kann durch einen Solenoid 67 auch in eine offene Stellung gebracht werden. Ein durch Druckunterschied betätigter elektrischer Schalter 66 ist auf einer Seite dem Mediumdruck im Gehäuse der Ventilgruppe 62 auf einer Seite der Ventile 64 und 65 ausgesetzt, und auf der anderen Seite dem Mediumdruck auf der anderen Seite der Ventile 64 und 65.

Wie in Pig» 2 gezeigt, hat das Blockventil 32 eine Einlaßkammer ¹Jl₃ die mit der Leitung 35 verbunden ist, die von der Abgabeseite der Pumpe P* wegführt, und eine Auslaßkammer 72-hat, d die mit der Leitung 33 verbunden ist, die zu dem Rückschlagventil 34 und. dem Skrubber-Krümmer 25 führt. Das Blockventil hat auch eine- Druckkammer 73* die mit der Leitung 36 verbunden ist, die von der Abgabeseite der Pumpe P_g wegführt*, Eine biegsame Membran 74 trennt die Kammern 72 und* 73 und,trägt ein Ventilelement■: 75*. das mit einem Ventilsitz 76 zusammenarbeitet, um den Strom des- Brennstoffes von der Kammer 7I in die Kammer 72 zu steuern. Eine 'Feder 77 drückt das Ventil 75 in eine normalerweise offene Stellung«,

Die Ausführungsform nach Flg. 1 eignet sich am besten zur Verwendung in Flugzeugen, und die Arbeitsweise wird im Zusammenhang damit beschrieben. Bei dieser Ausführungsform¹ können die Druck- und Druckunterschiedseinstellungen der verschiedenen auf Druck ansprechenden Bestandteile so sein, wie hierin zu Illustrationszwecken angegeben, aber sie können, falls erwünscht, auch andere Werte sein. Ebenso wird das System im Zusammenhäig mit dem Brennstofftank 24 beschrieben, aber es ist klar, daß der Krümmer 2j5 mit allen Brennstofftanks im Flugzeug verbunden ist, und daß jeder der Tanks' ein Neutralisierungssystem enthält, wie für Tank 24 gezeigt, und alle diese Tanks auch mit Buffertanks 57 durch die Leitung 59 verbunden sind.

Nachdem das Flugzeug von einem Flug gelandet ist, bei dem das Neutralisierungssystem verwendet wurde, sind die Brennstofftanks nur teilweise voll, und die Dampfansammlungsräume darin sind mit Stickstoff gefüllt. Der Dewar-Tank IQ ist \ teilweise voll flüssigem Brennstoff und steht unter einem Druck von ungefähr J kg/cm absolut. Die Steig- und Niedergehventile 64 und 65 sind geschlossen. Beim Abstellen der elektrischen Kraft des Flugzeuges geht das Neutralisierungssystem in eine passive Arbeitsweise über. So befinden sich die Druck- und Riesel-Ventile 18 und 19*. da sie keinen Strom mehr erhalten, in geschlossener Stellung, und das Ein-Aus-Ventil 48 befindet sich in offener Stellung.

ρ ρ

Der Druck im Tank 24 liegt zwischen 0,02 kg/cm und 0,06 kg/cm über dem Außendruck. Nachdem das Flugzeug" während einer gewissen Zeit geparkt wurde, kann der Druckunterschied infolge von Temperaturunterschieden oder aus anderen Gründen auf einen niedrigeren Wert absinken. Wenn der Druck auf einen vorher bestimmten niedrigeren Wert abgesunken ist, wie beispielsweise 0,01 kg/cm , öffnet sich das Druckreglerventil 22 und Stickstoff fließt in den Tank 24 durch die Leitung

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^5, um den Tankdruck auf 0,02 kg/cm über den Umgebungsdruck zu bringen, woraufhin das Druckreglerventil 22 sich ..schließt-.;.

Wenn das Plugzeug lange genug auf der Erde stehen bleibt, um den Vorrat an Stickstoff zu erschöpfen, kann der Druck im Brennstofftank schließlich auf weniger als den Umgebungsdruck absinken, beispielsweise infolge von Temperaturveränderungen. Das Niedergehventil 65, das eingestellt ist, um sich zu öff-

■ . ρ . - ■

nen, wenn der Tankdruck ungefähr Q,008 kg/cm niedriger als der Umgebungsdruck ist, öffnet sich dann und gestattet, daß Luft eintritt, bevor ein schädigender Unterdruck sich innerhalb der Brennstofftanks entwickeln kann. Wenn so das Plug- I zeug bei abgeschalteter elektrischer Kraft steht, arbeitet das Neutraiisierungssystem automatisch weiter, solange der Stickstoffvorrat reicht und kehrt sich dann in eine Phase um, um eine Beschädigung der Tanks zu verhüten.

