SE463474B - Doseringsventil - Google Patents

Description

463 474 2 I enlighet med föreliggande uppfinning sveps förore- ningar, som innesluts i en roterande bränsledoseringsventil, radiellt inåt genom att man stänger ventilen, varigenom utgångs- vridmomentet hos ett roterande, elektromekaniskt ventilmanöver- don kan användas synnerligen effektivt för att sönderdela föroreningarna och låta bränsle strömma igenom ventilen för att ta bort föroreningarna i denna.

I enlighet med en annan aspekt av föreliggande uppfinning innefattar ifrågavarande ventil en stationär ventilkropp och ett därpå monterat roterbart doseringselement som drivs av ett elektromekaniskt manöverdon, varvid ventilen inkluderar mekanis- ka anslag som begränsar rörelsen nos doseringsventilelementet i förhållande till ventilkroppen och dessa anslag är anordnade nära varandra för att det skall bli lätt att komma åt dem för inreglering av desamma när doseringsventilen är monterad i ett reglage för gasturbinmotorbränsle.

I enlighet med en annan aspekt av uppfinningen är ventilkroppen försedd med ett fönster genom vilket bränsle kan strömma, varvid nämnda fönster är beläget nära doserings- elementets rotationscentrum i syfte att minska det utgångs- vridmoment från manöverdonet som krävs för att övervinna krafter på ventilen till följd av ett tryckfall över densamma.

I enlighet med ännu en annan aspekt av uppfinningen ingriper ventilkroppen och doseringselementet med varandra vid spårförsedda angränsande ytor hos desamma, varvid servobränsle som mottas i spåren visar en benägenhet att utjämna bränsletryck över ventilen för att minska friktionsmotståndet mot ventil- rörelsen såsom följd av tryckfallet över densamma.

Uppfinningen kommer att beskrivas i detalj i det följande under hänvisning till bifogade ritningar, på vilka fig. l visar en perspektivisk sprängvy av doseringsventilen enligt före- liggande uppfinning, fig. 2 visar en delvis sektionerad sidovy 7 av doseringsventilen enligt uppfinningen, fig. 3 är en längs linjen 3-3 tagen planvy, fig. Ä är en planvy av den övre ytan ' (sedd enligt fig. 2) av doseringsventilkroppen, och fig. 5 är en planvy av den nedre ytan (sedd enligt fig. 2) av doseringsven- tilens roterbara doseringselement. 3 Hed hänvisning till ritningarna och särskilt till fig. l och 2 är den enligt uppfinningen angivna doseringsventilen, som är visad generellt vid l0, anbragt i ett hus 15 av typen som skulle kunna finnas i vilket som helst bland olika bränsle- reglage för gasturbinmotorer, t.ex. de reglage som tillverkas och säljs av Hamilton Standard Division som ingår i United Technologies Corporation. Huset l5 har en kammare 20 med en axiell borrning 25 vid sin botten, varvid borrningen är försedd med spår för mottagning av 0-ringtätningar 30 så att man vid 35 erhåller en ringformig kammare genom vilken bränsle som avgår genom ventilen l0 förs till den radiella avtappningskanalen 40.

En axiell utmatningskanal 45 är belägen vid borrningens 25 botten för att leda bort genom densamma bränsle som har doserats medelst ventilen 5. Bränsle mottas i kammaren 20 genom den däri anordnade öppningen 47.

Själva doseringsventilen utgörs av en väsentligen cylindrisk ventilkropp 50 som införs i borrningen 25 och fixeras vid huset medelst lockskruven 55 som är inskruvad i hålet 57 jämte ett doseringselement 60 som är vridbart monterat på ventilkroppen 50. Såsom kommer att förklaras mera i detalj nedan inkluderar såväl doseringselementet 60 som kroppen 50 ett fönster eller en lucka, varvid nämnda fönster kollektivt bildar en strömningskanal genom ventilen och fönstrens enskilda in- ställningar mittför varandra regleras genom inreglering av det relativa vridningsläget hos doseringselementet med avseende på ventilkroppen för att reglera strömningen genom ventilen.

