DE1931046C - Regeleinrichtung für ein Gasturbinentriebwerk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung für für ein Gasturbinentriebwerk zu schaffen, mittels

ein Wellenlast abgebendes Gasturbinentriebwerk, mit der das Drehmoment an der Abtriebswelle unabbän-

einem vom Verdichterenddruck gesteuerten Kraft- . gig von anderen Einflußgrößen konstant gehalten

stoffregier, auf den ein Drehmomentgeber, der einen und begrenzt wird.

dem abgegebenen Drehmoment verhäUigen Steuer- 5 Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung mitteldruck abgibt, sowie ein Drehmomentbegrenzer vor, daß im Drehmomentbegrenzer der Steuermitteleinwirkt, druck einem von koaxialen Bälgen gebildeten Ring-Regeleinrichtungen für Gasturbinentriebwerke mit raum zugeführt wird, dessen freies Ende sich an Kraftstoffreglern und Drehmomentgebern sind be- einer Feder abstützt und eine Prallplatte trägt, die reits bekannt. io mit einer Düse eine Abstrcmdrossel für den das Eine solche Regeleinrichtung nach der deutschen Stellglied des im Kraftstoffregler angeordneten Zu-Auslegeschrift 1097287 dient jedoch lediglich der meßglieds betätigenden, über eine Zuströmdrossel Regelung eines Triebwerks, und zwar handelt es sich zugeführten Verdichterenddruck bildet,
hierbei um eine Grenzwertregelung, bei der ver- Im Rahmen der Erfindung wird weiter vorgeschlaschiedene Grenzen (Drehzahl, Drehmoment, Gas- 15 gen, daß die Düse der Abströmdrossel zur Sollwerttemperatur) vorgegeben sind, die nicht überschritten einstellung axial verstellbar ist.
werden dürfen. An einem Diskriminator wird dieje- Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht nige Grenze ausgewählt, welche die kleinste Brenn- darin, daß im Gehäuse des Drehmomentbegrenzers stoffmenge ergibt Diese Einrichtung weist ferner eine vom inneren Balgraum ausgehende Bohrung Komponenten auf, welche sowohl mechanische Be- ao und eine mit dem Außenraum des äußeren Balgs wegteile =>ls auch elektrische Einrichtungen aufweist. verbundene Bohrung angeordnet ist.
Den wichtigsten Teil dieser Einrichtungen stellt der Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung weist den Diskriminator dar, der zwei Eingangswellen, eine Vorteil auf, daß das jeweilige Drehmoment als ein-Ausgangswelle und mechanische Kupplungen auf- zige Größe in proportionalen Steuermitteldruck umweist, welche die Ausgangswelle mit derjenigen Ein- as geformt wird, der im Drehmomentbegrenzer mit gangswelle kuppelt, die sich von der festgelegten einem Sollwert verglichen wird und in Abhängigkeit Null-Lage (Sollwert) am weitesten entfernt hat. Ab- von der Sollwertabweichung den im Kraftstoffregler gesehen davon, stellt diese Einnchtu^ durch den wirksamen Verdichterenddruck beeinflußt. Hierbei mechanisch wirkenden Diskriminator und durch die werden mechanisch wirkende Einrichtungen, wie elektrischen Einrichtungen ein sehr kompliziertes 30 Kupplungen, und elektrische Einrichtungen, wie Pound empfindliches Gebilde dar. Die gesamte Anlage tentiometer, Servoteile und elektrische Drehmomentnimmt außerdem ein beträchtliches Einbauvolumen messer, vermieden, wodurch eine weitgehende Verein, einfachung und große Betriebssicherheit gewahr-Ferner ist durch die deutsche Auslegeschrift leistet ist. Außerdem kommen durch die erfindungs-1 278 177 eine Regeleinrichtung bekannt, bei der die 35 gemäße Anordnung des Düsen-Prallplatlensystems Kraftstoffregelung durch einen einzigen Steuermittel- im Drehmomentbegrenzer ausschließlich pneumadruck erfolgt, der gleichzeitig und gleichsinnig aus tisch oder hydraulisch wirkende Regelteile zur Ander Drehzahl bzw. dem Drehmoment oder der wendung, die sich durch ihre hohe Betriebssicherheit Leistung der Arbeitsturbine und der Drehzahl des und einfache Bauweise auszeichnen. Die Erfindung Gaserzeugerteils gebildet wird. Diese Regeleinrich- 40 stellt also eine einfache Regeleinrichtung zur Kon- tung kann nicht mit der Erfindung verglichen wer- standleitung und Begrenzung des Drehmoments an den, da der Steuermitteldruck nicht vom Verdichter- der Abtriebswelle eines Gasturbinentriebwerks dar. enddruck sondern vom drehzahlabhängigen Kraft- Der Kraftstoffregler wird in bekannter Weise vom stoffdruck abgeleitet ist. Der Aufbau der Einrichtung Verdichterenddruck gesteuert. Hierbei ist beispielsist außerdem infolge der zahlreichen Verstellglieder 45 weise innerhalb einer mit einem besonders geformten außerordentlich kompliziert. Steuerschlitz versehenen, von einem Drehzahlregler Schließlich ist aus der deutschen Auslegeschrift in Drehung versetzten und gegen Federkraft längs-1272046 eine Einrichtung zur Regelung der Last- verschiebbaren Steuerbuchse ein Steuerschieber in verteilung und der Drehzahl mehrerer Gasturbinen- Abhängigkeit vom Verdichterenddruck und gegebetriebwerke bekannt, die eine gemeinsame Abtrieb- 50 nenfalls von anderen BetriebsgröBen über Rechenwelle aufweisen und mit je einem Kraftstoffregler glieder längsverschiebbar angeordnet, wobei die Be- und einem Drehmomentgeber ausgerüstet sind. Die triebsgrößen durch die Rechenglieder logarithmiert von den einzelnen Triebwerken abgegebenen Dreh- werden und die wirksame Fläche des Steuerschlitzes moments werden in Drehzahlgebern in proportionale in Abhängigkeit vom Relativweg zwischen Steuer-Steuermhteldrtteke umgeformt, deren Druckdifferenz es schieber and Steuerbochse nach einer Bxptmentlalm einem Drehrnornentdifferenzregter, der auf die funktion verlauft.

