DE1193311B - Brennstoffregelanlage fuer Brennkraftmaschinen, insbesondere Gasturbinentriebwerke - Google Patents

Brennstoffregelanlage fuer Brennkraftmaschinen, insbesondere Gasturbinentriebwerke

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DE1193311B
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fuel control
signal generator
selector lever
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DED37999A
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Stanley Ralph Tyler
John Michael Masterman
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Dowty Fuel Systems Ltd
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Dowty Fuel Systems Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/26Control of fuel supply
    • F02C9/46Emergency fuel control

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Description

  • Brennstoffregelanlage für Brennkraftmaschinen, insbesondere Gasturbinentriebwerke Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffregelanlage für Brennkraftmaschinen, insbesondere Gasturbinentriebwerke, die aus zwei durch einen gemeinsamen Wählhebel gleichzeitig einstellbare Regelanlagen und einer Schnellschaltvorrichtung besteht, die bei Auftreten eines Fehlers im Betrieb, insbesondere bei einer fehlerhaften Drehzahlabweichung der Maschine, von der einen, für normalen Betrieb dienenden Regelanlage auf die andere, als Ersatz dienende Regelanlage umschaltet.
  • Es sind Brennstoffregelanlagen bekannt, die neben einer primären Regelvorrichtung auch eine Ersatzbrennstoffregelanlage aufweisen. Bei diesen bekannten Regelanlagen sind die beiden Regelvorrichtungen durch ein Verbindungsglied gekuppelt, um gleichzeitig und in gleicher Weise verstellt zu werden. Das Verbindungsglied ist mit einem Hebel verbunden, welcher auf einen federbelasteten Dämpfungskolben einwirkt, von dem sich ein Hebel zu der Feder einer von der Maschine angetriebenen Fliehgewichtseinheit erstreckt. Die Fliehgewichtseinheit ist mit einem Umschaltventil verbunden, welches entweder die normale Brennstoffregelanlage oder die Ersatzbrennstoffregelanlage mit der Maschine verbindet. Wenn während des Betriebs der Maschine mit konstanter Drehzahl eine Drehzahlminderung eintritt, die nicht auf die Betätigung der Hauptregelung zurückzuführen ist, bewegt die Fliehgewichtseinheit infolge der verminderten Drehzahl ein Ventil, um von der normalen zur Ersatzbrennstoffregelung umzuschalten. Eine Membran wird dann durch den Druck des der Maschine zugeführten Ersatzbrennstoffes beaufschlagt und hindert das Umschaltventil daran, zur normalen Brennstoffregelung zurückzukehren.
  • Während einer normalen Beschleunigung der Maschinendrehzahl, die durch Verschieben des Verbindungsglieds erzielt wird, bewegt sich der mit diesem Verbindungsglied verbundene Hebel aus seiner Anlage an dem mit der Feder der Fliehgewichtseinheit verbundenen Hebel, so daß eine Dämpfungsfeder die Feder der Fliehgewichtseinheit entsprechend der Möglichkeit der Maschinendrehzahlzunahme spannt, wodurch sichergestellt wird, daß das Ventil nicht in die Ersatzbrennstoffregelungsstellung während der normalen Beschleunigung bewegt wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennstoffregelanlage einfach und betriebssicher zu bauen.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß durch einen ersten Signalgenerator ein von der Solldrehzahl der Maschine abhängiges Signal und durch einen zweiten, von der Maschine angetriebenen Signalgenerator ein von der Istdrehzahl abhängiges Signal erzeugt wird, daß diese Signale einer einen Synchronisiermotor enthaltenden Vergleichsvorrichtung zugeführt werden, durch die ein weiterer Signalgenerator in Abhängigkeit vom Unterschied der Drehzahlsignale angetrieben wird, daß die Schnellschaltvorrichtung nur bei großen Fehlersignalen anspricht, während bei kleinen Fehlersignalen eine Ausgleichseinrichtung die Regelanlagen nachstellt, und daß mit dem gemeinsamen Wählhebel eine Verzögerungseinrichtung für das Eingreifen der Schnellschaltvorrichtung verbunden ist.
  • Durch diese Ausbildung wird gegenüber den bekannten Regelanlagen, bei denen die Ersatzregelanlage nur in Tätigkeit treten kann, wenn die Drehzahl des Triebwerks verringert wird, der Fortschritt erzielt, daß die Ersatzregelvorrichtung beim Auftreten einer wesentlichen Zu- oder Abnahme der Triebwerksdrehzahl einschaltet, welche nicht durch die Triebwerkssteuerung gewählt ist.
  • Bei dieser Ausgestaltung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß die Schaltmittel aus einem magnetischen Verstärker, einem Magneten, welcher von dem Verstärker mit Strom gespeist werden kann und einem vom Magneten betätigbaren Umschaltventil bestehen, wobei der Verstärker durch den Magneten Strom hindurchführt, wenn er ein Fehlersignal empfängt, und wobei Selbsterregungswicklungen vorgesehen sind, damit der Strom weiter durch den Magneten hindurchfließt, wenn das Fehlersignal durch diese Betätigung geschwächt ist.
