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Die Erfindung betrifft eine Nachbrenn-Steuervorrichtung für Gasturbinen-Strahltriebwerke
mit einer regelbaren Schubdüse und einer mittels eines Stellmotors verstellbaren
Dosiereinrichtung für den Nachbrennstoff, deren Steuerung von der Einstellung der
Schubdüse beeinflußt wird, wobei der Schubdüsenquerschnitt in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen
der Gasturbine regelbar ist.
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Bei einer bekannten Nachbrenn-Steuervorrichtung dieser Art wird die
jeweils einstellbare Höchstmenge an Nachbrennstoff in Abhängigkeit von der Schubdüsenstellung
gesteuert; unterhalb dieser Höchstmenge kann die Nachbrennstoffzufuhr verändert
werden. Dieser fest vorgegebene Zusammenhang zwischen maximal zuführbarer Nachbrennstoffmenge
und Schubdüsenstellung muß natürlich den in der Praxis möglichen ungünstigsten Fall
berücksichtigen, also so, daß auch unter den ungünstigsten Betriebsbedingungen des
Triebwerks niemals eine Überdosierung von Nachbrennstoff und damit eine Überlastung
oder Beschädigung des Triebwerks vorkommen kann. Dies hat zur Folge, daß normalerweise
eine Querschnittsreserve der Schubdüse gegenüber ihrem geometrischen Größtwert eingehalten
werden muß, weshalb die theoretisch an sich mögliche maximale Nachbrennstoffzufuhr
nicht ausgenutzt werden kann, so daß die Maximalleistung des Nachbrenners von vornherein
unnötig beschränkt ist. Diese Nachteile sind besonders in dem Fall vorhanden, in
welchem die Schubdüsenstellung in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen des Triebwerks
geregelt wird, wenn der Betriebsbereich, in dem die Hauptregelung wirksam ist, im
Verlaufe der maximalen Nachbrennstoffzumessung vorübergehend überschritten wird.
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Eine derartige Arbeitsweise ist auch bei einer anderen bekannten Nachbrenn-Steuervorrichtung
vorgesehen. Auch bei dieser Anlage wird die Schubdüsenstellung in Abhängigkeit von
Betriebskenngrößen des Triebwerks geregelt, während die Zufuhr des Nachbrennstoffs
in Abhängigkeit von einer bestimmten Betriebskenngröße, beispielsweise dem Verdichterausgangsdruck,
nach einer festen Vorschrift gesteuert wird. Uni Beschädigungen des Triebwerks durch
eine zu hohe Zufuhr von Nachbrennstoff zu vermeiden, ist eine Begrenzungseinrichtung
vorgesehen, die diese feste Vorschrift im Sinne einer Verminderung der Nachbrennstoffzufuhr
abwandelt, wenn der Düsenquerschnitt sich seinem Maximalwert nähert. Abgesehen von
dieser Begrenzungseinrichtung als Sicherheitsmaßnahme arbeitet auch diese bekannte
Nachbrenn-Steuervorrichtung nach einem festen Zusammenhang zwischen der Schubdüsenstellung
und der Nachbrennstoffzufuhr, so daß auch hier eine volle Ausnutzung des Nachbrenners
unter allen Betriebsbedingungen grundsätzlich nicht möglich ist, da man die Auslegung
auf die ungünstigsten Betriebsbedingungen abstellen muß.
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Es ist weiter eine Nachbrenn-Steuervorrichtung bekanntgeworden, bei
der die Zufuhr des Nachbrennstoffs zwar ebenfalls in Abhängigkeit von der Schubdüsenstellung
erfolgt, jedoch durch verschiedene Parameter modifiziert wird. Um diese Parameter
in den Steuervorgang einzuführen, sind zahlreiche und komplizierte zusätzliche Einrichtungen
vorgesehen; dabei ist jedoch stets der grundsätzliche Nachteil vorhanden, daß man
einen ausreichenden Sicherheitsspielraum bei der Bemessung der Nachbrennstoffzufuhr
lassen muß, um zu verhindern, daß Widersprüche zwischen der normalen Schubdüsenregelung
und der von der Stellung der Schubdüse bestimmten, von den zusätzlichen Parametern
modifizierten Nachbrennstoffzufuhr auftreten.