vom Verdichterenddruck gesteuerten Kraftstoffregler Bin AusfBhnmgsbeispiet der erftadungsgemBSen

einwirkt, aut NaO eingeregelt wird. Auf den Dreh» Regeleinrichtung wird in der Zeichnung schematiech

momentdlfferenzregler wird als weitere OrSQe die dargestellt. Bin Gasturbinentriebwerk bestehend aus

Abtrtebsdrehzahl aufgeschaltet. Demzufolge ist diese β» einem Verdichter!, einer Brennkammer2 und einer Regeleinrichtung nach der deutschen Austegeschrift Turbine 3, welche auf einer gemeinsamen Welle Ie

1272046 nicht mit derjenigen nach der Erfindung angeordnet sind, treibt ober ein Stlmradvorgelcge

vergleichbar, bei der der Drehmomentregler auf den eine Last 5. Die Vorgelegewelle 41 fet axial beweg-

Kraftstoffregler direkt wirkt. lieh und kann durch Wirkung des schrBg verzahnten Der Erfindung Hegt daher die Aufgabe zugrunde, 6s ZahnrBderpaires 43 und 43 in Richtung der Ab-

elrw einfach wirkende, aus möglichst wenig Kon- stützplatte61 des Drehmomentgeben β bewegt wer·

itrukitonkÄlemonten bzw. Versteffgßedem bestehende den. Ober die Zuströmdroseel 62 wird Stromungs-

ftegeteinrtehtimg der eingang» genannten Gattung mittet dem Balgraum O durch die im Drehmoment-

geber 6 befindliche Bohrung 66 zugeführt. Eine Abströmdrossel 64/65, gebildet durch die Prallplatte 64 und die Düse 65, steuert den Druck im Balgraum derart, daß Gleichgewicht zwischen der Axialkraft, der Vorgelegewelle 41 und dem Produkt aus Druck- und Balgfläche des Drehmomentgebers 6 herrscht. Damit ist der Druck in der Leitung 7 dem vom Triebwerk an die Last 5 abgegebenen Drehmoment proportional. Dieser Druck wird durch die Bohrung 88 dem von zwei koaxialen Bälgen gebildeten ringförmigen äußeren Balgraum 81 des Drehmomentbegrenzers 8 zugeführt, wobei die voa dieser Ringfläche und den Druck in der Leitung 7 gebildete Kraft mit der der Feder 82 im Beharrungszustand im Gleichgewicht steht. Wird dieses Gleichgewicht gestört, so öffnet eine nachfolgend beschriebene Abströmdrossel 83/84.

Die vom Verdichter 1 abgezapfte Luft wird in der Leitung 9 einer Zuströmdrossel 10 zugeführt, der ein Absperrventil 12 und die aus Prallplatte 83 und Düse 84 gebildete Abströmdrossel nachgeschaltet ist Durch öffnen dieser Drossel sinkt der Druck zwischen diesen Drosseln, der auf das Zumeßglied 114 des Stellglieds 113 einwirkt, ab, wodurch die vom Kraftstoffregler 11 der Brennkammer 2 zugemessene Kraftstoffmenge verringert und damit das Drehmoment begrenzt wird. Ist die Kraft des Balgraums 81 niedriger als die der Feder 82, liegt die Prallplatte 83 auf der Düse 84 auf; ein Abströmen findet nicht statt und der Druck in der Leitung 9 wird somit nicht beeinflußt. Durch das Absperrventil 12 kann der Drehmomentbegrenzer ausgeschaltet werden, sofern eine Wirkung des Geräts nicht erwünscht ist. Der Kraftstoff regler 11 wird von einer Kraftstoffpumpe 112 gespeist, welche über ein vom Triebwerk angetriebenes Kegelräderpaar 111 angetrieben wird.

Diis Gehäuse des Drehmomentbegrenzers 8 weist eine vom inneren Balgraum ausgehende Bohrung 85 und eine mit dem Außenraum des äußeren Balgraums 81 verbundene Bohrung 86 auf; letztere dient

dazu, die Regelgeschwindigkeit zu dämpfen, Mittels eines Kegelventils von einstellbarem Durchströmquerschnitt kann jede beliebige Dämpfungsgeschwindigkeit erreicht werden.

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1, Regeleinrichtung für ein Wellenlast abgebendes Gasturbinentriebwerk, mit einem vom Verdichterenddruck gesteuerten Kraftstoffregler, auf den ein Drehmomentgeber, der einen dem

   abgegebenen Drehmoment verhältigen Steuermitteldruck abgibt, sowie ein Drehmomentbegrenzer einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß im Drehmomentbegrenzer (8) der Steuermitteldruck einem von koaxialen Bälgen gebilde-

   ten Ringraum (81) zugeführt wird, dessen freies Ende sich an einer Feder (82) abstützt und eine Prallplatte (83) trägt, die mit einer Düse (84) eine Abströmdrossel für den das Stellglied (114) des im Kraftstoffregler (11) angeordneten Zumeß-

   glieds(113) betätigenden, über eine Zuströmdrossel (10) zugeführten Verdichtereniidruck bildet.

   2, Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (84) der Abströmdrossel zur Sollwerteinstellung axial verstellbar ist

   3, Regeleinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse des Drehmomentbegrenzers (8) eine vom inneren Balgraum ausgehende Bohrung (85) und eine mit

   dem Außenraum des äußeren Balgs verbundene Bohrung (86) angeordnet ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen