DE1956931A1

DE1956931A1 - Mischeinrichtung

Info

Publication number: DE1956931A1
Application number: DE19691956931
Authority: DE
Inventors: Smith Charles Philip
Original assignee: H M HOBOSN Ltd
Current assignee: H M HOBOSN Ltd
Priority date: 1968-11-12
Filing date: 1969-11-12
Publication date: 1970-06-18
Also published as: NL6917034A; US3592213A; FR2023087B1; FR2023087A1; GB1211788A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann,

D1PL.-ING. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.WEICKMANN, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22

GRGA

H. M. HOBSOU LIMITED
Africa House, Kingsway

Mischeinrichtung

Die Erfindung bezieht sioh auf eine Mischeinrichtung für Treibstoffe, insbesondere für flugzeuge, unter Verwendung von Vortex-Yentilen«

©erartige Mischeinrichtungen dienen zur richtigen Bemessung des Treibstofflusses von verschiedenen.."!reibst off tanks zur Maschine und dadurch zur Aufrechterhaltung eines gleichen Hüssigkeitsstandes in den Tanks» Ein typisches Anwendungsbeispiel liegt bei Flugzeugen vor, bei denen Treibstoff aus zwei Tanks gleicher Größe entnommen wird, die Jeweils in einer Tragfläche untergebracht sind. Die Aufgabe einer Mischeinrichtung für den Treibstoff besteht darin, die Größe der Treib-, stoffmengen in den Leitungen zur Maschine gleieh zu halten. Ist jedoch das Fassungsvermögen des einen Tanks η mal größer als das des anderen, dann muß die Misch~

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einrichtung sicherstellen, daß die abschließende Treibstoffmenge aus dem größeren Tank η mal so groß ist als die aus dem kleineren Tank.

Unter der verwendeten Bezeichnung Vortex-Ventile sind Einrichtungen gemeint, die eine flache scheibenartige zylindrische Kammer aufweisen, welche eine Einlassöffnung für eine radiale Strömung in die Kammer, eine Austrittsöffnung für eine axiale Ausströmung aus der Kammer und einen Steuereingang für eine tangentiale Strömung in der Kammer besitzt. Ein derartiges Ventil kann sowohl für gasförmige als auch flüssige Strömungsmittel verwendet werden und hat die Eigenschaft, daß bei Beaufschlagung des Steuereingangs mit einem Steuerdruck, der größer als der Eingangsdruck des Ventiles ist, in der Kammer eine turbulente Strömung entsteht, die. zur Folge hat, daß der Druckabfall zwischen dem Eingang und dem Ausgang bei gleicher Strömungsmenge stark ansteigt.

Das Ventil kann mehrere Haupt- und Steuereingänge ^: und zwei Ausgänge an jedem Ende der Kammer aufweisen. Das Strömungsmittel kann über mehrere radial in der äußeren Wand der Kammer vorgesehene öffnungen in die Kammer einströmen. Anstelle von einzelnen Öffnungen kann auch eine poröse Wand verwendet werden. In Abänderung hierzu kann die Haupteingangsöffnung auch in der Stirnwand der Kammer angeordnet sein und mit einem Ringkanal in der Kammer in Verbindung stehen.

Beispiele für Vortex-Ventilβ sind in den Figuren 1 bis 3 der beiliegenden Zeichnungen dargestellt. ·

1 zeigt lediglich sohemötisch ein Ventil, das eine Kammer 10, eine radiale Haupteingangsöffnung 11,

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eine axiale Ausgangsöffnung 12 und einen tangentialen Steuereingang 13 aufweist. Bei nicht vorhandenem Steuerfluss "baut sich eine Strömung auf, wie sie durch die Pfeile in der oberen Pig. 1a dargestellt ist. Bei Vorhandensein eines positiven Steuerflusses stellt sich eine Strömung ein, wie sie durch die Pfeile in der unteren Pig. 1b dargestellt ist. *

2 zeigt zweifach im Schnitt ein Ventil mit einer Kammer 10, zwei radialen Haupteingängen 11, 11A, zwei axialen Ausgängen 12, 12A und zwei tangentialen Steuereingängen 13f 13A.

Pig. 3 zeigt eine ähnliche Anordnung wie Pig. 2, bei der das Ventil jedoch einen Haupteingang 111 aufweist, der in einen Ringkanal mündet.

Bei einem typischen Anwendungsbeispiel ist der Durchmesser der Kammer 15 mm, deren.Tiefe 2,5 bis 7,5 mm, der Durchmesser jedes Haupteinganges 3,5 mm, der Durchmesser jedes Steuereingangs 2,5 mm und der Durchmesser jedes Ausgangs 5 mm.

Ein Vortex-Ventil ist analog der elektronischen Trioden röhre, da eine kleine Steuerströmung dazu verwendet werden kann, eine große Strömung zu steuern. Die Strömung im Vortex—Ventil kann durch Veränderung des Steuer drucks verstellt werden. Diese Strömung kann auch durch Veränderung des Rückstaudruckes am Ausgang verändert werden, da eine solche Änderung den Druck in dem Haupteingang verändert und daher auch das Verhältnis zwischen dem Eingangsdruck und dem Steuerdruck verändert.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Mischeinrichtung für

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Treibstoffe zu schaffen, bei der die Steuerung des Treibstoffes in den Treibstoffleitungen ohne bewegliche Teile erfolgt, insbesondere unter Verwendung von Vortex-Ventilen.

Bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in den vom Treibstofftank kommenden Treibstoffleitungen Vortex-Ventile geschaltet sind, daß eine Steuereinrichtung zur Erfassung der Ausgangsdrücke der Vortex-Ventile vorge-P sehen ist, die bei Anwachsen des Druckes in der einen Treibstoffleitung das in diese Treibstoffleitung geschaltete Vortex-Ventil Über dessen Steuereingang in Richtung kleineren Atisgangsdruckes verstellt.

Eine AusUirungsform der Erfindung sieht vor, daß die Steuereinrichtung eine auf Druck reagierende Vorrichtung aufweist, die von entgegengesetzten Seiten mit den Ausgangsdrücken der Vortex-Ventile beaufschlagt ist und daß die Vorrichtung oit einem Steuerventil verbunden ist, das an den Steuereingang der Vortex-Ventile geschaltet ist. Als eine auf Druck reagierende Vorrichtung wird zweokffläSigerweise eine Membran " verwendet.

Eine weitere Ausführungsfont der Erfindung besteht darin, daß die Steuereinrichtung miteinander verbundene, jeweils eitler Treibstoff!eitung zugeordnete Strömungsmittel verstärker aufweist, deren Eingang in Ströerungsrichtung vor den Vortex-Yentilen an die Treibstoff-. leitungen angeschlossen ist, deren Steuereingänge in Ströimingsriehtung hinttr den Vort ex-Ventil en an die Treibstoffleitungen angeschlossen sind und deren Ausgang an den Steuereingängen ter Vortex-Ventile liegt.

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Derartige Strömungsmittelverstärker sind bereits vorgeschlagen worden (deutsche Patentanmeldung P t7 72 77910).

Anhand von Figuren 4» 5 tand 6 der beiliegenden Zeichnungen sollen drei Ausführungsbeiepiele der ©rfindungagemäßen Mischeinrichtung für Treibstoffe erläutert werden.

In den Figuren sind gleiche Seile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Bei der Ausführangeform gemäS Fig» 4 wird Sreibstoff von zwei nicht gezeigten fsnks durch zwei F&Fderpumpen 14 ι

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14 entlang getrennten Treibetoffleitungen 15 % 15 über Yortex-Yentile Y₁, V« in eine gemeinsame Leitung 17 ztjr

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Maschine gefördert, Rückschlagventile 16 > 16 in den Treibstoffleitungen 15*, 15^ verhindern, daß die Yortex-Yentile Y-, Y„ nur mit solchen Eintrittsdrücken des Treibstoffes beaufschlagt werden, deren Werte PS., und PS« unterhalb der Pumpendrücke PIL und PB« und unterhalb der Steuerdrücke PC₁ und PC₂ liegen. Die Yortex-Yentile können mit dem Steuerdruck PO- und Pö_g beaufschlagt werden, um das Steuerventil f8 au äffnen* In Strömungsrichtung hinter den Vortex-Yentilen Y, und Y« angeordne-

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te Drosseln 19 , 19 steuern die Ausg«ngsdrücke PO- und PO₂ hinter den Vortez-Yentilen Y^ und V«* Sind in den beiden Leitungen gleiche 'StrömungsmitteXfliiese gefordert, dann müssen die Drosseln 19 * und 19 den gleichen Durohmesser aufweisen. Die Drosseln Hind ταάΛ einem iersohiedenen Durchmesser au versehen, w®im äie beiden Flüsse in den beiden Leitungen nicht glei,oli groß fein sollen« Die beiden Ausgangsdrüoke PO^ imä EQ- be«yfschlagen auf ©ntgegengeeetaten Seiten eine Kerafcran 20, die mit eineia Steuerventil 18 yerburtaen iet_f >

Ist die Strömung in den beiden Leitungen gleich, dann

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■befandet sich das Ventil in neutraler Stellung, bei

der die Leitungen 21 und 21 über die Yortex-Ventile V₁ und Vp an den Versorgungsdruck änschließbar sind, geschlossen. Steigt jedoch die Durchströmung durch das Ventil Y₁ gegenüber der in dem Ventil Vp an» so bewiiiäb der daraus reeultierende ansteigende Ausgangsdruck PO₁ über die Membran 20 eine Verstellung des Ventils 18« Dadurch wird ein Steuez'druck PC₁ auf das Ventil V₁ ge-

1 geben, das demzufolge die Durchströraung der Leitung 15 , die das Ventil V^ durchströmt, vermindert. Auf diese Wei-

™ se wird wieder eine gleiche Durchströmung der beiden Lei's P
tmigen 15 , 15 herbeigeführt. Entsprechend führt ein ansteigender Ausgangs&ruck PQp su einer Betätigung des Ventils 18 in die entgegengesetzte Stellung, so daß ein Steuerdruck PC« auf das Ventil V„ gegeben wird, um die Durehströmung durch das Ventil Y„ zu verringern.

lalls- gewünscht, kann das Vortex-Ventil 10 so ausgebildet sein» daß ein Steuerfluss normalerweise beide Ventile V-, Vg beaufschlagt. In diesem lall führt eine Verstellung dea Ventils iö bei einer Differenz zwischen, den Ausgangs drücken zu einem Anstieg des Steuerflusses zu einem Vortex-Ventil und' au einei' Verringerung des Steuerflusses zu dem anderen Ventil,

Bei der Anordnung nach Fig. 5 weist der Mechanismus zur Steuerung der Yortex-Yentile V₁, V„ keine beweglichen leile auf. Die Membran und das Steuerventil von Pig, 4 sind durch zwei proportionale Ströraungsraittelverstärker A- und Α« ersetzt. Jeder der beiden Verstärker A₁, A^ hat einen Eingang 21, zwei Kanäle 22, 23 und zwei Steueröffnungen. 24, 25| die Steueröffnungen 25 der bei-· den Verstärker sind, wie gezeigt _t miteinander verbunden. Die Eingänge 21 der Verstärker A^, A„ sind mit Leitungen

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26 , 26 verbunden, die oberhalb der Vcrtex-Ventile

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V-, V₂ in Treibstoffleitungen 15 , 15 Minden. Die Eingänge 21 sind daher mit dem Eintrittsdruck des Treibstoffes EEj, PB₂ beaufschlagt. Der in die Verstärker eintretende Treibstoff wird in zwei Ströme aufgeteilt, die in je einen Kanal des Verstärkers führen* Der Treibstoff in den-Kanälen 22 ruft einen Steuerdruck PO₁ bzw. PCL· hervor, der auf die Vortex-Ventile V₁ und V₂ gegeben wird. Der Trei'bstof fluss in den Kanälen 23 geht an die Ausgänge der Vortex-,Ventile V-, V₂ zurück. Die Ausgangsdrücke PO- und PO₂ der Vortex-Ventile liegen als Steuerdrücke an den Eingangsöffnungen 24 der Verstärker A- und A₂ und steuern die Verteilung, der Treibstofflüsse zwischen den Kanälen 22 und 23. Die Anordnung ist so·lange im Gleichgewicht, als die Durchflussmenge an Treibstoff in den Leitungen 15 , 15² gleich ist. Unter diesen Bedingungen sind die Drücke PB- und PB₂, PO- und PO₂ und PO- und PO₂ gleich.

Steigt der Ausgangsdruok PO- an, dann ändert sich die Strömungsaufteilung in dem Verstärker A- und ruft einen Anstieg des Steuerdruckes PO- hervor. Die Strömungsverteilung im Verstärker Ag wird so geändert, daß der Steuerdruck PO₂ niedriger wird* Dadurch bewirken die Vortex-Ventile V-, V„ eine Steuerung der Drücke PO₁ und POg in der Weise, ä£ sie wieder gleiche Werte annehmen. Es tritt der umgekehrte Wirkungsablauf ein, wenn der Ausgangsdrück PO_g ansteigt.

