DE69503719T2

DE69503719T2 - Abblassvorrichtung für Turbomaschine

Info

Publication number: DE69503719T2
Application number: DE69503719T
Authority: DE
Inventors: Patrick Roger Jean F-77111 Soignolles En Brie Derouet; Michel Serge F-77720 Grandpuits Guimier
Original assignee: Societe Nationale dEtude et de Construction de Moteurs dAviation SNECMA; SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1994-08-24
Filing date: 1995-08-23
Publication date: 1999-03-11
Anticipated expiration: 2015-08-24
Also published as: FR2723981A1; US5531566A; FR2723981B1; EP0698739B1; EP0698739A1; DE69503719D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die es erlaubt, Luft mit einem spezifizierten Verlauf der Durchflußmenge und einem Minimum an aerodynamischen Störungen in einer Luftströmung einer Turbomaschine, insbesondere eines Turbotriebwerks für Flugzeuge, zu entnehmen, wobei diese Luftströmung naturgemäß sehr starken Geschwindigkeits- und Druckschwankungen unterliegt. Es handelt sich, genauer gesagt, um eine Vorrichtung mit Selbstregulierung an der Quelle, d. h. an der Entnahmestelle, die es ermöglicht, die weiteren Regelungsvorrichtungen, die üblicherweise weiter stromabwärts vorgesehen sind, zu vereinfachen oder ganz auf sie zu verzichten.
Es ist bei Turbomaschinen üblich, Luft für verschiedene Zwecke zu entnehmen, z. B. um
- eine Druckdifferenz zu beiden Seiten der Lagerdichtungen aufrechtzuhalten und zu stabilisieren und dadurch Ölverluste zu verhindern oder einfach zu begrenzen,
- bestimmte Teile der Turbomaschine zu kühlen oder zu erwärmen, insbesondere, um bestimmte Betriebsspiele zu kontrollieren,
- im Fall eines Flugzeugturbotriebwerks warme Luft für die Klimatisierung zu liefern.
Diese Luft wird üblicherweise an dem Verdichter entnommen, gelegentlich zwischen dem sogenannten "Niederdruckverdichter" und dem sogenannten "Hochdruckverdichter", mitunter in der kalten Strömung, wenn es sich um ein Turbotriebwerk des Typs "Turbofan" für moderne Flugzeuge handelt, wobei die Wahl von den für die Entnahme gewünschten Temperatur- und Druckbedingungen abhängig ist.
In allen diesen Fällen erfolgt die Entnahme, wenn auch in unterschiedlichen Graden, in einer Luftströmung, deren Geschwindigkeit und Druck in Abhängigkeit von der Drehzahl der Turbomaschine sowie von der Höhe und im Fall eines Turbotriebwerks für Flugzeuge von der Geschwindigkeit sehr stark variieren.
Diese Änderungen beeinflussen einerseits die Durchflußmenge der entnommenen Luft, so daß Regelungsmittel erforderlich sind, die mitunter umfangreich und notwendigerweise teuer sind und, wenn es sich um Turbotriebwerk für Flugzeuge handelt, die Masse der Turbomaschine vergrößern.
Andererseits sind diese Regelungsmittel aus Kostengründen und aus Gründen der Masse häufig unzulänglich, was eine übermäßige Luftentnahme an dem Verdichter zur Folge hat, wenn die Turbomaschine mit hoher Drehzahl oder gar mit Vollgas läuft. Man muß dann den Verdichter überdimensionieren und damit eine Erhöhung der Kosten, der Masse und der Leistung in Kauf nehmen, weil der Wirkungsgrad des Verdichters kleiner wird. Diese übermäßige Luftentnahme ist auch nachteilig für die Organe der Turbomaschine, in den sie benutzt wird. Sie führt beispielsweise zu einer Vergrößerung des Ölverbrauchs im Bereich der Ölabscheider.
