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Verteilerdurchflußregler Gegenstand der Erfindung ist ein dem Brennstoffregler
eines Gasturbinentriebwerkes nachgeschalteter Verteilerdurchflußregler für ein Doppeleinspritzsystem
mit je einem Durchflußregelventil.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennstoffmenge, die
in einem Brennstoffregler eines Gasturbinentriebwerkes eingestellt wurde, in Abhängigkeit
von Parametern auf mehrere Nachbrennerverteiler in einem bestimmten Verhältnis aufzuteilen.
Die Aufteilung der Brennstoffmenge soll so erfolgen, daß eine optimale Ausnutzung
des in der Nachverbrennungszone verbrannten Brennstoffes die Folge ist. Bekannte
Anordnungen zur Verteilung von Brennstoff auf mehrere Nachbrennerverteiler haben
den Nachteil, daß das Einschalten eines zusätzlichen Einspritzsystems bis zu dessen
erstmaliger vollständiger Versorgung mit Brennstoff einen Druckabfall des Brennstoffes
in den übrigen Einspritzsystemen zur Folge hat. Die mit großer Geschwindigkeit durch
den Nachbrenner strömenden Gase blasen dabei die Flamme für den Nachbrenner aus.
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Diese Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß das
in der das erste Einspritzsystem speisenden Leitung des Verteilerdurchflußreglers
angeordnete Regelventil mittels einer Einrichtung in Abhängigkeit vom Kompressorendruck
des Triebwerkes verstellbar ist und daß das in der das zweite Einspritzsystem speisenden
Leitung angeordnete Regelventil mittels einer Einrichtung in Abhängigkeit vom Druckabfall
am Ventil verstellbar ist. Wirkungsweise und Vorzüge des erfindungsgemäßen Reglers
gehen aus der Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen hervor. Es zeigt
F i g.1 eine schematische Darstellung eines Gasturbinentriebwerkes und einer Brennstoffzufuhranlage,
welche den erfindungsgemäßen Verteilerdurchflußregler enthält, F i g. 2 einen Schnitt
durch einen nach der Erfindung ausgeführten Regler, F i g. 3 die Darstellung eines
Schnittes entlang der Linie 3-3 der F i g. 2 und F i g. 4 eine Kurve zur Erläuterung
der Arbeitsweise des nach der Erfindung ausgeführten Reglers. In der F i g. 1 ist
ein Gasturbinentriebwerk 10 dargestellt, das einen Kompressor 12, eine Turbine 14
und eine Antriebswelle 16 enthält, welche die Turbine mit dem Kompressor verbindet.
Eine Mehrzahl von Brennkammern 18 ist vorgesehen, von denen jede eine Brennstoffdüse
20 enthält, die Brennstoff von einem gemeinsamen Verteiler 22 über eine zugehörige
Brennstoffleitung 24 zugeführt erhält. Zum Triebwerk gehören ferner ein erster Nachbrennerverteiler
26, der im folgenden als »Kernverteiler« bezeichnet wird, und ein zweiter Verteiler
28, der »Ringverteiler« genannt wird.
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Zu der Brennstoffzufuhranlage gehören ein Brennstofftank 30, von dem
der Brennstoff über eine eine Hochdruckpumpe 34 enthaltende Leitung
32 und eine Druckleitung 40 den Brennkammern 18 zugeführt wird,
ein Hauptbrennstoffregler 36, durch den der Brennstoff dosiert und überschüssiger
Brennstoff durch eine Leitung 38 in die Leitung 32 zurückgeführt wird.
Der Hauptbrennstoffregler 36 regelt die Brennstoffzufuhr in Abhängigkeit von der
durch eine mechanische Verbindung 42 übertragenen Drehzahl der Turbine 14, von der
Lufteinlaßtemperatur, die durch eine Sonde 44 ermittelt und durch eine Leitung 46
übertragen wird, von dem durch eine Sonde 48 ermittelten und durch eine Leitung
50 übertragenen vom Kompressor erzeugten Luftdruck und von der durch ein Gestänge
54 übertragenen Lage eines von Hand einstellbaren Hebels 52. Aus dem Brennstofftank
30 wird zusätzlicher Brennstoff über eine Leitung 56, die eine Zentrifugalhochdruckpumpe
58 enthält, zu einem Nachbrennerregler 60 geliefert, der die Regelung der durch
eine Druckleitung 62 abfließenden Brennstoffmenge in Abhängigkeit von dem vom Kompressor
12 erzeugten Enddruck, der durch die Sonde 48 ermittelt und durch Leitungen 50,
64 und 66 übertragen wird, sowie von der Stellung des von Hand zu verstellenden
Hebels 52, die durch ein Gestänge 68 übertragen wird, bewirkt.
Der
vom Nachbrennerregler 60 geregelte und in der Druckleitung 62 befindliche Brennstoff
wird dem erfindungsgemäßen Verteilerdurchflußregler 70 zugeführt, in welchem der
Brennstoff zwischen einer ersten Leitung 72, welche den Kernverteiler 26 mit Brennstoff
versorgt, und einer zweiten Leitung 74 aufgeteilt wird, welche Brennstoff an den
Ringverteiler 28 abgibt. Die Verteilerwirkung des Reglers 70 ist von der über die
Leitung 62 zugeführten Brennstoffmenge und von dem im Kompressor 12 erzeugten Luftdruck
abhängig, der über die Leitung 64 übermittelt wird, wie im folgenden ausführlich
erläutert werden wird. Unter hohem Druck stehende Hilfsflüssigkeit wird dem Regler
70 vom Ausgang der Pumpe 34 durch eine Leitung 76 zugeführt. Unter niederem Druck
stehende Flüssigkeit wird vom Regler 70 über eine Leitung 78 zum Brennstofftank
30 zurückgeführt.
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In der F i g. 2 ist in größerem Maßstab eine Schnittdarstellung des
Verteilerdurchflußreglers 70 nach der vorliegenden Erfindung wiedergegeben. Der
Regler hat ein Gehäuse 80 mit der Eingangsleitung 62, die eine unter dem Druck P1
stehende, vom Nachbrennerregler 60 geregelte Brennstoffmenge enthält; ferner
ist das Gehäuse mit den Leitungen 72 und 74
verbunden, durch die Brennstoff
zum Kernverteiler 26 bzw. zum Ringverteiler 28 abgegeben wird. Ein erstes Regelventil
82 wirkt mit einem in einer Innenwand des Gehäuses vorgesehenen Bohrung 86 zusammen,
um einen Auslaß veränderlicher Größe zu schaffen, durch den Brennstoff von der Leitung
62 zur Leitung 72 weitergeleitet werden kann. Das Regelventil 82 ist so geformt,
daß bei seiner Bewegung (in der Zeichnung) nach rechts der Durchflußquerschnitt
zunimmt. Eine verhältnismäßig kleine Brennstoffmenge kann mittels eines parallelliegenden
Strömungsweges, der durch eine Leitung 90 und ein Ventil 92 gebildet wird,
das Ventil 82 umgehen. Das Ventil 92 läßt sich von außen mittels eines mit Gewinde
versehenen Schaftes 94 einstellen, so daß damit eine Abgleichmöglichkeit
vorgesehen ist, deren Wirkung noch betrachtet werden soll. Die linke Grenzstellung
des Ventils 82, welche dem geringsten Querschnitt entspricht, wird durch ein mechanisches
Anschlagglied 88 festgelegt, das mit Gewinde im Gehäuse 80 befestigt ist
und eine einfache Einstellmöglichkeit bietet. Auf Grund der drosselnden Wirkung
der Ventile 82 und 92 ist der Flüssigkeitsdruck P, in der Leitung 72 geringer
als der Druck P1 in der Leitung 62. Die Druckdifferenz Pl-P" die zwischen
den Leitungen 62 und 72 vorhanden ist, ist unmittelbar von der Brennstoffmenge
abhängig, die über die Ventile 82 und 92 strömt, und sie ist eine umgekehrte Funktion
des gemeinsamen Durchflußquerschnittes dieser Ventile. Dieses Druckgefälle kann
dadurch verändert werden, daß die axiale Stellung des Ventils 82 verändert wird.
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Ein Differentialflächenkolben 96 ist in einem Zylinder 98 verschiebbar
angeordnet und bildet darin eine erste und eine zweite Kammer 100 bzw.
102.
