DE1773006B1 - Differenzdruckregelventil insbesondere fuer regelanlagen von gasturbinentriebwerken - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Differenzdruck- weichungen in Form von Über- oder Unterschreiten regelventil, insbesondere für Brennstoffregelanlagen des pifferenzdrucksollwertes am Dösierschlitz auf. von Gasturbinentriebwerken, zum Konstanthalten Bei Überschreiten des Differenzdrucksollwertes wird des Differenzdruckes an einer in ihrem Querschnitt der Kolbenschieber des Rücklaufregelventils durch starren oder variablen Blende oder an einem gesteuer- 5 entsprechende Ausschläge der Membrane selbsttätig ten Dosierschlitz, der in einem unter dem Druck einer in eine solche Lage zur Absteuerbohrung gebracht, Förderpumpe stehenden hydraulischen Regelkreis- daß die Reglerrücklaufmenge vergrößert wird, wählauf liegt, das im wesentlichen aus einem die zur rend bei Unterschreiten des Differenzdrucksollwertes Förderpumpe zurückströmende Reglerrücklaufmenge die Reglerrücklaufmenge verkleinert wird,
steuernden Kolbenschieber, der bei vorherrschendem io Das Schema und die Funktionsweise der bekannten Differenzdrucksollwert kräftemäßig in beiden Stell- Ausführung eines Differenzdruckregelventils gewährrichtungen ausgeglichen ist, und aus einer Membrane leistet jedoch bei Verwendung in größeren Brennstoffbesteht, die auf der einen Seite vom größeren hydrau- regelanlagen mit steigenden Rücklaufmengen ein einlischen Druckpl (Pumpendruck) vor der Blende bzw. wandfreies und zufriedenstellendes Betriebsverhalten vor dem Dösierschlitz und auf der anderen Seite vom 15 nicht mehr. So müßten bei Anwendung des bekannten kleineren hydraulischen Druck ρ 2 hinter der Blende Prinzips die größeren Störkräfte, hervorgerufen durch bzw. hinter dem Dosierschlitz sowie vom Druck einer vermehrte mechanische Reibungs- und Strömungsden Differenzdruck ausgleichenden Feder (Differenz- einflüsse, mit einer im Durchmesser größeren Memdruckfeder) belastet ist. brane aufgefangen werden. Zusätzlich zu der durch die

Bei Brennstoffregelanlagen von Gasturbinentrieb- 20 vergrößerte Membranwirkfläche nötigen Verstärkung werken ist es nach den beiden deutschen Patentschriften der die erhöhte Differenzkraft ausgleichenden Feder 1 096 119 und 1 099 802 bekannt, einer aus einem müßte außerdem diese Differenzdruckfeder in ihrer Dosierschlitz und Dosierkolben bestehenden Brenn- Wirkung weicher ausgelegt werden, um die ohnehin Stoffdosiereinrichtung ein Rücklaufregelventil zuzuord- durch ihre Federcharakteristik vorhandene schädliche nen, das die Aufgabe hat, die überschüssige Brennstoff- 25 Proportionalität bei vergrößerten Steuerwegen über menge einer drehzahlabhängigen, mengenmäßig nicht den ganzen Regelbereich nicht noch weiter anwachsen geregelten Förderpumpe von deren Druckseite zu deren zu lassen. Mit Rücksicht auf all diese Umstände würde Saugseite hin abzusteuern und dabei den am Dosier- eine solche hydraulische Regeleinrichtung zur Steueschlitz auftretenden Differenzdruck in seinem Wert un- rung der Reglerrücklaufmenge, um den Differenzabhängig von der Stellung des Dosierkolbens bzw. 30 druck am Dosierschlitz konstant zu halten, nicht nur vom jeweiligen Öffnungsquerschnitt des Dosier- verhältnismäßig lang, sondern auch in ihrem Betriebsschlitzes konstant zu halten. verhalten ungenau werden.

Durch einen konstanten Differenzdruck am Dosier- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein schlitz, der ganz allgemein eine gesteuerte (in ihrem Differenzdruckregelventil mit einem solchen Aufbau Öffnungsquerschnitt variable) Blende darstellt, wird 35 zu schaffen, der die Nachteile der bekannten Auserreicht, daß die in der zu den Einspritzdüsen in der führungen vermeidet und auch bei verhältnismäßig Brennkammer führenden Düsenzulaufleitung strö- großen abzusteuernden Rücklaufmengen ein einwandmende Brennstoffmenge lediglich eine Funktion des freies Betriebsverhalten des Regelventils im gesamten jeweiligen Öffnungsquerschnitts am Dosierschlitz ist, Regelbereich bzw. über den ganzen Steuerweg, unabunabhängig von der Drehzahl der nicht mengenmäßig 40 hängig von dessen Länge bei gedrängtem Bauvolumen geregelten Brennstofförderpumpe. Das Rücklaufregel- und insbesondere relativ kleiner Baulänge gewährventil zum Konstanthalten des Differenzdruckes am leistet.

