DE2731840A1

DE2731840A1 - Waermeaustauschsystem fuer stroemende medien, vorzugsweise in luft- und raumfahrzeugen

Info

Publication number: DE2731840A1
Application number: DE19772731840
Authority: DE
Inventors: Hermann Fahmueller
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1977-07-14
Filing date: 1977-07-14
Publication date: 1979-02-01
Also published as: GB2001152A; DE2731840C2; IT7825597A0; IT1108974B; GB2001152B

Description

Wärmeaustauschsystem für strömende Medien, vorzugsweise in Luft- und Raumfahrzeugen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wärmeaustauschsystem für strömende Medien, vorzugsweise in Luft- und Raumfahrzeugen, welches zum Heizen und/oder Kühlen an eine das Heiz- bzw. Kühlmedium transportierende Hauptströmung angeschlossen ist, in dessen Bypass sich ein geeignetes, steuerbares durch gleitende Kolben geführtes Schließorgan befindet, das mit wachsender Menge des Medienstromes geöffnet wird, wobei das Zusammenführen der Bypass-Strömung mit der Hauptströmung über

einen Ejektor erfolgt nach Patent (Patentanmeldung

P 26 38 668 vom 27.08.76).

In diesem Wärmeaustauschsystem ist innerhalb des Ejektors der Querschnitt der Bypass-Strömung stufenlos von der geschlossenen Stellung bis zur maximal möglichen Öffnung verstellbar. Als Abdichtelement zwischen den beiden Leitungen der Hauptströmung und des Bypass dient ein gleitender Kolben. Dieser hat in bestimmten Betriebszuständen den Nachteil der Leckage, die kurzzeitig zwar nicht sehr ins Gewicht fallt, die jedoch über längere Betriebszeiten beachtliche Verlustleistungen zur Folge hat. Bei geringeren Triebwerksverbräuchen, bei denen generell der Bypass geschlossen bleibt, und die gesamte Fördermenge zu Kühlzwecken im Wärmetauscher gebraucht wird, soll erreicht werden, daß Leckageverluste durch die erwähnten Kolbenspalte vermieden werden. Der Druckabfall über den Wärmetauscher entspricht in etwa dem Differenzdruck am Kolben und treibt entsprechend die Leckage durch den Kolbenspalt. Hierdurch können Druckverluste bis zu 15 % entstehen.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aufgezeigten Nachteile zu vermeiden und eine Einrichtung vorzuschlagen, die zuverlässig die erwähnten Leckagen vermeidet. Erreicht wird dies erfindungsgemäß dadurch, daß die gleitenden Kolben durch Membrankolben ergänzt bzw. ersetzt werden. Hierdurch wird an der betreffenden Stelle bzw. in dem betreffenden Bereich um den Ejektor in einfacher und zuverlässiger Weise eine absolute Abdichtung erreicht. Insbesondere wird vermieden, daß die bisher anfallende Leckage-Menge bei geöffnetem Bypass für den Treib— strahl verlorengeht.

Durch die Erfindung läßt sich ein weiteres Problem in überraschend einfacher Weise lösen. Das sich mit wachsender Menge des Medienstromes öffnende Schließorgan stand bisher unter dem Druck einer Schraubenfeder, die möglichst eine gleichbleibende Schließkraft haben soll, damit in jeder Situation eine optimale Durchsatzanpassung gewährleistet ist. Eine solche Federcharakteristik läßt sich jedoch bei den beengten Platzverhältnissen in der Regel nicht realisieren, so daß in der Praxis nach dem öffnen des Schließorgans bei steigendem Durchsatz eine größere Medienmenge durch den Wärmetauscher geleitet wird als an sich notwendig, mit dem besonderen Nachteil, daß der Druckabfall im Wärmetauscher steigt und dementsprechend auch die Treibstrommenge für den Ejektor abnimmt. Die Erfindung bietet in überraschend einfacher Weise an, einen gleichbleibenden Federdruck mittels zweier Membranen unterschiedlicher Fläche nach Art eines Differentialkolbens zu erzeugen.

