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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur thermischen Entsorgung von Abwasser eines Luftfahrzeugs, und ein entsprechendes Verfahren.
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An Bord eines Luftfahrzeugs, beispielsweise eines Flugzeugs, ist es üblich, von der Toilette anfallendes Abwasser in einem Tank zu sammeln. Dies erfolgt zum Beispiel mittels einer Vakuumtechnik. Der Inhalt dieses Tanks wird während des Flugbetriebs des Luftfahrzeugs bis zur Landung in diesem mitgeführt und dann nach der Landung bei Versorgung/Entsorgung des Luftfahrzeugs zur weiteren Entsorgung in entsprechende Behältnisse abgesaugt.
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Dieser Tankinhalt trägt zum gesamten Fluggewicht des Luftfahrzeugs bei und schränkt somit die Reichweite und Wirtschaftlichkeit des Luftfahrzeugs ein. Dieses ist insbesondere bei Langstreckenflügen und bei Großraumflugzeugen der Fall.
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Die
DE 10 2004 028 036 A1 beschreibt eine Wasseraufbereitungsanlage für ein Luftfahrzeug, welche eine Wasserzuführungsanordnung zur Zuführung von Grauwasser oder Schwarzwasser, eine Wasseraufbereitungsanordnung zur Aufbereitung des zugeführten Grauwassers oder Schwarzwassers und eine Wasserausgabeanordnung zur Ausgabe des aufbereiteten Grauwassers oder Schwarzwassers aufweist, wobei das von der Wasserausgabeanordnung ausgegebene Wasser von einer Brennstoffaufbereitungsanlage nutzbar ist.
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Die
DE 203 06 279 U1 beschreibt die Geräuschdämmung bei einem Flugzeug mit Düsentriebwerk durch Versprühen eines Wassernebels, wobei eine Sprühvorrichtung für Wasser vorgesehen ist, welche durch einen Düseneinsatz trichterförmig ausgebildet ist und am unteren Ende eine lochförmige Aussparung zum Durchpressen von Wasser aufweist.
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Die
DE 102 04 248 A1 beschreibt eine Filtereinrichtung für ein Vakuumtoilettensystem in einem Luftfahrzeug, wobei mindestens ein Filterelement zum Entfernen von Verunreinigungen aus einem Volumenstrom vorgesehen ist und das Filterelement in einem Filtergehäuse angeordnet ist, welches in Verbindung mit der Oberseite des Abwassertanks steht, wobei das Filterelement als PTFE-Membranfilter ausgebildet ist, der in dem Filtergehäuse angeordnet ist, wobei zwischen dem Filterelement und der Gehäusewandung ein Strömungskanal gebildet ist, der in einen Auslass zum Ableiten des gereinigten Volumenstromes endet und auf der zuerst durchströmten Fläche des Filterelementes die PTFE-Membran vorgesehen ist zum Abscheiden der separierten Verunreinigungen, wobei die Verunreinigungen durch eine Ablauföffnung in den Abwassertank leitbar sind.
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Die
DE 42 00 296 A1 beschreibt ein Kanalisationssystem für Gebäude und Fahrzeuge, insbesondere Reisezugwagen mit einer abwassererzeugenden Einheit, beispielsweise einem Wasserklosett oder einer Küchenspüle, und einer Transportstrecke zum Verbinden der Einheit mit einem Behälter. Um anfallendes Abwasser der Umwelt in Form gereinigten Wasser zuführen zu können, weist der Behälter eine Einrichtung zum Verdampfen des Abwassers und einen zur Atmosphäre hin offenen Kondensationsraum auf.
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Die
US 2004/0031258 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Geräuschdämmung von Strahltriebwerken. Dabei sind Strömungsleiteinrichtungen in einer Bypass-Strömung des Triebwerks vorgesehen, welche auch ein Fluid in diese Strömung injizieren können.
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Die
DE 37 15 759 A1 beschreibt eine Anordnung zur Wasserversorgung, insbesondere an Bord eines Flugzeuges, mit einem Abwassertank mit einer Einrichtung zur Aufbereitung des Abwassers, welche aufbereitetes Wasser in einen Vorratstank liefert, wobei mindestens einige Entnahmestellen der Anordnung derart mit dem Vorratstank und dem Abwassertank verbunden sind, dass die aufbereitetes Wasser führenden Leitungen mit den abwasserführenden Leitungen im Prinzip einen Kreislauf bilden.
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Die
DE 197 21 429 A1 beschreibt ein Verfahren zur Verminderung der Zielsignatur von Luftfahrzeugen, die von Lenkflugkörpern mit IR-Suchkopf bedroht werden, wobei im Abgasstrahl des Luftfahrzeuges kurzzeitig eine Flüssigkeit verdampft wird.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, durch eine Entsorgung des Abwassers schon während des Flugbetriebes des Luftfahrzeuges dessen Fluggewicht zu verringern.
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Eine erfindungsgemäße Anordnung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 schafft eine Anordnung zur thermischen Entsorgung von Abwasser eines Luftfahrzeugs und löst die vorgenannte Aufgabe.
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Demgemäß ist eine Anordnung zum thermischen Entsorgen von Abwasser eines Luftfahrzeuges vorgesehen, mit: einem Tank an und/oder in dem Luftfahrzeug zum Aufnehmen des Abwassers; einer für das Abwasser durchlässigen Filtereinrichtung, welche den Tank in eine Vorlaufkammer und in eine Abwasserkammer trennt, wobei die Filtereinrichtung derart ausgebildet ist, dass sich in der Vorlaufkammer von dem Abwasser getrennte Feststoffe ansammeln; einer mit der Abwasserkammer in Verbindung stehenden Förderleitung zum Leiten des Abwassers, wobei die Förderleitung mit einem Triebwerk des Luftfahrzeuges derart verbunden ist, dass das Abwasser im Flugbetrieb des Luftfahrzeuges in einer vorbestimmten Flughöhe kontinuierlich in einen Abgasstrahl des Triebwerks einspeisbar ist; und einer Pumpe zum Fördern des Abwassers von der Abwasserkammer durch die Förderleitung.
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Dadurch ist es möglich, das während des Flugbetriebs des Luftfahrzeugs anfallende Abwasser durch Einspeisung in den Abgasstrahl eines Triebwerks thermisch zu entsorgen. Das Abwasser wird in dem Abgasstrahl durch dessen hohe Temperatur nicht nur vorteilhaft verdampft, sondern es werden auch alle Bestandteile bei der hohen Temperatur verbrannt. Auf Grund der hohen Temperatur erfolgt die Verbrennung zu einem solchen Grad, dass keine schädlichen Verbindungen bestehen bleiben.
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Durch die Entsorgung des Abwassers schon während des Flugbetriebs des Luftfahrzeugs wird dessen Fluggewicht verringert, was zur vorteilhaften Erhöhung seiner Reichweite und somit seiner Wirtschaftlichkeit führt.
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Die Aufgabe wird auch durch ein erfindungsgemäßes Verfahren zum thermischen Entsorgen von Abwasser eines Luftfahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.
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Demgemäß ist ein Verfahren zum thermischen Entsorgen von Abwasser eines Luftfahrzeuges vorgesehen, welches folgende Verfahrensschritte aufweist: Sammeln des Abwassers in einem Tank; Trennen von Feststoffen von dem Abwasser mittels einer Filtereinrichtung, welche den Tank in eine Vorlaufkammer und in eine Abwasserkammer trennt, wobei sich in der Vorlaufkammer von dem Abwasser getrennte Feststoffe ansammeln, und wobei sich in der Abwasserkammer das Abwasser sammelt; Fördern des gesammelten Abwassers mittels einer Pumpe durch eine Förderleitung, die mit einer Einspritzeinrichtung eines Triebwerks des Luftfahrzeugs koppelbar ist; und kontinuierliches Einspritzen des Abwassers mittels der Einspritzeinrichtung im Flugbetrieb des Luftfahrzeugs in einer vorbestimmten Flughöhe in einen Abgasstrahl des Triebwerks des Luftfahrzeugs. Dadurch wird es möglich, dass nur das Abwasser zur Weiterförderung durch die Pumpe in die Förderleitung gepumpt wird. Eine Verstopfung der Leitung durch Feststoffe und ein Ausfall oder eine Minderung der Leistungsfähigkeit der Pumpe werden somit vermieden.
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Hierzu ist es bevorzugt, dass die Filtereinrichtung vorzugsweise als eine Filtermembran ausgebildet ist, die bei Wartung leicht zu säubern bzw. auszutauschen ist
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Die Pumpe steht zur Förderung des Abwassers mit dem Tank und der Förderleitung in Verbindung. Dadurch ist es möglich, die Pumpe an geeigneter Stelle anzubringen und eine geeignete Gewichtsverteilung der Bauteile der Anordnung zu ermöglichen.
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Es ist weiterhin bevorzugt, dass die Förderleitung mit dem Triebwerk über eine Einspritzeinrichtung verbunden ist. So ist eine vorteilhafte Anpassung der Leitung an die Umgebung in dem Einspritzbereich in dem Triebwerk und Schutz vor den Temperaturen des Triebswerks möglich. Die Einspritzeinrichtung kann zum Beispiel als Einspritzdüse ausgebildet sein.
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Die Einspritzeinrichtung ist zur Einspritzung des Abwassers in den Abgasstrahl des Triebwerks ausgebildet. Somit ist eine vorteilhaft einfache Schnittstelle zwischen Leitung und Einspritzbereich in den Abgasstrahl ermöglicht.
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In einer alternativen Ausführung weist die Anordnung eine Einrichtung zur Zerkleinerung von Feststoffen auf. Hieraus ergibt sich zum Einen der Vorteil, dass die Menge des mitgeführten Tankinhalts weiter reduziert wird, und zum Anderen der Vorteil, dass diese Feststoffe auf ein solches Maß zerkleinert werden, welches eine Auflösung bzw. Mischung mit dem Abwasser und eine gute Verbrennung im Abgasstrahl ermöglicht. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Feststoffe so zerkleinert werden, dass eine Beeinträchtigung der Förderleistung der Pumpe vermieden wird.
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Ein noch weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass die Menge der restlichen Feststoffe zur Entsorgung am Boden verringert wird und somit deren weitere Entsorgung erleichtert und reduziert wird.
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Es ist dabei besonders vorteilhaft, dass die Einrichtung zur Zerkleinerung von Feststoffen ein Bestandteil der Pumpe ist und zum Beispiel vom Motor der Pumpe gleichzeitig mit angetrieben wird. Dazu kann zum Beispiel in einer Ausführung das Laufrad der Pumpe mit einer geeigneten Zerkleinerungseinrichtung in Art eines Häckslers versehen sein.
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In einer bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, dass die Feststoffe aus dem Tank bei Entsorgungsarbeiten des Luftfahrzeugs am Boden entfernt werden und der Tank in geeigneter Weise gereinigt wird. Dieses kann zum Beispiel vorteilhaft mit vorhandenen Einrichtungen erfolgen.
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und beigefügter Figur näher erläutert.
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Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Anordnung.
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In der Figur ist eine Anordnung 1 zur thermischen Entsorgung von Abwasser 10 eines Luftfahrzeugs (nicht dargestellt), zum Beispiel eines Flugzeugs, gezeigt.
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Durch einen Einlass 15 werden Flüssigkeiten und Feststoffe und in den Flüssigkeiten gelöste Feststoffe von den Toiletten und Wascheinrichtungen des Flugzeugs in einen Tank 2 gefördert. Der Tank 2 besitzt in diesem Ausführungsbeispiel zwei Kammern 3, 4, nämlich eine Vorlaufkammer 3, in welche der Einlass 15 mündet, und eine Abwasserkammer 4, in welcher sich Abwasser 10 sammelt. Die beiden Kammern 3, 4 sind durch eine Filtereinrichtung 11 getrennt, welche für Flüssigkeiten, hier beispielsweise Abwasser 10, durchlässig ist. In der Vorlaufkammer 3 sammeln sich durch die Filtereinrichtung 11 von dem Abwasser 10 getrennte Feststoffe 9 an. Die Füllhöhen der Feststoffe 9 und des Abwassers 10 sind hier nur beispielhaft angegeben und mit einem auf der Spitze stehenden Dreieck gekennzeichnet.
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An der Unterseite des Tanks 2 ist in diesem Beispiel unter der Vorlaufkammer 3 eine Entsorgungsleitung 16 zur Absaugung der Feststoffe 9 bei Entsorgung des Flugzeugs am Boden angeordnet, die mit der Vorlaufkammer 3 in Verbindung steht. Weiterhin befindet sich an der Unterseite des Tanks 2 unter der Abwasserkammer 4 eine Saugleitung 17, die mit einem Ende mit der Abwasserkammer 4 und mit dem anderen Ende mit einem Sauganschluss einer Pumpe 6, zum Beispiel eine geeignete selbst ansaugende Pumpe mit einem Antriebsmotor, verbunden ist. Ein Druckanschluss der Pumpe 6 steht mit einer Druckleitung 18 in Verbindung, welche in dem Flugzeug zu einem Triebwerk 8 führt.
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Die Saugleitung 17 und die Druckleitung 18 bilden eine Förderleitung 5, die sich zum Beispiel durch den Rumpf und eine Tragfläche des Flugzeugs erstreckt.
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Das per se bekannte Triebwerk 8 ist nur schematisch mit einem Lufteinlass 13 auf der rechten Seite des Triebwerks 8 und einer Abgaskammer 14 auf der linken Seite als Strahltriebwerk dargestellt. Ebenso sind Verdichterstufen 19, Turbinenstufen 20 sowie eine Ringbrennkammer 21 nur vereinfacht schematisch gezeigt. Ein Abgasstrahl 12 wird bei Betrieb aus der Abgaskammer 14 ausgestoßen.
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Das Ende der Druckleitung 18, welches sich am Triebwerk 8 befindet, ist an einer Einspritzeinrichtung 7 angeschlossen. Die Einspritzeinrichtung 7 ist so ausgebildet, dass sie einerseits mit der Druckleitung 18 verbunden ist, und andererseits in einem Abschnitt des Triebwerks 8 eingebaut ist, in welchem sich dessen Abgaskammer 14 befindet. Die Einspritzeinrichtung 7 ist mit ihrer Ausgangsseite in diesem Abschnitt des Triebwerks 8 in die Abgaskammer 14 hinein in Richtung eines Abgasstrahls 12 des Triebwerks 8 ausgerichtet. Die Einspritzeinrichtung 7 kann als Einspritzdüse ausgebildet sein.
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Es wird nun die Funktion der Anordnung 1 beschrieben.
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Das aus der Vorlaufkammer 3 des Tanks 2 von Feststoffen 9 getrennte Abwasser 10 wird von der Pumpe 6 durch die Saugleitung 17 angesaugt und in die Druckleitung 18 gefördert. Die Strömungsrichtung in der Druckleitung 18 ist durch einen Pfeil angegeben.
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Die Pumpe 6 setzt das Abwasser 10 in der Druckleitung 18 unter einen solchen hohen Druck, dass es in der Einspritzeinrichtung 7 in geeigneter Weise zerstäubt in den Abgasstrahl 12 des Triebwerks 8 des Luftfahrzeugs eingespritzt wird. Die hohe Temperatur des Abgasstrahls 12 verbrennt etwaige Bestandteile in dem Abwasser 10 und verdampft das Abwasser 10 in solcher sterilen thermischen Weise, dass keine schädlichen Bestandteile entstehen bzw. zurückbleiben.
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Die Förderleitung 5 ist in einer Ausführung mit einer Heizung versehen, damit das in ihr befindliche Abwasser 10 bei bestimmten Flughöhen des Flugzeugs nicht gefriert. Das kann zum Beispiel durch einen entsprechenden Heizdraht in und/oder an der Förderleitung 5 erfolgen.
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Das Fördern des Abwassers 10, das heißt der Betrieb der Anordnung 1, erfolgt beim Flugbetrieb des Flugzeugs erst in einer bestimmten Flughöhe, zum Beispiel der Reiseflughöhe, und selbstverständlich nur bei Betrieb des Triebwerks 8, wenn es einen Abgasstrahl 12 mit einer zur thermischen Entsorgung des Abwassers 10 ausreichend hohen Temperatur erzeugt.
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Die Pumpe 6 wird zum Beispiel durch eine nicht dargestellte Steuereinrichtung eingeschaltet, wenn in der Abwasserkammer 4 eine vorher festlegbare Menge an Abwasser 10 vorhanden ist, was durch geeignete Pegelsensoren (nicht gezeigt) erfassbar ist. Ein Abschalten der Pumpe 6 erfolgt beispielsweise gesteuert über Pegelsensoren oder zeitgesteuert. Eine Verknüpfung mit dem Ableitungssystem (zum Beispiel Vakuumsystem) der Toiletten zur Zusammenwirkung mit der Anordnung 1 ist bevorzugt. Dabei kann das Vakuumsystem dazu beitragen, dass das Abwasser 10 durch die Filtereinrichtung 11 leichter und schneller von Feststoffen 9 getrennt wird.
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Bei Entsorgung der Feststoffe 9 bei auf dem Boden stehenden Flugzeug können die vorhandenen Einrichtungen im Flugzeug, wie zum Beispiel die Entsorgungsleitung 16, und an den Entsorgungsvorrichtungen am Boden weiter benutzt werden. Gleichzeitig wird der Tank 2 über die Entsorgungsleitung 16 gereinigt und gespült.
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So können beispielsweise mehr als ein Tank 2, eine Pumpe 6, eine Förderleitung 5, eine Einspritzeinrichtung 7 vorgesehen sein. Es können auch mehrere Anordnungen 1 verwendet werden.
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Auch in einer Anordnung 1 ist es denkbar, dass im Verlauf der Förderleitung 5 mehrere Pumpen 6 angeordnet sind.
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Entsprechende Steuerventile an der Förderleitung 5, Pumpe 6 und Einspritzeinrichtung 7 sind nicht dargestellt, können jedoch selbstverständlich wie auch zusätzliche Filtereinrichtungen in der Anordnung 1 vorhanden sein.
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Es ist weiterhin denkbar, dass eine Zerkleinerungseinrichtung angeordnet ist, um Feststoffe 9 weiter zu zerkleinern, um sie der Entsorgung durch die Förderleitung 5 zu zuführen, indem sie mit dem Abwasser gemischt bzw. in diesem aufgelöst werden. Dazu kann zum Beispiel die Pumpe 6 mit einer Art Häcksler an ihrem Laufrad bzw. an ihrer Saugseite versehen sein.
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Die Anordnung 1 kann mit mehr als einem Triebwerk 8 eines Flugzeugs verbunden sein. Dabei kann es sich bei dem Triebwerk 8 um ein Strahltriebwerk oder auch zum Beispiel um ein Turboproptriebwerk handeln. Die Einspritzung des Abwassers 10 erfolgt jeweils in den Abgasstrahl 12 des Triebwerks 8, der eine entsprechend hohe Temperatur aufweist.
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Die Erfindung betrifft eine Anordnung (1) zur thermischen Entsorgung von Abwasser (10) eines Luftfahrzeugs. Sie weist einen Tank (2) an und/oder in dem Luftfahrzeug zur Aufnahme des Abwassers (10); eine mit dem Tank (2) in Verbindung stehende Förderleitung (5) zur Leitung des Abwassers (10); und eine Pumpe (6) zur Förderung des Abwassers (10) vom Tank (2) durch die Förderleitung (5) auf. Die Förderleitung (5) ist mit einem Triebwerk (8) des Luftfahrzeugs derart verbunden, dass das Abwasser (10) in den Abgasstrahl (12) des Triebwerks (8) einspeisbar ist. Die Erfindung betrifft auch ein mit der Anordnung durchführbares entsprechendes Verfahren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anordnung
- 2
- Tank
- 3
- Vorlaufkammer
- 4
- Abwasserkammer
- 5
- Förderleitung
- 6
- Pumpe
- 7
- Einspritzeinrichtung
- 8
- Triebwerk
- 9
- Feststoffe
- 10
- Abwasser
- 11
- Filtereinrichtung
- 12
- Abgasstrahl
- 13
- Lufteinlass
- 14
- Abgaskammer
- 15
- Einlass
- 16
- Entsorgungsleitung
- 17
- Saugleitung
- 18
- Druckleitung
- 19
- Verdichterstufen
- 20
- Turbinenstufen
- 21
- Ringbrennkammer