Dosierschlitz besteht im bekannten Fall hauptsäch- Zur Lösung der Aufgabe wird gemäß der Erfindung Hch aus einem Kolbenschieber mit dem eigentlichen vorgeschlagen, den die Reglerrücklaufmenge steuern-Steuerkolben und einer mit dieser Kolbeneinheit fest 45 den Kolbenschieber als eine von der Membrane geverbundenen und im Ventilgehäuse fest eingespannten steuerte Servovorrichtung auszubilden, die mit einer elastischen Membrane, die auf ihrer einen Seite vom in der jeweiligen Stellrichtung wirksamen Kolbenhöheren hydraulischen Druckpl vor dem Dosier- fläche, Kolbenteilfläche oder mit entsprechend wirkschlitz (Pumpendruck) beaufschlagt und deren andere samen Kolbenteilflächen eine oder mehrere Servo-Seite durch den nach dem Dosierschlitz vorherr- 50 druckkammern zur Aufnahme eines aus dem hydrauschenden niedrigeren hydraulischen Druck pl sowie Iischen Kreislauf vor der Blende bzw. vor dem Dosierdurch eine Differenzdruckausgleichsfeder belastet ist. schlitz entnommenen Arbeitsmittels mit einem zwischen Am Kolbenschieber greift ferner auf seiner einen Stirn- dem höheren hydraulischen Druck ρ 1 vor dem fläche der Druck pl vor dem Dosierschlitz und auf Dosierschlitz und dem niedrigeren hydraulischen seiner anderen Stirnfläche zusammen mit der Diffe- 55 Druck pl nach dem Dösierschlitz liegenden variablen renzdruckausgleichsfeder der Druck-2 nach dem Servoverstelldruckpv begrenzt, der bei auftretenden Dosierschlitz an. Bei bestehendem Differenzdruck- Regelabweichungen durch ein von der Steuermemsollwert sind die in der einen Richtung und die in brane betätigtes Steuerventil moduliert wird.
Gegenrichtung an der Membrane und am Kolben- In Weiterbildung der Erfindung weist das Differenzschieber angreifenden Kräfte ausgeglichen, der durch 60 druckregelventil zwei durch die Steuermembrane vonseine Bewegungen den Querschnitt einer Absteuer- einander getrennte Steuerdruckräume auf, und zwar bohrung mehr oder weniger öffnet, um so die zur einen mit dem nach dem Dosierschlitz verlaufenden Förderpumpe zurückströmende Reglerrücklaufmenge Leitungsabschnitt verbundenen, einen niedrigeren hyzu variieren, mit dem Zweck, den Differenzdruck am draulischen Druck/;2 aufweisenden Steuerdruckraum Dosierschlitz unabhängig von der Stellung des Do- 65 und einem mit dem vor dem Dosierschlitz verlaufenden sierkolbens konstant zu halten. Bei der Leistungsrege- Leitungsabschnitt verbundenen, einen höheren hylung des Triebwerks durch Stellbewegungen des Do- draulischen Druck pl aufweisenden Steuerdruckraum, sierkolbens über dem Dosierschlitz treten Regelab- der mit der Servodruckkammer bzw. den Servodruck-

kammern in Verbindung steht, die zur Erzeugung des variablen Servoverstelldruckes von dem der Steuermembrane zentral zugeordneten Steuerventil über einen variablen Ventilquerschnitt α in dem Sinne gesteuert wird, daß bei Überschreiten des Differenzdrucksollwertes sich der Ventilquerschnitt α vergrößert, während bei Unterschreiten des Differenzdrucksollwertes der Ventilquerschnitt α gesperrt wird bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer Verbindung zwischen der Servodruckkammer bzw. den Servo- ίο druckkammern und dem Steuerdruckraum mit dem niedrigeren hydraulischen Druck/?2 über eine gedrosselte Steiierbohrung in der Steuermembrane bzw. im Steuerventil.

Ein die Erfindung weiterbildendes Merkmal besteht ferner darin, die Steuermembrane dem Kolbenschieber zuzuordnen und in diesem einzuspannen. Durch die so gebildete komplette Steuer-Servokolbeneinheit vereinfacht sich der konstruktive Ausbau des feststehenden Reglergehäuses.

Ferner besteht die Möglichkeit, die Steuermembrane in an sich bekannter Weise getrennt vom beweglichen Kolbenschieber im feststehenden Gehäuse einzuspannen. Dabei läßt sich in vorteilhafter Weise das Widerlager der Differenzdruckfeder zur Einstellung bzw. Änderung ihrer Vorspannung von außen her verstellbar anordnen, so daß die Veränderung der Vorspannung der Differenzdruckfeder auch während des Betriebes des Differenzdruckregelventils vorgenommen werden kann.

Damit für die einzelnen Einrichtungen des Differenzdruckregelventils die günstigste Lokalisierung innerhalb des gesamten Brennstoffregelsystems geschaffen wird, wird weiter vorgeschlagen, die Servoeinrichtung des Differenzdruckregelventils bzw. Kolbenschieber dem Förderpumpenaggregat und die den variablen Servoverstelldruck pv zum Stellen des Kolbenschiebers erzeugende Steuereinrichtung dem Regler bzw. der Dosiereinrichtung zuzuordnen und den variablen Servoverstelldruck pv über eine Druckleitung zu einer einerseits vom Kolbenschieber begrenzten Servodruckkammer zu übertragen. In Ausgestaltung hierzu ist der Kolbenschieber als Einstufenkolben ausgeführt, der in der Richtung, in der die Absteuerbohrungen freigegeben werden, auf seiner kleineren Stirnfläche vom Pumpendruck und gleichgerichtet hierzu auf seiner Ringfläclie vom variablen Servoverstelldruck pv belastet wird, während in der anderen Richtung der nach dem Dosierschlitz vorherrschende niedrige hydraulische Druck/)2 sowie eine Servodruckausgleichsfeder angreift. Die dadurch erzielten Vorteile gehen aus der Zeichnungsbeschreibung hervor.

