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Brennstoffregelanlage für Gasturbinenanlagen Die Erfindung betrifft
eine Brennstoffregelanlage für Gasturbinenanlagen, mit einem Bedienhebel, einem
Brennstoffregelventil und einem in Abhängigkeit von der Drehzahl drehbaren und in
Abhängigkeit von einer weiteren Betriebskenngröße axial verschiebbaren Nokkenkörper,
der auf das Regelventil einwirkt, und zwar über ein Abtastglied, das bei Beschleunigung
der Maschine von einer mit dem Bedienhebel in Verbindung stehenden Servoeinrichtung
auf den Nockenkörper aufgesetzt wird.
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Derartige Regelanlagen dienen dazu, um bei Beschleunigungen den Brennstoffzufluß
nach einer vorgegebenen Abhängigkeit von der Drehzahl so zu steuern, daß Betriebszustände,
bei denen ein Pumpen des Vordichters auftreten könnte, sicher vermieden werden.
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Bei einer bekannten Brennstoffregelanlage dieser Art wird ein Brennstoffregelventil
verwendet, dessen Ventilkörper sowohl um eine Achse drehbar als auch in Axialrichtung
verschiebbar ist, wobei der wirksame Durchflußquerschnitt des Brennstoffregelventils
sowohl von der Axialen als auch von der Winkelstellung des Ventilkörpers abhängt.
Bei dieser bekannten Brennstoffregelanlage wird im Beharrungszustand des Triebwerks,
d. h. beim Betrieb mit etwa konstanter Drehzahl, die Steuerung des Brennstoffregelventils
direkt von der Servoeinrichtung und vom Verdichterausgangsdruck gesteuert. Dabei
bewirkt die Servoeinrichtung die axiale Verstellung des Ventilkörpers, und der Verdichterausgangsdruck
bestimmt die Winkelstellung des Ventilkörpers.
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Diese bekannte Brennstoffregelanlage hat mit anderen Brennstoffregelanlagen,
bei denen ebenfalls mehrere Betriebskenngrößen der Gasturbinenanlage erfaßt und
zur Steuerung des Brennstoffregelventils sowohl im Beharrungszustand der Gasturbinenanlage
als auch bei Beschleunigungen und Verzögerungen verwendet werden, den Nachteil gemeinsam,
daß eine Veränderung der Steuerfunktionen, beispielsweise zwecks Anpassung an verschiedene
Gasturbinenbauarten, nicht ohne weiteres möglich ist. Außerdem besteht bei der beschriebenen
bekannten Anlage der Nachteil, daß das Brennstoffregelventil eine aufwendige Konstruktion
darstellt, da sowohl eine Drehbewegung als auch eine Axialverschiebung des Ventils
erforderlich ist.
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Bei einer anderen bekannten Brennstoffregelanlage wird die jeweils
vorhandene Beschleunigung mit Hilfe eines Beschleunigungsmessers gemessen und in
eine axiale Ventilbewegung umgewandelt. Zu diesem Zweck ist der Beschleunigungsmesser
mit einer Steuerfläche versehen, auf der ein Abtastglied aufsitzt. Dieser Kurvenkörper
dient hier jedoch nicht zur Erzeugung einer Ventilbewegung auf Grund einer vorgegebenen
Funktion von Betriebskenngrößen der Maschine, sondern lediglich der Umwandlung eines
gemessenen Beschleunigungswerts in eine axiale Bewegung.
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Die vorliegende Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Brennstoffregelanlage
für Gasturbinenanlagen zu schaffen, bei der ein gewöhnliches, beispielsweise allein
durch Axialbewegungen steuerbares Brennstoffregelventil verwendet und in einfachster
Weise eine Anpassung an verschiedene Triebwerksbauarten erzielt werden kann.
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Nach der Erfindung wird die gestellte Aufgabe mit einer Brennstoffregelanlage
der eingangs angegebenen Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Nockenkörper
eine erste Steuerfläche für ein erstes Abtastglied und eine zweite Steuerfläche
für ein zweites Abtastglied aufweist, daß das erste Abtastglied über einen ersten
Hebel gelenkig mit dem Ausgangsglied der Servoeinrichtung verbunden ist, daß das
zweite Abtastglied über einen zweiten Hebel gelenkig mit dem Eingangsglied der Servoeinrichtung
verbunden und mit dem Bedienhebel gekoppelt ist und daß für den ersten Hebel ein
Anschlag vorgesehen ist, gegen den jener im Beharrungszustand der Maschine von der
Servoeinrichtung
so gedrückt wird, daß das erste Abtastglied von der ersten Steuerfläche abgehoben
wird, worauf das Brennstoffregelventil vom Ausgangsglied der Servoeinrichtung gesteuert
wird.
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Bei der erfindungsgemäßen Brennstoffregelanlage ist somit ein einziger
Nockenkörper für die der Regelung zugrunde liegenden Steuerfunktionen sowohl für
den Beharrungszustand als auch für Beschleunigung und Verzögerung der Gasturbinenanlage
vorhanden, es wird jedoch bei sämtlichen Betriebszuständen die Stellung des Brennstoffregelventils
stets von ein und demselben Glied, nämlich dem ersten Abtastglied, bestimmt. Die
erfindungsgemäße Brennstoffregelanlage bietet somit zwei entscheidende Vorteile:
Die Anpassung an eine andere Gasturbinenanlage kann einfach durch Auswechseln eines
einzigen Nockenkörpers vorgenommen werden, und es lassen sich übliche einfache Konstruktionen
von Brennstoffregelventilen verwenden, da in sämtlichen Betriebszuständen ein und
dasselbe Glied zur Steuerung des Brennstoffregelventils verwendet wird.
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Die Kopplung des zweiten Hebels rilit dem Bedienhebel erfolgt vorzugsweise
über einen zweiten Nockenkörper, ein Abtastglied und ein mit diesem über eine Feder
nachgiebig verbundenes Glied. Dabei kann der zweite Nockenkörper unter dem Einfluß
einer weiteren Betriebskenngröße, beispielsweise des Verdichtereingangsdrucks, axial
verschiebbar sein.
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Eine noch weiter gehende Anpassung an verschiedene Triebwerkscharakteristiken
ist dadurch möglich, daß der Anschlag in Längsrichtung des ersten Hebels einstellbar
angeordnet wird.
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Für die Steuerung des Nockenkörpers wird vorzugsweise eine die Drehung
des Nockenkörpers bewirkende zweite Servoeinrichtung verwendet, die ein mit einem
Drehzahlgeber verbundenes Eingangsglied und eine Rückführeinrichtung mit einem drehbaren
dritten Nockenkörper und einem an den Drehzahlgeber angeschlossenen Abtastglied
aufweist. Dabei ist vorzugsweise der Nockenkörper mit dem dritten Nockenkörper fest
verbunden und zusammen mit diesem unter dem Einfluß einer weiteren Betriebskenngröße,
beispielsweise der Verdichtereinlaßtemperatur, axial verschiebbar.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der
Zeichnungen näher erläutert. F i g. 1 zeigt eine schematische Darstellung
eines Gasturbinentriebwerks mit der erfindungsgemäßen Brennstoffregelanlage im Schnitt;
F i g. 2, 3 und 4 zeigen schematisch drei verschiedene Stellungen
des ersten Nockenkörpers und der Abtastglieder sowie der in F i g. 1 dargestellten
Regelanlage, und zwar im Beharrungszustand des Triebwerks bei Regelung auf eine
gewählte Triebwerksdrehzahl, bei einer Beschleunigung des Triebwerks auf eine bestimmte
Drehzahl sowie bei einer Verzögerung auf eine bestimmte Drehzahl; F i
g. 5 zeigt Betriebskennlinien der erfindungsgemäßen Regelanlage.
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Das Gasturbinentriebwerk 10 gemäß der F i g. 1
besteht
aus einem Gehäuse 12, einem nach vorn gerichteten Lufteinlaß 14, einem Axialverdichter
13,
welcher die Luft vom Einlaß 14 empfängt und sie verdichtet, und einer
Turbine 18, die über eine Welle 20, die in Lagern 22 drehbar gelagert ist,
den Verdichter 16 antreibt. Die verdichtete Luft wird an mehrere Brennkammern
24 abgegeben, in welchen der aus einer Brennstoffsammelleitung 28 und Brennerdüsen
26 abgegebene Brennstoff mit Luft vermischt und verbrannt wird, so daß heiße
Antriebsgase entstehen, die sich in der Turbine 18 ausdehnen. Die Restenergie
der von der Turbine 18 abgegebenen Gase wird in einer Schubdüse
30 in Schub umgewandelt. Auf der Abgasseite der Turbine 18 kann auch
eine zweite Turbine (nicht gezeigt) vorgesehen werden, um die Energie des heißen
Gasstroms auszunutzen und beispielsweise bei einem Turbopropflugzeug zum Antrieb
eines Propellers oder bei anderen Verwendungszwecken als beim Flugzeug zu anderen
Antriebszwecken zu verwenden.
