Einrichtung zur Zuführung von flüssigem Brennstoff sowie zur Steuerung der Brennstoffzufuhr zu einer Antriebsmaschine. Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einriehtiuig zur Zuführung und zur Steuerung der Zufuhr von flüssigem Brenn stoff zur Verbrennungskammer eines Strahl triebwerkes, einer Turbine oder einer andern Antriebsmaschine.
Die erfindungsgemässe Einrichtung besitzt eine Pumpe, deren Abgabedruck dem Quadrat. ihrer Drehzahl proportional ist, ferner wenig stens ein zwischen der Pumpe und einem Aus lass angeordnetes Drosselorgan, Mittel zur Verstellung des Drosselorganes in Abhängig keit von barometrischen Druekschivankimgen, Mittel zur Verstellung des Drosselorganes in Abhängigkeit, von einer Flüssigkeitsdruckdif- feren7 sowie von Hand betätigbare Mittel zur Einstellung der genannten Flüssigkeitsdruck differenz.
An Hand der beiliegenden Zeichnung soll der Erfindungsgegenstand beispielsweise nä her erläutert werden; es zeigt: Fig. 1 schematisch einen Vertikailsehnitt durch eine Einrichtung gemäss der Erfindung, zur Zuführung und Dosierung von flüssigem Brennstoff zur Verbrennungskammer eines Strahltriebwerkes, einer Turbine oder einer andern Antriebsmaschine,
Fig.2 schematich einen Vertikalschnitt durch eine abgeänderte Ausführung form der genannten Einrichtung und Fig.3 schematisch einen Vertikalschnitt durch eine dritte Ausführungsform. Bei der Ausführungsform. der Erfindung gemäss Fig. 1 enthält ein Gehäuse 1 eine Zen trifugalpumpe für radialen Durchfluss mit dem Rotor 2, der auf der Welle 3 sitzt. Der Abgabedruck der Pumpe ist proportional dem Quadrat. der Tourenzahl des Rotors.
Ein Zu führkanal .1 für den flüssigen Brennstoff im Gehäuse führt zur Achse des Rotors und ein weiterer Kanal 5, der ebenfalls mit der Achse der Pumpe in Verbindung steht, dient zur Rückleitung überschüssigen Brennstoffes und eingesschl'ossener Luft zum Brennstofftank. Eine den. Rotor 2 umgebende Kammer ist durch die Leitung 7 mit dem. Auslass 8 ver bunden, der durch eine Rohrleitung mit dem Brenner in der Verbrennungskammer verbun den sein kann.
In dieser Leitung 7 ist ein Drosselventil zur Kontrolle der den Auslass durchfliessenden Brennstoffmenge angeordnet.
Das Drosselventil besitzt einen konischen Ventilkörper 9, der mit einem ringförmigen Ventilsitz 10 zusammenwirkt. Der Ventilkör per 9 ist durch die Führungsstange 11 mit einem Kolben 12, der in einer zylindrischen Kammer 13 gleitet, verbunden. Die drei Ele mente 9, 11 und 1.2 können aus einem Stück gebildet sein oder aus miteinander verbunde nen Einzelelementen bestehen. Das eine Ende der Kammer 13 steht durch die Leitung 11 mit der Pumpenseite des Drosselventils in Ver bindung.
Das andere Ende dieser Kammer steht durch eine andere Leitung 15 mit dem Sitz 16 eines federbelasteten, schwenkbar be festigten Ventils 17 in Verbindung, das auf barometrischen und Flüssigkeitsdruck an spricht, ferner über einen verengten Durch lass 18 im Kolben 12 mit dem erstgenannten Kammerteil. Das Ventil 17 wird von einem Schwenkhebel 19 getragen, der durch die Feder 20 belastet ist.
Das Ventil 17 ist in einer Kammer 21 des Gehäuses untergebracht, die durch die Lei tung 22 mit der Zuführleitung zur Pumpe in Verbindung steht. In der Kammer befinden sich zwei koaxiale Kapseln 23 und 24. Das Innere der einen Kapsel 23 ist evakuiert, wäh- die andere Kapsel 24 über die Leitung 25 mit der Atmosphäre in Verbindung steht.
Zwi schen den Kapseln isst das äussere Ende des langen Armes 26 eines Winkelhebels angeord net, der auf einander gegenüberliegenden Sei ten durch die koa-ialen Federn 27 und 28 belastet wird. Das eine Ende der Feder 27 wird vom verstellbaren Bolzen 29 im Gehäuse gestützt, während das andere Ende der Feder 28 von einem Bolzen 30 gestützt wird, der seinerseits auf dem Kolben 12 ruht.
Der kurze Arm 31 des Hebels wirkt auf ein Ende das Hebels 19 ein, zwecks BetätigLing des Ventils 17. Am andern Ende des Hebels 19 ist die das Ventil enthaltende Kammer durch eine ela stische Membran 33 von einer andern Kam mer 32 getrennt. Die Membran ist durch die einstellbare Feder 34 belastet und trägt einen Bolzen 35, der auf den Ventilhebel 19 ein wirkt.
Diese zweite Kammer 32 steht mit der Pumpenseite des Drosselventils 9 durch die Leitung 36, die bei 37 verengt ist, in Verbin dung. Zwischen dieser Verengung und der Kammer ist eine Nebenschlussleitung 38 vor gesehen, die in die Ventilkammer mündet Lind deren Eintrittsöffnung durch eine von Hand betätigbare Einstellvorrichtung veränderbar ist,
wodurch auf beiden Seiten der Membran 33 eine Plüssigkeitsdruckdifferenz erzeugt werden kann. Diese Vorrichtung besitzt bei spielsweise einen federbelasteten Ventilkörper 39, der durch den Nocken 40 betätigt wird, welcher seinerseits vom Bedienungspersonal bedient wird. Der Ventilkörper hat ein koni- sches Ende 41, durch welches die wirksame Eintrittsöffnung der Leitun- 38 verändert werden kann.
An Stelle des oben beschriebenen einzigen Ventils 17, das durch eine auf barometrischen Druck ansprechende und durch eine auf Flüs- sigkeitsdurckdifferenz ansprechende Vorrich- tung gesteuert wird, kann man auch zwei getrennte Ventile benutzen, die voneinander unabhängig, von je einer der beiden Vorrich tungen gesteuert wird.
Im Betrieb arbeitet die oben beschriebene Einrichtung wie folgt: Die von irgendeiner Kraftquelle angetrie bene Pumpe führt dem Auslass 8, über das Drosselventil, flüssigen Brennstoff zu. Nor malerweise ist das Ventil 17 geschlossen.
Der spezifische Druck ist. dann auf beiden Seiten des Kolbens 12 gleich, wobei die auf die Kol benoberseite wirkende, grössere Kraft den Kol ben 12 in seine untere Endstellung verschiebt, und der Drosselventilkörper 9 isst demzufolge gegen Verschiebung gesichert. Wein der baro metrische Druck, z.
B. infolge Höhenzunahme absinkt, was eine Drossehing@ der von der Pumpe gelieferten Brennstoffmenge erforder lich macht, gestattet die Druckabnahme in der Kapsel 24, dem Hebel 26 das Ventil 17 unter dem Druck der Feder 27 zu öffnen. Der auf den Kolben 12 wirkende Flüssigkeitsdrnek kann den Kolben in einer Richtung v ersehie- ben, die eine Erhöhung der Drosselung be wirkt, bis die Flüssigkeitszufuhr richtig ein gestellt ist,
das heisst bis die Abnahme des Atmosphärendruckes durch die Feder 28 un ter der Wirkung des Kolbens 12 kompensiert ist. Eine Zunahme des Atmosphärendruckes macht eine Erhöhung der Brennstofflieferiuig der Pumpe erforderlich. Angenommen, die einzelnen Teile der Einrielitun- befinden sich in der Lage gemäss Fig.1, jedoch finit geöffne tem Ventil 17.
Durch die Ausdehnung der Kapsel 24 wird der Hebel '216 so verschwenkt, dass sich das Ventil 17 durch die Wirkung: der Feder 20 etwas schliesst, und der Kolben l''_ bewegt sieh in einer Eiehtun-, die eine Ver minderung der Drosselung bewirkt, bis die Zii- nahme des Atmosphärendinickes durch die Feder 28 unter der Wirkung des Kolbens 12 kompensiert ist.
Eine automatische Begren zung der maximalen Brennstoffmenge, die von der Pumpe zugeführt, werden kann, um eine vorbestimmte Drehzahl der Antriebsmasehine aufrechtzuerhalten, wird durch die Druck differenz, die auf die Membran 33 einwirkt, welche mit dem Ventil 17 in Einwirkungs verbindung steht, bewirkt. Eine Erhöhung der Drehzahl über eine vorgewählte Grenze hin aus bewirkt eine Zunahme der Druckdiffe renz, die auf die Membran einwirkt, wodurch das Ventil 17 geöffnet und der Drosselkörper 9 so verschoben wird, dass die gelieferte Brennstoffmenge herabgesetzt wird.
Die Grösse der auf die Membran wirkenden Drtiekdiffe- renz wird durch die Einstellvorrichtung 39 bestimmt, die vom Bedienungspersonal ein gestellt werden kann, so dass man infolgedessen die Brennstoffzufuhr zum Brenner, den wech- selnden Anforderungen des Betriebes entspre chend, einstellen kann.
.Jeder Einstellage der Vorrichtung 39 ent spricht eine bestimmte auf die Membran 33 einwirkende Druckdifferenz und bestimmt so mit die Maximaldrehzahl der Pumpe 2. Steigt die Drehzahl der Pumpe über dieses 3laxi- mum, so bewirkt. die genannte Druckdifferenz ein Öffnen des Ventils 17, wobei der Kolben 12 derart verschoben wird, dass die von der Pumpe geförderte Brennstoffmenge herab gesetzt wird. Demzufolge sinkt die Drehzahl der -Maschine und damit auch die Drehzahl der von ihr angetriebenen Pumpe 2.
Wenn mittels der Einstellvorrichtung 39 die Leitung 38 ge- schlossen ist, öffnet die Membran 33 das Ven til 17 bei einer kleineren Maximaldrehzahl der Pumpe, als wenn diese Leitung offen ist.. Dem zufolge entspricht jeder Einstellage der Vor , richtung 39 eine von der Pumpe 2 erreich bare Maximaldrehzahl.
Wenn es erwünscht ist, dass die Menge des von der Pumpe gelieferten Brennstoffes, für eine durch die barometrische Einrichtung bestimmte, gegebene Einstellung praktisch konstant. bleibt, kann man die abgeänderte Ausführungsform gemäss Fig. 2 benutzen. Die Anordnung ist im allgemeinen gleich wie in der Fig.l und es werden für gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet.. Zwischen der Ableitung 7 des Pumpenrotors 2 und der Drossel 9 in der Ausgangsleitung 8, ist eine zweite Drossel in Form eines entlasteten Ven tils, welches die Strömung zwischen diesen bei den Stellen steuert, vorgehen.
Der Schaft 43 trägt die beiden Ventilkegel 42 und ist mit einer durch die Feder 45 belasteten Membrane 44 verbunden. Die eine Seite der Membran steht unter dem Diaeck auf der Eimlassseite der Drossel 9 und die andere über die Leitung 46 -unter dem Druck auf der Auslassseite dieser Drossel. Ein von Hand einstellbarer Nocken 47 wirkt auf die Belastungsfeder 45. Mittels der zweiten Drossel 42 kann die von der Pumpe 2 geförderte Brennstoffmenge annä hernd konstant gehalten werden, wobei diese Brennstoffmenge durch den verstellbaren Kok ken 47 von Hand eingestellt werden kann.
Man sieht, dass die Vorrichtung 39 der Fig.1 weg gelassen ist und dass die Kammer 32 der Mem bran 33 durch die Leitung 48 direkt mit dem Zylinder 13 in Verbindung steht. Dieser Zy linder steht durch die Leitung 49 auch mit der Lieferleitung 7 der Zentrifugalpumpe in Verbindung.
Bei dieser Ausführungsform kann die Vorrichtung zur Drehzahlbegrenzung der Antriebsmaschine, welche die Membran 33 enthält, die auf Flüssigkeitsdruckdifferenzen anspricht, auch weggelassen werden, ausser, wenn man auch wünscht, die maximale Dreh zahl der Antriebsmaschine zu begrenzen, in welchem Falle sie, wie in Fig. 2 gezeigt, bei behalten wird.
Beim Betrieb dieser Einrichtung liefert der Pumpenrotor 2 flüssigen Brennstoff zum Auslass 8, wobei der Brennstoff durch die bei den Drosseln, bestehend aus dem entlasteten Ventil 42 und dem Drosselorgan 9 hindurch strömt. Das Ventil 17 ist normalerweise ge schlossen und das Drosselorgan 9 'ist wie beim Beisspiel gemäss Fig. 1 gegen Verschiebung ge sichert. Nenn der barometrische Druck z. B. fällt, so dass eine Redaktion der Brennstoffzu- fuhr erforderlich wird, bewirkt die Druckände rung in der Kapsel 24, dass der Druck der Feder 27 auf den Ventilhebel 26 das Ventil 17 öffnet.
Der Flüssigkeitsdruck auf den Kolben 12 kann nun den Kolben 12 nach oben verschieben, so dass der Brennstoffdurchfluss durch die Drossel 9 so weit reduziert wird, bis die Brenn stoffzufuhr wieder angepasst ist.
Wenn infolge von Schwankungen in der Drehzahl des Pum penrotors 2 die Menge des gelieferten Brenn- st,offes, bei einer gegebenen Einstellung der i Drossel 9 variieren sollte, wirkt die sich daraus ergebende Dru-cli:differenz auf die Membran 44 und führt zu einer Einstellung des entlasteten Ventils 42, so dass die Strö- mung konstant bleibt.
Wie bereits gesagt, wird, wenn man die Membran 33 in der be schriebenen Einrichtung beibehält, eine Zu nahme der Drehzahl über eine gewählte Grenze hinaus verhindert, indem das Ventil 17 sich öffnet, wenn diese Grenze überschritten wird.
Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 3 gezeigt wird, ist die allgemeine Anordnung ähnlich wie in Fig. 1, und die gleichen Bezugszeichen werden für gleiche Teile verwendet. Hier wird jedoch s die auf die Membran wirkende Druckdiffe renz, welche die Drehzahl kontrolliert, erhal ten, indem man die Zentrifugalpumpe an ver schiedenen radialen Punkten anzapft.
Die Kammer 32 auf einer Seite der Membran 33 steht durch die Leitung 50 mit einer Kammer 51 in Verbindung, die mit der Leitung 52 in einer verschiebbaren Wand 53, die ein Teil der den Pumpenrotor 2 umgebenden Kammer wand ist, verbinden. Die Leitung 52 steht mit s der Öffnung 54 in der Wand in Verbindung und letztere lä.sst sich durch das von Hand betätigbare Ritzel 55, das in die Zahnstange 56 in der Wand 53 eingreift, leicht verschie ben.
So kann man durch radiale Verschiebung der Wand 53, den der Kammer 32 auf einer Seite der Membran 33 zugeführten Druck ver ändern, während der Druck auf der andern Seite dieser 1Teinbran dem durch die Leitung 22 übertragenen Druck entspricht. Die Ar i beit'sweise dieser Ausführungsform ist die gleiche, wie die in Fig.1 beschriebene, mit Ausnahme der Zuführing des wechselnden Druckes zum Diaphr agma 33.