DE19900339B4 - Method and device for determining the flow cross-sectional area of an obstacle - Google Patents
Method and device for determining the flow cross-sectional area of an obstacle Download PDFInfo
- Publication number
- DE19900339B4 DE19900339B4 DE1999100339 DE19900339A DE19900339B4 DE 19900339 B4 DE19900339 B4 DE 19900339B4 DE 1999100339 DE1999100339 DE 1999100339 DE 19900339 A DE19900339 A DE 19900339A DE 19900339 B4 DE19900339 B4 DE 19900339B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- obstacle
- flow
- gas
- pressure
- reservoir
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
- G01B21/28—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring areas
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B13/00—Measuring arrangements characterised by the use of fluids
- G01B13/20—Measuring arrangements characterised by the use of fluids for measuring areas, e.g. pneumatic planimeters
Abstract
Verfahren
zum Ermitteln des effektiven Strömungsquerschnitts
eines Hindernisses (7) in einer Gasströmungspassage(3), wobei ein
Gasbehälter
(1) bereitgestellt wird,
das Hindernis zur Kommunikation mit
einer gesteuerten Gasströmung
angeordnet wird, die von einem Vorratsbehälter (1) durch Strömungssteuermittel
(2, 9) strömt,
und daraufhin
die Strömungssteuermittel
(9) zum Ermöglichen
einer transienten Strömung
von unter Druck stehendem Gas durch das Hindernis (7) aus dem Vorratsbehälter betätigt werden, wobei
durch Halten des Verhältnisses
des Gegendrucks des Hindernisses zu dem Gasdruck in dem Vorratsbehälter unterhalb
eines kritischen Werts eine Gasströmung unter Schallgeschwindigkeitsbedingungen
vorübergehend
an dem Hindernis aufrecht erhalten wird.Method for determining the effective flow cross section of an obstacle (7) in a gas flow passage (3), wherein a gas container (1) is provided,
the obstruction is arranged for communication with a controlled gas flow flowing from a reservoir (1) through flow control means (2, 9), and then
the flow control means (9) are actuated to allow a transient flow of pressurized gas through the obstruction (7) from the reservoir, whereby maintaining the ratio of the backpressure of the obstruction to the gas pressure in the reservoir below a critical value, a gas flow under sonic velocity conditions is temporarily maintained at the obstacle.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln der effektiven Strömungsfläche bzw. Anströmungsfläche bzw. Strömungsquerschnittsfläche eines Hindernisses in einer Gasströmungspassage. Insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Messen der Schaufel- oder Düsenfläche bzw. des Schaufel- oder Düsenquerschnitts einer Gasturbinenmaschine zum Anpassen der Schaufel an die Schaufelfläche einer Kompressorturbine und einer Triebwerksturbine.The The present invention relates to a method and an apparatus for determining the effective flow area or Inflow area or Flow cross-sectional area of a Obstacle in a gas flow passage. In particular, but not exclusively, the invention relates a method for measuring the blade or nozzle surface or the blade or Nozzle area a gas turbine engine for adjusting the blade to the blade surface of a Compressor turbine and an engine turbine.
Die Größe einer Turbinenschaufel (auch als Düse bekannt) spielt eine wesentliche Rolle beim Leistungsvermögen von Gasturbinenmaschinen, weil sie den Arbeitspunkt auf bzw. in dem Kompressorverzeichnis ändert. Jegliche Änderung der Turbinenschaufelfläche führt zu einer erneuten Anpassung der Maschine auf ein unterschiedliches Gasgeneratordrehzahl-, Massendurchsatz- und Kompressordruckverhältnis. Eine Vergrößerung der Schaufelfläche einer Kompressorturbine (CT) bei konstant gehaltener Schaufelfläche einer Triebwerksturbine (PT) hat die Auswirkung, dass die Gasgeneratordrehzahl, der Massendurchsatz und das Grundkompressordruckverhältnis bei konstanter Ausgangsleistung abnehmen. Eine Vergrößerung der PT-Schaufelfläche bei unverändert gehaltener CT-Schaufelfläche veranlasst die Maschinen hingegen dazu, die Gasgeneratordrehzahl, den Massendurchsatz und das Kompressordruckverhältnis bei konstanter Ausgangsleistung zu erhöhen.The Size one Turbine blade (also as a nozzle known) plays an essential role in the performance of Gas turbine engines because they have the operating point on or in the Compressor directory changes. Any change the turbine blade surface leads to a re-adaptation of the machine to a different Gas generator speed, mass flow and compressor pressure ratio. A Magnification of the blade surface a compressor turbine (CT) with a constant blade surface of an engine turbine (PT) has the effect that the gas generator speed, the mass flow rate and the base compressor pressure ratio decrease at constant output power. An enlargement of the PT blade surface at unchanged held CT blade surface the machines on the other hand, the gas generator speed, the mass flow rate and the compressor pressure ratio increase at constant output power.