  • Hierbei erzeugt der ersten Signalgenerator eine zur Wählhebelstellung proportionale Gleichspannung und weist einen nachgeschalteten Stromkreis mit einem Kondensator und einer Steuerwicklung des Verstärkers auf, durch welche der Strom vom Signalgenerator beim Wechseln der Gleichstromspannung hindurchgeht.
  • Wird die Regelanlage in Verbindung mit einem Zweiwellentriebwerk verwendet, so wird gemäß der Erfindung ein zweiter Signalgenerator von der Niederdruckwelle angetrieben. Von den Hochdruckwelle wird ein mechanischer Drehzahlregler angetrieben, der vom Wählhebel über ein Gestänge einstellbar ist, an dem auch eine Vergleichsvorrichtung angreift. Weiterhin weist gemäß der Erfindung die Ausgleichseinrichtung einen schwimmenden Hebel auf, durch den im oberen Drehzahlbereich der Drehzahlregler in Abhängigkeit von dem Unterschied zwischen der Wählhebelstellung und der Stellung der Vergleichsvorrichtung eingestellt wird, während im unteren Drehzahlbereich die Vergleichsvorrichtung einen Begrenzungsanschlag berührt, wodurch an der Vergleichsvorrichtung ein fester Drehpunkt für den schwimmenden Hebel und damit zwischen dem Wählhebel und dem Drehzahlregler eine unveränderliche Verbindung hergestellt wird.
  • Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung gehen aus der Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen hervor. Es zeigt F i g. 1 eine schematische Darstellung der Brennstoffanlage, F i g. 2 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Reglerbetriebskennlinie, F i g. 3 ein Einzelschaltbild der in F i g. 1 gezeigten Anordnung, und F i g. 4 zeigt einen Querschnitt durch einen Synchronisierungsmotor.
  • Das in F i g. 1 gezeigte Triebwerk 1, mit dem die Brennstoffregelanlage zur Verwendung kommt, ist ein Zweiwellentriebwerk, welches aus einer Niederdrucktrommel mit einem Niederdruckverdichter und einer Niederdruckturbine besteht, die auf einer Welle angeordnet sind, sowie einer Hochdrucktrommel mit einem Hochdruckverdichter und einer Hochdruckturbine, die auf einer Hohlwelle befestigt und zwischen dem Verdichter und der Turbine der Niederdrucktrommel angeordnet sind, so da.ß der Luftstrom durch das Triebwerk nacheinander durch den Niederdruckverdichter, den Hochdruckverdichter, die Brennkammern, die Hochdruckturbine, die Niederdruckturbine und das Strahlrohr hindurchströmt. Die Brennkammern, welche zwischen dem Hochdruckverdichter und der Turbine angeordnet sind, schließen beim Ausführungsbeispiel Spitzdüsenbrenner ein, die durch ein Rohr 2 mit Brennstoff versorgt werden und von denen der überflüssige Brennstoff durch das überlaufrohr 3 zurückfließt. Spitzdüsenbrenner sind bekannt und brauchen nicht beschrieben zu werden. Es sind zwei Brennstoffpumpen 4 und 5 in Hintereinanderschaltung angeordnet, die je von einem Motor angetrieben werden, um Brennstoff zum Rohr 2 hinzuführen. Für jede Pumpe ist jeweils ein Rückschlagventil6 und 7 vorgesehen. Der Brennstoff wird mit einem erhöhten Druck vom Tank durch das Rohr 8 zum Einlaß der Pumpe 5 geführt. Die Pumpen 4 und 5 sind jeweils imstande, eine ausreichende Brennstoffmenge mit ausreichendem Druck zu liefern, um das Triebwerk mit voller Leistung zu betreiben, so daß im Falle eines Ausfalles einer Pumpe der Brennstoff an dem Rückschlagventil dieser Pumpe vorbeiströmen kann, um eine Zufuhr zu dem Triebwerk zu ermöglichen. Das überlaufrohr 3 erstreckt sich zu einem Umschaltventil 9, welches so arbeitet, daß es das überlaufrohr 3 entweder mit einem Rohr 11 oder mit einem Rohr 12 verbindet. Das Rohr 11 erstreckt sich zu einem überströmventi113, welches in Verbindung mit seinen Regeleinrichtungen die normale Regelanlage für den Brennstoffdurchfluß bildet. Das Rohr 12 steht mit einer Drosseleinrichtung 15 in Verbindung, die in Verbindung mit ihren Regeleinrichtungen die Regelanlage für den Brennstoffdurchfluß in Notfällen bildet. Der Durchfluß von dem überströmventil 13 und der Drosseleinrichtung 15 tritt zusammen in ein Rohr 14 ein, welches zum Einlaß der Pumpe 5 führt.
