DE1773779A1

DE1773779A1 - Stroemungsfestellvorrichtung

Info

Publication number: DE1773779A1
Application number: DE19681773779
Authority: DE
Inventors: Glaze Stanley George
Original assignee: Hobson Ltd H M; HM Hobson Ltd
Current assignee: Hobson Ltd H M; HM Hobson Ltd
Priority date: 1967-07-05
Filing date: 1968-07-05
Publication date: 1972-02-10
Also published as: GB1178048A; DE1773779B2; DE1773779C3; FR1571876A; US3521655A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Weickmann, 1773779

Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl-Phys. Dr. K. Fincii Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Hubbk

LÖ3M I MÖNCHEN 27, DEN MOHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 411921/22

H.M. Hobson Limited, Africa House, Kin^sway, Londoa,

V/.C.2, England

Strömungsfegtstellvorrichtung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Strömungofeststellvorrichtung, welche insbesondere zum Feststellen des Vorhandenseins von hohen Temperaturen in der Turbine eines Strahltriobwerk-Flugaeuga verwendet v/ird.

Dabei wird eine Prüfeinrichtung in form eines Strömungsoaüillabo.'s zusammen mit einem verstärkenden und anzeigenden Strömun^ssysteii verwendet, wobei sehr wenig bewegliche Teile vorhanden sind. _.,„

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Strämun^sverstärker und Strömun^soszillatoren 3ind bekannt; typische Beispiele derartiger .-.nordnungen sind in den fig. 1 und 2 der Zeichnung dargestellt.

Wird ein Gas- oder !Flüssigkeitsstrahl durch eine Einlaßdüse I (Fig. l) geleitet, 30 strömt er längs der einen oder anderen von zwei geeignet angeordneten Y/äuden ^T,f, und \l₀ au einem Auslaß 0, oder Op. Ler Strahl kann durch die Wirkung von Druckimpulsen an Steueröffuungen C,, Op von einer Wand auf die andere umgeschaltet v/erden, wobei die Aordnung wie ein Verctärker analog zu einen Triodenventil wirkt. V/erden zwischen den Auslassen und denSteueröffnungen Rückkopplungsdurchlässe F-, und Fp vorgesehen, so wirkt die Anordnung als Oszillator. Wird der Strahl auf die Wand W-, geschaltet, so gelangt ein Drucksignal durch den. Rückkopplungsdurchlaß F, zur Steueröffnung C, und schaltet den Strahl auf die andere Wand um, wenn dieser die öffnung G, erreicht. Die Frequenz der Umschaltung vom einen Auslaß auf den anderen ist eine Funktion der AusbreitungsgeBchwindigkeit des Drucksignals über einen festen Abstand und eine Funktion der Temperatur des in den Einkß I eintretenden strömenden Mediums. Ist das strömende Medium ein Gas, so ist dJ e Frequenz proportional zur Quadratwurzel der absoluten Temperatur des strömenden Mediums.

Die in Fig. 2 dargestellte Anordnung wirkt ebenfalls als

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Oszillator. 3ei£e Anordnungen erzeugen na jeäenAuslaß eine Fol^e vo:i Druckinpuloen nit einer Impulsfolgefrequens, welcho eine FunktiGu der Temperatur dos Eintretens des ströHeudeti Mediums ist.

Wird die Vorrichtung geniäß der 'Erfindung als iemperaturfühler verwandet, so v/erdea otrömurigsvoz'richtungen verwendet, die durch. Luft betätigt v/erdea. 3ei geeigneten Modifikationen des Systems können auch 3tröiaungsvorrichtungen verwendet v/erden, welche -durcli eine l'lüssickeit betätigt v/erden. Dies gilt beispielsweise für denPall, wenn das spezifische Gewicht oder der Elastizitätsmodul für Druck (Kehrwert der Kompressibilität) einer I'lüssigkeit gemessen v/erden soll. Dies ist möglich, weil die Schallgeschwindigkeit in einer Flüssigkeit eine eindeutige Punktion des Verhältnisses des spezifischen Gewichtea zum Blastizitätsnodul für Druck der Flüssigkeit ict.

ii no otrömurigsfeststellvorrichtung ist gemäß der-Erfindung durch folgende Merkmale gekennzeichnet:- GJfieu 'vln fühler wirkenden Strömun^sossillator, welcher ei no erste PoIgC von Drucklmpuloen uit einer einer festzustellender: variablen entsprechenden Impulsfolgefrequenz eraeugt,

■einen-Strömungsoszillator variabler j3ßq.uena, welcher eine sweite Polge von' Drucktmpulsen erzeugt, _f^<f>W^

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einen otrömungsverstärker,

eine !Einrichtung zum. Eingeben der vom lühleroszillator gelieferten Impulsfolge in eine Steueröffnung des Strömungsverstärkers, und-

zum Eingeben der vom Strömungsoszillator variabler Frequenz gelieferten Impulsfolge in die andere Steueröffnung des Strömungsverstärkers,

eine Betätigungseinrichtung, die auf entgegengesetzten P Seiten dem an den Auslassen des Strömungsverstärkers entwickelten Drücken ausgesetzt ist, und eine durch die Betätigungseinrichtung gesteuerte Einrichtung zur Einstellung des Strömungsoszillators variabler Frequenz, derart, daß die Folgefrequenz der durch diesen Oszillator erzeugten Impulse in Übereinstimmung mit der Folgefrequenz der durch den Fühloszillator erzeugten Impulse gebracht wird.

