DE2004021A1 - Stroemungssteuerventil - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE . DIRL-ING. GURT WALLACH 2Q04021 DIR.4NG. GONTHEiR KOCH j - DR. TINO HAIBACH ^J K ,

β München 2, 29. Januar 1970

ÜNSERZEICHEN: 12 4^9 -

Rolls-Royce Limited, Derby, Derbyshire, England, Strömungssteuerventil -

Die Erfindung geht aus von einem Ventil, das eine Strömung durch eine öffnung steuert und wenigstens eine innerhalb der Öffnung gelagerte Klappe besitzt, die von einer ersten Stellung (hierbei wird wenigstens teilweise die öffnung abgesperrt) in eine zweite Stellung beweglich ist, in der beide Seiten der Strömung ausgesetzt' sind und diese Seiten parallel zur Strömung liegen» Gemäß der Erfindung ist die Ausbildung derart getroffen, daß die Klappe der vorbeistreiehenden Strömung auf der einen Seite eine Strömungscharakteristik aufprägt, die von der Strömungscharakteristik unterschieden ist, die die auf der anderen Seite vorbeistreichende Strömung aufweist* so daß zwischen den beiden Teilströmen ein Druckdifferential erzeugt wird.

Vorzugsweise ist die Klappe in dem Gebläsekanal eines Gasturbinenstrahltriebwerks riiit, Front-- oder Heckgebläse angeordnet und bildet den beweglichen Teil der Außenwand. .

Vorzugsweise besteht die öffriung' aus einem Auslaß in der Verkleidung'eines ÖebläseturbinentriebwerkSi durch den Gebläse» luft abströmeh kann_> um eine Schubumkehr zu erzeugen.

Vorzugsweise sind mehrere solche Klappen vorgesehen und um den Umfang der Kanalaußenwand verteilt.

Vorzugsweise sind die Klappen paarweise angeordnet und jedes Paar ist von dem folgenden Paar durch eine weitere Klappe distanziert.

Vorzugsweise sind die Klappen mit ihren größeren Abmessungen in Längsrichtung des Gebläsekanals angeordnet und um eine Achse parallel zur Gebläsekanalachse aus dieser ersten Stellung heraus schwenkbar.

Vorzugsweise ist die Klappe auf der einen Seite wenigstens teilweise aerodynamisch gestaltet, so daß eine Strömungsleitung unterstützt wird, wenn die Klappe in der zweiten Stellung befindlich ist.

Vorzugsweise ist bei Nichtbenutzung die öffnung wenigstens teilweise am radial inneren Ende durch die Klappe abgesperrt und am radial äußeren Ende vollständig durch einen Teil der Verkleidung abgesperrt, d.h. radial inbezug auf die Triebwerksachse.

Vorzugsweise ist der Verkleidungsteil beweglich von einer Stelle, in der er die öffnungen abdeckt nach einer Lage, in der die öffnungen freigegeben sind, so daß die Strömung ' radial nach außen in die Atmosphäre austreten kann.

Vorzugsweise sind Leitschaufeln innerhalb des Raumes angeordnet, der die öffnung definiert, so daß die Strömung, die radial nach außen strömt, abgelenkt wird und die Schubgase

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eine nach^vorn gerichtete Komponente erhalten und so eine Schubumkehr bewirken.

Vorzugsweise wird die Klappe durch Federkraft in jene Lage überführt, in der wenigstens teilweise die öffnung abgesperrt ist, wobei die Feder oder die Federn unter dem Druck des im Gebläsekanal strömenden Mittels zusammengedrückt werden, wenn der Verkleidungsabschnitt bewegt wird und dadurch werden die öffnungen freigegeben.

Vorzugsweise ist das Strömungsmittel Luft.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische, teilweise im Schnitt gezeichnete An- *

sieht eines Gasturbinenstrahltriebwerks mit Frontgebläse, Fig. 2 eine Teilansicht der Klappenanordnung, Fig· 3 einen Schnitt nachder Linie >-3 gemäß Fig.1.

Gemäß Fig.l besitzt das Gebläsetriebwerk 10 eine innerhalb des Triebwerksgehäuses 12 gelagerte Gasturbine und das Triebwerksgehäuse ist von einer Verkleidung 14 umgeben, die starr damit über mehrere Streben 16 so verbunden ist, datf ein ringförmiger Gebläsekanal Ib entsteht, wobei ein einstufiges Gebläse 20 koaxial zum Triebwerk 12 angeordnet ist, dessen Schaufeln im Gebläsekanal Ifc und zwar an dessen stromaufwärtigen Teil liegen, d.h. "aufwärtig" bezüglich der Strömungsrichtung der den Gebläsekanal durchströ- J menden Luft.

Die Verkleidung 14 weist eine die Gebläseluft umkehrende Vorrichtung auf, die darin gelagert ist und allgemein mit dem Bezugszeichen 22 bezeichnet ist. Der Schubumkehrmechanismus besteht aus zwei Gruppen von in Umfangsrichtung angeordneten, abwechselnd distanzierten Klappen 24 und 26, einem verschiebbaren Verkleidungsatechnitt 2o und mehreren Leitschaufeln 30, die innerhalb

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einer öffnung, die von der Verkleidung 14 dem verschiebbaren Abschnitt 2b und den Klappen 24 und 26 gebildet wird, angeordnet sind. Außerdem verlaufen die Schaufeln J5O in Umfangsrichtung der Verkleidung 14 innerhalb der Öffnung. Daraus ergibt sich, daß die Verkleidung 14 feste stromoberseitige und stromunterseitige Abschnitte besitzt und außerdem einen verschiebbaren Mittelabschnitt 2b. Der stromaufwärtige und stromabwärtige Abschnitt sind durch starre Träger j52 verbunden, die auch zur Festlegung der Leitschaufeln 50 dienen.

Die stromunterseitigen Enden der Klappen 24 sind schwenkbar am stromabwärtigen Abschnitt der Verkleidung 14 angeordnet und die stromoberseitigen Enden der Klappen 24 sind durch Lenker ^

fc an der stromoberseitigen Lippe des Verkleidungsabschnitts 2b

angelenkt. Außerdem sind die Klappen 24 bei J>6 etwa im Mittelabschnitt angelenkt und die Anordnung ist derart, daß bei erforderlicher Schubumkehr der Verkleidungsabschnitt 2b nach hinten verschoben wird, wie durch die strichlierten Linien in Fig.l angedeutet. Die Verschiebung kann durch hydraulische Kolbenantriebe od.dgl. erfolgen und hierbei wird über die Lenker ^4 eine Kraft auf die Klappen 24 ausgeübt, wodurch diese um ihre Gelenkachsen 36 gefaltet werden und so radial nach innen schwenken, die wiederum strichpunktiert in Fig.l dargestellt sind, wobei sie das Triebwerksgehäuse 12 berühren und so den Gebläsekanal Ic absperren.

Die Geometrie von Triebwerk und Gebläsekanal bestimmen das Profil der Klappen 24. Darunter ist zu verstehen, daß die Außenwand 40 des Gebläsekanals,die von den Klappen 24 und 26 gebildet wird, einen größeren Durchmesser hat als die Innenwand des Gebläsekanals, die vom Triebwerksgehäuse gebildet wird. Damit sich die Klappen von auxen nach der Innenwand erstrecken können, müssen die Klappenränder sich nach vorn verjüngen, so daß in gestrecktem Zustand die Ränder auf Linien liegen, die von der Triebwerksachse ausgehen. Es ist so unvermeidbar, daß Räume zwischen

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benachbarteη Klappen 24 verbleiben, wenn sie in ihrer zurückgezogenen Ruhestellung befindlich sind und so werden die Klappen 26 eingeführt, damit sie die Räume ausfüllen und eine im wesentr liehen- unrnikurbpoakene a'uüere Öebla'sekanalwandung feile!en, wenn ' das Flugzeug im Reiseflug befindlich ist und die Schubumkehrτ-klappen wirjcungslos sind. Die Klappen 26 müssen jedoch'selbst entfernt oder so angeordnet werden, <äß während des Betriebs — mit S_chubumkehr die radial nach außen abgelenkte* Luft durch die Portsätze der Klappen 24 über den Gebläsekanai Ib nicHt behindert wird. Wenn dies nämlich der Fall wäre, würde ein beträchtlicher Schubverlust durch die Chokewirküng der ^;öffnung^:äuftre'-^i: ten, die durch die Erstreckung der Klappen 24 erzeugt würde; ' Deshalb sind die Klappen'26 in zwei Hälften'aufgeteilt/ wobei jede Hälfte schwenkbar an Augen 46 festgelegt ist, ^jdie ihrer-* Λ -selts starr an den Trägern 32 befestigt sind. Die Klappen 26 werden durch-Schraubenfeder 48 in ihre "Lage gedrückt, 'in d'er sie einen Tei 1 der ·Äu:ßenwand 4O des Geb 1 äsekana 1 s' bi 1 den.' Dabei ist die Federausbildung derart, 'daB die Klappen 2.6 in dieser Stellung gehalten: weMen, bis die Schubumkehr erforderlich ist. Wenn dieses Erfordernis auftritt, -finden die folgenden Bewegungen -statt: ■ ^; -".-"■-'■'