Das erfindungsgemäße Differenzdruckregelventil ist auch anwendbar als Rücklaufregelventil zur Erzielung einer konstanten Rücklaufmenge über den ganzen Regelbereich, unabhängig vom variablen Zulaufdruck bzw. einer variablen Zulaufmenge zu einem vor dem Rücklaufregelventil angeordneten hydraulischen Verbraucher, z. B. Brennstoffeinspritzdüsen gemäß der bereits genannten deutschen Patentschrift 1 099 802. Dabei wird der Differenzdruck an einer dem Differenzdruckregelventil zugeordneten starren Blende konstant gehalten.

Mit der Erfindung ist der generelle Vorteil verbunden, daß unabhängig von der jeweiligen Regelstellung bzw. vom zurückgelegten Verstellweg des kraftverstärkt betätigten, die Rücklaufmenge steuernden Kolbenschiebers die Steuerausschläge der nur als Meßfühler und Steuerglied fungierenden Membrane, durch die der variable Servoverstelldruck zum Bewegen des Kolbenschiebers erzeugt und moduliert wird, und gleichzeitig die Wege der Differenzdruckfeder jeweils von ihrer neutralen Ausgangslage weg in so geringen Grenzen gehalten werden können, daß die der Steuermembrane und der Differenzdruckfeder natürlicherweise anhaftende Proportionalität die Regelabläufe nicht zu stören und nicht in ihrer Genauigkeit ungünstig zu beeinflussen vermag.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Differenzdruckregelventile für Brennstoffregelanlagen von Gasturbinentriebwerken dargestellt.

Gemäß F i g. 1 der Zeichnung ist in einem Gehäuse 1 eines Brennstoffreglers eine Brennstoffdosiereinrichtung 2 vorgesehen, die im wesentlichen aus einem Dosierkolben 3 und einem von diesem gesteuerten Dosierschlitz 4 besteht. Angetrieben wird der Dosierkolben 3 von einem Stellkolben 5, der einerseits durch eine Rückstellfeder 6 und andererseits durch ein hydraulisches Druckmittel 7 belastet wird, dessen jeweilige Druckhöhe abhängig ist von der vorgewählten Leistung bzw. einzuspritzenden Brennstoffmenge. Der Dosierschlitz 4 liegt in einem hydraulischen Regelkreislauf, im Beispielsfall in einem Brennstoffregelkreislauf, wobei der vor dem Dosierschlitz 4 verlaufende Leitungsabschnitt 8 unter dem Druck einer nicht dargestellten, drehzahlabhängigen, nicht msngengeregelten Förderpumpe oder äquivalenten Druckquelle steht und der nach dem Dosierschlitz 4 verlaufende Leitungsabschnitte 9 zu nicht gezeigten Brennstoffeinspritzdüsen führt, die in einer Brennkammer installiert sind. Einzelheiten einer solchen Brennstoffregelanlage gehen aus den beiden deutschen Patentschriften 1 096 119 und 1 099 802 hervor. Der Dosierschlitz 4 stellt im allgemeinen Sinn eine in ihrem Querschnitt gesteuerte Blende dar, vor der ein höherer Druck/»1, und zwar der Pumpendruck, und nach der ein niedrigerer Druck/)2 herrscht; der dabei bestehende Differenzdruck soll durch das nachfolgend beschriebene Differenzdruckregelventil über den ganzen Regelbereich bzw. Leistungsbereich der Regelanlage als Differenzdrucksollwert konstant gehalten werden. Das Differenzdruckregelventil steuert die jeweilige, zur Saugseite der Pumpe zurückströmende Reglerrücklaufmenge R und besteht hauptsächlich aus einem Kolbenschieber, nach F i g. 1 in Form eines Zweistufenkolbens 10 mit einem ersten Kolbenteil 11, der mit seinem äußeren Ende den eigentlichen Steuerkolben SK bildet, der die kleinere Stirnfläche 12 des Zweistufenkolbens 10 aufweist, ferner mit einem zweiten Kolbenteil 13, der die kleinere Ringfläche 14 bildet, und schließlich mit einem dritten Kolbenteil 15, der auf seiner axial inneren Seite die größere Ringfläche 16 und auf seiner axial äußeren Seite zusammen mit einem Deckel 17 und einer Ringmutter 18 die größere Stirnfläche 19 des Zweistufenkolbens 10 bildet. Dsr dem dritten Kolbenteil 15 zugeordnete Deckel, im folgenden als Steuerventildeckel 17 bezeichnet, weist eine zentrale Durchlaufbohrung 20 auf und dient dazu, mit Hilfe der Ringmutter 18 eine Steuermembrane 21 einzuspannen, die zentral ein Steuerventil 22 trägt, in dem eine als Drosselbohrung ausgeführte Steuerbohrung 23 vorgesehen ist. Die Steuermembrane 21 unterteilt den innerhalb des zweiten Kolbenteiles 15 angeordneten Hohlraum in zwei Steuerdruckräume 24 und 25. Der Steuerdruckraum 24 steht mit dem vor dem Dosier-

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schlitz 4 gelegenen Leitungsabschnitt 8 über einen Die kleinere Stirnfläche 12 und die kleinere Ring-Ringraum 26 und Zulaufkanäle 27 und 27a und über fläche 14 des Zweistufenkolbens 10 sind zusammen einen Ringraum 28 sowie über Zulauf bohrungen 29 flächenmäßig gleich der größeren Ringfläche 16, welche in der Steuermembrane 21 und Zulauf bohrungen 39 gleich der Hälfte der größeren Stirnfläche 19 ist.
im Steuerventildeckel 17 in Verbindung, während der 5 Bei einer durch Überschreiten des Differenzdruck-Steuerdruckraum 25 mit dem nach dem Dosierschlitz 4 soliwertes charakterisierten Regelabweichung infolge gelegenen Leitungsabschnitt 9 über einen zentralen einer absoluten oder relativen Erhöhung des Pumpen-Kolbenkanal 31, einen Ringraum 32, einen Kanal 33 druckes bzw. Verkleinerung des freien Querschnitts und einen Ringraum 34 verbunden ist. Die Steuermem- des Dosierschlitzes 4 steigt bzw. überwiegt der Druck ρ 1 brane21 ist also einerseits (von rechts) durch den io im Steuerdruckraum 24 gegenüber dem Druck/?2 im höheren hydraulischen Druck pl vor dem Dosier- Steuerdruckraum 25 und verstellt die Steuermembrane schlitz 4 und andererseits (von links) durch den niedri- 21 nach links, so daß der Ventilquerschnitt α vorübergeren hydraulischen Druck-2 nach dem Dosier- gehend vergrößert wird. Dadurch erhöht sich vorschlitz 4 sowie zusätzlich durch eine den Differenz- übergehend der Druck in der Servodruckkammer 37, drucksollwert ausgleichende Differenzdruckfeder 35 15 so daß der Zweistufenkolben 10 weiter nach links gebelastet, so daß bei vorherrschendem Differenzdruck- schoben wird. Somit erhöht sich die Anzahl der vom soliwert sich die Steuermembrane 21 im Gleichge- Steuerkolben SK freigegebenen Absteuerbohrungen 42 wicht befindet. Der zentrale Kolbenkanal 31 erstreckt und vergrößert sich die abgesteuerte Rücklaufmenge R, sich bis zur kleineren Stirnfläche 12, so daß diese unter wodurch sich der Druck vor dem Dosierschlitz 4 dem niedrigeren Druck p2 des Leitungsabschmttes 9 20 vermindert, und zwar so lange, bis der Differenzdrucksteht, der gleichzeitig an der kleineren Ringfläche 14 sollwert wieder erreicht ist, bei dem die Steuermemangreift, während auf der größeren Ringfläche 16 der brane 21 und das Steuerventil 22 wieder ihre neutrale höhere hydraulische Druck pl des Leitungsabschnit- Ausgangsregelstellung einnehmen. Gleichzeitig stellt tes 8 in der gleichen Richtung lastet. sich auch der variable Arbeitsdruck pv in der Servo-Zwischen der größeren Stirnfläche 19 des Zwei- 25 druckkammer 37 wieder auf seinen neutralen Gleichstufenkolbens 10 und einem Gehäusedeckel 36 be- gewichtsdruck ein, der durch die Sollwertgleichung
findet sich eine Servodruckkammer 37, die aus dem

Steuerdruckraum24 über die Durchlaufbohrung20 _{pv =} P ¹ +Z⁷²

mit Druckmittel versorgt wird, dessen Druckhöhe mit 2

Hilfe des Steuerventils 22 durch Vergrößerung oder 30 definiert ist.

Verkleinerung des Ventilquerschnitts a, der zwischen Bei einer auftretenden Regelabweichung, die durch dem Steuerventil 22 und dem um die Durchlauf boh- Unterschreiten des Differenzdrucksollwertes charakterirung20 befindlichen Ringbereich des Steuerventil- siert ist, sei es durch Druckabfall der Förderpumpe deckeis 17 gebildet wird, bei Regelabweichungen bzw. oder Vergrößerung der freien Querschnittsfläche des Abweichungen vom vorbestimmten Differenzdruck- 35 Dosierschlitzes 4 durch Stellbewegungen des Dosiersollwert verändert wird. kolbens 3 in Richtung »größere Brennstoffmenge«, Zwischen den beiden Zulaufkanälen 27 und 27a ist steigt der Druck p2 im Steuerdruckraum 25 relativ eine in ihrem Strömungsquerschnitt mit Hilfe eines oder absolut gegenüber dem Druck/? lim Steuerdruckan einer Stellschraube 38 befindlichen Konus 38 a ver- raum 24, wodurch der Ventilquerschnitt α verkleinert änderliche Vordrossel 39 eingebaut, durch die der ge- 40 bzw. ganz geschlossen wird, so daß vom Steuerdruckwünschte Differenzdrucksollwert einstellbar ist. Im raum 24 zur Servodruckkammer 37 keine Zuströmung mittleren Bereich schließt der Kolbenteil 11 einen von Druckmittel mehr erfolgt. Dagegen findet ein Absteuerraum 40 ein, der mit dem Leitungsabschnitt 8 Druckausgleich zwischen dem Steuerdruckraum 25 über nicht näher bezeichnete Kanäle und Ringräume und der gegenüber letzterem unter einem höheren in Verbindung steht. Der Absteuerraum 40 ist über 45 Druck stehenden Servodruckkammer 37 durch Rückmehrere in einer Kolbengleitbüchse 41 angeordnete strömung von Druckmittel über die Steuerbohrung 23 Absteuerbohrungen 42, die vom Steuerkolben SK ge- statt, d. h., durch Druckabsenkung in der Servodrucksteuert werden, mit einer Rücklauf leitung 43 verbun- kammer 37 wird eine von links auf den Zweistufenden, die zur Saugseite der Förderpumpe führt. kolben 10 wirksame Kraftkomponente frei, die diesen Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Diffe- 50 nach rechts schiebt, so daß zusätzlich mehrere von den renzdruckregelventils ist wie folgt: Absteuerbohrungen 42 ganz oder teilweise geschlossen Bei vorherrschendem Differenzdrucksollwert be- werden, wodurch die über die Rücklaufleitung 43 zur finden sich der Zweistufenkolben 10 und die Steuer- Saugseite der Pumpe zurückströmende Rücklaufmembrane 21 in ihren Stellungen im Gleichgewicht, menge R vermindert und der Druck vor dem Dosierd. h., die auf diesen beiden Bauteilen 10 und 21 beid- 55 schlitz 4 erhöht wird, so lange, bis sich der Differenzseitig lastenden Kräfte heben sich gegenseitig auf. drucksollwert am Dosierschlitz 4 wieder einstellt.
Dabei erfolgt in geringen Mengen ein Strömen von Abweichend von der Ausführung nach F i g. 1, ist Druckmittel vom Steuerdruckraum 24 über den ent- gemäß F i g. 2 der Kolbenschieber als Einstufenkolben sprechend eingestellten Ventilquerschnitt α und die 50 mit nur einer Kolbenringfläche 51 ausgeführt. Durchlauf bohrung 20 zur Servodruckkammer 37—wo- 60 Außerdem sind hierbei zwei einzelne, über Bohrungen bei ein Druckabfall auftritt — und von dieser über die 52 und 53 zusammenhängende Servodruckkammern 57 gedrosselte Steuerbohrung 23 in den Steuerdruck- und 57 a vorgesehen, wobei das Arbeitsdruckmittel der raum 25. In der Servodruckkammer 37 baut sich bei einen Servodruckkammer 57 die kleinere (rechte) bestehendem Soll-Regelzustand (vorherrschendem Kolbenstirnfläche 54 und das Arbeitsdruckmittel der Differenzdrucksollwert) ein Druck pv nach folgender 65 anderen Servodruckkammer 57a die Ringfläche 51 des Gleichung auf: Einstufenkolbens 50 belastet. Die größere (linke) Stirn- p\ + p2 fläche 55 des Zweistufenkolbens 50 ist abweichend von P^v — Z · der Fig. 1 durch den nach dem Dosierschlitz4

Claims (18)

1. 7 8

   herrschenden niedrigeren Druck/?2 und zusätzlich linken Ende auf einem mit einer Bohrung 89 versehedurch eine Servodruckausgleichsfeder 56 belastet, die nen, auf der Ventilmembrane 80 aufsitzenden Druckin einem Servodruckausgleichsraum 58 angeordnet ist, stück 90 lastet und die sich mit ihrem rechten Ende auf der nach außen hin durch einen Gehäusedeckel 59 ge- einem kegelförmigen Federwiderlager 91 abstützt, in schlossen ist. Die Verbindung zwischen dem Servo- 5 der zentral eine Durchtrittsbohrung 92 angeordnet ist. druckausgleichsraum 58 und dem nach dem Dosier- Die Vorspannung der Schließfeder 88 ist kleiner als der schlitz 4 verlaufenden Leitungsabschnitt 9 erfolgt über Pumpendruck, d. h. während des Betriebes des Triebeinen Kanal 60 und den Ringraum 34; die Verbindung werks bzw. der Regelanlage wird der Ventilspalt b des Steuerdruckraumes 24 mit dem vor dem Dosier- vom Pumpendruck selbsttätig offengehalten, während schlitz 4 verlaufenden Leitungsabschnitt 8 erfolgt über io nach Abschalten des Triebwerks bei abfallendem den Ringraum 26, einen Rücklaufkanal 61, einen Pumpendruck der Ventilspalt b durch die Schließ-Rücklauf ringraum 62, Rücklauf bohrungen 63, den Ab- feder 88 geschlossen wird, so daß bei durch ihre Massensteuerringraum 40 und eine Bohrung 64. Die Diffe- trägheit in ihrer Drehzahl auslaufenden Förderpumpe renzdruckfeder 35 stützt sich mit ihrem äußeren Ende und bei geschlossenem Dosierspalt 4 auch kein Brennauf eine im Einstufenkolben 50 eingeschraubte Stell- 15 stoff unerwünscht über den Ventilspalt b, den Servokappe 65 ab, mit der die Vorspannung der Differenz- druckausgleichsraum 75, die Drosselaustrittsbohrung druckfeder 35 eingestellt werden kann. Der Steuer- 76, den Kanal 77 und den Ringraum 34 zum Leitungsraum 25 ist mit dem Servodruckausgleichsraum 58 abschnitt 8 und damit zu den Brennstoffeinspritzdüsen über eine zentrale Öffnung 65 a in der Stellkappe 65 gelangen kann.

   verbunden. Die Regelabläufe erfolgen analog wie 20 Gemäß F i g. 4 ist das Rücklaufregelventil in Form nach Fig. 1. eines Einstufenkolbens 100 (Kolbenschieber) dem Gemäß den F i g. 3 und 3 a ist der Kolbenschieber Förderpumpenaggregat 101 und nicht, wie nach den analog wie nach F i g. 2 als Einstufenkolben 70 mit F i g. 1, 2 und 3, 3 a, der Brennstoff dosiereinrichtung 2 nur einer Ringfläche 51 ausgeführt. Auch sind hierbei bzw. dem Brennstoffregler als solchem zugeordnet, zwei einzelne, über Verbindungsbohrungen 71 und 25 so daß die abzusteuernde Reglerrücklaufmenge R nicht 72 zusammenhängende Servodruckkammern 57 und zuerst von der Brennstofförderpumpe 102 bis zum 57 a vorgesehen, wobei das bei Regelabweichungen in Brennstoffregler bzw. zur Dosiereinrichtung 2 und seiner Druckhöhe variable Arbeitsmittel in der einen wieder zur Förderpumpe 102 zurückgefördert zu Servodruckkammer 57 die kleinere (linke) Stirn- werden braucht. Mit dieser Maßnahme ist neben einer fläche 54 und das Arbeitsmittel in der anderen Servo- 30 Einsparung an Pumpenleistung eine Querschnittsverdruckkammer 57 a die Ringfläche 51 des Einstufen- minderung der von der Förderpumpe 102 zur Dosierkolbens 70 belastet. Die große (rechte) Kolbenstirn- einrichtung 2 verlaufenden Leitung 8a verbunden. Die fläche 73 schließt zusammen mit einem Gehäuse- Steuermembrane 21 ist, wie nach den F i g. 1, 2 und 3, deckel 74 einen Servodru:kausgleichsraum 75 ein, der 3 a, der Dosiereinrichtung 2 zugeordnet und analog über eine Drosselaustrittsbohrung 76, einen Kanal 77 35 wie nach F i g. 3 gehäusefest eingespannt. Auch kann und den Ringraum 34 mit dem nach dem Dosier- hierbei die Vorspannung der Differenzdruckfeder 35 schlitz 4 verlaufenden Leitungsabschnitt 9 in Verbin- während des Betriebes von außen her verändert werden, dung steht. Innerhalb der größeren Kolbenstufe 78 und zwar durch eine der Stellschraube 87 nach F i g. 3 ist mittels einer Ringmutter 79 eine Ventilmembrane 89 entsprechende Stellkappe 87a durch die ein ii Längsmit einer zentralen Eintrittsbohrung 81 vorgesehen. 40 richtung beweglich gelagerter Stillkolbei 85a axial Der Membranbereich um die Eintrittsbohrung 81 betätigt werden kann. Von dem einen Steuerdruckbildet zusammen mit einem kolbenfesten Sitz 82 ein raum 25 führt eine Verbindungsleitung 103 zu einem Drosselventil. Die Ventilmembrane 80 begrenzt einer- Servodruckausgleichsraum 104, der rechts von der seits eine Ventilkammer 83, die über eine Zulauf- größeren Stirnfläche 105 des Einstufenkolbens 100 bohrung 84, den Absteuerringraum 40 und über nicht 45 liegt, auf die außerdem eine Servodruckausgleichsnäher bezeichnete Kanäle und Ringräume mit dem feder 106 last 5t. An der kleinen (linken) Stirnfläche 110 vor dem Dosierschlitz 4 verlaufenden Leitungsab- des Einstufenkolbens 100 greift der Pumpendruck ρ 1 schnitt 8 verbunden ist. Die Ventilmembrane 80 hat an, während auf der Ringfläche 108 des Einstufeneine solche Federkennung, daß sich mit Rücksicht auf kolbens 100 der bei Regelabweichungen variable Servoden auf ihr lastenden Druck/?1 ein solcher Ventil- 50 verstelldruckpv lastet, der durch das Steuerventil 22 spalt b einstellt, daß während aller Regelsituationen erzeugt und über eine Servodruckleitung 109 in eine im Servodruckausgleichsraum 75 ein zwischen ρ 1 und Servodruckkammer 107 übertragen wird. Auch bei p2 liegender, also konstanter Mitteldruck pm vor- dieser Ausführung verlaufen die Regel vorgänge analog herrscht, der dem andererseits am Kolbenschieber70 wie nach Fig. 1. Der besondere Vorteil dieser Ausangreifenden Servoverstelldruck bei vorherrschendem 55 führung liegt darin, daß beim Anlassen des Trieb-Differenzdrucksollwert das Gleichgewicht hält. Nur in werks der von der Förderpumpe 102 ankommende diesem Zustand gilt die Gleichung pv = pm, die bei Brennstoffschwall das Rücklaufregelventil bzw. den Regelabweichungen nicht mehr besteht, wobei pv vor- Einstufenkolben 100 selber öffnet, sofern sich im übergehend größer oder kleinerem wird. Die Vor- Servodruckausgleichsraum 104 der Servoausgleichsspannung der Differenzdruckfeder 35 ist gemäß F i g. 3 60 druck ρ 2 noch nicht aufgebaut hat. Durch diese Maßauch während des Betriebes von außen her einstellbar. nähme ist es ausgeschlossen, daß beim Anlassen des Zu diesem Zweck stützt sich ihr äußeres Ende auf Triebwerks die Steuermembrane 21 vom Steuerdruckeinen Stellkolben 85 ab, der in einer gehäusefesten raum 24 her durch den Pumpendruck ρ 1 zerstört wird, Führungshülse86 längsbeweglich gelagert ist, in der bevor sich im Steuerdruckraum25 der Druck/?2 aufeine Stellschraube 87 eingesetzt ist, mit deren Hilfe 65 gebaut hat. .
   der Stellkolben 85 axial eingestellt werden kann. Patentansprüche:

   Nach Fig. 3a steht die Ventilmembrane80 unter 1. Differenzdruckregelventil, insbesondere für

   der Vorspannung einer Schließfeder 88, die mit ihrem Brennstoffregelanlagen von Gasturbinentriebwer-

   ken, zum Konstanthalten des Differenzdruckes an einer in ihrem Querschnitt starren oder variablen Blende oder an einem gesteuerten Dosierschlitz, der in einem unter dem Druck einer Förderpumpe stehenden hydraulischen Regelkreislauf liegt, das im wesentlichen aus einem die zur Förderpumpe zurückströmende Reglerrücklaufmenge steuernden Kolbenschieber, der bei vorherrschendem Differenzdrucksollwert kräftemäßig in beiden Stellrichtungen ausgeglichen ist, und aus einer Mem- ίο brane besteht, die auf der einen Seite vom größeren hydraulischen Druckp\ (Pumpendruck) vor der Blende bzw. vor dem Dosierschlitz und auf der anderen Seite vom kleineren hydraulischen Druck /?2 hinter der Blende bzw. hinter dem Dosierschlitz sowie vom Druck einer den Differenzdruck ausgleichenden Feder (Differenzdruckfeder) belastet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der die Reglerrücklaufmenge (R) steuernde Kolbenschieber (IO bzw. 50 bzw. 70 bzw. 100) als eine von der Membrane (Steuermembrane 21) gesteuerte Servovorrichtung ausgebildet ist, die mit einer in der jeweiligen Stellrichtung wirksamen Kolbenfläche (19), Kolbenteilfläche (108) oder mit entsprechend wirksamen Kolbenteilflächen (51 und 54) eine oder mehrere Servodruckkammern (37 bzw. 57, 57 a bzw. 107) zur Aufnahme eines aus dem hydraulischen Kreislauf vor der Blende bzw. vor dem Dosierschlitz (4) entnommenen Arbeitsmittels mit einem zwischen dem höheren hydraulischen Druck (p 1) vor dem Dosierschlitz (4) und dem niedrigeren hydraulischen Druck (p2) nach dem Dosierschlitz (4) liegenden variablen Servoverstelldruck (pv) begrenzt, der bei auftretenden Regelabweichungen durch ein von der Steuermembrane (21) betätigtes Steuerventil (22) moduliert wird.
2. 2. Differenzdruckregelventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei durch die Steuermembrane (21) voneinander getrennte Steuerdruckräume, und zwar einen mit dem nach dem Dosierschlitz (4) verlaufenden Leitungsabschnitt (9) verbundenen, einen niedrigeren hydraulischen Druck (p2) aufweisenden Steuerdruckraum (25) und einen mit dem vor dem Dosierschlitz (4) verlaufenden Leitungsabschnitt (8) verbundenen, einen höheren hydraulischen Druck (pl) aufweisenden Steuerdruckraum (24), der mit der Servodruckkammer (37 bzw. 107) bzw. den Servodruckkammern (57, 57 a) in Verbindung steht, die zur Erzeugung des variablen Servoverstelldruckes von dem der Steuermembrane (21) zentral zugeordneten Steuerventil (22) über einen variablen Ventilquerschnitt (α)

   in dem Sinne gesteuert wird, daß bei Überschreiten des Differenzdrucksollwerts sich der Ventilquerschnitt (α) vergrößert, während bei Unterschreiten des Differenzdrucksollwerts der Ventilquerschnitt (α) gesperrt wird bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer Verbindung zwischen der Servodruckkammer (37 bzw. 107) bzw. den Servodruckkammern (57,57 a) und dem Steuerdruckraum (25) mit dem niedrigeren hydraulischen Druck (p2) über eine gedrosselte Steuerbohrung (23) in der Steuermembrane (21) bzw. im Steuerventil (22).
3. 3. Differenzdruckregelventil nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermembrane (21) dem Kolbenschieber (10 bzw. 50) zugeordnet und in diesem eingespannt ist.
4. 4. Differenzdruckregelventil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Rücklaufmenge (R) steuernde Kolbenschieber als Zweistufenkolben (10) ausgeführt ist, an dessen großer Stirnfläche (19) in der einen Richtung der variable Servoverstelldruck (pv) des Arbeitsmittels angreift, während in der anderen Richtung (Gegenrichtung) auf der kleineren Stirnfläche (12) des Zweistufenkolbens (10) und auf seiner kleineren Ringfläche (14) der nach dem Dosierschlitz (4) herrschende niedrige hydraulische Druck (p2) und auf seiner größeren Ringfläche (16) der vor dem Dosierschlitz (4) herrschende höhere Druck (pl) lastet, wobei die kleinere Stirnfläche (12) und die kleinere Ringfläche (14) zusammen flächenmäßig gleich der größeren Ringfläche (16) sind und die Hälfte der größeren Stirnfläche (19) einnehmen (Fig.l).
5. 5. Differenzdruckregelventil nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Zweistufenkolben (10) innerhalb des Kolbenteiles (13) ein Hohlraum vorgesehen ist, der durch die Steuermembrane (21) in den einen, den niedrigeren hydraulischen Druck (p 2) aufweisenden Steuerdruckraum (25) und in den anderen, den höheren hydraulischen Druck (pl) aufweisenden Steuerdruckraum (24) aufgeteilt ist, der gegenüber der benachbarten Servodruckkammer (37) durch einen Deckel, dem Steuerventildeckel (17), begrenzt ist, in dem eine zur Servodruckkammer (37) führende Durchlaufbohrung (20) angeordnet ist, wobei der diese umgebende Deckelbereich den Ventilquerschnitt (α) einerseits begrenzt und einen Sitz für das Steuerventil (22) bildet.
6. 6. Differenzdruckregelventil nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der die Rücklaufmenge (R) steuernde Kolbenschieber als Einstufenkolben (50) ausgeführt ist, an dessen kleiner Stirnfläche (54) und an dessen Ringfläche (51) in der einen Richtung der variable Servoverstelldruck (pv) des in zwei Servodruckkammern (57 und 57 a) vorgesehenen Arbeitsmittels angreift, während die große Stirnfläche (55) des Einstufenkolbens (50) vom niedrigeren hydraulischen Druck (p 2) und gleichzeitig von einer Servodruckausgleichsfeder (56) in der anderen Richtung (Gegenrichtung) belastet ist (F i g. 2).
7. 7. Differenzdruckregelventil nach Anspruch 6, daduich gekennzeichnet, daß als Federwiderlager für die Differenzdruckfeder (35) eine durch ein Gewinde im Einstufenkolben (50) einstellbar geführte Stellkappe (65) vorgesehen ist.
8. 8. Differenzdruckregelventil nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß gegenüber der größeren Stirnfläche (55) des Einstufenkolbens (50) ein Gehäusedeckel (59) angeordnet ist, der zur Abstützung der Servodruckausgleichsfeder (56) dient und einen Servodruckausgleichsraum (58) begrenzt, der über eine Öffnung (65 a) in der Stellkappe (65) mit dem niedrigeren hydraulischen Druck (p2) aufweisenden Steuerdruckraum (25) in Verbindung steht.
9. 9. Differenzdruckregelventil teilweise nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die große Stirnfläche (73) des Einstufenkolbens (70) einen Servodruckausgleichsraum (75) begrenzt, in dem ein zwischen dem höheren hydraulischen Druck (pl) und dem niedrigeren hydraulischen