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Die vorliegende Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Nachbrenn-Steuervorrichtung
zu schaffen, die in möglichst einfacher Weise unter allen Betriebsbedingungen die
bei einem vorgewählten Schubdüsenquerschnitt tatsächlich mögliche maximale Nachbrennstoffzufuhr
auszunutzen gestattet.
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Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt nach der Erfindung mit einer
Nachbrenn-Steuervorrichtung der eingangs angegebenen Art, die dadurch gekennzeichnet
ist, daß der Stellmotor für den Nachbrennstoff eine seine Bewegungsrichtung bestimmende,
in Öffnungsrichtung der Dosiereinrichtung vorgespannte Steuereinrichtung aufweist
und daß eine Schubdüsenstellungs-Anzeigevorrichtung vorgesehen ist, deren Ausgangssignal
bei Erreichen eines vorgewählten Querschnitts der Schubdüse die Steuereinrichtung
in die andere, die Dosiereinrichtung schließende Bewegungsrichtung umsteuert.
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Bei der erfindungsgemäßen Nachbrenn-Steuervorrichtung besteht somit
kein fester Zusammenhang zwischen der Nachbrennstoffmenge und der Schubdüsenstellung,
sondern es wird allein mit Hilfe der normalen, auf die üblichen Betriebskenngrößen
des Triebwerks ansprechenden Schubdüsenregelung auch der Einfluß der Nachverbrennung
erfaßt, und zwar über die Rückwirkung auf die die Schubdüse steuernden Betriebskenngrößen,
und die Dosiereinrichtung erreicht in der Nähe des vorgewählten Querschnitts der
Schubdüse durch das Umsteuern ihres Stellmotors stets eine Einstellung, bei der
die für den gewählten Schubdüsenquerschnitt mögliche maximale Nachbrennstoffmenge
zugemessen wird.
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In Ausgestaltung der Erfindung kann die Anzeigevorrichtung ein Ausgangsglied
aufweisen, das mit der Steuereinrichtung in Verbindung zu treten vermag. Dabei kann
ferner die gegenseitige Lage von Ausgangsglied und Steuereinrichtung von Hand verstellbar
sein, etwa dadurch, daß das Ausgangsglied ein schwenkbarer Hebel ist, dessen Drehpunkt
von Hand verstellbar ist.
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Eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit besteht darin, daß die Steuereinrichtung
ein Ventilglied eines druckmittelbetriebenen Stellmotors ist.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen F i g. 1,
la und 1 b schematische Darstellungen dreier verschiedener Stellungen einer
erfindungsgemäßen Nachbrenn-Steuervorrichtung mit mechanischer Übertragung der Schubdüsenstellung,
F i g. 2 eine schematische Darstellung einer Ausf ährungsform mit pneumatischer
Übertragung der Schubdüsenstellung, F i g. 3 eine schematische Darstellung
einer Ausführungsform mit hydraulischer Übertragung der Schubdüsenstellung, F i
g. 4 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform mit elektrischer
Übertragung der Schubdüsenstellung, F i g. 5 eine schematische Darstellung
einer Ausführungsform mit elektrisch-induktiver Übertragung der Schubdüsenstellung,
F i g. 5a eine schematische Darstellung eines Teils der Einrichtung nach
F i g. 5,
F i g. 6, 7 und 8 Abwandlungen der Ausführungsformen
nach den F i g. 1 bzw. 2 bzw. 3.