Der Yeykleidung'Sabschnitt 28^:wird durch Kolbenantriebe od.dgl. (nicht -dargestellt)inach hinten geschoben. Luft, die zwischen den'Rändern, samtlicher Klappen aus deicL Gebläsekanai 18 nach dem Raum, in dem die Leitschaufeln 30 liegen, durchgesiekert ist und die bis zu Beginn der Bewegung der Verkleidung 28 .J

"zu' eine;iiι 'erheblichen-Urnfang sämtliche Klappen in einer *

relativ zur Triebwerksachse bezüglich des Druckes ry hat, kuu entweicht nun nach einer Stelle außerhalb der·-VörkleidiüTg 14-τιηφ bewirkt einen Druckabfall iri radialer * R%ch,tuttg^; über -den, Klappen, wobei die Niederdruckseite die radial äußere Seite: ist. · -' - ■ - - - ■ '

GHFMÖINAL INSPECTED

Daher ist der Druck, den die Luft im Gebläsekanal nunmehr auf die radial inneren Oberflächen der Klappen 26 ausübt, genügend groß, um die Wirkung der Federn 48 zu überwinden und um die Klappen um die Mitte 50 in eine Stellung zu verschwenken, wie strichliert in Fig.l und ausgezogen in Fig.j* dargestellt ist. Die Luft strömt radial nach außen, läuft an den Klappen 26 vorbei nach den Leitschaufeln J5O und wird dadurch nach vorn gerichtet, um einen Bremsschub zu erzeugen.

Da die Klappen 26 nur durch den Luftdruck geöffnet werden, ist es wesentlich, einen Druckausgleich zu verhindern, wenn die Klappen sich in einer Stellung zwischen der vollen Schließstellung und der vollen Öffnungsstellung befinden, denn dies könnte auftreten, weil dann, wenn die Klappen sich zu bewegen beginnen, Luft über beide Seiten der Klappen strömen kann. Aus diesem Grunde ist eine Seite jeder Klappenhälfte 26 mit einem Stromlinienprofil 52 versehen, so daß die Luft darüber strömen kann, ohne irgendeinen Druck auszuüben, während auf der Seite ohne Stromlinienprofil die Luft gleichmäßig gegen die gesamte Oberfläche drückt. Es ist daher aus Fig.3 ersichtlich, daß die jeweiligen Klappenhälften nur einer Klappe gegeneinander vorgespannt werden und der auf die jeweiligen Seiten wirkende Luftdruck ist mit den Pfeilen 5.2a und 52b gekennzeichnet. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß die Klappen im Luftstrom nicht flattern können, auch dann wenn geringe und unvermeidbare Änderungen in der Luftströmung durch die öffnung Io und die Ausnehmung auftreten.

Das vorstehend beschriebene Triebwerk soll für eine Triebwerksanlage eines nichtdargestellten Flugzeugs benutzt werden und unter den Flügeln oder dem Rumpf oder in der Nähe davon angeordnet werden. Wenn das Flugzeug startet oder in gleicher

ORKälNAL JNSPECTEO

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Höhe fliegtj dann lassen die Triebwerke die Luft gerade durch den Gebläsekanal Io hindurchtreten, aber bei der Landung des Plugzeuges wird,um die Geschwindigkeit schneller als normal zu vermindern, der Bremsschubmechanismus betätigt, so daß der Verkleidungsäbschnitt 14 nach hinten geschoben wird und die Klappen 24 im wesentlichen radial in den Gebläsekanal Ib geschwenkt werden, wobe,i sie sich gegenseitig berühren und jede Hälfte der Klappen 26 so verschwenkt wird, daß der Rest der Schubumkehröffnung freigegeben wird, so daß die Gebläseluft durch die öffnung strömen und nach vorn oder in Gegenstromrichtung abgelenkt werden kann, was eine Bremswirkung auf das Flugzeug ausübt.

