DE2349368B2 - Strömungsabhangiges Drosselventil fur das Brennstoffsystem eines Gasturbinentriebwerks - Google Patents
Strömungsabhangiges Drosselventil fur das Brennstoffsystem eines GasturbinentriebwerksInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein strömungsabhängiges Drosselventil für das Brennstoffsy*. jm eines Gasturbinentriebwerks
gemäß dem Oberhegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE-AS 12 99943 ist bereits ein derartiges
Drosselventil bekannt Wenn sich bei diesem bekannten Drosselventil das Ventilglied in die Richtung bewegt, in
der die Öffnung mit veränderlichem Durchflußquerschnitt verschlossen wird, steigt die Druckdifferenz an
der Drosselöffnung mit unveränderlichem Durchflußquerschnitt, so daß das Ventilglied weiter in Schließstellung
bewegt wird. Das Drosselventil ist also rückgekoppelt Es ist nun bekannt, daß Rückkopplungssysteme
leicht zu unstabiler Rückkopplung neigen, was im vorliegenden Falle dazu fahren kann, daß die öffnung
mit veränderlichem Durchflußquerschnitt zunächst völlig geschlossen wird. Dadurch wird den Brennern des
Triebwerks mehr Brennstoff zugeführt, als von der Drehzahlregelungsvorrichtung gefordert. Durch den
steigenden Druck in der zur Regelungsvorrichtung führenden Leitung wird anschließend das Drosselventil
wieder geöffnet, worauf sich der Vorgang wiederholen kann. Das bekannte Drosselventil neigt also zu
oszillierendem Betrieb. Der Neigung zum Oszillieren könnte zwar durch Erhöhung der Federkonstanten der
auf das Ventilglied wirkenden Feder entgegengewirkt werden, doch wire dazu eine sehr große Feder
erforderlich, die die Abmessungen des Ventils in unerwünschter Weise vergrößern würde.
Aus dem DEGM 18 07 755 ist ein strömungsabhängiges Drosselventil bekannt, dessen Ventilglied durch den
Druck stromabwärts der öffnung mit veränderlichem Durchflußquerschnitt belastet ist. Allerdings wirkt
dieser Druck in Öffnungsrichtung.
Es stellte sich daher die Aufgabe, das bekannte Drosselventil so zu verbessern, daß eine präzise
Brennstoffabmessung bet Vermeidung eines oszillierenden Betriebs erreicht wird.
Erfindungsgemftß wird diese Aufgabe durch die im
Anspruch Γ gekennzeichneten Maßnahmen gelöst
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteranspröchen
angegeben.
Bei dem Drosselventil gemäß der Erfindung wird zwar ebenfalls ein Steuerdruck rückgeführt, der das
Ventil zu schließen sucht, aber dieser Steuerdruck wird
ίο stromabwärts von der öffnung mit veränderlichem
Durchflußquerschnitt abgeleitet und nimmt ab, wenn das Ventil schließt Dies hat die gleiche Wirkung wie
eine Erhöhung der Federkonstante, jedoch ist die Reaktion auf die Strömungskräfte im Ventil sehr viel
is feinfühliger als beim Einsatz einer Feder mit höherer
'Federkonstante.
An Hand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Die Zeichnung gibt
eine schematische Darstellung des Drosselventils gemäß der Erfindung und seine Anordnung im
dem eine Buchse 11 eingesetzt ist Die Buchse 11 weist
eine Anzahl von öffnungen 12 auf, die zusammen mit
einem Ventilglied 13 eine öffnung mit veränderlichem
Durchflußquerschnitt bilden. Das Ventilglied 13 ist mit einer Verzahnung versehen, in die im Betrieb die Zähne
eines Zahnrades eingreifen und das Ventilglied 13 gegenüber der Buchse 11 drehen können.
Das Ventilglied 13 selbst hat die allgemeine Form eines Hohlzylinders mit zylindrischer Außenfläche und
abgestufter zylindrischer Innenfläche. Das Ende des Ventilgliedes 13 mit dem großen Innendurchmesser sitzt
drehbar in einem Lager 15 und befindet sich in einer Einströmkammer 16. Ein am Gehäuse 10 befestigtes
zapfenförmiges Teil 17 erstreckt sich durch dieses Ende des Ventilgliedes 13 und weist an seinem freien Ende
einen Kopf 19 von abgestufter zylindrischer Form auf, der an der Innenfläche des Ventilgliedes 13 an
gegenüberliegenden Seiten des Absatzes 18 angreift Das zapfenartige Teil 17 ist rohrförmig ausgebildet und
hat in der Wand eine Öffnung 20 sowie eine Reihe von weiteren öffnungen 21, die zusammen eine Drosselöffnung
von unveränderlichem Durchflußquerschnitt bilden, durch die der Brennstoff von der Einströmkammer
16 zu den öffnungen 12 fließt
Das Gehäuse 10 ist mit einer Innennut 22 versehen, die die öffnungen 12 umgibt und die durch Bohrungen
23, 24 in der Buchse 11 und einem darin befindlichen
so Lager 25 mit einer Außennut 26 im Ventilglied 13
verbunden ist Bohrungen im Ventilglied 13 verbinden die Außennut 26 mit einer Ringkammer 9, die zwischen
dem Kopf 19 und dem Innenraum des Ventilgliedes 13 ausgebildet ist
Das Drosselventil wird in dem Brennstoffsystem eines Gasturbinentriebwerks zusammen mit einer von dem
Triebwerk 28 angetriebenen Zahnradpumpe 27 und einer mit der Zahnradpumpe gekoppelten Kreiselpumpe
29 eingesetzt Die Druckseite der Zahnradpumpe 27
κ ist mit der Einitrömkammer 16 verbunden, während die
Druckseite der Kreiselpumpe 29 Sowohl mit der Ansaugseite der Zahnradpumpe 27 als auch mit einer
Kammer 30 verbunden ist, die den Zahnkranz 14 umgibt. Die Innennut 22 ist über eine Brennstoffzumeßeinrichtung
31, die verschiedene Eingangssignale vom Triebwerk 28 und von einer Handsteuerungseinrichtung 32
empfängt, mit den Brennern des Triebwerks 28 verbunden. Das Ende der Buchse 11 steht mit einem
Überströmventil 33 in Verbindung, das von einem Drucksignal von der stromabwärts gelegenen Seite der
Zumeßeinrichtujig 31 beaufschlagt wird, so daß die
überströmende Brennstoffmenge von dem Gesamtdruckverlust:
in der öffnung mit veränderlichem Durchflußquerschnitt 12,13 und der Zumeßeinrichtung
31 abhängt Oberlaufender Brennstoff wird in die Kammer 30 zurückgeführt Zwischen dem Ende der
Buchse 11 und der Kammer 30 ist ein Oberdruckventil 34 angeordnet, das sich aber nur öffnet, wenn das
Oberströmventil 33 nicht genug Brennstoff durchfließen läßt, um den Druck am Ende der Buchse 11 unter den
öffnungsdruck des Überdruckventils 34 zu senken, z. B,
wenn ein Absperrhahn 37 stromabwärts von der Zumeßeinrichtung 31 und ihrer Verbindung mit dem
Oberströmventil 33 geschlossen wird oder ist
Außerdem ist zwischen der Einströmkammer 16 und der Buchse 11 ein elektrisch betätigtes Drosselorgan 35
angeordnet das von einem oder mehreren vom Triebwerk 28 ausgehenden Signalen gesteuert wird.
Das Ventijglied 13 wird durch einu Feder 36 in die
dargestellte Öffnungsstellung gedruckt Deim Durchfldß
von Brennstoff durch das Drosselventil entsteht an der öffnung 20, 21 mit unveränderlichem Querschnitt ein
Druckverlust Dieser Druckabfall erzeugt eine in Schließrichtung auf das Ventilglied wirkende Kraft Bei
voll geöffnetem Ventil ist der Druck in der Ringkammer
9 im wesentlichen gleich dem stromabwärts von der öffnung 20, 21 mit unveränderlichem purchflußquerschnitt
herrschenden Druck, Wenn die in Schließrichtung wirkende Kraft größer als die Federkraft wird,
beginnt sich das Ventil zu schließen, und durch die Schließbewegung wird der Druck in der Kammer 9
vermindert Die Kammer 9 hat also den gleichen Effekt wie eine Erhöhung der Federkonstanten der Feder 36
und stabilisiert das Drosselventil gegen niederfrequente Druckschwankungen. Ein Oszillieren des Ventilgliedes
wird vermieden. Das Überströmventil 33 gewährleistet daß der Gesamtdruckverlust in der öffnung mit 34
veränderlichem Durchflußquerschnitt 12,13 und in der
Zumeßeinrichtung 31 im wesentlichen konstant bleibt so daß der Brennstoffzufluß zum Triebwerk ordnungsgemäß
auf Grund der die Zumeßeinrichtung 31 beeinflussenden Triebwerkskenngrööen und der Drehzahl
des Triebwerks geregelt wird, die allein den Brennstoffdurchfluß durch die öffnung 20, 21 von
unveränderlichem Durchflußquersrhnitt bestimmt wenn das Drosselorgan 35 geschossen ist Durch
Abzweigen eines Teils des von Zahnradpumpe 27 geförderten Brennstoffs bewirkt das Drosselorgan 35
sogar eine Abgleichung des Systems, so daß die öffnung
20, 21 mit unveränderlichem Querschnitt für einen geringeren Durchfluß ausgelegt werden kann.
Claims (3)
- Patentansprache;t. Strömungsabhängiges Drosselventil for das Brennstoffsystem eines Gasturbinentriebwerks, mit einer Drosselöffnung von unveränderlichem Durchflußquerschnitt und einer damit in Reihe angeordenten Öffnung von veränderlichem Durchflußquerschnitt, die von einem Ventilglied steuerbar ist, das in Öffnungsrichtung von einer Druckfeder sowie vom Druck stromabwärts von der Drosselöffnung mit unveränderlichem Durchflußquerschnitt und in Schließrichtung vom Druck stromaufwärts von der Drosselöffnung belastet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (13) einen Bereich 88) aufweist, auf den der Druck stromabwärts der ffnung (12) mit veränderlichem Durchflußquerschnitt in Schließrichtung wirkt
- 2. Drosselventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (13) als Hülse mit einer abgestuften Innenbohrung ausgebildet ist, in die sich ein feststehendes, zapfenartiges Bauteil (17) mit einem eine abgestufte zylindrische Form aufweisenden Kopf (19) erstreckt, wobei der von den Abstufungen gebildete Ringraum (9) vom Druck stromabwärts der öffnung (12) beaufschlagt ist
- 3. Drosselventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß das feststehende Bauteil (17) hohl ist und die Drosselöffnung (20, 22) mit unveränderlichem Durchflußquerschnitt aufweist
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Publications (3)
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