^ Die Betätigungseinrichtung nimmt dabei eine Stellung ein, welche der Impulsfrequenz des Fühleroazillators und damit der festgestellten !Temperatur entspricht.

Wird die Feststellvorrichtung zum Feststellen der Temperatur in der Turbine eines Strahltriebwerks verwendet, so ist as für die auf die Feststellvorrichtung folgenden btufen sehr wesentlich, daß sie durch kühlere luft betätigt werden; diese kühlere Luft kinn. beispielsweise

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vom Ausgang der ersten oder zweiten Kompressorstufe des Strahltriebwerks gewonnen werden. In einem derartigen Fall müssen die nachfolgenden Stufen Einrichtungen zur Sliminierung der auf Druckvariationen und lemperaturvariationendieser kühleren Luft beruhenden Effekte aufweisen.

■"in Ausführungsbeispiel einer lernperaturfeststellvorrichtung gemäß der Erfindung i3t schematisch in Pig· 3 der Zeichnung dargestellt.

Diese Vorrichtung umfaßt e:^:.nen Strömungsoszillator 1, der in Pig. 1 dargestellten Art, auf dessen Eingang Luft mit hoher Turbinentemperatur gegeben wird. Die Auslässe des Oszillators 1 sind an z-woi Steueröffnungen eines otrömungsverstärkers 2 angeschaltet, der als.Rela.is-Flip-Plop wirkt und durch auf seinen. Einlaß gegebene kühlere Luft betätigt wird. 3in Auslaß des YerBtärkers 2 ist luftoffen, während an seinem Ausgang sine Impulsfolge mit angenähert rechteckiger !Form erzeugt wird. Die ImpulBfolgefreq.uenz dieser Impulse iat die gleiche wie die der vom Fühler 1 gelieferten Impulse, d.h. die Impulsfolgefrequenz iat ein Maß für die Temperatur der Hochtemperatur luft. Dieae Impulse v/erden über eine direkte Leitung 3 und eine längere Verzögerungsleitung 4 auf die Steueröffnungen eines proportionalen pulsbreiten Modulators 5 gegeben, dessen einer Ausgang wiederum

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ν- luftoffen ist.

Beim Ankommen eines Impulses der Steueröffnung des Modulators 5 über die direkte Leitung 3 wird der .-jtrahl kalter Luft, v/elcher auf dessen Eingang gegeben wird, auf den nicht luftoffenen Auslaß umgeschaltet. Beim Ankommen eihes Impulses am anderen Steuereingan^j duroli die Verzögerungsleitung 4 v/irü der Strahl auf den luitoffeuen Auslaß aurückge'sehaltet. Das Ausgangssignal des Modulators 5 "besteht daher in einer i'olge von mpulsen IO der gleichen Impulsfolgefreq.uenz wie die der Impulse von S'ühler 1. Die Impulsbreite ist jedoch entsprechend der Zeitdifferenz der Signalausbreitung durch die Leitungen 3 und 4 ujn eine konstante reduziert. .Sin ebenfalls durch kalte Luft betätigter Strömungsoszillator 5 erzeugt eineImpulsfolge mit einer Irapulsfolgefrequenz, welche durch die effektive Länge einer Blattfeder 7 bestimmt wird· Diese Blattfeder öffnet und schließt periodisch eine der Steuer« öffnungen des Ströwängsoszillators 6. Diese Impulsfolge wird durch einen dein Modulator 5 gleichen pulsbreiten Modulator 8 in eine Impulsfolge 1OA umgeformt, wobei die gleiche konstante Breite wie bei den Impulsen der I'oIge 10 vorhanden M. Die Impulsfolgefrequenz wird jedoch durch die Blattfeder bestimmt. Die Impulse der Impulsfolgen 10 und 10Λ besitzen auch die gleiche Am-

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plitude, da sie von luft mit dem gleichen Zuführungsdruck abgeleitet -werden. Die Impulsfolgen IO und 1OA werdet! auf die Steueröffnungen eines Flip-Flops 11 gegeben. Die Auslässe des Flip-Flops 11 erhalten daher den Speisestrahl gemäß dem Druckdifferential an den Steueröffnungen; wird angenommen, daß der Flip-Flo^ lediglich beim Empfang eines Impulsiifferentials schaltet" und das Ausgangssignal in diesem Zustand hält, bis sich das Differential umkehrt, so ist der Mittelwert des Ausgangssignnls an einem Auslaß proportional zum Frequenzfehler, wobei das Ausgangssignal an dem der Steueröffnung abgekehrten Auslaß mit der größten Frequenz dae größere ist-, da das jenen Zustand erzeugende Differential öfter auftritt.