Das Patent FR 2 257 787 beschreibt eine Vorrichtung zur Luftentnahme an dem Verdichter einer Turbomaschine. Diese Vorrichtung weist ein Drosselklappenventil auf, das in der Entnahmeleitung angeordnet ist. Das Öffnen des Ventils wird von einem Kolben gesteuert, der auf einer Seite von dem stromaufwärtigen Druck und auf der anderen Seite von einer Feder und über ein zweites Ventil von dem atmosphärischen Druck beaufschlagt wird. Die Verbindung zwischen dem Kolben und der Achse der Ventilklappe erfolgt über einen Pleuelhebel und eine Kurbel.
Dieses Patent FR 2 257 787 beschreibt auch eine Vorrichtung zur Luftentnahme mit einem Glockenventil, das ebenfalls mit einem Kolben ausgestattet ist, der dem stromaufwärtigen Druck, dem atmosphärischen Druck und der Rückholkraft einer Feder ausgesetzt ist.
Das Patent FR 2 680 832 beschreibt eine Vorrichtung zur Luftentnahme an einer Turbomaschine, wobei diese Vorrichtung eine gelenkige und versenkbare Leitung aufweist, die in ihrer aktiven Position eine Gasströmung gegen eine Wandung abfängt. Die Vorrichtung weist außerdem Steuermittel auf, die außerhalb der gelenkigen Leitung angeordnet sind.
Die Erfindung schlägt eine Luftentnahmevorrichtung mit Selbstregulierung an der Quelle, d. h. an dem Ort der Entnahme, vor, wobei dieses einzige Mittel eine gute Beherrschung der Relation zwischen der entnommenen Luftmenge und der Geschwindigkeit und dem Druck der Luftströmung erlaubt, in der die Entnahme stattfindet.
Die Luftentnahmevorrichtung umfaßt erfindungsgemäß eine torusförmige Schale, die in einer Wandung angeordnet ist, die von einer Luftströmung bestrichen wird, wobei diese Schale durch eine Schwenkbewegung um eine geometrische Achse zwischen einer Position maximaler Ausladung auf der Wandung und einer in die Wandung eingefahrenen Position übergehen kann, wobei diese Achse in der Wandung oder in ihrer unmittelbaren Nachbarschaft liegt und quer zu der Luftströmung orientiert ist, und wobei die Schale in ihrer Position maximaler Ausladung eine Luftzutrittsöffnung zu der Strömung hin aufweist, in der die Entnahme stattfinden soll.
Die Schale hat generell die Form eines Torus und tritt mit geringem Spiel durch eine Öffnung der Wandung. Der in der Wandung versenkte Teil besitzt Auslaßöffnungen für den Durchtritt der entnommenen Luft.
Die Vorrichtung ist dadurch ausgezeichnet, daß die Schale durch eine Drehung in Richtung des durch die entnommene Luftströmung als Vektor und die geometrische Schwenkachse definierten Moments aus der Position maximaler Ausladung auf der Wandung in die in die Wandung zurückgezogene Position übergeht und daß die Schale Steuermittel aufweist, die fest mit ihr verbunden sind.
Diese Steuermittel umfassen ihrerseits ein Hindernis, das mit der Schale fest verbunden und in der Luftströmung angeordnet ist, und/oder ein Deckelteil, das in dem Hohlraum der Schale angeordnet und dem kinetischen Druck der in den Hohlraum eintretenden Luft ausgesetzt ist. Auf diese Weise haben die auf das Hindernis und/oder das Deckelteil ausgeübten Kräfte die Tendenz, die Schale in ihre eingefahrene Position zu drehen, wodurch die Luftzutrittsöffnung relativ zu der Luftströmung geneigt und dadurch der Durchsatz der entnommenen Luft reduziert wird. Diese Kräfte werden durch wenigstens eine Feder im Gleichgewicht gehalten, deren Tarierung die Position der Schale bestimmt.
Wenn die Schale sich in der in die Wandung zurückgezogenen Position befindet, ragt das Hindernis noch in die Luftströmung, um die Schale in dieser Position zu halten.
Die Wandung besitzt eine sekundäre Öffnung, die stromaufwärts der Öffnung liegt, durch die die Schale hindurchtritt, wobei diese Öffnung von der Schale verschließbar ist und eine Vergrößerung der Entnahme bei niedrigen Drehzahlen der Turbomaschine erlaubt.
