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Regler für Gasturbinentriebwerke von Luftfahrzeugen Die Erfindung
betrifft Regler für Gasturbinentriebwerke von Luftfahrzeugen mit der Brennstoffmenge
als Stellgröße und der Drehzahl als Regelgröße und einer aus der Leistungswählhebelstellung
und der Kompressoreinlaßtemperatur gebildeten ersten Führungsgröße.
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Bei bekannten Reglern dieser Art ist bei geringfügigen Abweichungen
des Drehzahl-Istwerts vom Sollwert die Regelung zu träge, da die Verstellkräfte
nur gering sind. Bei bekannten Reglern steuert jedes der erzeugten Signale für sich
die Brennstoffmenge. Dabei werden die Signale also nicht kombiniert.
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Es ist ein Regler bekannt, bei dem die Brennstoffmenge in Abhängigkeit
von der Turbineneintrittstemperatur, der Drehzahl, dem Drehmoment und dem Außenluftdruck
geregelt wird.
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Bei einem anderen Regler wird der Brennstoff in Abhängigkeit von der
Drehzahl, der Ansaugtemperatur, der Verdichtungsendtemperatur, der Turbineneintrittstemperatur
und dem Ansaugdruck geregelt.
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Aufgabe der Erfindung ist eine derartige Verbesserung des eingangs
gekennzeichneten Reglers, daß sich bei kleinen und großen Drehzahlabweichungen durch
große Beschleunigung bzw. Verzögerung des Triebwerks in kürzester Zeit wieder ein
Beharrungszustand einstellt.
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Dies wird erfindungsgemäß durch ein erstes Steuerventil erreicht,
welches von der Regel- und der Führungsgröße gemeinsam betätigt wird und das Brennstoffregelventil
verstellt, und durch ein Meßgerät, welches den Verdichtungsdruck als Störgröße mißt
und das Brennstoffregelventil verstellt, und durch ein zweites Steuerventil, welches
von der Drehzahl als Regelgröße und der Kompressoreinlaßtemperatur allein als zweiter
Führungsgröße gemeinsam betätigt wird und bei großen Beschleunigungen und Verzögerungen
das erste Steuerventil ausschaltet und das Brennstoffventil verstellt.
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Die Erfindung ist als Beispiel in den Zeichnungen veranschaulicht.
Dabei zeigt F i g. 1 schematisch ein Gasturbinentriebwerk mit einem Propeller und
einem Brennstoffregler nach der Erfindung, F i g. 2 schematisch - teilweise im Schnitt
- den erfindungsgemäßen Brennstoffregler, F i g. 3 vergrößert schematisch das Brennstoffregelventil
und die Kompressorenddruck-Servoanlage, F i g. 4 vergrößert schematisch den normalen
Regelnockenmechanismus und die Einlaßlufttemperatur-Servoanlage, F i g. 5 vergrößert
schematisch die Drehzahl-Servoanlage und den Drehzahl-Einlaßtemperatur-Nocken, F
i g. 6 vergrößert schematisch den Drehzahlvorwähler, F i g. 7 vergrößert schematisch
das Unterdrehzahlsteuerventil, F i g. 8 Regelungskennlinien bei Beschleunigung und
Verzögerung eines Turbotriebwerks und F i g. 9 schematisch eine abgewandelte Drehmomentbegrenzungseinrichtung.
Das in der F i g. 1 schematisch dargestellte Propellerturbinentriebwerk enthält
ein Propellergetriebe 10, einen Kompressor 12, eine Brennkammer 14, eine Turbine
16 und eine Schubdüse 18. Das Getriebe 10 ist zumindest mit einem Teil der Turbine
16 und mit dem Verstellpropeller 20 verbunden. Ein Regler 22 kann die Propellerdrehzahl
durch Verändern der Steigung der Propellerblätter mittels einer Verstellvorrichtung
regeln.
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Der Brennstoffregler 30 nimmt über die Zuleitung
34 Brennstoff aus einer Vorratsquelle und einer Pumpe 32 auf. Eine Brennstoffleitung
36 führt zu dem Pumpeneinlaß zurück. Der Brennstoffregler 30 empfängt Impulse, die
dem Wert verschiedener Betriebsgrößen des Triebwerks entsprechen. So wird über die
Verbindung 38 ein Drehzahlimpuls, über die Verbindung 40 ein Kompressoreinlaßtemperaturimpuls
und über die Verbindung 42 ein Kompressorenddruckimpuls übertragen, wobei die Stellung
des
Leistungswählhebels 202 über die Verbindung
46
übertragen wird. Der Leistungshebe1202 ist ferner mit dem Regler
22 verbunden, so daß die gewählte Propellerdrehzahl in fester Abhängigkeit
von der Leistungshebelstellung steht. Der Brennkammer 14
wird durch eine oder
mehrere Düsen 48 und über eine Leitung 50 und über den Regler 30 Brennstoff
zugeführt.