^Patentansprüche:

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BAD ORIQINM.

Claims (1)

1. Patentansprüche :

   ι 1./Ventil zur Steuerung einer Strömung durch eine Öffnung mit wenigstens einer Klappe, die innerhalb einer Ausnehmung montiert ist und von einer ersten Stellung (in dieser sperrt sie wenigstens teilweise die Ausnehmung ab) in eine zweite Stellung überführbar ist (in dieser sind beide Seiten der Klappe der hindurchtretenden Strömung ausgesetzt, die parallel dazu verläuft),
   dadurch gekennzeichnet , daii die Klappe auf der einen Seite eine Strömung führt, deren ßtrömungscharakteristik unterschiedlich von der Strömungscharakteristik des Strömungsmittels ist, das an der anderen Seite vorbeiströmt, so da:; über der Klappe ein Druckdifferential· erzeugt wird.

   2. Ventil nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet , da.; die eine Seite der Klappe (26) wenigstens einen Abschnitt

   (52) aufweist, der eine aerodynamische Gestalt besitzt.

   j>· Ventil nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet , dai: wenigstens eine Klappe (26) durch Federn (4b) in die Absperrstellung überführt wird.

   4. Ventil nach den Ansprüchen 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, da.; die Klappe (26) schwenkbar gelagert und in die zweite Stellung überführbar ist, wodurch der Vorderrand der Stromliniengestalt(52) der Strömung ausgesetzt wird, die durch die Ausnehmung strömt.

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   5··.,Ventil nach Anspruch 1, - .

   dadurch.· g ek en η ze ich η et, daß die Ausnehmung wenigstens teilweise durch wenigstens eine ,Klappe (26) abgesperrt ,ist, die einen Strömungsmittel ...ausiaß besitzt, der durch die Gebläseverkleidung (1.4) eines Gasturbi.nenstrahltriebwerk.s, mit. Gebläse gebildet wird. .

   6. .Ventil-nach den. Ansprüchen 1 oder 5r . - -dadurch , g e k e η η ζ e ,1 c h η e. t _Λ ....

   daß die Klappe,, (26) einen Teil der Außenwand des Gebläsekanals (IB) des Triebwe&s (10.) bildet. " . ..

   7. Ventil nach Anspruch 6,

   dadurch gekennzeichnet, ;. ........

   daß die Klappen (26) paarweise in Umfangsrichtung des- ......

   Gebläsekanals , (18) angeordnet sindj. wobei jedes „Paar abwechselnd im Abstand mit weiteren, Klappen (24.).-angeordnet ist.

   ti. Ventil nach Anspruch 7, _; . .

   dadurch . ge k. e. η η ζ e i c. h net, .·■.■■

   daß die weitere Klappe (24), selektiv-den Geblä.sekanal (.1.6) absperrt, so daß eine Axialströmung durch den Kanal (18) verhindert wird. _: ■ . , - _ . , _:·.. ,. -..--.

   9'. Ventil .nach Anspnuch 5, , . . ■ ." dadurch; ge k .e, η η ζ e i._:c h η [e t ,.-.-,· . .daß ein ,Teil (28) der_; äußeren Gebläseverkleidung axial bezüglich des Gebläsekanals (I8).,verschieblich .istv .·-..

   10. Ventil nach den Ansprüchen 5,6 oder 9, dadurch g e k e η η ζ e i c h net, daß die Klappen (24,26), die Ausnehmung und der bewegliche Verkleidungsabschnitt (28) radial bezüglich der Triebwerks achse ausgerichtet sind.

   11. Ventil nach Anspruch 10,

   dadurch gekennzeichnet ,.

   daß die Leitschaufeln (30) in der Ausnehmung zwischen dem Verkleidungsteil (2ö) und den Klappen (24,26) vorgesehen sind, so daß die hindurchfließende Strömung geführt oder abgelenkt wird.

   12. Ventil nach Anspruch 10 oder 11,
   dadurch gekennzeichnet, dali eine Schubumkehrvorrichtung (22) vorgesehen ist, um die durch den Gebläsekanal (lö) eines Gasturbinen-Gebläsetriebwerks (l0) strömende Luft umzukehren und so einen Brems· schub zu erzeugen.

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