Der Kolben 96 ist unmittelbar mit dem Regelventil 82 durch eine Verbindungsstange
104 verbunden, so daß eine Bewegung des Kolbens die Verstellung des Regelventils
bewirkt. Hilfsflüssigkeit vom Ausgang der Hochdruckpumpe 34 (F i g. 1) wird
über die Leitung 76 (F i g. 2) und durch ein Brennstoffilter 106,
ein
auf konstantem Druck regelndes Regelventil 108
und eine Leitung
110 der Kammer 102 des Verteilerdurchflußreglers 70 zugeführt, in
welcher sie einen Flüssigkeitsdruck auf die kleinere Seite des Differentialflächenkolbens
96 ausübt, wobei dieser Druck den Kolben (in der Zeichnung) nach links zu schieben
sucht. Hilfsflüssigkeit, z. B. in Form von zu diesem Zweck verwendetem Brennstoff,
deren Druck verändert werden kann, wird der Kammer 100 vom Ventil 108 durch
eine Drosselblende 112 und eine Leitung 114 zugeführt und übt in der Kammer
einen zweiten Druck aus, der auf die größere Fläche des Kolbens 96 einwirkt und
den Kolben nach rechts zu schieben sucht. Die Leitung 114 hat eine veränderliche
Öffnung, die von einem Servoventil 116 und einem Hebel 118 gebildet wird, der drehbar
auf einer an einem Vorsprung des Gehäuses 80 befestigten Achse
120 angeordnet ist. Der Hebel 118 ist in einer Kammer 122 angeordnet,
die unter niederem Druck der Pumpeneingangsseite stehenden Brennstoff enthält, der
zum Brennstofftank 30 durch die Leitung 78
zurückgeführt wird. Die
Hauptquelle für den unter niederem Druck stehenden Brennstoff bildet der Abfluß
aus der öffnung 116. Wenn der Hebel 118 im Uhrzeigersinn um die Achse 120 bewegt
wird, wird die von dem Servoventil 116 gebildete Öffnung geschlossen, so
daß der Flüssigkeitsdruck in der Leitung 114 und damit auch in der Kammer
100 ansteigt und sich dem mit PR bezeichneten Wert des Auslaßdruckes des
Druckregelventils 108 nähert. In diesem Zeitpunkt sind die Drücke, die in
den Kammern 100
und 102 auf den Differentialflächenkolben 96 wirken, etwa
gleich; auf Grund der dem Druck in der Kammer 100 ausgesetzten größeren Fläche
jedoch wird die auf den Kolben wirkende überschußkraft diesen und das Ventil 82
nach rechts bewegen. Falls der Hebel 118 entgegen dem Uhrzeigersinn um den
Höchstbetrag um die Achse 120 bewegt wird, damit die Hilfsflüssigkeit ungehindert
aus der Öffnung in die Kammer 122 fließen kann, nimmt der Flüssigkeitsdruck in der
Leitung 114 ab. Bei Wahl eines geeigneten Verhältnisses zwischen den Einstellungen
der Drosselblende 112 und des Servoventils 116 kann der Flüssigkeitsdruck
in der Leitung 114 sich dem Wert des Druckes der Flüssigkeit in der Kammer
122
nähern. Wenn sich der Druck der Flüssigkeit in der Kammer 100 somit
im wesentlichen dem niedrigen Druck am Pumpeneinlaß nähert, wird ein auf den Kolben
96 wirkender Druck erzeugt, der geringer als der Druck PR ist, welcher von der Flüssigkeit
in der Kammer 102 hervorgerufen wird; die auf den Kolben 96 wirkende resultierende
Kraft sucht den Kolben und das Regelventil 82 nach links zu bewegen. Einstellungen
des Hebels 118 zwischen den beiden Grenzwerten haben verschiedene Drücke in der
Leitung 114 und der Kammer 100 zur Folge. In einer Zwischenstellung des Hebels
118 erzeugt der Druck in der Kammer 100 eine auf den Kolben 96 wirkende Kraft, die
gerade ausreicht, um allen anderen auf diesen Kolben einwirkenden Kräften das Gleichgewicht
zu halten. Die Stellung kann als »Null«-Stellung bezeichnet werden, in der die am
Kolben 96 angreifenden Kräfte sich ausgleichen und keine Verschiebung erfolgt. Durch
eine Bewegung des Hebels 118 von der Nullstellung aus im Gegenuhrzeigersinn
wird der Kolben 96 nach links bewegt, durch eine Bewegung im Uhrzeigersinn nach
rechts. Proportional zur Änderung des Druckes der Hilfsflüssigkeit in der Leitung
114 in Abhängigkeit von der Stellung des Hebels 118, bezogen auf die Nullage,
ändert sich
auch die resultierende Kraft am Kolben 96 und führt
dazu, daß dieser Kolben sich um einen Betrag bewegt, der dem Betrag der Auslenkung
des Hebels 118
aus der Nullstellung proportional ist. Damit werden die Bewegung
des Kolbens 96 und des Regelventils 82 durch die Auslenkung des Hebels 118 gesteuert.
