DE1773779B2

DE1773779B2 - Stroemungstemperaturfuehler

Info

Publication number: DE1773779B2
Application number: DE19681773779
Authority: DE
Inventors: Stanley George Bnerley Hill Staffordshire Glaze (Großbritannien)
Original assignee: H M Hobson Ltd , London
Priority date: 1967-07-05
Filing date: 1968-07-05
Publication date: 1973-05-17
Also published as: GB1178048A; FR1571876A; US3521655A; DE1773779A1; DE1773779C3

Description

zeugten Impulse in Übereinstimmung mit der 25 zen vermieden werden soll.

Folgefrequenz der durch den als Fühler wirken- Dabei wird die herrschende Turbinentemperatur

den Strömungsoszillator erzeugten Impulse ge- durch einen Strömungsfühler bestimmt, der eine

bracht wird. Folge von Impulsen temperaturabhängiger Frequenz

2. Strömungstemperaturfühler nach An- erzeugt und in einen Eingang einer Frequenz-Subspruchl, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen 30 traktionsstufe eingibt. Ein Impulsoszillator konstanden Impuls erzeugenden Strömungsoszillatoreri ter Frequenz gibt Impulse einer der maximal zulässi-(1,6) und dem Strömungsverstärker (11) identi- gen Turbinentemperatur entsprechender Frequenz in sehe Strömungs-Pulsbreitenmodulatoren (5,8) einen weiteren Eingang der Subtraktionsstufe ein. vorgesehen sind, welche ebenfalls durch die küh- Nur wenn die Folgefrequenz der Impulse des Strölere Luft betätigt sind. 35 mungsfühlers die Folgefrequenz der Impulse des Im-

pulsoszillators übersteigt, spricht die Subtraktionsstufe an und gibi ein Signal ab, um die Kraftstoffzu-

fuhr zum Motor zu drosseln.

Um zu verhindern, daß die Motortemperatur unter

40 einen bestimmten Wert fällt, ist eine weitere Frequenz-Subtraktionsstufe vorgesehen. Die Impulse des

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Strömungsfühlers werden einem Eingang dieser Sub-Strömungstemperaturfühler mit einem als Fühler traktionsstufe zugeführt, deren anderer Eingang wirkenden, durch Heißluft betätigten Strömungsos- durch einen Impulsoszillator erzeugte Impulse konzillator, welcher eine Folge von Druckimpulsen mil 45 stanter Frequenz empfängt, die einer Minimaltempeeiner der Temperatur der Heißluft entsprechenden ratur entspricht. Diese Subtraktionsstufe arbeitet nur, Impulsfolgefrequenz erzeugt, und mit einem durch wenn die Impulsfolgefrequenz des Strömungsfühlers kühlere Luft betätigten Strömungsoszillator variabler die Impulsfolgefrequenz des Impulsoszillators unterFrequenz, schreitet und gibt für diesen Fall ein Signal ab, um

Dabei wird eine Prüfeinrichtung in Form eines 50 die Kraftstoffzufuhr zur Turbine zu erhöhen.

Strömungsoszillators zusammen mit einem verstär- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu-

kenden und anzeigenden Strömungssystem verwendet, gründe, einen Strömungstemperaturfühler zur exak-

wobei sehr wenig bewegliche Teile vorhanden sind. ten Temperaturmessung anzugeben.

Strömungsverstärker und Strömungsoszillatoren Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Strömungstem-

sind bekannt; typische Beispiele derartiger Anord- 55 peraturfühler der eingangs genannten Art gemäß der

nungen sind in den F i g. 1 und 2 der Zeichnung dar- Erfindung durch folgende Merkmale gekennzeichnet:

gestellt. Einen durch kühlere Luft betätigten Strömungsver-

Wird ein Gas- oder Flüssigkeitsstrahl durch eine stärker, in dessen eine Steueröffnung eine von dem

Einlaßdüse/ (Fig. 1) geleitet, so strömt er längs der als Fühler wirkenden Strömungsoszillator und in des-

einen oder anderen von zwei geeignet angeordneten 60 sen andere Steueröffnung eine vom Strömungsoszilla-

Wänden W₁ und W₂ zu einem Auslaß O_x oder O₂, tor variabler Frequenz gelieferte Folge von Druckim-

Der Strahl kann durch die Wirkung von Druckimpui- pulsen eingegeben ist, eine Betätigungseinrichtung,

sen an Steueröffnungen C₁, C₂ von einer Wand auf die auf entgegengesetzten Seiten den an den Ausläs-

die andere umgeschaltet werden, wobei die Anord- sen des Strömungsverstärkers entwickelten Drücken

nung wie ein Verstärker analog zu einem Trioden- 65 ausgesetzt ist, und eine durch die Betätigungseinrich-

ventil wirkt. Werden zwischen den Auslassen und tung gesteuerte Einrichtung zur Einstellung des Strö-

den Steueröffnungen Rückkopplungsdurchlässe F, mungsoszillators variabler Frequenz, derart, daß die

und F₂ vorgesehen, so wirkt die Anordnung als Os- Folgefrequenz der durch diesen Oszillator erzeugten

Impulse in Übereinstimmung mit der Folgefrequenz der durch den als Fühler wirkenden Strömungsoszillator erzeugten Impulse gebracht wird.

In Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß zwischen den impulserzeugenden Strömungsoszillatoren und dem Strömungsverstärker idenrische Strömungs-Pulsbreitenmodulatoren vorgesehen sind, welche ebenialls durch die kühlere Luft betätigt sind Es ist weiterhin möglich, den Strömungstemperaturfühler so abzuändern, daß auch Strömungsvorrichtungen verwendet werden, welche durch eine Flüssigkeit betätigt werden. Das würde beispielsweise für den Fall gelten, wenn das spezifische Gewicht oder der Elastizitätsmodul für Druck (Kehrwert der Kompressibilität) einer Flüssigkeit gemessen werden soll. Dies ist möglich, weil die Schallger "hwindigkeit in einer Flüssigkeit eine eindeutige Funktion des Verhältnisses des spezifischen Gewichtes zum Elastizitätsmodul für Druck der Flüssigkeit ist.

Ein Ausführungbbei&piel eines Strömungstcmpcrjturfühlers gemäß der Erfindung ist schematisch in F i g. 3 der Zeichnung dargestellt.

Dieser Fühler umfaßt einen Strömungsoszillator 1, der in F i g. 1 dargestellten Art, auf dessen Eingang Luft mit hoher Turbinentemperatur gegeben wird. Die Auslässe des Oszillators 1 sind an zwei Steueröffnungen eines Strömungsverstärkers 2 angeschaltet der als Relais-Flip-Flop wirkt und durch auf seinen Einlaß gegebene kühlere Luft betätigt wird. Ein Auslaß des Verstärkers 2 ist luftoffen, während an seinem Ausgang eine Impulsfolge mit angenähert rechteckiger Form erzeugt wird. Die Impulsfolgefrequenz dieser Impulse ist die gleiche wie die der vom Fühler 1 gelieferten Impulse, d. h., die Impulsfolgefrequenz ist ein Maß für die Temperatur der Hochtcmperaturluft. Diese Impulse werden über eine direkte Leitung 3 und eine längere Verzögerungsleitung 4 auf die Steueröffnungen eines proportionalen pulsbreiten Modulators 5 gegeben, dessen einer Ausgang wiederum luftoffen ist.

Beim Ankommen eines Impulses der Steueröffnung des Modulators 5 über die direkte Leitung 3, wird der Strahl kalter Luft, welcher auf dessen Eingang gegeben wird, auf den nicht luftoffenen Auslaß umgeschaltet. Beim Ankommen eines Impulses am anderen Steuereingang durch die Verzögerungsleitung 4 wird der Strahl auf den luftoffenen Auslaß zurückgeschaltet. Das Ausgangssignal des Modulators besteht daher in einer Folge von Impulsen 10 der gleichen Impulsfolgefrequenz wie die der Impulse von Fühler 1. Die Impulsbreite ist jedoch entsprechend der Zeitdifferenz der Signalausbreitung durch die Leitungen 3 und 4 um eine Konstante reduziert. Ein ebenfalls durch kalte Luft betätigter Strömungsoszillator 6 erzeugt eine Impulsfolge mit einer Impulsfolgefrequenz, welche durch die effektive Länge einer Blattfeder? bestimmt wird. Diese Blattfeder öffnet und schließt periodisch eine der Steueröffnungen des Strömungsoszillators 6. Diese Impulsfolge wird durch einen dem Modulator 5 gleichen pulsbreiten Modulator 8 in eine Impulsfolge 10 Λ umgeformt, wobei die gleiche konstante Breite wie bei den Impulsen der Folge 10 vorhanden ist Die Impulsfolgefrequenz wird jedoch durch dl·*. Blattfeder bestimmt. Die Impulse der Impulsfolgen 10 und 10 A besitzen auch die gleiche Amplitude, da sie von Luft mit dem gleichen Zuführungsdruck abgeleitet werden. Die Impulsfolgen 10 und 10/1 werden auf die Steueröffnungen eines Flip-Flops 11 gegeben. Die Auslässe des Flip-Flops 11 erhalten daher den Speisestrahl gemäß dem Druckdifferential an den Steuer-Öffnungen; wird angenommen, daß der Flp-Flop Iediglich beim Empfang eines Impulsdifferentials schaltet und das Ausgangssignal in diesem Zustand hält, bis sich das Differential umkehrt, so ist der Mittelwert des Ausgangssignals an einem Auslaß proportional zum Frequenzfehler, wobei das Ausgangssignal an dem der Steueröffnung abgekehrten Auslaß mit der größten Frequenz das größere ist, da das jenen Zustand erzeugende Differential öfter auftritt.

Das Ausgangssignal des Flip-Flops 11 wird weiterhin durch eine nachfolgende Stufe 12 verstärkt und »5 auf einen Betätigungskolben 13 gegeben. Eine weitere Glättung des impulsförmigen Ausgangssignals tritt durch Integrationen auf Grund des Volumens und der Masse des Betätigungskolbens auf. Der Betätigungskolben 13 beschleunigt proportional zu und in einer Richtung entsprechend der Größe und dem Vorzeichen des Frequenzfehlers. Diese Beschleunigung ist auch proportional zum Speisedruck, wie er in den Ausgangsleitungen der Endstufe 12 wiedergewonnen wird.

Wird der Betätigungskolben so eingebaut, daß er die effektive Länge der Blattfeder 14 über ein Verbindungsstück 14 und damit die Frequenz der Impulsfolge 10/1 verändert, so wird unabhängig vom Druckniveau ein Nullwert erreicht. Diese durch den Kolben 13 eingenommene Nullstellung ist daher ein Maß für die Temperatur der in den Fühler 1 eintretenden Luft.

Wie einzusehen ist. werden Temperatur- und Druckänderungen der kalten Luft durch die identisehen Modulatoren 5 und 8 eliminiert, wobei die Impulse beider Impulsfolgen die gleiche Höhe und Breite haben.

Der Kolben 13 kann zur Betätigung einer Temperaturanzeige einer Nadel oder eines Ausflußventils

im Brennstoffzuführungssystem verwendet werden, um die Brennstoffzufuhr zum Strahltriebwerk als Funktion der Änderung der Triebwerksturbinentemperatur zu regeln. Auf diese Weise kann die Turbinentemperatur im Bedarfsfall durch Reduzierung der

Brennstoffzufuhr begrenzt werden. Die Vorrichtung kann auch zur Regelung der Brennstoffzufuhr während Beschleunigungsperioden verwendet werden, um ein Kompressorschwingen zu verhindern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

zUlator. Wird der Strahl auf die Wand. JP1 geschaltet, Patentansprüche: so gelangt ein Drucksignal durch den Rückkopplungsdurchlaß F1 zur Steueröffnung C1 und schaltet

1. Strömungstemperaturfühler mit einem als den Strahl auf die andere Wand um, wenn dieser die Fühler wirkenden, durch Heißluft betätigten 5 Öffnung C₁ erreicht Die Frequenz der Umschaltung Strömungsoszillator, welcher eine Folge ^on vom einen Auslaß auf den anderen ist eine Funktion Druckimpulsen mit einer der Temperatur der der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Drucksignals Heißluft entsprechenden Impulsfolgefrequenz er- über einen festen Abstand uad eine Funktion der zeugt, und mit einem durch kühlere Luft betätig- Temperatur des in den Einlaß / eintretenden ströten Strömungsoszillator variabler Frequenz, g e - io menden Mediums. Ist das strömende Medium ein kennzeichnet durch einen durch kühlere Gas, so ist die Frequenz proportional zur Quadrat-Luft betätigten Strömungsverstärker (11), in des- wurzel der absoluten Temperatur des strömenden sen eine Steueröffnung eine von dem als Fühler Mediums.

wirkenden Strömungsoszillator (1) und in dessen Die in F i g. 2 dargestellte Anordnung wirkt ebenandere Steueröffnung eine vom Strömungsosziüa- 15 falls als Oszillator. Beiae Anordnungen erzeugen an tor (6) variabler Frequenz gelieferte Folge von jedem Auslaß eine Folge von Druckimpulsen mit Druckimpulsen eingegeben ist, eine Betätigungs- einer Impulsfolgefrequenz, welche eine Funktion der einrichtung (13), die auf entgegengesetzten Seiten Temperatur des Eintretens des strömenden Mediums den an den Auslassen des Strömungsverstärkers ist.

entwickelten Drücken ausgesetzt ist, und eine 20 Es ist weiterhin aus der USA.-Patentschrift

durch die Betätigungseinrichtung gesteuerte Ein- 3 302 398 ein Strömungssystem zur Ermittlung dcr

richtung (14, 7) zur Einstellung des Strömungsos- Temperatur in einem Gasturbinenmotor bekanntge-

zillators (6) variabler Frequenz, derart, daß die worden, durch das ein Über- oder Unterschreiten der

Folgefrequenz der durch diesen Oszillator er- Motortemperatur über oder unter bestimmte Gren-