In den Fällen, in denen die interne Regelung des erfindungsgemäßen Systems nicht ausreicht, besteht im Rahmen der Erfindung weiter die Möglichkeit, über einen Druckleitungsanechluß von außen her aktive Steuerkräfte in das System einzubringen·

Die Erfindung ist anhand der folgenden Abbildungebeechreibung näher erläutert. Es zeigent

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Pig. 1 ein Wärmeaustauschsystem mit Hauptströmung und Bypass und zusätzlicher Steuerungsmöglichkeit von außen;

Fig. 2 grundsätzlich das gleiche System gemäß Fig. 1, jedoch mit Doppelmembran.

In dem System gemäß Fig. 1 bezeichnen die Pfeile A-D den Haupt- bzw. Kühlstrom, während die beiden Pfeile A und £ den Bypass-Strom darstellen bzw. andeuten. Das Regelorgan 1 wird durch Druck einer Schraubenfeder 2 in Schließstellung gehalten, entsprechend der zeichnerischen Darstellung oberhalb der Mittellinie 3· Als Führungselement innerhalb des Gehäuses 4 dient ein Kolben 5, der an der Innenfläche 6 des Gehäuses 4 gleitet und somi^ das eine Ende des Regelorgans 1 zentriert. Um Leckage-Verluste durch den gleitenden Kolben 5 zu vermeiden, ist erfindungsgemäß in dem System gemäß Fig. 1 ein Membrankolben 7 vorgesehen.

Der Kolben 5 ist damit als Druckbegrenzer überflüssig geworden. Auch β* kenn vollends entfallen, wenn die betreffende Führung des Regelorgans 1 anderweitig gelöst wird. Für den Fall, daß auf den Kolben 5 nicht verzichtet wird, empfiehlt es sich im Rahmen der Erfindung, DurchbrUche 8 vorzusehen, damit der Druckaufbau an dem Membrankolben 7 ungehindert erfolgen kann.

Der Druckaufbau auf der anderen Seite des Membrankolbens 7 ist durch DurchbrUche 9 im Regelorgan 1 gewährleistet. Dieser Druck aufbau kann auch über einen Druckleitungsstutzen Io erfolgen bzw. ergänzt werden. Für eine absolute Steuerung dieses Druckes ist es jedoch erforderlich, daß die Durchbrüche 9 geschlossen werden. Der Wärmetauscher gem. Fig. 1 trägt das Bezugszeichen 11.

Das in Fig· 2 gezeigte System entspricht in seiner Funktion grund- eltslich denjenigen der Fig. 1. Auch hier deutet die Pfeilgruppe

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A-D den Haupt- bzw. Kühlstrom an, der durch einen Wärmetauscher 12 geleitet wird. Die Pfeile A und E bezeichnen den Bypass-Strom.

Das Wesen des erfindungsgemäßen Systems gemäß Fig. 2 besteht darin, daß durch die beiden Membrankolben 13 und 14 unterschiedlicher Fläche ein Differentialdruck erzeugt wird, wodurch die beiden Kolben gleich einem Differentialkolben wirken. Die Kammer 15 zwischen den beiden Kolben 13 und 14 iet über einen Auslaß 16 mit der Umgebung verbunden. Über den Auslaß 16 besteht auch die Möglichkeit, einen aktiven Steuerdruck in das erfindungsgemäße System einzuleiten.

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Claims

Patentansprüche

1. Wärmeaustauschsystem für strömende Medien, vorzugsweise in Luft- und Raumfahrzeugen, welches zum Heizen und/oder Kühlen an eine das Heiz- bzw. Kühlmedium transportierende Hauptströmung angeschlossen ist, in dessen Bypass sich ein geeignetes, steuerbares durch gleitende Kolben geführtes Schließorgan befindet, das mit wachsender Menge des Medienstromes geöffnet wird, wobei das Zusammenführen der Bypass-Strömung mit der Hauptströmung über einen

Ejektor erfolgt nach Patent (Patentanmeldung

P 26 38 668 vom 27.09.7$, dadurch gekennzeichnet , daß die gleitenden Kolben (5) durch Membrankolben (7,13,14) ergänzt bzw. ersetzt sind.

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ORIGINAL INSPECTED

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2. Wärmeaustauschsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß zur Erzielung einer auf das Schließorgan wirkenden gleichbleibenden Schließkraft eine Membrankombination (13,14) unterschiedlicher Fläche vorgesehen ist.

3. VJärrneaus tauschsys tem nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß zum Einbringen aktiver Steuerkräfte von außen Druckleitungsanschlüsse (lo,16) vorgesehen sind.

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