In den Eingangsleitungen zu den Verstärkern A- , A„ sind zweckmäßigerweise nicht gezeigte Rückschlagventile angeordnet.

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Bei einer weiteren Ausführungsform sind die Drosseln 19 » 19 äer Figuren 4 und 5 durch Venturi-Düsen 27 , 27² ersetzt (Fig. 6). Andere wie in Fig. 4 wird die Membran von Brücken beaufschlagt> die von den DÜsen-

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halsen der Venturi-Düsen 27, 27 abge£sweigt sind.

Im Fall von Fig. 5 würden die S-fcrömungsmitteiverstärker A,, A„ mit diesem Druck beaufschlagt. Die Yenturi-Düsen rufen ein größeres Fehlersignal als Drosselöffnungen hervor, bo daß die Abmessungen der Membran verkleinert werden können. Im anderen Fall wird durch den geringeren Druckabfall in den Treibstoffleitungen eine beösere Genauigkeit erzielt.

Zu Fig. 6 sei noch bemerkt, daß bei Verwendung von Venturi-Düsen die Verbindungsleitungen zum Steuermechanismus» beispielsweise zur Membran oder zum Strömungsmittelverstärker umgekehrt angeschlossen werden müssen. Die oben beschriebene Mischeinrichtung kann selbstverständlich zum Mischen von Treibstoffen aus mehr al« gwei Treibstoffleitungen verwendet werden«

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Claims

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1. -Mischeinrichtung für Treibstoffβ, insbesondere

für Flugzeuge, unter Verwendung von Yortex-Ventilen, dadurch gekennzeichnet, daS in den vom "Treibstof ftank kommenden Treibstoff leitungen (15** 15²) Yortex-Ventile (V₁, V„) gesohaltet sind, daß eine Steuereinrichtung zur Erfassung der Aasgangsdrücke der Vortex-Ventile' (V^, ?„) Yov$m&hen ist, die "oei Anwachsen des Druckes (PB₁) In'der einen Treibstoffleitung (15¹) das in-diese Treibstoffleitung (15¹) geschaltete Vortex-Ventil (T-) über dessen Steuereingang in Richtung kleineren Ausgangsdruokes (PO-) verstellt. . "- . · -

2. Einrichtung nach Anspruch 1_f dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung eine auf Druck reagierende Vorrichtung (20) aufweist, die vpn entgegengesetzten Seiten wit den AusgangadrÜoken der Vortex-Ventile (V₁, V₂) beaufschlagt ist und daß die Vorrichtung (20) mit einem Steuerventil (18) verbunden ist, das an den St eti er eingang der Vortöx-Ventile (V₁, V₂) geschaltet ist*

5. Einrichtung nach Anspruch 2_f dadurch gekennzeichnet, daß die auf Druck reagierende Vorrichtung eine Membran ist,

4. Einrichtung naoh Anspruch l_f tod-uroH gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung miteinander verbundene, jeweils einer Treibstoffleitung angeordnete Strömungsmittel verstärker (Aj, Ag) aufwtiit, deren Eingang in Strammgerichtung vor den Vorttx-Ventilen (V-, V„)

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- ίο -

an die Treibstoffleitungen (15 ,15 ) angeschlossen ist, deren Steuereingang in Strömungsriehtung, hinter den Tortex-Ventilen (V., VgJ'andie Treibstoffleitungen angeschlossen ist und deren Ausgang an den Steuereingangen der Vortex-Ventile (V-, V_?) liegt.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, daduroh gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung zwischen den Ausgängen der Vortex-Ventile (V- , V„) und in die Treibstoffleitungen geschaltete Drosseln (19 , 19 ) an die !Treibstoffleitungen angeschlossen und mit deren Druck (H)-, POg) beaufschlagt ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung an den Düsenhais von in die Treibstoffleitungen in Strömungsriohtung hinter den Vortex-Ventilen (V-, V₂) geschalteten Venturi-Düaen (27¹, 27²) und mit dea darin herrschenden Druck beaufschlagt ist.

Vorrichtung naoih einem der Ansprüche 1 bis 6, da-'durch gekennzeiohnet, daß in Ströraungsriehtimg vor den Vortex-Ventilen (V^, V„) Rückschlagventile (16¹ _? 16²) in die iDreibstoffleitungen (15¹, 15²) geschaltet sind.

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