Um ofen Vorrat an flüssigem Stickstoff zu ergänzen, wird die Kappe der Abzugsvorrichtung 12 abgenommen, und der Stickstoffbodenvorrat wird mit dem Füllventil 11 verbunden, und flüssiger· Stickstoff wird unter Druck in den Dewar-Tank 10 eingefüllt. Wenn dieser letztere gefüllt ist, fließt der flüssige Stickstoff durch die Abzugsvorrichtung 12 aus, um diesen Zustand anzuzeigen. Die Zuführleitung wird dann von dem,Füllventil 11 abgenommen, und die Kappe wird wieder auf die Abzugsvorrichtung

12 aufgesetzt. Der flüssige Stickstoff, siedet bei 7 kg/cm absolut, der Zustand, auf den er vorher eingestellt wurde, und wenn flüssiger Stickstoff in die Plugzeugbrennstofftanks ge- . füllt wird, wie hierin beschrieben, dann besteht die Neigung, daß die Entnahme von Stickstoff aus dem Dewar-Tank 10 den

Druck darin fallen IaBt₀ Da jedoch der Druck unter 7 kg/cm zu sinken träohtet, findet ein weiteres Sieden statt, um den Druck Innerhalb des Dewar-Tanks 10 aufrecht zu erhalten, um die Kraft zur Verfügung zu stellen, um den Stickstoff daraus herauszudrücken.

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Wenn der Plugzeugbrennstofftank 24 mit Brennstoff gefüllt wird, während das elektrische System des Plugzeuges abgeschaltet ist, hat der Druck innerhalb des Brennstofftanks: die Neigung zu steigen, und bewirkt, daß das Steigventil 64 sich öffnet, um den Tank 24 zur Atmosphäre zu entlüften, um zu verhindern, daß der Druck darin den Umgebungsdruck um mehr als, 0,06 kg/cm überschreitet. ,

Während sich das Plugzeug noch auf der Erde befindet mit seiner elektrischen Kraft abgeschaltet, befindet',sich das Ein-Aus-Ventil 4B in einer durch Feder geöffneten Stellung, so _; daß der Druck im Bezugstank 49 der gleiche ist, wie im Brenn· stofftank 24. Beim Anschalten der elektrischen Kraftanlage bei der Vorbereitung zum Start führt der Druckschalter 44, der einen elektrischen Stromkreis schließt, wenn die Mediumdrücke auf den beiden Seiten davon ausgeglichen sind, dem Ein-Aus-Ventil 48 Energie zu, um zu bewirken, daß es sich schließt und den Bodenniveaudruck des Tanks 24 Innerhalb des Bezugstanks 47 einschließt.

Beim Anlassen der Motoren und der Brennstoffzuleitungspumpen P, und P₂ zum Zuführen von Brennstoff zu den Motoren, setzt die Brennstoffabgabe von der Pumpe Pp die Kammer 73 über die Leitung 3-6 unter Druck und hält das Ventilelement 75 in der offenen Stellung. Gleichzeitig tritt die Brennstoffabgabe V von der Pumpe P^ in die Kammer 71 über die Leitung 35 ein und verläuft durch denVentilsitz 76 zur Kammer 72undLeitung 33,von wo die. Brennstoffabgabe durch das Rückschlagventil 34 in den Krümmer 25 verläuft und durch die Düse 3I in die Hauptmasse des Brennstoffs unter deren oberem Niveau eingeführt wird. Diese Einführwirkung ist kontinuierlich, während die Pumpen P₁ und P₃ beide gleichzeitig arbelteni um deir Motorenbrennstoff vom Tank 24>zuzuführen, wie das nor-. malerweise der Fall ist.