Die Kammer 100 enthält eine verhältnismäßig schwache Druckfeder 124, welche
den Kolben 96 nach rechts und das Regelventil 82 nach der COffnungsstellung hin
beaufschlagt. Die von der Feder aufgebrachte Kraft ist jedoch so gering, daß sie
die Tätigkeit des Kolbens 96 nicht merklich beeinflußt, wenn dieser über die Hilfsflüssigkeit
verstellt wird.
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Die Bewegung des Hebels 118 um die Achse 120 in eine der beiden Richtungen
wird durch eine Gleichgewichtsstörung der an dem Hebel angreifenden Kräfte herbeigeführt.
In der Kammer 122 ist ein Paar sich gegenüberliegender, an ihren bewegbaren Enden
durch eine Stange 130 miteinander verbundener Bälge 126,128 vorgesehen. Der
Balg 128 ist evakuiert und abgedichtet, so daß er einen Innendruck hat, der
etwa gleich dem absoluten Druck Null ist. Der Balg 128 kann jedoch auch an Atmosphärendruck
angeschlossen werden. Als Betriebsdruck wird dann der der Außenluft benutzt. Der
Balg 126 ist über die Leitung 64 an den Kompressor 12 des Gasturbinentriebwerkes
10 angeschlossen und steht unter Kompressordruck. Irgendwelche Kräfte, die auf die
Bälge 126 und 128 auf Grund des Druckes der Flüssigkeit in der Kammer
122 einwirken, werden dadurch aufgehoben, daß die Bälge mit jeweils gleichen
Wirkflächen versehen sind, so daß die an der Stange 130 wirkenden zusätzlichen Kräfte
sich ausgleichen. Die Stange 130 ist durch einen Bolzen 132 mit dem Hebel
118 verbunden, so daß die Summe der an den Bälgen wirkenden Kräfte in einem
bestimmten Abstand von der Achse 120 auf den Hebel einwirken. Diese Summe der Kräfte
ist gleich dem Unterschied zwischen dem Kompressordruck im Balg 126 und dem Bezugsdruck
im Balg 128. Dem an dem Hebel 118 durch die in einer festen Entfernung von der Achse
120 angreifende Summe der Kräfte wirkenden Moment wirkt ein zweites Moment entgegen,
welches durch die Kraft einer Feder 134 hervorgerufen wird, die durch eine Rolle
136 und eine Platte 138 auf den Hebel 119 übertragen wird. Die Platte 138 wird durch
eine Achse 140 schwenkbar gehalten (F i g. 3) und hält ihrerseits das obere Ende
der Feder 134. Das untere Ende der Feder 134 liegt auf einem Halter 142 auf, der
durch eine Stange 144 mittig unterstützt ist. Eine Anzahl von schalenförmigen Bimetallkörpern
146 ist um die Stange 144 herum übereinander gestapelt und bewirkt eine Verstellung
des Halters 142 in Abhängigkeit von Änderungen der Brennstofftemperatur, so daß
Belastungswechsel an der Feder 134 auf Grund von Temperaturänderungen des umgebenden
Brennstoffes durch entgegenwirkende Änderungen der Länge der Feder 134 ausgeglichen
werden. Damit bleibt die auf den Hebel 118 durch die Feder 134 wirkende Kraft
unabhängig von Änderungen der Brennstofftemperatur. Die Stange 144 ist an einem
Ende über ein Gewinde mit dem Gehäuse 80 verbunden, so daß ein fester Träger für
die Kraft 134 geschaffen wird; die Stange kann von außen nachgestellt werden. Die
Rolle 136, welche die von der Feder 134 erzeugte konstante Kraft auf den Hebel
118 überträgt, ist mittels einer Stange 148 mit dem Kolben 96 verbunden
und verändert damit den Punkt, an welchem die konstante Federkraft an dem Hebel
118 angreift, in Abhängigkeit von der Stellung des Kolbens 96 und des Regelventils
82. Durch die Änderung des Kraftangriffspunktes verändert die Rolle 136 das am Hebel
wirkende Moment, welches dem von den Bälgen 126 und 128 hervorgerufenen
Moment entgegenwirkt. Mittel in Gestalt einer Feder 150, schalenförmiger Bimetallkörper
152 und einer von außen einstellbaren Stange 154 dienen dazu, auf das obere Ende
des Hebels 118 eine Kraft mit zweifachem Zweck auszuüben: Einmal sollen damit Kräfte
ausgeglichen werden, die den Hebel 118 auf Grund des Aufpralles der aus der
Leitung 114 ausströmenden Hilfsflüssigkeit aus dem Gleichgewicht bringen; zum anderen
soll das Kräftegleichgewicht am Hebel 118 von außen genau eingestellt werden können.