F i g. 1 zeigt
einen Integralregler, der die Nachbrennstoffmenge als Funktion der mechanisch angezeigten
Schubdüsenstellung regelt. Die Schubdüse 1 hat Klappen 2, die mittels einer
Stelleinrichtung 4 um Achsen 3 schwenkbar sind, um in bekannter Weise den
Schubdüsenquerschnitt zu verändern. Die Klappen 2 betätigen eine Schubdüsenstellungs-Anzeigevorrichtung
10, 11, 12 die ihrerseits eine Steuereinrichtung 5
eines Stellmotors
6 steuert. Der Kolben 6a des Stellmotors 6 ist über eine Stange
7 mit dem Ventilglied 8
einer Nachbrennstoff-Dosiereinrichtung
9 verbunden. Die Schubdüsenstellungs-Anzeigevorrichtung wird hier schematisch
im wesentlichen durch Schwenkarme 10,
ein Gestänge 11 und einen Hebel
12 dargestellt, welche Schwenkarme über das Gestänge 11 auf den das Ausgangsglied
der Anzeigevorrichtung bildenden Hebel 12 einwirken, wobei dieser Hebel bei
13 drehbar gelagert ist und das Gestänge 14 der Steuereinrichtung
5
verschieben kann.
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Die Schwenkarme 10 sind jeweils bei 10a an einer der Klappen
2 und bei 10b an einem Ende des Gestänges 11 drehbar gelagert, dessen
anderes Ende einen in eine Gabel 12 a des Hebels 12 eingreifenden Stift
11 a
trägt.
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Die Schubdüsenquerschnitt-Stelleinrichtung 4 wird in bekannter Weise
in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen des Triebwerks geregelt, und zwar hier
hy-
draulisch über die Steuerleitungen4a oder 4b der Stelleinrichtung 4, die
über die Stange 4c und die Kurbel 4d die Klappen 2 dreht, um die Schubdüse zu öffnen
oder zu schließen. Der Steuerschieber 5a der Steuereinrichtung 5 ist durch
eine Druckfeder 5b
nach links vorgespannt. Solange der Abstand der Klappen
2, d. h. der Schubdüsenendquerschnitt unter einem bestimmten Wert (F i
g. 1) liegt, bleibt das Ende 12b des Hebels 12 links von einem Anschlag
14a des Gestänges 14, das durch die Feder 5b am linken Ende seines Arbeitsweges
gehalten wird. Man erkennt, daß bei dieser Stellung des Gestänges 14 und des Steuerschiebers
5 a der Kolben 6a des Stellmotärs am rechten Ende seines Stellweges
gehalten wird, so daß die Stange 7 das Ventilglied 8 der Dosiereinrichtung
9
in der rechten Endstellung hält und der Durchlaß für den bei 9a unter Druck
eintretenden und bei 9b zum Nachbrenner abströrnenden Nachbrennstoff somit
voll geöffnet ist. Wenn der Nachbrenner gezündet und dann mit der vollen Nachbrennstoffmenge
beschickt wird, ergibt sich eine Behinderung der Strömung im Triebwerk, da die Schubdüse
zunächst noch auf den für Betrieb ohne Nachverbrennung richtigen Schubdüsenquerschnitt
eingestellt ist. Dadurch ergeben sich jedoch Änderungen der Betriebskenngrößen,
von denen die Einstellung des Schubdüsenquerschnitts abhängig ist. So nimmt beispielsweise
das Druckverhältnis der Turbine ab, und infolgedessen vermindern sich die Antriebsleistung
des Verdichters und die Drehzahl der Turbine. Damit von der (nicht dargestellten)
üblichen Hauptregelung die Drehzahl konstant gehalten wird, stellt sie eine erhöhte
Brennstoffzufuhr zur Brennkammer des Triebwerks ein. Dadurch ergibt sich ein Temperaturanstieg
vor der Turbine, und der Düsenregler, der z. B. ein thermischer Regler ist, öffnet
die Schubdüse, um diesen Temperaturanstieg auszugleichen, indem er auf die Stelleinrichtung
4 entsprechend einwirkt, so daß die Klappen 2 in Öffnungsrichtung gedreht werden.
Dabei wird der Hebel 12 in Richtung des Pfeils 15 gedreht, bis sein Ende
12b den Anschlag 14a erfaßt und nach rechts drückt. Dadurch wird der Steuerschieber
5a der Steuereinrichtung 5 zunächst in die in F i g. la dargestellte
neutrale Stellung gebracht, in welcher der Stellmotor 6 nicht mehr mit Servoflüssigkeit
beschickt wird und in der Stellung bleibt, in der er die Nachbrennstoff-Dosiereinrichtung
weit geöffnet hält. Diese Stellungen der Dosiereinrichtung und ihres Servomotors
sind in F i g. la in gestrichelten Linien dargestellt, wobei das Ventilglied
der Dosiereinrichtung in dieser Stellung mit 8 und der Kolben des Stellmotors
mit 6a' bezeichnet sind.
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Da die Dosiereinrichtung für den Nachbrennstoff weiterhin weit geöffnet
ist, werden unter dem Einfluß der sich entsprechend ändernden Betriebskenngrößen
die Klappen 2 weiter in Öffnungsrichtung geschwenkt und gelangen schließlich in
die in F i g. 1 b dargestellte Lage, in der der Hebel 12 das Gestänge 14
und den Steuerschieber 5a über die neutrale Stellung hinaus nach rechts verschoben
hat, so daß die Steuereinrichtung 5 den Stellmotor derart mit Steuerflüssigkeit
beschickt, daß der Kolben 6a sich nach links verschiebt und somit das Ventilglied
8 der Dosiereinrichtung in schließender Richtung bewegt. Infolge der dadurch
verminderten Zufuhr von Nachbrennstoff ändern sich die Betriebskennwerte derart,
daß der Düsenregler über die Stelleinrichtung 4 die Klappen2 in Schließrichtung
bewegt. Dadurch wird rasch die in F i g. la dargestellte Lage wieder erreicht,
in der sich die Klappen 2 in der Sollwertstellung befinden, in der die Steuereinrichtung
5 in Neutralisation steht und der Kolben 6a des Stellmotors 6 die
Dosiereinrichtung 9
in die mit vollen Linien dargestellte Einstellung geführt
hat, in der gerade diejenige Brennstoffmenge für die Nachverbrennung durch die Dosiereinrichtung
geht, die der Sollwertstellung der Klappen 2 entspricht.
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F i g. 2 zeigt eine Nachbrenn-Steuervorrichtung mit pneumatischer
Übertragung der Schubdüsenstellung. Ein von den Klappen 2 bewegter Nockenkörper
16
steuert die Ausströmung aus einer Düse 17 am Ende einer Leitung
18, die über eine Drosselstelle 18a mit Luft oder Gas unter konstantem Druck
P beschickt wird und einen pneurnatischen Stellmotor 19 speist. Die Ausströmung
aus der Düse 17 bestimmt den Druck p, der auf die rechte Seite des
Kolbens 19 a dieses Stellmotors gegen die Kraft der Vorspannfeder
19b einwirkt. Man erkennt, daß zu jeder Stellung der Klappen 2 eine bestimmte
Einstellung der Dosiereinrichtung 9 gehört. Das Profil des Nockenkörpers
16 ist so ausgebildet, daß die Dosiereinrichtung 9 weit geöffnet bleibt,
solange die Klappen 2 einen geringeren Abstand haben als in der Sollwerteinstellung.
Wenn der Abstand der Klappen 2 den Sollwert überschreitet, wird infolge der Verschiebung
des Nockenkörpers 16
nach links der Druck p vergrößert, so daß der
Kolben 19a nach links in eine neue Einstellung geführt wird, in der die Dosiereinrichtung
9 weiter geschlossen wird.
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Wie bei der Ausführungsform nach F i g. 1 ruft die Rückwirkung
der Nachverbrennung auf das Triebwerk eine entsprechende Reaktion der Hauptregelung
hervor, und der Düsenregler spreizt die Klappen 2, bis sie schließlich eine dem
Sollwert entsprechende neue Stellung einnehmen. Im Verlauf der Einregelung des Sollwerts
aus der z. B. in F i g. 1 b dargestellten Lage, liegt der Düsenquerschnitt
schon dicht an dem gewählten Wert, und die Dosiereinrichtung 9 regelt die
Nachbrennstoffmenge auf einen Wert ein, bei dem der Düsenquerschnitt voll ausgenutzt
wird, wobei der Gaserzeugerteil des Triebwerks in Verbindung mit der Hauptregelung
sich
so verhält, als ob keine Nachverbrennung vorhanden wäre.
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Statt der pneumatischen Übertragung nach F i g. 2 kann auch eine analog
arbeitende hydraulische oder elektrische Übertragung vorgesehen sein. Dabei kann
in die Nachverbrennungsregelung ein zusätzlicher Parameter eingeführt werden. Zum
Beispiel kann der bei 18 a ankommende Druck P, der die Nachbrennstoffzufuhr
steuert, von der Flughöhe oder einer beliebigen anderen Größe abhängig gemacht werden.
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F i g. 3 zeigt eine Nachbrenn-Steuervorrichtung mit hydraulischer
Übertragung der Schubdüsenstellung. Wie in F i g. 1 wird das Ventilglied
8 der Dosiereinrichtung 9 in Öffnungs- oder Schließrichtung bewegt,
je nachdem, ob der Schubdüsenquerschnitt unter bzw. über dem Sollwert liegt.
Das Ventilglied 8 ist über die Stange7 mit dem Differentialkolben20a des
Stellmotors 20 verbunden; die kleinere (linke) Druckfläche des Kolbens 20 a steht
unter der Wirkung eines konstanten Drucks P, während die andere Seite des Kolbens
einen mit Hilfe einer Drosselstelle 22 verminderten und von der Einstellung der
Steuereinrichtung 23
abhängigen Druck empfängt. Die hydraulische Steuerflüssigkeit
wird unter dem konstanten Druck P dem Eingang 21 a einer Leitung 21 zugeführt, die
über die Drosselstelle 22 an die Kammer 23a der Steuereinrichtung 23 angeschlossen
ist. Vor und nach der Drosselstelle 22 sind die Druckräume 20 b und 20 c
des Stellmotors 20 über Zuleitungen 21 b bzw. 21 c angeschlossen. In der
Steuereinrichtung 23 strömt die Hydraulikflüssigkeit durch die Öffnungen
25 und 23 b ab. Die wirksame Größe der Öffnung 25 wird vom
Ausgangsglied 24 der Schubdüsenstellungs-Anzeigevorrichtung gesteuert. Das Ausgangsglied
24 ist über eine Stange 24a an einem bei 24c drehbar gelagerten Hebel 24b angelenkt,
der vom Gestänge 4 c, 4d der Stelleinrichtung 4 der Klappen 2 gesteuert wird.
Die Öffnung 25 ist in einer in der Steuereinrichtung 23 gleitenden
Laufbuchse 25a angeordnet, die durch eine Vorspannfeder 26 nach links gedrückt
wird. Das andere Ende der Vorspannfeder stützt sich auf einem Federteller
26b ab, der mit Hilfe einer Stellschraube 26 a verstellt werden kann.
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Durch eine Verschiebung des Gestänges 4c der Stelleinrichtung 4 nach
links, durch die die Klappen 2 geöffnet werden, wird der Hebel 24b nach links geschwenkt,
so daß sich das Ausgangsglied 24 der Öff-
nung 25 nähert und den wirksamen
Querschnitt dieser Öffnung damit verkleinert. Dadurch steigt der stromabwärts der
Drosselstelle 22 und im Druckraum 20 c
herrschende Druck an. Umgekehrt wird
beim Schließen der Klappen 2 dieser Druck vermindert. Die wirksame Größe der Öffnung
25 kann mit Hilfe der Stellschraube 26a eingestellt und damit der Umsteuerungspunkt
des Stellmotors verändert werden.
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Die Arbeitsweise der Nachbrenner-Steuereinrichtung gemäß F i
g. 3 ist ähnlich wie bei der Vorrichtung nach F i g. 1; die Klappen
2 stabilisieren sich in der dem vorgewählten Querschnitt der Schubdüse entsprechenden
Lage, und die Dosiereinrichtung 9 regelt dabei die Nachbrennstoffmenge auf
den maximalen Wert ein, der bei diesem Düsenquerschnitt möglich ist, wobei der Gaserzeugerteil
des Triebwerks in Verbindung mit der Hauptregelung sich so verhält, als ob keine
Nachverbrennung vorhanden wäre.
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Natürlich kann statt der in F i g. 3 dargestellten Mittel zur
hydraulischen Übertragung der Schubdüsenstellung auch eine andersartige Einrichtung
mit demselben Zweck verwendet werden. Bei der in F i g. 4 dargestellten Ausführungsform
mit elektrischer Übertragung der Schubdüsenstellung sind Kontaktgeber
27 vorgesehen, die in der Verbindung zwischen einer elektrischen Stromquelle
28 und einem Elektroventil 29 liegen. Die Kontaktgeber 27
werden
geschlossen, wenn die einem jeden Kontaktgeber zugehörige Klappe 2 sich jeweils
in ihrer Sollwertstellung befindet. Somit wird das Elektroventil 29
geöffnet,
wenn die Klappen 2 sich in ihren Sollwertstellungen befinden; dadurch wird unter
dem Druck P stehendes hydraulisches Steuermittel aus einer Leitung 30 in
ein Rohr 31 geleitet, das zu einer hydraulischen Steuereinrichtung
32 des hydraulischen Stellmotors 6
für die Dosiereinrichtung
9 f ührt. In einer vom Rohr 31
abzweigenden Leitung ist eine kalibrierte
Ausströmöffnung 33 vorgesehen. Der Steuerschieber 34 der Steuereinrichtung
32 ist durch eine Vorspannfeder 35
nach rechts vorgespannt, und seine
Bewegung nach links ist durch einen Anschlag 35a begrenzt.
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Wenn das Triebwerk ohne Nachverbrennung arbeitet, sind die Klappen
2 dementsprechend wenig geöffnet, so daß die Kontakte 27 offen sind. Die
Kammer 32a ist somit drucklos, und die Vorspannfeder 35 hält den Steuerschieber
34 in der rechten Endlage, so daß der Druck P aus der Leitung 30 auf die
rechte Seite des Kolbens 6a des Stellmotors 6 gelangt und das Ventilglied
8 der Dosiereinrichtung 9 in die ganz geöffnete Stellung bewegt wird.
Wenn die Nachverbrennung gezündet wird, bleibt die Dosiereinrichtung 9 weit
geöffnet, und die Klappen 2 öffnen sich unter der Wirkung der normalen Düsenregelung
in der gleichen Weise wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen. Wenn die
Klappen 2 ihre Sollwertstellung erreicht haben, wird der Stromkreis zum Elektroventil
29
geschlossen, das Elektroventil 29 öffnet sich, der Druck P gelangt
in die Kammer 32a, der Steuerschieber 34 wird gegen die Kraft der Vorspannfeder
35 gegen den Anschlag 35 a gedrückt, und dadurch gelangt der Druck
P aus der Leitung 30 auf die linke Seite des Kolbens 6a des Stellmotors
6, so daß das Ventilglied 8
der Dosiereinrichtung 9 in Schließrichtung
bewegt wird. Die dadurch hervorgerufene Verminderung der Nachbrennstoffmenge führt
über die Rückwirkung auf die Hauptregelung des Triebwerks zu einer Schließbewegung
der Klappen 2. Dadurch werden die Kontakte 27 wieder geöffnet und das Elektroventil
29 geschlossen. Der Druck in der Kammer 32a wird über die Ausströmöffnung
33 abgebaut, und die Feder 35
drückt den Steuerschieber 34 wieder nach
rechts, so daß der Kolben 6 a den Druck P wieder auf seiner rechten Seite
empfängt und die Dosiereinrichtung 9
wieder in Öffnungsrichtung verstellt.
Auf diese Weise bewegen sich während des Regelungsvorganges die Klappen 2 in der
Nähe ihres Sollwerts um eine mittlere Stellung hin und her, und die Nachbrennstoffmenge
schwankt dementsprechend um einen diesen Schubdüsenquerschnitt entsprechenden mittleren
Wert, bis wieder der stationäre Endzustand erreicht ist.
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Es ist selbstverständlich nicht erforderlich, die Stellung jeder einzelnen
Düsenklappe abzufühlen, statt dessen ist es möglich, nur einen einzigen Kontaktgeber
27 vorzusehen. Statt der Kontakte 27 können auch kapazitive, induktive
oder magnetische Anzeigevorrichtungen verwendet werden.
