Stufenventile, insbesondere Kabinenabluftventile in einem Kabinen- druckregelsystem eines Flugzeugs, regeln den Druck innerhalb der Ka- bine in einem festgelegten Bereich, der lebensnotwendig für die Si- cherheit der an Bord befindlichen Personen ist und ihnen einen maxima- len Komfort bietet. Durch die Stufenventile wird den Insassen entspre- chend der Flughöhe der entsprechende Partialdruck des Sauerstoffs bereitgestellt. Durch die Betätigung der Stufenventile kann der aus der Kabine austretende Luftmassenstrom reguliert und variiert werden.

Es ist bekannt, für die Regulierung des Kabinendrucks zwei getrennte Ventile zu verwenden. Dabei sind die Ventile derart gesteuert, daß ei- nes der Ventile bei einem höheren Differenzdruck, d. h. bei Flug in gro- ßen Höhen, öffnet, während das zweite Ventil geschlossen bleibt. Erst bei niedrigen Differenzdrücken, d. h. bei Flügen in niedrigen Höhen oder am Boden öffnet auch das zweite Ventil. Durch diese Ventilanordnung kann zwar der austretende Luftmassenstrom aus der Kabine ausrei- chend gut reguliert werden, allerdings weist das Ventilsystem einen komplizierten Aufbau auf und ist somit in seiner Herstellung relativ ko- stenintensiv. Darüber hinaus müssen die beiden Ventile über unabhän- gige Antriebsgetriebe betätigt werden.

Ein weiteres bekanntes Ventil zur Regulierung des Kabinendrucks in einem Flugzeug besteht aus einem Ventil mit einer einzigen Ventilklap- pe, die in Abhängigkeit von dem herrschenden Differenzdruck zwischen der Kabine und der äußeren Umgebung entsprechend weit geöffnet wird. Durch eine derartige Anordnung kann zwar der Konstruktions- aufwand reduziert werden, jedoch bestehen bei einem solchen Ventil- system andere Nachteile. Üblicherweise wird mit dem aus dem Ventil austretenden Luftmassenstrom ein zusätzlicher effektiver Schubgewinn erzielt. Ein solcher Schubgewinn ist mit einem einklappigen Ventilsy- stem nur schwer zu erreichen, da der Luftmassenstrom nicht ausrei- chend kanalisiert und gerichtet austreten kann.

Ausgehend vom genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Stufenventil, insbesondere Kabi- nenabluftventil in einem Fluggerät, derart weiterzubilden, daß die im Stand der Technik genannten Nachteile vermieden werden.

Insbesondere soll ein Stufenventil geschaffen werden, daß auf einfache und kostengünstige Weise herstellbar ist, und mit dem ein effektiver Schubgewinn durch den austretenden Luftmassenstrom möglich ist.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung soll ein Ver- fahren geschaffen werden, mit dem der Kabinendruck in einem Flugge- rät auf einfache und effektive Weise reguliert werden kann. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Stufenventil, ins- besondere Kabinenabluftventil in einem Fluggerät, mit einer kleineren ersten Ventilstufe und einer größeren zweiten Ventilstufe und mit ei- nem Antriebsgetriebe, wobei die erste Ventilstufe und die zweite Ven- tilstufe derart mit dem Antriebsgetriebe verbunden sind, daß die erste Ventilstufe getrennt von der zweiten Ventilstufe betätigt wird.

Das erfindungsgemäße Stufenventil weist zwei Ventilstufen auf, die über ein einziges Antriebsgetriebe betätigt werden. Durch die erfin- dungsgemäße Ausgestaltung und Regelung des Stufenventils wird die Wirtschaftlichkeit der Klimatisierung in der Kabine des Fluggeräts enorm gesteigert. Dies ist insbesondere deshalb von Bedeutung, da die Luftversorgung an Bord eines Fluggeräts, insbesondere eines Flug- zeugs, der größte Sekundär-Energieverbraucher ist. Weiterhin kann durch die getrennte Betätigung der kleineren ersten Ventilstufe und der größeren zweiten Ventilstufe der Luftmassenstrom derart aus dem Stu- fenventil austreten, daß während des Flugs ein hoher effektiver Schub- gewinn erzielt wird. Dazu wird während des Flugs in großen Höhen, d. h. bei einem großen Differenzdruck zwischen dem Kabinenraum und der äußeren Umgebung nur die kleinere erste Ventilstufe geöffnet, aus der der Luftmassenstrom gerichtet und kanalisiert austreten kann. Bei Flügen in geringerer Höhe oder am Boden, d. h. in einem Bereich nied- rigen Differenzdrucks zwischen dem Kabinenraum und der äußeren Umgebung wird zusätzlich die zweite größere Ventilstufe geöffnet, so daß eine ausreichend große Öffnung für den Austritt des Luftmassen- stroms zur Verfügung steht.

Vorteilhaft sind die erste Ventilstufe und/oder die zweite Ventilstufe plattenförmig ausgebildet. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die erste Ventilstufe und die zweite Ventilstufe in einer Ventilöffnung angeordnet. Auf diese Weise ist nur eine einzige Ventilöffnung im Rumpf des Fluggeräts er- forderlich, was den Herstellungs-und Montageaufwand weiter redu- ziert.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erste Ventilstufe innerhalb der zweiten Ventilstufe angeordnet.

Bei einer derartigen Ausgestaltung des Stufenventils können beide Ventilstufen vorteilhaft über eine einzige Drehachse verschwenkt wer- den, was den Konstruktionsaufwand des Stufenventils verringert. Wei- terhin ist es bei einer solchen Anordnung der beiden Ventilstufen mög- lich, daß die Ventilstufen sowohl in der vollständig geöffneten als auch in der vollständig geschlossenen Stellung des Stufenventils innerhalb einer einzigen Ebene ausgerichtet sind. Dadurch wird ein gerichtet aus- tretender Luftmassenstrom gewährleistet, mit dem zusätzlich eine ef- fektive Schubrückgewinnung bei geringen Betätigungskräften erzielt wird.

Vorteilhaft kann die erste Ventilstufe rechteckig ausgebildet sein und/ oder die zweite Ventilstufe eine runde Grundgeometrie aufweisen. Die runde Grundgeometrie der zweiten Ventilstufe gestattet eine einfache und kostengünstige Herstellungsweise und ermöglicht zusätzlich eine einfache Einpassung des Stufenventils in die Ventilöffnung des Flug- zeugrumpfs bei gleichzeitig vorteilhafter Dichtwirkung. Die Kontur der kleineren ersten Ventilstufe sowie die innere Form der größeren zweiten Ventilstufe sind vorteilhaft aerodynamisch günstig ausgebildet. Insbesondere wird ein maximaler Schubgewinn bei einem minimalen Drehmomentbedarf erzielt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die erste Ventilstufe und die zweite Ventilstufe hintereinander an- geordnet.

Wiederum sind beide Ventilstufen innerhalb einer einzigen Ventilöff- nung im Rumpf des Flugzeugs angeordnet, wodurch eine kostengün- stige Herstellung und Montage des Stufenventils gewährleistet ist.

Weiterhin wird durch die erfindungsgemäße Anordnung der Ventilstu- fen erreicht, daß die beiden Ventilstufen in der vollständig geschlosse- nen Stellung des Stufenventils in einer Ebene ausgerichtet sind, wäh- rend die beiden Ventilstufen in der vollständig geöffneten Stellung des Stufenventils parallel zueinander ausgerichtet sind. Durch die entspre- chende Anordnung der Ventilstufen kann ein maximaler Schubrückge- winn erzielt werden. Weiterhin ist es möglich, die Drehpunkte der Ventilstufen individuell auszuwählen, wodurch erreicht wird, daß zum Öffnen und Schließen des Stufenventils nur minimale Betätigungskräfte benötigt werden.

Vorteilhaft ist die erste Ventilstufe und/oder die zweite Ventilstufe rechteckig ausgebildet.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Antriebsgetriebe als Koppelgetriebe ausgebildet, das wenigstens zwei Gelenkelemente auf- weist, die drehbar miteinander verbunden sind. Koppelgetriebe sind dadurch charakterisiert, daß sich ihre Gelenkele- mente durch die drehbare Verbindung in parallelen Ebenen bewegen.

Vorteile von Koppelgetrieben gegenüber andersartigen Getriebearten liegen in der einfachen und damit kostengünstigen Herstellbarkeit der Gelenkelemente, den Berührungsverhältnissen in den Gelenken sowie die dadurch bedingte hohe Beanspruchbarkeit des Koppelgetriebes.

Weiterhin besteht für Koppelgetriebe eine breite Palette vielfältiger Anwendungsmöglichkeiten, insbesondere infolge ihres Reichtums an verschiedenen Strukturen, Bauformen und Bewegungsmöglichkeiten.

Dadurch können Koppelgetriebe, beispielsweise durch entsprechende Auswahl der Anzahl an Gelenkelementen sowie deren geometrischer Ausgestaltung an die unterschiedlichsten Anwendungserfordernisse und Raumerfordernisse angepaßt werden.

Vorteilhaft sind die wenigstens zwei Gelenkelemente über Drehgelenke miteinander verbunden.

In vorteilhafter Ausgestaltung weist das Antriebsgetriebe vier Gelenk- elemente auf.

Insbesondere durch die Ausgestaltung des Antriebsgetriebes mit vier Gelenkelementen wird erreicht, daß eine gleichmäßige Drehbewegung der Antriebseinheit in eine ungleichmäßige Drehbewegung der einzel- nen Ventilstufen umgeformt wird, was zu unterschiedlichen Öff- nungswinkeln der einzelnen Ventilstufen führt. Trotz der ungleichmäßi- gen Drehbewegungen der einzelnen Ventilstufen wird jedoch erreicht, daß die beiden Ventilstufen in der vollständig geöffneten sowie der vollständig geschlossenen Stellung in derselben Position ausgerichtet sind.

Erfindungsgemäß können die erste Ventilstufe und die zweite Ven- tilstufe derart angeordnet sein, daß sie in der vollständig geöffneten Stellung und der vollständig geschlossenen Stellung in derselben Posi- tion ausgerichtet sind. Dadurch wird erreicht, daß die Ventilstufen in der geöffneten Stellung dem austretenden Luftmassenstrom nur einen geringen Widerstand entgegensetzen. Dabei können die beiden Ven- tilstufen je nach Ausführungsform des Stufenventils in diesen Stellun- gen beispielsweise eine Ebene bzw. eine Linie bilden oder aber parallel zueinander ausgerichtet sein. Insbesondere in der geschlossenen Stel- lung ist es jedoch erforderlich, daß die beiden Ventilstufen in einer ein- zigen Ebene ausgerichtet sind, um eine ausreichende Dichtwirkung des Stufenventils zu erzielen.

In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung weist das Antriebsgetrie- be drei Gelenkelemente auf. Hierdurch wird eine konstruktive Vereinfa- chung des Antriebsgetriebes ermöglicht.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Stufenventil mit einem die Ventilöffnung umgebenden Rahmen versehen. Dieser Rahmen ka- nalisiert den aus dem Stufenventil austretenden Luftstrom und verbes- sert das Ausströmen.

Bevorzugt ist der Rahmen mit einem gekrümmten Bereich versehen, der als Anlagefläche für die erste Ventilstufe dient. Beim Öffnen oder Schließen der ersten Ventilstufe gleitet diese mit einem entsprechend geformten Abschnitt auf den gekrümmten Bereich des Rahmens ent- lang. Hierdurch wird eine zuverlässige Führung der ersten Ventilstufe erreicht.

Bevorzugt sind die erste Ventilstufe und die zweite Ventilstufe derart angeordnet, daß beim Öffnen der ersten Ventilstufe eine von der zwei- ten Ventilstufe abgewandte Öffnung entsteht. Ein durch diese Öffnung austretender Luftmassenstrom drückt nicht auf die zweite Ventilklappe, so daß diese mit geringerem Kraftaufwand betätigt werden kann. Hier- durch verringert sich das für die Betätigung des Stufenventils erforder- liche Drehmoment, so daß weniger Antriebsenergie zur Verfügung ge- stellt werden muß. Gleichzeitig können kleinere und leichtere Antriebs- elemente verwendet werden.

Bevorzugt ist die erste Ventilstufe in vollständig geöffnetem Zustand aus der Ventilöffnung entfernt. Die maximale Größe der Ventilöffnung wird hierdurch vergrößert, so daß das Ausströmen eines Luftmassen- stroms erleichtert wird. Gleichzeitig sorgt die erste Ventilstufe in ihrer vollständig geöffneten Stellung für eine Kanalisierung des austretenden Luftmassenstroms.

Mit dem vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Stufenventil wird ein Ventilsystem geschaffen, bei dem die erste Ventilstufe und die zweite Ventilstufe über ein einziges Antriebsgetriebe betätigt werden und wobei die kleinere erste Ventilstufe als Regelstufe während des Flugs bei einem hohen Differenzdruck zum Einsatz kommt und die grö- ßere zweite Ventilstufe zusätzlich bei einem niedrigeren Differenzdruck öffnet. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Regulierung des Kabinendrucks in einem Fluggerät, inbe- sondere einem Flugzeug über ein vorstehend beschriebenes Stufen- ventil geschaffen, das durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist : a) Betätigung der kleineren ersten Ventilstufe als Regelstufe über das Antriebsgetriebe während des Flugs bei einem hohen Diffe- renzdruck ; und b) zusätzliche Betätigung der größeren zweiten Ventilstufe über das Antriebsgetriebe während des Flugs bei einem niedrigen Diffe- renzdruck, wobei die erste Ventilstufe getrennt von der zweiten Ventilstufe betä- tigt wird.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird erreicht, daß durch den austretenden Luftmassenstrom während des Flugs ein möglichst hoher effektiver Schubgewinn erzielt wird. Im Hinblick auf die vorteilhaften Effekte und Wirkungsweisen des erfindungsemäßen Verfahrens wird auf die vorstehenden Ausführungen zum erfindungsgemäßen Stufen- ventil verwiesen.

In vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens werden die erste Ven- tilstufe und die zweite Ventilstufe durch das Antriebsgetriebe derart angetrieben, daß sie in der vollständig geöffneten Stellung und der vollständig geschlossenen Stellung in derselben Position ausgerichtet sind. Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Stufenventil als Kabinen- abluftventil in einem Kabinendruckregelsystem von einem Fluggerat, insbesondere einem Flugzeug verwendet.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Be- zugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen : Figur 1 einen Querschnitt durch ein Stufenventil gemäß einer er- sten Ausführungsform der Erfindung, wobei sich die bei- den Ventilstufen in der geschlossenen Position befinden ; Figur 2 einen Querschnitt durch das Stufenventil gemäß Figur 1, wobei die kleinere erste Ventilstufe geöffnet ist ; Figur 3 einen Querschnitt durch das Stufenventil gemäß Figur 1, wobei beide Ventilstufen vollständig geöffnet sind ; Figur 4 einen Querschnitt durch ein Stufenventil gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, wobei beide Ventilstufen geschlossen sind ; Figur 5 einen Querschnitt durch das Stufenventil gemäß Figur 4, wobei die kleinere erste Ventilstufe geöffnet ist ; Figur 6 einen Querschnitt durch das Stufenventil gemäß Figur 4, wobei beide Ventilstufen vollständig geöffnet sind ; Figur 7 einen Querschnitt durch ein Stufenventil gemäß einer drit- ten Ausführungsform der Erfindung, wobei beide Ven- tilstufen geschlossen sind ; Figur 8 einen Querschnitt durch das Stufenventil gemäß Figur 7, wobei die kleinere erste Ventilstufe geöffnet ist ; und Figur 9 einen Querschnitt durch das Stufenventil gemäß Figur 7, wobei beide Ventilstufen vollständig geöffnet sind.

In den Figuren 1 bis 3 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.

Wie in Figur 1 dargestellt ist, ist das Stufenventil 10 in einer Ventilöff- nung 11 eines Flugzeugs angeordnet. Das Stufenventil 10 besteht aus einer kleineren ersten Ventilstufe 20, einer größeren zweiten Ventilstu- fe 30 sowie einem Antriebsgetriebe 40. Die erste Ventiistufe 20 ist innerhalb der zweiten Ventilstufe 30 angeordnet. Sowohl die erste Ventilstufe 20 als auch die zweite Ventilstufe 30 sind über eine ge- meinsame Drehachse 22 drehbar im Stufenventil 10 angeordnet. Die zweite Ventilstufe 30 weist eine runde Grundgeometrie auf, während die erste Ventilstufe 20 rechteckig ausgebildet ist. Auf jeden Fall sind die erste Ventilstufe 20 und die zweite Ventilstufe 30 derart ausgebil- det, daß sie eine aerodynamisch günstige Konfiguration aufweisen.

Die zweite Ventilstufe 30 weist zu der Ventilöffnung 11 hin ausgerich- tete Stirnseiten 32 auf. Die Stirnseiten 32 sind mit einer leichten Run- dung versehen, so daß die zweite Ventilstufe 30 in der Ventilöffnung 11 leicht gedreht werden kann. Weiterhin ist die Ventilöffnung 11 mit leicht zurückspringenden Kanten versehen, wodurch die Drehbarkeit der zweiten Ventilstufe 30 zusätzlich verbessert wird.

Die zweite Ventilstufe 30 weist eine Öffnung 31 auf, in der die erste Ventilstufe 20 drehbar angeordnet ist. Die Wände 33 der Ventilstufe 30 im Bereich der Öffnung 31 sind schräg geneigt ausgebildet und weisen jeweils eine Aussparung 34 auf, in die sich im geschlossenen Zustand des Stufenventils 10 die Enden 21 der ersten Ventilstufe 20 einlegen. In den Aussparungen 34 können vorteilhaft Dichtelemente vorgesehen sein.

Die erste Ventilstufe 20 hat annäherungsweise die Form eines Paralle- logramms, wobei die erste Ventilstufe 20 im Bereich der Drehachse 22 ihren größten Durchmesser aufweist und zu den Enden 21 hin spitz zusammenläuft. Durch diese Ausgestaltung der ersten Ventilstufe 20 wird erreicht, daß sich die Enden 21 im geschlossenen Zustand des Stufenventils gegen die Wände 33 und die Aussparungen 34, in denen Dichtelemente vorgesehen sein können, der zweiten Ventilstufe 30 anlegen, so daß kein Luftmassenstrom aus dem Stufenventil 10 aus- treten kann.

Die kleinere erste Ventilstufe 20 und die größere zweite Ventilstufe 30 werden über ein einziges Antriebsgetriebe 40 angetrieben. Das An- triebsgetriebe 40 besteht aus insgesamt vier Gelenkelementen 41,42, 43,44, die über jeweilige Drehgelenke 45 drehbar miteinander verbun- den sind. Die erste Ventilstufe 20 ist über einen Befestigungsabschnitt 23 mit dem knochenartig ausgebildeten Gelenkelement 41 verbunden.

Die zweite Ventilstufe 30 ist über einen Befestigungsabschnitt 35 mit dem knochenartig ausgebildeten Gelenkelement 42 verbunden. Die Gelenkelemente 41,42 sind wiederum über Gelenkelemente 43,44 indirekt miteinander verbunden. Die nicht dargestellte Antriebseinheit des Antriebsgetriebes 40 ist mit diesem im Verbindungsbereich der Gelenkelemente 43 und 44 verbunden.

Ein Anströmen des Stufenventils 10 erfolgt in Pfeilrichtung L.

Die Funktionsweise des Stufenventils 10 wird nun unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 3 beschrieben. In Figur 1 ist das Stufenventil 10 in geschlossener Stellung dargestellt. Sowohl die erste Ventilstufe 20 als auch die zweite Ventilstufe 30 befinden sich in der geschlossenen Position. Durch die Tatsache, daß die Enden 21 der ersten Ventilstufe 20 auf den Wänden 33 und in den Aussparungen 34, in denen Dichte- lemente vorgesehen sein können, der zweiten Ventilstufe 30 auf-bzw. anliegen, kann der Luftmassenstrom nicht aus dem Stufenventil 10 austreten.

