DE1926036C3

DE1926036C3 - BrennstoffzumeBventJI

Info

Publication number: DE1926036C3
Application number: DE1926036A
Authority: DE
Inventors: Christopher Linley Derby Johnson (Grossbritannien)
Original assignee: UK Secretary of State for Defence
Current assignee: UK Secretary of State for Defence
Priority date: 1968-05-27
Filing date: 1969-05-22
Publication date: 1975-04-10
Also published as: DE1926036A1; DE1926036B2; US3587641A; GB1223158A; FR2009414A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Brennstoffzumeßventil für ein Gasturbinenstrahltriebwerk, mit einem durch wenigstens eine Betriebskenngröße axial verschiebbaren zylindrischen Steuerschieber, der eine Gruppe gleich ausgebildeter und angeordneter Steueröffnungen aufweist, und mit einem den Schieber dichtend umhüllendc'i Gehäuseteil, der eine qucriiegende Sleucrkanle aulweist.

Ein solches Brennstoffzumeßventil ist aus der GB-PS 1 085 279 bekannt. Hierbei wird durch einen Drch/ahlfUhler der äußere Gehäuseteil axial bewegt, während der Schieber durch eine von einem Strömungsmitteldruck beaufschlagte Vorrichtung ebenfalls axial verschoben wird, so daß die Größe der Steueröffnungen von zwei unabhängig voneinander arbeitenden Vorrichtungen, beispielsweise von zwei Betriebskenngrößen, einstellbar ist. Dabei wirken die beiden Kenngrößen auf die gleiche Gruppe von Steueröffnungen ein, wodurch eine Steuerung nur in relativ engen Grenzen möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Steuerbereich eines Brcnnstoffzumcßventils der eingangs genannten Bauart dadurch zu erweitern, daß die Brennstoffmenge einerseits feinfühliger und andererseits schneller bei Bedarf in größeren Grenzen einstellbar wird.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch uelöst. daß im Steuerschieber im axialen Abstand zur ersten Gruppe von Steueröffnungen eine zweite strömungsmäßig parallelgeschaltete Gruppe von Steueröfffiungen angeordnet ist, die mit einer querliegenden Steuerkante in einem den Schieber dichtend umhüllenden zweiten Gehäuseteil zusammenwirkt, und daß dieser Gehäuseteil von einer weiteren Betriebskenngröße axial verschiebbar ist, wobei der Druckabfall am Steuerschieber steuerbar ist.

Durch die erfindungsgemäße Ventilausbiidung wird es möglich, daß eine der Betriebskenngrößen, die eine schnelle Änderung der Brennstoffzufuhr erfordert, auf den Steuerschieber einwirkt, so daß gleichsinnig beide Gruppen von öffnungen verstellt werden, während die andere Brtriebskenngröße, die auf den zweiten Gehäuseteil einwirkt, lediglich eine Gruppe von Steueröffnungen steuert. Hierdurch können die betGasturbinensrrahltnebwerken auftretenden Steuerbzw. Regelprobleme in besonders zweckmäßiger Weise gelöst werden.

Durch entsprechende Formgebung der Steueröffnungen kann jede gewünschte Durchflußcharakteristik erhalten werden. Dabei ist der Druckabfall an den öffnungen, wie vorsiehend erwähnt, steuerbar.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind die ersten und oder die zweiten Steuer-Öffnungen des Schiebers, wie an sich bekannt, dreieckig, trapezförmig oder parabolwandig gestaltet. Hierdurch ergibt sich eine sehr feinfühlige Steuerung im unteren Durchlaßbereich.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Anordnung derart getroffen, daß der axiale Abstand / zwischen den Enden der ersten und zweiten Gruppe von Steueröffnungen gleich dem axialen Abstand zwischen der ersten Steuerkante am feststehenden Gehäuseteil und der zweiten Sleuerkantc am axial verschiebbaren Gehäuseteil ist. wenn auf diese keine weitere Betriebskenngröße einwirkt.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein erfindungsgemiiß ausgebildetes Brennstoffzumeßventil.

Das Brennstoffzumeßventil, welches Teil der Brennstoffanlage eines Gasturbincnstrahltriebwerks ist, besteht aus einem drehbaren und axial verschiebbaren zylindrischen Schieber 1, der in im axialen Abstand voneinander angeordneten Buchsen 2,3 gelagert ist, von denen die Buchse 2 fest ist. Die Buchse 3 ist jedoch drehbar und axial verschiebbar gelagert. Um den Schieber 1 bzw. die Buchse 3 axial zu verschieben, sind Antriebe 4,5 vorgesehen, die auf zwei verschiedene Betriebskennwerte ansprechen, z. B. auf einen Kompressordruck und die Drehzahl.

Der Schieber 1 ist mit einer Gruppe von im Winkclabsland zueinander angeordneten Steueröffnungen 7 und in axialem Abstand mit einer Gruppe von im Winkelabstand zueinander angeordneten Steucröffnungen 8 verschen. Die Zahl der beiden Gruppen von Öffnungen ist gleich. Jede der öffnungen 7 und 8 hat die gleiche Gestalt und Größe und eine Breite, die sich in Achsrichtung ändert. Die Breite der Öffnungen 7 ändert sich axial entgegengesetzt zur Breite der Öffnungen 8. Jede der Öffnungen 7, 8 hat die Gestalt eines gleichschcnkeligen Dreiecks mit einer Basis b und einer Höhe «.