En fjäder 65 är införd i doseringselementet 60 och pålägger tryck mot detta för att öka doseringselementets sätestryck mot ventilkroppen så att läckningen mellan desamma blir så liten som möjligt. Ett roterbart drivorgan 70 vrids av det elektromekaniska manöverdonet (motorn) 75 som är fastskruvat på huset l5 med bultar 80 (fig. 2), varvid nämnda drivorgan bildar en mekanisk förbindelse mellan motorn och doserings- elementet 60, varför selektiv aktivering av motorn åstadkommer inreglering av doseringselementets läge.

Såsom bäst framgår av fiv. 2 innefattar ventilkroppen 50 ett ibåligt, oylindriskt basparti 85 som är borrat resp. försänkt vid 90 och 92 för att mottaga en uppåtriktad tapp 95. 465 474 , Tappen 95 är fäst vid baspartiet 85 genom presspassning, lödning e.dyl. Baspartiet 85 är snedborrat vid 100, och borrhålet 100 innebär förbindelse mellan försänkningen 92 och den ringformiga kanalen 35, varvid bränsleläckningen mellan doseringselementet och ventilkroppen kanaliseras genom försänkningen, borrhålet 100, den ringformiga kanalen 35 och det radiella hålet 40 till en godtycklig lämplig bränslereservoar (inte visad). Ventil- kroppen får sitt säte i borrningen 25, på kammarens 20 botten, genom inverkan av flänsen 105 som sträcker sig radiellt utåt från den övre änden hos kroppens parti 85. I flänsen 105 ingår en med en urtagning försedd flik 110, genom vilken skruven 55 förs in för att tvångsmässigt fästa ventilkroppen vid kammarens botten. En första anslagsform 115 som sträcker sig axiellt och radiellt utåt från ventilkroppen är_försedd med ett första anslag 120 som är bildat av en gängad krage 125 och en i kragen inskruvad skruv 130 i syfte att göra anslaget inställbart. Såsom är visat är armen 115 också försedd med en flik 135 som sträcker sig axiellt inåt från armens 115 övre del. På sätt som kommer att beskrivas mer i detalj nedan tjänstgör fliken 135 som en spärr för ett andra anslag, varvid de första och andra anslagen tjänar till att begränsa ventilelementets 60 vridning i förhål- lande till ventilkroppen 50. Kragen 125 och fliken 135 kan vara utformade i ett enda stycke med armen 115 som, med flänsen 105 och fliken 110, kan vara utformad integralt med ventilkroppens cylindriska del 85 genom gjutning e.dyl.

Hed hänvisning till fig. 4 har ventilkroppen 50 en slät, maskinbearbetad övre yta 140 med ett fyrsidigt fönster eller en lucka 145 vid en radiellt inre del av densamma. Fönstret 145 ger förbindelse mellan ventilelementet 60 och ventilkroppens ihåliga inre. Ytan 140 är också försedd med radiella spår 150, vilka är anordnade på motsatta sidor om fönstret 145 och sträcker sig mellan ytans 140 radiellt inre delar och den nämnda ytans I ' radiella yttre kant. _ Ventilelementet 60 har en cirkulär, radiellt utskjutande ' bas 155, en radiellt uppåtriktad del 160 försedd med en urtagning 165 vid sitt övre parti, och en radiellt utskjutande ingångsarm 175, i vilken finns en radiell slits 177. Armen 175, basen 150 och den uppåtriktade delen 160 kan vara framställda i 465 474 ett enda stycke genom gjutning e.dyl. Såsom bäst framgår av fig. är ventilelementets bas 155 borrad vid l80 för att glidbart mottaga tappen 95 på vilken ventilelementet svänger då det vrids i förhållande till kroppen 50 för att variera strömningsarean genom ventilen. Basens l55 botten är maskinbearbetad till en slät, plan yta 195 som ansluter sig till ventilkroppens 50 övre yta 140. Ett fönster 200 med en generellt stympad månskäreform är anordnad genom basen 155 och vid en radiellt inre del av fönstret genom den axiellt uppåtriktade delen. Fönstret 200 är, liksom fönstret 145, anbragt vid ett radiellt inre läge i ventilen. Ytan l95 är spårförsedd radiellt utåt från hålet l80 vid 205 och i periferiell riktning från fönstrets 200 stympade ände vid 210.

Skruvfjädern 65 har sitt säte på mellanstycket 220 och hålls mellan doseringselementet 60 och drivorganet 70 samt pålägger en kompressiv tätningskraft mellan doseringselementet och ventilkroppen för att minska läckning mellan dem.

'Drivorganet 70 inkluderar en mittdel 225 som är axiellt borrad för fastsättning vid det elektromagnetiska manöverdonets 75 roterande utgångsaxel 230 genom en tappförbindelse med denna.

I drivorganet 70 ingår en radiellt utåt riktad drivarm 232 med en drivmedbringare 235 anbragt vid sin ände. Drivmedbringaren 235 inkluderar en tapp 234 som är införd i den radiella slitsen l77 i ingångsarmen 175. Man ser således att vridning av utgångsaxeln 230 genom aktivering av motorn 75 medför att tappen 240 vrids och att ventilelementet 60 därigenom vrids, varvid eventuella excentriciteter mellan drivorganet och ventilelemen- tet tas upp av den radiella rörelsen hos tappen 240 i slitsen 177. En sådan vridning inställer det inbördes läget hos fönstren l45 och 200 och varierar därvid ventilens effektiva strömnings- area.

Ett andra anslag som innefattar en radiellt utåt och axiellt nedåt riktad arm 245 som vid sin ände uppbär en gängad krage 250, i vilken en skruv 255 är införd, är också anordnat på drivorganet 70. En första anslagsspärr 260 sträcker sig också radiellt utåt från mittdelen 225. Såsom man bäst ser i fig. 2 ligger skruven 255 axiellt och radiellt i linje med spärren 135.

Likaledes är spärren 260 axiellt och radiellt i linje med 465 474 6 skruven l30 som hålls av anslaget l20 på ventilkroppen 50. Man ser sålunda att full medursrörelse (sett enligt fig. 1) hos drivorganet och ventilelementet 60 medför att anslagsskruven 255 förs till ingrepp med spärren 135 och därvid begränsar en sådan rörelse till ett utvalt värde. Likaledes medför motursrörelse (sett enligt fig. l) hos drivorganet 70 och ventilelementet 60 att spärren 260 kommer i ingrepp med anslagsskruven 130, vari- genom en sådan motursrörelse hos ventilelementet begränsas.

Storleken hos nämnda rörelse inregleras lätt genom inreglering av anslagsskruvarna i dessas krage.

Såsom framgår av beskrivningsinledningen är det vid normal drift av gasturbinmotorer av typen som driver flygplan. missiler o.dyl. vanligt att ge doseringsventilen i motorns bränslereglage förmåga att sönderdela föroreningar som sätter sig fast i doseringsventilens fluidumhanteringskanal. I enlighet med föreliggande uppfinning och såsom är bäst visat i fin. 3 är den yttre kantdelen på doseringselementets fönster utformad med en kontinuerligt avtagande radie i förhållande till ventilens rotationsaxel för att successivt stänga den av de båda fönstren definierade strömningskanalen genom ventilen i riktning radiellt inåt efter hand som doseringselementet vrids i pilens 265 rikt- ning. Härigenom bringas föroreningar som är instängda mellan de båda fönstren att anpressas radiellt inåt i förhållande till ventilen, varigenom det till buds stående utgångsvridmomentet hos det elektromekaniska manöverdonet 75 kan användas mest effektivt då det gäller att sönderdela sådana föroreningar genom att dessa skjuvas mellan kanterna på doseringselementet och ventilkroppens fönster.

