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Vorrichtung zum Ausgleichen von Rückstellmomenten an einer Bedienwelle
für die Regeleinrichtung eines Gasturbinentriebwerkes.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausgleichen von Rückstellmomenten
an einer Bedienwelle für die Regeleinrichtung eines Gasturbinentriebwerkes.
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Die Rückstellmomente können an einer Bedienwelle entstehen, wenn ein
federbelastetes Funktionsglied beispielsweise mittels eines Zahnritzels, eines Nockens
oder eines Kurbelarmes betätigt wird.
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bei Regeleinrichtungen für Gasturbinentr erwerke verwendete, fe-Kierbelastete
Funkticnsglieder (Ventile, Fliehkraftpendel odgl.) werden oft von außen durch des
Drehen einer zelle, welche Nocken, Zahnritzel oder Kurbelarme aufweist, bedient.
Durch das Spannen der Federn dieser Funktionsglieder, etwa in der Art einer Hubbewegung,
muß an der Bedienwelle ein Drehmoment aufgebracht werden, um diese Glieder auf die
jeweiligen Funktionswerte einzustellen.
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Diese Momente können bei langem Hub und großen Federkräften auf solche
Werte anwachsen, daß sie durch eine geeignete Einrichtung abgeglichen werden müssen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, diese Rückstellkräfte, deren Kraftverlauf
über den Drehwinkel der Bedienwelle nicht linear zu sein braucht, durch eine einfache,
betriebssichere Einrichtung abzugleichen. Außerdem soll die Bedienwelle durch diese
Vorrichtung an verschiedenen Drehwinkelpunkten (z.B. Start, Leerlauf) arretiert
werden können.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe besteht die Erfindung bei einer
Vorrichtung nach der eingangs genannten Gattung hauptsächlich darin, daß ein oder
mehrere Schwenkhebel mittels Vorspannung einer Feder über einen Kurbelarm Gegenmomente
an der Bedienwelle erzeugen.
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In weiterer Ausgestaltung er Erfindung kann der Schwenkhebel eine
gerade oder kurvenförmige Gleitbahn für eine Rolle des an der Bedienwelle befestigten
Kurbelarmes aufweisen.
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Die Erfindung ermöglicht somit, daß bei Betätigung der nezienwelle
ein oder mehrere Schwenkhebel mittels deren gerader oder kurvenförmiger Gleitflächen
huber den Kurbelarm und, unter Berücksichtigling eines bestimmten inkeiweges der
Schwenkhebel, in Abhangigkeit einer jeweils zugeordneten Federvorspannung die Rückstellmomente
der Bedienwelle ausgleichen, welche durch das Anwachsen oder Nachlassen der Kräfte
von federbelasteten Funktionsgliedern, welche mittels der Bedienwelle betätigt werden,
entstehen.
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Um zu erreichen, daß die Bedienwelle infolge der Ausgleichskräfte
selbsttätig in eine vorbestimmte Winkelstellung gerückt und in dieser Stellung arretiert
ist, kann,gemäS einem weiteren Merkmal der Erfindung, der Schwenkhebel als Rasten
wirksame Ausnehmungen auf weisen.
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In zweckmäßifer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes soll weiter
d-ie Vorspannung der Feder außerhalb der Vorrichtung einstellbar sein.
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An Hand der Zeichnungen st die Erfindung nachfolgend näher erläutert;
in den Zeichnungen ist Fig. 1 eiii Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zum Ausgleichen von Rückstellmomenten an einer Bedienwelle, Fig. 2 ein Längssciinitt
der in Figur 1 dargestellten Kompensationseinrichtung und Fig.3 ein die Wirkungsweise
der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher erläuterndes Diagramm.
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Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung besteht aus einer um einen
be@@@ angenommenen Winkelbetrag @ mittels eines Mebels
1 verschwenkbaren
Bedienwelle 2. An der dem Hebel 1 gegenüberliegenden Seite ist an der Bedienwelle
2 ein Verstellhebel 5 befestigt. In einem Langloch 4 dieses Verstellhebels 9 ist
ein mit einer Rolle 5 ausgestatteter Bolzen 6 verschieblich gelagert.
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Uber diese Rolle wird die von dem Hebel 1 eingeleitete Verstellbewegung
der Bedienwelle 2 auf ein mittels einer Feder 7 belastetes Funktionaglied 8 übertragen.
Dieses Funktionsglied 8 besteht hier beispielsweise aus einem in einer Hülse 9 entgegen
der Wirkung der Feder 7 axial verschieblichen Kolben 10, welcher die vom Hebel 1
verursachte Verstellbewegung auf irgend ein in den Zeichnungen nicht weiter dargestelltes
Regelglied übertragen soll.
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Uber die Rolle 5 wird bei der geschilderten Betätigung des Hebels
ein Rückstellmoment P . L an der Tedienwelle 2 hervorgerufen, verursacht durch die
Rückstellkraft P der Feder 7 des Funktionsgliedes 8 multipliziert mit dem Hebelarm
1 des Verstellhebels 3. Um dieses entstehende Moment P mal L abzugleichen, ist an
der Bedienwelle c, zwischen den lagerstellen 11 und 12, ein Kurbelarm 13 befestigt.
