DE1601539C - Pneumatischer Drehzahlregler für Gasturbinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen pneumatischen Drehzahlregler, dessen Regelabweichung, das ist der Unterschied zwischen Ist-Wert und Soll-Wert der Regelgröße Drehzahl, als von einem der Maschinendrehzahl verhältigen Druck abgeleitetes Drucksignal 5 auf ein Brennstoffregelventil einer Brennstoffversorgungsanlage für Gasturbinen geschaltet wird.

Es ist ein Drehzahlbegrenzungsregler für Turbinen bekannt, der ein Verschlußorgan hat, das in Öffnungsrichtung durch eine drehzahlabhängige Druckdifferenz betätigbar ist. Die Druckdifferenz wird in einer Membran erzeugt, die in einer Richtung durch den Eingangsdruck einer mit Turbinendrehzahl angetriebenen Hilfspumpe und in der anderen Richtung vom Ausgangsdruck der Hilfspumpe beaufschlagt wird. Zwisehen Membran und Hilfspumpenauslaß liegt eine fest eingestellte Drossel, wobei die der Membran zugekehrte Seite der Drossel mit einer Druckquelle verbunden ist, die einen um einen festgesetzten konstanten· Betrag größeren Druck liefert als der auf die andere Seite der Membran gegebene Druck. Zwischen der fest eingestellten Drossel und der Druckquelle sind • eine Drossel, deren Druckabfall der Brennstoffdichte verhältnisgleich ist, und eine Drossel, deren Druckabfall der Brennstoffviskosität verhältnisgleich ist, geschaltet. Diese Drosseln dienen dazu, Unterschiede in der Brennstoff dichte und -viskosität auszugleichen, da sonst die höchstzulässige Turbinendrehzahl verändert würde. Nachteilig bei diesem Drehzahlbegrenzungsregler ist die Verwendung einer von der Turbine angetriebenen Hilfspumpe, um ein drehzahlabhängiges Drucksignal zu erhalten.

Es ist ferner ein Drehzahlregler für Gasturbinen bekannt, bei dem ein von einer Druckdifferenz gesteuertes Servoventil ein Rücklauf-Regelventil steuert, das in die Rücklaufleitung der Speiseleitung für den Brenner geschaltet ist und das selbst von einem Druck in dieser Leitung gesteuert wird. Die auf das Servoventil wirkende Druckdifferenz setzt sich zusammen aus dem Druck der Speiseleitung einerseits und dem Druck der Rücklaufleitung und dem durch einen Bedienungshebel veränderlichen Federdruck andererseits. Der Druckunterschied zwischen Speise- und Rücklaufleitung ist eine Funktion der Turbinendrehzahl. Als hydraulisches Medium für diesen bekannten Drehzahlregler dient der Brennstoff.

Es ist weiter eine hydraulische Servoeinrichtung für die Kraftstoffzufuhr von Brennkraftmaschinen bekannt, die die Förderung einer Kraftstoffpumpe verstellt. Sie besteht aus einem mit einem Differenzdruck beaufschlagten Verstell kolben, wobei der Differenzdruck sich zusammensetzt aus einem konstanten Druck einerseits und einem veränderlichen Druck andererseits, der an einer veränderlichen Drossel gebildet ist, die ebenfalls mit dem konstanten Druck beaufschlagt ist. Die Drosselverstellung erfolgt über eine Membran, deren eine Seite mit einem der Drehzahl entsprechenden Druck beaufschlagt ist. Dieser Druck muß mit Hilfe einer auf die Drehzahl der Turbine ansprechenden Vorrichtung, also z. B. mit einer Hilfspumpe, erzeugt werden, was verhältnismäßig aufwendig ist.

Es ist eine Regeleinrichtung für Gasturbinentriebwerke bekannt, bei der ein Regelventil für den Brennstoff von einer Membran verstellbar ist, deren eine Seite mit Umgebungsluft und deren andere Seite von veränderlichem Verdichtungsdruck der Turbine beaufschlagt ist. Der Verdichtungsdruck wird über eine feste Drossel geleitet und danach mittels eines Fliehkraftreglers in eine Drehzahlabweichung von durch einen Bedienhebel eingestelltem Soll-Wert umgewandelt. Die Verwendung eines Fliehkraftreglers ist insofern nachteilig, als ein mechanischer Antrieb von der Turbine her erforderlich ist, der normalerweise die Anbringung des Drehzahlreglers an der Turbine selbst erfordert. Wegen der engen Herstellungstoleranzen ist dies mit einem verhältnismäßig hohen Aufwand verbunden. Außerdem bringt dies ein starres Betriebsverhalten mit sich, da eine Verstellung des Reglers zu Kalibrierungszwecken ausgeschlossen ist.

Schließlich ist eine Brennstoffregelanlage zur Vermeidung des Pumpens des Kompressors bei Belastungsänderungen bekannt, bei der eine verstellbare Drosseleinrichtung in die Brennstoffleitung geschaltet ist. Die Drosseleinrichtung wird einmal durch einen Fliehkraftregler und zum anderen von einem Steuerdruck verstellt. Der Steuerdruck wird von einem Steuerdruckregler geregelt, der sowohl den Eingangsais auch den Ausgangsdruck des Verdichters verarbeitet, um den Betriebspunkt des Verdichters immer unterhalb der Pumplinie zu halten. Auch hier ist wie bei der vorhergehenden bekannten Einrichtung die Verwendung eines Fliehkraftreglers als nachteilig anzusehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen pneumatischen Drehzahlregler für Gasturbinen zu schaffen, bei dem auf einfache Weise ein dem Drehzahl-Ist-Wert entsprechendes Drucksignal gebildet wird.

Bei einem Drehzahlregler der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Drehzahl-Soll-Wert durch eine mittels Bedienhebel vorspannbare Feder und der Drehzahl-Ist-Wert durch eine Membran dargestellt wird, deren eine Seite durch den der Maschinendrehzahl verhältigen Druck, insbesondere durch den Verdichterdruck der Gasturbine, und deren andere Seite durch einen Druck beaufschlagt wird, der sich zwischen einer mit dem der Maschinendrehzahl verhältigen Druck verbundenen Drossel und einer mit einem demgegenüber niedrigeren Druck, z. B. dem Umgebungsluftdruck, verbundenen Drossel einstellt, wobei gegebenenfalls eine der Drosseln einstellbar ist.

Da der Verdichterdruck sich in Abhängigkeit von der Drehzahl ändert, wäre es theoretisch denkbar, allein den Verdichterdruck zur Erfassung des Drehzahl-Ist-Werts heranzuziehen. Ein derartiger Drehzahlregler hätte jedoch den Nachteil, daß er immer nur auf eine bestimmte Turbine einstellbar wäre. Außerdem könnte ein solcher Drehzahlregler keine Änderungen im Atmosphärendruck berücksichtigen.

Der erfindungsgemäße Regler trägt beiden Umständen Rechnung, indem der Ist-Wert durch einen Differenzdruck gebildet wird, der aus dem Verdichterdruck und einem zwischen zwei Drosseln entstehenden Druck zusammengesetzt ist, wobei die eine Drossel mit dem Verdichterdruck und die andere mit einem niedrigeren Druck, z. B. Umgebungsluftdruck, beaufschlagt ist.

Bei dem erfmdungsgemäßen Regler ist der aufwendige mechanische Antrieb für einen Fliehkraftregler vermieden. Außerdem ist er ohne weiteres an verschiedene Gasturbinen anpaßbar, da hierzu lediglich die Drosseln oder eine der Drosseln entsprechend eingestellt zu werden braucht. Schließlich ermöglicht der erfindungsgemäße Regler in besonders einfacher Weise eine an den Umgebungsluftdruck angepaßte Drchzahlreaeluiiii einer Gasturbine.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll nachfolgend an Hand von Zeichnungen näher erläutert werden.

F i g. 1 ist eine schematische Darstellung einer Gasturbine mit dem erfindungsgemäßen pneumatischen Drehzahlregler;

F i g. 2 zeigt den pneumatischen Drehzahlregler im einzelnen;

F i g. 3 ist eine grafische Darstellung, bei der für verschiedene Querschnittsverhältnisse zweier in Reihe geschalteter Drosseln die Differenz zwischen dem Verdichter-Ausgangsdruck P_c und dem zwischen den beiden Drosseln herrschenden Druck PJ über dem Verdichterausgangsdruck P_c aufgetragen ist.

