DE1926036A1

DE1926036A1 - Dosierventil fuer Stroemungsmittel

Info

Publication number: DE1926036A1
Application number: DE19691926036
Authority: DE
Inventors: Johnson Christopher Linley
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1968-05-27
Filing date: 1969-05-22
Publication date: 1969-12-04
Also published as: DE1926036C3; US3587641A; FR2009414A1; DE1926036B2; GB1223158A

Description

ΡΑΤ>:Ν· ANWXtTE

DIPL.-ING. GÜNTHER KOCH
DR. TINO HAIBACH

8 MÜNCHEN 2, 22. Mal I969

• UNSERZEicHEN: 12021 - K/vM

Rolls-Royce Limited, Derby, Derbyshire, England.

Dosierventil für Strömungsmittel

Die Erfindung betrifft ein Dosierventil für Strömungsmittel, insbesondere zur Verwendung bei einem Brennstoffsystem von Gasturbinenstrahltriebwerken.

Die Erfindung geht aus von einem Dosierventil für Strömungsmittel, bestehend aus einem gelochten zylindrischen Körper und einem ersten und einem hierzu axial distanzierten zweiten Rohrabschnitt, die konzentrisch zu dem zylindrischen Körper liegen und in letzterem eingepaßt sind, wobei der zylindrische Körper und die Rohrabschnitte relativ zueinander in Achsrichtung beweglich sind, und ist dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Körper mit ersten und zweiten axial im Abstand zueinander liegenden Öffnungen ausgestattet ist, deren Quersehnittsflache sieh in Achsrichtung ändert, daß die ersten und zweiten Öffnungen durch den ersten bzw. zweiten Rohrabschnitt in einem Ausmaß abgedeckt werden, das von den relativen Axialstellungen zwischen zylindrischem Körper und Rohrabsch-«nitten abhängt, und daß weitere Öffnungen vorgesehen sind, durch die Strömungsmittel aus- bzw. eintreten kann, das in den zylindrischen Körper durch die ersten und zweiten Öffnungen eingetreten ist oder durch diese aus dem zylindrischen Körper austritt, wobei der zylindrische Körper und die Rohrabschnitte relativ zueinander axial so beweglich sind, daß entweder nur die wirksame Strömungsfläche der ersten oder zweiten Öffnungen verändert wird oder die wirksame Strömungsfläche sowohl der ersten als auch der zweiten Öffnungen gleichzeitig geändert wird.

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Der zylindrische Körper ist vorzugsweise gegenüber den Rohrabschnitten drehbar. Der erste Rohrabschnitt kann axial festgelegt sein, während sowohl der zylindrische Körper als auch der zweite * Rohrabschnitt axial beweglich sind.

Die Rohrabschnitte bestehen vorzugsweise aus Hülsen, die außen auf dem zylindrischen. Körper gelagert sind, jedoch könnten diese Rohrabschnitte gegebenenfalls auch innerhalb des zylindriseiien Körpers gelagert sein.

Die Ausflußöffnungen sind vorzugsweise jeweils in den zylindrischen Körper und der ersten Hülse angeordnet und sie stehen ständig miteinander in Verbindung. Stattdessen könnte der zylindrische Körper W an einem seiner Enden oder beiden Enden offen sein, so daß das offene Ende oder die offenen Enden die besagten öffnungen bilden.

Falls erforderlich, kann nur eine erste öffnung und nur eine zweite öffnung vorgesehen sein. Vorzugsweise ist jedoch eine Gruppe von im Winkelabstand zueinander angeordneten ersten öffnungen und eine Gruppe von im Winkelabstand zueinander angeordneten zweiten öffnungen vorgesehen.

Vorzugsweise ändert sich die Querschnittsflache der ersten öffnungen in Axialrichtung im entgegengesetzten Sinne zu der Quepschnittsfläehe der zweiten öffnungen.

Die ersten und/oder zweiten öffnungen können dreieckig sein oder sie können eine trapezförmige Gestalt oder eine parabolische Gestalt besitzen. . .

Die ersten und zweiten öffnungen können die gleiche Größe und Gestalt besitzen oder sie können auch unterschiedlich voneinander sein. -

Der axiale Abstand zwischen entsprechenden Enden der ersten unQ -zweiten öffnungen ist vorzugsweise im wesentlichen gleich dem Axislab.»

