DE1751651A1 - Gasturbinenstrahltriebwerk - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE DIPL-ING. CURT WALLACH DIPL.-ING. GÜNTHER KOCH 1751651 DR. TINO HAIBACH

8 MÜNCHEN 2, 4. Juli 196t 1149;. - K/vM

Rolls-Royce Limited, Derby, Derbyshire, England.

Gasturbinenstrahltriebwerk

Bei Inbetriebnahme eines Nachbrenners eines Gasturbinentriebwerkes ™ ist es erforderlich, die i>uerschnitts fläche der veränderbaren Düse schnell zu vergroß3rn,wenn letztere nicht beschädigt werden soll. Wenn jedoch die Querschnittsfläche der Verstolldüse durch eine druekabhUngige Einrichtung in funktioneller Abhängigkeit von dem Wert des Strahlrohrdruckes eingeotelltywird, ist es nicht möglich, die Düse genügend schnell z.B. während einer Einstellverzögerungszeit, zu öffnen.

Die Erfindung geht aus von einem Gasturbinenstrahltriebwerk mit g -j in era Strahlrohr, welches einen Nachbrenner beherbergt und eine Verstolldüse besitzt, die durch einen Kraftantrieb hinsichtlich ihrer '■ querschnittt: fläche einstelluar ist, '.-fobei eine druckabh-'innige Vorrichtung normalerweise die Ai'üoitsw.;i^.j J.es Kraftantriebes steuert, die in funktioneller Abhängigkeit von dem Strahlrohrdruck eingestellt wlr/j, wobei Bronnstoffzui'ührun^rinittel den Nachbrenner mit Brennstoff versorgen unci ein manuell einstellbarer Bauteil die Arbeitsweise der Brennstoff ö rdereini'ichtung steuert.

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ORtGiNAt,

Gemäß der Erfindung ist dabei die Anordnung derart getroffen, daß Steuermittel vorgesehen sind, die nur während einer vorbestimmten Zeitdauer wirksam werden, die·durch eine vorbestimmte Bewegung des manuell einstellbaren Bauteils eingeleitet wird, um zu verhindern, dali die druckabhängige Vorrichtung die Arbeitsweise des Kraftantriebes steuert, und um zu gewährleisten, daß letzterer durch den manuell einstellbaren Bauteil gesteuert wird.

Die vorbestimmte Bewegung kann von der Bewegung des manuell einstell ^ baren Bauteils in Richtung auf eine Erhöhung der Brennstoffzufuhr nach dem Nachbrenner hin gebildet werden, wobei die Fläche der Düse während dieser vorbestimmten Zeitdauer größer ist als sie es wäre, wenn die Düse fortgesetzt unter der Steuerung der druckabhängigen Einrichtung eingestellt würde.

Die vorbestimmte Bewegung kann somit entweder durch irgendeine Bewegung des einstellbaren Bauteils oder durch die Bewegung des einstellbaren Bauteiles nur in dieser einen Richtung gebildet werden.

™ Die druckabhängige Einrichtung spricht vorzugsweise auf das Verhältnis der Drücke an, die funktionell von dem Strahlrohrdruck bzw. einem im Kompressor des Triebwerks herrschenden Druck abhängig sind.

Die drucicabhängige Vorrichtung kann den Kraftantrieb über eine Servoeinrichtung steuern, wobei die erfindungsgemäße Steuereinrichtung die Servoeinrichtung während der vorbestimmten Zeitdauer außer

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SAO ORIGINAL

Betrieb setzt. So kann die Servoeinrichtung durch den Strömungsmitteldruck betätigt werden und die Steuereinrichtung kann aus einem Absperrventil bestehen, das in der Druckzufülirungsleitung naoh der Servoeinrichtung angeordnet ist, wobei das Absperrventil während der vorbestimmten Zeitdauer völlig geschlossen bleibt. Das Absperrventil kann erste und zweite Teile aufweisen, die mit dem manuell betätigbaren Bauteil bzw. dem Kraftantrieb verbunden sind, wobei die Bewegung des ersten Teiles ein Servoglied zur Einstellung des zweiten Teiles veranlaßt, bis letzteres sich im gleichen Ausmaß und im gleichen Sinne wie der erste Teil bewegt hat.

Die Bewegung des manuell einstellbaren Bauteiles von einer ersten Stellung,in der kein Brennstoff dem Nachbrenner zugeführt wird, in eine zweite Stellung, in der der Nachbrenner mit Brennstoff versorgt wird, kann "bewirken, da« der Nachbrenner mit Brennstoff versorgt wird, der dann gezündet wird. Vorzugsweise besteht ein zeitlicher Abstand zwischen der Versorgung des Nachbrenners mit Brennstoff und der Zündung.

In diesem Zusammenhang kann ein Reservoir vorgesehen werden, das mit einer vorbestimmten Brennstoffmenge gefüllt wird, wenn der manuell betätigbare Bauteil in der ersten Stellung befindlich ist, wobei dieser Brennstoff von dem Reservoir abgezogen wird, um den Nachbrenner vorzubereiten und die Zündung zu veranlassen, wenn der manuell bedienbare Bauteil von der ersten Stellung in die zweite Stellung überführt wird.

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Dae Reservoir kann einen Zylinder aufweisen, in dem ein Kolben gleitbar ist. Dabei sind vorzugsweise Mittel vorgesehen, die den Kolben in die eine Endstellung Innerhalb des Zylinders Überführen« wobei über diesen Endabschnitt das Reservoir mit der besagten Flüssigkeitsmenge angefüllt werden kann, wobei von diesem Endabschnitt nach anderen Abschnitten des Zylinders Leitungen führen

und diese besagten anderen Abschnitte mit Leitungen in Verbindung stehen, die nach einer Zündvorrichtung und dem Nachbrenner führen, wenn der Kolben in verschiedenen Stellungen befindlich 1st.

Es kann ein Ventil vorgesehen werden, das eine Strömung durch die Leitung und nach den anderen Abschnitten nur dann zuläßt, wenn der manuell bedienbare Bauteil in der zweiten Stellung befindlich ist, wobei die Bewegung des manuell einstellbaren Bauteils die Bewegung des Ventils bewirkt.

Wenn der manuell einstellbare Bauteil in der ersten Stellung befindlich ist, kann eine Verbindung zwischen zwei Brennstoffleitungen geschaffen werden, damit letztere Brennstoff nach dem Reservoir fördern können.

Vorzugsweise sind Mittel vorgesehen, die eine volle Strömung von Brennstoff nach dem Nachbrenner verhindern,bis die Inbetriebnahme und Zündung des Nachbrenners vollendet ist. So können die zuletzt erwähnten Mittel verhindern, daß das Servo den zweiten Teil des Absperrventils volVeinstellt, bis die Inbetriebnahme und Zündung des Nachbrenners vollendet ist. Die zuletzt erwähnte Vorrichtung

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kann ein normalerweise offenes Aüslöseventil in einer Abzugsleitung aufweisen, das durch den zweiten Kolben geschlossen wird, wenn letzterer an dem einen Ende des Zylinders befindlich ist.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Gasturbinenstrahltriebwerks,

Pig. 2 eine schematische Schnittansicht eines Teils des in Pig.l

dargestellten Gasturbinenstrahltriebwerke, ™

Pig. j) einen Teil der Anordnung nach Fig.2, wobei die Einzelteile in gegenüber Fig.2 unterschiedlichen Stellungen befindlich sind,

Fig. 4 und 5 einen anderen Abschnitt der Anordnung nach Fig.2, wobei wiederum Einzelteile in anderen Relativstellungen als in Fig.2 dargestellt sind,

Fig. 6 eine graphische Darstellung, die die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Triebwerks veranschaulicht.

Die Ausdrücke "links" und "rechts", wie sie in der folgenden Beschreibung benutzt werden, beziehen sich auf die sich aus den Zeichnungen ergebenden Richtungen.

Fig.l zeigt ein Gasturbinentriebwerk 10, welches als Marschtriebwerk für ein Flugzeug bestimmt ist und in Strömungsrichtung hintereinander einen Niederdruckkompressor 11, einen Hochdruckkompressor 12, eine Hauptverbrennungseinrichtung 13, eine Hochdruckturbine

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eine Niederdruckturbine 15 und ein Strahlrohr lö aufweist. Ein Nachbrenner 20 ist im Strahlrohr 16 untergebracht und weist Hauptbrenner 21 und Hilfsbrenner 22 auf. Diese Brenner 21 und 22 werden von einer Brennstoffregelanlage 23 mit Nachbrennerbrennstoff versorgt. Die Brennstoffregeleinrichtung 23 steuert die Zufuhr von Nachbrennerbrennstoff gemäß einer Anzahl von Triebwerks-Variablen.

Außerdem kann Brennstoff über eine Leitung 24 nach einer Zündvorrichtung 25 gefördert werden, die z.B. durch "hot streak"-Injektoren gebildet werden kann. Diesen Injektoren zugeführter Brennstoff tritt als "heißer Blitz" durch die Hauptverbrennungseinrichtung 13 und dann durch die Turbinen 14,15 hindurch, um den Nachbrennerbrennstoff zu zünden, der den Hilfsbrennem 22 zugeführt wurde.

Mehrere durch Strömungsmittel betätigte,doppelt wirkende, über Düsen einstellbare Kolbenantriebe 26 sind um das Strahlrohr 16 herum gelagert. So können z.B. sechs derartige Kolbenantriebe 26 ψ vorgesehen sein, obgleich der einfacheren Übersicht wegen in der Zeichnung nur ein derartiger Kolbenantrieb in den Fig.l und 2 dargestellt ist. Die Arbeitsweise dieses Kolbenantriebes 26 soll daher beschrieben werden. Die Arbeitsweise der übrigen Kolbenantriebe ist gleich.

Der Kolbenantrieb 26 weist einen Kolben 30 (Fig.2) auf, dessen Kolbenstange 31 mit einer axial beweglichen Hülse 32 (Fig.l) verbunden ist, die konzentrisch um das stromunterseitige Ende des

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Strahlrohres 16 herum gelegt ist. Die HUlse 32 weist ein kegelstumpfförmiges stromunterseitiges Ende 33 auf, das sich in Strömungsrichtimg nach hinten verjüngt. Das stromunterseitige Ende des Strahlrohres 16 ist mit mehreren, schwenkbar gelagerten Düsenklappen oder "Fingern" 34 ausgestattet« die gemeinsam eine Verstelldüse 35 mit variabler Querschnittsfläche bilden. Jede der Düsenklappen 34 1st mit einer Rolle 36 versehen, die mit der inneren Oberfläche des stroaunterseitigen Endes 33 der Hülse 32 zusammenwirkt.

Wenn der Kolbenantrieb 26 eine Axialbewegung der Hülse 32 in Strömungsrichtung nach hinten bewirkt,·dann können die DUsenklappen 34 sich radial unter dem Druck der Abgase im Strahlrohr 16 nach außen bewegen, so daß die wirksame Querschnittsfläche der Düse 35 verändert wird. Die Axialbewegung der Hülse 32 in Strömungsrichtung nach oben bewirkt, daß die DUsenklappen 34 infolge der Nockenwirkung der HUlse 32 und der Rollen 36 nach innen bewegt werden, so daß die wirksame Querschnittsfläche der Düse 35 verkleinert wird.

Der Kolben JQ ist innerhalb eines Zylinders 40 gleitbar, dessen gegenüberliegende Enden über Rohre 41,42 mit dem Inneren eines zylindrischen Ventilkörpers 43 verbunden sind. Innerhalb des VentilkOrpere 43 ist ein Steuerschieber 44 mit Kolbenstegen 43,46 verschiebbar gelagert. Wenn der Schieber 44 aus der in Fig.2 dargestellten Mittelstellung nach der einen oder anderen Seite bewegt wird, kann unter Hochdruck stehender Brennstoff, der in den Ventilkörper 43 über ein Rohr 50 eintritt, nach einem der Rohre 41,42 gelangen. Das andere der Rohre 4l bzw. 42 steht dabei entweder mit einem Rohr

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51 oder einem Rohr 52 in Verbindung,das nach einer Sammelleitung führt, z.B. nach einer Quelle von unter Niederdruck stehendem Brennstoff. Immer wenn der Schieber 44 aus seiner Mittelstellung heraus bewegt ist, wird der Kolben 30 bewegt.

Der Schieber 44 ist schwenkbar an einem Ende eines Lenkers 53 befestigt, dessen anderes Ende über einen Schwenkzapfen 54 in der Mitte eines Hebels 55 (oder auch einem anderen Punkt desselben) angelenkt ist. Ein Ende des Hebels 55 ist an einem Ende eines Lenkers 56 schwenkbar befestigt, dessen anderes Ende an einem Hebel 57 angelenkt ist. Der Hebel 57 ist an seinem dem Lenker 56 entfernt liegenden Ende mit einem Schwenkzapfen 56 verbunden, der von einer Stange 59 getragen wird.

Das Ende des Hebels 55* das dem Lenker 5'5 abgewandt liegt, ist schwenkbar mittels eines Zapfens 60 an einem Ende einer Hülse 6l angelenkt. Die Hülse 6l ist an diesem Ende mit einer Stange 62 versehen, die durch nicht-dargestellte Mittel eine Einstellung des Ausganges der Brennstoffregeleinrichtung 23 bewirkt.

Die Kolbenstange 31 ist schwenkbar an einem Ende eines Lenkers 64 befestigt, dessen gegenüberliegendes Ende mit einem Zapfen 65 verbunden ist, der gehäusefest angeordnet ist. Der Hebel 57 und der Lenker 64 sind über ein mechanisches oder hydraulisches Gestänge 66 verbunden.

Wenn der Lenker 53 durch später erläuterte Mittel nach links verstellt wird, tritt unter Hochdruck stehender Brennstoff aus dem

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Rohr 50 in das Rohr 41 ein und demgemäß wird der Kolben 30 nach rechts bewegt, so daß Brennstoff aus dem Rohr 42 und dem Rohr 52 ausgedrückt wird. Diese Bewegung des Kolbens 30 nach rechts be-. wirkt jedoch eine gleiche Verschiebung des Hebels 66 naoh rechts und, wenn der Drehzapfen 5& hierbei stationär verbleibt, führt der Lenker 56 eine gleiche Bewegung nach rechts durch. Der Lenker '55 wird so nach rechts bewegt und setzt seine Bewegung so fort, bis der Ventilschieber 44 wieder in seine Mittelstellung gemäß Fig. 2 überführt ist, wenn die Bewegung des Kolbens j>0 aufhört.

Die Stange 59 ist entweder einstückig mit einer axial beweglichen Stange 69 hergestellt oder mit dieser verbunden, die einen Teil eines doppeiwirkenden Folgekolbens 70 bildet. Dieser Kolben JQ ist in einem Zylinder Yl axial verschieblich gelagert, wobei die beiden gegenüberliegenden Kolbenflächen des Kolbens 70 gleiche Größe aufweisen und den Innenraum des Zylinders 7I in Räume 7IA und 7IB abteilen. Beide Räume 7IA und 7IB werden mit unter Hochdruck stehendem Brennstoff über entsprechende Leitungen (2 über entsprechende Zuführungseinschnürungen 72A von einer nicht-dargestellten Brennstoffpumpe des Triebwerks 10 versorgt.

Die Räume 71A,71B stehen über entsprechende Bohrungen mit entsprechenden axial im Abstand zueinander liegenden Ringausnehmungen Y^A,Y^B in Verbindung, die auf der inneren Oberfläche einer zentralen zylindrischen Bohrung γ4 angeordnet sind, die sich axial innerhalb des Folgekolbens (Q von dessen einem Ende erstreckt, das der Stange 59 entfernt liegt.

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Ein Zylinderstift 75 ist flüssigkeitsdicht in der Bohrung 74 eingesetzt und dieser Stift ist an seiner äußeren Oberfläche· mit einer Ringausnehmung ?6 versehen, die über eine Innenbohrung 77 mit einer Niederdruckbrennstoffleitung 78 in Verbindung steht.

Der Stift 75 trägt einen doppeltwirkenden Hauptkolben 6Ö, der gleitbar innerhalb eines Zylinders 61 gelagert ist, v/elcher koaxial zu dem Zylinder 71 im axialen Abstand zu diesem liegt, jedoch gegenüber diesem abgedichtet ist. Der Hauptkolben 60 weist gegenüberliegende Kolbenflächen gleicher Größe auf und unterteilt das Innere des Zylinders ti in Räume &1A,81B. Der Raum GlA wird mit komprimierter Luft über eine Leitung 8l mit einem Druck gespeist, der gleich dem Kompressorenddruck P-. des Triebwerks 10 oder einem hiervon funktionell abhängigen Druck ist. Der Raum clB wird über eine Leitung c5 mit Gas unter einem Druck gespeist, der gleich oder funktionell abhängig ist von dem Druck Pg, der im Strahlrohr 16 des Triebwerks herrscht. So wird der Hauptkolben 60 in funktioneller Abhängigkeit von dem Wert des Sfcrahlrohrdruckes eingestellt oder, genauer gesagt, gemäß dem Verhältnis PVPg.

Der Raum olA ist nach der Atmosphäre hin über einen axial verlaufenden zylindrischen Kanal 65 entlüftet. Der Eintritt von dem Raum tlA nach dem Kanal Ö3 wird teilweise durch ein Nadelventil 64 abgesperrt, das an dem Hauptkolben 60 befestigt ist und axial > von diesem vorsteht. Das Nadelventil 64 weist am äußeren Ende einen konischen Abschnitt 64A auf, der normalerweise am Eintritt nach dem Kanal bjü liegt ,und außerdem einen zylindrischen Abschnitt o4B in der Nähe des konischen Abschnittes.

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Eine Axialbewegung des Hauptkolbens 60 bewirkt, daß einer von den Räumen 71A,71B in Verbindung mit der Niederdruckbrennstoffleitung Jb gebracht wird, wodurch bewirkt wird, dai3 der Druck in jenem Raum gegenüber dem Druck in dem anderen Raum abfällt, so daß sich der Folgekolben 70 entsprechend bewegt. Der Folgekolben 70 folgt somit der Bewegung des Hauptkolbens &0.