In F i g. 1 ist ein herkömmliches Gasturbinen-Strahltriebwerk 20 dargestellt, das einen von einer Gasturbine 24 über eine Welle 26 angetriebenen Luftverdichter 22 enthält. Die am Eingang 28 des Verdichters zugeführte Luft wird auf den Druck P₀ ver_; dichtet. Über Brennstoffdüsen 32 wird unter Druck Brennstoff in Brennkammern 30 eingespritzt. Das von der Turbine 24 abgegebene Gas strömt durch eine Schubdüse 33 in die Atmosphäre ab.

Die Brennstoffdüsen 32 liegen an einem ringförmigen Brennstoffverteiler 34, der an eine Brennstoffleitung 36 angeschlossen ist, die zu einem Brennstoffregelventil 38 führt. Das Brennstoffregelventil 38 liegt an einer Einlaßleitung 40, die an eine Brennstoffquelle 42 angeschlossen ist. In die Leitung 40 ist eine von der Turbine angetriebene Brennstoffpumpe 44 geschaltet, die den durch sie strömenden Brennstoff unter Druck setzt.

Das Brennstoffregelventil 38 wird von einem pneumatischen Drehzahlregler 46 gesteuert, der eine Eingangswelle 48 aufweist, die über ein Zwischenglied 54 von einem von Hand betätigbaren Bedienhebel 52 gedreht wird. Eine vom Ausgang des Verdichters 22 zum Drehzahlregler 46 führende Leitung 56 führt dem Drehzahlregler den Verdichter-Ausgangsdruck P_c zu.

Das Brennstoff regelventil 38 ist in herkömmlicher Weise ausgebildet und enthält ein Gehäuse 58, in welchem durch einen Balg 64 zwei Kammern 60 und 62 abgeteilt sind. Der Balg 64 ist am einen Ende am Gehäuse derart befestigt, daß er zwischen den Kammern 60 und 62 einen Strömungsmitteldichten Ver-Schluß bildet. Ein in der Kammer 60 enthaltener evakuierter Balg 66 ist mit seinem einen Ende am Gehäuse 58 und mit seinem anderen Ende über ein starres Verbindungsglied 68 am beweglichen Ende des Balges 64 verankert. Ein im Gehäuse 58 eingeschraubter einstellbarer Anschlag 70 bewirkt durch Anschlag am Verbindungsglied 68 eine entsprechende Begrenzung der Ausdehnung der Balgen 64 und 66. Die Kammer 60 ist über eine Leitung 72 an den Verdichter-Ausgangsdruck P₀ angeschlossen. Der wirksame Durchflußquerschnitt dieser Leitung kann durch eine Drossel 74 und ein in das Gehäuse 58 eingeschraubtes, einstellbares Ventilglied 76 verändert werden. Die Kammer 62 ist über eine Leitung 78 mit dem Drehzahlregler 46 verbunden, der in noch zu beschreibender Weise den Luftdruck in der Kammer 62 steuert.

Das Gehäuse 58 ist mit einer Brennstoff-Zumeßöffnung 80 versehen, die den Durchfluß des unter Druck stehenden Brennstoffs von der Einlaßleitung 40 zur Auslaßleitung 36 steuert. Der wirksame Durchflußquerschnitt der Öffnung 80 wird von einem Zumeßventil 82 gesteuert, das über ein mit 86 bezeichnetes Verbindungsglied von den Balgen 64 und 66 betätigt wird. Das als Drehrohr ausgeführte Verbindungsglied 86 ist mit einem Ende in einen Schlitz 88 im Verbindungsglied 68 befestigt, während das entgegengesetzte Ende in einem Schlitz 90 des Ventils 82 befestigt ist. Der mittlere Teil 92 des Verbindungsglieds 86 dient zur Drehmomentübertragung. Parallel zur Brennstoffpumpe 44 ist ein Umgehungsventil 94 geschaltet, das vom Druck an der Zumeßöffnung 80 gesteuert wird.

