DE2356398A1

DE2356398A1 - Thermisch betaetigte berst-scheibe

Info

Publication number: DE2356398A1
Application number: DE2356398A
Authority: DE
Inventors: Francis R Bollenbach; Gary D Nohr
Original assignee: Sundstrand Corp
Current assignee: Sundstrand Corp
Priority date: 1973-03-21
Filing date: 1973-11-12
Publication date: 1974-09-26
Also published as: US3906976A; JPS49120397A; FR2323081B1; FR2323081A1; GB1413259A; JPS5750720B2

Description

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572-21.685PC21.686H) 12. 11. 1973

SUNDSTRANDCQRPORATION, Rockford (Illinois) V. St.-A.

Thermisch betätigte Berst-Scheibe

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Kraftstofftanks, die insbesondere für Flugzeuge geeignet sind, jedoch auch auf anderem Gebiet verwendet werden können. Bei der Verwendung solcher Kraftstofftanks müssen natürlich Maßnahmen gegen Gefährdung durch etwaige Explosion oder durch Brand infolge Unfalls getroffen werden. Solche Explosion kann durch übermäßige Temperatur entstehen, und die erfindungsgemäße Berstscheibe soll bei übermäßiger Temperatur oder bei Explosion infolge übermäßiger Temperatur einen Kraftstoff-Abfluß öffnen.

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Eine allgemeine Erfindungsaufgäbe ist, eine Berstscheiben-Einheit für Verwendung in Kraftstofftanks zu liefern, die temperaturfühlig ist und bei Erreichen einer vorbestimmten Temperatur birst und die von neuer Bauart und besonders geeignet ist, bei den erwähnten gefährlichen Temperatur verhältnis sen zu bersten oder zu brechen.

Eine weitere Aufgabe ist, eine Berstscheiben-Einheit der soeben genannten Art zu liefern, die eine neuartige Abdichtung in Gestalt einer Scheibe aufweist, welche wirksam die Berstscheiben-Einheit gegen Durchsickern von Brennstoff durch die Einheit sichert.

Eine noch andere Aufgabe besteht darin, eine Berstscheiben-Einheit der soeben genannten Art zu liefern, die eutektischen Werkstoff enthält, der mechanische Stützung für die Scheibe liefert und der bei Erreichen einer vorbestimmten Kraftstofftemperatur schmilzt und ausfließt, woraufhin der Kraftstoff dann die Scheibe zerreißt oder zerbricht.

Eine noch andere Aufgabe ist, eine Berstscheiben-Einheit der soeben genannten Art zu liefern, welche Messerschneiden enthält, die in wirksamer Stellung so angebracht sind, daß sich nach dem Wegschmelzen des eutektischen Werkstoffes die Scheibe an die Messer anlegt, worauf durch den Druck des Kraftstoffes, der auf die Scheibe wirkt und diese in durchschneidende oder durchstechende Berührung mit den Messerklingen bringt, das Bersten oder Brechen der Scheibe erleichtert wird.

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Und eine weitere Aufgabe ist, ein neues Verfahren zur Herstellung einer Berstscheiben-Einheit der oben genannten Art zu liefern.

In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Berstscheiben-Einheit und einen Teil der Wand eines Kraftstoffbehälters, in welchem sie angebracht ist, im Schnitt gesehen,

Fig. % eine Ansicht eines Kraftstofftanks in kleinerem Maßstab, größtenteils in Ansicht, aber in einem kleinen Teil im Schnitt, der die im Tank eingebaute Berstscheiben-Einheit und ihre Lage im Tank erkennen läßt,

Fig. 3 eine Endansicht, von der Linie 3-3 der Fig. 1 aus gesehen,

Fig. 4 eine Ansicht ähnlich derjenigen der Fig. 1, aber mit der Berstscheibe, nachdem sie zerrissen oder durchstochen ist, und

Fig. 5 eine Endansicht von der Linie 5-5 der Fig. 4 aus.

Was nun die Einzelheiten der anliegenden Zeichnung betrifft, so sei zunächst auf Fig. 1 verwiesen, welche die Berstscheiben-Einheit als Gar.ge-s bei 10 in einem Wandteil 12 eines Kraftstofftanks 14 eingebaut zeigt, Fig. 2 zeigt einen solchen Kraftstofftank bekannter Art,

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der die erwähnte Wand 12 ha t. Die Berstscheiben-Einheit kann in beliebiger Lage oder Stellung zum Tank angebracht sein; aber im Falle flüssigen Kraftstoffes wird sie vorzugsweise nahe dem Boden des Tanks angebracht, damit, wenn die Berstscheiben-Einheit birst, eine Höchstmenge an Kraftstoff aus dem Tank ablaufen kann.

Bei Flugzeugen und Flugzeugzubehör ist erwünscht, das Gewicht möglichst klein zu halten, und diesem Zweck entsprechend sind die Bauteile der Vorrichtungen, zumindest die meisten von ihnen, aus Leichtmetall wie z. B, Aluminium hergestellt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung irgendeines bestimmten Werkstoffes beschränkt.