Dae AuGC'.tngssign.-il des Flip-Flops 11 wird weiterhinduro'i oir.fj nachfolgende Stufe Ir¹ vcratärlrt und auf e'non i'..-jtäti.;ungökol)en 13 gegeben. Line weitere Glättung dos impulsförmigen Ausganges j g na Is^- tritt durch Intejrationen aufgrund den Volumenu und der Masse des Betöt-igungokolbens auf. Der Betätigungßkolben 13 beschleunigt proportional zu und in einer dichtung entoprecherid der Größe und dem Vorzeichen des Freguenzfehlers. Dieoe Beschleunigung ist auch proportional zum Speisedruck, wie er In den Ausgangs leitungen der Endstufe 12 wieder gewonnen .wird·

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Wird der Betäti^ungskolben so eingebaut, daß er die effektive länge der Blattfeder 14 über ein Verbindungsstück 14 und damit die Frequenz der Impulsfolge 1OA verändert, so wird unabhängig vom Druckniveau ein ITüllwert erreicht. Dieee durch den Kolben 13 eingenommene Nullstellung ist daher ein Maß für die Temperatur der in den Fühler 1 einiaetenden Luft.

Wie einzusehen "ist", werden Temperatur- und Druckänderunjen der kalten Luft durch die identischen Modulatoren 5 und 8 eliminiert, wobei die Impulse beider Impulsfolgen, die gleiche Höhe und Breite haben.

Der Kolben 13 kann aur Betätigung einer Temperaturanzeige einer iiadel oder eines Ausflußventils im Brennstoffzufuhr ungs sy stein verwendet v/erden, um die -Brennstoffzufuhr zum Strahltriebwerk als .!Funktion dor Änderung der Triebwerksturbtnentemperatur zn regeln. Auf diese "weise kann die Turbinuntemperatur im Bedarfsfall durch RedEierung der Brennstoffzufuhr begrenzt werden. Die Vorrichtung kann auch zur Regelung der Brennstoffzufuhr während Beschleunigingsperioden verwendet werden, um ein Kompressorschwingen zu verhindern.

- Patentansprüche -

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Claims

- 9 Patentansprüche

■ 1. StrömungsfeststellvOrrichtung, gekennzeichnet durch. e^;nen als Fühler wirkenden. Strömungsoszillator (l), welcher eine erste Folge von Druckimpulsen mit einer einer festzustellenden variablen entsprechenden. Impulsfolgefrequenz erzeugt, einen strömenden Oszillator (6) variabler Frequenz, welcher eine zweite Folge von Druckimpulsen erzeugt, einen Strömungsverstärker (2), eine -Einrichtung zum Eingeben der vom Fühlerossillator gelieferten Impulse in einer Steueröffnung des Strömungsverstärkers und zum Eingeben der vom Strömungsoszillator variabler Frequenz gelieferten Impulsfolge in die andere Steueröffnung des Strömungsverstärkers, eine Betätigungseinrichtung (13), die auf entgegengesetzten Seiten den an den Auslässen des Strömung Verstärkers enwickelten Drücken ausgesetzt ist, und eine durch die Betätigungseinrichtunggesteuerte !Hinrichtung (7) zur Einstellung des Strömungsoszillators variabler Frequenz, derart, daß die Folgefrequenz der durch diesen Oszillator er* zeugten Impulse in Übereinstimmung mit der Folgefrequenz der durch den lühleroszillator erzeugten Impulse gebracht wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Feststellung einer lemperatur,, dadurch gekennzeichnet» daß der Fühler-

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oszlILator (l), der Strömungsoszillator (6) variabler Frequenz und der Strömungsverstarker (2) durch Ljuft feetätigt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch Γ oder 2, dadurch gekenn-, zeichnet, daß die Einrichtung (7) zur Sinstellung der Impulsfolgefrequenz der von dem Strömungsoszillator (6) variabler Frequenz erzeugten Impulse als Blatt-

fe feder ausgebildet ist, deren effektive Län^e durch die Betätigungseinrichtung (13) einstellbar ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Feststellung der Temperatur in der Turbine eines Strahltriebwerks, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (6) variabler Frequenz und der Ströraungsverstärker (2) im Vergleich zum Fühleroszillator (1) durch kältere Luft betätigt sind und daß zwischen den Impuls-ereeugenden Strömungsoszillatoren und dem Yer-

™ stärker identische Strömungs-Pulsbreitenmodulator^n (5,8) vorgesehen sind, welche ebenfalls durch die kältere luft betätigt sind.

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