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Der Brennstoffzufluß wird von einer Quelle 32
über eine Brennstoffleitung
34 zur Brennstoffsammelleitung 28 geleitet. Eine vom Triebwerk angetriebene
Brennstoffpumpe 36 setzt den durch die Leitung 34 strömenden Brennstoff unter
Druck. Die erfindungsgemäße Brennstoffregelanlage dient zur Regelung des Durchflusses
des unter Druck stehenden Brennstoffs durch die Leitung 34 in Abhängigkeit von einer
Anzahl von Betriebsparametern des Triebwerks, darunter der Triebwerksdrehzahl
N, der Verdichtereinlaßtemperatur Ti, des Einlaßdrucks Pi, des Verdichterauslaßdrucks
P, sowie der Stellung eines Bedienhebels. Die Brennstoffregelanlage 38 hat
ein Gehäuse 40 mit einer Einlaßöffnung 42, welche Brennstoff mit einem Druck P,
aus der Brennstoffleitung 34 empfängt, und eine Auslaßöffnung 44, aus welcher der
geregelte Brennstoffstrom mit einem Druck P, austritt.
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Der bewegbare Ventilkörper 48 des Brennstoffregelventils steuert den
wirksamen Querschnitt einer in der Leitung 34 angeordneten Ventilöffnung 46 und
ist an einem Nockenabtastglied 50 befestigt, das in einer Bohrung
52 des Gehäuses gleitend eingesetzt ist. Parallel zur Brennstoffpumpe
36 liegt in bekannter Weise eine Bypassleitung 53 mit einem nicht
gezeigten Bypassventil, das den Strömungswiderstand der Leitung 53 so steuert,
daß am Brennstoffregelventil 46, 48 ein vorbestimmter konstanter Druckunterschied
P, - P, entsteht. Ein ringförmiger Nockenkörper 54 ist auf einer Welle
56 mittels Keilnuten 58 undrehbar, jedoch axial verschiebbar gelagert
und hat getrennte Umfangsabschnitte 60 und 62, deren radiale Konturen
vorbestimmten Funktionen der Triebwerksdrehzahl für den Beharrungszustand bzw. Beschleunigungen
entsprechen. Die Welle 56 ist in Wälzlagern 64 drehbar gelagert. Ein auf
der Welle 56 fest angeordnetes Zahnrad 66 wird von einer Zahnstange
68
erfaßt, die fest an dem einen Ende eines Servokolbens 70 befestigt
ist und dazu dient, die Welle 56 in Ab-
hängigkeit von der Triebwerksdrehzahl
zu drehen. Das erste Abtastglied 50 wird durch einen ersten Hebel
72 mit der ersten Steuerfläche 60 in Zusammenwirkung gebracht. Der
erste Hebel 72 ist am einen Ende durch einen Stift 74 mit dem ersten Abtastglied
50 und an dem gegenüberliegenden Ende durch einen Stift 80 mit einer
verjüngten Verlängerung 76 einer Servoeinrichtung 78 verbunden. Die
Verlängerung 76
stellt das Ausgangsglied der Servoeinrichtung dar. Eine zwischen
dem ersten Hebel 72 und dem Gehäuse 40 angeordnete Feder dient zur Beaufschlagung
des ersten Hebels 72 im Uhrzeigersinn um den Stift 80,
so daß das erste
Abtastglied 50 auf die erste Steuerfläche 60 aufgesetzt wird, wenn
der erste Hebel 72
durch den Servokolben 78 aus seiner Anlage an einem
einen einstellbaren Drehpunkt bildenden Anschlag 84 gelöst wird. Der Anschlag 84
ist mittels einer Schraube 86 einstellbar am Gehäuse 40 befestigt. Ein zweites
Abtastglied
88 wird durch einen zweiten Hebel 90,
welcher an dem einen Ende durch
einen Stift 92 mit diesem Abtastglied 88 verbunden ist, auf die zweite
Steuerfläche aufgesetzt. Eine zwischen dem zweiten Hebel 90 und dem Gehäuse
40 angeordnete Zugfeder 94 dient dazu, den zweiten Hebel 90 entgegen dem
Uhrzeigersinn zu beaufschlagen. Das andere Ende des zweiten Hebels 90 trägt
einen Ventilkörper 95
eines Servo-Abflußsteuerventils 96, das am Ende
eines Durchlasses 98 angeordnet ist. Der Ventilkörper 95 bildet das
Eingangsglied der Servoeinrichtung. Der Durchlaß 98 ist in einer ringförmigen
Verlängerung 100 des Servokolbens 78 ausgebildet, die durch eine Öffnung
102 im Gehäuse 40 geht. Die verjüngte Verlängerung 76 erstreckt sich von
der gegenüberliegenden Seite des Servokolbens 78 her durch eine Öffnung 104
im Gehäuse 40. Der Servokolben 78 gleitet in einer Kammer 106 und
ist gemäß der Darstellung so angeordnet, daß er mit einem festen ringförnügen Anschlag
108 zusammenwirkt. Dies gestattet es dem Hebel 72, die gezeigte Stellung
einzunehmen, in welcher noch ein geringer Abstand zwischen dem einstellbaren Anschlag
84 und dem Hebel 72 verbleibt, wenn das erste Abtastglied 50 eine
dem kleinsten Radius der ersten Steuerfläche 60 entsprechende Stellung einnimmt.
Der Servobrennstoff wird über eine Leitung 110 und einen Brennstoffdruckregler
112 bekannter Bauart, der den Druck des Brennstoffs vom Pumpenförderdruck P, auf
einen konstanten Druck PR herunterregelt, sowie über eine ein Filter 116
enthaltende Leitung 114 an die Kammer 106 herangeführt. Der unter dem Druck
PR stehende Brennstoff strömt an der einen Seite des Servokolbens 78 zur
Kammer 106 und dann durch eine im Kolben 78
vorgesehene Drossel
118 zur Kammer 106 auf der entgegengesetzten Seite des Kolbens
78, von wo aus er durch den Durchlaß 98 in das Innere des Gehäuses
40 strömt, welches über die Ablaßleitung 120 mit der Leitung 34 hin verbunden ist
und somit unter dem Einlaßdruck P, der Brennstoffpumpe steht. Der Brennstoffdruck
Pf in der Kammer 106 auf der Abströmseite der Drossel
118 wird durch das Servoabflußsteuerventil 96 geregelt. Die verschieden
großen Wirk-'flächen des Kolbens 78, die den Brennstoffdrücken PR bzw. P,
ausgesetzt sind, haben ein festgesetztes Flächenverhältnis; daher muß sich bei jeder
Stellung des Servokolbens 78 ein entsprechendes Verhältnis der Drücke PR
und P, einstellen, um den Servokolben 78 in dieser Stellung zu stabilisieren.
Der Servokolben 78 setzt sich bei Abweichungen von dem vorbestimmten Druckverhältnis
PR in Bewegung und kommt erst p# dann wieder zur Ruhe, wenn der Brennstoffdruck
P, durch die Tätigkeit des Servo-Abflußsteuerventils 96
auf den Wert geregelt
ist, bei welchem das vorbestimmte Verhältnis PR vorhanden ist. Man erkennt,
P.
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daß der Servokolben 78 als Folgekolben arbeitet. Die Stellung
des Ventils 96 hängt bei einer bestimmten Stellung des zweiten Abtastglieds
88 von der Stellung eines Abtastglieds 122 ab, das mit dem zweiten Hebel
90 über eine nachgiebige Verbindung gekoppelt ist. Diese nachgiebige Verbindung
besteht aus einem ringförmigen Körper 124, von dessen offenem Ende ein Glied
126 ausgeht, das mit dem Hebel 90 gelenkig verbunden ist. Der ringförmige
Körper gleitet in einer Bohrung 128 des Gehäuses 40. Das Abtastglied 122
erstreckt sich durch das entgegengesetzte Ende des ringförmigen Körpers 124 und
ist mit einem geflanschten Abschnitt 130 versehen, welcher durch eine zwischen
diesem geflanschten Abschnitt 130 und dem gegenüberliegenden geschlossenen
Ende des ringförmigen Körpers 124 eingesetzte Feder 132 an den Endabschnitt
des ringförmigen Körpers 124 gedrückt wird. Die Stellung des Abtastglieds 122 wird
von einem auf einer Welle 136 fest angeordneten zweiten Nockenkörper 134
bestimmt. Die Welle 136 ist in einer Bohrung 138 des Gehäuses 40 so
gelagert, daß sie eine axiale sowie eine Drehbewegung ausführen kann. Der zweite
Nockenkörper 134 hat in radialer Richtung eine Kontur, die eine Funktion der Stellung
des Bedienhebels 140 ist, der an dem einen Ende der Welle 136
befestigt ist.
Der Nockenkörper 134 ist in axialer Richtung mit einer Kontur versehen, welche eine
Funktion des Verdichtereinlaßdrucks Pi darstellt, welcher durch eine Leitung 142
auf das Innere eines Balgs 144 übertragen wird, dessen eines Ende an dem Gehäuse
40 verankert ist und ein geschlossenes Ende aufweist, welches eine fest daran angeordnete
Stange 146 aufweist. Die Stange 146 erstreckt sich vom Balgs 144 aus und kommt in
Zusammenwirkung mit der Welle 136, um dadurch den zweiten Nockenkörper 134
entsprechend der Ausdehnung oder Zusammenziehung des Balgs 144 axial zu verschieben.
Eine zwischen dem Gehäuse 40 und einer auf der Welle 136 gebildeten ringförmigen
Schulter 150 angeordnete Feder 148 drückt die Welle an das Ende der Stange
146.
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Der Servokolben 70 der zweiten Servoeinrichtung hat genau wie
der Servokolben 78 gegenüberliegende Seiten mit einem vorbestimmten Flächenverhältnis,
welches das Verhältnis der Brennstoffdrücke P,' und PR bestimmt, bei dem
der Kolben in Ruhe ist. Der Kolben 70 gleitet in einer Kammer 152,
an welche Brennstoff mit geregeltem Druck PR über eine Leitung 154 von der Kammer
106 herangeführt wird. Der Brennstoff strömt durch eine Drossel
156, die im Kolben 70 vorgesehen ist, zur Kammer 152 neben
der entgegengesetzten Seite des Kolbens 70, dann durch den Kanal
158 und an dem am Ablaßende gebildeten Ventilsitz 160 des Kugelventils
162 vorbei und in das unter dem Druck P, stehende Innere des Gehäuses 40.
Das Kugelventil 162 bildet das Eingangsglied der zweiten Servoeinrichtung.
Das eine Ende eines Hebels 164, der auf einem im Gehäuse 40 befestigten Stift
166 drehbar gelagert ist, wirkt mit dem Kugelventil 166
zusammen. Das andere Ende des Hebels 164 liegt gegen einen ringförnügen Lagerkörper
168 an, welcher auf einer Stange 170 gleitet. Diese Stange
170 ist auf einer Platte 172 mit einer genuteten Verlängerung 174
fest angeordnet. Der ringförmige Lagerkörper 168 wird in Abhängigkeit von
der Kraft der an der Platte 172 gelenkig befestigten Fliehgewichte eines
Drehzahlgebers in axialer Richtung auf der Stange 170 eingestellt. Eine in
dem Lagerkörper 168 gebildete Kerbe 178 verhindert die Drehung des
Körpers mit der Stange 170. Die genutete Verlängerung 174 wird über ein Getriebe
180
von der Triebwerkswelle angetrieben. Der Servodruck P,' der von
der Stellung des Kugelventils 162 abhängt, wird von der Kraft der Fliehgewichte
176 in Ab-
hängigkeit von der Triebwerksdrehzahl geregelt. Das von
der veränderlichen Differenz der Drücke P,' und P, am Kugelventil 162 verursachte
Kraft-Ungleichgewicht wird durch einen Stift 182 kompensiert, welcher in
einer Öffnung zwischen dem unter dem
Druck P.,' stehenden Kanal
158 und dem unter dem Druck P, stehenden Inneren des Gehäuses 40 gleitet.
Die Wirkflächen der gegenüberliegenden Enden des Stifts 182, die den Drücken
P"' und P, ausgesetzt sind, sind gleich, die entstehende Kraft wird über ein C-förmige
Glied 184, das am einen Ende mit dem Hebel 164 verbunden und am anderen Ende von
einer zwischen dem Glied und dem Stift 182 angeordneten Feder 186
belastet wird, auf den Hebel 164 übertragen.
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Ein auf der Welle 56 drehfest angeordneter dritter Nockenkörper
188 liefert ein Stellungs-Rückkopplungssignal, das auf den Hebel 164 übertragen
wird, und zwar über ein in einer Bohrung 192 des Gehäuses 40 gleitendes Abtastglied
190, einen an dem einen Ende durch einen Stift 196 mit dem Abtastglied
190
und an dem anderen Ende durch einen Stift 200 mit einem Glied
198 drehbar verbundenen Hebel 194, der zwischen diesen beiden Enden durch
einen Stift 201 mit dem Gehäuse 40 verbunden ist, sowie durch eine Rolle 202, die
drehbar an den gegenüberliegenden Enden des Glieds 198 befestigt ist. Die
Rolle 202 bewegt sich gegen den Hebel 164 und gegen eine flache Platte 204, welche
durch eine Druckfeder 206, die zwischen der Platte 204 und einem an dem Gehäuse
40 befestigten einstellbaren Federteller 208 eingesetzt ist, belastet wird.
Eine biegsame ringförinige Abstützung 210, welche fest am Umfangsrand der Platte
204 und am Gehäuse 40 befestigt ist, dient dazu, eine begrenzte Bewegung der Platte
204 zum Ausgleich der Einstellungen der Feder 206 zu ermöglichen. Die Rückkopplungsvorrichtung
ist als solche nicht neu.
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Der wirksame Hebelarm 164 zwischen dem Stift 166 und dem Berührungspunkt
mit der Rolle 202 ändert sich mit der Bewegung der Rolle 202, welche über die Feder
206 mit einer konstanten Bezugskraft belastet wird, so daß die veränderliche
Kraft der Fhehgewichte 176 durch eine gleiche und entgegengesetzte Kraft
ausgeglichen wird, die von einer konstanten Bezugskraft, welche über einen veränderlichen
Hebelarm wirksam ist, abgeleitet wird.
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Die Nockenkörper 54 und 188 sind relativ zueinander unbeweglich
und sind auf dem keilnutenverzahnten Abschnitt 58 der Welle 56 gelagert,
so daß sie eine axiale Bewegung ausführen können. Sie sind in axialer Richtung mit
Konturen versehen, die eine Funktion der Verdichtereinlaßtemperatur Ti sind. Ein
durch einen Stift 214 drehbar am Gehäuse 40 gelagerter Hebel 212 ist an einem Ende
in einer ringförnügen Ausnehmung 215 gleitend eingesetzt. Diese Ausnehmung
215 befindet sich in einer mit dem Nockenkörper 188 aus einem Stück
gebildeten Verlängerung. An dem anderen Ende steht dieser Hebel 212 mit einer Stange
216 im Eingriff, welche am freien Ende eines abgedichteten Balgs
218 befestigt ist. Dieser Balg 218 ist durch nicht dargestellte Mittel
an dem Gehäuse 40 verankert. Ein Rohr 220 verbindet das Innere des Balgs
218 mit einer Temperatursonde 222, welche der durch den Lufteinlaß 14 des
Triebwerks einströmenden Luft ausgesetzt ist. Der Balg 218 und das Rohr 220
sind mit einem bekannten Material, welches sich in Abhängigkeit von den Temperaturschwankungen
an der Sonde 222 zusammenziehen oder ausdehnen kann, gefüllt, um dadurch ein entsprechendes
Zusammenziehen oder Ausdehnen des Balgs 218 zu bewirken. Diese Bewegung führt
zu einer Betätigung des Hebels 212 und der Nockenkörper 54 und 188. Eine
am Hebel 212 und am Gehäuse 40 befestigte Zugfeder drückt den Hebel 212 an die Stange
216.
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Die Betriebsweise der Anlage ist folgendermaßen: Es sei angenommen,
daß der Betrieb des Triebwerks bei einer gewählten Triebwerksdrehzahl konstant ist
und der Hebel 90 eine Stellung gemäß der Darstellung in F i
g. 3 einnimmt, in welcher der Drehpunkt des Hebels 90, d. h. der Drehpunkt,
welcher den Hebel 90
und das Glied 126 miteinander verbindet, vom ringförmigen
Körper 124 in Abhängigkeit vom Abtastglied 122 und vom zweiten Nockenkörper 134
in Übereinstimmung mit der gewählten Stellung des Bedienhebels 140 und des Verdichtereinlaßdrucks
P, beaufschlagt wird. Die Feder 132 hält den geflanschten Abschnitt
130 des Abtastglieds 122 mit dem Ende des ringförnügen Körpers 124 im Eingriff,
der dadurch eine Verbindung zwischen dem Abtastglied 122 und dem Glied
126 herstellt. Der Hebel 90 wird durch das zweite Abtastglied
88 in Abhängigkeit vom Nockenkörper 54 eingestellt, welcher eine Stellung
in Abhängigkeit von der vorhandenen Triebwerksdrehzahl einnimmt. Somit nimmt das
Eingangsglied 95
der ersten Servoeinrichtungaucheine Stellungein, die eine
Funktion der Steuerhebelstellung und des Verdichtereinlaßdrucks Pi sowie der vorhandenen
Triebwerksdrehzahl und der Verdichtereinlaßtemperatur Ti ist; der Servokolben
78 wird dementsprechend so beaufschlagt, daß der Hebel 72, der auf
dem Anschlag 84 ruht, entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, so daß er eine Lösung
des Abtastglieds 50 vom Nockenkörper 54 bewirkt; dies führt wiederum dazu,
daß die Stellung des Abtastglieds 50 und des Ventilkörpers 48 eine Funktion
der Bedienhebelstellung (abgewandelt durch den Verdichtereinlaßdruck Pi) sowie der
jeweiligen Triebwerksdrehzahl (abgewandelt durch die Verdichtereinlaßtemperatur
Ti) ist.
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Es sei jetzt angenommen, daß eine Beschleunigung auf die Höchstdrehzahl
des Triebwerks erforderlich ist. In einem solchen Fall wird der zweite Nockenkörper
134 durch den Bedienhebel 140 gedreht, wodurch das Abtastglied 122 sich im Sinn
der F i g. 2 nach rechts bewegt, woraufhin die Feder 132 zusammengedrückt
wird und den ringförmigen Körper 124 nach rechts drückt, was wiederum eine Drehbewegung
des Hebels 90 im Uhrzeigersinn um den Stift 92 verursacht und das
Eingangsglied 95 (Ventil) der Servoeinrichtung in Richtung auf den Ventilsitz
96 drückt. Der so entstehende Anstieg des Brennstoffdrucks P" verursacht
eine Bewegung des Servokolbens 78 bis zum Anschlag 108, so daß danach
keine weitere Bewegung des Hebels 90 erfolgen kann. Der ringförmige Körper
124 und die Feder 132 bilden eine nachgiebige Verbindung zwischen dem Abtastglied
122 und dem Glied 126, wobei die Feder 132 zwischen dem geflanschten
Abschnitt 130 und dem ringförmigen Körper 124 zusammengedrückt wird, wenn
die Bewegung des Hebels 90 in der beschriebenen Art beschränkt wird. Der
Servokolben 78 hebt den Hebel 72 vom Anschlag 84 ab, woraufhin die
Feder 82 den Hebel 72 im Uhrzeigersinn um den Stift 80 herumdreht
und dadurch das Abtastglied 50 veranlaßt, mit dem Nockenkörper 54 in Eingriff
zu treten. Das führt dazu, daß die Stellung des Abtastglieds 50 eine Funktion
der vorhandenen Triebwerksdrehzahlen bei Abwandlung nur durch die Verdichtereinlaßtemperatur
ist. Bei der Beschleunigung des Triebwerks kann der Brennstöfffluß Wf zum Triebwerk
über einen Teil des Drehzahlbereichs des Triebwerkes so gesteuert werden, daß
der
Kennlinienbereich des unstabilen Betriebs, der allgemein als »Pumpen des Verdichters«
bekannt ist, umgangen wird, indem die erste Steuerfläche 60 mit entsprechenden
Konturen versehen wird.
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F i g. 5 zeigt ein Beispiel für einen erzielbaren Zusammenhang
zwischen dem Brennstoffdurchfluß Wf und der Triebwerksdrehzahl N bei einer
gegebenen Verdichtereinlaßtemperatur Ti. Es kann jedoch durch entsprechende Formung
der Nocken 54 je nach Wunsch jede beliebige Steuerfunktion für maximalen
Brennstoffdurchfluß bei einer Triebwerksbeschleunigung vorgegeben werden. Wenn die
gewählte Triebwerksdrehzahl erreicht ist, erreicht der Nockenkörper 54 eine Stellung,
in welcher die radial abnehmende Kontur der zweiten Steuerfläche 62 es dem
Hebel 90 gestattet, sich entgegen dem Uhrzeigersinn zu drehen, woraufhin
sich die Feder 132 entspannt und den geflanschten Abschnitt 130 mit
dem benachbarten Ende des ringförmigen Körpers 124 in Eingriff bringt, der ein festes
Glied zwischen dem Abtastglied 122 und dem Glied 126 bildet. Eine fortgesetzte
Bewegung des Hebels 90 entgegen dem Uhrzeigersinn führt zu einer Bewegung
des Kugelventilkörpers 95 und des Servokolbens 78, bis der Hebel
72
den Anschlag 84 erreicht, woraufhin das Abtastglied 50 vom Nockenkörper
54 abgehoben wird. Eine fortgesetzte Bewegung des Hebels 90 entgegen dem
Uhrzeigersinn führt zu einer Bewegung des Hebels 72
um den Anschlag 84 entgegen
dem Uhrzeigersinn bei gleichzeitiger Bewegung des Abtastglieds 50 weg vom
Nockenkörper 54, so daß das Brennstoffregelventil 46, 48 sich schließt und den Brennstoffdurchfluß
vermindert, entsprechend der in F i g. 5 gezeigten Kurve des notwendigen
Brennstoffdurchflusses, auf der der Brennstofffluß bei stabiler Einstellung des
Hebels 90
und des Servokolbens 78 auf der erforderlichen Höchstdrehzahl
konstant gehalten wird. Veränderungen der Verdichtereinlaßtemperatur Ti verursachen
eine axiale Bewegung des Nockenkörpers 54, wodurch der Brennstoffdurchfluß zum Triebwerk
verändert und eine entsprechende Änderung der Triebwerksdrehzahl in Abhängigkeit
von der Einlaßtemperatur Ti bewirkt wird.
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Eine Verzögerung des Triebwerks von der erwähnten maximalen Drehzahl
aus wird durch Drehen des Bedienhebels beispielsweise in die Leerlaufstellung erzielt,
wodurch der Nockenkörper 134 sich dreht und sich aus seinem Eingriff mit dem Abtastglied
122 herausbewegt. Der ringförmige Körper 124 kann sich frei in Abhängigkeit von
der Feder 94 in Richtung auf den Nockenkörper 134 bewegen, wobei er den Hebel
90 gemäß der Darstellung in F i g. 4 entgegen dem Uhrzeigersinn um
den Stift 92 bewegt. Während der Verzögerung des Triebwerks wird durch einen
,einstellbaren Anschlag 226, der in das Gehäuse 40 eingeschraubt ist und
die Bewegung des Hebels 90 im Uhrzeigersinn begrenzt und somit die Stellung
des Ventils 95 festlegt, ein bestimmter Mindestbrennstofffluß aufrechterhalten,
so daß der Servokolben 78 und der Hebel 72 hinsichtlich ihrer Stellung
entsprechend so gesteuert werden, daß sie den Ventilkörper 48 daran hindern, sich
in eine vollkommen geschlossene Stellung zu bewegen.
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Die beschriebene Anordnung, in welcher der zweite Nockenkörper 134
in Abhängigkeit vom Verdichtereinlaßdruck Pi und der erste und dritte Nockenkörper
54 bzw. 188 in Abhängigkeit von der Verdichtereinlaßtemperatur Ti beaufschlagt
werden, ist ohne weiteres abwandelbar. Zum Beispiel kann es bei manchen Triebwerken
wünschenswert erscheinen, den Nockenkörper 134 in Abhängigkeit von der Verdichtereinlaßtemperatur
Ti oder einer anderen veränderlichen Betriebskenngröße des Triebwerks und/ oder
die Nockenkörper 54 und 188 in Abhängigkeit vom Verdichtereinlaßdruck Pi
oder einer anderen veränderlichen Betriebskenngröße des Triebwerks zu beaufschlagen.
In jedem Fall können solche Abwandlungen der Regelanlage gemäß der Darstellung in
F i g. 1 verhältnismäßig leicht nach Wunsch erreicht werden.