Der vorstehende Teil der Schale weist außerdem Öffnungen auf, die sich je nach Position der Schale auf der einen Seite oder auf der anderen Seite der Wandung befinden. Dies ermöglicht sowohl eine Reduzierung der Entnahme bei niedrigen Drehzahlen als auch eine Erhöhung der Entnahme bei hohen Drehzahlen.
Außer ihrer Einfachheit hat die Erfindung den Vorteil, daß sie einen großen Spielraum bietet, um in Anpassung an den Bedarf die Relation zwischen der entnommenen Durchflußmenge und der Geschwindigkeit und dem Druck der Luftströmung einzustellen, in der diese Durchflußmenge entnommen wird, dies trotz der großen Geschwindigkeits- und Druckschwankungen.
Der Einsatz der Erfindung ist besonders vorteilhaft bei einer Luftentnahme an dem Verdichter der Turbomaschine. Sie ermöglicht nämlich einerseits, Luft bei niedrigsten Drücken in dem Verdichter zu entnehmen, weil die vorstehende Schale sich den dynamischen Druck der Luftströmung zunutze macht und infolgedessen einen Luftdurchsatz gewinnen kann, der größer ist als mit einer in der Wandung liegenden Entnahme.
Andererseits tritt die Schale in die Wandung zurück, wenn die Luftströmung große Geschwindigkeit hat, wodurch dann die aerodynamischen Störungen in dem Verdichter reduziert werden.
Im folgenden wird anhand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgestellt, das ein besseres Verständnis der Erfindung und eine deutlichere Darstellung ihrer Vorteile ermöglicht.
Fig. 1 zeigt eine geschnittene Ansicht der Vorrichtung in ausgefahrener Position,
Fig. 2 zeigt eine geschnittene Ansicht der gleichen Vorrichtung, in der unter der Wirkung einer starken Fluidströmung zurückgefahrenen Position.
Es sei zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen.
Eine Luftströmung 1 fließt über die Oberfläche 2a einer Wandung 2 der Turbomaschine. Diese Wandung 2 kann gegebenenfalls an ihrer der Fläche 2a entgegengesetzten Fläche 2b durch eine wabenförmige Struktur 3 mit hexagonalen Zellen verstärkt sein, die mit der Wandung 2 fest verbunden sind. Eine solche Wabenstruktur ist dem einschlägigen Fachmann bekannt.
Die Erfindung ist auch dann anwendbar, wenn sich die Richtung der Luftströmung, z. B. in Abhängigkeit von der Drehzahl der Turbomaschine, ändern kann. Die Luftströmung 1 bezeichnet dann die Luftströmung in ihrer Vorzugsrichtung.
Die Luftentnahmevorrichtung 4 liegt in der Wandung 2 und besteht aus einer Schale 5, die um eine geometrische Drehachse 6 verschwenkbar ist. Die Schale 5 weist eine Luftzutrittsöffnung 7 auf, die einen Hohlraum 8 im Innern der Schale 5 mit dem Außenraum verbindet. Die Schale 5 tritt durch eine Hauptöffnung 9 durch die Wandung 2. Der Hohlraum 8 tritt ebenfalls durch die Wandung 2 und bildet deshalb ein Mittel, um Luft von der Seite 2a der Wandung 2 zu der Seite 2b hindurchzuleiten. Die Schale 5 ist um die geometrische Achse 6 zwischen zwei Extremstellungen verschwenkbar, nämlich
- einer ersten als p1 bezeichneten Stellung, die in Fig. 1 dargestellt ist und der maximalen Ausladung der Schale 5 in die Strömung 1 entspricht, und
- einer als p2 bezeichneten zweiten Stellung, die in Fig. 2 dargestellt ist und in der die Schale 5 sich in ihrer in die Wandung 2 zurückgezogenen Position befindet; der Übergang von der Position p1 in die Position p2 erfolgt durch eine Drehung der Schale 5 in Richtung des Moments, das durch die Strömung 1 als Vektor relativ zu der Achse 6 definiert ist.