Die öffnungen 7 und 8 werden jeweils durch die anliegenden Endkanten 10 und Il der Buchsen 2,3 gesteuert. In der gezeichneten Stellung sperren die Endkanten 10, Il die Öffnungen 7, 8 über eine axiale

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Länge χ ab. Der axiale Abstand / der Endkanten 10,

11 der Buchsen 2, 3 ist mindestens nähet ungsweise gleich dem axialen Abstand entspreciuinder Enden (z. B. der linken Enden) der öffnungen 7,8.

Wenn die Buchse 3 axial verschoben wird, dann wird die wirksame Fläche der öffnungen 8 grander-, ohne daß die wirksame Fläche der öffnungen 7 geändert wird. Wenn dagegen der Schieber I axial verschoben wird, dann ändert sich die wirksame Fläche beider Öffnungen 7,8.

Der Schieber 1 «si drehbar, um die Gefahr eines Festfressens in Buchsen 2,3 zu vermindern.

Der Schieber 1 ist mit mehreren im Winkelabstand zueinander angeordneten Öffnungen 12 ausgestaltet. Die Buchse 2 weist eine innere Ringnut 13 auf, die eine Auslaßöffnung 14 und die öffnungen ί 2 in jeder Stellung des Schiebers 1 überdeckt. Der Brennstoff kann deshalb über die öffnungen 7,8 in das Innere des Schiebers 1 und aus diestm über die öffnungen

12 fließen. So bewirken die axialen Stellungen des Schiebers I und der Buchse 3 unter der Steuerung der Antriebe 4,5 eine Zumessung des Brennstoffs.

Der Druckabfall am Zumeßventil kann durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Einrichtung gesteuert werden.

Bei der in der Zeichnung dargestellten dreieckigen Ausbildung der öffnungen 7,8, die über die Länge α — χ frei liegen, wird die wirksame offene Fläche, durch die der Brennstoff fließen kann:

1 1 bx² 1 .
ab — - + la

2 la 2

Λ)²

= N-b(a

Dabei ist N die Zahl der Öffnungen in jeder Gruppe. Wenn die Buchse 3 um einen kleinen Betrag Ax aus der Mittelstellung verschoben wird, dann ändert sich die offene Fläche proportional zu

d. h. die prozentuale Änderung ist im wesentlichen proportional zu . IA^-.

Genau ausgedrückt ergibt sich:

Fläche =

N

1
2

ab

1
2

ft.v²
a

■

\-

1
2

(α Αχ

r
C

^2ΛΑ-,Α- ₊
a

b
a

. 1 v²

/V
2

ar

- bx*

+

ab

X
a

feA-ä

2 bx -

ί

—

Nb {a

-4

1

)^l

I A-
2a(n -

2 b Ax \

x)

Der letzte Ausdruck in der eckigen Klammer i:;t vernachlässigbar, außer wenn die öffnungen 7,8 fast geschlossen sind.

Die Strömung könnte auch umgekehrt verlaufen. Brennstoff könnte auch über die öffnungen 7 und 8 in den Schieber 1 eintreten und ihn durch ein offenes Ende desselben verlassen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß die Buchsen 2,3 durch Rohrstücke ersetzt werden, die innerhalb des Schiebers 1 gelagert sind.

Die Öffnungen 7 können erforderlichenfalls in Gegenrichtung zu den Öffnungen 8 trapezförmig verjüngt sein, wodurch allerdings der mögliche Einstellbereich verringert wird. Auch ist dann die Strömung nicht gleichmäßig zwischen den Öffnungen 7 und 8 aufgeteilt. Um den Einstellbereich zu vergrößern, können die öffnungen 8 langer als die Öffnungen 7 sein.

In gleicher Weise müssen die Wände der öffnungen 8 eine parabolförmige Gestalt annehmen, wenn die wirksame Fläche der Öffnungen 7,8 proportional dem Quadrat der relativen axialen Verschiebung sein soll.

Es ist möglich, die Gcsamtdurchtrittslläche durch die öffnungen 7,8 proportional jeder monoton ansteigenden Funktion zu machen.

Die Erfindung gestattet besonders die Zumcssung großer Brennstoffmengen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Brennstoffzuineßvenril für ein Gasturbinenstrahltriebwerk, mit einem durch wenigstens eine Betriebskenngröße axial verschiebbaren zylindrischen Steuerschieber, der eine Gruppe gleich ausgebildeter und angeordneter Steueröffnungen aufweist, und mit einem den Schieber dichtend umhüllenden Gehäuseteil, der eine querliegende Steuerkante aufweist, dadurch gekennzeich n^t, daß infcSteuerschieber (1) im axialen Abstand zur ersten Gruppe von Steueröffnungen (7) eine zweite strömungsraäl5ig parallelgeschaltete Gruppe von Steueröffnungen (8) angeordnet ist, die mit einer querliegenden Steuerkante (11) in einem den Schieber (1) dichtend umhüllenden zweiten Gehäuseteil (3) zusammenwirkt, und daß dieser Gehäuseteil (3) von einer weiteren Betriebskenngröße axial verschiebbar ist, wobei der Druck- abfall am Steuerschieber (1) steuerbar ist.

2. Brennstoffzumeßventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und/oder die zweiten Steueröffnungen (7 bzw. 8) des Steuerschiebers (1) in an sich bekannter Weise dreieckig, trapezförmig oder parabolwandig gestaltet sind.

3. Brennstoffzumeßventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Abstand (/) zwischen den Enden der ersten und zweiten Gruppe von Steueröffnungen (7,8) gleich dem axialen Abstand zwischen der ersten Stcuerkante (10) am feststehenden Gehäuseteil (2) und der zweiten Steuerkante (11) am axial verschiebbaren Gehäuseteil (3) ist, wenn auf diese keine weitere Betriebskenngröße einwirkt.