Differenzdrucktransmitter, Bild: Keller Druckmesstechnik

Absolut- und Differenzdrucktransmitter regeln regenerative Prozesse in der Sauerstoffversorgung der ISS. Bild: Keller Druckmesstechnik

| von Quelle: Keller Druckmesstechnik

Vielen wird es mulmig, wenn sie in ein Flugzeug steigen, obwohl die Unfallwahrscheinlichkeit von Autos wesentlich höher ist. Laut Bundesverband der Deutschen Luftverkehrswirtschaft (BDL) und des Aviation Safety Networks (ASN) wurden im Jahr 2017 insgesamt vier Milliarden Passagiere befördert, wovon bei zehn Unglücken im zivilen Flugverkehr 79 Menschen starben. Das Risiko, in einem Verkehrsflug ums Leben zu kommen, ist 2017 damit auf den niedrigsten Stand seit Beginn der Aufzeichnungen gesunken. Dieser Erfolg basiert auf der Verbesserung von Flugzeugtechnik, Flughafeninfrastruktur und der Luftraumüberwachung. Ein weiterer Erfolgspunkt liegt in der sorgfältigen Auswahl und strengen Überprüfung der Zulieferer und ihrer Produkte.

Drucksensoren im Einsatz in der Boing 787

Differenzdrucktransmitter oben,  Bild: Keller Druckmesstechnik
Absolut- und Differenzdrucktransmitter regeln regenerative Prozesse in der Sauerstoffversorgung der ISS. Bild: Keller Druckmesstechnik

Der Druckmesstechnik-Hersteller Keller liefert seit 1997 Drucksensoren in die unterschiedlichsten Bereiche einer Flugzeugflotte. Die Haupteinsatzbereiche sind: Kabinendruckregelung, Hydraulikverteiler und -filter, Klappensteuerung, Treibstoffpumpen, Betankungssysteme, Klimaanlagen, Ventilation und Sauerstoff-Notversorgung der Piloten. Es können zehn verschiedene Drucktransmitter entlang des gesamten Flugzeugs eingesetzt werden. Je nach Flugzeugtyp bedient der Hersteller alle Einsatzbereiche oder nur gewisse Teile.

Absoluttransmitter, Bild: Keller Druckmesstechnik
Absoluttransmitter, Bild: Keller Druckmesstechnik

Die Drucksensoren des Herstellers kommen beispielsweise in der Boeing 787 zum Einsatz. Der sogenannte Dreamliner ist ein zweistrahliges Langstreckenflugzeug mit Platz für bis zu 300 Passagiere. Es ist das erste Twin-Aisle Großraumflugzeug, dessen Rumpf zu einem Großteil aus Kohlefaserverstärktem Kunststoff (CVK) besteht. Zusammen mit dem reduzierten Gewicht, den neuentwickelten Triebwerken und einer besseren Aerodynamik soll es 20 Prozent Treibstoff sparen und deutlich leiser sein. So konnten trotz Leichtbau die vorgegebenen Geräuschgrenzwerte für das Innere der Kabine eingehalten werden. Das Besondere der Triebwerke ist, dass diese keine Zapfluft für die Klimaanlage abgeben. Dadurch kann kein Triebwerksöl die Kabinenluft verunreinigen. Jedes Triebwerk hat zwei Startergeneratoren von jeweils 250 kVA, die zum Anlassen der Triebwerke und zur Stromerzeugung dienen. Auch die Klimaanlage funktioniert elektrisch. Die 787 besitzt serienmäßig ein sogenanntes Inerting-System. Diese gewinnt über eine spezielle Filteranlage Stickstoff aus der Luft und leitete es in die Tanks. Dies senkt den Sauerstoffanteil so weit ab, dass es auch bei Funkenflug zu keinem Feuer kommen kann.