Der Folgekolben 70 ist demgemäß ein Stellkolben, dessen Lage genau durch den Hauptkolben 80 bestimmt wird, dessen Stellung wiederum durch den Wert des Verhältnisses P-=/P(5 bestimmt wird. Immer wenn der Folgekolben 70 die Stange 59 bewegt und damit den Ventilschieber 44, wird die Düse 35 in funktioneller Abhängigkeit Von dem Wert des Verhältnisses P-x/Pg gesteuert. Der Hauptkolben oO wirJökt so als Fühlkolben und bewegt sich axial gemäß Änderungen des Verhältnisses zwischen Strahlrohrdruck P^ und einem Bezugsdruck, der in diesem Falle von dem Kcrnpressorenddruck P- bestimmt ist.

Die Anordnung 5 ist derart, daß bei Ansteigen des Strahlrohrdruckes Pg infolge der Einstellung der Nachverbrennung der Hauptkolben 80 sich nach links bewegt, was zur Folge hat, daß sich der Folgekolben 70 ebenfalls nach links bewegt. Wenn sich der Hauptkolben 80 in seinem Zylinder 81 nach links bewegt, vergrößert sich die Einschnürung, die durch den konischen Abschnitt S4A des Nadelven-

s ich
tils 84 gebildet wird, wodurch/der Druck in dem Raum clA in Opposition zur Bewegung des Kolbens 80 vergrößert und somit eine negative Stellungsrückführung bewirkt. Wenn jedoch ein schnelles Ansteigen des Strahlrohrdruckes Pg stattfindet, z.B. bei Anwendung

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der vollen Nachbrennerleistung während einer Höchstbeschleunigung, bewegt sich der Kolben 80 um einen genügenden Betrag nach links, um den zylindrischen Abschnitt 84B nach dem Eintritt des Kanals 8j5 zu überführen. Die wirksame Strömungseinschnürung, die durch das Nadelventil 84 bewirkt wird, ist dann urffchängig von der Axialstellung des Hauptkolbens 80 und der letztere kann sich demgemäß schnell nach links bewegen, was eine gleiche Bewegung des Folgekolbens 70 zur Folge hat und dazu führt, daß sich die Düse 35 schnell öffnet.

Die Kanäle 72 stehen mit einer DruckflÜssigkeits-Zuführungsleitung 86 in Verbindung. Letztere steht wiederum mit einem Ringraum 87 in Verbindung, der innerhalb eines Zylinders 88 vorgesehen ist. Der Raum 87 liegt zwischen der Wandung des Zylindas 88 und der Hülse 61, die axial innerhalb des Zylinders 68 gleitbar ist. Die Hülse 61 weist Radialbohrungen 6lA,6lB auf, von denen die Bohrung 6IB mit dem Ringraum 87 in Verbindung steht, während die Bohrung 8IA mit einem Ringraum 89 in Verbindung steht, der ebenfalls zwischen der Hülse 6l und dem Zylinder 88 vorgesehen ist. Der Raum 89 steht mit einer Druckmittelzuführungsleitung 90 in Verbindung.

Axial gleitbar innerhalb der Hülse 6l ist eine Stange 91* die an einem Ende schwenkbar mit einem nanuell bedienbaren und schwenkbar gelagerten Gashebel 92 des Flugzeugführers verbunden ist.

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Die Stange 91 weist einen axial verlaufenden Kanal 9j5 auf, dessen eines Ende über eine Radialbohrung mit dem Inneren eines Zylinders 94 in Verbindung steht, der einen Ablaufkanal 95 besitzt, welcher nach einem Vorratsbehälter für unter niedrigem Druck stehenden Brennstoff führt. Das gegenüberliegende Ende des Kanals 93 steht mit einem Raum 96 innerhalb der Hülse 6l in Verbindung. Die Stange 91 weist eine Radialbohrung 97 auf, die mit dem Kanal 93 in Verbindung steht. Die Stange 91 weist außerdem einen Abschnitt 98 mit vermindertem Durchmesser auf und die axiale Länge dieses Abschnitts (| 98 entspricht dem Abstand zwischen den Bohrungen 6lA,6lB.

Wenn die Teile 61,91,. die in Fig.2 dargestellte Stellung eiiifehmen, kann der an die Druckzuführungsleitung 90 angelieferte Brennstoff über den Ringraura 89, die Bohrungen 6IA und 6IB und einen Ringraum Ö7 nach der Druckmittelzuführungsleitung 66 gelangen, so daß der Folgekolben 70 betätigt, d.h. eingestellt,wird und zwar durch den Hauptkolben δθ. Zu diesen Zeiten jedoch,wenn die Teile 61,91 relativ zueinander in irgendeiner Richtung von der in Fig.2 dargestellten Lage versetzt sind, wirken die Teile 6l,91 als Absperrventil, da Hochdruckbrennstoff nicht in der Lage ist, von der Druckzuführungsleitung 90 nach der Druckmittelleitung 86 zu gelangen und der Folgekolben 70 bleibt daher unbeeinflußt und kann daher den Kolben JQ des Kolbenantriebes 26 nicht einstellen.

Die Hülse 61 ist mit einem Kolben 99 ausgestattet, der in einem Zylinder 100 gleitbar ist, wobei die beiden Kolbenflächen gleich

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sind.. Radialtiohrungen 101,102 sind in der HUIee 61 rechte und links des Kolbens 99 vorgesehen und diese Bohrungen 1OX,1Q2 erstrecken sich nach dem Inneren der Hülse 6l, während eine Radialbohrung 105 durch den Hülsenabschnitt 104 dee Kolbens 99 hindurchgeführt ist.

Eine Ablaufleitung 105 steht mit dem Inneren des Zylinders 100 über eine öffnung 106 in Verbindung. Die Strömung durch die Ablaufleitung 105 wird durch ein Auslöseventil 107 gesteuert, das einen in einem Zylinder 109 gleitbaren Ventilkörper 108 aufweist. Der Ventilkörper 108 wird normalerweise nach rechts gedrückt, d.h. in « die in Fig.2 dargestellte Stellung, in der eine Strömung nach der Ablaufleitung 105 erfolgen kann. %es wird sowohl durch eine Feder 110 als auch durch den Druck des Brennstoffs bewirkt, der über eine Abzweigleitung 111 zugeführt wird. Letztere schafft eine Verbindung zwischen der Ablaufleitung 105 und dem Inneren des Zylinders 109 links des Ventilkörpers 108.

Der Ventilkörper 108 ist Jedoch mit einem Ventilstößel 112 ausgestattet, der bei seiner Bewegung nach links, die auf später zu beschreibende Weise erfolgt, den Ventilkörper 108 in eine Stellung überführt, in der er an einen Innenflansch 113 innerhalb des Zylinders 109 anstößt und in der eine Strömung durch die Ablaufleitung 105 unterbunden ist. ■ _i

Unter Hochdruck stehender Brennstoff kann über eine Leitung 114 und über Leitungen 115,116, die mit Einschnürungen 117,118 versehen

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sind« nach gegenüberliegenden Seiten des Kolbens 99 angeliefert werden« Wenn die Teile sich in der in Pig.2 dargestellten Stellung befinden« ist der Kolben 99 stationär. Wenn jedoch der Wählhebel 92 des Flugzeugführers im Uhrzeigersinn bewegt wird«* um den Nachbrenner einzuschalten, dann bewegt sich die Stange 91 nach links und bringt die Bohrungen 97, 102 zur Deckung. Unter Hochdruck stehender Brennstoff, der durch die Leitung 115 strömt« gelangt somit durch die Bohrungen 102,97 und den Axialkanal 95 nach dem Zylinder 9% und demgemäß durch den Ablmufkanal 95 nach außen. Infolgedessen wird der Druck links des Kolbens 99 geringer sein als auf der recht«! Kolbenseite. Dadurch wird der Kolben 99 und demgemäß die Hüls« 61 nach links bewegt, bis die Bohrung 103 mit der öffnung 106 in Verbindung steht, wenn Brennstoff, der der rechten Seite des Kolbens 99 zugeführt wird, durch die Ablaufleitung 105 hindurchtritt und der Kolben 99 wird daher stillgesetzt. Infolgedessen steht die BrennstoffzüfUhruPgßBteuerstufe 23 in gewisser Abhängigkeit von der Einstellung der Stange 62 und dsmgemgS wird eine gewisse Menge Brennstoff dem Nachbrenner 20 zugeführt. Die Brennstoffregelvorrichtung 2j5 wird jedoch nicht so eingestellt, daß die volle Strömung von Brennstoff nach dem Nachbrenner 20 erfolgen kann« bis nicht der Ventilkörper IO8 sich nach links bewegt hat, um eine Strömung durch den Ablaufkanal 105 abzusperren. Wenn dies eintritt, findet eine weitere Bewegung des Kolbens 99 nach links statt« bis die Hülse 61 und die Stange 91 die gleichaiRelativsteilungen, eimefcJten,wle in Fig.2 dargestellt.

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Wenn der Wählhebel 92 des Plugzeugführers im Gegenuhrzeigersinn bewegt wird, dann werden in gleicher Welse die Bohrungen 97*101 miteinander zur Deckung gebracht und der Kolben 99 bewegt sich nach rechts.

So wirkt der Kolben 99 als Stellorgan, das die Hülse 61 einzustellen trachtet, bis letztere sich in dem gleichen Ausmaß und im gleichen Sinn bewegt hat wie die Stange 91·

Immer wenn der Wählhebel 92 bewegt wird, findet eine entsprechende Bewegung der Hülse 61 statt und es findet daher eine Einstellung sowohl der Brennstoffzuführung über die Brennstoffregeleinrichtung 23 als auch eine Einstellung der Lage des Ventils 44 statt, so daß der Kolbenantrieb 26 veranlaßt wird, eine entsprechende Änderung der Fläche der Düse 35 vorzunehmen. So wird während einer vorbestimmten Zeitdauer, z.B. von 3 Sekunden, die mit der Bewegung des Hebels 92 beginnt, der Kolben 36 durch den Hebel 92 gesteuert. Dies ist der Fall, weil, während dieser Zeitdauer, d.h. bis die Teile 61,91 wieder in die Relativstellung gemäß Fig.2 gelangen, kein Brennstoff von der DruckmittelzufUhrungsleitung 90 nach der DruekmittelzufUhrungsleitung Ö6 gelangen kann, so daß der Folgekolben 70 unwirksam ist und das Ventil 44 von diesem nicht bewegt werden kann.

Während der Zeit, in der der Nachbrenner in Betrieb befindlich ist mit Ausnahme jedoch der erwähnten vorbestimmten Zeitdauer,wird die Arbeitsweise des Kolbenantriebs 26 durch den Hauptkolben ÖO

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gesteuert, der auf den Druck P-,/Pg anspricht.

Das von den Teilen 53,55,56,57,64,66 gebildete Gestänge ist derart angeordnet, daß immer dann, wenn der Lenker 53 und demgemäß das Ventil 44 durch den Wählhebel 92 des Flugzeugführers eingestellt werden und nicht durch den Folgekolben 70 und demgemäß über die Gesamtheit der vorbestimmten Zeitdauer, die Fläche der Düse 35 größer ist, z.B. um 10$ größer, als sie dann wäre, wenn eine Steuerung vom Hauptkolben 80 aus bewirkt würde. Diese Vergrößerte Düsenfläche wird demgemäß bei jeglicher Bewegung des Wählhebels 92 erhalten, obgleich, falls erforderlich, .die Anordnung auch so getroffen werden könnte, daß die vergrößerte Düsenquerschnittsfläche nur bei Bewegung des Wählhebels 92 im Uhrzeigersinn erhalten wird, wobei die Brennstoffzufuhr nach dem Nachbrenner 20 angestellt oder erhöht wird.

Demgemäß wird während der kritischen Zeitdauer,die der Anstellung des Nachbrenners folgt, die Düse 35 in angemessener Weise und schnell geöffnet und jede zusätzliche öffnung der Düse über den erforderlichen Betrag hinaus wird schließlich durch den Kolben 03 ausgetrimmt, wenn letzterer wirksam wird bei der Rückführung der Teile 61,91 in die in Fig.2 dargestellte Relativstellung.

Die Druckmittelzuführungsleitung 90 steht mit ihrem, dem Zylinder 86 abgewandten Ende mit einem Ventilkörper 120in Verbindung, in dem axial gleitbar ein Ventilschieber 121 gelagert ist. Der Ventilschieber 121 weist eii?ⁿZahnstangenabschnitt 122 auf, der mit einem

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Kitzel 125 kämmt, das bei Bewegung des Wählhebels 92 dee Plugzeugführers gedreht wird. Die Anordnung ist dabei'derart, daß, wenn der Wählhebel im Uhrzeigersinn bewegt wird» der Ventilsohieber 121 nach rechts verstellt wird.

Der Ventilschieber 121 ist mit Ringnuten 124,125,126 versehen. Der Ventilschieber 121 ist mit einem axial verlaufenden Kanal IJO ausgestattet, der vom Ende I3I des Ventilschiebers 121 nach einem radial verlaufenden Kanal 132 verläuft. Das Ritzel 123 ist In einem Raum 133 innerhalb des Ventilkörpers 120 gelagert und die Anordnung ist derart getroffen, daß, wenn der Ventilkörper 121 nach rechts bewegt wird, der Brennstoff, der in einem Raum 134 rechts des Ventilschiebers 121 gesammelt wird, durch die Kanäle 130,132 und 133 nach einer Leitung 135 gelangt, die nach einem Ablaufkanal 136 hin verläuft. Die Leitung 135 weißt auch einen Zweigleitungsabschnitt 137 auf, der nach einem Mittelabschnitt des Inneren des Ventilkörpers 120 hin verläuft und außerdem eine Zweigleitung I38* die nach einem Ende 139 des Ventilkörpers 120 hin geführt ist. Der Brennstoff, der durch die Bewegung des Ventilschiebers 121 in irgendeiner Richtung verschoben wird, kann durch den Ablauf 136 abfließen.

Wenn die Teile sich in der in Fig.2 dargestellten Stellung befinden, steht der Ventilschieber 121 derart, daß eine Strömung von einer ' Druckmittelzuführungsleitung l40, die mit Hochdruck-Brennstoff beliefert wird, nach der Druckzuführungsieltung 90 unterbunden wird. Die Ringausnehmung 125 ist jedoch zu dieser Zeit mit Hochdruckbrenn-

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«itoff angefüllt, der durch eine Brennstoffleitung l4l dahin strömt und dieser Hochdruckbrennstoff strömt dann über eine Brennstoffleitung 142 nach einem Vorratsraum 143 innerhalb eines Zylinders 145 und in der Nähe des linken Abschnittes 144' dieses Zylinders. Der Vorratsraum 143 kann so mit einer Brennstoffmenge angefüllt werden, die durch den Bndabschnitt l44 hindurchtritt. Eine Führung 146 erstreckt sich von dem Endabschnitt 144 des Zylinders 145 und somit von dem Vorratsraum 143 nach dem Inneren des Ventilkörpers 120.Aber wenn der Ventilschieber 121 in der in Fig.2 dargestellten Stellung befindlich ist, wird eine Verbindung zwischen der Führung 146 und dem Inneren des Ventilkörpers 120 verhindert.

In dem Zylinder 145 ist ein Kolben 147 verschieblich gelagert, der durch eine Feder 146 nach dem Endabschnitt 144 des Zylinders 145 hin gedrückt wird. Die Feder 148 liegt innerhalb des Buchsenabschnitts 149 des Zylinders 147 und der Buchsenabschnitt 149 definiert mit dem Zylinder 145 einen Raum 150,

Sine Leitung 151 und Leitungen 152,153*154 und 155 stehen mit verschiedenen Abschnitten des Innenraumes des Zylinders 145 in Verbindung. Die Leitungen 152 und 154 stehen je mit der Leitung 151 In Verbindung. Die Leitung 155 steht über ein Rückschlagventil 156 rait der Leitung 24 in Verbindung, die nach der Zündvorrichtung ag führt. Die Leitung 153 steht über Rückschlagventile 157,15& mit den Hilfsbrennern 22 bzw. den Hauptbrennern 21 des Nachbrenners 20 in Verbindung.

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wer Kolben 147 ist mit einer ringsum laufenden Ringnut l6o ausgestattet und er weist eine Bohrung 161 auf, die axial durch den Buchsenabschnitt 14-9 hindurchgeführt ist. Ein Ablaufkanal 162 steht mit dem Raum I50 in Verbindung.

Wenn die Teile die in Fig.2 dargestellte Lage einnehmen, in der kein Brennstoff dem Nachbrenner 20 zugeführt wird, strömt Brennstoff von der Brennstoffleitung 141 und über die Ringausnehmung 125 und die Brennstoffleitung 142 nach dem Vorratsraum I4j. Der Brennstoff strömt tatsächlich weiter in den Vorratsraum 14.2, bis das rechte Ende des Kolbens 14? die benachbarte Endwandung des Zylinders 145 berührt, überschüssiger Brennstoff in dem Raum 150 wird zu dieser Zeit durch den Ablaufkanal I62 herausgedrückt.

So wird eine gewisse Brennstoffmenge in den Vorratsraum 145 eingebracht, aber diese Brennstoffmenge kann zu dieser Zeit aus diesem

nicht

Raum/entweichen, weil der Ventilschieber 121 eine Verbindung zwischen der Leitung 146 und der Leitung 151 verhindert. Zu dieser Zeit verhindert der Ventilschieber 121 weiterhin eine Verbindung zwischen der Druckmittelzuführungsleitung l40 und der Druckmittelzuführungsleitung 90, so daß der Hilfskolben 70 unwirksam bleibt.

Wenn jedoch der Wählhebel 92 des Plugzeugführers im Uhrzeigersinn in eine Stellung eingestellt wird, in der Brennstoff dem Nachbrenner 20 zugeführt wird, dann wird der Ventilschieber121 durch das Ritzel 123 in die aus Fig.5 ersichtliche Stellung überführt. In

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J &'&■'} ;?O ΟΑβ

dieser Lage stehen die Brennstoffleitungen 142,141 nicht mehr in Verbindung, aber es wird eine Verbindung über die Ringnut 124 zwischen den Druckmittelzuführungsleitungen l40 und 90 hergestellt, so daß am Ende dieser vorbestimmten Zeitdauer der Folgekolben 70 wirksam wird.

In der in Fig.3 dargestellten Stellung stellt jedoch die Ringnut 126 eine Verbindung zwischen den Leitungen 146 und 151 her. Die Feder 148 bewirkt daher, daß der Kolben 147 die Brennstoffmenge innerhalb des Vorratsraumes 145 durch die Leitungen 146 und 151 und die Ringnut 160 nach der Leitung 153 und so nach den Brennern 21,22 drückt, um· die Verbrennung einzuleiten. Wenn die Feder 148 jedoch den Kolben 147 von der Stellung nach Fig.2 in die Stellung

nach Fig.4 überführt hat, dann steht die Ringnut l60 ^

Voreinspritz mit der Leitung 153 in Verbindung, so daß kein weiterer 2j«äibrennstoff SHXxjgjfo&usg den Brenne^ 21,22 geliefert wird. In der Stellung nach Fig.4 steht auch die Ringnut l60 nicht mehr mit der Leitung 155 in Verbindung, so daß zu dieser Zeit kein Brennstoff an die Zündeinrichtung 25 angeliefert wird. Die Bohrung l6l steht jedoch zu dieser Zeit mit der Leitung 154 in Verbindung, so daß der Brennstoff, der durch die Leitung 151 gedrückt wird, über die Leitung 154, die Bohrung 161 und den Raum I50 nach dem Ablaßkanal l62 strömt.

Mach einem bestimmten Zeitintervall, z.B. nach 0,1 Sekunden,hat sich der Kolben 14? jedoch durch die Feder 148 aus der Stellung nach Fig.4 in die Stellung nach Fig.5 bewegt. In dieser Stellung

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steht die Leitung 151 über die Leitung 152 und die Ringnut l60 mit der Leitung 155 in Verbindung. Sa wird daher Brennstoff d«r Zündvorrichtung 25 angeliefert und diese Brennstoffzufuhr dauert an, bis das linke Ende des Kolbens 147 an den Äidabschnitt 144 des Zylinders 145 anstößt. Zu dieser Zeit sttit jedoch die Leitung 151 nicht mehr mit der Leitung 153 in Verbindung und es wird demgemäß kein Voreinspritzbrennstoff den Brennern 21,22 zugeführt. Wenn der Kolben 147 gegen den Endabschnitt 144 des Zylinders 145 anstößt, befindet sich ein Ventilstößel I63, der von dem Kolben 147 getragen wird, in Berührung mit dem Ventilstößel ±n£f 112 des Ventilkörpers 108 und hat letzteren nach links verschoben, um eine Strömung durch den Ablaufkanal 105 zu verhindern. So wird die BrennstoffzufUhrungssteuervorrichtung 2J> nicht eingestellt, bevor die Voreinspritzung und Zündung stattgefunden hat, so daß auch die volle Brennstoffströmung nach dem Nachbrenner bis zu diesen Zeitpunkt nicht erfolgen kann.

Die vorgeschriebene Anordnung gewährleistet, daß die Brenner 21,22 eine gewisse Zeit vor Zündung des Nachbrennerbrennstoffs mit Voreinspritzung versehen werden und daß sowohl diese Voreinspritzung als auch die Zündung auftritt, bevor die volle Brennstoffströmung nach dem Nachbrenner einsetzt. Dies ist durch die mittlere und die untere Kurve in Fig.6 veranschaulicht, aus welchen ersichtlich ist, daß bei Anschaltung des Nachbrenners in dem speziellen Fall die

i Voreinspritzung ungefähr 0,6 Sekunden dauert und daß dann ein Intervall von 0,1 Sekunden Dauer vorhanden ist, in dem weder eine Voreinspritzung noch eine Zündströmung stattfindet.

BAD ORIGlMAi

Danach und 0,7 bis 1 Sekunde nach Anschaltung des Nachbrenners setzt die Brennetoffzündströraung voll ein.

der oberen Kurve nach Pig.6 ergibt sich, daß unmittelbar mit der Einstellung des Nachbrenners die Düsenfläche auf einen Wert vergrößert wird (z.B. um 1 OJi), der über jenem liegt, der dem Prozentsatz des Nachbrennerbrennstoffs entspricht, so daß auf jeden Fall die Pumpneigung verhindert wird. Am Ende der ersten drei Sekunden wird die DUsenflache jedoch auf einen Wert verkleinert, der genau dem Prozentsatz des angelieferten Nachbrennerbrennstoffs entspriaht.

Patentansprüche:

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Claims (1)

1. -■24 - ^; ; . .^ 175165Γ

   F a t e η t a a ö ρ r Ü c h e ί

   1. Qasturbinenstrahltriebwerk mit einem Strahlrohr, welches einen Nachbrenner beherbergt und eine VeretelldÜse besitzt, die durch einen Kraftantrieb hinsichtlich ihrer Querschnitts fläche einstell« bar ist, wobei eine druckftbhängige Vorrichtung normalerweise die Arbeltsweise des Kraftantriebes steuert, die in funktioneller Abhängigkeit von dem Strahlrohrdruck eingestellt wird, wobei Brennstoffzuführungsmittel den Nachbrenner mit Brennstoff versorgen und ein manuell einstellbarer Bauteil die Arbeltsweise der Breimstoffördereinrichtung steuerdadurch gekennzeichnet, daß Steuermittel (61,91) vorgeaftien sind, die nur während einer vorbestimmten Zeitdauer wirksam werden, die durch eine vorbestimmte Bewegung des manuell einstellbaren Bauteils (92) eingeleitet wird, um zu verhindern, daß die druckabhängige Vorrichtung (60) die Arbeitswelse des Kraftanfcriebes (26) steuert, und um zu gewährleisten, daß letzterer durch den manuell einstellbaren Bauteil (92) gesteuert wird.

   2. Triebwerk nach Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet , daß die vorbestimmte Bewegung die Bewegung eines manuell einstell baren Bauteils (92) 1st oder einen Teil dieser Bewegung darstellt, die ein Anstellen des Nachbrenners (20) oder eine Erhöhung der Brennstoffzufuhr nach dem Nachbrenner zur Folge hat, wobei die Querschnittsfläche der Düse (35) in diesem vorbe-

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   stimmten Zeitabschnitt größer ist als sie sein würde, wenn sie noch unter der Steuerung der druckabhängigen Einrichtung (80) stände*

   >. Triebwerk nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Bewegung durch irgendeine Bewegung des manuell einstellbaren Bauteils (92) gebildet wird.

   H-. Triebwerk nach einem der/vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die druckabhängige Einrichtung (80) auf das Druckverhältnis (P-z/Pg) anspricht, das funktionell abhängig ist von dem Strahlrohrdruck (Pg) und einem Druck (P-*), der im Kompressor des Triebwerks herrscht.

   5· Triebwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die druckabhängige Einrichtung ("So) den Kraftantrieb (26) über ein Servo (70) steuert und daß die Steuereinrichtung (6l, 91) das Servo (70) während der vorbestimmten Zeitdauer unwirksam macht.

   6. Triebwerk nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß das Servo (70) .druckmittelbetätigt ist und daß die Steuereinrichtung ein Absperrventil (61,91) in der Druckmittelzufüh-

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   8ADORIGtNAt

   rungsleitung (94,96) aufweist, die nach dem Servo (70) führt, wobei das Absperrventil während der vorbestimmten Zeitdauer geschlossen bleibt.

   7· Triebwerk nach Anspruch 6,

   dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil von ersten und zweiten Teilen (91,61) gebildet wird, die mit dem manuell einstellbaren Bauteil (92) bzw. mit dem Kraftantrieb (26) verbunden sind, wobei die Bewegung des ersten Teiles (91) ein Servo (99) beeinflußt, um den zweiten Teil (61) einzustellen, bis letzterer sich in dem gleichen Ausmaß und in dem gleichen Sinne wie der erste Teil (91) bewegt hat.

   ö. Triebwerk nach einem der voi ,.gehenden Ansprüche, dadurch g -·- Kennzeichnet , daß die Bewegung des manuell einstellbaren Bauteils (92) von einer ersten Stellung, in der kein Brennstoff dem Nachbrenner

   (20) zugeführt wird, in eine zweite Stellungen der dem Nach-

   . einspritzung

   brenner (20) Brennstoff zugeführt wird, eine VorJWUEKitaopR des Nachbrenners (20) mit Brennstoff bewirkt und darauffolgend eine Zündung dieses Brennstoffs.

   9· Triebwerk nach Anspruch 6,

   dadurch gekennzeichnet,

   daß ein Zeitintervall zwischen der Vor&uesxxMXg feld der Zündung besteht.

   009843/0838 'BAD ORIGINAL

   10. Triebwerk naoh den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dafl ein Vorratsbehälter (43) über Mittel (141,142) mit einer vorbestimmten Menge von Brennstoff gefüllt wird immer dann, wenn der manuell einstellbare Bauteil in der ersten Stellung befind- lioh ist, und dafl Mittel (146,151) vorgesehen sind, durch die der Brennstoff von dea Vorratsbehälter abgezogen wird» um die Vorbereitung der Nachbrenner und die Zündung zu bewirken und swar immer dann, wenn der manuell einstellbare Bauteil (92)

   von der ersten Stellung in die xwelte Stellung überführt wird. ™

   11. Triebwerk naoh Anspruch 10,

   dadurch gekennzeichnet , dal der Vorratsbehälter aus einem Zylinder besteht, in dem ein Kolben verschieblloh gelagert let, daß Mittel (150) vorgesehen sind, die den Kolben (147) nach einem Bndabschnitt (144) des Zylinders (14$) Oberführen, dafl durch diesen einen Endabschnitt (144) der Vorratsbehälter mit der besagten Brennstoffmenge ange füllt wird und dafl eine Leitung (146,151) von dem Bndabschnitt λ (l44) nach anderen Abschnitten des Zylinders (145) führt, die, wenn sich der Kolben (147) In gewissen Stellungen befindet, mit Leitungen (155 bsw.153) in Verbindung stehen, die nach einer Zündvorrichtung (25) bsw* dem Nachbrenner (20) führen.

   18. Triebwerk naoh Anspruch 11,

   dadurch gekennzeichnet ,

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   IB >

   daß ein Ventil (121) vorgesehen ist, das eine Strömung durch die Leitung (146,151) und nach den anderen Abschnitten nur dann zuläßt, wenn der manuell einstellbare Bauteil (92) in der zweiten Lage befindlich ist, wobei die Einstellung des manuell einstellbaren Bauteils (92) eine Bewegung des Ventilschiebers (121) bewirkt.

   l'j>. Triebwerk nach Anspruch 12,

   . dadurch gekennzeichnet, daß, wenn sich der manuell einstellbare Bauteil (92) in der ersten Stellung befindet, eine Verbindung zwischen zwei Brennst off leitungen (l4l,l42) hergestellt ist, die dem Vorratsbehälter (14^) Brennstoff anliefern.

   14. Triebwerk nach den Ansprüchen c bis 1>, dadurch gekennzeichnet ,

   daß Mittel (10/) vorgesehen sind, um eine volle Brennstoffströmung nach dem Nachbrenner (20) zu verhindern, bis die Vor|»clÜäfe^Uri^d Zündung erfolgt ist.

   15. Triebwerk nach Anspruch 14 und ?,
   dadurch gekennzeichnet,

   dal: die zuletzt erwähnte Einrichtung (lOy) verhindert, daß das Servo (99) den zweiten Teil (6l) des Absperrventils (61,91)

   einspritzung voll einstellt, bevor die VoDoeöeoi&UOec und Zündung erfolgt ist.

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   ßACX ORIGINAL

   l6. Triebwerk nach den Ansprüchen 15 und 11, dadurch gekennzeichnet , daß die zuletzt erwähnte Vorrichtung ein normalerweise offenes Auslöseventil (ΙΟ?) in einer Abführungsleitung (105) aufweist .und daß das Auslöseventil (10?) durch den Kolben (14?) geschlossen wird, wenn letzterer sich an einem ünde (144) seines Zylinders (145) befindet.

   009841/08^8

   8AD ORiGiNAL

   Leerse

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