DE2151788A1

DE2151788A1 - Stroemungssteuervorrichtung

Info

Publication number: DE2151788A1
Application number: DE19712151788
Authority: DE
Inventors: Cantwell Hugh Francis; Johnson Christopher Linley
Original assignee: UK Secretary of State for Defence
Current assignee: UK Secretary of State for Defence
Priority date: 1970-10-22
Filing date: 1971-10-18
Publication date: 1972-04-27
Also published as: JPS5428618B1; DE2151788B2; FR2111774B1; GB1360615A; DE2151788C3; FR2111774A1; US3756285A

Description

The Secretary of State for Defence in Her Britannic Majesty's Government of the United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland, London, England.

Strömungssteuervorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Strömungssteuervorrichtung und insbesondere, aber nicht ausschließlich, auf ein Brennstoffregelsystem eines Gasturbinenstrahltriebwerks.

Bei Gasturbinenstrahltriebwerken wird häufig Brennstoff von der Hauptbrennstoffleitung nach dem Triebwerk abgezapft und zur Betätigung verschiedener Triebwerkshilfsvorrichtungen, z.B.' nach Servomotoren, Hydraulikmotoren u.dgl. benutzt.

Derartige Hilfsvorrichtungen sind nicht dauernd im Gebrauch und demgemäß ändert sich der Brennstoffbedarf zur Betätigung dieser Hilfsvorrichtungen. Deshalb muß auch der aus der Brennstoffhauptleitung abgezapfte Brennstoff hinsichtlich seiner Menge geändert werden. Dies bewirkt einen fluktuierenden Bedarf für Brennstoff stromoberseitig des Abzapfpunktes und dies muß durch Einstellung der Fördermenge der Brennstoffpumpe kompensiert werden und zwar entweder durch Änderung der Drehzahl des Hubes oder der Überströmmenge je nach der Art der benutzten Pumpe.

Wenn die Änderung des Bedarfs für Brennstoff in der Hauptzuführung ziemlich schnell erfolgt, so ist es möglich, daß die Pumpe

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ORIGINAL INSPECTED

die Fördermenge nicht schnell genug ändern kann, weil den Pumpen sämtlich eine gewisse Zeitverzögerung anhaftet und wenn der •Brennstoffbedarf der Hilfsmaschinen rasch ansteigt, ist es möglich, daß zeitweilig die Brennstoffzufuhr nach dem Triebwerk vermindert wird, bis die Fördermenge der Pumpe sich wieder auf den gewünschten Wert eingestellt hat.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Strömungssteuervorriohtung zu schaffen, die die Möglichkeit schafft, eine sich ändernde Flüssigkeitsmenge von einer Hauptleitung abzuzapfen, ohne daß die Hauptströmungszufuhr wesentlich beeinflußt wird.

Gemäß der Erfindung weist die Strömungssteuervorrichtung nach der Erfindung einen Kanal auf, der mit der Hauptströmungsleitung und einem Ablaßkanal in Verbindung steht, wobei ein Abzapfkanal mit dem genannten Kanal in Verbindung steht und eine Steuervorrichtung die Flüssigkeitsmenge steuert, die aus dem Ablaßkanal und nach dem Anzapfkanal gemäß den Drücken in dem Ablaßkanal abfließt, wodurch die Geschwindigkeit der Strömung längs des Anzapfkanales ansteigt und die Strömungsgeschwindigkeit längs des Ablaßkanales vermindert wird, wenn der Druck in dem Auslaßkanal ansteigt.

Vorzugsweise -teesteht der Anzapfkanal mit dem genannten Kanal stromoberseitig der Verbindung zwischen Ablaßkanal und Kanal in Verbindung.

Vorzugsweise besitzt die Steuereinrichtung ein "Wirbelventil", das sowohl mit dem genannten Kanal als auch mit dem Abzapfkanal in Verbindung steht.

Vorzugsweise besitzt das Wirbelventil wenigstens eine tangentiale öffnung, die mit dem genannten Kanal in Verbindung steht, während

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eine zentrale Öffnung mit dem Anzapfkanal verbunden

Vorzugsweise besitzt das Wirbelventil zwei tangentiale öffnungen, die einander gegenüberliegen und mit dem genannten Kanal verbunden sind, während es andererseits auch möglich ist, das Wirbelventil mit nur einer tangentialen öffnung und einer radialen öffnung auszustatten, die beide mit dem genannten Kanal in Verbindung stehen, wobei die tangentiale öffnung mit dem Kanal stromoberseitig der radialen öffnung in Verbindung steht.