„Derzeit befinden sich circa 40.000 Drucksensoren von uns in der Luft, davon circa 30.000 Stück alleine für die Kabinendruckregelung.“

Jürg Dobler, Mitglied der Geschäftsleitung, Keller Druckmesstechnik

Atembarer Sauerstoff auf der ISS

Aufbau Drucksensor, Bild: Keller Druckmesstechnik
Das Bild zeigt den Aufbau eines isolierten, ölgefüllten piezoresistiven Drucksensors. Bild: Keller Druckmesstechnik

Noch strengere Anforderungen gelten für die Raumfahrt. Notlandungen gibt es hier nicht und Ersatz besorgen geht auch nicht so leicht. Vor einigen Jahren wurde Keller von einem führenden deutschen Luft- und Raumfahrtunternehmen angesprochen. Man brauchte hoch zuverlässige Absolut- und Differenzdrucksensoren für das ACLS (Advanced Closed Loop System), welches schlussendlich in der ISS eingesetzt werden sollte. Das ACLS soll Kohlendioxid aus der Atmosphäre der einzelnen Module der Raumstation entfernen und letztlich atembaren Sauerstoff in einem geschlossenen Kreislauf erzeugen. Dieses System, mit 37 Sensoren des Druckmesstechnik-Herstellers, wurde im September 2018 im HTV-7 Versorgungsschiff der Rakete H-IIB zum Colubus-Labor auf der Raumstation ISS gebracht. Um atembaren Sauerstoff zu erzeugen, konzentriert ein Subsystem des ACLS aus der Kabinenluft CO2. Ein sogenannter Sabatier-Reaktor sorgt dafür, dass Wasserstoff und Kohlendioxid mittels eines Katalysators reagieren und Wasser sowie Methan bilden. Das kondensierte Wasser wird vom Gasstrom getrennt und zurück ins Wassermanagement geleitet. Ein Electrolyseur spaltet das Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff.

Drucksensor rechts,  Bild: Keller Druckmesstechnik
Ölgefüllter piezoresistiven Drucksensor. Bild: Keller Druckmesstechnik

Wie in der Raumfahrt üblich wurden auch für das ACLS zwei Mal ein Satz Sensoren vorab gefertigt und geliefert, die in die Gerätemuster für die Entwicklung und die Qualifikation eingingen. Erkenntnisse daraus wurden anschließend in der endgültigen Version berücksichtigt. Diese Muster bleiben auf der Erde und dienen weiterhin für Testverfahren, Simulation am Objekt und zur Einweisung der ISS-Crew bei Störungen, Reparaturen und Wartung des ACLS.

In der Luft-, und der Raumfahrt wird nicht die modernste Technik eingesetzt. Wichtiger ist die höchste Zuverlässigkeit und das haben die eingesetzten Produkte bewiesen. Außerdem sind Flugzeuge in der Regel 25 bis 30 Jahre oder darüber hinaus in Betrieb und die Ersatzteile müssen so lange lieferbar sein.

Alexander Gerst, Bild: Keller Druckmesstechnik
Kommandant Alexander Gerst von ESA installierte am 24. Oktober 2018 erfolgreich das ACLS-Modul auf der Raumstation ISS. Bild: Keller Druckmesstechnik

Denn nach den minutiösen Wartungsvorschriften der Flugzeughersteller darf nicht einfach eine Komponente durch eine beliebige andere ersetzt werden, sondern nur durch genau dasselbe Bauteil desselben Lieferanten. Dabei ist logisch, dass hier keine Standardprodukte eingesetzt werden. Die Komponenten entwickelte Keller alle kundenspezifisch, damit sie die jeweilige Aufgabe optimal erledigen. Dabei gibt es auch nicht eine universelle Lösung, sondern es muss für die unterschiedlichsten Anwendungen passgenau entwickelte Technik zum Einsatz kommen. Nur so kann man den Anforderungen nach höchster Zuverlässigkeit, unter den geforderten Umgebungsbedingungen, entsprechen.

Bleiben Sie informiert

Diese Themen interessieren Sie? Mit unserem Newsletter sind Sie immer auf dem Laufenden. Gleich anmelden!

Der Eintrag "freemium_overlay_form_keg" existiert leider nicht.