Der pneumatische Drehzahlregler 46 enthält ein Gehäuse 96 mit einer Kammer 98, die über einen Zugang 100 mit einer Zone verhältnismäßig niedrigen Drucks, etwa dem Atmosphärendruck P_a, in Verbindung steht. In der Kammer 98 sind auf einer vom Gehäuse 96 getragenen ortsfesten Halterung Hebel 102 und 104 drehbar gelagert. Eine zwischen den Hebeln 102 und 104 eingefügte Druckfeder 108 wird am einen Ende durch einen einstellbaren Halter 110 gehalten, der mit einer einstellbaren Stange 112 verschraubt ist, die mit der Feder 108 ausgerichtet, mit dem Hebel 102 verschraubt und durch eine Feststellmutter 114 in einer gewünschten Stellung verriegelt ist. Das andere Ende der Feder 108 sitzt in einer im Hebel 102 ausgebildeten Ausnehmung 116. Zum Anschlag am Ende der Stange 112 ist ein axial auf die Feder 108 ausgerichteter, mit dem Hebel 102 verschraubter einstellbarer Anschlag 118 vorgesehen. Eine mit dem Anschlag 118 verschraubte Sicherungsmutter 120 verriegelt den Anschlag in einer gewünschten Stellung.

Eine Zugfeder 122 wird am einen Ende von einem einstellbaren Halter 124 gehalten, der vom Hebe' 102 getragen wird und einen Gewindeabschnitt 126 aufweist, auf den eine am Hebel 102 anliegende Mutter 128 aufgeschraubt ist. Das andere Ende der Zugfeder 122 wird von einem Ende eines Arms 130 eines vielarmigen Glieds 132 gehalten, das an einer vom Gehäuse 96 getragenen festen Halterung 134 drehbar gelagert ist. Ein zweiter Arm 136 des Glieds 132 sitzt auf einem Nocken 138 auf, der exzentrisch auf einer drehbar im Gehäuse 96 gelagerten Welle 98 angebracht ist. Die Welle wird in Abhängigkeit von der Bewegung des Bedienhebels 52 gedreht. Ein dritter Arm 140 des Glieds 132 dient dazu, mit einem einstellbaren Leerlaufanschlag 142 in Eingriff zu treten, der im Gehäuse 96 eingeschraubt ist und durch eine Sicherungsmutter 144 festgestellt ist.

Der Hebel 102 hat einen Arm 146, der mit einer Öffnung 148 eines Kanals 150 zusammenwirkt. Der Kanal 150 enthält eine feste Drossel 151, erhält Luft unter dem Verdichter-Ausgangsdruck P₀ über ,eine mit der Leitung 56 in Verbindung stehende Leitung 152 und läßt die Luft in die unter Atmosphärendruck Pa stehende Kammer 98 austreten.

Der Hebel 104 liegt am einen Ende einer Stange 154 an, die gleitend in einer rohrförmigen Führung 156 aufgenommen ist. Die Führung ist unbeweglich, beispielsweise mittels eines Preßsitzes, an einer Halterung 158 befestigt, die einen axial ausgerichteten, mit Gewinde versehenen Endabschnitt 160 und einen entgegengesetzt verlaufenden becherförmigen Abschnitt 162 aufweist. Der mit Gewinde versehene Endabschnitt 160 erstreckt sich durch eine Öffnung 164 im Gehäuse 96 bis zum Eingriff mit einer Sicherungsmutter 166, die am Gehäuse 96 anliegt und dadurch die Halterung 158 an Ort und Stelle hält. Der becherförmige Abschnitt 162 bildet zusammen mit einer Membran 168 eine Kammer 170. Die Membran 168

ist an ihrem Außenumfang zwischen dem Gehäuse 96 und der ringförmigen Kante des becherförmigen Abschnitts 162 eingespannt und trennt die Kammer 170 von einer zweiten Kammer 172, die durch das Gehäuse 96 und die Membran 168 gebildet ist. Das eine Ende der Stange 154 ist durch kreisförmige Halteplatten 174 und 176, zwischen denen die Membran 178 eingespannt ist, fest am Mittelteil der Membran 168 befestigt. Die Halteplatte 174 ist mit

die über den Hebel 102 gegen die Druckfeder 108 wirkende Kraft, so daß die Druckfeder zusammengedrückt wird und der Anschlag 118 mit der Stange 112 in Eingriff tritt. Dadurch wird der Hebel 104 im Gegenuhrzeigersinn gegen den Widerstand der Stange 154 gedrückt. Die Gegenkraft der Stange 154 wird aus der an der Membran 168 wirkenden Differenz der Drücke P₀ und P₀ in den Kammern 172 bzw. 170 sowie zusätzlich der verhältnismäßig

einer ringförmigen Wand 178 versehen, die mit dem io schwachen Vorspannkraft der gegen die Membran 168 becherförmigen Abschnitt 162 in Eingriff tritt, um wirkenden Feder 180 abgeleitet. Der mit dem Hebel