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In der F i g. 2 ist der erfindungsgemäße Brennstoffregler
30 schematisch dargestellt. Aus der Pumpe 32
(F i g. 1) tritt Brennstoff
über die Leitung 34, durch ein Filter 60, welches ein federbelastetes überlaufventil
62 enthält, in das Brennstoffreglergehäuse ein. Vor und nach dem Filter zweigt
je eine Leitung 68
und 70 zu einem druckempfindlichen Schalter 72 ab, der
im Fall einer Filterverstopfung eine Warnlampe einschaltet. Von der in der Zeichnung
linken Seite des Filters zweigt eine weitere Leitung 74 zu einem federbelasteten
überdruckventil76 ab, das den Brennstoffdruck auf beispielsweise 42 kg/qcm begrenzt.
Eine weitere Leitung 86 führt zu einem Druckregelventil 88, das den Druckabfall
am Brennstoffventil 90 konstant hält. Dieses Brennstoffventil enthält einen Steuerkolben
92, der die Größe der Zuflußöffnung verändert.
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Bei Verstellung des Leistungshebels 202 in Richtung größerer
Leistungswahl wird der Steuerkolben 92 des Brennstoffventils 90 nach
rechts verschoben und dabei die Durchflußöffnung 94 vergrößert. Dadurch wird der
Druckabfall an der Durchfiußöffnung 94 vermindert, so daß die Membran 98 des Druckregelventils
88 nach rechts bewegt wird und dabei den Abflußquerschnitt 100 verkleinert.
Dadurch steigt der Druck der Leitung 66 an. Der vom Brennstoffventil '90
zubemessene Brennstoff fließt über die Leitungen 106 und 108 zum Auslaß
110 und von dort zu den Triebwerkeinspritzdüsen 48.
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Durch die Leitung 112, das Filter 114 und die Leitung
116 fließt ungeregelter, unter dem Pumpenauslaßdruck stehender Brennstoff
zu allen servobetätigten Einrichtungen des Brennstoffreglers.
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Der in der F i g. 3 genauer dargestellte Steuerkolben 92 wird durch
eine Feder 124 in die Stellung gezwungen, bei der die Durchflußöffnung
94 geschlossen ist. Der Steuerkolben 92 wird durch die Stange 130
und die Servoeinrichtung 132 verschoben; dazu trägt die Stange am unteren Ende zwei
Rollen, von denen eine am Steuerkolben 92 und die andere an einem schwenkbaren
Arm 134 anliegt. Am Arm 1.34 greift ferner die Servoeinrichtung
132 an. Diese wird von ihrem zugehörigen Stellmotor in Richtung der Achse
des Steuerkolbens 92 bewegt, während die Stange 130 von ihrem Stellmotor
quer zu dieser Achse bewegt wird.
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Die Bewegung der Stange 130 wird von einem Stellmotorkolben
136 gesteuert, der an ihrem oberen Ende angebracht ist. Hochdruckbrennstoff
innerhalb der mit der Kammer 120 in Verbindung stehenden Kammer
122 wirkt auf die kleine Fläche 138 des Stellmotorkolbens
136, während Brennstoff unter hohem oder niedrigem Druck zur Oberseite des
Stellmotorkolbens 136 in die Kammer 140 geführt wird. Wird der Kammer
140 Brennstoff unter niedrigem Druck zugeführt, dann werden der Stellmotorkolben
136 und die Stange 130 nach oben bewegt, wobei der Brennstoffdurchfluß
durch das Brennstoffregelventil 90 vergrößert wird. Wenn der Kammer
140 Hochdruckbrennstoff zugeführt wird, bewegt sich der Stellmotorkolben
136 nach unten, da seine obere Fläche größer ist als die untere Fläche
138.
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Die Servoeinrichtung 132, die den Steuerkolben 92 axial bewegt,
wird selbst wieder durch eine Servoeinrichtung 146 bewegt, die auf einen Kompressorenddruckimpuls
anspricht.
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Der Kompressorenddruck wird an der rechten Seite des Brennstoffreglergehäuses
bei 148 und durch eine Leitung 150 in einen als Verdichtungsdruckmesser arbeitenden
Balg 152 eingeführt. Das freie Ende des Balgs 152 steht durch eine Stange
154 mit dem freien Ende eines evakuierten Balgs 156 in Verbindung. Eine Bewegung
der Stange 154 ist deshalb dem absoluten Kompressorenddruck proportional.
Die Stange 154 ist mit einem zu ihr senkrechten Hebel 156 verbunden, der bei 158
schwenkbar gelagert ist. Das obere Ende des Hebels 156 ist mit einem Steuerventil
160 verbunden (F i g. 3). Die rechte Fläche 162 des Kolbens 164 ist
dem niedrigen Druck des Gehäuseinneren ausgesetzt. Die linke Fläche 166 des Kolbens
164 kann abwechselnd hohem oder niedrigem Druck ausgesetzt werden. Daher wird, wenn
das Steuerventil 160 nach rechts bewegt wird, Hochdruckflüssigkeit aus der
Brennstoffregelventilkammer 120 durch die Leitung 168 zur Leitung
170 und danach zur Kammer 172 auf die linke Seite des Kolbens 164
geleitet. In gleicher Weise kann, wenn das Steuerventil 160 nach links bewegt wird,
niedriger Druck direkt in die Leitung 170 und danach in die Kammer 172 eingeführt
werden. Eine kleine Feder 174 greift an dem linken Teil des Steuerventils an und
drückt ihn leicht nach rechts, um Vibrationen zu dämpfen. Ein erstes Steuerventil
190 und ein zweites Steuerventil 192 sind in Reihenanordnung mit der
Kammer 140 des Stellmotors 136 verbunden.
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Die Stellung des Steuerkolbens 92 ist eine Funktion des Verhältnisses
der Brennstoffmenge WF zum Kompressorenddruck p3, d. h.
Das erste Steuerventil 190 steuert den Stellmotor 136 als Funktion von der
Drehzahl, der Kompressoreinlaßtemperatur TZ und der Stellung des Leistungswählhebels
202, der mit einer Welle 200 verbunden ist. Eine Bewegung des Leistungshebels
202 dreht die Welle 200 und somit ein Kronenrad 204, das durch eine Feder
206 nach links gedrückt wird. Die Zähne des Kronenrades 204 greifen
in die Zähne 208 eines Nockenkörpers 210 ein. Dieser ist um seine Welle 211
drehbar in einem Käfig 212 angeordnet und wird durch eine auf die Kompressoreinlaßtemperatur
ansprechende Servoeinrichtung 220 hin- und herbewegt (F i g. 4). Ein Balg
224 befindet sich in einer Kammer 226, durch welche die Kompressoreinlaßluft
hindurchgeleitet wird. Der Balg ist mit einer geeigneten Flüssigkeit gefüllt, die
sich mit den Temperaturschwankungen ausdehnt oder zusammenzieht, so daß eine Bewegung
des Stiftes 228 den Schwankungen der Kompressoreinlaßlufttemperatur entspricht.
Der Stift 228 stößt gegen ein Ende eines Hebels 230, der bei
232 schwenkbar gelagert ist. Das andere Ende des Hebels 230 greift am oberen
Ende eines Ventils 234 an, das einen Stellkolben 236 steuert. Eine kleine Feder
245 drückt das Ventil 234 nach oben. Brennstoff unter Pumpenauslaßdruck
wird der Verteilerleitung
116 und der Leitung 240
(F i g. 2) zugeführt. Aufwärtsbewegung des Ventils 234 verbindet die Leitung
240, den Ringkanal 242 und den Durchlaß 244 mit dem Durchlaß 246, so daß
Hochdruckflüssigkeit in die Kammer 248 fließt und auf den Boden des Stellkolbens
236 einwirkt. Umgekehrt wird bei Abwärtsbewegung des Ventils 234 die Leitung
246 direkt an den Abströmdruck angeschlossen, der den oberen Teil des Ventils
234 und den Stellkolben 236 umgibt. Obgleich die Bodenfläche des Stellkolbens
236 groß ist, bewegt sich dieser unter diesen Bedingungen nach unten, da
in dem Ringkanal 242 beständig ein hoher Druck ausgeübt wird.
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Gemäß F i g. 2 wird von dem Nockenkörper 210
ein Nockenstößel
260 betätigt. Der Nockenstößel 260
steht mit einem Hebelsystem in Verbindung,
das aus einem bei 264 schwenkbar gelagerten Hebel 262, einem Hebel 266 und ferner
einem Hebel 268 besteht. Die Hebel 262, 266 und 268 sind miteinander
durch einen Bügel 270 verbunden, der zwei Rollen 272 trägt, die in die Enden
der Hebel 262 und 268 eingreifen. Der Nockenstöße1260 und der mit ihm verbundene
Hebel 262 werden als Funktion der Stellung des Leistungswählhebels
202 und der Einlaßlufttemperatur (T2) bewegt. Der Hebel 268 ist mit
der Stange 276 verbunden, die die Stellung des Kolbens 278 in dem
ersten Steuerventil 190 bestimmt. Der Hebel 266 beeinflußt die Drehzahl,
während der Hebel 268 der Rückführung dient. Da sich die wirksamen Radien
des Nockenkörpers 210 mit der Stellung des Leistungswählhebels und mit 72
verändern, kann das erste Steuerventil 190 verschiedene Kurvenscharen (F
i g. 8) der Regelungskennlinien bei Beschleunigung und Verzögerung des Triebwerks
hervorrufen. Der die Drehzahl beeinflussende Hebel 266 wird durch einen Drehzahlregler
so verstellt, daß sich für eine bestimmte Stellung des Nockenkörpers 210
die
Stellung des Stellmotorkolbens 136 über einen kleinen Bereich als Funktion
der Turbinendrehzahl ändert. Die Steilheit der Kennlinien des ersten Steuerventils
190 kann durch Veränderungen im Aufbau des Hebelsystems variiert werden.
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Wird der Ventilkolben 278 nach oben bewegt, so fließt Brennstoff
unter hohem Druck aus der kleinen Filtereinheit 114, die an der rechten Gehäusewand
des Brennstoffreglers angeordnet ist, durch die Leitungen 116 und
290, nach unten durch die Leitung 292, durch das von der Regelgröße betätigte
Steuerventil 294 und, wenn dieses die dargestellte Stellung hat, nach oben durch
die Leitung 296 und danach durch das erste Steuerventil 190 zur Leitung
282.
Hochdruckbrennstoff strömt dann durch das zweite Steuerventil
192 und über die Leitung 284 schließlich zur Kammer 140. Daß
auf diese Weise die zugeführte Brennstoffmenge vermindert wird, ist daraus ersichtlich,
daß bei einer bestimmten Stellung des Hebels 262 Bewegungen des Hebels 266 um seinen
Zapfen 300 bewirken, daß der Bügel 270 und seine Rollen 272 sich längs
des Hebels 268 bewegen und dabei die Stellung des Ventilkolbens 278 des ersten
Steuerventils 190 verändern. Eine Vergrößerung der Drehzahl bewirkt eine
dem Uhrzeigersinn entgegengerichtete Bewegung des Hebels 266, wobei der Ventilkolben
278 der Kammer 140 Hochdruckbrennstoff in Abhängigkeit von der gegenseitigen Winkellage
der Teile des Hebels 262 zuführt, der die Rollen 272 verstellt. Wenn der Kammer
140 ein hoher Druck zugeleitet wird und sich der Stellmotorkolben
136 nach unten verschiebt, bewegt sich der Hebel 268 mit, wodurch
er den Ventilkolben 278 des ersten Steuerventils 190 rückführt. Eine Abwärtsbewegung
des Ventilkolbens 278 führt der Leitung 282 durch eine Öffnung
304 in dem oberen Gehäuse des ersten Steuerventils 190 niedrigen Druck
zu. Daher bewegt sich der Stellmotorkolben 136 nach oben und vergrößert den
Brennstoffzufluß.
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Um die Begrenzung der Brennstoffmenge zu beschleunigen, stellt das
zweite Steuerventil 192 den Stellmotorkolben 136 so ein, daß WF als
Funktion P3 der Drehzahl und T2 erscheint. Das zweite Steuerventil 192 wird
über eine Leitung 320 mit Hochdruckbrennstoff gespeist, so daß, wenn der
Ventilkolben 322 nach oben bewegt wird, der Leitung 284
und der Kammer
140 Hochdruckbrennstoff zugeführt wird, wobei der Stellmotorkolben
136 nach unten bewegt und der Brennstoffzufluß vermindert wird. In gleicher
Weise wird bei Abwärtsbewegung des Ventilkolbens 322 des zweiten Steuerventils 192
Brennstoff unter niedrigem Druck aus dem ersten Steuerventil 190, wenn dieses
in der geeigneten Stellung steht, und aus der Leitung 282 zur Leitung
284 und zur Kammer 140 geleitet. Das zweite Steuerventil
192 liegt in Reihe mit dem ersten Steuerventil 190 und kann die Regelung
übernehmen. Der Ventilkolben 322 des zweiten Steuerventils 192 wird
durch einen Schlepphebel 326 und einen Stößel 328 von einem Steuernocken
330 (F i g. 5) betätigt, dessen Steuerfläche aus dem Drehzahlstellkolben
332 herausgeschnitten ist, so daß der Stellmotorkolben 136 als Funktion des
Nockenprofils eingestellt wird. Der Steuernocken 330
wird entsprechend der
Kompressoreinlaßtemperatur mittels eines Zahnrades 333 gedreht, das mit einem
Zahnsegment 336 verbunden ist (strichpunktierte Linie). Das Zahnsegment
336 wird von dem Stellkolben 236 gedreht.
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Der Drehzahlstellkolben 332 wird entsprechend den Bewegungen des Kolbens
340 (F i g. 6) des Drehzahlreglers hin- und herbewegt. Dieser in den F i
g. 2, 5 und 6 dargestellte Drehzahlregler enthält ein von einem Zahnradgetriebe
344 angetriebenes Fliehgewicht 342. Das Getriebe 344 wird von
einer Keilwelle 346 angetrieben, die mit einem rotierenden Teil des Triebwerks
verbunden ist. Die Fliehgewichte 342
wirken gegen die Kraft einer Reglerfeder
348; bei Verschiebung des Kolbens 340 wird dem Stellkolben 332 Druckbrennstoff
zugeführt, so daß dieser in Funktion des Quadrats der Drehzahl verstellt wird. Wie
aus den F i g. 2 und 5 zu ersehen ist, wird dem Ringkanal 352 über die Leitung 350
Hochdruckbrennstoff zugeführt und so der Stellkolben 332 beständig nach links gedrückt.
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Die Leitung 350 führt ferner Hochdruckbrennstoff über die Leitung
354 zu einem Ringkanal 356 in der Büchse des Kolbens 340. Wenn der
Steuerbund 358 des Kolbens 340 nach rechts bewegt wird, gelangt Hochdruckbrennstoff
aus der Leitung 354 zur Leitung 360, die zu einer Kammer
362 im Stehkolben 332 führt.
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In dem den Kolben 340 umgebenden Raum 364
(F i g. 6)
ist Ausströmdruck vorhanden, der bei Verschiebung des Kolbens 340 nach links durch
die Leitung 360 in die Kammer 362 gelangt und dabei den Stellkolben 332 beeinflußt.
Dadurch wird ein Hebel 368 um seinen Zapfen 370 geschwenkt, wodurch
er den Kolben 340 wieder in seine Mittellage rück-führt.
Im
Betrieb bewirkt zunehmende Drehzahl, daß sich die Kraft der Fliehgewichte 342 vergrößert,
wobei sich der Kolben 340 zach rechts verstellt und der Stellkolben 332 über
die Leitung 360 einem hohen Druck ausgesetzt wird. In dem Maße, in dem der Stellkolben
332 nach rechts verschoben wird, dreht sich der Hebel 368 im Uhrzeigersinne
um seinen Zapfen 370 und drückt gegen die Reglerfeder 348,
so daß sich
der Kolben 340 nach links bewegt, bis er seine Mittellage erreicht hat. Eine
Verminderung der Drehzahl 'wirkt sich im entgegengesetzten Sinne aus.
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Der Stellkolben 332 und sein Steuernocken 330 stellen die Maximalgrenzwerte
für
während der Beschleunigung dar, wie als Beispiel in F i g. 8 veranschaulicht ist.
Beim überschreiten einer Maximalüberdrehzahl wird durch die nach rechts gerichtete
Verschiebung des Stellkolbens 332 der Winkelhebel 374 gedreht, so daß der
Stößel 328 den Ventilkolben 322 und somit den Stellmotorkolben 136
in den Brennstoffdurchfiuß vermindernden Sinn verstellt. Die Abnahmefunktion ist
ein Kompromiß zwischen einer trägen Arbeitsweise und einer übergenauen, unstabilen
Regelung. Dieser überdrehzahlregler arbeitet in der gleichen Weise wie der Steuernocken
330, mit der Ausnahme, daß er den Stellmotorkolben 136
nach einem Schema verstellt,
wofür ein Nocken ungeeignet ist. Weiterhin gestattet er eine Anpassung der Maximumgrenzdrehzahl
unabhängig von den anderen begrenzenden Funktionen.
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Durch die Einstellung des Leistungswählhebels 202 wird ferner ein
Zahnrad 380 gedreht. Dieses dreht ein Zwischenrad 382 und ein Zahnrad
384, das an der Stirnseite eine Steuerkurve besitzt. Die Steuerkurve
386 betätigt das obere Ende eines Hebels 388,
der bei 390 schwenkbar
gelagert ist. Der Einfachheit halber ist hier eine Plankurve dargestellt; jedoch
ist eine Umfangskurve vorzuziehen. Das untere Ende des Hebels 388 betätigt
den Kolben 392 des von der Regelgröße betätigten Steuerventils
294. Der Zapfen 390 des Hebels 388 ist mittels eines Steuerkurvenelementes
394 anpaßbar, das dem Steuerventil 294
eine fallende Charakteristik
entsprechend der Stellung des Stelhnotorkolbens 136 gibt. Zusätzlich steuert
das Steuerventil 294 die Turbinendrehzahl auf beispielsweise 6700 U/min,
wenn der Luftschraubensteigungswinkel den Anschlag für kleine Steigung erreicht,
wobei sich der Leistungswählhebel beispielsweise in der Leerlaufstellung befindet.
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Das Steuerventil 2'94 enthält einen Schieber 396
und einen Kolben
392. Der Schieber 396 wird als Funktion der Turbinendrehzahl von dem
Stellkolben 332 durch den Hebel 368 eingestellt, während der Kolben
392 durch den Leistungswählhebel 202 über die Zahnräder
380, 382, 384, die Steuerkurve 386
und den Hebel 388 auf die
gewünschte Einstellung des Unterdrehzahlreglers gebracht wird. Eine Verschiebung
des Stellmotorkolbens 136 wirkt auf das von der Regelgröße betätigte Steuerventil
294, den Hebel 388 und den Nocken 394 zurück, der den genauen Drehzahlabfall
in die Betriebsfunktion des Unterdrehzahlreglers einführt, wie dies in F i g. 8
durch die verschiedenen Neigungen der senkrechten Linien dargestellt ist.
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Zur Erläuterung der Arbeitsweise des Brennstoffreglers sind am besten
F i g. 8 und 2 geeignet. Zunächst ist darauf hinzuweisen, daß bei Betrieb im Betabereich
die Drehzahl von dem Unterdrehzahlregler geregelt wird, der
längs der geeigneten Abfallinie auswählt, um die Belastung auszugleichen, die von
dem Propeller bei seinem vorgeschriebenen Blattsteigungswinkel auferlegt wird. Ein
Anschlag 400, der gegen den Stellmotorkolben 136 stößt, begrenzt dessen
Abwärtsbewegung zur Festsetzung eines Minimalwertes für um das Gasturbinentriebwerk
gegen ein Ausfiammen
während des Betriebes mit niedriger Leistung zu schützen. Der Schutz des Triebwerks
gegen Kompressorstoßwellen und Übertemperatur während der Beschleunigung wird im
besonderen durch das zweite Steuerventil 192 erreicht.
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Eine rapide Beschleunigung mittels des Leistungswählhebels
202 betätigt zwei Regeleinrichtungen, d. h., der Nockenkörper 210 wird gedreht,
um die gewünschte Einstellung von
zu bewirken, und die Steuerkurve 386 wird gleichzeitig gedreht, um gleiche Einstellung
des Unterdrehzahlreglers zu bewirken, der so koordiniert ist, daß er beispielsweise
auf 300 U/min unterhalb der Einstellung des Propellerdrehzahlreglers eingestellt
wird. Als Ergebnis dieser neuen Einstellung wird der Kolben 392 nach rechts bewegt
und gleicht dabei eine Abweichung zwischen dem Kolben 392 und dem Schieber 396 aus,
so daß der Schieberring 398 so bewegt wird, daß dieser die Leitung 296 freigibt,
um Brennstoff unter Druck auszustoßen.
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Zur gleichen Zeit bewirkt die Drehung des Nockenkörpers 210, daß sich
der Hebel 262 im Uhrzeigersinn um seinen Zapfen 264 dreht und sich sein rechtes
Ende nach unten bewegt. Diese Bewegung wird durch den Bügel 270 und die Rollen
272 übertragen, so daß sich das linke Ende des Hebels 268 nach unten bewegt
und der Ventilkolben 278 nach unten gedrückt wird, wobei dessen Schieberring die
Leitung 282 öffnet, um Brennstoff auszustoßen. War der Stellmotorkolben
136 ursprünglich eingestellt, um den
-Werten unterhalb der Grenzwerte zu folgen, so wird der Ventilkolben 322 so eingestellt,
daß er die Leitung 282 mit der Leitung 284 verbindet, so daß die Kammer
140 dem Ausströmdruck ausgesetzt ist, wodurch sich der Stellmotorkolben 136 nach
oben bewegt, um hohen Druck oder
für die Beschleunigung zuzuführen. Das rechte Ende des Hebels 268 bewegt sich nach
oben und verschiebt dabei den Ventilkolben 278, so daß die Leitungen
282 und 296 miteinander verbunden werden. Die Leitung 296 wird geöffnet
und Brennstoff unter Druck durch das von der Regelgröße betätigte Steuerventil
294 abgeleitet. Der Ventilkolben 322 gestattet den Brennstoffausströmdruck
der Leitung 284
nur so lange auf den Stellmotorkolben 136 einzuwirken,
bis die Grenzwerte von
erreicht sind. In dem Maße, wie sich das rechte Ende des Schlepphebels 326 nach
oben bewegt, stellt der Ventilkolben 322 den Stellmotorkolben 136 in die erste Phase
der Triebwerksbeschleunigung nach dem begrenzenden Steuernockens 330 festgesetzt
wurde. Diese Einstel--Schema ein, wie dieses von den Ordinaten des
lung
wird durchgeführt, indem der Stellmotorkolben 136 und seine Kammer 140 über die
Leitungen 284 und 320 einem hohen Brennstoffdruck oder einem Ausströmdruck
über die Leitungen 284 und 282 ausgesetzt werden.
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In dem Maße, in dem die Drehzahl anwächst, werden der Steuernocken
330 und sein Stellkolben 332 nach rechts verschoben. Dadurch sucht sich der
Ventilkolben 322 neu einzustellen. überdies bewegt eine Verschiebung des Stehkolbens
332 den Schieber 396 mittels des Hebels 368 nach rechts. Unter diesen wechselnden
Bedingungen ist die Einstellung des Ventilkolbens 392 relativ festehend, so daß
der anfänglich aufgetretene Drehzahlfehler reduziert wird, bis die Triebwerksdrehzahl
die Einstellung des Unterdrehzahlsteuerventils 294 erreicht.
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An diesem Punkt geht die Regelung auf den Unterdrehzahlregler über,
der den Brennstoffzufluß reduziert, indem er hohen Druck durch die Leitung 296 führt.
Infolgedessen wird der Stellmotorkolben 136 über die Leitungen 296, 282 und
284 und die Kammer 140 einem hohen Druck unterworfen.
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Bei Annäherung an die Einstellung des Propellerdrehzahlreglers übernimmt
das erste Steuerventil 190 die Regelung der Anlage nach dem Schema des geeigneten
für die besondere Turbineneinlaßtemperatur bei dieser Drehzahleinstellung als Funktion
der Ordinaten des Nockenkörpers 210.
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Ein typischer Beschleunigungsvorgang soll im Zusammenhang mit F i
g. 8 veranschlaulicht werden. Es sei angenommen, daß das Triebwerk an einem Punkt
A arbeitet und der Leistungswählhebel 202 in eine Einstellung von beispielsweise
80° gebracht worden ist. Dies ist gleichbedeutend mit einer Verschiebung der Linie
410 in die Stellung der Linie 412.
Der Brennstoffregler wird dann versuchen,
sich von einem Punkt A senkrecht zu einem Punkt zu bewegen, der die abfallende Linie
412 im Raum schneidet. Von hier aus, wie durch die senkrecht von dem Punkt
A dargestellten Pfeile angezeigt ist, wo die Pfeile die Kompressorwellenlinien,
die durch die Einlaßtemperaturlinien dargestellt werden, berühren, übernehmen das
zweite Steuerventil 192 und die anderen begrenzenden Mechanismen die Regelung, so
daß der Brennstoffzufluß längs der Maximumbegrenzungslinie bis zu dem Punkt B vergrößert
wird. An diesem Punkt übernimmt der Unterdrehzahlregler die Regelung und reduziert
den Brennstoffzufluß beispielsweise längs der abfallenden Linie 412, bis diese die
geeignete Normalregelungslinie für die gegebene Temperatur erreicht und schließlich
ein Gleichgewicht an einem Punkt C erzielt wird.
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Bei großen Verzögerungen, beispielsweise wenn der Leistungswählhebel
plötzlich zurückgenommen wird, so daß eine Rückführung zur Stellung der abfallenden
Linie 410 und dem Arbeitspunkt A stattfindet, wird das Unterdrehzahlsteuerventil
294 zurückgestellt und eine Drehzahlabweichung angezeigt. Die Arbeitsweise entspricht
dann in umgekehrter Weise dem Funktionsablauf, der für den Beschleunigungsvorgang
beschrieben wurde. Unter diesen Bedingungen arbeitet der Brennstoffregler auf der
von dem Punkt C aus senkrecht nach unten verlaufenden Linie, d. h., der Regler sucht
die abfallende Linie 410 an einem Punkt im Raum zu erreichen, erreicht jedoch schließlich
den Punkt D, der sich auf der Minirnumbrennstoffzuflußlinie befindet, die durch
den Anschlag 400 in dem Hauptsteuerventil definiert wird, um ein Ausfiammen"zu
verhindern. Der Brennstoffregler arbeitet dann längs dieser Minimumbrennstoffzuflußlinie
mit abnehmender Drehzahl, bis die geeignete Linie 410 geschnitten wird. Der
Regler arbeitet dann längs dieser Linie, wie durch die Pfeile angezeigt ist, bis
er wieder den Arbeitspunkt A erreicht.
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Wie aus F i g. 2 zu ersehen ist, ist in dem unteren mittleren Teil
des Brennstoffreglergehäuses ein begrenzender Drehmomentmesser 420 vorgesehen. Dieser
besitzt Membranen 422 und 424, die beide an einem Schaft 426 befestigt sind, dessen
rechter Teil auf einer Ventilöffnung 428 sitzt. Die Kammer 430
steht
über eine Leitung 432 mit dem Außenluftdruck in Verbindung, während der Kammer
434 über eine Leitung 436 der gesamte Turbineneingangsdruck zugeführt wird. Der
Kompressorendruckimpuls, der dem Verdichtungsdruckmesser 152 durch die Leitung 150
zugeleitet wird, wird durch die Leitung 438 zu der Kammer 440 in dem Drehmomentmesser
420 weitergeleitet. Bei irgendeiner gegebenen Energieeinstellung ändert sich
der Turbineneingangsdruck mit den Änderungen der Drehzahl. Hieraus ergeben sich
Änderungen der Drehmomentausgangsleistung des Triebwerks. Es ist deshalb notwendig,
das von dem Triebwerk entwickelte Drehmoment zu begrenzen, um das Propellerreduktionsgetriebe
und die damit in Verbindung stehenden Mechanismen zu schützen. Wenn daher die Differenz
zwischen dem Umgebungsdruck und dem Gesamteingangsdruck einen bestimmten Wert übersteigt,
bewegt sich der Schaft 426 des Drehmomentmessers 420 nach links, und die
Ventilöffnung 428 öffnet sich, so daß aus der angrenzenden Kammer
440 durch die Leitung 442 Druckabnahme erfolgt. Somit wird eine Drehmomentbegrenzung
erreicht, indem für den dem Verdichtungsdruckmesser 152 zugeführten Druckimpuls
(p3) eine Maximalgrenze festgesetzt und dieses Maximum als Funktion des Druckanstiegs
verändert wird.
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Diese Art von Begrenzungsmechanismus kann durch eine Vorrichtung ersetzt
werden, wie sie in F i g. 9 dargestellt ist. Hierbei ist die Membrananordnung 444
die gleiche wie in F i g. 2, mit der Ausnahme, daß der Kammer 445 auf der rechten
Seite der Membran 446 nur ein Druckimpuls zugeleitet wird, während die linke
Seite der Membran der Außenluft ausgesetzt wird. Der Druckimpuls wird durch eine
auf das Drehmoment ansprechende Vorrichtung 447 erzeugt, die mit dem Triebwerk verbunden
ist.