Pumpenaggregat mit Druckluft-Turbinenantrieb Gegenstand der vorliegend-en Erfindung ist ein Pumpenaggregat mit dräckluftgetrie# bener Turbine, die im Betrieb in eine Flüssi,-, keit, z. B. einen flüchtigen Brenwtoff, einge taucht ist.
Bei Turbinen dieser Art ist die Tempera tur der der Turbine zugeführten, Druchluft, normalerweise höher als die Temperatur der Flüssigkeit, in welche die Turbine eIngetaucht igt. Da es notwendig ist, die Druckluft durch die Flüssigkeit hindurch der darin unterge tauchten Turbine zazuführen, geht, normaler weise Wärme von der Druckluft an die Flüs sigkeit über. Ein solcher Wärmeübergang ist aber unerwünscht, und die vorliegende Erlin- dung bezweckt die Schaffung eines Aggre gates, bei welchem ein solcher Wärmeüber gang herabgesetzt oder vermieden werden kann.
Zur Erreiehung dieses Zweckes geht die vorliegende Erfindung von der Tatsaehe aLis, dass die zum Antrieb der Turbine verwendete Luft nach der Expansion kühler ist alss die der Turbine 7,-Listr.8mende Druckluft.
Das erfindungsgemässe Pampenaggregat mit Drl-ielduft-Turbinenantrieb ist dadurch gekennzeichnet, dass die Luftauslassleitung der Turbine als ein den Turbinenrotor umgeben der Mantel ausaebildet ist.
<B>c</B> Ein Ausführungsbefspiel der erf indungs- gemässen Turbine 2,owie einige Varianten dieses Beispiel- & sind in der beiliegenden Zeich nung dargestellt; es zeigt:
Fig. <B>1</B> einen Schnitt durch die Turbine und-,einen Teil einer von der letzteren ange triebenen Pampe, Fig. 2 eine Draufsicht zu Fig. <B>1,</B> Fig. <B>3</B> eine Seitenansicht zu Fig. 2, Fig. 4 in Draufsicht eine erste Variante, und Fig. <B>5</B> in Seitenansicht eine zweite Va, riante der in den Fig. <B>1</B> bis<B>3</B> gezeigten Tur bine und P-Lunpe.
Die gezeichnete Turbine dient dem Antrieb einer Brennstoffpumpe, wie sie beispielsweise in Fig. <B>3</B> der schweizerischen Patentschrift Nr. <B>293230</B> dargestellt ist. Die Turbine ersetzt den dort dargestellten Elektromotar und dient dem Antrieb der Pumpenwelle 14; der<B>An-</B> trieb der Pumpenwelle erfolgt über die Zahn räder<B>52, 56,</B> und die Drehachse der Turbine liegt normalerweise horizontal. Die Turbine <B>100</B> wird von der Antriebsluft axial durch- ,strömt, und zwar in Richtung gegen die Pumpe hin.
Die Turbine besitzt einen Satz von Einlassdüsen (nicht gezeichnet), welche die Zuluft den Laufschaufeln- 102 einer ersten Rotorscheibe <B>103</B> zuführen. Anschliessend an die Laufschaufeln 102 ist ein Kranz von Sta- torsehaufeln 104 vorgesehen, cllureli welche die Luft den Schaufeln<B>106</B> einer zweiten Rotor- scheibe <B>105</B> der Turbine zugeführt wird.
Am Turbinengehäuse ist ein ringförmiger Raum <B>110</B> geschaffen, welcher zu den Einlassdüsen führt und mit einem axial gerichteten Einlass <B>111</B> in Verbindung steht. Der Einlass <B>111</B> ist auf der von der Pumpe abgekehrten Seite des Turbinenrotors vorgesehen.
In den Einlass <B>111</B> mündet ein Rohrkrümmer 112, der an einem Anschlussstück <B>113</B> z-Lun Befestigen der Tur bine am Boden eines Brennstofftankes- und zum Anschluss einer Luftzuführungsleitung 114 befestigt ist. Am Auslassende der Turbine isst am Tur binengehäuse ein ringförmiger Raum<B>115</B> für die Abluft geschaffen.
Durch diesen Raum <B>115</B> wird die Abluft um<B>1800</B> in einen Mantel kanal<B>116</B> umgelenkt, -welcher Mantelkanal den Turbinenrotor und den Lufteinlassraum, <B>1.10</B> umgibt. Dieser Mantelkanal<B>116</B> führt zu einem Auslass-Rohrkrümmer <B>117,</B> der den Ein- lass-Rohrkrümmer 112 -umschliesst und- an das genannte Anschlussstück <B>113</B> mittels eines Flansches angeschlossen ist.