Die geometrische Schwenkachse 6 liegt in der Wandung 2 und ist quer zu der Strömung 1 ausgerichtet. In einer bevorzugten Ausführungsform befindet sich diese Achse 6 in der Dicke der Wandung 2 und verläuft senkrecht zu der Strömung 1. Die Achse kann auch in der Nachbarschaft dieser Wandung 2 und parallel zu ihr angeordnet sein.
Wenn die Schale 5 sich in der Position p1 maximaler Ausladung befindet, ist die Zutrittsöffnung 7 zu der Strömung 1 hin orientiert und definiert dann eine stromaufwärtige Richtung 10, die der Strömung 1 entgegenläuft, sowie eine entgegengesetzte stromabwärtige Richtung 11, die mit der Strömung 1 läuft. Man erkennt, daß in der Position p1 maximaler Ausladung, in der die Zutrittsöffnung 7 der Strömung 1 zugewandt ist, der Luftdurchflußmenge, die durch diese Öffnung entnommen werden kann, maximal ist. Wenn die Schale 5 hingegen in Richtung auf ihre eingefahrene Position p2 verschwenkt wird, zieht sich die Zutrittsöffnung 7 zur stromabwärtigen Seite zurück und neigt sich allmählich relativ zu der Strömung 1, wodurch der Luftdurchflußmenge reduziert wird, die mittels dieser Öffnung 7 entnommen werden kann.
Die Schale 5 dreht sich um die geometrische Achse 6 und tritt mit begrenztem Spiel in die Hauptöffnung 9 der Wandung 2, um die Luftverluste zu reduzieren. Die Schale 5 hat also die allgemeine Form eines Torussektors mit der geometrischen Achse 6, der in seinem aus der Seite 2a hervorstehenden Teil 17 in der Zutrittsöffnung 7 und in seinem auf der Seite der Fläche 2b versenkten Teil 18 in einer zweiten Auslaßöffnung 19 mündet.
Die Schale 5 besitzt außerdem auf ihrer Torusfläche eine periphere Öffnung 20, die radial nach außen weist und an dem versenkten Teil 18 in der Nähe der Öffnung 19 ausgebildet ist. Die Öffnungen 7, 19 und 20 stehen über den Hohlraum 8 der Schale 5 miteinander in Verbindung.
In einer bevorzugten Ausführungsform besitzt die Schale 5 eine dünne Wandung 21, deren Endbereiche die Öffnungen 7 und 19 bilden, deren Außenfläche 21a die Schale 5 radial nach außen begrenzt und deren Innenwandung 21b den Hohlraum 8 bildet. Die Öffnungen 7 und 19 liegen jeweils in Ebenen, die sich in der geometrischen Achse 6 oder in deren Nachbarschaft schneiden.
Bei einer ersten Ausführungsform hat der Querschnitt der Schale 5 die Form eines Halbkreises, dessen Durchmesser auf der geometrischen Achse 6 liegt, so daß die Wandung 21 die Form einer sphärischen Kalotte hat.
Bei einer zweiten Ausführungsform hat der Querschnitt der Schale 5 die Form eines Rechtecks, dessen eine Seite auf der geometrischen Achse 6 liegt. Die Wandung 21 hat in infolgedessen die Form eines Rotationszylindersektors, der von zwei ebenen Flanken begrenzt ist, die senkrecht zur Achse 6 verlaufen.
Die Öffnung 9 in der Wandung 2 wird in ihrem am meisten stromabwärts gelegenen Teil vorzugsweise von einem Podest 30 begrenzt, duch das die Innenfläche 2b lokal von jedem Hindernis befreit wird.
Die Form der Öffnung 9 ist zur Querschnittsfläche der Schale 5 komplementär.