Bei dem Schaufelanpassvorgang auf Grundlage einer effektiven Strömungsfläche handelt es sich um eine aufwendige Maschinenüberho lungsprozedur zum Vorhersagen einer optimalen Maschinenleistung und zum Erzielen eines optimalen Wirkungsgrads und Energieverbrauchs. In ungeeigneter Weise angepasst Schaufeln führen zu einer Maschinenleistung, die schlechter als erwartet ist, was häufig dazu führt, dass die Maschine beim Test ausfällt und dass der Kraftstoffverbrauch erhöht ist.at the blade adjusting operation based on an effective flow area It is an elaborate machine overhaul procedure for predicting Optimum machine performance and optimum performance Efficiency and energy consumption. Inappropriately adapted blades to lead to a machine performance that is worse than expected, what often causes that the machine fails during the test and that the fuel consumption is increased.
Wegen der nicht akzeptabel hohen Kosten und der Schwierigkeit beim Bereitstellen einer stationären Gasströmung bzw. eines stationären Gasdurchsatzes bei Schallgeschwindigkeit nutzen die meisten Maschinenüberholungsanlagen eine Strömungs- bzw. Durchsatzeinrichtung, welche die Schaufelfläche bei Strömungsvorgängen bzw. – durchsätzen im Geschwindigkeitsbereich unterhalb der Schallgeschwindigkeit misst. Beim tatsächlichen Maschinenbetrieb sind die Schaufeln jedoch gedrosselt (oder nahezu gedrosselt) und die Gasgeschwindigkeit an der Schaufelengstelle befindet sich auf Schallgeschwindigkeit oder nahezu auf Schallgeschwindigkeit. Aufgrund ihrer Unfähigkeit, die tatsächlichen Schallströmungsvorgänge bzw. -durchsätze zu simulieren, stellt die Unterschallgeschwindigkeitsströmungs- bzw. -durchsatzeinrichtung eine weniger genaue und weniger konsistente Messung der Schaufelfläche bereit, wodurch das Problem von Maschinenversagen aufgrund nicht korrekter Schaufelanpassung wächst.Because of the unacceptably high cost and difficulty of deploying a stationary gas flow or a stationary one Gas throughput at the speed of sound use most machine overhaul systems a flow or Durchsätzeinrichtung which the blade surface in flow processes or - throughputs in the speed range measures below the speed of sound. When actual Machine operation, the blades are throttled (or nearly throttled) and the gas velocity at the vane throat is at the speed of sound or near the speed of sound. Because of her inability the actual Sound flow processes or -durchsätze simulates the subsonic velocity flow or Throughput device a less accurate and less consistent Measurement of the blade surface ready, which does not solve the problem of machine failure correct blade adjustment grows.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, durch welche die Ungenauigkeit und Inkonsistenz, die mit herkömmlichen Techniken zum Messen der Gasströmung bzw. des Gasdurchsatzes durch ein Hindernis sowie für den Schaufelanpassvorgang verbunden sind, verringert bzw. beseitigt sind.A The object of the present invention is a method and to provide a device through which the inaccuracy and inconsistency with conventional Techniques for measuring gas flow or the gas flow through an obstacle and for the Schaufelanpassvorgang are connected, reduced or eliminated.
Gelöst wird diese Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 20. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Is solved this task with regard to the method by the features of Claim 1 and in terms of the device by the features of claim 20. Advantageous developments of the invention are in the subclaims specified.
Gemäß einem Aspekt schafft die vorliegende Erfindung demnach ein Verfahren zum Ermitteln des effektiven Strömungsquerschnitts eines Hindernisses in einer Gasströmungspassage, und aufweisend Bereitstellen eines Gasbehälters, Anordnen des Hindernisses zur Kommunikation mit einer gesteuerten Gasströmung, die von einem Vorratsbehälter durch Strömungssteuermittel strömt, und daraufhin Betätigen der Strömungssteuermittel zum Ermöglichen einer transienten Strömung von unter Druck stehendem Gas durch das Hindernis aus dem Vorratsbehälter, wobei durch Halten des Verhältnisses des Gegendrucks des Hindernisses zu dem Gasdruck in dem Vorratsbehälter unterhalb eines kritischen Werts, eine Gasströmung unter Schallgeschwindigkeitsbedingungen vorübergehend an dem Hindernis aufrecht erhalten wird.According to one Accordingly, the present invention provides a method for Determining the effective flow cross section an obstacle in a gas flow passage, and having Providing a gas container, Arranging the obstacle for communication with a controlled Gas flow, the one from a reservoir by flow control means flows, and then press the flow control means to enable a transient flow of pressurized gas through the obstacle from the reservoir, wherein by keeping the relationship the back pressure of the obstacle to the gas pressure in the reservoir below a critical value, a gas flow under sonic speed conditions temporarily is maintained at the obstacle.
Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Ermitteln der effektiven Strömungsquerschnittsfläche eines Hindernisses in einer Gasströmungspassage, aufweisend einen Vorratsbehälter, Mittel zum in Verbindung setzen des Hindernisses mit dem Vorratsbehälter, Strömungssteuermittel zum Ermöglichen einer gesteuerten Strömung von unter Druck stehendem Gas durch das Hindernis ausgehend von dem Vorratsbehälter, um eine Gasströmung unterhalb Schallgeschwindigkeitsbedingung vorübergehend an dem Hindernis aufrecht erhalten zu können, Druckerfassungsmittel, die auf ein Signal ansprechen oder ein Signal bereitstellen, das von dem Gasdruck in dem Vorratsbehälter abhängt, und Zeitgebermittel, die dazu dienen, ein Signal bereitzustellen, das von der Dauer der Gasströmung durch das Hindernis abhängt.According to one In another aspect, the present invention provides a device for determining the effective flow cross-sectional area of a Obstacle in a gas flow passage, having a storage container, Means for communicating the obstruction with the reservoir, flow control means to enable a controlled flow of pressurized gas through the obstacle starting from the reservoir, around a gas flow below sound velocity condition temporarily at the obstacle to be able to maintain Pressure sensing means responsive to a signal or a signal provide, which depends on the gas pressure in the reservoir, and Timer means for providing a signal which on the duration of the gas flow depends on the obstacle.
Das Verfahren und die Vorrichtung können Zeitgebermittel nutzen, die betreibbar sind, das Zeitintervall für einen vorbestimmten Druckabfall in dem Behälter während der Gasströmung durch das Hindernis zu messen. Alternativ können die Zeitgebermittel ein Signal bereitstellen, welches die Austragströmungsdauer steuert, wobei die Drücke am Beginn und am Ende dieser Strömung (oder die Druckänderung) durch die Druckerfassungsmittel gemessen werden.The Method and device can Use timing means that are operable, the time interval for a predetermined pressure drop in the container during the gas flow through to measure the obstacle. Alternatively, the timer means may be on Provide signal that controls the discharge flow duration, wherein the pressures at the beginning and at the end of this flow (or the pressure change) be measured by the pressure detecting means.
Die Erfindung schafft demnach innerhalb ihres Umfangs eine Schallströmungseinrichtung, die in Übereinstimmung mit der thermodynami schen Theorie betrieben werden kann, welche anwendbar ist auf das Ausblasen des Inhalts an komprimiertem Gas eines Tankbehälters auf Atmosphärendruck, wobei eine Schaufel, Düse oder dergleichen Hindernis am Behälterauslass als Hindernis für den Gasstrom angeordnet ist. Schallströmung bzw. mit Schallgeschwindigkeit sich ausbreitende Strömung an der Engstelle der Schaufel kann erzeugt werden, indem das Verhältnis des Gegendrucks der Schaufel zum Gasdruck in dem Behälter unterhalb eines kritischen Werts gehalten wird, und zwar für die gesamte Dauer des Blowdown- bzw. Auslassvorgangs. Die Schaufel oder Düse kann als gedrosselt angesehen werden, wenn die Gasgeschwindigkeit an der Engstelle Schallgeschwindigkeit erreicht.The Invention accordingly provides within its scope a sound flow device, in agreement can be operated with the thermodynamic theory, which applicable is the purging of the contents of compressed gas a tank container at atmospheric pressure, being a blade, nozzle or the like obstacle at the container outlet as an obstacle to the gas flow is arranged. supersonic flow or with sound velocity propagating flow The constriction of the blade can be generated by the ratio of the Counterpressure of the blade to the gas pressure in the container below a critical Value is held for the entire duration of the blowdown or exhaust operation. The shovel or nozzle can be considered throttled when the gas speed reached speed of sound at the bottleneck.
Im Gegensatz zu stationären Strömungsbedingungen verläuft die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte Schallströmung transient, da der Massendurchsatz bei Verringerung des Behälterdrucks und der Temperatur während des Fortschritts des Blowdown-Vorgangs abnimmt. Dessen ungeachtet befindet sich die Strömung auf Schallgeschwindigkeit und die Kosten sind vergleichbar zu denjenigen bei einer Strömungs(mess)einrichtung, die unterhalb der Schallgeschwindigkeit bzw. im Subschallgeschwindigkeitsbereich arbeitet.in the Unlike stationary flow conditions extends the sonic flow provided by the present invention transiently, because the mass flow rate when reducing the tank pressure and the temperature while the progress of the blowdown process decreases. Nevertheless, the flow is at the speed of sound and the costs are comparable to those of a flow meter, which operates below the speed of sound or in the sub-sound velocity range.
Die Erfindung zielt darauf ab, dass die transiente Schall(geschwindigkeits)-austragströmung 5 (fünf) Sekunden dauert, sie dauert jedoch jedenfalls weniger als 80 (achtzig) Sekunden. Bevorzugt hat die Schall(geschwindigkeits)austragströmung eine Dauer zwischen 8 (acht) Sekunden und 15 (fünfzehn) Sekunden. Infolge der begrenzten Zeitperiode für die Austragströmung muss das Volumen des Behälters für die Strömung durch ein Hindernis mit einer Querschnittsfläche zwischen 5 und 25 Quadratinch (zwischen 32,3 und 161 Quadratzentimeter) nicht größer sein als 1500 Kubikfuß (42.475.500 Kubikzentimeter) für einen maximalen Behälterdruck von 125 psi (862 kPa).The The invention aims to ensure that the transient sound (velocity) discharge flow is 5 (five) seconds However, it takes less than 80 (eighty) seconds. Preferably, the sound (velocity) discharge flow has a Duration between 8 (eight) seconds and 15 (fifteen) seconds. As a result of limited time period for the discharge flow must be the volume of the container for the flow through an obstacle with a cross-sectional area between 5 and 25 square inches (between 32.3 and 161 square centimeters) should not be larger as 1500 cubic feet (42,475,500 Cubic centimeter) for a maximum tank pressure of 125 psi (862 kPa).
Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung können das Anordnen eines Hindernisses für die Strömung zwischen dem Behälter und den Strömungs- bzw. Durchsatzsteuermitteln vorsehen oder das Hindernis kann stromabwärts von den Strömungssteuermitteln vorgesehen sein.The The method and the device according to the invention can Arranging an obstacle for the flow between the container and the flow or throughput control means or the obstruction may be downstream of the flow control means be provided.
Die Erfindung lehrt die Verwendung eines Behälters mit einem maximalen Betriebsdruck von nicht mehr als 400 psi (2758 kPa), bevorzugt von nicht mehr als 125 psi (862 kPa).The Invention teaches the use of a container with a maximum operating pressure not more than 400 psi (2758 kPa), preferably not more as 125 psi (862 kPa).
Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf den Schall(strömungs)-austrag bzw. Schallgeschwindigkeits(strömungs)austrag durch ein Hindernis, das einen Querschnitt von zumindest 1 (einem) Quadratinch (6,45 Quadratzentimeter) oder typischerweise zumindest 5 (fünf) Quadratinch (32,3 Quadratzentimeter) aufweist. Die Fläche bzw. die Querschnittsfläche des Hindernisses kann in einem Bereich von 25 (fünfundzwanzig) Quadratinch (161 Quadratzentimeter) bis hin zu 100 (einhundert) Quadratinch (645 Quadratzentimeter) liegen.The Invention is particularly applicable to the sound (flow) discharge or sound velocity (flow) output through an obstacle that has a cross-section of at least 1 (one) Square inch (6.45 square centimeters) or typically at least 5 (five) Square inch (32.3 square centimeters). The area or the cross-sectional area of the obstacle may be in a range of 25 (twenty-five) square inches (161 Square centimeter) up to 100 (one hundred) square inches (645 Square centimeters).
Die Erfindung ist demnach auf die Messung der Fläche eines Gasströmungs- bzw. Durchsatzhindernisses anwendbar, das eine Fläche bzw. eine Querschnittsfläche aufweist, die typisch für diejenige ist, die in Gasturbinenmaschinen zum Tragen kommt.The The invention is therefore based on the measurement of the area of a gas flow or Throughput obstacle applicable, which has a surface or a cross-sectional area, the typical of the one that comes into play in gas turbine engines.
Zumindest gemäß einem ihrer Aspekte nutzt die Erfindung die theoretische Betrachtung, dass der Gasmassendurchsatz durch eine konvergierende Düse einen maximalen Wert erreicht, wenn die Gasgeschwindigkeit an der Engstelle der Schallgeschwindigkeit entspricht (die Mach-Zahl beträgt 1, d.h. M = 1). Unter dieser Bedingung vermag sich jegliche Änderung auf der stromabwärtigen Seite der Düse nicht zur stromaufwärtigen Seite hin auszubreiten. Eine weitere Verringerung des stromabwärtigen Gegendrucks beeinträchtigt die stromaufwärtige Strömungsgeschwindigkeit bzw. Durchsatzrate nicht. Der Massendurchsatz bleibt maximiert und die Düse ist als nicht gedrosselt zu betrachten.At least according to one of its aspects, the invention makes use of the theoretical consideration, that the gas mass flow through a converging nozzle a maximum value reached when the gas velocity at the bottleneck the speed of sound (the Mach number is 1, i. M = 1). Under this condition, any change is possible on the downstream Side of the nozzle not to the upstream Spread out side. A further reduction in the downstream backpressure impaired the upstream flow rate or throughput rate not. The mass flow rate remains maximized and the nozzle is to be regarded as not throttled.
Bei M = 1 wird der Druck an der Engstelle der Düse als kritischer Druck bezeichnet, und das Verhältnis des kritischen Drucks zum Stagnationsdruck wird als kritisches Druckverhältnis bezeichnet. Für ein ideales Gas ist das kritische Druckverhältnis eine Konstante, die abhängig ist von der spezifischen Wärme des Gases. Schall(geschwindigkeits)strömung durch die Düse wird erzeugt, wenn das Verhältnis des Gegendrucks zum stromaufwärtigen Stagnationsdruck gleich oder geringer als das kritische Druckverhältnis ist.at M = 1, the pressure at the throat of the nozzle is referred to as critical pressure, and the ratio of critical pressure to stagnation pressure is referred to as critical pressure ratio. For a ideal gas, the critical pressure ratio is a constant that is dependent from the specific heat of the gas. Sound (velocity) flow through the nozzle becomes generated when the ratio the back pressure to the upstream Stagnation pressure is equal to or less than the critical pressure ratio.
In einem Tank(Behälter)-Ausblas-System, in welchem eine Düse den Gasdurchsatz bzw. die Gasströmung beschränkt, wird die Düse gedrosselt, wenn das Verhältnis des Gegendrucks der Schaufel zu dem Gasdruck in dem Tank kleiner ist als das kritische Druckverhältnis. Unter Annahme einer isentropischen Expansion des Gases lautet die beherrschende thermodynamische Formel für die effektive Strömungsfläche bzw. -querschnittsfläche der Schaufel: wobei:
- A
- die effektive Querschnittsfläche bzw. Fläche der Schaufel (oder der Düse oder eines anderen Hindernisses) ist,
- V
- das Volumen des Tanks (Behälters) ist,
- t
- die Ausblas-Zeit (Blowdown-Zeit) ist,
- pi
- der anfängliche Absolutdruck des Gases im Tank ist,
- pf
- der endgültige Absolutdruck des Gases im Tank ist,
- Ti
- die anfängliche Absoluttemperatur des Gases im Tank ist,
- R
- die spezifische Gaskonstante ist, und
- Y
- das Verhältnis der spezifischen Wärmen des Gases ist.
- A
- the effective cross-sectional area of the blade (or nozzle or other obstruction) is
- V
- the volume of the tank (container) is
- t
- the blow-off time is,
- pi
- the initial absolute pressure of the gas in the tank is
- pf
- the final absolute pressure of the gas in the tank is,
- Ti
- is the initial absolute temperature of the gas in the tank,
- R
- the specific gas constant is, and
- Y
- the ratio of the specific heats of the gas is.
Die Schaufelfläche bzw. Querschnittsfläche kann aus der vorstehend genannten Formel direkt berechnet werden, indem die Werte für den Druck, die Temperatur und die Zeitdaten eingesetzt werden, die aus dem Strömungs- bzw. Durchsatzlauf ermittelt werden. R und Y sind Konstanten, die für das spezielle verwendete Gas spezifisch sind. Das Volumen des Tanks sollte vorher entweder mit dem gravimetrischen oder volumentrischen Verfahren gemessen werden.The blade surface or cross-sectional area can be calculated directly from the formula above, by giving the values for the pressure, the temperature and the time data are used from the flow or throughput run are determined. R and Y are constants that for the special gas used are specific. The volume of the tank should be before either with the gravimetric or volumetric Method to be measured.
Alternativ kann die Schaufelfläche bzw. -querschnittsfläche erhalten werden, indem eine wechselseitige Kalibrierung mit einer Master-Düse durchgeführt wird, welche einen im vornherein bekannten effektiven Strömungsquerschnitt aufweist. Bei diesem Verfahren werden die Master-Düse und die Testschaufel nacheinander in der Schall(geschwindigkeits)strömungs- bzw. -durchsatzeinrichtung bei identischem Tankanfangsdruck und -enddruck durchströmt. Da R, y, pi, pf und V zwischen den zwei Läufen konstant bleiben, kann der effektive Strömungsquerschnitt bzw. die effektive Strömungsfläche der Testschaufel aus der folgenden Formel berechnet werden: wobei:
- A
- die effektive Strömungsfläche bzw. der effektive Strömungsquerschnitt der Testdüse ist,
- Am
- die effektive Strömungsfläche bzw. der effektive Strömungsquerschnitt der Master-Düse ist,
- tm
- die Ausblas-Zeit der Master-Düse ist,
- Tim
- die Anfangstemperatur des Gases im Tank während des Master-Düsenlaufs ist,
- tt
- die Ausblas-Zeit der Testdüse ist, und
- Tit
- die Anfangstemperatur des Gases im Tank während des Testdüsenlaufs ist.
- A
- is the effective flow area or flow area of the test nozzle,
- At the
- is the effective flow area or flow area of the master nozzle,
- tm
- the blowing time of the master nozzle is,
- Tim
- is the initial temperature of the gas in the tank during the master jet run,
- tt
- the blowing time of the test nozzle is, and
- Tit
- is the initial temperature of the gas in the tank during the test nozzle run.
Die Schallströmungseinrichtung der Erfindung ist dazu geeignet, den effektiven Strömungsquerschnitt bzw. die effektive Strömungsfläche des Flügels oder eines ähnlichen Hindernisses von Gasturbinenmaschinen unter Drosselbedingungen zu messen. Sie kann aus einem Behälter (Tank) bestehen, welcher ein großes Volumen komprimierten Gases aufnimmt bzw. speichert. Die Schaufel kann in einer Haltebefestigung installiert sein, die in dem Austragrohr sehr nahe am Behälterauslass angebracht ist. Das Austragrohr kann in einem Schalldämpfer enden. Der Behälter und das Austragrohr können mit empfindlichen Druckwandlern und Temperatursonden versehen sein. Ein Computersystem kann bereitgestellt sein, um das Ausgangssignal von den Wandlern/Sonden mit sehr hoher Abtastrate abzutasten.The Supersonic flow device The invention is suitable for the effective flow cross-section or the effective flow area of the wing or a similar one Obstruction of gas turbine engines under throttle conditions measure up. It can be from a container (Tank), which is a large volume of compressed gas records or saves. The scoop can be in a holding fixture installed in the discharge tube very close to the container outlet is appropriate. The discharge pipe can end in a silencer. The container and the discharge pipe can be equipped with sensitive pressure transducers and temperature probes. A computer system may be provided to monitor the output signal from the transducers / probes with a very high sampling rate.
Nachdem er unter Druck gesetzt wurde, kann der Tank seinen unter Druck stehenden Gasinhalt ausblasen (blowdown) lassen, indem ein schnell wirkendes Ein/Ausschaltventil in der Austragöffnung geöffnet wird. Während das Computersystem Druck- und Temperaturdaten aufnimmt, vermag es einen eingebauten Zeitgeber zu aktivieren, wenn der Tankdruck einen Soll-Anfangsdruck erreicht und den Zeitgeber zu deaktivieren, wenn der Tank auf seinen Enddruck ausgeblasen wurde. Bevorzugt werden die voreingestellten Tankanfangs- und -enddrücke ausreichend hoch gehalten, um sicherzustellen, dass das kritische Druckverhältnis während des gesamten Ausblasvorgangs nicht überschritten wird, wodurch eine Schall(geschwindigkeits)strömung bzw. ein Schall(geschwindigkeits)durchsatz gewährleistet wird.After this he was pressurized, the tank can be pressurized Blow off the gas contents by applying a fast-acting On / off valve is opened in the discharge opening. While that Computer system records pressure and temperature data, it can do one built-in timer to activate when the tank pressure is a set initial pressure reached and disable the timer when the tank is on it Final pressure was blown out. Preference is given to the default Tank start and end pressures kept high enough to ensure that the critical Pressure ratio during the entire blow-out process is not exceeded is, whereby a sound (speed) flow or a sound (speed) throughput guaranteed becomes.
Wenn das Volumen des Tanks im Voraus bekannt ist, kann die Schaufelfläche bzw. Schaufelquerschnittsfläche abgeleitet werden, indem die geeigneten thermodynamischen Formeln verwendet werden, wenn die Anfangstemperatur des Gases im Tank, der Anfangsdruck des Ga ses im Tank, der Enddruck des Gases im Tank und die Ausblaszeit bekannt sind. Das Volumen des Tanks kann unter Verwenden von gravimetrischen oder volumetrischen Verfahren gemessen werden.If the volume of the tank is known in advance, the blade surface or Blade cross-sectional area be derived by the appropriate thermodynamic formulas used when the initial temperature of the gas in the tank, the initial pressure of the gas in the tank, the final pressure of the gas in the tank and the blowing time are known. The volume of the tank can be below Using gravimetric or volumetric methods become.
Wenn das Volumen des Tanks nicht bekannt ist, kann die Schaufelfläche bzw. Schaufelquerschnittsfläche durch einen wechselseitigen Strömungsvergleich mit einer Master-Schaufel (oder -Düse) mit im vornherein bekannter Fläche bzw. Querschnittsfläche gewonnen werden. Wenn beide Schaufeln mit identischen Anfangs- und Endtankdrücken angeströmt werden, sind die Fläche bzw. Querschnittsfläche und die Ausblaszeit der Testschaufel direkt proportional zu der Fläche bzw. Querschnittsfläche und der Ausblaszeit der Master-Schaufel. Eine Temperaturkorrektur kann angewendet werden, um kleine Differenzen der Anfangsgastemperatur zwischen dem Test-Schaufellauf und dem Master-Schaufellauf auszugleichen.If the volume of the tank is not known, the blade surface or Blade cross-sectional area through a mutual flow comparison with a master blade (or nozzle) with previously known area or cross-sectional area be won. If both blades with identical beginning and Endtankdrücken flows against are, are the area or cross-sectional area and the blowing time of the test blade directly proportional to the area or cross-sectional area and the blowing time of the master blade. A temperature correction can be applied to small differences the initial gas temperature between the test bucket and the master bucket compensate.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nunmehr beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert: in diesen zeigen:A embodiment The present invention will now be described by way of example with reference to FIG explained on the drawings: in these show:
Bei
einem Bevorratungstank
Ein
Haupttankabsperrventil
Rohrspulen
Die
Stirnplatte
Die
Schaufelhaltebefestigung
Mit
Dichtungen versehene Blindplatten
Klemmen
bzw. Klammern
Das
schnell wirkende Ein/Ausschaltventil
Der
Schalldämpfer
Die
Druckwandler P und Temperatursonden T messen den Druck und die Temperatur
des Gases im Tank
Das
Computersystem
Im
Gebrauch der vorstehend genannten Vorrichtung startet die Betriebssequenz
mit der Installation der Testschaufel auf der Einrichtung. Dies
wird durch Installieren der Blindplatten
Der
Tank wird daraufhin unter Druck gesetzt, indem das Tankeinlaßventil
geöffnet
wird. Das Computersystem
Der
Ausblasvorgang startet durch Öffnen
des Ein/Ausschaltventils
Aus
den aquirierten Daten berechnet das Computersystem
Die
Testschaufel wird aus der Einrichtung durch Schließen des
Absperrventils
Der vorstehend genannte Betrieb wird zweimal wiederholt, wenn ein wechselseitiger Vergleich mit einer Master-Düse durchgeführt wird.Of the the above operation is repeated twice if a mutual Comparison with a master nozzle carried out becomes.
Aus Vorstehendem erschließt sich, daß die vorliegende Erfindung die Erfassung der effektiven Strömungs- bzw. Durchsatzfläche bzw. -querschnittsfläche unter Schall(geschwindigkeits)strömungsbedingungen von einem Hindernis, wie etwa der Düse oder Schaufel einer Gasturbinenmaschine, ermöglicht, und zwar exakt und zuverlässig bis zu einem Grad gemessen, von dem bislang ausgegangen wurde, daß er nur mit einer teuren Anlage erfaßt werden kann, die eine kontinuierliche Schall(geschwindigkeits)strömung bzw. einen -durchsatz bereitstellt. Die Erfindung ermöglicht außerdem problemlos Vergleiche, wie etwa zum Zweck der Anpassung der Schaufelfläche bzw. der Schaufelquerschnittsfläche der Kompressorturbinen- und Triebwerksturbinenstufen einer Gasturbinenmaschine.Out The above opens up that the present invention, the detection of the effective flow or Throughput area or cross-sectional area under sound (velocity) flow conditions of one Obstacle, such as the nozzle or blade of a gas turbine engine, allows, exactly and reliable measured to a degree previously thought to be only detected with an expensive plant can be a continuous sound (velocity) flow or provides a throughput. The invention also makes it easy to make comparisons such as for the purpose of adapting the blade surface or blade cross-sectional area, respectively Compressor turbine and turbine stages of a gas turbine engine.
Claims (29)
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GBGB9805422.4A GB9805422D0 (en) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | Gas flow area measurement |
GB9805422 | 1998-03-13 | ||
GB9821108 | 1998-09-30 | ||
GB9821108A GB2335281B (en) | 1998-03-13 | 1998-09-30 | Gas flow area measurement |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19900339A1 DE19900339A1 (en) | 1999-09-16 |
DE19900339B4 true DE19900339B4 (en) | 2006-06-14 |
Family
ID=26313283
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1999100339 Expired - Lifetime DE19900339B4 (en) | 1998-03-13 | 1999-01-07 | Method and device for determining the flow cross-sectional area of an obstacle |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
AU (1) | AU753256B2 (en) |
CA (1) | CA2255100C (en) |
DE (1) | DE19900339B4 (en) |
FR (1) | FR2776069B1 (en) |
SG (1) | SG72906A1 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10253844B4 (en) * | 2002-11-14 | 2005-09-22 | Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. | Method and device for visualizing flow separation in a supersonic nozzle |
EP3575756A1 (en) * | 2018-05-30 | 2019-12-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Calibration of a flow meter |
CN112611490B (en) * | 2020-12-10 | 2022-04-08 | 中国计量大学 | Energy efficiency measuring method for ultra-precise gas static pressure restrictor |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4063449A (en) * | 1976-10-21 | 1977-12-20 | Griggs Elmer L | Air gauge for nozzle assemblies |
DE3900836A1 (en) * | 1989-01-13 | 1990-07-19 | Bosch Gmbh Robert | METHOD FOR MEASURING THE CONTROL CROSS-SECTIONAL AREA OF A NOZZLE |
US5557050A (en) * | 1993-07-09 | 1996-09-17 | Schlumberger Industries | System for metering gas supplied under high pressure |
US5564306A (en) * | 1994-05-25 | 1996-10-15 | Marcum Fuel Systems, Inc. | Density compensated gas flow meter |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4799511A (en) * | 1981-10-02 | 1989-01-24 | Naum Azimov | Flow system of static parameters |
-
1998
- 1998-12-04 CA CA 2255100 patent/CA2255100C/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-12-09 AU AU96131/98A patent/AU753256B2/en not_active Expired
- 1998-12-10 SG SG1998005443A patent/SG72906A1/en unknown
-
1999
- 1999-01-07 DE DE1999100339 patent/DE19900339B4/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-01-27 FR FR9900865A patent/FR2776069B1/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4063449A (en) * | 1976-10-21 | 1977-12-20 | Griggs Elmer L | Air gauge for nozzle assemblies |
DE3900836A1 (en) * | 1989-01-13 | 1990-07-19 | Bosch Gmbh Robert | METHOD FOR MEASURING THE CONTROL CROSS-SECTIONAL AREA OF A NOZZLE |
US5557050A (en) * | 1993-07-09 | 1996-09-17 | Schlumberger Industries | System for metering gas supplied under high pressure |
US5564306A (en) * | 1994-05-25 | 1996-10-15 | Marcum Fuel Systems, Inc. | Density compensated gas flow meter |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA2255100C (en) | 2003-02-18 |
AU9613198A (en) | 1999-09-23 |
DE19900339A1 (en) | 1999-09-16 |
SG72906A1 (en) | 2000-05-23 |
FR2776069A1 (en) | 1999-09-17 |
CA2255100A1 (en) | 1999-09-13 |
FR2776069B1 (en) | 2003-02-21 |
AU753256B2 (en) | 2002-10-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2440532C3 (en) | Method and device for locating and eliminating water vapor micro-leaks in the container of a tubular heat exchanger « | |
DE60210773T2 (en) | Method and device for monitoring control valves | |
DE2918051A1 (en) | DEVICE FOR DETERMINING THE CHARACTERISTICS OF A FLOW METER | |
EP0453444B1 (en) | Process for measuring the control cross-sectional area of a nozzle | |
US6148677A (en) | Gas flow area measurement | |
EP1821009B1 (en) | Test device for recording the vapour emission at least at one leakage point, especially for slide ring seals, in particular in the field of automation | |
DE19900339B4 (en) | Method and device for determining the flow cross-sectional area of an obstacle | |
DE19618869C2 (en) | Method for leak testing an injection system of an internal combustion engine and device for carrying out a method for leak testing | |
DE3614930A1 (en) | DEVICE AND METHOD FOR PULSATION DAMPING IN PISTON COMPRESSORS | |
DE102010017434B4 (en) | Device and method for testing a compressor | |
DE2526113C2 (en) | Method and apparatus for reproducing certain operating conditions in carburetors | |
EP2438419B1 (en) | Method and device for measuring the tightness of valve seats | |
DE2653336C2 (en) | Device for detecting the pressure in a flow chamber | |
EP2905586B1 (en) | Method for testing the functionality of an assembly for dynamic measuring of fuel consumption | |
WO2022228752A1 (en) | Method for testing the seal integrity and components of a tank system | |
DE19809926C2 (en) | Procedure for checking and measuring valve leakage | |
DE19508688C2 (en) | Flow aligner for air mass flow meters | |
DE3217111C2 (en) | Method for testing and / or setting throttle points with variable cross-section and device for carrying out this method | |
EP1701160A1 (en) | Method and device for testing an aircraft jet engine for oil leaks | |
EP3743612B1 (en) | Method and device for regulating the pressure of the combustion gas and/or exhaust gas of a work machine | |
DE10104798B4 (en) | Measuring device and method for determining an injection quantity of a fluid and / or an injection quantity course delivered by a valve | |
DE102012104022A1 (en) | Method for checking tightness measurement of leakage of fluid used in e.g. automobile industry, involves controlling size of aperture formed in to-be-checked volume based on measured actual value | |
DE10348806B3 (en) | High-pressure water-jet apparatus for e.g. cleaning cast iron, metal sheet or plastic workpieces has working nozzle and testing nozzle which are connected in parallel to high-pressure line | |
DE3818372A1 (en) | DEVICE FOR TAKING A GAS SAMPLE | |
DE10162278A1 (en) | Aerosol particles detection in gases comprises sample heating and expansion in presence of gas detector |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8125 | Change of the main classification |
Ipc: G01B 13/20 |
|
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R071 | Expiry of right |