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Wenn die eine oder die andere der Pumpen P, oder P^ nicht arbeitet, dann wird von der Pumpe P₁ kein Brennstoff mehr zum Krümmer 25 geführt, so daß die gesamte Abgabe der arbeit tenden Pumpe den Plugzeugmotoren zugeführt wird. Wenn so die ■ Pumpe P, ausfällt, dann hat sie keine Abgabe und gibt keinen Brennstoff durch die Leitung 35 ab,um. das Ventil 32und den Krümmer 25 zu blockieren, selbst wenn das Ventilelement 75 durch Druck in der Kammer 73 offen gehalten wird. Wenn andererseits die Pumpe Pp ausfällt, dann hat säe keine Abgabe mehr·, um die Kammer 73 unter Druck zu setzen und das Ventilelement 75 wird dann durch Brennstoffdruck geschlossen, der in das Blockventil 32 über die Leitung 35 von der Pumpe P₁ einströmt A und die gesamte Abgabe von der Pumpe P₁ wird dem Plugzeugmotor zugeleitet. .

Während das Plugzeug steigt, nimmt der Außendruck ab. Wenn er so gesunken ist, daß der Brennstofftankdruck diesen Außen-

2 " druck um mehr als O,O6 kg/cm überschreitet, öffnet sich das Steigventil 64, um die Brennstofftanks zu entlüften, bis ihr Druck auf innerhalb Ο,Οβ kg/cm des Umgebungsdruckes gesunken ist, woraufhin sich das Steigventil 64 wieder schließt. Dieses Öffnen und Schließen des Steigventiles 64 geht auf diese Art und Weise weiter, bis das Plugzeug seine normale Reisehöhe erreicht hat. Auf Reisehöhe bleibt das Steigventil 64. geschlossen. {

Jedesmal, wenn sich das Steigventil 64 öffnet, um periodisch Druck aus den Brennstofftanks während des Steigens abzulassen, wird der Druck innerhalb der Tanks, der zwischeiO,Ol und 0,06 kg/cm über dem Umgebungsdruck auf Bodenniveau war, geringer.

Wenn der Tankdruck geringer wird, wird, die Menge an Sauerstoff, die der Brennstoff in gesätbig;er Lösung enthält, ebenfalls geringer. Der Überschuß bleibt jedoch in übersättigter Lösung

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bis er in den Tankleerraum abgegeben wird. Wenn die tfoersättigung von genügender Größe ist, dann wird das Freigeben durch Rütteln bewirkt, etwa durch das Stampfen des Plugzeuges in Turbulenzen, so daß so ein etwas gefährlicher Zustand entsteht. Weil das hierin beschriebene Waschverfahren die Übersättigung wirksam auf einem niedrigen Niveau hält, bewirkt das Bewegen des Brennstoffvorrates, gleichgültig ob durch Bewegung des Flugzeuges oder durch Einführen von Brennstoff alleine durch die Düsen 31, wenn das Ventil 19 geschlossen ist, keine Freigabe von Sauerstoff aus dem Breiinstoffyor-" rat. - "-"■

^ Jedesmal, wenn der Tankdruck um anfängliche 0,04- kg/cm fällt, sei es durch öffnen des Steigventiles 64 oder durch Brennstoffverbrauch, wird der Druckschalter 44 betätigt, um das Ein-Aus-; Ventil 48 stromlos zu machen, um es zu öffnen und auäidas Zeitwerk 52 anzulassen. Das öffnen des Ein-Aus-Ventiles 48 •verbindet den Bezugstank 47 mit dem Brennstofftank 24, um.die Drücke zwischen ihnen auszugleichen und daher einen neuen Bezugsdruck

innerhalb des Tanks 47 aufzubauen, der 0*04 kg/cm niedriger ist als vorher. Wenn die Drücke so ausgeglichen werden, wird der Druckschalter 44 unwirksam gemacht, und das Ein-Aus-Ventil 48 schließt sich, um den neuen Bezugsdruck innerhalb des Tanks 47 einzuschließen. In der Zwischenzeit hat das Zeitwerk 52 . fe das Skrubber-Ventil 19 geöffnet und hält es während eines vorher eingestellten Zeitraumes offen, um einen geringen Fluß von Stickstoff durch ee hindurch und in den Krümmer 23 zu gestatten, wo die Verdampfung stattfindet, und der Stickstoff durch das Rückschlagventil 26 in den Krümmer 25 verläuft, wo er mit Brennstoff vermischt wurd^ der vom Blockventil 32 kommt, und durch Düsen 3¹ abgegeben wird. Der öffnungsdruck für das Rückschlagventil 26 kann ziemlich niedrig sein, wie beispielsweise 0,07 kg/cm , während der öffnungsdruck des Rüokschlagventiles 30 in der Größenordnung von 3,9 kg/cm liegt und daher dieses letztere sich zu diesem Zeitpunkt nicht öffnet. Falls erwünscht, kann der öffnungsdruck des Rückschlagventiles 26 höher sein,

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wie beispielsweise 2,1 kg/cm höher als der Druck, der von den Pumpen P^ und Pp entwickelt wird, (aber er bleibt niedriger als der öffnungsdruck des Rückschlagventiles 30), so daß zu keinem Zeitpunkt irgendein Auslecken von Brennstoff in den Krümmer 23 erfolgen kann. .