An diesem An- schlussstück <B>113</B> besitzt der Auslass-Rohrkrüm- mer <B>117</B> eine seitliche Verlängerung 117a" welche über das Anschlussstüek <B>113</B> an eine getrennte Auslassleitung <B>1.18</B> ausserhalb des Tankes angeschlossen ist-. Diese Anordnung gewährleistet., dass die heisse Zuluft von dem im Tank befindlichen Brennstoff durch einen Mantel von kühlerer Abluft getrennt ist.
Die Turbine ist mit einem Regler und einem Steuerorgan versehen. Beim gezeichne ten Beispiel ist ein Kolbenschieber 120 vor gesehen, welcher mit Öffnungen 121 zusam menwirkt, um den Zuluftstrom zu steuern. Der Regler besitzt Fliehgewichte, 122, welche, über eine zweiteilige Betätigungsstange zum axialen Verschieben des Kelbenschiebers be stimmt sind. Die Betätigungsstange führt durch die Welle des Turhinenrotors hindurch, wobei Stangenteil<B>123</B> mit dem Rotor dreh fest verbunden ist. Der andere Stangenteil 124 der Betätigungsstange ist -nicht rotierend angeordnet; zwischen den beiden Stangen teilen ist ein Kugellager<B>125,</B> das Schubkräfte aufnehmen kann, angeordnet.
Eine Feder<B>126</B> belastet den Kolbenschieber 120 entgegen der Wirk-ang der Fliehgewiehte 122.
Bei der in Fig. 4 gezeigten Variante des beschriebenen Aggregate sind die Rohrkrüm mer 112 und<B>117</B> durch ein Anschlussstüek <B>130</B> ersetzt, durch welches ein inneres Lufteinlass- rohr axial vom Einlass <B>111</B> weg zu einem Luft- einlass-Ans#hlussstutzen <B>131</B> führt, während ein das Lufteinlassrohr umgebendes MantelTohr in einen Auslassstatzen <B>1.32</B> mündet.
Bei der gezeichneten Variante besitzt das Anschluss- stück <B>130</B> Y-Form, es könnte aber auch T-Form aulweisen. Das Anschlussstück liegt ausserhalb des Tankes: 134, wobei die Einlassseite des Tur binengehäuses durch eine öffnung in einer Deckplatte<B>133,</B> welche eine Öffnung in -einer Seitenwand des Tankes abschliesst, hindurch- ragt.
Fig. <B>5</B> zeigt eine weitere Variante des be schriebenen Beispiel#s. Hier sind die Rohr krümmer 112 und,<B>117</B> durch zwei gerade. biegsame Rohrstücke 140 und 14.1 ersetzt. Das Rohrstück 140 bildet das Einlassrohr, wäh rend das Ro-hrstüek 141 das Auslassrohr dar stellt. Das hier gezeigte Aggregat wird von einer Platte 142 getragen, die eine Öffnung im Boden 143 des Tankes abschliesst.
Die beschriebenen Pumpenaggregate eig nen sich zum Beispiel als Brennsto-ff-Zufulir- pumpen, die in den Brennstoff eines Brenn- stofftankes eines durch ein Strahltriebwerk angetriebenen Flugzeuges eingetaucht sind. Die dem Antrieb der Turbine dienende Druck luft wird dann zweckmässig dem Strahltrieb werk entnommen und kann eine Temperatur von zum Beispiel 20011 C und mehr aufweisen. Somit ist es besonders wichtig, zu vermeiden, soweit dies praktisch möglich ist, dass Wärme von der Zuluft an den Brennstoff übergeht.
Pump unit with compressed air turbine drive The subject of the present invention is a pump unit with dräckluftgetrie # bener turbine, which in operation in a liquid, -, speed, z. B. a volatile fuel is immersed.
In turbines of this type, the temperature of the air supplied to the turbine is normally higher than the temperature of the liquid in which the turbine is immersed. Since it is necessary to supply the compressed air through the liquid to the turbine submerged in it, heat is normally transferred from the compressed air to the liquid. However, such a heat transfer is undesirable, and the present invention aims to create an aggregate in which such a heat transfer can be reduced or avoided.
To achieve this purpose, the present invention is based on the fact that the air used to drive the turbine is cooler after the expansion than the compressed air flowing through the turbine 7, -Listr.8.
The pitch unit according to the invention with a forced-air turbine drive is characterized in that the air outlet line of the turbine is designed as a jacket surrounding the turbine rotor.