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Der Verteilerdurchflußregler nach der Erfindung weist ein zweites
Regelventil 84 auf, welches den Hbergang von Brennstoff aus der Leitung 62 in die
Leitung 74 und damit zum Ringverteiler 28 regelt. Das Regelventil 84 enthält ein
in einer Bohrung des Gehäuses 80 axial verschiebbares Glied 160, das mit einer Reihe
von Löchern 162 versehen ist, die mit der Bohrung im Gehäuse 80 so zusammenwirken,
daß ein in Abhängigkeit von der Stellung des Gliedes 160 veränderlicher Querschnitt
für den Durchfluß des Brennstoffes geschaffen wird. Das Ventil 84 enthält ferner
einen axial bewegbaren Schieber 164, der die Löcher 162 zur weiteren Veränderung
des wirksamen Durchflußquerschnittes abdeckt oder freigibt. Ein Anschlag 166 ist
durch Verschraubung an einer inneren Wand des Gehäuses 80 so befestigt, daß er die
Bewegung des Schiebers 164 (in F i g. 2) nach links begrenzt. Folgende Kräfte wirken
auf den Schieber 164 zur Veränderung seiner axialen Lage: die von dem Druck
P1 in der Leitung 62 aufgebrachte Kraft, welche den Schieber nach rechts zu schieben
sucht; die Kraft, die von einer Feder 168 aufgebracht wird, welche in einer
aus dem Raum zwischen Ventilglied 160 und Schieber 164 gebildeten Kammer 170 vorgesehen
ist und auf den Schieber 164 nach links drückt; die Kraft, die von dem in der Kammer
170 vorhandenen Flüssigkeitsdruck P2 herrührt und den Schieber 164 nach links zu
drücken sucht. Flüssigkeit unter dem Druck P, wird der Kammer 170 aus der Leitung
72 über eine Leitung 172 von einer unterhalb des Ventils 82 gelegenen Stelle zugeführt,
wobei der Flüssigkeitsweg über eine Drosselblende 174, eine Ringkammer 176 und eine
Reihe von Öffnungen 178 führt, die um das Ventilglied 160 herum angeordnet sind.
Das Ventilglied 160 wird nach rechts durch die resultierende Kraft aus dem Flüssigkeitsdruck
P2 in der Ringkammer 176, dem Flüssigkeitsdruck P2 in der Innenkammer 170 und die
von der Feder 168 herrührende Reaktionskraft gedrückt. Die Kräfte wirken auf einen
vergrößerten, kolbenartigen Teil am rechten Ende des Ventilgliedes 160. Das Ventilglied
160 bildet ferner zusammen mit dem Gehäuse 80 eine Kammer 180, der Brennstoff von
zwei Quellen zugeführt wird: Erstens wird Flüssigkeit unter dem Druck P2 aus der
Leitung 72 durch eine Leitung 182, eine Drosselstelle 184, eine Leitung
186 und eine Drosselstelle 188 zugeführt, und zweitens wird aus der Leitung
62 Flüssigkeit unter dem Druck P1 durch eine Leitung 190, eine Kammer 192, eine
aus einer Drosselöffnung 194 und einem bewegbaren Hebel 196 gebildete
veränderbare Öffnung, die Leitung 186 und die Drosselstelle 188 zugeführt. Der
bewegbare
Hebel 196 ist auf einer Achse 198 schwenkbar befestigt und regelt
die Mengen der Flüssigkeit mit dem Druck P1 oder P2, die der Kammer 180 zugeführt
werden. Beispielsweise wird die Zufuhr von Flüssigkeit unter dem Druck P1 nach der
Kammer 180 unterbrochen, wenn der Hebel 196 entgegen dem Uhrzeiger gedreht wird
und die Drosselöffnung 194 verschließt, so daß der Druck in der Kammer sich dem
Druck P2 nähert. Falls dagegen der Hebel 196 um einen Höchstbetrag im Uhrzeigersinn
gedreht würde, um der größtmöglichen Menge von Flüssigkeit unter dem Druck P1 den
Durchfluß durch die Drosselöffnung 194 zu ermöglichen, würde der Flüssigkeitsdruck
in der Kammer 180 sich dem Druck P1 nähern. In einer Zwischenstellung des
Hebels 196 reicht der Flüssigkeitsdruck in der Kammer 180 gerade aus, um alle Kräfte
auszugleichen, welche das Ventilglied 160 zu verschieben suchen. Diese Zwischenstellung
soll als »Null«-Stellung des Hebels 196 bezeichnet werden; eine entgegen dem Uhrzeigersinn
gerichtete Bewegung verringert dann den Flüssigkeitsdruck in der Kammer 180 und
verschiebt das Ventilglied 160 nach rechts, während eine im Uhrzeigersinn verlaufende
Bewegung aus der Nullstellung den Druck in der Kammer 180 vergrößert und
das Ventilglied 160 nach links verschiebt. Ein Balg 200 befindet sich in der Kammer
192 und ist mit einer Abschlußplatte 202 versehen, die in Abhängigkeit von den auf
den Balg wirkenden Druckkräften verschiebbar ist. Der Druck P1 in der Kammer 192
wirkt von außen auf den Balg 200 und sucht ihn zusammenzudrücken und die Abschlußplatte
202 nach rechts zu bewegen. Über eine Leitung 204 wird Flüssigkeit unter dem Druck
P2 aus der Leitung 72 in das Innere des Balges 200 geleitet, wodurch auf den Balg
eine Kraft wirkt, die die Abschlußplatte 202 nach links zu bewegen sucht. Eine Feder
206 ist im Inneren des Balges 200 vorgesehen und liefert eine Kraft, die auf die
Abschlußplatte 202 (in der Zeichnung) nach links wirkt. Die Feder wird an
einem Ende in einem beweglichen Halter 208 gehalten, dessen Lage in Abhängigkeit
von schalenförmigen Bimetallkörpern 210 zum Temperaturausgleich verändert wird.
Der Halter 208 und die Bimetallkörper 210 werden durch eine feststehende
Stange 212 ausgerichtet und in ihrer Lage gehalten. Die Stange 212 ist von außen
verstellbar. Die Bimetallkörper 210 bewirken einen Längenausgleich der Feder
206, so daß Änderungen der Federbelastung auf Grund von Temperaturänderungen des
umgebenden Brennstoffes ausgeglichen werden. Die Bimetallkörper 210 haben weiter
die Aufgabe, die durch die Feder 206 ausgeübte Kraft zu verändern, um Schwankungen
der Brennstoffregelung im Regelventil 84 auszugleichen, die auf Änderungen
im spezifischen Gewicht des Brennstoffes zurückzuführen sind. Die verschiebbare
Abschlußplatte 202
des Balges 200 ist durch einen Bolzen
214 mit dem beweglichen Hebel 196 verbunden. Wenn der Hebel 106 in
der Nullstellung ist, reicht die am Balg 200
wirkende Druckdifferenz Pl-P2
gerade aus, um die von der Feder 206 gelieferte Kraft auszugleichen. Falls die Druckdifferenz
Pl-P2 von diesem Wert abweicht, dreht die Abschlußplatte 202 den Hebel 196 und verschiebt
das Ventilglied 160 des Ventils 84.
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Das Ventil 84 hält den Schieber 164, welcher den Brennstoff aus der
Leitung 62 nach der Leitung 74
leitet, so, daß die Druckdifferenz Pl-P2
am ersten Regelventil 82 im wesentlichen konstant bleibt. Die Wirkung des
Schiebers 164 ist jedoch in zweierlei Hinsicht unzureichend: Wenn sich der Schieber
bewegt, verändert er die Kraft der Feder 168; außerdem führt, wenn der Brennstoff
durch die von den Löchern 162 gebildeten Öffnungen hindurchgeht, seine erhöhte Geschwindigkeit
zu einer Gleichgewichtsstörung am Schieber 164. Diese Unzulänglichkeiten werden
durch das Ventilglied 160 behoben, welches eine von der Feder 206
vorgegebene Druckdifferenz mit der tatsächlichen Druckdifferenz aus den Leitungen
190 und 204 vergleicht und sich selbst in Abhängigkeit von Abweichungen
zwischen der gewünschten und der wirklichen Druckdifferenz am ersten Regelventil
82 einstellt.