  • Der Regler wird durch den Wählhebel 16 des Flugzeugführers gebildet, welcher über ein Gestänge 17 auf eine Ausgleichseinrichtung 18 einwirkt, von welcher sich ein Gestänge 19 zur Verbindung mit einem Drehzahlregler 21 erstreckt, der von der Hochdrucktrommel des Triebwerkes und der Drosseleinrichtung 15 für Notfälle angetrieben wird. Da die überwachungen der Brennstoffregelanlage für Notfälle nur für einen Gebrauch bei geringen Höhen gedacht sind, ist es möglich, derartige Vorkehrungen für eine Einstellung des Drehzahlreglers 21 durch den Wählhebel 16 zu treffen, daß die Drosseleinrichtung 15 für Notfälle auch im wesentlichen auf denselben Wert eingestellt ist, auf den das überströmventil 13 durch den Drehzahlregler 21 eingeregelt würde. Der Drehzahlregler 21 wirkt unmittelbar oder über einen Hilfsmotor auf das überströmventil 13 ein, um einen Brennstoffdurchlaß durch das überlaufrohr 3 einzustellen, damit eine im vorhinein festgelegte Drehzahl des Triebwerkes aufrechterhalten wird.
  • Der Wählhebel 16 des Flugzeugführers ist außerdem durch ein Gestänge 22 mit einem Signalgenerator 23 verbunden, der unabhängig von dem Triebwerk innerhalb des Flugzeuges angeordnet ist. Dieser Signalgenerator 23 kann jede beliebige Form haben und kann aus einem Transistoroszillator ohne bewegliche Teil;, bestehen und auch wahlweise einen von einem Elektromotor mit veränderlicher Drehzahl angetriebenen Drehzahlgenerator umfassen. Der Signalgenerator 23 erzeugt ohne Rücksicht auf seine Bauart einen Wechselstrom, dessen Frequenz von der Stellung des Wählhebels 16 abhängig ist. Der Ausgang von dem Signalgenerator 23 geht durch einen Schalter 24 hindurch zu dem Stator 71 einer Ausgleichsvorrichtung 25 (s. F i g. 4). Der andere Stator 72 der Ausgleichsvorrichtung 25 wird mit einem Wechselstrom gespeist, welcher von einem Signalgenerator 26 erzeugt wird. Dieser Signalgenerator 26 wird durch die Niederdrucktrommel des Triebwerkes 1 angetrieben. Die Ausgleichsvorrichtung 25, welche ohne Bürsten arbeitet, besteht aus zwei Rotoren 73 und 74, die fest auf der. in Lagern 76 gelagerten Welle 75 angeordnet sind. Die Rotoren 73 und 74 sind Mehrphasenrotoren, die an ihren benachbarten Enden eine elektrische Querverbindung aufweisen. Der an die Statoren 71 und 72 herangeführte Wechselstrom ist so beschaffen, daß er in entgegengesetzte Richtungen umlaufende magnetische Felder erzeugt. Die Querverbindung der Rotorwicklungen veranlaßt die Rotorwelle, eine Stellung proportional zum Phasenunterschied der beiden Statorspeisungen einzunehmen und so mit einer Drehzahl proportional zum Frequenzunterschied dieser beiden Speisungen umzulaufen. An einem Ende der Vergleichsvorrichtung 25 ist die Welle 75 an einen Signalgenerator 28 angeschlossen. Das entgegengesetzte Ende der Welle 75 steht von der Vergleichsvorrichtung 25 in eine Schlupfkupplung 83 hinein vor, von welcher sich ein mit Gewinde versehener Abschnitt 77 fort erstreckt, auf welchen eine Mutter 78 angeordnet ist. Auf jedem Ende des Gewindeabschnittes 77 ist jeweils ein Begrenzungsanschlag 79 und 81 vorgesehen. Die Mutter 78 umfaßt eine schwenkbare Verbindung 82 mit dem einen Ende der Ausgleichseinrichtung 18, wobei die Schwenkverbindung derart ist, daß die Mutter 78 an einer Umdrehung durch die Ausgleichseinrichtung 18 gehindert wird, so daß ein Umlauf der Welle 75 eine Bewegung der Schwenkverbindung 82 in die eine oder andere Richtung auf dem mit Gewinde versehenen Abschnitt 77 entlang hervorruft. Wenn die Mutter den einen oder anderen Begrenzungsanschlag berührt, dann kann die Vergleichsvorrichtung 25 dank der Kupplung 83 ihren Umlauf fortsetzen. Der Einfachheit halber sind die Kupplung 83, der mit Gewinde versehene Abschnitt 77 und die Mutter 78 in F i g. 1 und 3 durch das Bezugszeichen 27 dargestellt. Der Ausgang von dem Signalgenerator 28 ist mit einem Verstärker 29 verbunden. Der Wählhebel 16 des Flugzeugführers betätigt außerdem eine Verzögerungseinrichtung 31, deren Ausgang an den Verstärker 