DE1290763B - Brennstoffregeleinrichtung fuer ein Gasturbinentriebwerk - Google Patents

Brennstoffregeleinrichtung fuer ein Gasturbinentriebwerk

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DE1290763B
DE1290763B DEB73732A DEB0073732A DE1290763B DE 1290763 B DE1290763 B DE 1290763B DE B73732 A DEB73732 A DE B73732A DE B0073732 A DEB0073732 A DE B0073732A DE 1290763 B DE1290763 B DE 1290763B
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DE
Germany
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chamber
swivel arm
fuel control
arm
movable wall
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Pending
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DEB73732A
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English (en)
Inventor
Dakin Robin Michael
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Bristol Siddeley Engines Ltd
Original Assignee
Bristol Siddeley Engines 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
    • 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
    • F02C9/16Control of working fluid flow

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • High-Pressure Fuel Injection Pump Control (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Brennstoffregeleinrichtung für ein Gasturbinentriebwerk, bei der ein Brennstoffregelventil von einem Schwenkarm steuerbar ist, der im Beharrungszustand durch einen Drehzahlregler und eine vorgespannte Feder im Gleichgewicht gehalten wird.
  • Es ist eine Brennstoffregeleinrichtung für ein Gasturbinentriebwerk bekannt, bei der ein Brennstoffregelventil durch einen Schwenkarm gesteuert wird, auf den zwei entgegengesetzt gerichtete Kräfte einwirken. Die eine der beiden Kräfte, die den Schwenkarm im Beharrungszustand im Gleichgewicht halten, rührt von einer durch einen Nocken verstellbaren Feder her, und die andere wird durch einen Fliehkraftregler erzeugt.
  • Die auf den Schwenkarm direkt einwirkende Feder hat in der Gleichgewichtslage des Arms eine bestimmte Länge und übt damit eine bestimmte Federkraft aus, die ein Maß für die eingestellte Soll-Drehzahl darstellt. Bei einer Auslenkung des Schwenkarms infolge Änderung der Ist-Drehzahl wird aber trotz beibehaltener Einstellung der Soll-Drehzahl die Federlänge verändert, so daß sich entsprechend der Federkennlinie bzw. der Federsteifigkeit auch die auf den Schwenkarm einwirkende Federkraft ändert. Das bedeutet, daß ein Abweichen der Ist-Drehzahl von der Soll-Drehzahl scheinbar die eingestellte Soll-Drehzahl verändert. Eine ähnliche Wirkung kann auftreten, wenn das vom Drehzahlregler gesteuerte Glied zur Betätigung des Schwenkarms beispielsweise auf Grund innerer Reibung eine wegabhängige Betätigungskraft liefert. Es ist offensichtlich, daß sich der verfälschende Einfluß der Federsteifigkeit bzw. der wegeabhängigen _ Arbeitsweise eines Stellglieds bei Brennstoffregeleinrichtungen nachteilig auswirkt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die bei der Auslenkung des Schwenkarms einer Brennstoffregeleinrichtung der eingangs angeführten Gattung auftretenden und durch die Hysterese der am Schwenkarm angreifenden Glieder bedingten verfälschenden Einflüsse auf die Einstellung des Schwenkarms auszuschalten.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Feder zwischen einem verstellbaren Anschlag und der beweglichen Wandung einer Kammer eingespannt ist, die einen mit einer festen Drossel versehenen Einlaß und einen durch ein an ihrer beweglichen Wandung befestigtes Ventilglied steuerbaren Auslaß für ein Steuermittel aufweist und über eine. Zweigleitung mit deiner weiteren Kammer in Verbindung steht, deren bewegliche Wandung gegebenenfalls mittels eines Stößels am das Brennstoffregelventil steuernden Schwenkarm angreift.
  • Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß der Drehzahlregler mittels eines weiteren Schwenkarms und gegebenenfalls eines Stößels an der beweglichen Wandung einer Kammer angreift, die einen mit einer festen Drossel versehenen Einlaß und einen vom gleichen Schwenkarm steuerbaren Auslaß für ein Steuermittel aufweist, die über eine Zweigleitung mit einer weiteren Kammer in Verbindung steht, deren bewegliche Wandung gegebenenfalls mittels eines Stößels am das Brennstoffregelventil steuernden Schwenkarm angreift.
  • Die gemäß der Erfindung erzielte Ausschaltung des verfälschenden Einflusses der Federsteifigkeit bzw. der wegeabh'ängigen Arbeitsweise eines Stellglieds wird dadurch erreicht, daß die zur Einwirkung auf den Schwenkarm bestimmte Kraft in den Druck eines Steuermittels umgeformt wird, das kontinuierlich eine Kammer durchströmt, wobei dann der Schwenkarm mit diesem Druck beaufschlagt wird. Da das in an sich bekannter Weise über eine Drossel in eine Kammer eintretende und über eine steuerbare Öffnung aus dieser Kammer austretende Steuermittel ständig durch die Kammer strömt, kann das durch die Bewegung des Schwenkarms geänderte Kammervolumen keinen Einfluß auf die Größe dieses Drucks ausüben. Damit wird aber bei dieser speziellen Gattung von Brennstoffregeleinrichtungen eine erhebliche Verbesserung der Regelgenauigkeit erzielt.
  • Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
  • F i g.1 zeigt ein Schema der Regeleinrichtung gemäß der Erfindung; F i g. 2 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung; F i g. 3 ist ein Schnitt nach der Linie 111-III der F i g. 2 in größerem Maßstab.
  • Nach F i g. 1 weist die Regeleinrichtung einen Arm 1 auf, der an einem Zapfen 2 schwenkbar gelagert ist und ein Halbkugelventil 3 trägt, das den Abfluß des Brennstoffs oder eines Steuermittels aus einer Leitung 4 steuert. Dieser Abfluß bestimmt die dem oder den Brennern des Gasturbinentriebwerks zugeführte Brennstoffmenge. Weiterhin ist eine Feder 5 vorgesehen, welche zwischen einer eine Wand einer Kammer 7 bildenden Membran 6 und einem durch einen Kolben 9 gebildeten Anschlag 8 liegt, der verschiebbar in einem Zylinder 10 angeordnet ist. Der Kolben 9 und somit der Anschlag 8 werden mittels eines Verstellhebels 11 in einer gewünschten Axialstellung gehalten oder in diese eingestellt. Der Hebel 11 ist mit einem Ritzel 12 verbunden, das mit einer Zahnstange 14 am Kolben 9 im Eingriff steht. Die Membran 6 trägt ein Nadelventil 15, das eine Auslaßöffnung 16 steuert. Der Kammer 7 wird ein Steuermittel durch eine Einlaßleitung 17 über eine feste Drossel 18 zugeführt. Die Kammer 7 steht über eine Zweigleitung 20 mit einer weiteren Kammer 21 in Verbindung, deren eine Wand als Membran 22 ausgebildet ist. Diese trägt einen Stößel 23, der auf den schwenkbar gelagerten Arm 1 einwirkt. Im Beharrungszustand ist der Druck des Steuermittels in den Kammern 7 und 21 im verwendeten Bereich etwa proportional der von der Feder 5 ausgeübten Kraft; er ist unabhängig von der Stellung der Membran 22.
  • Auf den Arm 1 wirkt außerdem indirekt in einer der durch die Feder 5 ausgeübten Kraft entgegengesetzten Richtung eine Kraft ein, die durch eine auf die Triebwerksdrehzahl ansprechende Einrichtung erzeugt wird, die Fliehgewichte aufweist, wie es schematisch bei 24 dargestellt ist. Die Fliehgewichte bewirken eine Axialbewegung einer verschiebbaren Stange 25, die auf einen Arm 26 einwirkt, der an einem Zapfen 27 gelagert ist. Der Arm 26 trägt einen Stößel 28, welcher mit einer eine Wand einer Kammer 30 bildenden Membran 29 im Eingriff steht. Unter Druck stehendes Steuermittel wird der Kammer 30 durch eine Leitung 31 über eine Drossel 32 zugeführt. Stromabwärts dieser kann das Steuermittel durch ein vom Arm 26 getragenes Halbkugelventil 33 austreten. Die Leitung 31 steht über eine Zweigleiteng 34 mit einer Kammer 35 in Verbindung, deren eine Wandung als Membran 36 ausgebildet ist, die einen Stößel 37 trägt, der mit dem Arm 1 im Eingriff steht. Im Beharrungszustand ist der Druck des Steuermittels in den Kammern 30 und 35 im verwendeten Bereich etwa proportional der Kraft, die durch die auf die Triebwerksdrehzahl ansprechende Einrichtung 24 ausgeübt wird, und zwar unabhängig von der Stellung der Membran 36.
  • Wenn auf den Arm 1 nur die Stößel 23 und 37 einwirken, ergibt sich keine stabile Einstellung. Aus diesem Grund wirken auf den Arm 1 außerdem zwei weitere entgegengesetzte Kräfte über durch den Druck eines Steuermittels betätigte Stößel 39 und 43 ein. Der Stößel 39 spricht auf den Brennstoffdruck an, der an den Brennern wirksam ist. Der Stößel 43 spricht ebenfalls auf den Brennstoffdruck an, der aber über eine Anzahl von Drosseln nur verzögert wirksam wird, so daß die von den Stößeln 39 und 43 nach einer Änderung des Brennstoffdrucks ausgeübten Kräften sich erst nach einer gewissen Zeit ausgleichen. Der Druck des Steuermittels wird über Membranen 40 und 44 auf die Stößel 39 und 43 übertragen. Der Brennstoff kann flüssig oder gasförmig sein.
  • F i g. 2 zeigt eine praktische Ausführungsform der Erfindung.
  • Ein dem Arm 1 äquivalenter Arm 50 ist dabei in einem Raum innerhalb eines Gehäuses 51 angeordnet und auf einem Zapfen 52 schwenkbar gelagert. Das Drucksignal der auf die Triebwerksdrehzahl ansprechenden Einrichtung kann über ein Anschlußstück 53 auf eine Membran 55 einwirken, die der Membran 36 in F i g.1 entspricht. Die Membran 55 trägt einen Stößel 54, der durch die Membran hindurchreicht und am Arm 50 anliegt. Die Teile 24 bis 35 der F i g.1 sind in F i g. 2 nicht dargestellt. Weiterhin ist eine Feder 56 vorgesehen, die der Feder 5 in F i g.1 entspricht und an einem einstellbaren Gleitstück 57 anliegt, das dem Kolben 9 in F i g.1 entspricht. Das Gleitstück 57 ist mit einer Zahnstange 62 versehen, in die ein Ritzel 60 eingreift, das über eine Welle 61 mittels eines Steuerhebels 63 zur Einstellung der Federkraft gedreht werden kann. Die Feder wirkt auf einen Stößel 58 ein, der an einer der Membran 6 entsprechenden Membran 59 befestigt ist, durch diese hindurchreicht und an seinem Ende ein Ventilglied trägt, das mit einem Ventilsitz 65 (F i g. 3) zusammenwirkt. Durch den Sitz kann Steuermittel aus einer der Kammer 7 in F i g.1 entsprechenden Kammer 67 durch einen Auslaß 66 abgelassen werden. Die Kammer 67 wird durch eine Leitung 17 über eine Drossel 18 mit unter Druck stehendem Steuermittel versorgt. Stromabwärts der Drossel 18 führt eine Zweigleitung 20 zu einem Einlaß 69, der mit einer Kammer 70 in Verbindung steht, die der Kammer 21 in F i g.1 entspricht. Der Steuermitteldruck in der Kammer 70 wirkt auf einen Stößel 71, der an einer Membran 72 angebracht ist, durch diese hindurchreicht und gegenüber dem Stößel 54 am Arm 50 anliegt.
  • Auf den Arm 50 wirken außerdem die Stößel 39 und 43 ein, die von den Membranen 40 bzw. 44 getragen werden. Der Membran 40 wird das Steuermittel über einen Einlaß 41 zugeführt, während auf die Membran 44 der Druck in einer Kammer 45 einwirkt.
  • Der Arm 50 trägt ein Halbkugelventil 75, das mit einem Ventilsitz zusammenwirkt, der mit einem Kanal 76 in Verbindung steht, der der Leitung 4 in F i g.1 entspricht.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Brennstoffregeleinrichtung für ein Gasturbinentriebwerk, bei der ein Brennstoffregelventil von einem Schwenkarm steuerbar ist, der im Beharrungszustand durch einen Drehzahlregler und eine vorgespannte Feder im Gleichgewicht gehalten wird, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Feder (5 bzw. 56) zwischen einem verstellbaren Anschlag (8 bzw. 57) und der beweglichen Wandung (6 bzw. 59) einer Kammer (7 bzw. 67) eingespannt ist, die einen mit einer festen Drossel (18) versehenen Einlaß und einen durch ein an ihrer beweglichen Wandung befestigtes Ventilglied (15) steuerbaren Auslaß (16 bzw. 65) für ein Steuermittel aufweist und über eine Zweigleitung (20) mit einer weiteren Kammer (21 bzw. 70) in Verbindung steht, deren bewegliche Wandung (22 bzw. 72) gegebenenfalls mittels eines Stößels (23 bzw. 71) am das Brennstoffregelventil (3 bzw.75) steuernden Schwenkarm (1 bzw. 50) angreift (F i g.1 bzw. 2 und 3).
  2. 2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahlregler (24) mittels eines weiteren Schwenkarms (26) und gegebenenfalls eines Stößels (28) an der beweglichen Wandung (29) einer Kammer (30) angreift, die einen mit einer festen Drossel (32) versehenen Einlaß (31) und einen vom gleichen Schwenkarm steuerbaren Auslaß (33) für ein Steuermittel aufweist, die über eine Zweigleitung (34) mit einer weiteren Kammer (35) in Verbindung steht, deren bewegliche Wandung (36) gegebenenfalls mittels eines Stößels (37) am das Brennstoffregelventil (3 bzw. 75) steuernden Schwenkarm (1 bzw. 50) angreift.
DEB73732A 1962-10-04 1963-10-02 Brennstoffregeleinrichtung fuer ein Gasturbinentriebwerk Pending DE1290763B (de)

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GB37493/62A GB1013135A (en) 1962-10-04 1962-10-04 Improvements in or relating to a governor control for a fuel system of a gas turbineengine

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DEB73732A Pending DE1290763B (de) 1962-10-04 1963-10-02 Brennstoffregeleinrichtung fuer ein Gasturbinentriebwerk

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