Nun sei besonders auf Fig. 1 verwiesen. Die Berstscheibe 10 enthält ein rohrförmiges Gehäuse 16, vorzugsweise aus Aluminium, von zylindrischer Gestalt und an beiden Enden offen; im folgenden wird um der Bequemlichkeit willen sein eines Ende 18 das "innere" und sein anderes Ende 20 das "äußere" genannt werden (diese Richtungsangaben beziehen sich auf seine Anordnung in einem Kraftstofftank). Das rohrförmige Gehäuse hat eine innere Ringschulter 22, die zu seinem inneren Ende hin zeigt. Am inneren Ende des Gehäuses ist eine Berstscheibe 24 aus dünnem Aluminiumblech oder aus starker Aluminiumfolie angebracht. Diese Scheibe ist im Durchmesser, wenn über alles gemessen, größer als der Außendurchmesser des Gehäuses, und ihre Umfang skraft ist leckdicht am inneren Ende des Gehäuses bei 26, vorzugsweise durch Elektronenstrahlschweißung, befestigt. Der mittlere Teil der Scheibe hat, wie bei 28 dargestellt, die Form einer Kuppel, die sich vom inneren Rand des Gehäuses auswärts er-

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streckt; der Zweck dessen wird im folgenden genannt.

Die Berstscheiben-Einheit enthält eine Messer-Einrichtung 30, vorzugsweise in Form eines Kreuzes (Fig. 3). Ihre Grundkante - das ist die äußere Kante - ist vorzugsweise eben, wie bei 32 dargestellt, und ihre andere Kante ist spitz, wie bei 34 gezeichnet; die Messer selbst haben vorzugsweise scharfe Kanten, wie bei 38 angegeben. Die Messer können an ihren radial äußeren Kanten in Achsrichtung ziemlich lang sein, wie bei 40 dargestellt, damit sie gut an der Gehäusewand anliegen und der Messereinrichtung Festigkeit verleihen. Innerhalb des Gehäuses ist eine Stützmasse 42 aus eutektischem Werkstoff angeordnet.

Die Berstscheiben-Einheit wird zusammengebaut, indem zunächst die Messer-Einrichtung 30 in das Gehäuse von dessen innerem Ende her eingesetzt und an die innere Schulter 22 angesetzt wird. Dann wird die Berstscheibe 24 aufgesetzt und am Gehäuseende, wie oben erwähnt, befestigt und abgedichtet. Darauf wird das Gehäuse mit der Berstscheibe über kopf gestellt, d. h. mit seinem inneren Ende in abwärts gerichteter und mit seinem äußeren Ende in aufwärts gerichteter Stellung, und sodann wird das eutektische Stützmaterial 42 in das Gehäuse eingebracht, und zwar in flüssigem Zustand eingegossen; dann läßt man es abkühlen und hart werden. Dieses Material legt sich beim Eingießen auf die Berstscheibe und füllt die Winkelräume zwischen den Messern oder an deren Gegenseiten aus; diese letzte Beziehung ist in Fig ► 1 am rechten Teil der Messer gezeigt (diese Figur sollte um des leichten Verständnisses willen die Messer-Einrichtung in aufrechter Stellung zeigen). Die spezifische Menge eutek-

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tischen Materials 42 ist nach Wunsch bemessen; sie ist,wie das Beispiel in Fig. 1 zeigt, groß genug, sich in Richtung zum Außenende hin bis über die Messer hinaus zu erstrecken, wie bei 43 angezeigt .

Die genaue Schmelztemperatur des eutektischen Werkstolfes 42 wird nach Wunsch gewählt werden; bei einem besonderen Beispiel ist sie 125 C plus/minus 1/2 C. Diese Temperatur hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Vorrichtung in der oben geschilderten Art benutzt wird, insbesondere bei Flugzeugen. Der Kraftstofftank wird explodieren, wenn der darin befindliche Kraftstoff seine Selbstzündungs-Temperatur oder eine Zersetzungs-Temperatur erreicht, und natürlich muß eine Entspannungsöffnung vorgesehen werden, durch die der Kraftstoff bei einer Temperatur weit unterhalb jener Temperatur - z. B. im oben genannten Fall bei 125 C - entweichen kann.

Der eutektische Werkstoff 42 liefert für die Berstscheibe 24 mechanische Abstützung, da er eine wesentliche Masse hat und an der Innenwand des Gehäuses 16 haftet und da er von der Schulter 22 gestützt wird. Dadurch wird die Scheibe in ihrer Lage - im vorliegenden Fall in ihrer Kuppelform - gehalten, da sie sich vom inneren Ende des Gehäuses einwärts wölbt und den Druckanforderungen des Kraftstofftanks standhält.