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F i g. 3 ist die Darstellung eines Schnittes entlang der Linie 3-3
der F i g. 2, die die Beziehung zwischen der Achse 140 und der Platte 138 deutlicher
hervorheben soll. Man sieht, daß bei dieser Anordnung eine Drehung der Platte 138
die Querbewegung der Rolle 136 nicht stört.
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Die F i g. 4 ist eine graphische Darstellung der Betriebseigenschaften
des nach der Erfindung ausgeführten Reglers. Die über die Leitung 62 zugeführte
Brennstoffmenge ist auf der Abszisse aufgetragen, während der Brennstoffzufluß über
die Leitungen 72 und 74 zum Kern- und zum Ringverteiler 26 bzw. 28 auf der
Ordinate aufgetragen ist. Die Kurve 220 gibt die gesamte Brennstoffmenge wieder,
die über die Leitung 62 zugeführt wird und die bis zum Erreichen des Punktes A auf
der Abszisse vollständig an den Kernverteiler 26 weitergeleitet wird. Am Punkt A
bewirkt der Verteilerdurchflußregler die weitere Speisung von Brennstoff in den
Kernverteiler nach Kurve 222, während der Ringverteiler nach Kurve 224 versorgt
wird. Der Punkt der Zuflußaufteilung läßt sich nach der vorliegenden Erfindung ändern,
beispielsweise nach einem Punkt B. Diese Verschiebung, die im folgenden noch beschrieben
werden wird, hat eine Brennstoffversorgung des Kernverteilers entsprechend der Kurve
226 zur Folge.
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Arbeitsweise Es wird zunächst angenommen, daß der Nachbrennerregler
60 der Leitung 62 und dem Verteilerdurchflußregler 70 keinen Brennstoff
zuführt und das Gasturbinentriebwerk 10 abgestellt ist. Das erste Regelventil
82 ist dann auf Grund der Wirkung der Feder 124 weit geöffnet, während
das zweite Regelventil 84 durch die Wirkung der Feder 168, welche
gegen den Schieber164 drückt, geschlossen ist. Wenn das Triebwerk 10 auf Drehzahlen
unterhalb des Nachbrennerbereiches gebracht wird, liefert der Kompressor 12 einen
Druck über die Leitungen 50 und 64 nach dem Balg 126 im Verteilerdurchflußregler
70. Über die Leitung 76 wird weiterhin Hilfsflüssigkeit dem Regler 70 zugeführt,
in welchem die Flüssigkeit die Einstellung des Kolbens 96 und des ersten Regelventils
82 auf eine durch den Kompressordruck im Balg 126 bestimmte Lage bewirkt. Damit
nimmt das Regelventil 82 in Abhängigkeit von dem vom Kompressor
12 erzeugten Druck eine Zwischenstellung ein, während das zweite Regelventil
84 geschlossen bleibt. Der in der F i g. 1 dargestellte Hebel 52 wird
dann in den Nachbrennerbereich vorgerückt, wodurch der Nachbrennerregler
60 der Leitung 62 Brennstoff zuführt. Der Brennstoff fließt durch
das teilweise geöffnete erste Regelventil
82 hindurch in die Leitung
72 nach dem Kernverteiler 26 des Triebwerkes 10. Das Druckgefälle
Pi-P2 am Regelventil82 ist während der anfänglich geringen durchfließenden Brennstoffmenge
nicht ausreichend, um den Schieber 164 des zweiten Regelventils 84 in die Öffnungsstellung
zu verschieben; daher fließt kein Brennstoff durch die Leitung 74 nach dem
Ringverteiler 28. Wenn der Hebel 52 weiter vorgerückt wird, so daß die von
dem Nachbrennerregler 60 an die Leitung 62 abgegebene Brennstoffmenge weiter zunimmt,
nimmt auch der über das erste Regelventil 82 der Leitung 72 zugeführte Brennstoff
entsprechend dem in F i g. 4 dargestellten, links von dem Punkt A liegenden Teil
der Kurve 220
weiter zu und veranlaßt, daß sich am Ventil 82 ein zunehmend
größeres Druckgefälle Pi-P2 entwickelt. Im Punkt A der Kurve nach F i g. 4 ist die
Druckdifferenz Pi-P2 genügend groß, so daß die Öffnung des Schiebers 164 beginnt
und Brennstoff entsprechend der Kurve 224 dem Ringverteiler 28 zuströmt.