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stand zwischen entsprechenden Enden von erstem und zweitem Rohrabschnitt, wobei die beiden entsprechenden Enden dazu dienen, die ersten und zweiten Offnungen abzuschließen.

Es können Mittel vorgesehen sein, um die relativen Axialstellungen von zylindrischen Körper und Rohrabschnitten in Abhängigkeit von einer Vielzahl verschiedener Variabler einzustellen.

Es können außerdem Mittel vorgesehen sein, um den Strömungsmitteldruckabfall über dem Dosierventil zu verändern, ji dadurch die Strömung durch die öffnungen hindurch ebenfalls zu verändern.

Die Erfindung bezieht sich auch auf das Brennstoffsystem eines Oasturbinenstrahltriebwerks, das mit einem Dosierventil gemäß obiger Kennzeichnung ausgestattet 1st.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein erfindungsgemäßes Dosierventil.

Das Strömungsmitteldosierventil, welches Teil des Brennstoffsystems eines Oasturbinenstrahltriebwerks 1st, besteht aus einem drehbar gelagerten und axial beweglichen zylindrischen Körper 1, der konzentrisch innerhalb von im axialen Abstand angeordneten Hülsen 2,3 gelagert ist, von denen die Hülse 2 sowohl axial als auch in Umfangsrichtung festgelegt 1st. Die Hülse 3 ist jedoch drehbar und axial beweglich gelagert. Um den zylindrischen Körper 1 bzw. die Hülse 3 axial zu verschieben, sind Antriebe 4,5 vorgesehen, die auf zwei verschiedene Variable ansprechen, z.B. auf einen Kompressordruclc bzw. die Drehzahl. Auf diese Weise ist jeder Teil 1,2,3 axial relativ zu den beiden anderen Bauteilen beweglich.

Der zylindrische Körper 1 ist aiit einer Gruppe von im Winkelabstand zueinander angeordneten ersten Öffnungen 7 versehen und außerdem mit einer Gruppe von im Winkelabstand zueinander angeordneten zweiten öffnungen 8, die axial von den öffnungen 7 distanziert sind. Die

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Zahl der beiden Gruppen von öffnungen ist gleich. Jede der öffnungen 7 und 8 hat die gleiche Gestalt und Größe und eine Querschnittsfläche, die sich in Axialrichtung ändert. Die Querschnittsfläche der öffnungen 7 ändert sich axial entgegengesetzt zu der Querschnittsfläche der öffnungen 8. Jede der öffnungen 7,8 hat die Gestalt eines gleichschenkeligen Dreiecks mit einer Basis der Länge b und einer Höhe a.

Die öffnungen 7 und 8 werden jeweils durch die anliegenden Endkanten IO und 11 der Hülsen 2,5 gesteuert und in einem Ausmaß abgesperrt, das von den relativen Axialstellungen der Teile 1,2,5 abhängt. Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß in der Mittelstellung der Teile die Endkanten 10,11 die öffnungen 7,8 über eine axiale Länge χ absperren. Aus der Zeichnung ist auch ersichtlich, daß der axiale Abstand 1 zwischen den Endkanten 10,11 der Hülsen 2,5 gleich ist (oder im wesentlichen gleich ist) dem axialen Abstand zwischen entsprechenden Enden (z.B. den linken Enden) der öffnungen 7,8.

Wenn die Hülse 5 axial bewegt wird, dann wird die Strömungsfläche der öffnungen 8 geändert, ohne daß die wirksame Strömungsfläche der öffnungen 7 in irgendeiner Weise verändert wird. Wenn dagegen der zylindrische Körper 1 axial bewegt wird, dann ändert sich die Strömungsfläche der beiden öffnungen 7 und 8 gleichzeitig.

Es sind in der Zeichnung nicht dargestellte Mittel vorgesehen, um den zylindrischen Körper 1 zu drehen, um so die Gefahr eines Festfreßens zwischen diesem zylindrischen Körper und den Hülsen 2,5 zu vermindern.