Fackmannen torde också inse att skilda andra aspekter av doseringsventilen enligt föreliggande uppfinning ytterligare särskiljer denna ventil från tidigare kända ventiler. Den radi- ellt utåt skjutande ingångsarmen på doseringselementet maximerar Q E vridmomentet som kan erhållas från det elektromagnetiska _ manöverdonet för sönderdelning av föroreningar. Denna radiella ^ urtagningen eller slitsen som är anordnad i ingångsarmen upptar lätt radiella excentriciteter mellan drivorganet, manöverdonet och doseringselementet. Den relativa axiella och radiella närheten av anslagen i förhållande till varandra medger lätt 7 465 474 inställning av desamma från en enda accessöppning från bränsle- reglaget inom vilket doseringsventilen används. Den fribärande utformningen av armen 115 ger ventilen förmåga att absorbera stötenergi då spärrarna och anslagen gör ingrepp med varandra.

Det radiellt inre anordningssättet med fönstren i doserings- och huvudelementet minimerar motståndet mot ventilinreglering till följd av fluidumkrafter som verkar på en ventil såsom följd av tryckfallet tvärsöver fönstren. Likaså upptar spåren som finns i ventilkroppens och doseringsventilelementets anslutande ytor bränsle vid matningstrycket för att öka tryckutjämningen mellan dosringsventilens yttre och dess inre så att manövervridmomen- tet som krävs för att övervinna motståndet som erbjuds av axiella fluidumtryckkrafter minimeras.

Ehuru doseringsventilen enligt föreliggande uppfinning har beskrivits i anslutning till bränslereglering vid en gas- turbinmotor skall det framhållas att denna ventil också är lämplig för många andra tillämningar. Ehuru vissa bestämda fönsterformer har åskådliggjorts skall det också framhållas att den närmare formen hos ett aktuellt fönster bestäms av de fluidumströmningsegenskaper som ventilen kräver. Det torde det därför stå klart att fönster med skilda andra former bestäms av strömningsegenskaperna hos ventilen på grundval av skilda inställningar av denna, och alla sådana utformningar ligger således inom föreliggande uppfinnings ram. På likartat sätt kan många andra modifikationer göras i konstruktionen av den här beskrivna ventilen inom uppfinningens ram, varvid bifogade patentkrav avses täcka eventuella sådana modifikationer som kan falla inom förliggande uppfinníngs sanna tanke och omfattning.

Claims (13)

465' 474 8 _ - PATENTKRAV

1. Doseringsventil innefattande en ventilkropp (50) och ett på detta anbragt doseringselement (60) som är vridbart i förhållande till ventilkroppen kring en rotationsaxel, varvid nämnda ventilkropp (50) och doseringselement (60) ingriper med varandra vid anslutande ytor hos desamma och är försedda med fönster (145, 200), av vilka fönster (1Ä5, 200) vart och ett inkluderar kantdelar och nämnda fönster kollektivt bildar åtminstone delvis en fluidumströmnings- kanal genom nämnda ventil samt är selektivt inställbara mittför varandra genom inreglering av det relativa vrid- ningsläget hos nämnda doseringselement (60) i förhållande till nämnda ventilkropp (50), varjämte en av nämnda kant- delar hos ett av nämnda fönster (1fl5, 200) är böjd med kontinuerligt varierande radie med avseende på nämnda rotationsaxel för att successivt stänga nämnda strömnings- kanal i riktning radiellt inåt genom vridning av nämnda doseringselement (60), k ä n n e t e c k n a d därav, att nämnda doseringsventil är anordnad att anbringas i en flui- dumkropp vid matningstryck och att åtminstone den ena av nämnda anslutande ytor inkluderar en spârförsedd del som ger plats för nämnda fluidum vid matningstryck, varvid nämnda platsgivning ökar tryckutjämningen mellan det yttre av nämnda doseringsventil och dennas inre, mellan nämnda anslutande ytor, för att minimera manövervridmoment som krävs för att vrida nämnda doseringselement (60).

2. Doseringsventil enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att nämnda böjda yttre kantdel med kontinuerligt varierande radie är anordnad i nämnda doseringselements fönster (200).

3. Doseringsventil enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av ett roterbart utgångsorgan (230) som är anordnat att vridas medelst en motor (75), varvid nämnda doseringsventil inkluderar ett drivorgan (70), som är fäst vid nämnda utgângsorgan (230) och vridbart med detta, och nämnda dose- _ringselement (60) inkluderar en radiellt utåt förlöpande inmatningsarm (175) som är driven av nämnda drivorgan (70) för att öka det av nämnda motor (75) pålagda vridmomentet 9 465 474 därpå.

4. Doseringsventil enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a d därav, att nämnda ingångsarm (175) inkluderar en väsentligen radiell urtagning (177) däri, att nämnda drivorgan (70) innefattar en radiellt utåt skjutande drivarm (232) med en drivmedbringare (240) vid sin ände, och att nämnda drivmed- bringare (240) är anordnad att mottas i nämnda urtagning (177) och är rörlig i förhållande till denna för upptagning av radiella excentriciteter mellan nämnda drivorgan (70), motor (75) och nämnda doseringselement (60).

5. Doseringsventil enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t därav, att ett första anslag (120) är fäst vid nämnda ventilkropp (50) och är ingripbart medelst en första anslagsspärr (260) som sträcker sig väsentligen radiellt utåt från nämnda drivorgan (70) för att begränsa drivningen av detta och av nämnda doseringselement (60) i en första omkretsrikning.

6. Doseringsventil enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d därav, att nämnda första anslag (120) är fäst vid en första anslagsarm (115) som sträcker sig axiellt och radiellt utåt från nämnda ventilkropp (50).

7. Doseringsventil enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d därav, att en andra anslagsspärr (135) är fäst vid nämnda första anslag (120) och är anbragt intill detta, varvid nämnda andra anslagsspärr (135) är ingripbar medelst ett andra anslag (145) som är anordnat på nämnda drivorgan (70) för att begränsa vridningen av nämnda doseringselement (60) i en andra omkretsriktning som är motsattnämndaförsta omkretsriktning.

8. Doseringsventil enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d därav, att nämnda första och andra anslag (120, 245) är inställbara och att nämnda andra anslagsspärr (135) är anbragt intill nämnda första anslag (120), varigenom nämnda andra anslag (245) blir beläget intill nämnda första anslag (120) då detta ingriper med nämnda andra anslagsspärr (135) för bekväm samtidig åtkomlighet till nämnda första och andra anslag (120, 245) för inreglering av dessa.

9. Doseringsventil enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d 463 474 10 därav, att nämnda spårförsedda del är belägen i nämnda yta hos ventilkroppen (50) på motsatta sidor om nämnda ventilkroppsfönster (145) däri.

10. därav, att nämnda spårförsedda del i nämnda ventilkropp (50) Doseringsventil enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d inkluderar ett par väsentligen radiellt orienterade raka spår (150).

11. därav, att nämnda spårförsedda del är anbragt i nämnda doseringselement (60) och innefattar ett spår (210) som sträcker sig från nämnda doseringselementfönster (200) i en väsentligen periferell riktning däromkring.

12. Doseringsventil enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d därav, att nämnda ventilkropp (50) inkluderar en avlopps- kanal (92, 100) däri och att nämnda doseringselement (60) inkluderar en kanal (205) däri stående i förbindelse med nämnda ventilkroppfönster (145) och nämnda avloppskanal (92, 100) när nämnda doseringsventil är stängd.

13. t e c k n a t därav, att en fjäder (65) är fasthållen mellan nämnda drivorgan (70) och nämnda doseringselement (60), varvid nämnda fjäder (65) pålägger en kompressiv tätningskraft mellan nämnda doseringselement (60) och ventilkrOPP (50). ' 1%. därav, att nämnda ventilkroppfönster (1H5) är belägen vid en radiellt inre del av nämnda ventilkropp (50) för att mini- mera det ingångsvridmoment till nämnda doseringselement (60) som erfordras för att övervinna reaktiva krafter som utgör Doseringselement enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t Doseringsventilelement enligt krav 3, k ä n n e - Doseringsventil enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d följden av skillnaden i tryck tvärsöver nämnda doseringsele- ment och ventilkroppfönster (1H5, 200).