DE3205984A1

DE3205984A1 - Ventileinrichtung zum steuern stroemender medien, insbesondere zum dosieren der durchstroemmengen brennstoffreicher gase bei staustrahl-raketentriebwerken

Info

Publication number: DE3205984A1
Application number: DE19823205984
Authority: DE
Inventors: Herbert 8000 München Engel
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1982-02-19
Filing date: 1982-02-19
Publication date: 1983-09-15
Also published as: DE3205984C2

Description

Ventileinrichtung zum Steuern strömender Medien, insbe-
sondere zum Dosieren der Durchströmmengen brennstoffreicher Gase bei Staustrahl-Raketentriebwerken Im Maschinenbau sind in Leitungen und in hydraulisch oder pneumatisch arbeitenden Geräten eingebaute Steuerventile und Schiebereinrichtungen zum Dosieren der Durchflußmengen strömender Medien in vielen Ausführungsformen bekannt. Im allgemeinen sollen diese beweglichen Maschinenelemente exakt arbeiten, den Betriebsverhältnissen angepaßt sein und, um Strömungsverluste so gering wie möglich zu halten, strömungsgünstig ausgebildet sein.
Beim Einsatz der in Rede stehenden Steuerorgane treten.bei bestimmten Betriebsarten besondere Probleme auf; diese verlangen für die verwendeten Steuerorgane spezifische Eigenschaften zur Bewältigung der gegebenen Schwierigkeiten. So fallen bei besonderen Wärmekraftmaschinen, wie Staustrahl-Raketentriebwerken, die mit brennstoffreichen Gasen arbeiten, die in einer Vorbrennkammer aus einem festen chemischen Brennstoff erzeugt werden und über eine oder mehrere Leitungen zu einer Hauptbrennkammer strömen, der Luftsauerstoff zur stöchiometrischen Endverbrennung zugeführt werden, Feststoffpa2tLkelchen im heißen Gasstrom an. Diese Partikelchen bis zu einem Anteil von 40 % des strömenden Mediums entwickeln durch ihre Haftfähigkeit äußerst störende Eigenschaften. Dabei verschmutzen Leitungen und insbesondere bilden sich bei den Steuerorganen an vorhandenen Kanten, Ecken, Hinterschneidungen und in Hohlräumen Ablagerungen, die zum Versagen dieser wichtigen Organe führen können.
Eine weitere Forderung im Ventil- und Schieberbau besteht darin, diese Geräte leichtgängig zu konzipieren, um die benötigten Stellkräfte so niedrig wie möglich zu halten.
Die bekannten Steuerorgane sind nicht in der Lage, alle diese Schwierigkeiten mit Sicherheit zu bewältigen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Mängel der bekannten Steuerorgane zu beseitigen und eine Ventileinrichtung mit Antrieb zu schaffen, die Ablagerungen von im heißen Gasstrom befindlichen Partikelchen vermeidet und sich durch Leichtgängigkeit sowie Kräfteausgleich auszeichnet, wodurch zu ihrem Antrieb nur geringste Stellkräfte erforderlich sind, und die ferner günstige Einströmverhältnisse im Hinblick auf die Beschickung einer Hauptbrennkammer eines Staustrahl-Raketentriebwerks liefert.
Gelöst wird diese Aufgabe bei einer Ventileinrichtung der eingangs genannten Art dadurch, daß die einzelnen, als Drosselschieber mit einem konkaven oder konvexen, insbesondere tonnenförmigen Ventilkörper und einer Drossel ausgebildeten Ventile paarweise gegenüberliegend angeordnet und derart miteinander mechanisch gekoppelt sind, daß die Ventile der einen Ventilreihe - in Strömungsrichtung betrachtet - sich im vorderen Totpunkt vor den Drosseln und die Ventile der anderen gegenüberliegenden Ventilreihe, sich gleichzeitig im hinteren Totpunkt hinter den Drosseln befinden.
In Ausführung der Erfindung sind die einander gegenüberliegenden Ventile eines jeden Ventilpaares durch jeweils eine gleicharmige Wippe gelenkig miteinander verbunden-und es sind, sofern mehrere Ventilpaare nebeneinander vorgesehen sind, die einzelnen Wippen durch zwei Koppelbalken, einen Koppelbalken auf der einen Seite und einen Koppelbalken auf der anderen Seite der Wippengelenke, miteinander verbunden.
Dabei werden ferner diese Koppelbalken über Koppelstangen betätigt, die von einer Schwinge mit zwei gleicharmigen Hebeln angetrieben werden.
Die erfindungsgemäße Ventileinrichtung mit ihrem gegensinnigen Antrieb für die Ventile der einen Ventilreihe und für die Ventile der anderen Ventilreihe zeichnet sich vor allem durch Leichtgängigkeit aus, da sich die Strömungskräfte, die an den Ventilen der einen Ventilreihe auftreten und die Strömungskräfte, die an den Ventilen der anderen Ventilreihe erzeugt werden, gegenseitig aufheben.
Ferner wirken die wechselnden Strömungsverhältnisse an den Ventilen bzw. Drosselquerschnitten selbstreinigend, so daß die durch die festen Bestandteile im Gas strom hervorgerufenen Ablagerungen in den Ventilbereschen jeweils nur vorübergehender Natur sind und laufend strömungsdynamisch beseitigt werden. Außerdem zeichnet sich das erfindungsgemäße Ventilsystem. durch mehrere periphere Gasleitkanäle aus, die ohne schädliche Umlenkung in den äußeren Bereich der Hauptbrennkammer münden, was sich insofern günstig auf den Brennkammerprozeß auswirkt, als dadurch eine zentrale Rückströmung mit hohem Ausbrandgrad angefacht wird.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung dargestellt. Es zeigen Fig. 1 eine- Ventilanordnung mit ihrem Antrieb zwischen dem Gasgenerator und der Hauptbrennkammer eines Staustrahl-Raketentriebwerks im Längsschnitt und Fig. 2 eine Draufsicht auf die Ventilanordnung in Richtung A gemäß Fig. 1.
In einer Vorbrennkammer 1, in der ein fester Treibstoff 2 mit Sauerstoffunterbilanz angeordnet ist, werden durch Abbrand desselben brennstoffreiche Gase G erzeugt, die über vier Ventile 3,'4, 5 und 6 in dosierter Menge und über Leitkanäle 7 in eine Hauptbrennkammer 8 einströmen, der zur stöchiometrischen Endverbrennung noch Luftsauerstoff zugeführt wird.
Die einzelnen Ventile 3 bis 6 bestehen jeweils aus tonnenförmigen Ventilkörpern 3a bis 6a und aus Drosseln 3b bis 6b. Jedes Ventilpaar 3 und 4 sowie 5 und 6 wird durch eine gleicharmige Wippe 9 bzw. 10 gegensinnig betätigt, d.h. die einen Ventilkörper 3a und 5a befinden sich in Strömungsrichtung der heißen Gase G betrachtet im vorderen Totpunkt Tv vor den Drosseln 3b und 5b während die anderen Ventilkörper 4a und 6a im hinteren Totpunkt Th stehen, der jeweils hinter den Drosseln 4b und 6b liegt. Die beiden Wippen. 9 und 1Q sind durch zwei Koppelbalken 11 und 12 zu beiden Seiten der Wippengelenke 13 miteinander verbunden Die Koppelbalken 11 und 12 werden durch Koppelstangen 14 und t5 betätigt, die ihrerseits durch eine Schwinge 16 angetrieben werden. Diese hat einen gehäusefesten Schwenkpunkt 17 und wirkt mit ihrem einen. Hebel 16a auf die Koppelstange 14 und mit ihren anderen gleichlangen Hebel 16b auf die Koppelstange 15 ein. Angetrieben wird die Schwinge 16 durch ein Schraubengetriebe 18.
Leerseite

Claims

Ventileinrichtung zum Steuern strömender medien, insbesondere zum Dosieren der Durchströmnengen-bvennstoffreicher Gase bei Staustrahl-Raketentriebwerken Patentansprüche Ventileinrichtung zum Steuern strömenderMedien, insbesondere zum Dosieren der Durchstrdmaengen brennstoffreicher Gase bei Staustrahl-Raketentriebwerken, mit mehreren, axial verstellbaren Ventilen, dadurch g e -k e n n z e i c h n e. t , daß die einzelnen, als Drosselschieber mit einem konkaven. oder konvexen, insbesondere tonnenförmigen Ventilkörper (3a bis 6a) und einer Drossel (3b bis 6b) ausgebildeten Ventile (3 und 4 bzw. 5 und 6) paarweise gegenüberliegend angeordnet und derart mLteinander mechanisch gekoppelt sind, daß diese Ventile (3 und 5) der einen Ventilreihe - in Strömungsrichtung betrachtet -sich im vorderen Totpunkt (Tv) vor den Drosseln (3b und 5b) und die Ventile (4 und 6) der anderen gegenüberliegenden Ventilreihe sich gleichzeitig im hinteren Totpunkt (Th) hinter den Drosseln (4n und 6b) befinden.
2. Ventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die einander gegenüberliegenden Ventile (3 und 4 bzw.. 5 und 6) eines jeden Ventilpaares durch. jeweils eine gleicharmige Wippe (9 bzw. 10) gelenkig miteinander verbunden sind und daß, sofern mehrere Ventilpaare nebeneinander vorgesehen sind, die einzelnen Wippen (9 bzw.. 10) durch zwei Koppelbalken (11 und 12), einen Koppelbalken (11) auf der einen Seite und einen Koppelbalken (12) auf der anderen Seite der Wippengelenke (13) miteinander verbunden sind und daß diese Koppelbalken (11 und 12) über Koppelstangen (14 und 15) betätigt werden, die von einer Schwinge (16) mit zwei gleicharmigen Hebeln (16a und 16b) angetrieben werden.