DE3115187A1 - "ventil mit drehbar angeordnetem ventilkoerper, insbesondere zum dosieren der brennstoffreichen gase von staustrahl-raketentriebwerken" - Google Patents

Description

Messer schmitt-Bölkow-Blohm ⁴I O „tobrunn, 10.4.1981

Gesellschaft mit — T01-Hn/er beschränkter Haftung
München 8964

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

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 Druchflußmengen 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.

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 mehrere Leitungen zu einer Hauptbrennkammer strömen, der Luftsauerstoff zur stöchiometrischen Endverbrennung zugeführt wird, Feststoffpärtikelchen im heißen Gasstrom an. Diese Partikelchen 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 leicht^gängig 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 Funktionsfähigkeit garantiert ist.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß der Ventilkörper - in seiner Drehebene betrachtet - 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 leicht^gängig, 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 beibeitige 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 Leichgängigkeit des Ventils nicht beeinträchtigt wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung dargestellt. Es zeigen

Fig. 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 II-II gemäß Fig. 1,

Fig. 1a einen Ausschnitt aus Fig. 1,

mit dem um 180° weitergedrehten Ventilkörper, der in dieser Stellung den größten gesteuerten Querschnitt freigibt,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in der Fig. 1 und die

Fig. 4 und 5 sowie 6 weitere Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Ventilanordnungen.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, werden in einer Vorbrennkammer 1 durch Abbrand eines festen Brennstoffes 2 mit Sauerstoffunterbilanz brennstoffreiche heiße Gase G erzeugt, 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 Yentilkörper 5 installiert, der in seiner Drehebene betrachtet 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 Keil schneide ist mit 5b bezeichnet. Die Welle 7 wird in beliebiger Weise angetrieben, z.B. über ein Getriebe 8 von einem Elektromotor 9.

In Fig. 1a ist der Ventilkörper 5 bezüglich der Fig. 1 in Umfangsrichtung um 180° gedreht gezeichnet, d.h. die Keilschneide 5b zeigt nunmehr in Richtung Vorbrennkammer \, wodurch der größte Ventilguerschnitt der Ventildurchtrittsöffnung bestimmt wird. Dagegen sperrt in Fig. 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 Fig. 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 Figuren 4 und 5 hervorgeht, können auch zwei Ventilkörper 5 nebeneinander auf einer Welle 7 angeordnet sein, wobei in Figur 4 das Ventil in Offenstellung und in Figur 5 das Ventil in Schließ- bzw. Minimalstellung gezeigt ist.

Es kann aber auch jeder Ventilkörper 5, wie in Fig. 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.

Leeseite

Claims (1)

1. Patentansprüche

   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 gekennz:eichnet/ daß der Ventilkörper (5) - in seiner Drehebene betrachtet - als scheibenförmiger Keil ausgebildet ist, dessen Keilrücken (5a) die Ventildurchtrittsöffnung ganz, verschließt 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. T/bis 3i . dadurch gekennzeichnet / daß zwei. Ventilkörper (5) nebeneinander auf einer gemeinsamen Welle (7) angeordnet sind.

   5. Ventil nach einem oder mehreren der Ansprüche ΐ 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 gekennzeich net/ daß beide Wellen (7) unabhängig voneinander angetrieben sind.