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Bei der Ausführungsform nach den F i g. 5 und 5a wird
die Stellung der Schubdüse induktiv übertragen. Eine von den (nicht dargestellten)
Düsenklappen in Längsrichtung betätigte Stange 36 trägt einen Kern
37,
der schraubenförmig eingeschnitten ist und durch seine
Längsverschiebung den magnetischen Widerstand von vier Spulen 38, 38
a, 38 b, 38 c ändert, die eine Wheatstonesche Brücke bilden,
deren Klemmen 39, 39a an eine elektrische Stromquelle angeschlossen sind.
Der an der Brückendiagonale 40, 40a abgegebene Strom wird einem Verstärker 41 zugeleitet,
und der Ausgang des Verstärkers speist die Wicklung 42 des Stellmotors 43, der außerdem
eine Erregerwicklung 43 a aufweist. Dieser Motor 43 ist mit einem Generator 44 gekoppelt,
der eine Erregerwicklung 44a aufweist. Der in der Ausgangswicklung 45 dieses Generators
entstehende Strom dient über den Verstärker 41 ebenfalls zur Speisung der Wicklung
42 des Motors 43. Auf der gemeinsamen Welle von Motor 43 und Generator 44 ist ein
durch Drehung verstellbares Ventilglied46a der Nachbrennstoff-Dosiereinrichtung
46 befestigt. Der Nachbrennstoff tritt bei 47 unter Druck ein und strömt durch den
Dosierungsschlitz 46b zu dem mit den Nachbrennerdüsen verbundenen Ausgang 48.
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Der von den Düsenklappen bewegte eingeschnittene Kern 37 ändert
die Induktion in den Wicklungen der Brückenschaltung, wenn sich die Klappen aus
der Stellung mit dem vorgewählten Schubdüsenquerschnitt herausbewegen. Der Motor
43 dreht sich in der Öffnungs- oder Schließrichtung der Dosiereinrichtung 46,
je nachdem, ob der Schubdüsenquerschnitt unterhalb oder oberhalb des vorgewählten
Werts liegt, wobei die Klappen bei ihrer Bewegung den Kern in Längsrichtung verschieben.
Die Arbeitsweise entspricht daher der der Vorrichtung nach den F i g. 1 und
3.
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Der Generator 44 mit seinen Wicklungen 44 a und 45 verzögert die Verstellung
der Dosiereinrichtung 46 und wirkt somit als Dämpfungseinrichtung, die zwischen
der die Stellung der Schubdüse wiedergebenden Anzeigevorrichtung 36 bis 41
und dem Stellmotor 43 wirksam ist.
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Die im Zusammenhang mit den F i g. 1 bis 5 gegebenen
Erläuterungen gehen von der Voraussetzung aus, daß das Triebwerk mit eingeschalteter
Nachverbrennung in einem stationären Betriebspunkt arbeitet, von welchem ausgehend
ein anderer Betriebspunkt eingestellt werden soll bzw. wird. Davon unabhängig müssen
selbstverständlich beim Zünden und Abstellen des Nachbrenners Vorkehrungen getroffen
werden, um zu verhindern, daß die mit der Hauptregelung zusammenwirkenden Betriebskennwerte
unzulässige Werte annehmen. Derartige Vorrichtungen sind an sich bekannt; beispielsweise
können dafür verzögernd wirkende Folgesteuerungen eingesetzt werden.
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Bei Funktionsstörungen der Regelanlage können Sicherheitsvorkehrungen
getroffen sein, um die Nachbrennstoffzufuhr zu vermindern oder abzustellen, wenn
die Hauptregelung voll ausgesteuert ist. Eine derartige Sicherheitseinrichtung kann
z. B. so arbeiten, daß sie immer dann die Nachbrennstoffzufuhr vermindert oder vollständig
absperrt, wenn eine der mit der Hauptregelung zusammenarbeitenden Betriebskenngrößen
einen gefährlichen oder unzulässigen Wert annimmt.
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Man erkennt, daß ein Vorteil der beschriebenen Vorrichtungen darin
besteht, daß bei allen Flugbedingungen die volle Kapazität der Nachverbrennung ausgenutzt
werden kann, ohne daß man befürchten muß, dabei die Tätigkeit des Gaserzeugerteils
und, falls der Gaserzeugerteil den Lufteinlaß steuert, den Betriebszustand im Lufteinlaß
zu stören. Man kann auch deshalb die volle Kapazität der Nachverbrennung des Triebwerks
ausnutzen, weil dabei die Schubdüse sehr nahe an ihrer Maximalöffnung arbeiten kann;
schließlich ist das Gewicht und der Platzbedarf des hinteren Triebwerkteils im wesentlichen
dem voll geöffneten Schubdüsenquerschnitt proportional.
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Anders ausgedrückt, ist es möglich, die Schubdüse voll auszunutzen.
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Wie in der Beschreibungseinleitung schon erwähnt wurde, können die
beschriebenen Einrichtungen so abgewandelt werden, daß es dem Piloten möglich ist,
die Verstellcharakteristik für den Schubdüsenquerschnitt zu verändern, um so bei
in Fragekommenden Betriebszuständen auf die geregelte Nachbrennstoffzufuhr einzuwirken.
Zu diesem Zweck wird die Schubdüsenstellungs-Anzeigevorrichtung in Abhängigkeit
von der Stellung des Pilotenhebels verstellbar gemacht. Es versteht sich, daß die
Verstellung der Anzeigevorrichtung nur zwischen zwei Grenzen möglich sein darf:
Einerseits muß der vorgewählte Querschnitt der Schubdüse etwas kleiner als der maximale
geometrische Düsenquerschnitt sein, um eine Übersteuerung des Düsenreglers zu vermeiden;
zum anderen darf der angezeigte Düsenquerschnitt nicht zu klein sein, damit der
diesem zugeordnete Durchfluß an Nachbrennstoff nicht unter die zur Zündung erforderliche
Menge. absinkt.
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In F i g. 6 ist gezeigt, wie man die Vorrichtung nach F i
g. 1 abwandeln kann, um die Anzeigevorrichtung mit Hilfe des Bedienungshebels
49 zu verstellen.
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Zu diesem Zweck ist der Drehpunkt 13a des Hebels 12 nicht fest angeordnet,
sondern auf einem Schieber 50
angebracht, der auf der Wand der Düse
1 gleitet und dessen Verschiebung vom Bedienungshebel 49 über ein Verbindungsglied
50a gesteuert wird. Die gleitende Lagerung des Schiebers 50 kann, wie in
der Figur dargestellt, mit Hilfe einer Platte 51 erfolgen, die an der Wand
der Düse 1 mit Schrauben 51 a, die durch die Öffnungen
50b im Schieber 50 gehen, befestigt ist. Die Ränder der Öffnungen
50b bilden Anschläge für die Verschiebung des Schiebers 50.
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Bei der Ausführungsform nach F i g. 7 ist ein Nockenkörper
16 auf der Kolbenstange 4c der Schubdüsen-Stelleinrichtung 4 nicht fest angebracht,
sondern mit Hilfe eines Blocks 52 in Verbindung mit der Kolbenstange 4
b verschiebbar gelagert. Der Block 52 ist mit einer vom Piloten bedienbaren
Stange 53 verbunden. Die Stange 53 gleitet in einer Gleitschiene 54,
die auf einer mit der Kolbenstange 4 c fest verbundenen Stütze 54a angebracht ist.
Das Ende 53a der Stange53 ist in nicht dargestellter Weise mit dem Piloten-Bedienhebel
verbunden.
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Schließlich kann auch die in F i g. 3 dargestellte Vorrichtung,
wie in F i g. 8 aufgezeigt, abgeändert werden, damit der Pilot den von der
Anzeigevorrichtung erfaßten Sollwert des Schubdüsen-Querschnitts verändern kann.
Wie schon im Zusammenhang mit F i g. 3 erläutert wurde, kann durch die Schraube
26a der wirksame Querschnitt der Öffnung 25 und damit der Umsteuerungspunkt
des Stellmotors in die entgegengesetzte Bewegungsrichtung verändert werden. Bei
der Einrichtung nach F i g. 8 ist die Stellschraube 26a über Zahnräder
56 mit einem vom Piloten bedienbaren Handrad 55 gekoppelt.