In Figur 2 ist das Stufenventil 10 mit geöffneter erster Ventilstufe 20 dargestellt. Eine derartige Einstellung des Stufenventils 10 erfolgt bei- spielsweise dann, wenn sich das Flugzeug im Reiseflug, d. h. im Flug in großen Höhen befindet. Während des Reisflugs des Flugzeugs herrscht ein großer Differenzdruck zwischen dem Kabineninnnnraum und der äußeren Umgebung des Flugzeugs. Um einen effektiven Luft- massenstrom zu erzeugen, der zu einem wirkungsvollen Schubgewinn führt, ist es ausreichend, daß bei einem großen Differenzdruck nur die erste Ventilstufe 20 geöffnet ist, während die zweite Ventilstufe 30 geschlossen bleibt. Um eine derartige Positionierung der beiden Ven- tilstufen 20,30 des Stufenventils 10 zu erreichen, wird das Antriebs- getriebe 40 in der durch den Pfeil D dargestellten Drehrichtung ver- dreht. Da die erste Ventilstufe 20 über den Befestigungsabschnitt 23 zwar drehbar aber dennoch fest mit dem Gelenkelement 41 des An- triebsgetriebes 40 verbunden ist, führt eine entsprechend dem Pfeil D durchgeführte Bewegung des Antriebsgetriebes zu einer Öffnung der ersten Ventilstufe 20. Auf Grund der Verwendung eines Antriebsge- triebes 40 mit insgesamt vier Gelenkelementen wird die gleichmäßige Drehbewegung der nicht dargestellten Antriebseinheit für das An- triebsgetriebe 40 in eine ungleichmäßige Drehbewegung der einzelnen Ventilstufen 20,30 umgeformt. Dies führt zu unterschiedlichen Öff- nungswinkeln der Ventilstufen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird durch die entsprechend ausgewähtten Gelenkelemente, insbeson- dere hinsichtlich ihrer Länge, ihrer Winkelstellung und Positionierung erreicht, daß die erste Ventilstufe 20 durch Betätigung des Antriebsge- triebes 40 geöffnet werden kann, während die zweite Ventilstufe 30 geschlossen bleibt. In der Darstellung gemäß Figur 2 ist die erste Ven- tilstufe 20 soweit geöffnet, daß nicht nur eine vorteilhafte Regelung des austretenden Luftmassenstroms gewährleistet ist, sondern gleich- zeitig auch ein effektiver Schubgewinn bei geringen Betätigungskräften erzielt wird. Die zweite Ventilstufe 30 ist weiterhin soweit geschlos- sen, daß durch diese kein Luftmassenstrom austreten kann.

In Fälien eines niedrigen Differenzdrucks zwischen dem Kabineninnen- raum und der äußeren Umgebung des Flugzeugs, beispielsweise beim Flug in niedrigen Höhen oder am Boden, ist es erforderlich, daß der Luftmassenstrom durch eine ausreichend große Öffnung austreten kann. Bei niedrigen Differenzdrücken muß deshalb das Stufenventil 10 vollständig geöffnet werden, wie dies in Figur 3 dargestellt ist. Durch das weitere Verdrehen des Antriebsgetriebes 40 in Richtung des Pfei- les D werden nunmehr auch die mit der zweiten Ventilstufe 30 in Ver- bindung stehenden Gelenkelemente 42,44 verschoben, wodurch auch die zweite Ventilstufe 30 geöffnet wird. In der in Figur 3 dargestellten vollständig geöffneten Position des Stufenventils 10 sind die beiden Ventilstufen 20,30 in einer Ebene bzw. einer Linie ausgerichtet, so daß dem Luftmassenstrom bei dem herrschenden geringen Differenz- druck ein minimaler Widerstand entgegengesetzt wird. Weiterhin wird durch die Stellung des Stufenventils 10 eine maximale Öffnung für den Austritt des Luftmassenstroms erzeugt.

In den Figuren 4 bis 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfin- dungsgemäßenStufenventils dargestellt.

Gemäß Figur 4 ist das Stufenventil 50 wiederum in einer Ventilöffnung 51 eines Flugzeugrumpfs angeordnet. Das Stufenventil 50 weist eine erste Ventilstufe 60, eine zweite Ventilstufe 70 sowie ein Antriebsge- triebe 40 auf. Das Antriebsgetriebe 40 entspricht in seinem Aufbau dem in bezug auf die Figuren 1 bis 3 beschriebenen Antriebsgetriebe, so daß gleiche und funktionsgleiche Bauteile mit identischen Bezugs- zeichen versehen sind und auf eine erneute detaillierte Beschreibung des Antriebsgetriebes 40 verzichtet wird. Die erste Ventilstufe 60 und die zweite Ventilstufe 70, die jeweils eine rechteckige Grundgeometrie aufweisen, sind hintereinander in der Ventilöffnung 51 angeordnet.

Die kleinere erste Ventilstufe 60 ist plattenartig ausgebildet und über eine Drehachse 61 und einen Befestigungsbereich 62 drehbar im Stu- fenventil 50 angeordnet. Die erste Ventilstufe 60 besteht aus einer Grundplatte 65, einer Leitplatte 66 sowie einem zur Wand der Ventil- öffnung 51 hin ausgerichteten Endbereich 64. Im freien Ende des End- bereichs 64 ist ein Befestigungsabschnitt 67 vorgesehen, über den die erste Ventilstufe 60 mit dem Gelenkelement 41 des Antriebsgetriebes 40 drehbar verbunden ist. Die den Luftmassenstrom leitende Leitplatte 66 und die Grundplatte 65 sind schräg zueinander angeordnet und lau- fen in einem Endbereich 63 zusammen, der in Richtung der zweiten Ventilstufe 70 ausgebildet ist.

Die zweite Ventilstufe 70 ist über eine Drehachse 71 sowie ein Befe- stigungsbereich 72 drehbar im Stufenventil 50 angeordnet. Auch die zweite Ventilstufe 70 ist plattenartig ausgebildet und besteht aus ei- nem zur Wand der Ventilöffnung 51 hin ausgericheten Endbereich 74, einer Grundplatte 75, einer den Luftmassenstrom leitenden Leitplatte 76 sowie einer Befestigungsplatte 77. An der Befestigungsplatte 77 ist ein Befestigungsabschnitt 78 vorgesehen, über den die zweite Ven- tilstufe 70 drehbar mit dem Gelenkelement 42 des Antriebsgetriebes 40 verbunden ist. Die Leitplatte 76, die im geschlossenen Zustand des Stufenventils 50 mit dem Endbereich 63 der ersten Ventilstufe 60 in Berührung kommt, weist im Bereich, in dem der Endbereich 63 der er- sten Ventilstufe 60 an der Leitplatte 76 der zweiten Ventilstufe 70 an- liegt, ein zusätzliches Dichtungselement 79 auf. Wie in Figur 4 darge- stellt ist, drückt der Endbereich 63 der ersten Ventilstufe 60 im ge- schlossenen Zustand gegen das Dichtelement 79 der zweiten Ven- tilstufe 70, wodurch ein Austritt des Luftmassenstroms im geschlos- senen Zustand des Stufenventils 50 sicher und vollständig vermieden wird. Weiterhin weist die Leitplatte 76 ein wulstartig verbreitertes Ende 73 auf. Das Ende 73 hat die Aufgabe, den Luftmassenstrom im geöff- neten Zustand des Stufenventils 50 auf die Leitplatte 76 abzulenken.

Die wulstartige Ausgestaltung des Endes 73 ist jedoch nicht zwingend erforderlich, so daß auch andere Ausgestaltungen der Leitplatte denk- bar ist. Voraussetzung ist nur, daß die Ventilstufen aerodynamisch günstig ausgebildet sind.

Die der Wand der Ventilöffnung 51 gegenüberliegenden Endbereiche 64 und 74 der ersten Ventilstufe 60 und der zweiten Ventilstufe 70 sind leicht abgerundet ausgebildet, um ein Drehen der ersten Ventilstu- fe 60 und der zweiten Ventilstufe 70 innerhalb der Ventilöffnung 51 zu erleichtern. Weiterhin können die durch die Drehachsen 61,71 und die Befestigungsbereiche 62,72 festgelegten Drehpunkte der ersten Ven- tilstufe 60 und der zweiten Ventilstufe 70 je nach Größe der Ventilstu- fen und der Anwendungserfordernisse derart gewählt werden, daß zum Öffnen und Schließen des Stufenventils 50 nur minimale Betätigungs- kräfte erforderlich sind.

Das Stufenventil 50 wird in Pfeilrichtung L angeströmt.

Die Funktionsweise des Stufenventils 50 wird nun unter Bezugnahme auf die Figuren 4 bis 6 näher beschrieben.

In Figur 4 ist das Stufenventil 50 in geschlossener Position dargestellt.

Beide Ventilstufen 60 und 70 befinden sich in ihrer vollständig ge- schlossenen Stellung. Dabei sind die beiden Ventilstufen 60 und 70 in einer Ebene und somit in derselben Position ausgerichtet. Um zu ver- meiden, daß der im Innenraum der Kabine des Flugzeugs vorhandene Luftmassenstrom aus dem Stufenventil 50 austreten kann, ist der ge- neigte Endbereich 63 der ersten Ventilstufe 60 fest gegen die ebenfalls geneigte Leitplatte 76 der zweiten Ventilstufe 70 angedrückt. Zusätz- lich dazu ist in diesem Bereich das zusätzliche Dichtungselement 79 vorgesehen, was eine vollständige Abdichtung des Stufenventils ge- währleistet.

Figur 5 zeigt das Stufenventil 50 mit geöffneter erster Ventilstufe 60.

Diese Ventilstellung wird gewählt, wenn sich das Flugzeug in Reisehö- he befindet, wo ein großer Differenzdruck zwischen dem Kabineninnen- raum und der äußeren Umgebung des Flugzeugs vorherrscht. Die erste Ventilstufe 60 ist soweit geöffnet, daß nicht nur eine Regelung des austretenden Luftmassenstroms gewährleistet ist, sondern daß gleich- zeitig auch ein maximaler Schubgewinn durch den austretenden Luft- massenstrom erzielt wird. Die zweite Ventilstufe 60 ist weiterhin so- weit geschlossen, daß kein Luftmassenstrom austreten kann. Der Luftmassenstrom wird durch das Ende 73 der zweiten Ventilstufe 70 abgelenkt und durch die schrägen Leitplatten 66 und 76 kanalisiert. Die Öffnung der ersten Ventilstufe 60 erfolgt durch die Drehung des An- triebsgetriebes 40 in Richtung des Pfeils D.

In Figur 6 ist das Stufenventil 50 in seiner vollständig geöffneten Posi- tion dargestellt. Diese geöffnete Position des Stufenventils 50 wird ge- wähit, wenn nur ein geringer Differenzdruck zwischen dem Kabinenin- nenraum und der äußeren Umgebung des Flugzeugs vorherrscht, wie dies beispielsweise bei geringen Flughöhen oder am Boden der Fall ist.

Sowohl die erste Ventilstufe 60 als auch die zweite Ventilstufe 70 sind in der vollständig geöffneten Stellung wiederum in der gleichen Positi- on ausgerichtet. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 bis 3 sind sie im vorliegenden Ausführungsbeispiel jedoch nicht in gleicher Ebene sondern parallel zueinander ausgerichtet. Auch durch diese Ausrichtung der beiden Ventilstufen 60,70 wird erreicht, daß dem Luftmassenstrom nur ein minimaler Widerstand entgegenge- setzt wird. Gleichzeitig wird eine möglichst große Öffnung bereitge- stellt, aus der der Luftmassenstrom aus dem Stufenventil 50 austreten kann.

In den Figuren 7 bis 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfin- dungsgemäßen Stufenventils dargestellt.

Gemäß Figur 7 ist das Stufenventil 80 wiederum in einer Ventilöffnung 81 eines Flugzeugrumpfs angeordnet. Das Stufenventil 80 weist eine erste Ventilstufe 100, eine zweite Ventilstufe 110 sowie ein Antriebs- getriebe 90 auf. Die erste Ventilstufe 100 und die zweite Ventilstufe 110 sind hintereinander in der Ventilöffnung 81 angeordnet. Im Unter- schied zu den Ausführungsformen gemäß den Figuren 1 bis 6 wird zu- erst die zweite Ventilstufe 110 und danach die erste Ventilstufe 100 in Pfeilrichtung L angeströmt.

Das Stufenventil 80 ist etwa rechteckförmig ausgebildet und mit einem Rahmen 83 versehen. Dieser Rahmen 83 umgibt die Ventilöffnung 81 an drei Seiten. An der vierten Seite, an der die erste Ventilstufe 100 angeordnet ist, ist der Rahmen 83 mit einem gekrümmten Bereich 84 versehen.

Das Antriebsgetriebe 90 weist drei Gelenkelemente 91,92,93 auf, die über Drehgelenke 94 miteinander verbunden sind. Die Gelenkelemente 92 und 93, die zur Betätigung der Ventilstufen 100,110 dienen, sind auf einer gemeinsamen Achse mit dem Gelenkelement 91 verbunden.

Die Anlenkung an den Ventilstufen 100,110 erfolgt ebenfalls über Drehgelenke 94. Die erste Ventilstufe 100 weist einen Bügel 101 auf, der um eine Drehachse 102 schwenkbar ist. Der Bügel 101 ist starr mit zwei Ab- schnitten 103,104 verbunden, die etwa einen Viertelzylinder ausbil- den. Der Abschnitt 103 ist hierbei in der Krümmung an den Bereich 84 des Rahmens angepaßt und kann auf diesem gleiten. Der Abschnitt 104 weist etwa die Form eines Viertelkreises auf.

Die zweite Ventilstufe 110 weist einen Befestigungsabschnitt 111 auf, der das Drehgelenk 94 zum Anbringen des Gelenkelements 93 trägt und um eine Drehachse 112 schwenkbar ist. Zur Erleichterung der Schwenkbewegung ist die zweite Ventilstufe 110 an der dem Rahmen 83 zugewandten Seite abgerundet. Die zweite Ventilstufe 110 weist weiter an der der ersten Ventilstufe 100 zugewandten Seite einen et- wa lippenartigen Abschnitt 113 auf. Sie verdict sich ausgehend von diesem Abschnitt 113 zu einem weiteren, etwa plattenförmigen Ab- schnitt 114.

Die Funktionsweise des Stufenventils 80 wird nun unter Bezugnahme auf die Figuren 7 bis 9 näher beschrieben.

In Figur 7 ist das Stufenventil 80 in geschlossener Position dargestellt.

Beide Ventilstufen 100,110 befinden sich in ihrer vollständig ge- schlossenen Stellung. Dabei sind die beiden Ventilstufen 100,110 im wesentlichen in einer Ebene und somit in derselben Position ausgerich- tet. Um zu vermeiden, daß der im Innenraum der Kabine des Flugzeugs vorhandene Luftmassenstrom aus dem Stufenventil 80 austreten kann, ist der etwa viertelkreisförmige Abschnitt 104 der ersten Ventilstufe 100 fest gegen den lippenartigen Abschnitt 113 der zweiten Ventilstu- fe 110 gedrückt. Zusätzlich können nicht näher dargestellte Dichtungs- elemente vorgesehen sein.

Zum Öffnen des Stufenventils 80 wird das Gelenkelement 91 in Pfeil- richtung D verschwenkt. Hierdurch wird die erste Ventilstufe 100 et- was geöffnet, so daß sich die in Figur 8 gezeigte Darstellung ergibt.

Diese Ventilstellung wird gewählt, wenn sich das Flugzeug in Reisehö- he befindet, wo ein großer Differenzdruck zwischen dem Kabineninnen- raum und der äußeren Umgebung des Flugzeugs vorherrscht. Die erste Ventilstufe 100 ist soweit geöffnet, daß nicht nur eine Regelung des austretenden Luftmassenstroms gewährleistet ist, sondern daß gleich- zeitig auch ein maximaler Schubgewinn durch den austretenden Luft- massenstrom erzielt wird. Der austretende Luftmassenstrom strömt hierbei durch eine Öffnung 105, die zwischen dem Abschnitt 104 der ersten Ventilstufe 100 sowie der zweiten Ventilstufe 110 gebildet ist.

Die zweite Ventilstufe 110 ist weiterhin soweit geschlossen, daß kein Luftmassenstrom austreten kann. Eine Kanalisierung des austretenden Luftmassenstroms erfolgt durch den Abschnitt 113 der zweiten Ven- tilstufe 110, den Abschnitt 104 der ersten Ventilstufe 100 sowie durch den Rahmen 83.

In Figur 9 ist das Stufenventil 80 in seiner vollständig geöffneten Posi- tion dargestellt, die durch ein weiteres Verschwenken des Gelenkele- ments 91 in Pfeilrichtung D erreicht wird. Diese geöffnete Position des Stufenventils 80 wird gewäh ! t, wenn nur ein geringer Differenzdruck zwischen dem Kabineninnenraum und der äußeren Umgebung des Flugzeugs vorherrscht, wie dies beispielsweise bei geringen Flughöhen oder am Boden der Fall ist.

Die erste Ventilstufe 100 ist in vollständig geöffnetem Zustand aus der Ventilöffnung 81 entfernt. Der Abschnitt 104 ist hierbei so ausgebil- det, daß er in diesem vollständig geöffneten Zustand den Rahmen 83 vervollständigt. Der austretende Luftmassenstrom wird somit gut ka- nalisiert. Die zweite Ventilstufe 110 ist in vollständig geöffnetem Zu- stand im wesentlichen senkrecht zur Ventilöffnung 81 angeordnet. Sie setzt daher dem austretenden Luftmassenstrom einen sehr geringen Widerstand entgegen. Gleichzeitig wird die Ventilöffnung 81 maxi- miert.

In der in den Figuren 7 bis 9 dargestellten Ausführungsform des Stu- fenventils 80 erfolgt eine Anströmung in Pfeilrichtung L dergestalt, daß zuerst die zweite Ventilstufe 110 und nachfolgend die erste Ventilstufe 100 angeströmt wird. Diese Anordnung der Ventilstufen 100,110 verringert das zur Betätigung des Stufenventils 80 erforderliche Drehmoment, wie an Hand von Figur 8 näher beschrieben wird.

In Figur 8 ist das Stufenventil 80 mit geöffneter erster Ventilstufe 100 dargestellt. Die Öffnung 105 ermöglicht das Austreten eines Luft- massenstroms. Dieser Luftmassenstrom mischt sich mit der in Pfeil- richtung L vorbeiströmenden Umgebungsluft. Hierdurch bilden sich Wirbel, die auf Grund der in den Wirbeln entstehenden Druckunter- schiede Kräfte erzeugen. Diese Kräfte treten in Pfeilrichtung L strom- abwärts des Stufenventils auf und wirken somit nicht auf die zweite Ventilstufe 110, sondern direkt auf den Rumpf des Fluggeräts. Die zweite Ventilstufe 110 wird somit im wesentlichen nur durch den Dif- ferenzdruck zwischen der Kabine und der Umgebungsluft belastet, nicht aber durch Verwirbelungen. Sie kann daher mit einem geringeren Drehmoment als bei der Ausführungsform gemäß den Figuren 4 bis 6 in ihre vollständig geöffnete Stellung gemäß Figur 9 verbracht werden.

Allen Ausführungsformen der Erfindung ist gemeinsam, daß das Stu- fenventil in einer einzigen Ventilöffnung des Flugzeugs angeordnet werden kann, und daß die kleinere erste Ventilstufe getrennt von der größeren zweiten Ventilstufe über ein einziges Antriebsgetriebe betä- tigt werden kann. Dadurch wird erreicht, daß mit dem austretenden Luftmassenstrom ein maximaler Schubgewinn erzielt und eine Energie- einsparung erreicht werden kann. Zur ausreichenden Abdichtung kön- nen zwischen den Stirnseiten der Ventilstufen und den jeweiligen Ventilöffnungen sowie zwischen den miteinander kommunizierenden Bereiche der Ventilstufen selbst Dichtelemente vorgesehen sein, die in den Figuren aus Vereinfachungsgründen jedoch nur zum Teil dargestellt sind.