Der zylindrische Körper 1 ist mit mehreren im Winkelabstand zueinander angeordneten öffnungen 12 ausgestattet. Die Hülse 2 weist eine innere Ringnut 15 auf, die mit einer Auslaßöffnung Ik und ständig mit öffnungen 12 in Verbindung steht unabhängig von den axialen Äelativbewegungen zwischen dem zylindrischen Körper 1 und der Hülse 2. Eine Flüssigkeit oder ein kompressibles Strömungsmittel

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kann deshalb über die öffnungen 7*8 in das Innere des zylindrischen Körpers 1 gelangen und aus diesem über die Offnungen 12 ab £-ließen. So bewirken die axialen Einstellungen des zylindrischen Körpers 1 und der Hülse 3 unter der Steuerung der Antriebe 4,5 eine Dosierung der Flüssigkeitsströmung.

In der Zeichnung nicht dargestellte Mittel können gemäß einer Strömungsmittelvariablen den Druckabfall über dem Strömungsmitteldosierventil derart ändern, daß die Strömung durch die öffnungen 7*8 geändert wird.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Konstruktion, bei welcher die Offnungen 7*8 dreieckig gestaltet sind und über die Länge a -.χ frei liegen, wird die Offnungsfläche, durch die das Strömungsmittel fließen kann: . — ■

„IT . IM² I /_{ö v}\2 bj Hg ab -_.|γ.τγ+ J (a - χ) g

= N.b (a - x)
Dabei ist N die Zahl der Öffnungen in jeder Gruppe.

Wenn die Hülse 3 um einen kleinen Betrag Ax. aus der Hittelstellung verschoben wird, dann wird die Öffnungsfläche proportional zu (a - x) (1- ^), d.h. die prozentuale Änderung ist im wesentliehen proportional zu Δ χ für sämtliche Werte der Offnungsfläche.

Genau ausgedrückt ergibt sich:

Fläche = -N [I ab- I M + | (a - 4 x)² ||

= § li

it - bx² + ab + bx² - 2bx - 2b Ax + ~

Der letzte Ausdruck In der eckigen Klammer ist vernachlässigbar außer wenn die Öffnungen 7*8 fast geschlossen sind. '

Wenn im Gegensatz zur erfindungsgemäßen Ausbildung die öffnungen 8 rechteckig wären, dann wäre die tatsächliche änderung proportional zu Δ χ.

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Anstatt das Strömungsmittel durch die öffnungen 7,8 eintreten und die Offnungen 12 austreten zu lassen, könnte die Strömung auch umgekehrt verlaufen. Die Strömung könnte auch über die öffnungen 7 und 8 in den zylindrischen Körper 1 eintreten und dann das Innere des zylindrischen Körpers 1 durch ein offenes Ende desselben verlassen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß die Hülsen 2,5 durch Rohrabschnitte ersetzt werden, die konzentrisch innerhalb des zylindrischen Körpers 1 gelagert sind.

Gemäß dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel sind die öffnungen 7,8 dreieckig. Die Gestalt der öffnungen hängt jedoch davon ab, welche Art der Dosierung gewünscht wird.

So müssen bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel, wo die öffnungsfläche der öffnungen 7,8 proportional zu der relativen Axialbewegung ist, derart, daß der gleiche Erfolg wie mit rechteckigen öffnungen erreicht wird, die öffnungen 8 dreieckig sein. Die öffnungen 7 könnten jedoch erforderlichenfalls trapezförmig verjüngt in Gegenrichtung zu den öffnungen 8 sein, wodurch allerdings der mögliche Einstellbereich verringert würde. Auch wäre die Strömung nicht gleichmäßig zwischen den öffnungen 7 und- 8 aufgeteilt, Um den Einstellbereich zu vergrößern, können die öffnungen 8 langer sein als die öffnungen 7*

In gleicher Weise müssen die Offnungen 8 eine parabolförmige Gestalt annehmen, wenn die Fläche der öffnungen 7» 8, die für den Strömungsdurchtritt offen ist, proportional dem Quadrat der relativen axialen Bewegung sein soll.

Wenn die öffnungen 7,8 in einer Nullstellung des zylindrischen Körpers 1, d.h. bei χ = a, vollständig abgesperrt werden sollen, dann müssen die öffnungen 8 an einen Punkt gelangen, an dem die Strömung abgesperrt 1st.

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Es ist tatsächlich möglich, die Gesamtdurchtrittsfläche für die Strömung durch die öffnungen 7,8 proportional jeder monoton ansteigenden Funktion zu machen.

Die Erfindung gestattet die Dosierung großer Strömungen.

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Claims

P a t e η t a η s ρ r Ü g h e s

\,JDosierventil für Strömungsmittel* bestehend aus einem gelochten zylindrischen Körper und einem ersten und einem hierzu axial distanzierten zweiten Röhrabschnitt, die konzentrisch zu dem zylindrischen Körper liegen und in letzterem eingepaßt sihdi "-'■' wobei der zylindrische Körper und die Rohrabschnitte relativ zueinander in Achsrichtung beweglich sind, '

dadurch gekennzeichnet,

daß der zylindrische Körper mit ersten und zweiten axial im Abstand zueinander liegenden Öffnungen (7,8) ausgestattet ist, deren Querschnittsflache sich in Achsrichtung ändert, daß die ersten und zweiten öffmmgen (7,8) durch den ersten bzw. zweiten Rohrabschnitt (2,3) in einem Ausmaß abgedeckt werden, das von den relativen Axialstellungen zwischen zylindrischem Körper (l) und Rohrabsehnitten (2,5) abhängt, und daß weitere öffnungen (12-14) vorgesehen sind, durch die Strömungsmittel aus- bzw. eintreten kann, das in den zylindrischen Körper durch die ersten und zweiten öffnungen eingetreten ist oder durch diese aus dem zylindrischen Körper austritt, wobei der zylindrische Körper (1) und die Rohrabschnitte (2,» relativ zueinander axial so beweglich sind, daß entweder nur die wirksame Strömungsflache der ersten (7) oder zweiten öffnungen (8) verändert wird oder die wirksame Strömungsfläche sowohl der ersten als auch der zweiten öffnungen (7_s'ö) gleichzeitig geändert wird.

2. Dosierventil nach Anspruch 1, - . .

dadurch gekennzeichnet,. , daß der zylindrische Körper (1) relativ zu den Rohrabsehnitten (2,3) drehbar ist. -.-..-.'".-... ■■.- - v-

5« Dosierventil nach den Ansprüchen 1 oder 2, .-. .= .-.-■..■ · dadurch geken. nzeic h η et, .

dais der erste Rohrabschnitt (2) axial festgelegt ist und daß sowohl der zylindrische Körper (l) als auch der zweite Rohrabschnitt (3) axial beweglieh sind. ■ ,■ -

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4. Dosierventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrabschnitte von Hülsen (2,3) gebildet werden, die um den zylindrischen Körper herumgelegt und auf diesem gelagert sind.

5· Dosierventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die öffnungen (12-14) in dem zylindrischen Körper (1) und der ersten Hülse (2) vorgesehen sind und ständig miteinander in Verbindung stehen.

6. Dosierventil nach den Ansprüchen 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß eine Gruppe von im Winkelabstand angeordneten ersten öffnungen (7) und eine Gruppe von im Winkelabstand angeordneten zweiten öffnungen (ö) vorgesehen ist.

7. Dosierventil nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche der ersten öffnungen (7) sich axial im Gegensinn zu der Querschnittsfläche der zweiten öffnungen (8) ändert.

8. Dosierventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennz eichnet , daß die ersten und/oder zweiten öffnungen (7*8) dreieckig sind.

9· Dosierventil nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten öffnungen gleiche Größe und Gestalt aufweisen. ·

10. Dosierventil nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,

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daß der axiale Abstand (1) zwischen entsprechenden Enden von ersten und zweiten öffnungen (7*8) im wesentlichen •gleich ist dem axialen Abstand zwischen entsprechenden Enden (10,11) von erste» und zweitem Rohrabschnitt (2,3) und daß die entsprechenden Enden als Steuerschieber für die ersten und zweiten öffnungen dienen.

11. Dosierventil nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um die relativen Axialstellungen zwischen zylindrischem Körper und Rohrabschnitten in Abhängigkeit von einer Mehrzahl unterschiedlicher Variabler einzustellen.

12. Dosierventil nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um den Strömungsmitteldruckabfall über dem Dosierventil zu verändern, um damit die Strömung durch die öffnungen hindurch zu ändern.

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