DE2600951A1

DE2600951A1 - Durchflussregelventil

Info

Publication number: DE2600951A1
Application number: DE19762600951
Authority: DE
Inventors: Trevor Stanley Smith
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1975-01-17
Filing date: 1976-01-13
Publication date: 1976-07-22
Also published as: JPS5196916A; IT1051515B; JPS562634B2; DE2600951C3; FR2298047A1; FR2298047B1; DE2600951B2; GB1518811A; US4040599A

Description

Die Erfindung betrifft ein Durchflußregelventil für Flüssigkeiten.

Erfindungsgemäß ist ein Duchflußregelventil für Flüssigkeiten gekennzeichnet durch einen Körper mit einer axialen Bohrung und einer Einlaßöffnung und einer Auslaßöffnung, die in die Bohrung öffnen, ein Regelglied, das drehbar und axial in der Bohrung verschiebbar ist, derart, dass der Durchfluß zwischen der Einlaß- und der Auslaßöffnung geregelt wird, wobei das Regelglied axial in Erwiderung auf Änderungen in einem Servodrucksignal verschiebbar ist, eine Regelblende in dem Körper und Mittel zum Drehen des Regelglieds, das eine Partie aufweist, die mit der Regelblende zur Bildung eines Pilotventils zur Regelung des Servodrucksignals zusammenwirkt, wobei eine Erhöhung oder Verringerung des Servodrucksignals als Folge einer Drehung des Regelglieds bewirkt, dass dieses in Richtungen gedrückt wird, in denen jeweils das Servodrucksignal verringert bzw. erhöht wird.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Brennstoffregelsystems für ein Gasturbinen-Triebwerk mit einem Durchflußregelventil gemäß der Erfindung,

Fig. 2, 3 und 4 Schnitte an entsprechenden Linien in Fig. 1 und

Fig. 5, 6, 7 und 8 Darstellungen der Effekte von Dosierprofilen des Regelventils in jeweiligen Positionen des Ventilregelglieds.

Wie in Fig. 1 bis
<NichtLesbar>
dargestellt, wird Brennstoff für ein Gasturbinen-Triebwerk 10 von einer Kreiselhilfspumpe 11 einer Verdrängungspumpe 12 zugeleitet, wobei beide Pumpen

11, 12 von einer Welle des Triebwerks 10 angetrieben werden, die mit einer Drehzahl N umläuft.

Brennstoff wird dem Triebwerk 10 von der Pumpe 11 über ein erstes Druckbeaufschlagungsventil 13 und ein Durchflußregelventil 14 zugeleitet, die in Reihe angeordnet sind. Der Brennstoff fließt direkt vom Auslauf 13 des Ventils 14 zu den Pilotbrennern des Triebwerks 10 und vom Auslauf 15 zu den

Hauptbrennern des Triebwerks 10 über ein zweites Druckbeaufschlagungsventil 16.

Das Ventil 16 hat einen Körper 17, der eine Lochhülse 18 aufweist. Die Hülse 18 hat eine Regelblende 19, die über einen Kanal 20 mit dem Ventilauslauf 13 in Verbindung steht. Die Hülse 18 hat ferner zwei diametral gegenüberliegende zweite Öffnungen 21, von denen beide mit einem Einlaß 22 des Ventils 14 in Verbindung stehen. Eine dritte Öffnung 25 in der Hülse 18 steht ebenfalls mit dem Verntileinlaß 22 in Verbindung. Schließlich hat die Hülse 18 zwei diametral gegenüberliegende vierte Öffnungen 24, die beide mit dem Ventilauslaß 15 in Verbindung stehen.

Ein Kolbenregelglied 23 ist in der Hülse 18 verschiebbar und verdrehbar. Das Regelglied 25 ist in der Hülse 18 durch einen kerbverzahnten Schaft 26 drehbar, auf dem das Regelglied 25 frei axial verschiebbar ist. Das Regelglied 25 wird axial gegen einen einstellbaren Anschlag 27 durch den Druck in einer Kammer 28 gedrückt, und dieser Druck wird vom Förderdruck der Pumpe 12 über eine Filtereinheit 34 abgeleitet.

Das Ende des Regelgliedes 25, das zum Teil die Kammer 28 bildet, hat, wie im einzelnen in Fig. 6, 7 und 8 dargestellt, eine freigeschnittene Partie 29, die in bestimmten Drehlagen des Regelglieds 25 mit der Blende 19 zusammenwirkt, um ein Pilotventil zur Regelung des Drucks in der

Kammer 28 zu bilden. Das Regelglied 25 wird axial gegen den Druck in der Kammer 23 durch den Druck in einer Kammer 30 am anderen Ende des Regelglieds 25 gedrückt, wobei die Kammer 30 zwischen Druchflußdrosselstellen 31, 32 liegt, die in Reihe zwischen die Filtereinheit 34 und den Ventilauslaß 15 geschaltet sind.

Das Regelglied 25 hat eine mittlere Partie reduzierten Durchmessers, die einen Ringkanal 33 bildet, durch den Brennstoff vom Einlaß 21 zum Auslaß 15 fließen kann. Diese mittlere Partie bildet eine Dosierkante 35, die mit den Öffnungen 21 zusammenwirkt, um die Durchflußrate des Brennstoffs zu regeln. Wie im einzelnen in Fig. 5 bis 8 dargestellt, ist die Dosierkante 35 axial dem Regelglied 25 gegenüber so profiliert, dass ein Durchfluß durch die Öffnungen 21 auf eine Drehung des Regelglieds 25 anspricht. Die Kante 35 besteht im übrigen aus zwei identisch profilierten Teilen, die mit betreffenden der Öffnungen 21 zusammenwirken.

Die mittlere Partie des Regelglieds 25 ist mit zwei Erhöhungen 36 versehen, die in einer Drehlage des Regelglieds die Auslaßöffnungen 24 in der Hülse 18 abschließen.

Die Arbeitsweise des Ventils 14 ist wie folgt. In der geschlossenen Lage des Ventils, die in Fig. 5 dargestellt ist, schließen die Erhöhungen 36 die Öffnungen 24. In dieser Drehlage des Regelglieds 25 ist auch die Blende geschlossen, und die Drücke in den Kammern 28 und 30 sind gleich dem des Auslasses der Pumpe 12. Das Regelglied 25 kann damit irgendeine axiale Position innerhalb der Hülse 18 einnehmen, seine Drehlage stellt aber sicher, dass dem Triebwerk 10 kein Brennstoff zufließen kann.

Eine Drehung des Regelglieds 25 nach rechts gemäß der Darstellung in Fig. 2 bis 4 bewirkt ein Öffnen der Öffnungen 24. Die Blende 19 und die Öffnung 21 bleiben geschlossen, wie in Fig. 6 dargestellt. Das ist die in Fig. 1 bis 4 dargestellte Ventilposition. In dieser Position kann Brennstoff vom Einlaß 22 zum Auslaß 15 durch die Öffnung 23 fließen. Dieser Durchfluß reicht aus, um einen Brennbeginn des Triebwerks 10 erfolgen zu lassen. Der Druck an dem Ventilauslaß 15 ist jedoch gering, und der Druck in der Kammer 30 ist damit ebenfalls gering. Das Regelglied 25 wird deshalb gegen den Regelanschlag 27 gedrückt.

Eine weitere Drehung des Regelglieds 25 nach rechts in die in Fig. 7 gezeigte Position ermöglicht es Teilen der Dosierkante 35 des Regelglieds, die Öffnungen 21 teilweise freizulegen. In dieser Drehposition des Regelglieds 25 bleibt die Blende 19 geschlossen, und das Glied 25 bleibt damit in Kontakt mit dem Anschlag 27. Ein Durchfluß durch die Öffnungen 21 hängt damit von der Stellung des Anschlags 27 ab, die so eingestellt wird, dass ein ausreichender Brennstoffdurchfluß geliefert wird, damit das Triebwerk im Leerlauf laufen kann.

Eine weitere Drehung des Regelglieds 25 nach rechts, wie in Fig. 8 dargestellt, ermöglicht ein Freilegen der Blende 19 durch die freigeschnittene Partie 29. Der entstehende Abfall im Servodruck in der Kammer 28 gestattet eine Bewegung des Regelglieds 25 nach oben, wie in Fig. 1 dargestellt, wobei die Blende 19 teilweise geschlossen wird und der Druck in der Kammer 28 erhöht wird, bis Gleichgewichtszustände wiederhergestellt sind. Als Folge dieser Bewegung legt das Profil 35 zunehmende Teile der Öffnung 21 frei, um einen höheren Brennstoffdurchfluß zum Triebwerk 10 zu ermöglichen. Dieser Brennstoffdurchfluß kann damit vollkommen durch Drehen des Schafts 26 geregelt werden.

Der Schaft 26 kann durch irgendwelche geeigneten Mittel gedreht werden, beispielsweise von Hand oder durch ein elektrisches Stellglied 37, das auf Betriebsgrößen des Triebwerks und auf die Position theta einer Leistungsregelung 38 für das Triebwerk 10 anspricht.

Das Brennstoffregelsystem weist ferner eine Ventilanordnung 40 auf, die eine Membrane 41 enthält, welche auf die Differenz zwischen den Drücken von Brennstoff am Einlaß 22 und am Auslaß 15 des Ventils 14 anspricht, wobei eine Erhöhung dieser Druckdifferenz die Ventilanordnung 40 veranlaßt, Brennstoff vom Einlaß 22 zur Gegenstromseite der Pumpe 12 überlaufen zu lassen. Die Ventilanordnung 40 weist ferner einen leergepumpten

Faltenbalg 42 auf, der auf den Druck P[tief]1 am Kompressoreinlaß des Triebwerks 10 anspricht, wobei eine -erhöhung in Druck P[tief]1 so wirkt, dass der Überlauf durch die Ventilanordnung 40 verringert wird.

Ein Druckminderventil 43 ist parallel zur Pumpe 12 geschaltet, und zur Pumpe 43 ist ebenfalls eine Regleranordnung 44 parallelgeschaltet, die auf eine Erhöhung der Triebwerksdrehzahl N über einen Sollwert hinaus anspricht, um ein Ventil 45 zu öffnen, das Brennstoff vom Auslaß der Pumpe12 zu ihrem Einlaß überlaufen lässt. Das Ventil 45 wird durch eine Feder 46 in Schließrichtung beaufschlagt, die durch einen Hebel 47 wirkt, ferner durch ein Kolbenelement 48, das auf den Hebel 47 einwirkt und auf den Druck am Auslaß der Pumpe 12 anspricht. Die Anordnung ist eine solche, dass den Effekten eines erhöhten Pumpenförderdrucks am Ventil 45 durch die Vorspannung vom Kolbenelement 46 entgegengewirkt wird. Die Regleranordnung 44 wird damit nur von der Triebwerksdrehzahl N abhängig gemacht.

Claims

1. Durchflußregelventil für Flüssigkeiten, gekennzeichnet durch einen Körper mit einer axialen Bahrung und einer Einlaßöffnung und einer Auslaßöffnung, die in die Bohrung öffnen, ein Regelglied, das drehbar und axial in der Bohrung verschiebbar ist, derart, dass der Durchfluß zwischen der Einlaß- und der Auslaßöffnung geregelt wird, wobei das Regelglied axial in Erwiderung auf Änderungen in einem Servodrucksignal verschiebbar ist, eine Regelblende in dem Körper und Mittel zum Drehen des Regelgliedes, das eine Partie aufweist, die mit der Regelblende zur Bildung eines Pilotventils zur Regelung des Servodrucksignals zusammenwirkt, wobei eine Erhöhung oder Verringerung des Servodurcksignals als Folge einer Drehung des Regelglieds bewirkt, dass dieses in Richtungen gedrückt wird, in denen jeweils das Servodrucksignal verringert bzw. erhöht wird.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelblende sich zu einer Umfangsfläche der Bohrung hin öffnet und das die Regelgliedpartie eine allgemein axial gerichtete Fläche des Regelglieds ist.

3. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelgliedpartie zur Senkrechten zur Achse des Regelglieds schräggestellt ist, derart, dass eine Drehung des Regelglieds eine Änderung im Grad einer Überlappung zwischen der Partie und der Regelblende bewirken kann.

4. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelglied Mittel zur Betätigung in einer bestimmten Drehlage des Regelglieds zur Isolierung der Einlaßöffnung von der Auslaßöffnung in allen axialen Positionen des Regelglieds aufweist.

5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Isolierung eine Erhöhung sind, die betätigbar ist, derart, dass die Auslaßöffnung geschlossen wird.

6. Ventil nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelglied eine Dosierkante bildet, die mit einer der Öffnungen zum Regulieren des Durchflusses durch diese zusammenwirkt, wobei die Dosierkante eine Partie aufweist, die zur Senkrechten zur Achse des Regelglieds schräggestellt ist, derart, dass eine Drehung des Regelglieds eine Änderung im Grad einer Überlappung zwischen der Dosierkante und der einen Öffnung bewirken kann.

7. Ventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Drehung des Regelglieds Mittel zum Stellen des Regelglieds in eine erste Winkelposition aufweisen, die einem Erfordernis zum Schließen des Ventils entspricht, wobei in dieser Winkelposition die eine Öffnung durch die Dosierkante verschlossen ist.

8. Ventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Öffnung die Einlaßöffnung ist.

9. Ventil nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen mit der Einlaßöffnung in Verbindung stehenden Kanal, der in die Bohrung an einer Stelle öffnet, die axial im Abstand zur Einlaßöffnung liegt, wobei die Erhöhung und die Dosierkante relativ im Winkel so angeordnet sind, dass in einer zweiten Winkelposition des Regelglieds die Einlaßöffnung geschlossen ist und der Kanal mit der Auslaßöffnung in Verbindung steht.

11. Ventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhöhung, die Dosierkante und die Regelgliedpartie relativ im Winkel so angeordnet sind, dass in einer dritten Winkelposition des Regelglieds der Einlaß- und der Auslaßöffnung und das Regelglied in Verbindung miteinander stehen, wobei die Regelblende in der ersten, zweiten und dritten Winkelposition geschlossen ist.

12. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch ein einstellbares Widerlager zur Begrenzung der Bewegung des Regelglieds in Erwiderung auf das Servodrucksignal.

13. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch Mittel zur Beaufschlagung des Regelglieds mit einem Vorspanndruck, der sich dem Servodrucksignal entgegenstellt.

14. Ventil nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch Mittel zum Ansprechendmachen des Vorspanndrucks auf den Druck an der Auslaßöffnung.

15. Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Drehung des Regelglieds ein elektrisches Stellglied sind.