102 starr verbundene Arm 146 wird gegen die Öffnung 148 gedruckt und blockiert diese. Dies wiederum führt dazu, daß der Luftdruck P_c" in Strömungs-15 richtung unterhalb der Drossel 151 auf den vollen Verdichter-Ausgangsdruck P_c ansteigt. Dieser Druck/O wird über den Kanal 78 zu der auf der einen Seite des Balgs 64 liegenden Kammer 62 geleitet. Die andere Seite des Balgs 64 erhält Verdichter-Ausgangsschnitt der Leitung 184 ist durch die Verstellung 20 druck P₀ über die zur Kammer 60 führende Leieines kegeligen Ventilglieds 186 verstellbar, das im tung 72, so daß am Balg 64 die Druckdifferenz Null Gehäuse 96 eingeschraubt und in seiner Lage gegen- vorliegt und die vom Balg 64 erzeugte Kraft, die über einer zugehörigen Öffnung 188 verschiebbar ist. dem Zusammendrücken des Balgs 66 entgegenwirkt, Eine mit dem Ventilglied 186 verschraubte Siehe- entsprechend vermindert ist. Die sich infolgedessen rungsmutter 190 dient zur Festlegung des Ventil- 25 beim Auftreten des Verdichter-Ausgangsdrucks P₀ in

dadurch die Bewegung der Membran 168 entsprechend zu begrenzen. Eine zwischen die Platte 176 und das Gehäuse eingefügte Druckfeder 180 dient zur Vorspannung der Membran 168.

Die Kammer 170 erhält den Verdichter-Ausgangsdruck über eine im becherförmigen Abschnitt 162 vorgesehene Öffnung 182 und eine zur Leitung 56 führende Leitung 184. Der wirksame Durchflußqner-

glieds in einer gewünschten Lage. In Strömungsrichtung hinter der Öffnung 188 ist die Leitung 184 über einen Kanal 192, der eine feste Drossel 194 enthält, zum Atmosphärendruck P_a entlüftet.

Die Kammer 172 erhält Luft unter Verdichter-Ausgangsdruck über eine feste Drossel 196, die in Strömungsrichtung vor der Öffnung 188 von der Leitung 184 abzweigt.

Die unter dem Verdichter-Ausgangsdruck P₀ ste-

der Kammer 60 ergebende Zusammendrückung des Balgs 66 verursacht eine Bewegung des Drehrohres 86 und drückt dadurch das Zumeßventil 82 in Öffnungsrichtung, so daß der Brennstoffzufluß erhöht und die Maschine beschleunigt wird. Während der Beschleunigung der Maschine steigt der Verdichter-Ausgangsdruck P₀ an. Er wird zur Kammer 60 übertragen, so daß der Balg 66 weiter zusammengedrückt und das Zumeßventil 82 weiter geöffnet wird, so daß

hende Luft strömt durch die Leitung 72 zur Kam- 35 der Brennstoffzufluß zur Maschine als Funktion des meröO; ihr Druck wird durch ein Ventil 198 geän- ansteigenden Verdichter-Ausgangsdrucks P₀ kontidert, das gleitend im Gehäuse 58 gelagert ist und
zur Veränderung des wirksamen Durchflußquer

schnitts der Leitung 72 in Abhängigkeit von der

nuierlich ansteigt.
Wenn sich die Maschine beim Beschleunigen der

gewünschten Maximaldrehzahl nähert, wirkt der über

Umgebungstemperatur T_a dient. Zu diesem Zweck 40 die Leitungen 56 und 184 und die Drossel 196 zur ist das Ventil 198 mit einem Flansch 200 versehen. Kammer 172 geleitete ansteigende Verdichter-Aus-Eine Reihe von temperaturempfindlichen Dosen 202,
die der Umgebungsluft ausgesetzt sind, ist zwischen

den Flansch 200 und eine feste Halterung 204 eingangsdruck P₀ an der Membran 168 entgegen dem abgewandelten Verdichter-Ausgangsdruck P₀', der über die Leitungen 56 und 184 in die Kammer 170

gefügt, so daß bei einer durch Abfall oder Anstieg 45 gelangt und durch das Verhältnis der wirksamen

der Temperatur der Umgebungsluft verursachten Querschnitte der Öffnung 188 und der Drossel 194