Dieser Kurbelarm 15 gleitet mit einer Rolle 14 entlang einer kurvenförmigen Gleitfläche
15 eines zu einer Kompensationseinrichtung 16 gehörigen Schwenkarmes 17, welcher
unter Vorspannung einer Feder 18 steht. Das über den Kurbelarm 13 von der Bedienwelle
2 her auf die Kompensationseinrichtung 16 übertragene Moment Ü mal L den Funktionsgliedes
@ wird somit an Hand der Vorspannkraft der Feder 10 der Kompensationseinrichtung
16 abgeglichen. Die Kompensationseinrichtung erzeugt somit ein Gegenmoment
an
der Bedienwelle 2. Weiter ist aus Figur 1 entnehmbar, daß der Schwenkarm 17 als
Rasten wirksam Ausnehmungen 19, 20 für die Rolle 14 enhält, um auf diese Weise die
Bedienwelle 2 in verschiedenen Stellungen zu arretieren. Darüber hinaus ist es vorgesehen,
die Vorspannung der zur Kompensationseinrichtung 16 gehörigen Feder 18 verändern
zu können.
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Hierzu ist an Hand der Figur 2 die in Figur 1 widergegebene Kompensationseinrichtung
16 als Schnittbild näher erläutert. Der Schwenkhebel 17 ist auf einer fest angeordneten
Welle 21 gelagert.
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In den Schwenkhebel 17 greift ein Ende 22 der Feder 18 ein, welche
auf einer die Welle 21 verdrehbar umschließenden Hülse 23 angeordnet ist. Das andere
Ende 24 der Feder 18 greift ein einen die Welle 21 umschließenden und an dieser
befestigten Ring 25 ein. Weiter durchsagen die Hülse 23 und die Welle 21 eine zur
Vorrichtung (Figur 1) gehörige Gehäusewand 26.
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Um die Feder 18 von außen weiter vorspannen zu können, ist außerhalb
der Gehäusewand 26 eine die Hülse 23 umschließende und an dieser befestigte Verstellmutter
27 vorgesehen, welche mit zwei Rasten 2@, 29 in Bohrungen 29', @0 der Gehäusewand
26 eingreift.
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Koaxial zur @ängsachse 27' der Kompensationseinrichtung 18 sollen
@@@ @@schend den Bohrungen @@. 30 - weitere @@@ @@fangsrichtung eine reihender angordne.
Bohrungen in der Gehäuse @and @@@ vorges@@@ @@ein. Zum weitere @@@ der Feder @@
wird die @@@-stellm@tt in Richtung des @fells 41 @@@ der Hülse 28, @@@ den @@ung
@ 23', 30 her@@@ @@@ @@@ @@@ @@@iren und
zwar einschließlich der
Hülse 23, wodurch die Feder 18 weiter vorgespannt wird.
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Bei Erreichen der gewünschten Vorspannstellung rastet die Verstellmutter
27 unter Wirkung einer Rückstellfeder 32 unter gleichzeitiger Arretierung der Hülse
23, in Richtung des Pfeiles 33 mit den Rasten 28, 29 wiede in zwei Bohrungen der
Gehäusewand 26 ein und die Feder 18 ist um das gewünschte daß weiter vorgespannt.
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Die in Figur 3 mit P bezeichnete senkrechte Ordinate gilt als Maß
für die Rückstellkräfte für die bei Betätigung des Funktionsgliedes 8 von diesem
verursachter. Moment P mal L in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Bedienwelle 2, welcher
der waagerechten Ordinate entnehmbar ist und mit @ geseichnes ist.
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Für die Erstellung des Diagrammes wurde davon ausgegangen, daß durch
drei verschiedene Einstellungen des federbelasteten Funktionsgliedes 8 drei verschiedene
Rückstellmomente mal @@ an der Bedienwelle 2 zu berücksichtigen sind. Verschiedene
@@@ stellmomente P mal L können sich beispielsweise durch ein. Vergrußerung des
Ste@@erhubes des Kol@@@ 10 des Funktionsgliedes @ ergeben.
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Fur drei verschiedene Rückstellmomente F1 mäl L, P2 mal I, und PS
mal L veranschaulichen in dem Diagramm flach Figur 5 die ausgezogen dargestellten
Kurven P1, P2, P3 die Kräfte, welche resultierend aus den Rückstelimomenten der
Bedienwelle 2 auf die Feder 18 der Kompensationseinrichtung 16 einwirken, während
die gestrichelt dargestellten Kurven P11, P2', P3' die tatsächlichen Kräfte der
Feder 18 darstellen, welche mittels der Kompensationseinrichtung 16 als Gegenmomente
an der Bedienwelle 2 wirksam werden.
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Wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, sind bei anfänglicher Verdrehung
der Bedienwelle 2 die von den-Rückstellmomenten des Funktionsgliedes 8 an der Feder
18 des Kompensatlonseinrichtung hervorgerufenen Kräfte P1, P2p P3 bis zu den Punkten
A, B, C noch größer als die Federkräfte P1', P2', P3', der Kompensationseinrichtung
16. Von den gemeilisamen Scluiittpunkten A, D, C der Kurven der Federkräfte ab geht
jedoch hervor, daß von dort, über den weiteren Verstellbereich der Bedienwelle 2,
die Federkräfte P1', P2', P3' größer sind als die auf die Kompensationsfeder 18
einwirkenden Rückstellkräfte P1, P2, P3, welche von dem Fuktionsglied 8 hervorgerufen
werden.
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Es kann also in diesem Bereich, beim Loslassen des Hebels 1, die Bedienwelle
2 selbstätig in eine Endstellung verdreht werden, infolge einrasiens der Rolle 14
der Kurbelarmes 13 in eine der als Rasten wirksame Ausnehmungen 19, 20 des Schwenkhebels
17 der Kompensationseinrichtung 16.