DE1129773B

DE1129773B - Brennstoffregeleinrichtung fuer Gasturbinentriebwerke

Info

Publication number: DE1129773B
Application number: DEU3654A
Authority: DE
Inventors: Stanley Gordon Best
Original assignee: UNITAD AIRCRAFT CORP
Current assignee: UNITAD AIRCRAFT CORP
Priority date: 1954-12-21
Filing date: 1955-12-20
Publication date: 1962-05-17

Description

BrennstofEregeleinrichtung für Gasturbinentriebwerke Die Erfindung betrifft eine Brennstoffregeleinrichtung für Gasturbinentriebwerke, enthaltend einen Drehzahlregler mit einer einstellbaren Feder, ein Steuerventil mit einem Gehäuse, mit einer darin verschiebbaren, Steueröffnungen aufweisenden. Büchse und mit einem in der Büchse durch die Wirkung von Fliehgewichten verschiebbaren, durch die Feder in einer Richtung vorgespannten Kolben, einen durch das Steuerventil für die Betätigung eines Brennstoffregelventils gesteuerten ersten Stellmotor und einen Stellmotor und Büchse verbindenden, schwenkbar gelagerten Hebel.
Bekannte Brennstoffregeleinrichtungen dieser Art haben den Nachteil, daß sie sich nicht mit ausreichender Empfindlichkeit vorübergehend geänderten Betriebszuständen anpassen, und durch Nachlauffehler zwischen der Brennstoffzuführung und der Luftschraubenanstellung beeinfiußt werden.
Zur Vermeidung dieser Nachteile schlägt die Erfindung vor, daß die Brennstofffregeleinrichtung einen zweiten Stellmotor mit einer zweiten, den Steuerventilkolben in der entgegengesetzten Richtung vorspannenden Feder und ein Rückführungsventil, das durch den ersten Stellmotor mittels eines weiteren Hebels verstellt wird und über eine Leitung den die Feder abstützenden Kolben beaufschlagt, aufweist.
Eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.
Ein Gasturbinentriebwerk 10 enthält einen Verdichtertei112, einen Verbrennungsteil 14 und einen Turbinen- und Abgasteil 16. Die Turbine treibt eine Luftschraube 18. Die Flügelanstellung der Luftschraube 18 ist durch eine schematisch dargestellte Regelvorrichtung 20 veränderbar.
Ein Handhebel 30 ist mit mehreren Kurvenscheiben verbunden:, und zwar mit einer Kurvenscheibe 32 zur Einstellung eines Drehzahlreglers, einer Kurvenscheibe 34 zur Einstellung der Brennstoffzufuhr und einer Kurvenscheibe 36 zur Regelung der Flügelanstellung der Luftschraube. Die Kurvenscheibe 36 stellt eine (nicht dargestellte) Feder eines Reglers ein, der, die Flügelanstellung der Luftschraube 18 regelt.
Die Kurvenscheibe 32 betätigt die Zahnstange 40, die mittels Ritzel42 und 44 über einen Riementrieb 48, 50 eine Zahnstange 46 antreibt. Die Zahnstange stellt eine Feder 52 ein, die den Fliehgewichten 54 entgegenwirkt, die in Abhängigkeit von der Drehzahl des Triebwerks in Drehung versetzt werden. Die Feder 52 und die Fliehgewichte 54 gehören zu einem Regler, der auch das Steuerventil 56 aufweist. Die Fliehgewichte bewegen den Steuerventilkolben 58 mit den Bundteilen 60 und 62 so, daß ein Druckströmungsmittel oder ein Unterdruck auf die Kammer 66 eines Stellmotors 68 wirkt. Der Stellmotor hat einen Kolben 70 mit verschieden großen Flächen. Das Strömungsmittel wird der Kammer 72 ununterbrochen zugeführt, so daß sich der Kolben, wenn der Kammer 66 Strömungsmittel zugeleitet wird, nach unten bewegt, während er bei Einwirkung von Unterdruck auf die Kammer 66 nach oben bewegt wird. Der Stellmotor 68 wird somit entsprechend einer Bewegung des Handhebels 30 oder einer Drehzahländerung über das Steuerventil 56 eingestellt, das eine Stange 76 bewegt und die Öffnung .des Brennstoffregelventils 78 ändert. Der Stellmotor 68 bewegt über die Stange 76 und den schwenkbar gelagerten Hebel 80 auch eine Büchse 82, welche die Bundteile 60, 62 des Drehzahlreglers 56 umgibt. Infolgedessen entspricht die Lage des Kolbens 70 des Stellmotors 68 im wesentlichen der Stellung des Steuerventilkolbens 58. Dadurch entsteht die gewünschte Drosselung der Brennstoffzuführung. Die der Stange 76 erteilte Bewegung b--tätigt auch ein Rückführungsventil 86 über den Hebel 88. Außerdem bewegt der Handhebel 30 auch das Rückführungsventil 86 über die Kurvenscheibe 34 und die Stange 90. Das Rückführungsventil 86 weist einen Bundteil 94 auf, der Strömungsmittel oder Unterdruck über die Leitung 96 auf die Kammer 98 eines zweiten Stellmotors 100 wirken läßt. Das Rückführungsventil mißt Strömungsmittel in die oder aus der Kammer 98 des Stellmotors 100 mit einer Geschwindigkeit zu, die der Verschiebung des Rückführungsventils proportional ist. Das Rückführungsventil, kamt gleiche Kolbenflächen aufweisen, so daß es verhältnismäßig langsam anspricht. Statt dessen kann auch eine Verengung 97 in der Leitung 96 angeordnet sein, so daß dadurch der Stellmotor 100 verhältnismäßig langsam anspricht. Infolge des langsam ansprechenden. zweiten Stellmotors 100 und des verhältnismäßig schnell ansprechenden ersten Stellmotors 68 arbeitet die Regelung so, daß während dynamischer Übergänge die Wirkung gleichartig der Wirkung einer dauernden belastungsabhängigen Drehzahlregelung ist, wobei gute Stabilität und hohe Ansprechgeschwindigkeit erhalten werden und die Rückführung so ausreichend allmählich erfolgt, daß sie auf das Ansprechen nur gering einwirkt.
Eine etwas andere Arbeitsweise wird erhalten, wenn der zweite Stellmotor 100 verhältnismäßig schnell arbeitet, während der erste Stellmotor 68 verhältnismäßig langsam arbeitet. Unter diesen Bedingungen wirkt die Regelung in einer solchen Weise, daß die Brennstoffzuführung während dynamischer Übergänge von dem gewählten Wert mehr oder weniger in Abhängigkeit von der Änderung der Drehzahl oder der Beschleunigung abweicht, was eine Dämpfungswirkung und verbesserte Stabilität hervorruft.
Der Stellmotor 100 spannt mittels einer Feder 102, die sich an dem Kolben 101 abstützt, den Steuerventilkolben 58 vor, so daß dessen Einstellung geändert wird. Diese Änderung .der Einstellung bewirkt, daß sich der Kolben 58 des Steuerventils 56 bewegt, wodurch eine Bewegung des Kolbens 70 des Stellmotors 68 erfolgt, bis der Bundteil 94 des Rückführungsventils 86 erneut in die Mittelstellung gelangt ist. Das Rückführungsventil kehrt immer in seine Mittelstellung zurück, wodurch gewährleistet ist, daß die Brennstoffzuführung für den Dauerzustand immer den Wert hat, der durch die Einstellung der Kurvenscheibe 34 und der Stange 90 gegeben ist.
Die Wirkung des Stellmotors 68 auf das Brennstoffregelventi178 wird durch die Bewegung eines Faltenbalges 110 und einer Stange 112 geändert. Der Faltenbalg 110 ist abgedichtet, und seine Außenseite ist dem Verdichtereinlaßdruck und: -temperatur ausgesetzt, so daß der Faltenbalg auf den Einlaßdruck und auf .die . Temperatur anspricht. Die Bewegung des freien Endes des Faltenbalges 110 und der Stange 112 verschiebt eine Rolle 114, die sich zwischen der Ventilstange 116 und einem Hebel 118 befindet, auf dem die Stange 76 aufliegt. Der Hebel 118 ist bei 120 schwenkbar gelagert.
Mit der Brennstoffregeleinrichtung werden folgende Regelfunktionen erhalten: Während der Übergänge wird die Brennstoffzuführung aus dem Gleichgewicht in solcher Weise gebracht, daß ein schnelles Einstellen der Maschine auf die gewählte Drehzahl in gut gedämpfter Weise unterstützt wird, während die Brennstoffzuführung im Gleichgewichtszustand genau definiert ist, unabhängig von Nachlauffehlern zwischen Einstellungen der Brennstoffzuführung und der Luftschraubenanstellung.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Brennstoffregeleinrichtung für Gasturbinentriebwerke, enthaltend einen Drehzahlregler mit einer einstellbaren Feder, ein Steuerventil mit einem Gehäuse, mit einer darin verschiebbaren, Steueröffnungen aufweisenden Büchse und mit einem in der Büchse durch die Wirkung von Fliehgewichten verschiebbaren, durch die Feder in einer Richtung vorgespannten Kolben, einen durch das Steuerventil für die Betätigung eines Brennstoffregelventils gesteuerten ersten Stellmotor und einen Stellmotor und Büchse verbindenden, schwenkbar gelagerten Hebel, gekennzeichnet durch einen zweiten Stellmotor (100) mit einer zweiten, den Steuerventilkolben (58) in der entgegengesetzten Richtung vorspannenden Feder (102) und ein Rückführungsventil (86), das durch den ersten Stellmotor (68) mittels eines weiteren Hebels (88) verstellt wird und über eine Leitung (96) den die Feder abstützenden Kolben (101) beaufschlagt. z. Brennstoffregeleinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (110), die die Wirkung des ersten Stellmotors (68) auf das Brennstoffventil (78) in Abhängigkeit wenigstens einer anderen veränderlichen Betriebsgröße, beispielsweise des Verdichtereinlaßdruckes, ändern kann. 3. Brennstoffregeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Drehzahlregler durch eine Verbindung (32, 40, 46) einstellender Handhebel (30) gleichzeitig den Schwenkpunkt des schwenkbaren Hebels (88) durch eine gesonderte Verbindung (34, 90) einstellt. 4. Brennstoffregeleinrichtung nach Anspruch 3 für ein Gasturbinentriebwerk mit einer Luftschraube mit veränderbarer Flügelanstellung, dadurch gekennzeichnet, daß der Handhebel (30) gleichzeitig die Flügelanstellvorrichtung (20) durch eine gesonderte Verbindung (36) regelt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 851426; französische Patentschriften Nr. 954 859, 952 607; britische Patentschrift Nr. 620 052; F. Kruschik, »Die Gasturbine«, Springer-Verlag Wien, 1952, S. 173/174.