Zusammenziehung bzw. Ausdehnung der Dosen 202 das Ventil 198 nach oben bzw. nach unten bewegt

gesteuert wird. Der zwischen der Öffnung 188 und der Drossel 194 erzeugte Druck P₀' und somit die an der Membran 168 stehende Druckdifferenz P₀-Pc 200 eingefügte Feder 206 drückt das Ventil 198 gegen 50 verändert sich nach einer vorgegebenen Funktion die Dosen 202. Eine stromab des Ventils 198 vor- des Verdichterausgangsdrucks P₀ in Übereinstimmung

mit dem Querschnittsverhältnis der Öffnung 188 und der Drossel 194. In der graphischen Darstellung der F i g. 3 ist für verschiedene Querschnittsverhältnisse der Drossel 194 zur Öffnung 188 die Druckdifferenz P₀-P₀ über dem Verdichterausgangsdruck P₀ aufgetragen, um zu erläutern, in welcher Weise der Druck P₀ verändert werden kann. Man erkennt aus den Kurvenverläufen für verschiedene Querschnitts-

wird. Eine zwischen das Gehäuse 58 und den Flansch

gesehene Drossel 208 entlüftet den Durchgang 72 zu dem verhältnismäßig niedrigen atmosphärischen Luftdruck P_a und hält dadurch für Steuerzwecke einen minimalen Luftdurchfluß durch das Ventil 198 aufrecht.

Zunächst sei angenommen, daß sich die Maschine in Übereinstimmung mit der Stellung des Bedienhebels 52 im Leerlauf befindet; dabei nehmen die

verschiedenen Bestandteile die in den F i g. 1 und 2 60 Verhältnisse von Drossel 184 zu Öffnung 188, daß

die Änderung bzw. der Anstieg der Druckdifferenz P₀-Pc relativ zum Verdichter-Ausgangsdruck P₀ für _{Werte yon} £ > _{2 etwa konstant wobd der}

dargestellte Lage ein. Um die Maschine auf maximale Drehzahl zu beschleunigen, wird der Bedienhebel 52 in die Stellung für Maximaldrehzahl bewegt.
Infolge dieser Bewegung dreht sich der Arm 136
im Gegenuhrzeigersinn, wodurch die damit starr 65 im absoluten Druck angegebene Atmosphärendruck verbundenen Arme 130 und 140 ebenfalls im Gegen- ist, auf den der Verdichterausgangsdruck bezogen Uhrzeigersinn verschwenkt werden. Die Zugfeder 122 ist und an den die stromabwärtige Seite der Drossel 194 wird entsprechend gespannt und erhöht dadurch angeschlossen ist. Beim Erreichen eines vorbestimmten