Wenn die Temperatur diesen letztgenannten Punkt erreicht, schmilzt der eutektische Werkstoff 42 und fließt aus dem Gehäuse heraus. Das Gewicht des flüssigen Kraftstoffes im Tank drückt dann die Berstscheibe 24, wie in Fig. 4 gezeichnet, einwärts gegen die Messer-Einrich-

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tung SO» Die Spitze und die. Schneidkanten der Messer durchstechen oder zerbrechen oder zerschneiden die Scheibe, die unter dem ständigen Druck des darauf lastenden· Kraftstoff gewichtes ist. Noch weiterer Druck des Kraftstoffgewichtes auf die Scheibe schneidet die Scheibe noch mehr ein oder zerreißt sie, und die Teile werden dann gegen die innere Oberfläche des Gehäuses abwärts oder auswärts bewegt oder gebogen, wie in Pig« 4 mit strichpunktierten linien gezeigt»

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Claims

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Patentansprüche

'Berstscheiben-Einheit, gekennzeichnet durch ein für Umbau in einen Behälter (14) angepaßtes rohrförmiges Gehäuse (16) mit einem inneren Ende (18) und einem äußeren Ende (20), durch eine am Innenende (18) des Gehäuses (16) leckdicht befestigte Berstscheibe (24) und durch einen die Berstscheibe (24) im Gehäuse abstützenden Schmelzpfropfen (42) aus einem bei vorbestimmter Temperatur schmelzenden Werkstoff.
2. Berstscheiben-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Berstscheibe (24) normalerweise, d. h. vor dem Bersten, die Form einer Kuppel hat, die sich vom inneren Ende (18) des Gehäuses (16) auswärts erstreckt.
3. Berstscheiben-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Messer-Einrichtung (30) enthält, die im Gehäuse (16) so angeordnet ist, daß die Berstscheibe (24), wenn ihr zentraler Teil (28) durch das innere Ende (18) des Gehäuses (16) hindurch einwärts gebogen wird, sich an die Messer-Einrichtung (30) anlegt.
4. Berstscheiben-Einheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Messer-Einrichtung (30) Messer (36) enthält, die kreuzförmig angeordnet, mit Schneidkanten (38) versehen und

ORlGiNAL INSPECTED

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so geformt sind, daß sie eine zum inneren Ende (18) des Gehäuses (16 ) gerichtete Spitze bilden.
5. Berstscheiben-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Berstscheibe (24) die Form einer Kuppel hat, die sich vom inneren Ende (18) des Gehäuses (16) weg erstreckt, daß ferner die Messer-Einheit (30) einen schneidenden Teil aufweist, der nahe der Ebene des Innenendes (18) des Gehäuses liegt, daß ferner die Berstscheibe (24), wenn sie durch das innere Ende (18) des Gehäuses (16) hindurchgebogen wird, sich in das Gehäuse (16) hinein um eine Entfernung erstreckt, die gleich derjenigen ist, um die sie sich vor der Verformung auswärts über das Gehäuse hinaus erstreckt hat, und daß hierdurch der mittlere Teil (28) der Berstscheibe (24) bei der Verformung aus der äußeren in die innere Stellung gegen den genannten, am inneren Ende (18) des Gehäuses (16) befindlichen Teil der Messer-Einrichtung (30) gedrückt und durchstochen oder zerrissen wird.
6. Berstscheiben-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (16) und die Berstscheibe (24) aus Aluminium hergestellt und durch Elektronenstrahl-Schweißung leckfrei abgedichtet sind.
7. Berstscheiben-Einheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (16) im allgemeinen zylindrisch gestaltet und daß seine innere Wandflache mit einer ringförmigen, zum in-

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neren Ende (18) des Gehäuses (16) hin gerichteten Schulter (30) versehen ist, daß ferner die Grundkanten der Messer-Einrichtung (30) zum Außenende (20) des Gehäuses (16) hin gerichtet sind und in einer Querebene liegen und an der Schulter (22) anliegen und daß die radial äußeren Kanten (40) der Messer (36) wesentlich axial gerichtet sind und an der inneren Wandfläche anliegen sowie daß der genannte feste Werkstoff (42) den inneren Endteil des Gehäuses (Γ6) ausfüllt und an der Berstscheibe (24) anliegt und ihre am inneren Ende (18) des Gehäuses (16) sicherstreckende Kuppelform bewahrt und sich in der entgegengesetzten Richtung zum Außenende (20) des Gehäuses (16) hin um eine wesentliche Strecke über die Messer-Einrichtung (30) hinaus erstreckt und die Winkelräume zwischen den Messern (36) ausfüllt.
8. Verfahren zur Herstellung einer Berstscheiben-Einheit, dadurch gekennzeichnet, daß ein rohrförmiges Gehäuse mit einem inneren und einem äußeren Ende, das an beiden Enden offen ist, geschaffen wird, daß ferner in dieses Gehäuse eine Messer-Einrichtung mit einer zum Innenende des Gehäuses gerichteten Schneidkante eingesetzt wird, daß sodann am Innenende des Gehäuses eine Berstscheibe leckdicht befestigt wird und daß schließlich in das Gehäuse durch dessen Außenende an die Berstscheibe eine Masse aus eutektischem Werkstoff eingegossen wird, so daß es darin erstarrt und eine mechanische Stütze für die Berstscheibe bildet.

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