DE2258134C3 - Brennstoff-Ölkühler für Flugzeug-Gasturbinentriebwerke - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Brennstoff-Ölkühler für Flugzeug-Gasturbinentriebwerke mit zwei dicht am Triebwerksaußengehäuse unter einem Winkel zueinander angeordneten Paketen von Rohren zur Durchleitung des einen Mediums, die innerhalb eines Gehäuses quer zu ihrer Erstreckung vom anderen Medium ürrunöint werden. Ein solcher Brennstoff-Ölkühler ist aus der US-PS 26 75 671 bekannt.

Bei dieser bekannten Konstruktion liegen die Rohrpakete in Umfangsrichtung in einigem Abstand voneinander und zwischen ihnen befindet sich ein Brennstoffverteilerventil. Dabei ist die Konstruktion des bekannten Brennstoff-Ölkühlers derart, daß seine Unterbringung in dem engen Raum zwischen Trieb«, erk und Triebwerksverkleidung möglich ist. Sie ist jedoch recht aufwendig und hat insbesondere noch den Nachteil, daß eine große Anzahl von Verbindungsschläuchen und -rohren benötigt wird. Gerade Rohr- ^>der Schlauchanschlüsse sind jedoch wegen der auftretenden Vibrationsbeanspruchungen häufig die Ursache für Störungen.

Weiterhin ist bei der bekannten Ausbildung ein Brennstoffilter nicht vorgesehen, so daß die Hinzunahme eines solchen die Konstruktion weiter komplizieren würde.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, unter Vermeidung der erwähnten Nachteile einen Brennstoff-Ölkühler für Flugzeug-Gasturbinentriebwerke zu schaffen, der sich bei einfacher und kompakter Konstruktion leicht zwischen Triebwerk und Triebwerksverkleidung unterbringen läßt und dabei mit möglichst wenig Rohranschlüssen auskommen soll, die darüber hinaus günstig gelegen sein sollen.

Ausgehend von einer Ausbildung der eingangs beschriebenen Art wird zur Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Rohre flachen Querschnitt aufweisen und alle Rohre eines Pakets von einem Parallelepiped derart umschrieben ^ind. daß die einander zugewandten Begrenzungsflächen der beiden Pakete unmittelbar aneinander liegen, daß ferner beide Rohrpakete in einem gemeinsamen, entsprechend dem Winkel der Rohrpakete zueinander abgewinkelten Gehäuse derart untergebracht sind, daß das Öl nach Durchströmen der Rohre des einen Pakets über einen stirnseitig angeordneten ölzwischensammler in die Rohre des anderen Pakets eintritt, um diese in einer der ersten Durchströmungsrichtung entgegengesetzten Richtung zu durchströmen, und daß ferner am Gehäuse in Umfangsrichtung anschließend ein Brennstoffaustrittssammler fest angebracht ist. in dem sich ein Filter befindet.

An sich ist die Anordnung eines Filters im Brennstoffstrom im Anschluß an den Austrittssammler bei einem Brennstoif-Ölkühler aus dci GB-PS 9 12 7b2 bekannt. Vorliegend ist jedoch dieser Filter in besonders vorteilhafter Weise in die Konstruktion des gesamten Aggregats einbezogen, wodurch unter weiterer Vermeidung von Rohrverbindungen besondere Kompaktheit erreicht wird.

Die Verwendung von Flachrohren ist an sich aus der GB-PS 10 01 095 bekannt; der hier gezeigte Wärmetauscher ist jedoch im übrigen für irgendeinen stationären Betrieb bestimmt und wäre für Flugzeugtriebwerke ganz ungeeignet.

In einer /weckmäßigen Weiterbildung des vorliegenden Erfindungsvorschliigs ist an dem Brennstoffmis trittssammler gegenüberliegenden Umfangsende des Gehäuses ein Brennsioffeintrittssammler gebildet, dem der Brennstoff über ein durch den ölzwischensammler verlaufendes Rohr zugeführt wird. Dies trägt weiter /ur Kompaktheil der Konstruktion bei.

Es ist weiterhin zweckmäßig, wenn der Strömungsquerschnitt des Brennstoffeintrittssammlers zur Erzielung gleichmäßiger Umströmung der Flachrohre in Strömungsrichtung des Brennstoffs abnimmt.

Ferner ist es vorteilhaft, ein dem Brennstoffilter parallelgeschaltetes, bei Überdruck öffnendes Sicherheitsventil vorzusehen, wie es an sich aus der bereits erwähnten GB-PS 9 12 762 bekannt ist.