7 8

Verdichter-Ausgangsdrucks P₀ tritt der Drehzahl- dert die auf den Hebel 102 einwirkende Kraft, so regler in Aktion, und zwar dann, wenn die sich daß die aus der Druckdifferenz P_C~P_C' an der Memergebende Liiftdruckdifferenz P₀-Pc an der Mem- bran 168 abgeleitete Gegenkraft die Hebel 104 und bran 168 eine Kraft erzeugt, die die über die Hebel 102 im Gegenuhrzeigersinn dreht. Dabei gibt der 102 und 104 gegen die Stange 154 wirkende Gegen- 5 Arm 146 die Öffnung 148 mit ihrem vollen Querkraft der Zugfeder 122 überwindet, so daß sich die schnitt frei, und dies wiederum ruft augenblicklich Hebel 104 und 102 im Uhrzeigersinn bewegen und eine Verminderung des auf den Balg 64 wirkenden infolgedessen die Klappe 146 so bewegt wird, daß Drucks P₀" hervor, so daß das Zumeßventil 82 in die Öffnung 148 freigegeben und damit der Durch- Schließrichtung bewegt wird. Das Querschnittsvergang 150 zum Atmosphärendruck P_a entlüftet wird. io hältnis zwischen der Öffnung 148 und der Drossel 151 Der zwischen der Drossel 151 und der Öffnung 148 kann so gewählt werden, daß sich bei weit geöffneter stehende Druck P₀" vermindert sich entsprechend Öffnung 148 ein solcher Zwischendruck P₀" ergibt, dem Ausmaß, in welchem die Öffnung 148 vom daß der Balg 64 und somit auch das Zumeßventil 82 Arm 146 freigegeben wird, so daß sich ein entsprechend sich auf eine Stellung einstellen, in welcher sich ein abfallender Luftdruck in der Kammer 62 und somit 15 vorbestimmter Miniinal-Brennstoffzufluß ergibt, bei ein Anstieg der Druckdifferenz Pc-Pc' am Balg 64 dem ein Verlöschen der Flammen in der Brennergibt. Die durch die Druckdifferenz P₀-Pc" am kammer vermieden wird. Der verminderte Brenn-BaIg 64 erzeugte Kraft wirkt der Kraft entgegen. Stoffzufluß reicht nicht aus, um die maximale Drehdie aus dem gegen den Balg 66 wirkenden Druck P₀ . zahl aufrechtzuerhalten, so daß die Maschine sich abgeleitet wird, und drückt dadurch das Drehrohr 86 20 entsprechend verzögert. Beim Verzögern der Maschine in diejenige Richtung, in welcher das Zumeßventil 82 fallen der Verdichter-Ausgangsdruck P₀ und somit geschlossen und der Brennstoffzufluß zur Maschine auch der Druck P₀" mit der Maschinendrehzahl; vermindert wird. Wenn sich nach der beschriebenen als Folge davon bewegt der Balg 64 das Zumeß-Wirkung des Drehzahlreglers ein weiterer Anstieg ventil 82 kontinuierlich in Schließrichtung, so daß der Druckdifferenz P₀-P₀ an der Membran 168 25 sich ein geregelter minimaler Brennstoffzufluß in ergibt, werden die Hebel 104 und 102 stärker der Abhängigkeit vom Verdichter-Ausgangsdruck P₀ wäh-Zugfeder 122 entgegenwirken und dadurch eine ent- rend der Verzögerung ergibt. Wenn sich die Maschine sprechende Bewegung des Arms 146 hervorrufen. der Leerlaufdrehzahl nähert, wird der Verdichterdurch die der wirksame Querschnitt der Öffnung 148 Ausgangsdruck P₀ und somit die Druckdifferenz vergrößert wird. Dadurch wiederum wird der gegen 30 P₀-P₀' entsprechend vermindert, bis die von der den Balg 64 wirkende Druck P₀" vermindert, so daß Membran 168 abgeleitete Kraft es der Feder 108 der Brennstoffzufluß herabgesetzt und dadurch eine ermöglicht, sich auszudehnen und dadurch die Hebel etwa proportionale Drehzahlregelung erzielt wird. 102 und 104 auseinanderzudrücken, so daß die wirk-Beim Erreichen der gewählten Maschinendrehzahl same Federkraft der in Reihe angeordneten Zugstehen die einander entgegenwirkenden Drehmomente. 35 feder 122 und Druckfeder 108 entsprechend vermindie aus der an der Membran 168 wirkenden Druck- dert wird und der Hebel 102 entsprechend einer differenz P₀-Pc und der über die entsprechenden im Gegenuhrzeigersinn verlaufenden Schwenkbewe-Hebel 104 und 102 wirkenden Zugfeder 122 abge- gung gegenüber dem Hebel 104 zurückbleibt, woleitet werden, im Gleichgewicht, so daß die Lage durch der Betrieb der Maschine sich bei der gewählten des Arms 146 sich stabilisiert und dementsprechend 40 Leerlaufdrehzahl stabilisiert, bei der am Hebel 102 der dem Balg 64 zugeführte Druck P₀" derart ge- Kräftegleichgewicht herrscht.