<B> c </B> An exemplary embodiment of the turbine 2 according to the invention, as well as some variants of this example, are shown in the accompanying drawing; it shows:
FIG. 1 shows a section through the turbine and part of a slurry driven by the latter, FIG. 2 shows a plan view of FIG. 1 and FIG 3 is a side view of FIG. 2, FIG. 4 is a top view of a first variant, and FIG. 5 is a side view of a second variant of the variant shown in FIG. 1 B> to <B> 3 </B> and P-Lunpe shown.
The drawn turbine is used to drive a fuel pump, as shown, for example, in Fig. 3 of Swiss Patent No. 293230. The turbine replaces the electric motor shown there and is used to drive the pump shaft 14; the <B> drive </B> the pump shaft is driven by the gear wheels <B> 52, 56, </B> and the axis of rotation of the turbine is normally horizontal. The turbine <B> 100 </B> is axially traversed by the drive air, specifically in the direction towards the pump.
The turbine has a set of inlet nozzles (not shown) which feed the supply air to the rotor blades 102 of a first rotor disk 103. Adjacent to the rotor blades 102, a ring of stator blades 104 is provided, which the air is supplied to the blades 106 of a second rotor disk 105 of the turbine.
An annular space <B> 110 </B> is created on the turbine housing, which leads to the inlet nozzles and is connected to an axially directed inlet <B> 111 </B>. The inlet 111 is provided on the side of the turbine rotor facing away from the pump.
A pipe bend 112 opens into the inlet 111, which is fastened to a connecting piece 113 for fastening the turbine to the bottom of a fuel tank and for connecting an air supply line 114. At the outlet end of the turbine, an annular space <B> 115 </B> is created on the turbine housing for the exhaust air.
Through this space <B> 115 </B> the exhaust air is diverted by <B> 1800 </B> into a jacket duct <B> 116 </B>, -which jacket duct is the turbine rotor and the air inlet space, <B> 1.10 </B> surrounds. This jacket channel <B> 116 </B> leads to an outlet pipe bend <B> 117 </B> which - encloses the inlet pipe bend 112 and - by means of the named connection piece <B> 113 </B> a flange is connected.
On this connection piece <B> 113 </B> the outlet pipe elbow <B> 117 </B> has a lateral extension 117a "which is connected to a separate outlet line <B> 113 </B> via the connection piece <B> 113 </B> B> 1.18 </B> is connected outside the tank - This arrangement ensures that the hot supply air is separated from the fuel in the tank by a jacket of cooler exhaust air.
The turbine is provided with a regulator and a control element. In the drawn example, a piston valve 120 is seen in front of which mencooperates with openings 121 to control the supply air flow. The controller has flyweights, 122, which are true, via a two-part operating rod for the axial displacement of the Kelbenschieber. The actuating rod leads through the shaft of the turbine rotor, the rod part <B> 123 </B> being rotatably connected to the rotor. The other rod part 124 of the actuating rod is arranged in a non-rotating manner; A ball bearing <B> 125 </B> which can absorb shear forces is arranged between the two rod parts.
A spring <B> 126 </B> loads the piston slide 120 against the action of the centrifugal force 122.
In the variant of the unit described shown in FIG. 4, the pipe elbows 112 and 117 are replaced by a connecting piece 130, by means of which an inner air inlet pipe is axially separated from the inlet > 111 </B> leads away to an air inlet connection piece <B> 131 </B>, while a jacket tube surrounding the air inlet tube opens into an outlet lug <B> 1.32 </B>.
In the variant shown, the connection piece is <B> 130 </B> Y-shaped, but it could also have a T-shape. The connection piece is outside the tank: 134, the inlet side of the turbine housing protruding through an opening in a cover plate 133 which closes off an opening in a side wall of the tank.
Fig. 5 shows a further variant of the example # s described. Here the elbows 112 and, <B> 117 </B> through two are straight. flexible pipe sections 140 and 14.1 replaced. The pipe section 140 forms the inlet pipe, while the pipe section 141 forms the outlet pipe. The unit shown here is carried by a plate 142 which closes an opening in the bottom 143 of the tank.
The pump units described are suitable, for example, as fuel feed pumps which are immersed in the fuel of a fuel tank of an aircraft driven by a jet engine. The compressed air used to drive the turbine is then expediently taken from the jet engine and can have a temperature of, for example, 20011 C and more. It is therefore particularly important to avoid, as far as is practically possible, that heat is transferred from the supply air to the fuel.