Schließlich ist es zweckmäßig, ein thermostatisches Ventil im Brennstoffaustrittssammler vorzusehen, das den Rückfluß von Brennstot! zum Brennstoffbehälter steuert. Thermostatische Ventile dieser Art sind an sich

aus der erwähnten GB-PS 9 12 762 oder der US-PS 33 00 965 bekannt.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Brennstoff-Ölkühlers werden die zur Verfügung stehenden Unterbringungsmöglichkeiten zwischen Triebwerk und Triebwerksverkleidung optimal genützt und die gestellten Aufgaben gelöst. Es wird ein zuverlässiger Bett leb in einem weiitn Bereich der Umgebungstemperaturen erzielt.

Die Erfindung wird nachfolgend durch die Beschrei- ·° bung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch die Anordnung des vorgeschlagenen Brennstoff-Ölkühlers im Ringraum zwischen einer Fl.Mgzeugantriebsturbine und deren Verkleidung in der Frontansicht,

Fig. 2 eine perspekiivische Darstellung des Brennstoff-Ölkühlers.

Fig. 3 das Fließschema der am Wärmctausch beteiligten Medien im Brennstoff-Ölkühler.

Der Brennstoff-Ölkühler ist im Ringraum 1 einer Flug/eug-Triebwerksanlage angeordnet, der durch die Oberfläche der Turbine 2 mit Krümmungshalbmesser R, und durch die Oberfläche der Verkleidung oder der Triebwerksgondel 3 mit Krümmungshalbmesser Ri begrenzt ist.

Der Brennstoff-Ölkühler ist aus Flachrohren aufgebaut, die mit gewellten Einsatzstücken 4 und 5 (Fi g. 2) verrippt sind, so daß Rohrpakcte 6 und 7 entstehen, deren jedes von einem Parallelepiped derart umschric ben ist. daß die einander zugewandten Begrenzungsflächen der beiden Pakete unmittelbar aneinander anliegen. Dadurch können die Pakete 6 und 7 unter einem vorgegebenen Winkel \ (Fig. 1) in einem gemeinsamen Gehäuse 10 untergebracht werden. Zusammen mit den Rohrplatten 9 und, an diesen angeschweißt, einem Verteiler 11 (versehen mit einem Zuleitungsstutzen 12 und einer Trennwand 13). einem Zwischensammler 14 und einem Sammler 15 (\ ersehen mit einem Ableitungsstut/en 16) findet in diesem Gehäuse 10 der Ölumlauf im Rohrinnenraum nacheinander in den Paketen 6 und 7 statt. Durch die Trennwand 13 und den Sammler 15 ist ein Rohr 17 hindurchgeführt, an dessen freiem Ende ei:■ Ventil 18 für das Überströmen des Öls durch den Ableitungsstut/en 16 angebracht ist. wenn sich der Druckunterschied zwischen den Hohlräumen des Verteilers 11 und des Sammlers 15 erhöht.

Der Brennstoff wird durch einen Ziileitungssuit/cn 19 und ein durch den Öl/wischensammler 14 hind'irchgefü'iirtes Rohr 20 einem Brennstoffeinirittssammler 21 zugeführt, welcher zur gleichmäßigen Verteilung des Brennstoffs einen veränderlichen Querschnitt aufweist, und wird aus diesem nacheinander in den Rohrzwischenraum der Pakete 6 und 7 geleitet, so daß er dann in den mit dem Gehäuse 10 in Verbindung stehenden Fihrierraum 22 eines Brennstoffaustnussammlers 23

gelangt.

Im Filtrierraum 22 ist ein Filter 24 montiert, welches mit einer Fernsignaleinrichtung 25 für die Filtrationsqualität und einem Sicherheitsventil 26 im Auslaufkanal

27 des Austrittssammlers 23 versehen ist. Der gefilterte Brennstoff gelangt aus dem Hohlraum 28 des Filters 24 in den Auslaufkanal 27 und weiter über einen Ableitungsstutzen 29 in die Hauptleitung des Systems.

Zur Wechselwirkung mit dem Filter 24 ist die Fernsignaleinrichtung 25 für die Filtrationsqualität mit Hilfe eines Einlaufkanals 30 mit dem Auslaufkanal 27 und durch einen Kanal 31 mit einer Kammer 32 verbunden, die mit dem Filiricrraum 22 über ein Fenster 33 in Verbindung steht und in der ein thermostatisches Ventil 34 eingebaut ist.

Das thermostatische Ventil 34 gibt beim Ansteigen der Brennstofftemperatur eine Öffnung 35 frei und läßt einen Teil des Brennstoffs über einen Stutzen 36 zurück in den nicht dargesle'lten Behälter übertreten.

Im Betrieb des beschriebenen Brennstoff-Ölkühlers gelangt das heiße Öl vom Motor durch den Zuleitungsstut/cn 12 in den Verteiler 11 und durchläuft nacheinander die Rohre der Pakete 7 und 6. wobei es seine Warme an den im Rohrzwischenraum dieser Pakete fließenden Brennstoff abgibt.

Bei der Zirkulation in den Rohren wird das gekühlte Öl durch den Ableitungsstutzen 16 in die Hauptleitung des Systems geleitet. Ein Teil des Öls strömt bei einer Erhöhung des Druckunterschicds /wischen den Hohlräumen des Sammlers 15 und des Verteilers 11 in das Rohr 17. öffnet etwas das Überströmventil 18 und tritt durch den Stutzen 16 aus.

Der Biennstoff gelangt durch den Zuleitungssiui/en 19 und das Zulaufrohr 20 in den F.intriitssammler 21. fließt zwischen den Rohren der Pakete 6 und 7 durch und wird in den Fihrierraum 22 mit dem Filter 24 geleitet.

Der gefilterte Brennstoff gelangt aus dem Hohlraum

28 des Filters 24 in den Auslaufkanal 27 und tritt durch den Ableitungsstutzen 29 in die Hauptleitung des Systems.

Im Falle der Verstopfung des Filters 24 erhöht sich der Druckunterschied zwischen der Kammer 32 und dem Auslaufkanal 27 und wird von der Fcrnsignaleinrichuing 25 für die Filtrationsqualitäi durch cm entsprechendes elektrisches Signal angezeigt.

Beim Erreichen des vorgegebenen Druckunterschieds w ird ein Teil des nicht gefilterten Brennstoffs an dem Filter 24 vorbei durch das Sicherheitsventil 26 unmittelbar in den Auslaufkanal 27 geleitet.

Tritt in die Kammer 32 Brennstoff mit erhöhter Temperatur ein. so öffnet das thermostatische Ventil 34 die Öffnung 35 und laßt einen Teil des Brennstoffs durch den Ableiiungsstut/cn 36 in den Behälter überströmen. Fällt die Brennstofftemperatur wieder ab. so schließt das Ventil 34 die Öffnung 35 ab und der Übertritt des Brennstoffs in den Behälter hon auf.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Brennstoff-Ölkühler für Flugzeug-Gasturbinentriebwerke mit zwei dicht an TriebwerksauBenge-Muse unter einem Winkel zueinander angeordneten Paketen von Rohren zur Durchleitung des einen Mediums, die innerhalb eines Gehäuses quer zu ihrer Erstreckung vom anderen Medium umströmt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (8) flachen Querschnitt aufweisen und alle Rohre eines. Pakets (6, 7) von einem Parallelepiped derart umschrieben sind, daß die einander zugewandten Begrenzungsflächen der beiden Pakete (6, 7) unmittelbar aneinander liegen, daß ferner beide Rohrpakete (6, 7) in einem gemeinsamen, entsprechend dem Winkel der Rohrpakete zueinander abgewinkelten Gehäuse (10) derart untergebracht sind, daß das öl nach Durchströmen der Rohre des einen Pakets (7) über einen stirnseitig angeordneten ölzwischensammler (14) in die Rohre des anderen Pakets (6) eintritt, um diese in einer der ersten Durchströmungsrichtung entgegengesetzten Richtung zu durchströmen, und daß ferner am Gehäuse (10) in I Imfangsrichtung anschließend ein Brenn-Stoffaustrittssammler (23) fest angebracht ist, in dem sich ein Filter (24) befindet.

2. Brennstoff-Ölkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Brennstoffaustrittssammler (23) gegenüberliegenden Umfangsende des Gehäuses (10) ein Brennstoffeintrittssammler (21) gebildet ist, dem der Brennstoff über ein durch den ölzwischensammler (14) verlaufendes Rohr (20) zugeführt wird.

3. Brennstoff-Ölkühler nach Anspruch ?, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsquerschnitt des Brennstoff-Entrittssammlers (21) zur Erzielung gleichmäßiger Umströmung der Flachrohre (8) in Strömungsrichtung des Brennstoffs abnimmt.

4. Brennstoff-Ölkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein dem Brennstoffilter (24) paraüelgeschaltetes, bei Überdruck öffnendes Sicherheitsventil (26).

5. Brennstoff-Ölkühler nach einem der Ansprüche

1 bis 4, gekennzeichnet durch ein thermostatisch gesteuertes Ventil (34) im Brennstoffaustrittssammler (23), das den Rückfluß von Brennstoff /um Brennstoffbehälter steuert.