regelt wird, daß sich die Lage des Zumeßventils 82 Die zu einer gegebenen Drehzahländerung der stabilisiert und sich der für den Betrieb der Maschine Maschine gehörige Änderung des Verdichter-Ausbei der gewählten Drehzahl erforderliche Brennstoff- gangsdrucks P₀ ist unter Leerlaufbedingungen ver-Zufluß einstellt. 45 hältnismäßig klein im Vergleich zu der Änderung Bei Abweichungen der Maschinendrehzahl vom des Ausgangsdrucks P₀ für die gleiche Drehzahlgewählten Wert ergibt sich eine entsprechende Ver- änderung bei Betrieb mit Maximaldrehzahl. Um j änderung des Verdichter-Ausgangsdruckes P₀ und die Wirkung des Verdichter-Ausgangsdrucks P₀ bei somit der Druckdifferenz P₀- P₀ ander Membran 168, Leerlaufdrehzahl zu kompensieren und eine etwa , so daß das Kräftegleichgewicht am Hebel 102 gestört 50 konstante Regelverstärkung des Drehzahlreglers sound der Arm 146 so eingestellt wird, daß sich je wohl beim Leerlauf als auch bei Maximaldrehzahl nach der vorliegenden Drehzahlabweichung eine Zu- zu erzielen, wird die vergrößerte Änderungsgeschwin- ; nähme oder Abnahme des Brennstoffzuflusses ergibt digkeit der an der Membran 168 stehenden Druck- \ und die Maschinendrehzahl auf den gewählten Wert differenz P₀-P₀ gegenüber dem Verdichter-Auseingeregelt wird. 55 gangsdruck P₀ (vgl. die Kurven der F i g. 3) aus-Da das weiter oben erwähnte Druckverhältnis genutzt, die vorliegt, wenn das vorerwähnte Druck-

P P

~ ^ 2 für Gasturbinendrehzahlen oberhalb Leerlauf verhältnis -~ kleiner als 2 ist; dies ist der Fall bei

als gültig angesehen werden kann, bleibt die Regel- Betrieb mit Leerlaufdrehzahl. Die obenerwähnte verstärkung des Drehzahlreglers konstant, unabhängig 60 Beziehung zwischen dem Druck P₀ und der Mavon der Drehzahl, auf welche die Maschine beschleu- schinendrehzahl bei Leerlaufbetrieb wird ferner durch nicht wird. die Verminderung der Federkonstante des Dreizahl-Wenn die Maschine durch Verstellen des Bedien- reglers kompensiert, die durch die vorbeschriebene hebeis von der Stellung für Maximaldrehzahl in die Ausdehnung der Druckfeder 108 bei Leerlaufdreh-Stellung für Leerlauf verzögert werden soll, wird 65 zahl hervorgerufen wird.

der Nocken 138 in die in F i g. 2 dargestellte Lage Die Beziehung zwischen den Querschnitten der

gedreht, in welcher der Arm 140 am Anschlag 142 Öffnung 188 und der Drossel 194 kann durch geeig-

anliegt. Die Zugfeder 122 wird entlastet und vermin- nete Einstellung des Ventils 186 ohne weiteres so

verändert werden, daß sich eine gewünschte Beziehung zwischen P_c und Pc-Pc ergibt, die irgendeiner der in F i g. 3 dargestellten Kurven entspricht, um eine gewünschte Charakteristik des Drehzahlreglers zu erzeugen.

Die Federhalterung 110 kann auf der Stange 112 so eingestellt werden, daß sich die wirksame Länge der Druckfeder 108 vergrößert oder verkleinert; dadurch wird die Kraft verändert, die versucht, die Hebel 102 und 104 auseinanderzudrücken, und dies wiederum bestimmt die Maschinendrehzahl bzw. die entsprechende Kraftabgabe der Membran 168, bei welcher die Feder 108 wirksam oder unwirksam gemacht wird, je nachdem, ob die Maschine sich beschleunigt oder verzögert.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Pneumatischer Drehzahlregler, dessen Regelabweichung, d. h. der Unterschied zwischen *Ist-

   Wert und Soll-Wert der Regelgröße Drehzahl· als von einem der Maschinendrehzahl verhältigen Druck abgeleitetes Drucksignal auf ein Brennstoffregelventil einer Brennstoffversorgungsanlage für Gasturbinen geschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehzahl-Soll-Wert durch eine mittels Bedienhebel (48) vorspannbare Feder (122) und der Drehzahl-Ist-Wert durch eine Membran (168) dargestellt wird, deren eine Seite durch den der Maschinendrehzahl verhältigen Druck (Pc), insbesondere durch den Verdichterdruck der Gasturbine, und deren andere Seite durch einen Druck (P_c') beaufschlagt wird, der sich zwischen einer mit dem der Maschinendrehzahl verhältigen Druck verbundenen Drossel (186) und einer mit einem demgegenüber niedrigeren Druck, z. B. dem Umgebungsluftdruck, verbundenen Drossel (194) einstellt, wobei gegebenenfalls eine der Drosseln einstellbar ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen