-
Es ist eine Kraftstoffzumeßeinrichtung für Gasturbinentriebwerke bekannt
mit zwei Zumeßblenden, durch die der von einer Kraftstoffquelle zugeführte Kraftstoff
nacheinander zu dem Brenneraggregat strömt, wobei der veränderliche Querschnitt
der beiden Blenden von der Turbinendrehzahl bestimmt oder mitbestimmt wird. Dabei
wirken zwei Mechanismen auf die Blenden ein, und zwar ein Mechanismus, der auf die
Dichte des Kraftstoffs anspricht, und ein zweiter Mechanismus, der von der Dichte
des Kraftstoffs nicht beeinflußt wird.
-
Hierzu dienen hintereinanderliegende veränderliche Öffnungen für den
Kraftstoff, von denen eine (international mit VMO bezeichnet) den Brennstoffdurchfluß
bestimmt, während eine andere (international mit ACU bezeichnet) die Beschleunigung
steuert (vgl. das britische Patent 850 477).
-
Die den Brennstoffdurchfluß bestimmende Öffnung wird von der Maschinendrehzahl
und dem Druckanstieg über dem Kompressor geregelt, wobei die Drehzahl entgegen einer
Reglerfeder auf Reglergewichte einwirkt. Normalerweise wird der Kraftstofffluß von
Reglergewichten gesteuert.
-
Die wirksamen Reglergewichte sollen nicht von Dichteänderungen des
Brennstoffs beeinflußt werden und werden deshalb aus einem Material hoher Dichte
hergestellt, so daß das Verhältnis der Dichte der Reglergewichte zu der Dichte des
Kraftstoffs möglichst groß ist.
-
Der Fluß des Kraftstoffs durch eine Öffnung ist proportional zum Öffnungsquerschnitt
und der Quadratwurzel des Druckabfalls. Ändert sich die Dichte des Kraftstoffs,
dann ändert sich auch sein Heizwert. Deshalb müssen die vom Kraftstoff umgebenen
Reglergewichte für die Steuerung der Drehzahl aus leichtem Material hergestellt
werden, wobei schon kleine Dichteänderungen des Kraftstoffs eine bedeutende Rolle
spielen.
-
Die beiden Regler der bekannten Art, besonders der auf Dichteänderungeii
des Kraftstoffs ansprechende Regler, müssen sehr genau bearbeitet werden und sind
deshalb auch teuer.
-
Die Erfindung vereinfacht eine solche Anordnung, indem nur ein Regler
die gewünschten Funktionen ausübt.
-
Die Erfindung ist gekennzeichnet durch eine kombinierte, durch Zentrifugalkräfte
betätigte Einrichtung zur Steuerung der auf die beiden Zumeßblenden einwirkenden
Mechanismen, wobei die eine der Zentrifugaleinrichtungen eine proportional zur Turbinendrehzahl
umlaufende Kraftstoffschleuderpumpe ist, die Kraftstoff zu einem hydraulischen Kraftübertragungsglied
fördert, welches die eine Zumeßblende unabhängig von der Dichte des Kraftstoffs
steuert, während die andere Zentrifugaleinrichtung eine an sich bekannte proportional
zur Turbinendrehzahl angetriebene mechanische Fliehgewichteinrichtung ist, welche
die andere Zumeßblende in Abhängigkeit von der Kraftstoffdichte im Querschnitt verändert.
-
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen erläutert. Die Zeichnung
zeigt vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung. Es zeigt F i g. 1 die erfindungsgemäße
Vorrichtung im Schnitt, Fig.2 ein abgeändertes Ausführungsbeispiel, ebenfalls im
Schnitt.
-
Gemäß F i g. 1 ist ein Gehäuseteil 3 vorgesehen, der mit koaxialen
zylindrischen Bohrungen 4 und 5
versehen ist, in deren einander zugewandten
Enden ein Rohr 6 axial verschiebbar angeordnet ist. Die Bohrung 4 ist an
ihrem inneren Ende gegenüber einem Einlaß 7 offen, über den der Kraftstoff mit Hilfe
einer Pumpe zugeführt wird. Die Bohrung 5 weist an ihrem inneren Ende lediglich
eine zentrale Öffnung auf, durch die eine Stange 8 verschiebbar hindurchgreift.
Die Stange 8 ist mit dem Rohr 6 in einer solchen Weise verbunden,
daß sich diese Teile gegeneinander drehen, jedoch nicht gegeneinander axial bewegen
können. Die Stange und damit auch das Rohr sind so angeordnet, daß sie eine vom
Luftdruck abhängige axiale Stellung einnehmen können. Zu diesem Zweck ist die Stange
8 mit dem einen Arm eines Hebels 9 gelenkig verbunden, dessen anderer Arm an eine
evakuierte Druckdose 10 angelenkt ist, die in einer Aushöhlung 11 des Gehäuses
3 liegt und über die Leitung 12 von dem Luftdruck beaufschlagt wird, der zwischen
einem Paar Drosseln 13 in einer Leitung 14 herrscht, die den Kompressorauslaß
mit dem Einlaß des Kompressors oder mit einem anderen relativ niedrigen Druck verbindet.
Das Innere einer zweiten Druckdose 16, die mit der evakuierten Druckdose 10 in Verbindung
steht, wird über eine weitere Leitung 15 ebenfalls von dem Druck in der Leitung
14 beaufschlagt. Der frei zwischen den Bohrungen 4 und 5
liegende Teil
des Rohres 6 ist von einer axiaL verschiebbaren Hülse 17 umgeben. In der Wand des
Rohres 6 befindet sich eine als Zumeßblende dienende dreieckige Öffnung
18, die so angeordnet ist, daß sie in dem Bereich zwischen der Bohrung 5
und der Hülse 17 unabgedeckt ist. Die axiale Stellung des Rohres 6 in der Bohrung
5 bestimmt die Breite des unabgedeckten Teils der Öffnung 18 in Umfangsrichtung,
während die axiale Stellung der Hülse 17 die Größe des unabgedeekten Teils der Öffnung
in axialer Richtung bestimmt.
-
Der von der Pumpe dem Einlaß 7 zugeführte Kraftstoff fließt in das
Innere des Rohres 6 und von hier durch die Öffnung 18 zu der Kammer 19 in
dem Gehäuse 3. In dem Gehäuseteil 3 ist eine dritte zylindrische Bohrung
20 angeordnet, die zur Kammer 19
lug geöffnet ist und parallel zu den
Bohrungen 4, 5 verläuft. In der Bohrung 20 liegt ein Kolben 21 mit
einem Kolbenhemd, in dessen Inneres der Kraftstoff aus der Kammer 19 gelangen
kann. In dem Hemd des Kolbens 21 befindet sich eine ebenfalls als Zumeßblende
dienende dreieckige Öffnung 22, durch die der Kraftstoff zu einer Ringnut 23 in
der Wand der Bohrung 20 und von dort zu einem Auslaß 24
strömen kann,
der mit dem Brenneraggregat der Maschine verbunden ist. Die Anordnung ist so getroffen,
daß die axiale Stellung des Kolbens 21 den Bereich der Öffnung
22 bestimmt, welcher gegenüber der Nut 23 geöffnet ist. Das der Kammer
19 abgewandte Ende des Kolbens 21 wird von dem Druck des Kraftstoffs
an der Einlaßseite 7 beaufschlagt.
-
Um statische Reibung zu vermeiden, sind das Rohr 6 und der Kolben
21 um ihre Achsen drehbar angeordnet. Zu diesem Zweck sind das Rohr und der
Kolben mit einem Paar untereinander verbundener Zahnräder 25 und
26 so verbunden, daß sie gegenüber diesen verschiebbar, jedoch nicht drehbar
sind. Die Zahnräder 25 und 26 werden von dem Gasturbinentriebwerk angetrieben. Der
Kolben 21
ist außerdem verschiebbar, jedoch unverdrehbar mit
der
koaxialen Welle 27 einer Zentrifugalpumpe 28
verbunden, während an
dem Hemd des Kolbens 21
eine Anzahl an Zentrifugalgewichten 29 angelenkt
ist, die mit einem Teil 30 a eines Ringes 30 zusammenwirken, welcher
die Pumpenwelle 27 umgibt und auf dieser verschiebbar ist. Die beiden Teile
30 a und 30 b des Ringes sind durch ein Drucklager
31 voneinander getrennt, wobei an dem Teil 30 6 eine Schneide
32 angeordnet ist, die auf einen Hebel 33 wirkt, der an seinem einen
Ende an dem Gehäusetei13 (in der Zeichnung rechts) angelenkt ist und dessen anderes
Ende sich an einem Flansch der Hülse 17 abstützt. Die Anordnung ist so getroffen,
daß ein Drehzahlanstieg das Bestreben hat, die Hülse 17 in Richtung einer
Verringerung der unabgedeckten axialen Erstreckung der Öffnung 18 des Rohres
6 und gleichzeitig den Kolben 21 in Richtung einer Vergrößerung des
unabgedeckten Bereiches der Öffnung 22 desselben zu verschieben. Der Beaufschlagung
des Kolbens 21 durch die Steuergewichte 29 wirkt der Einlaßdruck des
Kraftstoffs, vermindert um den in der Kammer 19 herrschenden Druck, entgegen,
während der Belastung der Hülse 17 durch die Steuergewichte eine Steuerfeder
34 entgegenwirkt, die ein mittels eines Drehzahlsteuerhebels 36
verstellbares
Widerlager 35 aufweist.
-
Das spezifische Gewicht der Gewichte 29 ist so gewählt, daß
sie auf die Dichte des Kraftstoffs ansprechen und Änderungen der Kraftstoffdichte
kompensieren. Obgleich es erforderlich ist, daß die Stellung des Kolbens
21 in Abhängigkeit von der Kraftstoffdichte steht, ist es wichtig, daß die
der Steuerfeder 34 entgegenwirkenden Kräfte im wesentlichen von der Kraftstoffdichte
unbeeinflußt sind. Zu diesem Zweck wird eine Membran 37 von dem von der Kraftstoffdichte
unabhängigen Druck der Zentrifugalpumpe 28 beaufschlagt, wobei die Membran
so angeordnet ist, daß sie in derselben Richtung wie die Gewichte 29 auf
den Hebel 33 wirkt.
-
Die Pumpe 28 steht durch eine zweite, jedoch sich nicht verjüngende
Öffnung 38 in dem Rohr 6 über eine Ringnut 39 mit der Bohrung 5 in
Verbindung. Die Nut 39 ist über eine Drossel 40 an eine radiale Pumpenöffnung
angeschlossen, während eine axiale Öffnung 41 des Pumpenläufers mit der Kammer
19
in Verbindung steht. Ein Punkt zwischen der radialen Öffnung und der Drossel
40 ist an einen in der Kammer abgeteilten Raum 42 angeschlossen, der
an einer Seite durch die Membran 37 begrenzt wird. Die Pumpe 28 wirkt
daher dem Einlaßdruck entgegen, wodurch auf die Membran ein von der Dichte beeinflußter
Druck ausgeübt wird.
-
Bei dem abgeänderten Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2, in dem die
mit dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 übereinstimmenden Teile dieselben Bezugszeichen
tragen, sind die durch die Zentrifugalkräfte betätigten Gewichte 29 von einem
solchen spezifischen Gewicht, daß sie von Änderungen der Kraftstoffdichte im wesentlichen
unbeeinflußt sind. Die Gewichte 29 sind an einem geflanschten Teil
43
angelenkt, der um die Längsachse des Rohres 6
drehbar ist, und sie
weisen Finger auf, die auf die Hülse 17 in einer solchen Richtung wirken,
daß diese in Richtung auf die Bohrung 5 verschoben wird. Der geflanschte
Teil 43 wirkt über ein der Verringerung der Reibung dienendes Drucklager 44 auf
eine Schneide 45 eines Hebels 46, der mit seinem einen Ende an dem Gehäuseteil 3
angelenkt ist und an seinem anderen Ende eine Schneide 47 aufweist, die sich
über ein Druck-Wälzlager 48 an dem Kolben 21
abstützt.
-
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der auf die Dichte ansprechende
Druck der Pumpe 28 auf die Membran 37 übertragen, so daß er auf den
Hebel 46 eine Kraft ausübt, die der von den Gewichten 29
herrührenden
Kraft entgegenwirkt, wobei die resultierende Kraft auf den Kolben 21 übertragen
wird.
-
Bei beiden Konstruktionen ist daher die unabgedeckte Fläche der Öffnung
18 des Rohres 6 im wesentlichen von der Kraftstoffdichte unbeeinflußt,
während die unabgedeckte Fläche der Öffnung 22
des Kolbens 21 teilweise
abhängig ist von der Kraftstoffdichte.