Das Mischen des flüssigen Brennstoffes mit dem Stickstoffgas im Krümmer 25 gibt dem Gas eine hohe kinetische Energie, während es von den Düsen Jl abgegeben wird, und bewirkt eine Bildung von Gasbläschen von wesentlich geringerer Größe und wesentlich größeren Zahlen, als das andernfalls eintreten würde. Diese Bläschen dispergieren sich vollständig durch den gesamten | Brennstoffvorrat und sind äußerst wirksam, um überschüssigen Sauerstoff in dem Brennstoff zu absorbieren, und ihn in den Tankgasraum abzuleiten. Diese Wirkung des Zuführens von Stickstoff durch das Ventil 19 zum Auswaschen von Sauerstoff aus dem Brennstoff geht weiter, bis das Zeitwerk 52 den elektrischen Strom zu dem Skrubber-Ventil 19 abstellt und diesem letzteren gestattet, sich durch Federwirkung zu schließen.

Wenn das Flugzeug weitersteigt, iährt das Steigventil 64 fort, den Druck des Brennstoffs innerhalb des Tanks absinken zu lassen und die Freigabe von Stickstoff durch das Skrubber-Ventil 19 unter der Steuerung des Schalters 44 sowie die Einstellung des Druckes im Bezugstank 47 wird jedesmal wiederholt, wenn ( der Druck innerhalb des Tankes um einen Schritt von 0,04 kg/cm sinkt. Wenn das Flugzeug während eines gewissen Zeitraumes in gleicher Höhe fliegt, bleibt das Skrubber-Ventil 19 geschlossen, bis wiederum ein neues Steigen beginnt. Wenn das Flugzeug niedergeht und wieder steigt, bleibt der Druck innerhalb des Bezugstanks 47 auf der Druckhöhe, die am höchsten Punkt des ursprünglichen Steigens erreicht wurde, und ein öffnen des Skrubber-Ventils 19 geschieht nicht wieder, bevor eine größere Höhe erreicht wird. Wenn das Flugzeug schnell genug steigt, so daß der Brennstofftankdruck um eine Stufe von 0,04 kg/om in weniger Zeit fällt, als das Skrubber-Ventil 19 durch das Zeitwerk

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52 in geöffneter Stellung gehalten wird, wird der Schalter 44 wieder aktiviert, bevor das Skrubber-Ventil 19 sich schließt, so daß das Zuführen von Stickstoff durch das Skrubber-Ventil 19 während dieses Teiles des Steigens kontinuierlich ist.

Da Brennstoff während des Fluges auf gleicher Höhe verbraucht wird, oder da der Umgebungsdruck während des Niedergehens steigt, hat der Druck im Brennstofftank die Neigung niedriger zu werden als der Umgebungsdruck. Wenn er innerhalb 0,02 kg/cm des Umgebungsdruckes liegt, wird der Druckschalter 66' betätigt, um' das Druckventil 18 unter Strom zu setzen und zu öffnen. Weil das Sinken des Druckes innerhalb des Tankes 24 im Verhältnis zur Außenluft sehr schnell geschehen kann, insbesondere wenn das Plugzeug sich in einem Sturzflug befindet, ist das Druckventil 18 von einer großen Durchflußleistung und gestattet ein verhältnismäßig starkes Fließen von Stickstoff in den Krümmer 23>, um einen Druck darin zu entwickeln, der genügend groß ist, um das Überdruckventil 30 sowie das Überdruckventil 26 zu öffnen. So tritt Stickstoff schnell in den Brennstofftank24 durch die Nebeldüse 28 und die Düsen j5l ein, um zu verhindern, daß der Tankdruck niedriger wird als der Umgebungsdruck. Als Ergebnis öffnet sich das Niedergehventil 65 niemals, um Luft in den Tank während des normalen Betriebes einzulassen, aber es wird sich öffnen, wenn aus irgendeinem Grund das Stickstoffdrucksystem ausfallen sollte. Sobald der Stickstoff den Tankdruck auf den Punkt gebracht hat, in dem er 0,06 kg/cm größer ist als der Umgebungsdruck, wird der Druckschalter 66 außer Betrieb gesetzt, um das Druckventil 18 stromlos zu machen und ihm zu gestatten,sich zu schließen, da es sich um ein durch Federdruck geschlossenes Ventil handelt.