Die Öffnung 9 kann auf der stromaufwärtigen Seite der geometrischen Achse 6 durch eine Zusatzöffnung 31 in der Wandung 2 verlängert werden, die von der Öffnung 9 getrennt ist oder mit dieser zusammenhängt. Die Zusatzöffnung 31 befindet sich in einer nicht bezeichneten Fläche, die, bezogen auf die Achse 6, zu der Öffnung 9 symmetrisch ist. Diese Zusatzöffnung 31 wird von einem Podest 32 begrenzt, der die Fläche 2b zumindest in der nicht bezeichneten zur Achse 6 symmetrischen Fläche der Öffnung 9 von jedem Hindernis befreit. Aufgrund der generellen Torusform der Schale 5 können die auf die Wandung 21 einwirkenden Druckkräfte keinerlei Drehmoment auf die Schale ausüben, weil die Normale zu der Wandung 21 in jedem ihrer Punkte durch die geometrische Schwenkachse 6 verläuft. Die Entnahmevorrichtung 4 weist infolgedessen Steuermittel auf, die auf die Geschwindigkeit und den Druck der Gasströmung 1 ansprechen und bestrebt sind, die Winkelstellung der Schale 5 zu verändern.
Diese Steuermittel umfassen zumindest eine Rückholfeder 35, z. B. eine auf der Achse 6 zentrierte Spiralfeder, die mit einem Ende mit der Wandung 2 und mit dem anderen Ende mit der Schale 5 fest verbunden ist. Diese Feder 35 versucht, die Schale 5 aus der Wandung 2 herauszudrehen, d. h. sie übt auf die Schale 5 ein Drehmoment aus, das dem Drehmoment entgegengesetzt ist, welches durch die Strömung 1 als Vektor mit der geometrischen Achse 6 bestimmt wird.
In einer ersten Realisierungsform umfassen die Steuermittel ein mit dem herausstehenden Teil 17 der Schale 5 fest verbundenes Hindernis 36, das sich in der Strömung 1 befindet. Um wirksam zu sein, muß dieses Hindernis Flächen aufweisen, deren Normale zumindest in be stimmten Zonen von der geometrischen Achse 6 Abstand hält. Dieses Hindernis ist vorteilhafterweise eine Blende, die von einer an der Peripherie der Öffnung 7 angeordneten Wandung gebildet wird, wobei die Normalen zu dieser Wandung sich vorzugsweise auf der stromaufwärtigen Seite der Achse 6 dieser Achse 6 annähern.
In einer zweiten Ausführungsform, die mit der ersten kombinierbar ist, umfassen die Steuermittel ein Deckelteil 37, das auf der zweiten Öffnung 19 angeordnet ist und diese vollständig oder teilweise, vorzugsweise in ihrem von der Achse 6 am weitesten entfernten Teil, verschließt.
Man erkennt, daß das Hindernis 36 auf die Schale 5 ein Drehmoment ausübt, das eine Funktion der Geschwindigkeit der Strömung 1 ist, daß das Deckelteil 37 über den Hohlraum 8 statische und kinetische Drücke der Strömung 1 aufnimmt und infolgedessen auf die Schale ein Drehmoment ausübt, das eine Funktion dieses Drucks ist, und daß die so ausgeübten Drehmomente die gleiche Richtung haben wie das durch die Strömung 1 als Vektor mit der geometrischen Achse 6 definierte Drehmoment.
Man erkennt auch, daß die von dem Hindernis 36 und dem Deckelteil 37 ausgeübten Momente von den Rückholfedern 35 in einem Gleichgewicht gehalten werden, durch das die laufende Position der Schale 5 bestimmt wird.
Die Schale 5 weist außerdem Positionierungsmittel auf, durch die ihre Bewegungsmöglichkeit eingegrenzt wird.
Diese Positionierungsmittel umfassen einen Anschlag 40, der aus der Peripherie der Wandung 21 der Schale hervorsteht und an dem versenkten Teil 18 der Wandung 21 und an der Grenze des versenkten Teils 18 und des herausstehenden Teils 17 angeordnet ist. Dieser Anschlag befindet sich auf der der Strömung entgegengesetzten Seite der Wandung 2 und kommt an dem Podest 30 zur Anlage, wenn die Schale 5 sich in ihrer Position p1 maximaler Ausladung befindet.