Vorzugsweise sind die beiden radialen öffnungen und die tangentiale bzw. die radiale öffnung an den besagten Kanal jeweils auf einer Seite eines in dam Kanal ausgebildeten Strömungswiderstandes angeordnet.

Ein weiterer Strömungswiderstand kann zwischen dem Kanal und der öffnung angeordnet sein, die stromoberseitig der ersten Einschnürung mit dem Kanal verbunden ist.

In der vorliegenden Beschreibung wird der Ausdruck "Wirbel" für eine zylindrische Kammer angewandt, die wenigstens eine öffnung in der Umfangswandung aufweist und eine öffnung im wesentlichen in der Mitte der Stirnwand der Kammer und Mittel besitzt, die das Auftreten eines Wirbels in der zylindrischen Kammer verhindern oder zulassen.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung der Strömungssteuervorrichtung

gemäß der Erfindung,
Fig. 2 eine Abwandlung der Ausführungsform nach Fig.l.

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In Fig.l ist eine Hauptspeiseleitung 1 dargestellt, welche z.B. die Hauptbrennstoffzuführungsleitung eines Gasturbinenstrahltriebwerkes sein kann. Von dieser Leitung 1 zweigt ein Abzapfkanal 2 ab, der über einen Verbindungskanal 4 einen Auslaßkanal 3 speist, der nach dem Servosystem n^ führt, das die Abgasdüse des Gasturbinenstrahltriebwerks verstellt.

Es ist ersichtlich, daß die Brennstoffströmung Q₂ durch den Ablaßkanal 3 und der Druck innerhalb des Ablaßkanals 3 von der Einstellung von n^ abhängen.

In dem Verbindungskanal 4 befindet sich eine Einschnürung n₂ und eine weitere Einschnürung n, liegt im Ablaßkanal 3.

Mit dem Abzapfkanal 2 ist über Leitung 6 eine zylindrische Kammer verbunden und diese ist mit dem Verbindungskanal 4 über eine Leitung 7 verbunden.

Die Leitungen 6 und 7 sind an das Wirbelventil 5 angeschlossen und münden tangential in der Umfangswand desselben. Ein Abzapfkanal 8 führt von der Mitte einer Stirnwand des Wirbelventils nach einem Niederdruckabschnitt des Brennstoffsystems. In der Leitung 6 ist eine Einschnürung n, angebracht.

Die Anordnung ist derart getroffen und die Einschnürungen n^, n_g und n., sowie die Tangential-Öffnungseinschnürungen des Wirbelventils 5 sind so bemessen, daß dann, wenn Q₂ bei minimaler Strömung gefordert wird, die Drücke P .. und P ₂ in den Leitungen 6 und 7 gleich sind. Die Strömungsmengen des Brennstoffs Q₁ und Q^, in den Leitungen 6 und 7 sind somit gleich und der Brennstoff strömt gerade durch das Wirbelventil 5 und in den Anzapfkanal 8.

Wenn die Strömungsmenge Q₂ in dem Ablaßkanal 3 über den minimalen Wert ansteigt, dann fällt der Druck P _ im Kanal 7 gegenüber dem Druck P_cl im Kanal 6 ab und der Brennstoff tritt nunmehr in die Wirbelkammer 5 tangential ein und erzeugt so einen Wirbel in

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der Kammer. Die Strömung nach dem Abzapfkanal 8 und die Strömung Q, werden vermindert und die Wirbelventilverstärkungs-Charakteristik ist so, daß die Verminderung von Q_n, sich der Verminderung von Q₂ anpaßt und ebenso jede Änderung der Strömung Q./der Leitung 6· Die gesamte Strömung von Brennstoff Q₀ durch den Aufnahmekanal bleibt so im wesentlichen konstant.

Umgekehrt steigt bei Verminderung des Brennstoffbedarfes und der hiermit verknüpften Verminderung von Q₂ der Druck P₂ an und das Wirbelventil wird vermindert und die Strömung durch das Wirbel ventil steigt an, wodurch Q-, vergrößert wird.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Pig.2 dargestellt. Die Arbeitsweise entspricht der Vorrichtung nach Pig.l. Jedoch ist die Leitung 7 durch eine Radialleitung 7a ersetzt. Wiederum neigt der Druck P₀ im Kanal Ya beim Ansteigen von Q₀ zum Abfallen und es entsteht ein größeres Druckdifferential zwischen P , und P p. Die Wirbelstärke im Wirbelventil 3 steigt an und Q-, vermindert sich.

Es ist wichtig, daß die Kanäle 4 und 3 mit öffnungen mit minimalem Druckverlust ausgestattet sind, wobei die Einschnürungen n_o und n-, durch eine Venturi-Rohr ersetzt werden könnten, wobei die Leitung 7 oder 7a von der Einschnürung des Venturi-Rohres abzweigt.

Die Einschnürung n, ist nicht wesentlich, aber sie ist vorgesehen, um die maximale Strömung Q₂ auf einen Wert zu begrenzen, bei dem die Vorrichtung noch ordnungsgemäß arbeitet.

Die Erfindung wurde vorstehend in Verbindung mit einer Brennstoffregelanlage eines Gasturbinenstrahltriebwerkes beschrieben, sie ist jedoch auch für andere Zwecke anwendbar, wo es erforderlich ist, eine sich ändernde Brennstoffmenge von einer Strömungsmittelleitung abzuzapfen, ohne die Strömung durch diese Strömungsmittel- · leitung wesentlich zu beeinflussen.

Patentansprüche :_

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Claims

Patentansprüche x

Strömungssteuervorrichtung,

dadurch gekennzeichnet, ' '

daß Kanäle (2,4) vorgesehen sind, die mit einer Hauptströmungsleitung (1) in Verbindung stehen, daß ein Ablaßkanal (3) mit den Kanälen (2,4) in Verbindung steht, daß ein Anzapfkanal (8) in Verbindung mit dem Kanal (2) steht und daß eine Steuervorrichtung (5,6,7,7a) die Anteile der Flüssigkeit nach dem Ablaßkanal und nach dem Abzapfkanal (8) gemäß dem Druck in dem Ablaßkanal so steuert, daß die Strömungsgeschwindigkeit längs der Abzapfleitung (8) erhöht wird und die Strömungsgeschwindigkeit der nach dem Ablaßkanal (3) strömenden Flüssigkeit vermindert wird, wenn der Druck im Ablaßkanal (3) ansteigt.

2. Strömungssteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anzapfkanal (8) mit dem Kanal (2) stromoberseitig der Verbindung zwischen Ablaßkanal (3) und Kanal (2,4) in Verbindung steht.

3. Strömungssteuervorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (5,6,7,7a) ein Wirbelventil (5) aufweisen, daß sowohl mit dem Kanal (2,4) als auch mit dem Abzapfkanal (8) in Verbindung steht.

4. Strömungssteuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß das Wirbelventil (5) wenigstens eine tangentiale öffnung (6,7) aufweist, die mit dem Kanal (2,4) verbunden ist und daß dieses Ventil außerdem eine Steueröffnung aufweist, die mit dem Abzapfkanal (8) verbunden ist.

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5· Strömungssteuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzel chnet, daß das Wirbelventil (5) zwei tangentiale öffnungen (6,7) aufweist, die einander gegenüberliegen und mit dem Kanal (2,4) verbunden sind.

6. Strömungssteuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Wirbelventil (5) eine tangentiale öffnung (6) und eine radiale öffnung (7a) aufweist, die beide mit dem Kanal (2,4) verbunden sind, wobei die tangentiale öffnung (6) mit dem Kanal (2,4) stromoberseitig der Radialöffnung (7a) in Verbindung steht.

7. Strömungssteuervorrichtung nach Anspruch 5# dadurch gekennzeichnet, daß zwei tangentiale öffnungen mit dem Kanal (2,4) verbunden sind und zwar jeweils eine auf je einer Seite einer Einschnürung (n₂), die in dem Kanal (4) befindlich ist.

8. Strömungssteuervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die tangentiale öffnung (6) und die radiale öffnung (7a) mit dem Kanal auf je einer Seite einer Einschnürung (n_g) des Kanals (4) verbunden ist.

9. Strömungs»i***isteuervorrichtung nach den Ansprüchen 7 oder 8, dadurch gekennz ei chnet, daß eine weitere Einschnürung (n,) zwischen dem Kanal (2) und der öffnung (6) vorgesehen ist, die mit dem Kanal (2) stromoberseitig der zuerst erwähnten Einschnürung (n₂) verbunden ist.

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