   Druck (/72) liegender konstanter Mitteldruck {pm) vorherrscht, der bei vorherrschendem Differenzdrucksollwert dem augenblicklichen Druck des Arbeitsmittels in der Servodruckkammer bzw. in den Servodruckkammern (57 und 57 a) gleich ist (F i g. 3 und 3 a).
10. 10. Differenzdruckregelventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der großen Stirnfläche (73) des Kolbenschiebers (70) eine dem Servodruckausgleichsraum (75) in Strömungsrichtung vorgelagerte Ventilkammer (83) vorgesehen ist, die mit dem vor dem Dosierschlitz (4) verlaufenden Leitungsabschnitt (8) in Verbindung steht und die zum Servodruckausgleichsraum (75) hin durch eine mit einer zentralen Durchlaufbohrung (81) versehene Ventilmembrane (80) gesteuert wird, die so eingestellt ist, daß von der Ventilkammer (83) zum Servodruckausgleichsraum (75) hin ein Druckabfall bis zum Mitteldruck {pm) erfolgt.
11. 11. Differenzdruckregelventil nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Servodruckausgleichsraum (75) mit dem nach dem Dosierschlitz (4) verlaufenden Leitungsabschnitt (9) über eine Drosselaustrittsbohrung (76) verbunden ist.
12. 12. Differenzdruckregelventil nach Anspruch 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilmembrane (80) durch eine Schließfeder (88) belastet ist, deren Vorspannung unter dem Pumpenbetriebsdruck liegt (F i g. 3 a).
13. 13. Differenzdruckregelventil nach Anspruch 1, 2 und gegebenenfalls nach Anspruch 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermembrane (21) in an sich bekannter Weise getrennt vom beweglichen Kolbenschieber (70 bzw. 100) im feststehenden Gehäuse (1) eingespannt ist und daß das Widerlager (85 bzw. 85 a) der Differenzdruckfeder (35) zur Einstellung bzw. Änderung ihrer Vorspannung von außen her verstellbar ist (F i g. 3 und 4).
14. 14. Differenzdruckregel ventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß als bewegliches Widerlager für die Differenzdruckfeder (35) im feststehenden Gehäuse (1) ein Stellkolben (85 bzw. 85 a) geführt ist, der mittels einer von außen zu betätigenden Stellschraube (87) bzw. Stellkappe (87 a) verstellbar ist.
15. 15. Differenzdruckregelventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, gekennzeichnet durch seine Verwendung als mit einer starren Blende zusammenarbeitendes Rücklaufregelventil zur Erzielung einer konstanten Rücklaufmenge über den ganzen Regelbereich unabhängig von einem variablen Zulaufdruck bzw. einer variablen Zulaufmsnge zu einem hydraulischen Verbraucher, z. B. zu Brennstoffeinspritzdüsen.
16. 16. Differenzdruckregelventil nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß sein Servoteil bzw. der Kolbenschieber (100) dem Förderpumpenaggregat (101), während die den variablen Servoverstelldruck {pv) zum Stellen des Kolbenschiebers (100) erzeugende Steuereinrichtung (21, 22, 23, 24, 25 und ä) dem Regler bzw. der Dosiereinrichtung (2) zugeordnet ist und daß der variable Servoverstelldruck {pv) über eine Druckleitung (109) zu einer einerseits vom Kolbenschieber (100) begrenzten Servodruckkammer (107) übertragen wird (F i g. 4).
17. 17. Differenzdruckregelventil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenschieber als Einstufenkolben (100) ausgeführt ist und daß dieser in der Richtung, in der er die Absteu;rbohrungen (42) freigibt, auf seiner kleinen Stirnfläche (110) vom Pumpendruck (pl) und gleichgerichtet hierzu auf seiner Ringfläche (108) vom variablen Servoverstelldruck {pv) belastet wird, während in der anderen Richtung an der großen Stirnfläche (105) des Einstufenkolbens (100) der nach dem Dosierschlitz (4) vorherrschende niedrige hydraulische Druck {p2) sowie eine Servodruckausgleichsfeder (106) angreift.
18. 18. Differenzdruckregel ventil nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Voreinstellung des Differenzdrucksollwerts zwischen dem vor dem Dosierschlitz (4) verlaufenden Leitungsabschnitt (8) und dem mit diesem in Verbindung stehenden Steuerdruckraum (24) eine in ihrem Durchströmquerschnitt veränderliche Strömungsdrossel (39) angeordnet ist.

    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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