Die Positionierungsmittel umfassen ferner den Endbereich 41 der Wandung 21, die die Öffnung 19 begrenzt. Dieser Endbereich 41 kommt an dem Podest 32 zum Anschlag, wenn die Schale 5 sich in zurückgezogenen Position p2 befindet.
Die Schale 5 weist außerdem Mittel zum Modulieren der Entnahmemenge auf. Diese bestehen aus einer oder mehreren Öffnungen an dem heraustretenden Teil 17 der Wandung 21. Man erkennt, daß die Öffnungen 45 alle auf der der Strömung ausgesetzten Seite der Wandung 2 liegen, wenn sich die Schale 5 in der Position maximaler Ausladung befindet. Wenn umgekehrt die Schale 5 in die Wandung 2 einfährt, befinden sich die von der Öffnung 7 genügend weit entfernten Öffnungen 45 auf der der Strömung 1 entgegengesetzten Seite der Wandung 2. Die Öffnungen 45 können also in Abhängigkeit von der Winkelposition der Schale 5 von der einen auf die andere Seite der Wandung 5 wandern.
Im folgenden wird die Arbeitsweise der Entnahmevorrichtung 4 beschrieben.
Wenn die Strömung 1 schwach ist, ist auch das auf die Steuermittel 36, 37 ausgeübte Moment schwach, und die Federn 35 führen die Schale 5 in die Position p1, in der sie aus der Wandung 2 maximal hervorsteht, wobei der Anschlag 40 an dem Podest 30 zur Anlage kommt. Wenn die Strömung 1, die an der Wandung 2 entlang wandert, auf die Entnahmevorrichtung 4 trifft, teilt sie sich in mehrere Strömungen auf:
- die Strömung 50 fließt um die Schale 5 herum,
- die Strömung 51 tritt durch die zusätzliche Zusatzöffnung 31, sofern diese vorhanden ist,
- die Strömung 52 tritt durch die Öffnung 7 in den Hohlraum 8 der Schale 5; dabei teilt sich die Strömung 52 ihrerseits auf in:
- eine Strömung 53, die aus der Schale durch die Öffnung 45 austritt, sofern diese vorhanden ist,
- eine Strömung 54, die durch die periphere Öffnung 20 aus der Schale austritt,
- eine Strömung 55, die durch die Auslaßöffnung 19 der Schale 5 austritt, wenn diese Öffnung 19 von dem Deckelteil 37 nicht völlig verschlossen ist.
Man erkennt folgendes: Wenn die Strömung 1 schwach ist, entspricht die Entnahmemenge der Strömung 54, vermehrt um die Strömungen 55 und 51, sofern diese existieren.
Wenn die Geschwindigkeit der Strömung 1 zunimmt, übt sie auf das Hindernis 36 einen Druck in stromabwärtiger Richtung 11 aus mit der Tendenz, die Schale 5 in Richtung auf ihre eingefahrene Position p2 zu drehen.
Die Öffnung 7 der Schale 5 ist relativ zu der Strömung 1 stärker geneigt. Hierdurch werden die in den Hohlraum 8 eintretende Strömung 52 und durch Rückstoß die Strömungen 54 und 55 reduziert, wodurch die Entnahmemenge verringert wird. Diese Wirkung wird durch die zunehmende Abdeckung der Öffnung 31 verstärkt, wodurch die Strömung 51 noch weiter reduziert wird. Die Strömung 52, die in den Hohlraum 8 hineingezogen wird, übt auch einen Druck gegen die Innenwandung des Deckelteils 37 aus, so daß die Schale 5 noch weiter gedreht und die Entnahmemenge reduziert wird.
Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen. Wenn die Strömung 1 groß ist, dreht sich die Schale 5 in Richtung auf ihre eingefahrene Position p2 und kommt mit ihrem Endbereich 41 an dem Podest 32 zur Anlage. Die Öffnung 31 wird dann von der Öffnung 19 der Schale 5 abgedeckt, so daß sich die Strömung 55 umkehrt. Da das Hindernis 36 weiter in die Strömung 1 hineinragt, wenn die Schale 5 sich in ihrer eingefahrenen Position p2 befindet, übt die Strömung 1 ständig einen Druck auf das Hindernis 36 aus, so daß die Schale 5 in der eingefahrenen Position p2 gehalten wird.
Bei niedrigen Drehzahlen ragt die Schale 5 vor, die Öffnung 45 liegt auf der der Strömung 1 ausgesetzten Seite der Wandung 2, und die aus der Schale 5 durch die Öffnung 45 austretende Strömung 53 verringert die entnommene Luftmenge. Bei höheren Drehzahlen tritt die Schale 5 hingegen in die Wandung 2 zurück, die Öffnung 45 gelangt auf die andere Seite der Wandung 2, und die Strömung 53 vergrößert nun die entnommene Luftmenge.
Auf diese Weise reduziert eine Öffnung 45 in dem hervorstehenden Teil 17 der Schale 5 die Strömung bei niedrigen Drehzahlen und vergrößert sie bei hohen Drehzahlen, wobei der Übergang dann stattfindet, wenn die Öffnung 45 von einer Seite der Wandung 2 zur anderen Seite wechselt und auf das Niveau dieser Wandung 2 tritt. Man erkennt, daß die Öffnung 45 bei mittleren Drehzahlen das Verhältnis zwischen der Entnahme und der Drehzahlen modulieren kann.
Man kann in dem herausstehenden Teil 17 auch mehrere Öffnungen 45 unterschiedlicher Größe anbringen, um komplexe Relationen zwischen der Entnahme und der Drehzahl zu erreichen.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Realisierungsformen beschränkt. Sie umfaßt vielmehr alle Varianten dieser Realisierungsformen, ohne daß der Schutzbereich der Erfindung oder der Erfindungsgedanke verlassen wird.
Die Vorteile der Entnahmevorrichtung 4 treten nun klar zutage. Obwohl die Vorrichtung sehr einfach ist, erlaubt sie es, die Menge des entnommenen Fluids trotz starker Geschwindigkeits- und Druckschwankungen in der Strömung 1 zu kontrollieren und ermöglicht eine spezifizierte Relation, auch eine Relation komplexer Natur, zwischen der Entnahmemenge und der Drehzahl. So kann man
- eine Vergrößerung der Entnahme bei einer starken Strömung 1 erreichen, indem man die Stärke der Federn 35 erhöht,
- die Entnahmemenge bei niedrigen Werten der Strömung 1 vergrößern, indem man die Öffnung 31 vergrößert und das Deckelteil 37 verkleinert,
- die Entnahmemenge bei starken Strömungen 1 reduzieren, indem man die Öffnung 20 verkleinert,
- die Entnahmemenge bei starken Strömungen 1 annullieren, indem man die Öffnungen 20 und 31 wegläßt,
- gleichzeitig die Entnahmemenge bei schwachen Strömungen 1 reduzieren und bei starken Strömungen 1 vergrößern, indem man eine oder mehrere Öffnungen 45 an dem herausstehenden Teil 17 de Schale 5 vorsieht.
Man erkennt auch, daß die vorliegende Entnahmevorrichtung bei schwachen Strömungen 1 wirksam ist und nur geringe Störungen im Ablauf der Strömung 1 hervorruft, wenn diese stark ist. Dies ist darauf zurückzuführen, daß
- einerseits die Schale 5 bei schwachen Strömungen 1 maximal hervorsteht, die Öffnung 7 der Strömung 1 zugewandt ist und ihre Wirksamkeit durch das Hindernis 36 verstärkt wird, während
- andererseits bei starken Strömungen 1 die Schale 5 fast vollständig in die Wandung 2 eingefahren ist und nur ein schwaches Hindernis für die Strömung 1 bildet.
Die vorliegende Erfindung sollte nicht mit dem durch das erwähnte Patent FR 2680 832 bekannt gewordenen "Schöpflöffel" verwechselt werden. In diesem Patent verläuft nämlich die den Schöpflöffel durchlaufende Strömung auf der stromaufwärtigen Seite der Schwenkachse, während bei der vorliegenden Erfindung die die Schale 5 durchlaufende Strömung die Schwenkachse 6 umgeht und auf der stromabwärtigen Seite derselben durchtritt. Die Drehrichtungen beim Öffnen und Schließen sind entgegengesetzt, so daß der kinetische Druck der Strömung die Tendenz hat, den Schöpflöffel zu öffnen statt ihn zu schließen, was zu der angestrebten Regelungswirkung im Widerspruch steht.

Claims

1. Luftentnahmevorrichtung mit Selbstregulierung an der Quelle für Turbomaschinen, wobei

diese Vorrichtung (4) in einer Wandung (2) angeordnet ist, die entlang einer ihrer Seiten (2a) von einer Luftströmung bestrichen wird,

die Vorrichtung (4) eine Schale (5) aufweist, die um eine Achse (6) schwenkbar ist, wobei sie durch eine Hauptöffnung (9) durch die Wandung (2) hindurchtritt,

die Schale (5) um die geometrische Achse (6) zwischen einer Position p1 maximaler Ausladung und einer in die Wandung (2) eingefahrenen Position p2 verschwenkt wird,

die Achse (6) quer zu der Luftströmung (1) orientiert ist,

die Schale (5) eine Öffnung (7) für den Luftzutritt aufweist, die in einem Hohlraum (8) innerhalb der Schale (5) mündet,

die Öffnung (7) der Luftströmung zugekehrt ist, wenn die Schale (5) sich in der Position p1 maximaler Ausladung befindet,

die Öffnung (7) in dieser Position eine stromaufwärtige Richtung (10) und entgegengesetzte stromabwärtige Richtung (11) definiert,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Schale (5) durch eine Drehung in Richtung des durch die Strömung (1) und die geometrische Achse (6) definierten Moments aus der Position p1 maximaler Ausladung in die eingefahrene Position p2 übergeht mit der Folge, daß die Zutrittsöffnung (7) in stromabwärtiger Richtung (11) zurückgestellt und relativ zu der Strömung (1) geneigt wird,

und daß die Schale (5) fest mit ihr verbundene Steuermittel aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale (5) allgemein die Form eines Torussektors mit geometrischer Achse (6) hat, dessen in der Wandung (2) verborgener Teil (18) in einer Auslaßöffnung (19) mündet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale (5) auf ihrer Torusfläche und in dem verborgenen Teil (18) eine periphere Öffnung (20) aufweist, die radial nach außen weist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie an dem vorstehenden Teil (17) der Schale (5) ein in der Strömung (1) liegendes Hindernis (36) auf weist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Deckelteil (37) aufweist, das die Öffnung (19) ganz oder teilweise verschließt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie wenigstens eine Feder (35) aufweist, wobei diese Federn (35) auf die Schale (5) ein Moment ausüben, dessen Richtung der Richtung des durch die Strömung (1) und die Achse (6) definierten Moments entgegengesetzt ist, wobei diese Federn die von dem Hindernis (36) und dem Deckelteil (37) auf die Schale (5) ausgeübten Momente im Gleichgewicht halten.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Hindernis (36) auch dann noch in die Strömung (1) hineinragt, wenn die Schale (5) sich in der eingefahrenen Position p2 befindet, um die Schale (5) in dieser Position p2 zu halten.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine ergänzende Öffnung (31) in der Wandung (2) aufweist, wobei diese Öffnung (31) die Öffnung (9) auf der stromaufwärtigen Seite der geometrischen Achse (6) verlängert, um die Luftentnahme bei niedrigen Drehzahlen zu vergrößern.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ergänzende Öffnung (31) in der eingefahrenen Position p2 von der Öffnung (19) der Schale (5) verdeckt wird, um die Luftentnahme bei hohen Drehzahlen zu reduzieren.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale (5) an ihrem vorstehenden Teil (17) wenigstens eine Öffnung (45) aufweist, um die Strömung in Abhängigkeit von der Drehzahl zu modulieren.