DE3115187C2

DE3115187C2 - "Ventil mit drehbar angeordnetem Ventilkörper, insbesondere zum Dosieren der brennstoffreichen Gase von Staustrahl-Raketentriebwerken"

Info

Publication number: DE3115187C2
Application number: DE3115187A
Authority: DE
Inventors: Thomas 8012 Ottobrunn Hähnel
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1981-04-15
Filing date: 1981-04-15
Publication date: 1983-04-21
Also published as: FR2504201A1; DE3115187A1; FR2504201B1; US4449361A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Ventil mit drehbar angeordnetem Ventilkörper zum Dosieren der Menge eines strömenden Mediums, insbesondere der Menge der in die Brennkammer von Staustrahl-Raketentriebwerken einströmenden brennstoffreichen Gase.

Im Maschinenbau sind in Kanälen eingebaute Ventile zum Dosieren der Durchflußmengen strömender Medien in vielen Ausführungsformen bekannt. Im allgemeinen sollen diese beweglichen Maschinenelemente, um die Strömungsverluste so gering wie möglich zu halten, strömungsgünstig ausgebildet sein. Ferner sollen die Ventile, um die Massenkräfte zu reduzieren und hohe Betriebsfrequenzen zuzulassen, möglichst wenig Baugewicht aufweisen.

So ist z. B. in der DE-AS 10 86 504 ein Ventilhahn mit einem kugelförmigen Küken beschrieben, das einen keilförmigen Schlitz zum Steuern der Menge des durchströmenden Mediums aufweist. Das Sperren des Durchströmquerschnitts wird dagegen vom Kugelkör- &o per selber bewirkt.

Ferner offenbart das DE-Gbm 18 04164 eine Vorrichtung zur Durchflußregelung strömender Medien mit einer drehbaren, beidseitig gelagerten Ventilwalze, in deren Mantel symmetrisch zu der zur Drehachse senkrechten Mittelebene ein Ausschnitt ist, der sich über etwa zwei Drittel des Umfanges erstreckt und dessen Breite stetig abnimmt. Das Medium strömt durch das Ventilgehäuse über öffnungen an den beiden Stirnseiten in die Ventilwalze ein und über den vorgenannten Ausschnitt in geregelter Menge wieder ab.

Schließlich zeigt die DE-AS 11 20 22C eine Drosselvorrichtung mit zwei im Ventilgehäuse drehbar angeordneten Ventilwalzen, die mit ihren Mänteln aneinander liegen und eine mit dem Durchströmkanal korrespondierende zylindrische Aussparung aufweisen. Diese geht in kegelförmige Aussparungen in den Ventilwalzen über, so daß zur Dosierung der Durchflußmengen beim Drehen der Ventilwalzen sich jeweils düsenförmige Durchströmöffnungen mit verschiedenen Durchmessern bilden.

Die vorerwähnten Ventilausführungen sind konstruktiv aufwendig und sind insbesondere nicht geeignet, die nachfolgend beschriebenen Probleme zu lösen.

In bestimmten Betriebssituationen treten besondere Schwierigkeiten auf, die nur durch spezielle Ventileigenschaften gemeistert werden können. So fallen bei manchen Wärmekraftmaschinen, wie bei Staustrahl-Raketentriebwerken, die mit brennstoffreichen Gasen arbeiten, die in einer Vorbrennkammer aus einem festen chemischen Brennstoff erzeugt werden und über eine oder tnehrere Leitungen zu einer Hauptbrennkammer strömen, der Luftsauerstoff zur stöchiometrischen Endverbrennung zugeführt wird, Feststoffpartikelchen im heißen Gasstrom an. Diese Partikeichen erweisen sich in unangenehmer Weise als sehr haftfähig. Hierdurch verschmutzen Leitungen und insbesondere bilden sich bei den Ventilen an vorhandenen Kanten, Ecken, Hinterschneidungen und in Hohlräumen Ablagerungen, die zum Versagen dieser wichtigen Steuerorgane führen können.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Ventil mit einem drehbar angeordneten Ventilkörper zu schaffen, das nicht nur leichtgängig ist, ein geringes Baugewicht aufweist, einen raumsparenden Einbau mit sich bringt und billig in seiner Herstellung ist, sondern auch unerwünschte Ablagerungen von im heißen Gasstrom befindlichen Partikelchen vermeidet, so daß volle Funkiionsfähigkeit garantiert ist.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß der Ventilkörper als scheibenförmiger Keil ausgebildet ist, dessen Keilrücken die Ventildurchtrittsöffnung ganz verschließt oder deren kleinsten gesteuerten Querschnitt freigibt und dessen Keilschneide den größten gesteuerten Querschnitt der Ventildurchtrittsöffnung bestimmt.

Das erfindungsgemäße Ventil ist leichtgängig, weist geringe Massen auf, benötigt wenig Einbauraum, läßt sich ohne besonderen konstruktiven Aufwand praktisch überall! einbauen, ist billig herzustellen und zeichnet sich vor allen Dingen dadurch aus, daß es durch seine strömungsgünstige Ausbildung auch in mit Feststoffpartikelchen stark angereicherten heißen Gasströmungen von unerwünschten Rückständen freibleibt, wodurch seine Funktionstüchtigkeit gewahrt wird.

In Ausgestaltung der Erfindung ist der Ventilkörper aus hochwarmfestem Werkstoff hergestellt.

Ferner ist der Ventilkörper gemäß der Erfindung auf einer im Ventilgehäuse beidseitig drehbar gelagerten Welle fest angeordnet, deren mittlerer Wellenteil, auf dem der Ventilkörper sitzt, durch beidseitige Naben desselben abgedeckt ist. Durch die Abdeckung des mittleren Wellenteiles wird dieser vor extremer Wärmeeinwirkung geschützt, so daß die Ventilwelle keine Deformierung erleidet und die Leichtgängigkeit des Ventils nicht beeinträchtigt wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung dargestellt Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch den mittleren Bereich eines Raketenstaustrahltriebwerks mit einem Teil einer Vorbrennkammer, einem Teil einer Hauptbrennkammer und einem dazwischen verlaufenden Gasleitkanal, in dem ein Ventil installiert ist, das sich gerade in Schließstellung befindet,

Fig.2 einen Schnitt nach der Linie U-II gemäß

F i g. 1 a einen Ausschnitt aus F i g. 1, mit dem um 180° weitergedrehten Ventilkörper, der in dieser Stellung den größten gesteuerten Querschnitt freigibt,

Fig.3 einen Schnitt nach der Linie IH-III in der F i g. 1 und die

F i g. 4 und 5 sowie weitere Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Ventilanordnungen.

Wie aus F i g. 1 hervorgeht, werden in einer Vorbrennkammer 1 durch Abbrand eines festen Brennstoffes 2 mit Sauerstoffunterbilanz bi ennstof freiche heiße Gase Gerzeugt, die über einen Gasleitkanal 3 in eine Hauptbrennkammer 4 überströmen. Dort werden die brennstoffreichen Gase G mit Hilfe von zusätzlich zugeführtem Luftsauerstoff stöchiometrisch verbrannt

Im Gasleitkanal 3 ist zur Dosierung der überströmenden Gasmengen ein Ventil mit einem drehbaren Ventilkörper 5 installiert, der als scheibenförmiger Keil ausgebildet ist und fest auf einer im Ventilgehäuse 6 drehbar gelagerten Welle 7 sitzt Der breite Keilrücken ist mit 5a und die schmale Keilschneide ist mit 5b bezeichnet Die Welle 7 wird in beliebiger Weise angetrieben, z. B. über ein Getriebe 8 von einem Elektromotor 9.

In F i g. 1 a ist der Ventilkörper 5 bezüglich der F i g. 1

in Umfangsrichtung um 180° gedreht gezeichnet d. h.

die Keilschneide 56 zeigt nunmehr in Richtung Vorbrennkammer 1, wodurch der größte Ventilquerschnitt der Ventildurchtrittsöffnung bestimmt wird.

Dagegen sperrt in F i g. 1 der breite Keilrücken 5a den Gasleitkanal ganz ab. Es wäre aber auch denkbar, den Ventilkörper 5 in bezug auf den Ventilquerschnitt so zu lokalisieren, daß auch in Stellung nach F i g. 1 noch ein kleiner (minimaler) Durchtrittsquerschnitt verbleibt

Um den mittleren Wellenteil 7a vor der thermischen Belastung der heißen Gase G zu schützen, weist hier der Ventilkörper 5 beidseitig Naben 5c auf.

Wie aus den Fig.4 und 5 hervorgeht können auch zwei Ventilkörper 5 nebeneinander auf einer Welle 7 angeordnet sein, wobei in Fig.4 das Ventil in Offenstellung und in F i g. 5 das Ventil in Schließ- bzw. Minimalstellung gezeigt ist.

Es kann aber auch jeder Ventilkörper 5, wie in F i g. 6 dargestellt auf einer eigenen Welle 7 vorgesehen sein und dabei jede Welle 7 unabhängig von der anderen Welle 7 angetrieben werden.

Der Ventilkörper 5 ist aus einem hochwarmfesten Werkstoff hergestellt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Ventil mit drehbar angeordnetem Ventilkörper zum Dosieren der Menge eines strömenden Mediums, insbesondere der Menge der in die Brennkammer von Staustrahl-Raketentriebwerken einströmenden brennstoffreichen Gase, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (5) als scheibenförmiger Keil ausgebildet ist, dessen Keil- ι ο rücken (5a) die Ventildurchtrittsöffnung ganz verschleißt oder deren kleinsten gesteuerten Querschnitt freigibt und dessen Keilschneide (5b) den größten gesteuerten Querschnitt der Ventildurchtrittsöffnung bestimmt

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (5) aus einem thermisch hochbelastbaren Werkstoff besteht

3. Ventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (5) auf einer im Ventilgehäuse (6) beidseitig drehbar gelagerten Welle (7) fest angeordnet ist, deren mittlerer Wellenteil {7a), auf dem der Ventilkörper (5) sitzt, durch beidseitige Naben (5c) desselben abgedeckt ist

4. Ventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Ventilkörper (5) nebeneinander auf einer gemeinsamen Welle (7) angeordnet sind.

5. Ventil nach einem oder mehreren der w Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Wellen (7) achsparallel getrennt nebeneinander angeordnet sind und auf jeder Welle (7) ein Ventilkörper (5) vorgesehen.

6. Ventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß beide Wellen (7) unabhängig voneinander angetrieben sind.