29 im Gegensatz zum Ausgang vom Signalgenerator 28 herangeführt wird. Die Verzögerungseinrichtung 31 ist bekannter Bauart und besteht aus festen Primär- und Sekundärwicklungen, die durch einen magnetischen Kern veränderlich verbunden sind, der durch den Wählhebel 16 bewegt wird. Die Primärwicklung wird durch Wechselstrom erregt, und die in der Sekundärwicklung induzierte Spannung ist der Bewegung des Magnetankers proportional. Der Verstärker 29 ist mit einem Magneten 32 verbunden, welcher wieder durch ein mechanisches Gestänge 33 zum Betrieb des Umschaltventils 9 verbunden ist. Der Magnet 32 ist durch ein Gestänge 34 mit dem Schalter 24 verbunden, welcher imstande ist, den Stator 71 der Vergleichsvorrichtung 25 entweder mit dem Signalgenerator 23 oder einem anderen Wechselstromsignalgenerator zu verbinden. Normalerweise verbindet der Schalter 24 den Signalgenerator 23 mit dem Stator 71. Der Wechselstromausgang von der Vergleichsvorrichtung 25 kann auch an eine Auslösevorrichtung 35 für eine erhöhte Drehzahl angeschlossen werden, deren Funktion darin besteht, den Brennstoffdurchfluß zu dem Triebwerk abzutrennen, wenn eine bedenklich überhöhte Drehzahl der Niederdrucktrommel vorliegt. Im normalen Betrieb bei niedrigen Triebwerkszahlen dreht sich die Vergleichsvorrichtung 25, um den Begrenzungsanschlag 81 zu erfassen, wobei die schwenkbare Verbindung 82 für die Ausgleichseinrichtung 18 einen festen Drehpunkt bildet. Eine Bewegung des Wählhebels 16 des Flugzeugführers betätigt daher die Ausgleichseinrichtung 18 um diesen Drehpunkt, um die gewählte Drehzahl für den Hochdrucktrommeldrehzahlregler 21 unmittelbar einzustellen. Die Zusammenwirkung der Mutter 78 mit ihrem Begrenzungsanschlag wird dadurch sichergestellt, daß das Gestänge 22 zwischen dem Wählhebel 16 des Flugzeugführers und dem Signalgenerator 23 diesen veranlaßt, eine Frequenz zu erzeugen, die erheblich niedriger ist als irgendeine Frequenz, die von dem Signalgenerator 26 innerhalb des niedrigen Drehzahlbereiches des Triebwerkes erzeugt werden kann. Dieses hat einen Umlauf der Vergleichsvorrichtung 25 in die Stellung hinein zur Folge, in der die Mutter 78 den Begrenzungsanschlag 81 berührt. In diesem Punkt schleift die Kupplung 83, um einen Umlauf der Vergleichsvorrichtung zu ermöglichen. Auf diese Weise wird das Triebwerk vollständig durch den Hochdrucktrommelregler geregelt. Dieses ist wünschenswert, da über den Bereich der Triebwerksdrehzahl die Hochdrucktrommel einen verhältnismäßig sehr viel kleineren Drehzahlbereich hat als die Niederdrucktrommel. Im oberen Drehzahlbereich des Triebwerkes oder in der Nähe der höchsten Leistung ist es im allgemeinen wünschenswert, die Drehzahl der Niederdrucktrommel zu regeln.
  • F i g. 2 zeigt die abhängigen Drehzahlen der Hochdrucktrommel sowie der Niederdrucktrommel innerhalb des vollen Drehzahlbereiches des Triebwerkes. Bei einer Zunahme der Triebwerksdrehzahl auf einen Wert innerhalb des höheren Drehzahlbereiches durch den Wählhebel 16 wird das Gestänge 22 so angeordnet, daß es die Frequenz des Signalgenerators 23 auf einen Betriebswert anhebt. Wenn dieses stattfindet, wird eine solche höhere Frequenz an den Stator 71 der Vergleichsvorrichtung 25 herangeführt, wodurch diese gemäß dem Frequenzüberschuß oberhalb der von der Vergleichsvorrichtung 25 zum Stator 72 gelieferten Frequenz umläuft. Eine solche Bewegung veranlaßt die Mutter 78, sich auf dem mit Gewinde versehenen Abschnitt 77 entlang zu bewegen, um eine Bewegung des Wählhebels 18 sowie des Gestänges 19 hervorzurufen und die für den Regler gewählte Drehzahl über die durch den Wählhebel 16 gewählte Drehzahl hinaus zu erhöhen. Es ist ersichtlich, daß die Einstellung des Drehzahlreglers 21 jetzt auf Grund des Frequenzfehlers zwischen den Signalen der Generatoren 23 und 26 erfolgt. Demzufolge findet die Regelung des überströmventils 13 jetzt gemäß einem solchen Frequenzfehler statt, der durch den Betrieb der Vergleichsvorrichtung 25 auf Null vermindert werden muß.
  • In dem Falle, daß im höheren Drehzahlbereich des Triebwerks innerhalb der Brennstoffregelanlage ein Fehler auftritt, entspricht die Triebwerksdrehzahl eindeutig nicht derjenigen, die von dem Wählhebel 16 gewählt wurde, und die Vergleichsvorrichtung 25 läuft in einer Weise um, daß sie die Ausgleichseinrichtung 18 bewegt und den Drehzahlregler 21 einstellt, so daß dieser die Neigung hat, den Fehler zu berichtigen. Eine solche Bewegung betätigt jedoch auch den Signalgenerator 28 derart, daß er an den Verstärker 29 eine Vorspannung heranführt, die wieder den Betrieb des Magneten 32 und den Betrieb des Umschaltventils 9 durch das Gestänge 33 verursacht. Außerdem veranlaßt der Magnet eine Bewegung des Schalters 24, so daß dieser einen anderen Signalerzeuger wählt. Es soll nicht unerwähnt bleiben, daß zur Einleitung des Betriebes des Magneten 32 ein bestimmter Ausgang von dem Signalgenerator 28 erzielt werden muß, welcher größer ist als der Ausgang, der normalerweise während einer normalen Drehzahlregelung auftreten kann. Um zu verhindern, daß der Magnet 32 während der normalen Bewegung des Wählhebels 16 zur Wahl einer anderen Drehzahl in dem höheren Drehzahlbereich wirksam wird, führt bei einer Bewegung des Wählhebels 16 die Verzögerungseinrichtung 31 einen elektrischen Strom an den Verstärker 29 heran, der im Gegensatz zu dem Strom steht, der durch den Signalgenerator 28 geliefert wird, so daß seine Wirkung auf Null gebracht wird.
  • In diesem Beispiel sind Vorkehrungen getroffen, um einen Wechsel der Brennstoffregelanlage im unteren Drehzahlbereich zu veranlassen, wenn der Drehzahlregler 21 die Triebwerksdrehzahl regelt, da in diesen unteren Drehzahlbereichen das durch das Triebwerk angetriebene Flugzeug in einer empfindlichen Lage ist, in der ein sofortiger Wechsel erforderlich ist, wenn ein Fehler auftritt.
  • Wenn der Magnet 32 infolge eines Versagens des Triebwerkes bei der richtigen Ansprechung wirksam geworden ist, dann steuert die für Notfälle vorgesehene Drosseleinrichtung 15 den Brennstoffdurchfluß zum Triebwerk. Da diese für Notfälle vorgesehene Drosseleinrichtung so eingestellt ist, daß sie im wesentlichen den Einstellungen folgt, die das tlberströmventi113 normalerweise empfangen sollte, führt der Wechsel dazu, daß annähernd der richtige Brennstoffdurchfluß an das Triebwerk herangeführt wird, wobei dieser Brennstoffdurchfluß unter der unmittelbaren Steuerung des Flugzeugführers durch den Wählhebel 16, das Gestänge 17, die Ausgleichsvorrichtung 18 und das Gestänge 19 steht, so daß es dem Flugzeugführer sofort möglich ist, die Triebwerksdrehzahl einzustellen. Die Betätigung des Schalters 24 durch den Magneten 32 zur Auswahl eines anderen Signalerzeugers gestattet es der Vergleichsvorrichtung 25, wenn sie nicht mit einem Fehler arbeitet, so zu arbeiten, daß sie die von dem Piloten über den Wählhebel 16 ausgeübte Steuerung durch eine Bewegung der Mutter 78 verbessert, wobei die Mutter eine von dem Piloten auf dem Wählhebel 16 ausgeübte Steuerung verbessert, so daß die Triebwerksdrehzahl dem Wert angeglichen wird, welcher von dem zweiten Signalgenerator gewählt wird.
  • Die beschriebene Brennstoffregelanlage ist insbesondere für ein senkrecht startendes und landendes Flugzeug während des Startens und Landens gedacht. Da ein solches Flugzeug beispielsweise mit zwei Triebwerken versehen sein kann, wie es in der F i g. 1 gezeigt ist, ist es zweckmäßig, die Vergleichsvorrichtung des anderen Triebwerkes als Bezugsgenerator für Notfälle zu verwenden, so daß die beiden Triebwerke in Notfällen miteinander synchronisiert sind. Es ist ersichtlich, daß der Wechsel mit nur einer sehr geringen Zeitverzögerung durchgeführt werden kann. Eine solche geringe zeitliche Verzögerung ist bei der Durchführung von Notmaßnahmen bei der Steuerung des senkrechten Startens oder Landens von Flugzeugen äußerst wichtig. Es können in der Brennstoffregelanlage Mittel vorgesehen werden, die den Flugzeugführer in die Lage versetzen, die für den Notfall vorgesehene Anlage während des normalen Fluges in Höhen, in denen ein viel größerer Zeitraum zur Durchführung einer etwa erforderlichen Notmaßnahme zur Verfügung steht, außer Betrieb zu setzen, wenn die normalen Flugregeleinrichtungen wirksam sind.
  • Es wird jetzt auf F i g. 3 Bezug genommen, welche die Anlage gemäß der F i g. 1 in größeren Einzelheiten darstellt. Insbesondere ist der Verstärker 29 in größeren Einzelheiten gezeigt. Er besteht aus zwei Selbsterregungswicklungen 36 und 37 auf einem magnetischen Kern, der von einer Phase des Signalgenerators 26 gespeist wird, und zwar über zwei Gleichrichterpaare 38, 39 und 41, 42. Die Gleichrichter 38 und 39 dienen in an sich bekannter Weise zur Führung von Wechselstromhalbwellen der Speisung durch die Wicklungen 36 und 37, während die Gleichrichter 41 und 42 sicherstellen, daß der Strom, nachdem er die Wicklungen 36 und 37 durchlaufen hat, in einer Richtung durch den Magneten 32 und einen mit diesem in Reihenschaltung verbundenen Widerstand 43 hindurchgeht. Die Anordnung der Gleichrichter 38 und 39 in Abwesenheit anderer Regelwirkungen würde eine Selbsterregung der Wicklungen 36 und 37 hervorrufen, so daß sie dem Durchfluß eines Wechselstromes auf Grund der magnetischen Sättigung des Kernes durch den durch die Gleichrichter 38 und 39 erzeugten Gleichstrom eine geringe Impedanz bieten würden. Der Verstärker 29 weist außerdem zwei Vorspannungswicklungen 44 und 45 auf, die von den beiden Phasen des Signalgenerators 23 über Gleichrichter 46 und 47 gespeist werden. Diese Vorspannung ist so beschaffen, daß die magnetische Sättigung des Kernes durch Gleichstromkomponenten in den Wicklungen 36 und 37 neutralisiert wird. Wenn in den Wicklungen 44 und 45 ein Strom fließt, dann bieten die Wicklungen 36 und 37 dem Stromfluß eine erhebliche Impedanz, was zur Folge hat, daß durch den Magneten 32 ein sehr geringer Strom fließt. Das Gleichgewicht des Verstärkers 29 kann gestört werden, d. h., der Kern kann durch die Zufuhr von Gleichstrom in einer Signalwicklung 48 wieder magnetisch gesättigt werden, welche über einen Vollweggleichrichter 49 vom Ausgang des Signalgenerators 28 gespeist wird. Der Signalgenerator 28 besitzt einen Dauermagneten mit einer einzigen Phase, dessen Ausgang proportional zur Drehzahl ist. Somit ist der durch die Signalwicklung 48 fließende Strom proportional zur Drehzahl der Vergleichsvorrichtung 25. Der Strom in der Wicklung 48 fließt in einer solchen Richtung, daß das Gleichgewicht des Verstärkers 29 durch ihn in einem solchen Maße gestört wird, daß ein erheblicher Stromfluß durch den Magneten 32 stattfindet. Um eine Erregung des Magneten 32 durch die normale Einstellung des Wählhebels 16 für den Flugzeugführer zu verhindern, ist eine Steuerwicklung 51 in dem Verstärker 29 vorgesehen, welche von einem Vollweggleichrichter 52 in einer solchen Richtung gespeist wird, daß er die Wirkung der Signalwicklung 48 neutralisiert. Die Speisung für den Vollweggleichrichter 52 wird von der Verzögerungseinrichtung 31 erreicht, die mit dem Wählhebel 16 des Flugzeugführers verbunden ist. Der Ausgang von der zweiten Aufnahmevorrichtung wird durch einen Gleichrichter 53 gleichgerichtet, wobei der gleichgerichtete Strom zu dem Kondensator 54 fließt. Ein Widerstand 55 nimmt von dem Kondensator 54 Strom ab, so daß die an ihm erscheinende gleichgerichtete Spannung der Stellung proportional ist, die der Wählhebel 16 einnimmt. Der Kondensator 54 ist über einen Kondensator 56 mit dem Vollweggleichrichter 52 verbunden, so daß ein Wechsel der an dem Kondensator 54 erscheinenden gleichgerichteten Spannung einen Stromfluß durch den Widerstand 55 und die Steuerwicklung 51 in einer Richtung unabhängig von der Richtung des Spannungswechsels an dem Kondensator 54 verursacht. Es ist somit ersichtlich, daß jegliche Stellungswechsel des Wählhebels 16 einen Stromfluß durch die Steuerwicklung 51 zur Folge hat, die so angeordnet ist, daß sie den durch die Signalwicklung 48 fließenden Strom neutralisiert, der durch die Umdrehung des Signalgenerators 28 entsteht. Die Zeit, während der wirksamer Strom durch die Steuerwicklung 51 fließt, hängt von dem Widerstand in dem Stromkreis ab, welcher den Widerstand 55 und die Kapazität des Kondensators 56 einschließt, wodurch eine Bewegung des Wählhebels 16 für den Flugzeugführer einen größeren Fluß wirksamen Stromes durch die Steuerwicklung 51 hervorruft, und umgekehrt. Die Zeit, während welcher ein solcher wirksamer Strom fließt, ist etwas größer als die Zeit, welche das Triebwerk normalerweise für einen Drehzahlwechsel benötigt, um mit der von dem Wählhebel eingestellten Drehzahl übereinzustimmen. Wenn sich die Drehzahl des Triebwerkes anders als in Abhängigkeit von der Bewegung des Wählhebels 16 ändert, dann bewegt sich die Vergleichsvorrichtung 25 in Abhängigkeit von dem Frequenzunterschied zwischen ihren beiden Speisungen und setzt auch den Signalgenerator 28 ununterbrochen in. Umlauf, während eine solche Frequenzdifferenz vorhanden ist. Der Signalgeneratorstrom -erregt dann die Signalwicklung 48 in dem Verstärker 29. Da kein entgegengesetzter Strom durch die Steuerwicklung 51 fließt, wird der Verstärker erregt, um einen Stromfluß durch den Magneten 32 zu verursachen, so daß die Brennstoffregelanlage auf die Notregelung umgeschaltet ist. Um eine zwangläufige Schalttätigkeit des Verstärkers 29 zum Schalten des Magneten 32 in die Notbetriebsstellung sicherzustellen, ist eine weitere Wicklung 57 vorgesehen, welche durch eine Zenerdiode 58 vom Widerstand 43 aus gespeist wird. Die Zenerdiode leitet nur, wenn ein bestimmter Spannungsunterschied an ihr auftritt, was zur Folge hat, daß beim Auftreten dieser Spannung ein Strom durch die Wicklung 57 fließt, um eine schnelle Herabsetzung in der Impedanz der Selbsterregungswicklungen 36 und 37 sicherzustellen. Als Sicherung gegenüber einer Rückkehr des Magneten 32 in die normale Lage ist ein Schalterpaar 59 für die Selbsterregungswicklungen 36 und 37 vorgesehen, das bei einer Betätigung des Magneten 32 so bewegt wird, daß es die Selbsterregungswicklungen 36 und 37 kurzschließt. Dieses ermöglicht eine sehr geringe Wärmeableitung in diesen Wicklungen 36 und 37, was es wieder gestattet, den Verstärker 29 klein und leicht auszubilden.
  • In dem Falle, daß ein Triebwerksfehler auftritt, welcher die Niederdrucktrommel mit einer überaus großen Drehzahl umlaufen läßt, ist eine Auslöseeinrichtung 61 für eine solche überhöhte Drehzahl vorgesehen, die einen Brennstoffhahn 62 betätigt, so daß er den Brennstoff für das Triebwerk absperrt. Die Auslösevorrichtung 61 besteht aus einem elektrischen, abgestimmten Stromkreis, der so angeordnet ist, daß er einen erheblichen Durchfluß von der einen Phase des Signalgenerators 26 gestattet, wenn die Drehzahl übermäßig hoch wird, beispielsweise 110°/o der normalen Höchstdrehzahl.
  • Die beschriebene Brennstoffregelanlage ist insbesondere für die Regelung eines Triebwerkes eines senkrecht startenden und landenden Flugzeuges gedacht, und es ist erwünscht, daß die Notregelung nur während des Startes sowie Landens wirksam und während des normalen Fluges nicht in Betrieb sein sollte. Zu diesem Zweck ist in dem Verstärker 29 ein Zweiwegeschalter 63 vorgesehen, der die- Selbsterregungswicklungen 36 und 37 als Folge einer Ausrichtung des Flugzeuges für den waagerechten Flug selbsttätig unterbricht. Die von dem Flugzeugführer betätigte Steuerung zum Wechsel vom senkrechten zum waagerechten Flug betätigt auch den Schalter 63, und die von diesem Schalter erwirkte Unterbrechung verhindert wirksam die Stromzufuhr zum Magneten 32. Es ist aber dennoch möglich, daß während des waagerechten Fluges an der Brennstoffregelanlage ein Fehler auftritt, welcher es möglich macht, daß der Flugzeugführer auf den Notbetrieb umschaltet. Für diesen Zweck ist ein weiterer Schalter 64 zur Umgehung der Selbsterregungswicklungen 36 und 37 vorgesehen, damit an den Magneten 32 Strom herangeführt wird. Dieser Stromkreis wird durch Betätigung des Schalters 63 während des überganges in den waagerechten Flug auf den Betrieb vorbereitet. So kann der Flugzeugführer im Notfalle den Schalter 64 während des waagerechten Fluges schließen, wodurch an den Magneten 32 eine elektrische Kraft herangeführt wird, um die Brennstoffre-gelanlage auf die Notregelung umzuschalten.
  • Zur Durchführung einer Prüfung der beschriebenen Anlage am Boden ist ein Prüfschalter zur Unterbrechung des Dreiphasenausganges von dem Signalgenerator 26 und zur Verbindung desselben mit dem Dreiphasenausgang von einem Prüfgenerator mit veränderlicher Frequenz vorgesehen, der vorzugsweise ein Teil der Bodenausrüstung ist. Auf diese Weise ist es möglich, einen Dreiphasenspeisestrom mit veränderlicher Frequenz für die Prüfung der Gesamtbrennstoffregelanlage zu verwenden, abgesehen von der eigentlichen Brennstoffzufuhr durch die Pumpen zu den Triebwerken.
  • Während das beschriebene Beispiel insbesondere für ein Zweiwellentriebwerk gedacht ist, kann die Anordnung doch mit Abwandlungen bei einem Einwellentriebwerk zur Anwendung kommen, indem der Signalgenerator 26 so angeordnet wird, daß er von der einen Trommel angetrieben wird und Vorkehrungen getroffen werden, daß die Vergleichsvorrichtung 25 unmittelbar in Abhängigkeit von dem überströmventil13 oder einer entsprechenden Vor4chtung arbeiten kann.
  • In dem beschriebenen Beispiel sind keine Beschleunigungseinrichtungen gezeigt, diese sind jedoch in der Praxis vorgesehen und werden so angeordnet, daß sie selbsttätig in Betrieb treten, wenn eine erhöhte Triebwerksdrehzahl gewählt wird. Die Brennstoffregelanlage für Notfälle kann eine einfache Beschleunigungseinrichtung haben, die nur für den Gebrauch in Meereshöhe wirksam ist.

Claims (1)

  1. Patentansprüche: 1. Brennstoffregelanlage für Brennkraftmaschinen, insbesondere Gasturbinentriebwerke, bestehend aus zwei durch einen gemeinsamen Wählhebel gleichzeitig einstellbare Regelanlagen und einer Schnellschaltvorrichtung, die bei Auftreten eines Fehlers im Betrieb, insbesondere bei einer fehlerhaften Drehzahlabweichung der Maschine, von der einen, für normalen Betrieb dienenden Regelanlage auf die andere, als Ersatz dienende Regelanlage umschaltet, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen ersten Signalgenerator (23) ein von der Solldrehzahl der Maschine abhängiges Signal und durch einen zweiten, von der Maschine angetriebenen Signalgenerator (26) ein von der Istdrehzahl abhängiges Signal erzeugt wird, daß diese Signale einer einen Synchronisiermotor enthaltenden Vergleichsverrichtung (25) zugeführt werden, durch die ein weiterer Signalgenerator (28) in Abhängigkeit vom Unterschied der Drehzahlsignale angetrieben wird, daß die Schnellschaltvorrichtung (29, 32) nur bei großen Fehlersignalen anspricht, während bei kleinen Fehlersignalen eine Ausgleichseinrichtung (18) die Regelanlagen (13, 15) nachstellt, und daß mit dem gemeinsamen Wählhebel (16) eine Verzögerungseinrichtung (31) für das Eingreifen der Schnellschaltvorrichtung verbunden ist. z. Brennstoffregelanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel aus einem magnetischen Verstärker (29), einem Magneten (32), welcher vom Verstärker (29) mit Strom gespeist werden kann, und einem vom Magneten (32) betätigbaren Umschaltventil (9) bestehen, wobei der Verstärker (29) durch den Magneten Strom hindurchführt, wenn er ein Fehlersignal empfängt, und wobei Selbsterregungswicklungen (36, 37) vorgesehen sind, damit der Strom weiter durch den Magneten hindurchfließt, wenn das Fehlersignal durch diese Betätigung geschwächt ist. 3. Brennstoffregelanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Signalgenerator (23) eine zur Wählhebelstellung proportionale Gleichspannung erzeugt und einen nachgeschalteten Stromkreis mit einem Kondensator (54) und einer Steuerwicklung (51) des Verstärkers (29) aufweist, durch welche der Strom vom Signalgenerator beim Wechsel der Gleichstromspannung hindurchgeht. 4. Brennstoffregelanlage nach jedem der Ansprüche 1 bis 3, zur Verwendung mit einem Zweiwellentriebwerk, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Signalgenerator (26) von der Niederdruckwelle angetrieben wird. 5. Brennstoffregelanlage nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen von der Hochdruckwelle angetriebenen mechanischen Drehzahlregler (21), der vom Wählhebel (16) über ein Gestänge (17, 18, 19) einstellbar ist, an dem auch die Vergleichsvorrichtung (25) angreift. 6. Brennstoffregelanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichseinrichtung (18) einen schwimmenden Hebel aufweist, durch den im oberen Drehzahlbereich der Drehzahlregler (21) in Abhängigkeit vom Unterschied zwischen der Wählhebelstellung und der Stellung der Vergleichsvorrichtung (25) eingestellt wird, während im unteren Drehzahlbereich die Vergleichsvorrichtung (25) ihren Begrenzungsanschlag (81) berührt, wodurch an der Vergleichsvorrichtung ein fester Drehpunkt für den schwimmenden Hebel und damit zwischen dem Wählhebel (16) und dem Drehzahlregler eine unveränderliche Verbindung hergestellt wird. 7. Brennstoffregelanlage nach jedem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Feststellung eines Fehlers im Betrieb der normalen Brennstoffregelung eines Triebwerks auf die Ersatz-Brennstoffregelung eines anderen Triebwerks umgeschaltet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Kanadische Patentschrift Nr. 508 363.
DED37999A 1961-01-27 1962-01-26 Brennstoffregelanlage fuer Brennkraftmaschinen, insbesondere Gasturbinentriebwerke Pending DE1193311B (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1476823B1 (de) * 1966-06-18 1971-01-21 Lucas Industries Ltd Kraftstoffregelanlage fuer Gasturbinentriebwerke,insbesondere von Flugzeugen

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA508363A (en) * 1954-12-21 L. Jakobsen Jakob Non-break oil

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