Ein weiteres Ansteigen der vom Nachbrennerregler der Leitung 62 zugeführten
Brennstoffmenge würde die Druckdifferenz P,-p. am ersten Regelventil 88 zu
erhöhen suchen. Da jedoch auch das zweite Regelventil 84 auf die Druckdifferenz
Pi-P2 angesprochen hat und sich weiter öffnet, bis die Druckdifferenz wieder auf
einen vorher festgelegten Wert gesunken ist, bleibt die Druckdifferenz am ersten
Regelventil 82 konstant.
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Falls sich während des Flugeinsatzes des Triebwerkes 10 der vom Kompressor
12 erzeugte und von dem Balg 126 aufgenommene Druck ändert, wie es z. B.
bei Änderung der Flughöhe eintritt, ändert sich durch den Balg 126 die auf
die Hebel 118 an dem Bolzen 132 einwirkende Kraft. Vorausgesetzt,
daß diese Änderung in Richtung eines erhöhten Kompressordruckes und einer auf den
Hebel 118 wirkenden erhöhten Kraft verläuft, sucht das im Uhrzeigersinn auf den
Hebel wirkende Moment diesen um die Achse 120 zu drehen und die im Servoventil
116 gebildete Öffnung zu verkleinern, so daß der Flüssigkeitsdruck in der
Leitung 114 und der in der Kammer 100 auf den Kolben 96 einwirkende Druck
sich verstärken. Auf Grund des verstärkten Flüssigkeitsdruckes in der Kammer
100 verschieben sich der Kolben 96 und das erste Regelventil 82 nach rechts,
wodurch auch die Rolle 136 nach rechts bewegt wird, so daß sich das Moment verstärkt,
welches entgegen dem Uhrzeigersinn auf den Hebel 118 einwirkt und diesen
in die ursprüngliche Nullage zurückzustellen sucht. Diese Vorgänge bewirken, daß
das erste Regelventi182 weiter geöffnet wird, wodurch sich eine Verringerung der
Druckdifferenz Pi-P., an diesem Ventil ergibt. Die über das Venti182 gehende Durchflußmenge,
die für die Herstellung des zur Betätigung des zweiten Regelventils 84 ausreichenden
Druckgefälles P.-p. erforderlich ist, wird erhöht und damit ein neuer Zuflußverteilungspunkt
geliefert, der in der F i g. 4 z. B. durch einen Punkt B dargestellt ist. Die aus
dem Hebel 118 und der Rolle 136 bestehenden Mittel zur Verbindung
der vom Balg 126 gelieferten Eingangskraft und der Gegenkraft von der Feder
134 haben den Vorteil, für eine gegebene Druckänderung im Balg
126 eine lineare Änderung der Stellung des Ventils 82 zu ermöglichen.
Diese lineare Abhängigkeit ergibt sich aus der Tatsache, daß für das Momentgleichgewicht
am Hebel 118 eine lineare Gleichung gilt, in der eine veränderliche Kraft
durch eine Änderung der Länge des Momentarmes einer Gegenkraft ausgeglichen werden
muß.
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Das von außen einstellbare Ventil 92 ist vorgesehen, um für
den Abgleich des Durchflußquerschnittes zwischen den Leitungen 62 und 72 mit einem
bestimmten Eingangsdruck im Balg 126 eine Einstellmöglichkeit zu schaffen.
Zum Beispiel wird ein bestimmter Eingangsdruck im Balg 126 dem Regelventil
82 eine bestimmte Stellung aufzwingen. Falls diese Stellung des Ventils
82 einen geringeren als den gewünschten Durchflußquerschnitt bietet, würde
die Druckdifferenz Pi-P2 höher als erwünscht und die Ursache dafür sein, daß sich
das zweite Regelventil zu früh öffnet. Dieser Zustand kann sehr einfach dadurch
berichtigt werden, daß der Schaft 94 des Ventils 92 von außen so eingestellt
wird, daß sich die um das erste Regelventil 82 herumgeleitete Durchflußmenge
vergrößert, bis der gewünschte Öffnungspunkt des zweiten Regelventils für einen
gegebenen, bestimmten Kompressoreingangsdruck erreicht ist.