Wenn das Druckventil 18 offen ist, kann der flüssige Stickstoff, der durch es hindurehfließt,-innerhalb des Krümmers 26verdampfen aber wenn der Durchstrom groß genug ist, um eine vollständige. Verdampfung zu verhüten, dann dispergiert das Nebelventil 36

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den flüssigen Stickstoff in dem Brennstofftank 24 in fein verteilter Form, worin die Verdampfung erfolgt. Dadurch wird die Notwendigkeit für einen Wärmeaustauscher, die Notwendigkeit für Leitungen der Wärmequelle und die dazugehörigen Steuerungen ausgeschaltet.

Das Sättigungsniveau des Stickstoffs in dem Devar-Tank 10 wird

so gewählt, daß das Sieden bei ungefähr 7 kg/cm absolut bei einer Temperatur von ungefähr - 175°C erfolgt. Derhöchste Druckder im Krümmer 23 erreichbar ist, beläuft sich auf ungefähr 5 kg/ cm infolge des Einstellens des Überdruckventils 3O,bei welchem Druck die Temperatur des Stickstoffs innerhalb des Krümmers 23 ä sich auf etwa - 18O°C belauft. So ist die Temperatur des Stickstoffes in allen Teilen des Systems höher als die Kondensationstemperatur des Sauerstoffes bei den Bedingungen, wie sie normalerweise angetroffen werden, und die Kondensation von Sauerstoff aus der Umgebungsluft und der sich eingebende gefährliche Zustand wird vermieden. , -

Im Falle einer Bruchlandung mit einem Platzen des Brennstofftanks 24 und bei entweder nicht mehr vorhandener oder abgestellter elektrischer Kraft nimmt der Druck innerhalb des Brennstofftanks 24 ab, und dieses Abnehmen wird vom Druckreglerventil 22 über die Leitungen 49 und 45 gefühlt. Wenn der Tankdruck auf

ρ
0,01 kg/cm über Umgebungsdruck gesunken ist, öffnet sich das ( Druckreglerventil 22, um Stickstoff in die Brennstofftanks einströmen zu lassen und schließlich wiederum, bevor den Brennstofftankdruck den Steigventilöffnungsdruck von 0,06 kg/cm -Untersohie erreicht, um einen unnötigen Verlust von Stickstoff durch das Steigventil 64 zu vermeiden.

Die Manometer 20 und 54 sowie der Solenoid "67 gestatten eine Überprüfung des Arbeitsvermögens des Systems und seiner Bestandteile sowohl im Flug als auch auf der Erde.. So führt die Betätigung der. verschiedenen Ventile 18, I9, 22, 48, 64 und 65 entweder

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. währenddes normalen Betriebes des Neutralisierungssystemes oder durch von Hand betätigte Prüfverfahren durch geeigne·- te Schalter in den Kasten 55 zu charakteristischem Ansteigen oder Fallen des Drucks innerhalb der Leitung 16 und/oder des Tanks 24, der auf den Manometern 20 und 5^ angegebenwird, unf den richtigen Betrieb zu zeigen. Weil das Niedergehventil 65 sich normalerweise nicht öffist, kann seine Betriebsfähigkeit mit Hilfe eines Solenoiden 67 überprüft werden, der, wenn er durch einen Handsohalter unter Strom gesetzt wird, das Ventil 65 öffnet und bewirkt, daß der Druck im Tank .24 sich ändert, wobei diese Änderung auf dem Manometer 5^ angezeigt wird» Eine vom Ventil 65 in seiner offenen Stellung betätigte Kontrolle ' lampe 68 gibt eine Warnung für einen solchen Zustand» -v

Die in Fig, j5 gezeigte Ausführungsform der Erfindung weicht von der nach Fig. 1 in erster Linie dadurch ab, daß eine Pumpe P^₅, die lediglich für das Neutralisierungssystem eingesetzt wird, in dem Neutralisierungssystem anstelle der Förderpumpen P^ und Pp verwendet wird, und ein weiterer Unterschied liegt darin, daß das tiberdwuckventil^O, und die Düse 28 jnit dem Krümmer 25 mit Hilfe einer Leitung 23^X anstatt mit der Leitung 29 verbunden sind. Die Pumpe P-, wird"durch den Schaltef 44 gesteuert, um nur zu arbeiten, wenn das Skrubber-Ventil 19 offen ist. Wenn so während des Steigens das Steigventil 64 intermittierend sieh öffnet, um den Druck innerhalb des Tanks 24 fallen zu las« Wk sen, und wenn der Schalter 44 arbeitet, um diei Ventile 48 und zu öffnen, schaltet der Drucksohalter 44 durch das Zeitwerk auch die Pumpe P^, während eines voreingestellten Zeitraumes an, der der Zeit entspricht, während der das Skrübber-Ventil offen ist. Die Pumpe P₅ saugt Brennstoff aus dem_:Tank 24 an und gibt ihn in den SprühkäPümmer 25 durch ein tJberdruckveritil 80 und eine öffnung 81 ab, wobei in dem Krümmer die Mischung mit gasförmigem Stickstoff stattfindet, der dann in den Krümmer 25 eintritt und durch das Skrubber-Ventil 19 zugefülirt wird.

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Die Mischung wird in dem unteren Teil der Hauptmasse des Brennstoffes durch die Düse Jl eingespritzt, nach Durchlauf durch die öffnung 82, um überschüssigen Sauerstoff darin infolge der Übersättigung durch den gesenkten Tankdruck freizugeben, und sie führt diesen zu dem Dampfraum, von wo dann die Abgabe in die Außenluft durch das Steigventil 6k erfolgt« wie bereits vorstehend beschrieben.

Falls erwünscht, kann ein verengter Durchlaß vorgesehen werden, um konstant Stickstoff mit einer niedrigen Fließgeschwindigkeit von dem Dewar-Tank 10 in den Krümmer 23 abzugeben, bei< spielsweise durch eine ständig offene Umleitungsöffnung im . ä Ventil. 19 wie schematisch bei 21 der Fig. 1 dargestellt* Solch eine geringe Abgabe könnte nützlich sein, um einen Neutralisierungsschutz anstelle des Ventils 22 vorzusehen, wenn sich das Flugzeug mit abgeschalteter elektrischer Kraft auf der Erde befindet.

Bei einer anderen abgewandelten Ausführungsform ist es für einige Anwendungsgebiete möglich, das Mischen des Brennstoffes mit dem Stickstoff wegzulassen und das Skrübber-Ventii 19 zu benutzen, um Stickstoff alleine den Düsen 31 zuzuführen, um den Brennstoff in Intervallen zu waschen, wie bereits beschrieben.

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Wie vorstehend erwähnt, kann die Erfindung zur Verwendung als ein Feuerschutzsystem für Flugzeuge abgewandelt werden.

Ebenso können andere Abwandlungen des Systems und seiner Bestandteile und deren Verwendung innerhalb des Rahmens der Erfindung durchgeführt werden, wie durch die Ansprüche definiert·

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Claims

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Pa ten tans ρ r ü c h e ί

ί 3J.) Neutrallsierungssystem mit einem einen flüssigen Brennstoff enthaltenden Tank* dadurch g e k e η η « zeichnet, daß eine Einrichtung vorhanden ist, um ein unbrennbares Medium in den Brennstoff einzuführen, wodurch das Medium Gasblasen in dem Brennstoff bildet.

2«,) System nach Anspruch 1* dadurch gekennzeichnet, daß die Gasblasen in dem Brennstoff aufgelösten Sauerstoff absorbieren und entfernen«

3.) System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennstoff in dem Tank 24 unter Druck steht und die erwähnte Vorrichtung eine erste Einrichtung (19) aufweist^ die automatisch betätigt wird, wenn ein vorher'bestimmtes Absinken des genannten Druckes erfolgt, unabhängig vom Umgebungsdruck, um das unbrennbare Medium in den Brennstoff einzuführen, und eine zweite Einrichtung (62), die bäätigt werden kann, um den freigegebenen Sauerstoff aus dem Tank zu entfernen.

4·..) System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung (62) automatisch arbeitet, wenn d er Druck auf den Brennstoff ein vorher bestimmtes Verhä.itnis zum umgebungsdruck aufweist. .

5.) System nach Anspruch J5> dadurch gekennzeichnet, daß der genannte vorher bestimmte Druckabfall bezüglich eines Bezugsdruckes ein anderer iäb als der Umgebungsdruck»

6.) System nach Anspruch; 5, dadurch gekennzeichnet,; daß eine weitere Vorrichtung (44/ 48) vorgesehen ist, um den genannten Bezugsdruck auf eineri vorher bestimmten Abfall ά$Β genannten Brupkes auf den Brennstoff zu yerringem. "

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7.) System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,daß der Bezugsdiuek schrittweise im Ansprechen auf aufeinanderfolgende, vorher bestimmte Drucksenkungen auf den Brennstoff

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8.) System nach einem beliebigen der Ansprüche 3 bis 7* dadurch gekennzeichnet, daß die genannte erste Einrichtung (I9) während eines vorher bestimmten Zeitraumes bei jeder Betätigung davon arbeitet. ■ ·

9.) System nach einem beliebigen der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte erste Einrichtung einen Krümmer (23) umfaßte der eine in den Brennstoff einge- " tauchte Öffnung aufweistj durch welche öffnung das normale Medium in den Brennstoff eingeführt wird.

10.) System nach einem beliebigen der Ansprüche 3 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß eine Mischung des Brennstoffes und des neutralen Mediums in den Brennstoff eingeführt wird.

11.) System nach einem beliebigen der Ansprüche 3 Ms 10, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Einrichtung weiterhin eine dritte Einrichtung (l8) umfaßt, um zusätzliche Mengen des unbrennbaren Mediums in den Brennstoff einzuführen, wenn der Umgebungsdruck ein vorher bestimmtes Verhältnis zu dem genannten Druck auf dem Brennstoff hat»

12.) System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchflußkapazität der genannten dritten Einrichtung {18) ■ größer ja; als die der genannten ersten Einrichtung (I9), "

13·) System nach Anspruch 5* dadurch gekennzelehnet, daß ;. eine weitere Einrichtung {kk₃ 48) vorhanden 1st, iam den Bezugsdruck mit dem Druck auf dem Brennstoff bei einem vorher bestimmten Fallen im Druck auf den Brennstoff auszugleichen., um einen neuen Bezugsdruek .herzustellen.

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14.) System nach Anspruch ^, dadurch gekennzeichnet-* ^daß die genannte erste Einrichtung (19) eine erste Leitung (22') mit einer öffnung (351) innerhalb des Tanks (24) -aufweist,, durch die das unbrennbare Medium in den Brennstoff eingeführt wird und dadurch, daß das System weiterhin eine dritte ^Einrichtung (18) umfaßt, die auf ein vorher bestimmtes Verhältnis des genannten Druckes auf dem genannten Brennstoff gegenüber dem Umgebungsdruck anspricht, ;, um eine zusätzliche Menge des nicht brennbaren Mediums in den Tank (24) durch eine zweite Leitung (29) einzuführen, die von der ersten Leitung getrennt ist.

15.) System nach Anspruch J5* dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Srste Einrichtung ein Mittel (19) umfaßt, um intermittierend das nicht brennbare Medium "in den Brennstoff einzuführen, und eine weitere Einrichtung (21), um ständig das unbrennbare Medium in den Brennstoff einzuführen:,,

16.) System nach Anspruch 14, dadurch; gekennzeichnet, daß die genannte erste und zweite Leitung (2J5', 29) von einer gemeinsamen dritten Leitung(2j5) abgehen,'und das unbrennbare Medium der dritten Leitung unter der Steuerung von zwei getrennten^ Ventilen (18, 19) zugeführt wird. ^

17·) System nach Anspruch 16_# dadurch gekennzeichnet, daß die erste Leitung (25^!) ein erstes Einwegventil (26) umfaßt, durch das das unbrennbare Medium von der dritten eltung (25) zur ersten Leitung fließt, und die zweite, Leitung"¹ (29) ein zweites Einwegventil (30) umfaßt, durch das das neutrale Medium von der dritten leitung dem Tank (24) zugeführt wird, wobei das genannte Einwegeventil einen höheren öffnungsdruck hat als das erste Einwegeventil.

18.) System nach Anspruch J5, dadurch gekennzeichnet, daß das unbrennbare Medium mit Brennstoff in einem Skrubber-Krümmer

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(25) gemischt und in den Brennstoff in dem Tank (24) unter dessen Oberfläche eingespritzt wird. ""■"■■"

19·) System nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Mischung in dem Brennstoff in einer Art und Weise eingeführt wird, um eine weite Dispergierung in der Form kleiner Bläschen zu verursachen, die ASauerstoff aus dem Brennstoff absorbieren und ihn in den freien Tankraum führen«

20.) System nach den Ansprüchen 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß das unbrennbare Medium und der Brennstoff von I getrennten Quellen (10, P₁, Pg) zu dem gemeinsamen Skrubber-Krümmer (25) abgegeben werden, um sich darin zu mischen und um davon'in den Brennstoff eingespritzt zu werden, srabei Einrichtungen (26, .'Jk) vorhanden sind, um ein Rückfließen vom Krümmer in $eae Quelle zu verhüten»

21.) System natoh Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Einrichtung, um das-Zurückfließen vom Krümmer (25) zur Q₁UeIIe (lO) des unbrennbaren Mediums zu verhindern, ein Überdruckventil (26) ist, das einen öffnungsdruck hat, der größer ist als der Abgabedruck von Brennstoff in den Krümmer, um das Fließen des Brennstoffes zu der genannten Quelle des unbrennbaren Mediums zu unterbrechen.

22.) System nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Paar Pumpen (P^, Pg) aufweist, die normalerweise gleichzeitig arbeiten, unr Brennstoff zu einem Motor zuzuführen, ein Ventil (32) zwischen den beiden Pumpen und dem genannten Krümmer (25), wobei das genannte Ventil auf gleichzeitige Abgabe von beiden Pumpen anspricht, um Brennstoff zu dem ■ Krümmer zu fUliren und auf einen Verlust von Abgäbe von der, einen oder anderenPumpeanspricht, um deiü. Stfoni des Brennstoffes zum Krümraor abzuschalten.

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23») System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß ; das unbrennbare Medium dem Krümmer (25) unabhängig von dem Brennstoff unter d er Steuerung einer Einrichtung'.zugeführt wird, die auf eine Abnahme des Druckes auf den Brennstoff in dem Tank (24) anspricht,

24.) System nach Anspruch 3j> dadurch gekennzeichnet, daß die genannte erste Einrichtung ein elektrisch betätigtes.Ventil (.18) umfaßt, das intermittierend den Strom des unbrennbaren Mediums zum Tank (24) kontrolliert. , .

φ 25«) System nach Anspruch 5, dadurch· gekennzeichnet, daß. der Bezugsdruck, der des Brennstoffes ist, der in-einem gertrennten Behälter enthalten ist,

26«) Flugzeugbrennstoffsystem mit einem Brennstofftank und einer Masse von flüssLgern Brennstoff in dem Tank, dadurch gekennzeichnet! daß es einen Vorrat (10) von unbrennbarem Medium aufweist, sowie eine Düse (25/ 31),die in der genannten Masse des flüssigen Brennstoffeseingetaucht ist und eine Einrichtung, um das neutrale Medium durch die genannte Düse in gasförmiger Form abzugeben zur Abgabe in fen flüssigen Brennstoff zum Erzeugen von Gasblasen in diesem«,

™ 27») System nach Anspruch- 26 _f dadurch gekennzeichnet, daß darin eine Einrichtung (32, 33) vorhanden ist, um einen Teil des flüssigen Brennstoffes mit dem genannten unbrennbaren Medium zu mischen vor Abgabe dieses letzteren aus der genannten Düse»

33.) Feuerverhütungssystem für ein Flugzeug mit einem Vorrat an einem unbrennbaren Medium in flüssiger Form bei niedriger Temperatur und unter Druck mit einem Abteil in dem Flugzeug, worin sioh Brennstoffdämpfe sammeln, daduroh gekennzeichnet,

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daß in dem genannten Abteil eine Düse vorhanden ist, und eine Leitung diesen Vorrat mit der genannten Düse verbindet, daß eine Einrichtung vorhanden ist, um den Strom des unbrennbaren Mediums duEch die Leitung von dem Torrat zur Düse zu steuern zur Abgabe durch diese letztere in das Abteil, wobei die genannte Leitung eine Temperatur hat, die höher ist als die der Flüssigkeit und als Wärmeaustauscher dient, um Wärme in das Medium abzugeben, das durch die Leitung fließt, um das unbrennbare Medium vor der Abgabe durch die Düse zu verdampfer

29.) System nach Anspruch 28,dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Düse Jegliche Menge des unbrennbaren Mediums, die nicht verdampft ist, wenn es die Düse erreicht, im fein verteilten Zustand in das AüeII hinein dispergiert.

30.) System nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das unbrennbare Medium Stickstoff ist«, -

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