DE1952690C3 - Vorrichtung zum Zünden der Nachverbrennung eines Turbostrahltriebwerkes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Zünden der Nachverbrennung eines Turbostrahltriebwerks mit einer Brennkammer, die mit einem Brennsioifgemisch gespeist wird, einer Einrichtung /um Einspritzen des Nachverbrennungsbrennstoffes stromab der durch die heißen Gase der Brennkammer angetriebene Turbine und einer Einrichtung zum zeitweiligen Anreichern des Brennstaffgemisches, um in der Brennkammer durch die Turbine hindurchgehende Flammen zu erzeugen.

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (GB-PS 7 68 969) erfolgt das zeitweilige Anreichern des Brennstoffgemisches zum Zünden d?r Nachverbrennung dadurch, daß zusätzlicher Brennstoff in die Brennkammer eingespritzt wird. Hierbei besteht der Nachteil, daß in die Brennkammer Brennstoff in einer Menge eingespritzt wird, die größer ist als die Menge, die entsprechend der vom Piloten vorgenommenen Steuerung eingespritzt wird, welche u. a. unter Beachtung der Sicherheitsvorschriften in allen Bereichen erfolgt. Außerdem müssen zusätzliche Einspritzorgane vorgesehen sein, was nicht nur hinsichtlich des konstruktiven Aufwandes nachteilig ist, sondern auch unwirtschaftlich ist, weil diese zusätzlichen Einspritzorgane praktisch nur zum Zünden der Nachverbrennung,

d. h. nur während vergleichsweise kurzer Zeiträume, benutzt werden. Schließlich besteht auch die Gefahr örtlicher Überhitzungen durch die Einspritzung des zusätzlichen Brennstoffs.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Vorrichtung

der einleitend genannten Art das Zünden der Nachverbrennung ohne zusätzliche konstruktive Mittel und ohne Einfluß auf die normale Steuerung vorzunehmen.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch eine Einrichtung die das Brennstoffgemisch unmittelbar vor seiner zeitweiligen Anreicherung zeitweilig verarmt.

Die zeitweilige Verarmung des Brennstoffgemisches wird praktisch durch kurzzeitiges Verlangsamen bzw. Drosseln des Strahltriebwerkes hervorgerufen, wäh rend die nachfolgende zeitweilige Anreicherung des Brennstoffgemisches durch Vollgasgeben hervorgerufen wird, wobei gleichzeitig der Nachbrennvorrichtung Brennstoff zugeführt wird. Die bei diesem Vollgasgeben sich ergebenden langen Flammen gehen durch die Turbine hindurch und zünden der. Brennstoff, der der Nachverbrennungsvorrichtung zugeführt wird. Hierbei besteht der Vorteil, daß die eingespritzte Brennstoffmenge niemals die Menge überschreitet, die unter der Wirkung der normalen Steuerung eingespritzt werden kann, so daß das Triebwerk nicht außer Steuerung gelangen kann. Außerdem sind auch keinerlei zusätzliche Bauteile im Bereich der Brennkammer vorzusehen. Schließlich können sich auch keine örtlichen Überhitzungen ergeben.

so Weitere Merkmale, der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen unter Schutz gestellt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Γ i g. I ist ein Diagramm, welches die bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung veranschaulicht.

F i g. 2 ist eine schematische Darstellung einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Steuervorrichtung für den Hauptbrennstoffregler.

F i g. 3 ist eine der F i g. 2 ähnliche Darstellung einer abgeänderten Ausführungsform der Steuervorrichtung. Fig.4 veranschaulicht die Anwendung der Steuervorrichtung bei einer elektronischen Regelung für ein Turbostrahltriebwerk mit Doppelaggrcgat

M In dem Diagramm gemäß F i g. I ist auf der Ordinate das Verhältnis C/P2. d.h. der Abgabemenge Γ des Hauptbrennstoffs zu dem Förderdruck P2des Verdichters, aufgetragen, wobei dieses Verhältnis im wesentli-

chen die Reichheit des Brennstoffgemisches darstellt. Auf der Abszisse ist der Leistungsbereich des Motors, durch seine Drehzahl N ausgedrückt, aufgetragen. Die Kurve J gibt das Arbeiten des Motors von dem Leerlauf- bzw. Abdrosselpunkt R bis zu dem Vollgas-Punkt A (»trockenes« Arbeiten, d. h. ohne Nachverbrennung) wieder. Die Linien 2 und 3 geben die Grenzen wieder, die durch den Beschleunigungs- oder »Maxi«- Anschlag bzw. den VerlangEamungs- oder »Mini«-Anschlag in dem angenommenen Fall einer Regelung mit Doppelanschlag gegeben sind. Vor dem Einsetzen der Nachverbrennung arbeitet der Motor bei Vollgas »trocken« (Punkt A der Kurve 1).

Gemäß der Erfindung wird zuerst eine Verlangsamung (Arbeitslinie a) herbeigeführt, die so weit gehen kann, bis die durch den »Mini«-Anschlag bestimmte Grenze (Linie 3) erreicht ist, und danach wird eine Beschleunigung (Arbeitslinie b) herbeigeführt. Es wird dann in einem bestimmten Augenblick der »Maxi«-Anschlag erreicht (Linie 2) und damit eine Reichheit erhalten, die um einen Betrag r größer als diejenige bei »trockenem« Vollgasarbeiten (Punkt A) ist

Wie bereits erwähnt hat diese übermäßige Anreicherung des Brennstoffgemisches in der Hauptbrennkammer zur Folge, daß Flammen durch die Turbine hindurchgehen und den Nachverbrennungsbrennstoff entflammen, der dann die Düsen speist, die in dem Gasausstoßkanal der Turbine angeordnet sind.

Diese Arbeitsweise ist interessant, weil sie keine zusätzlichen thermischen Beanspruchungen der heißen Teile hervorruft wobei die Beschleunigungen, welche die Zündung der Nachverbrennung herbeizuführen vermögen, normale Manöver sind, für die der Motor entwickelt ist und die außerdem der vorhandenen Regelung unterworfen sind.

Um den Piloten davon zu befreien, die Steuerung, welche in der Verlangsamung und Beschleunigung besteht, von Hand durchzuführen, sieht die Erfindung Vorrichtungen vor, welche dies automatisch bewirken.

F i g. 2 zeigt bei 4 eine solche Vorrichtung, die in das Steuergeslänge 5a des Hauptreglers 5 zwischen dem Gas- bzw. Drosselhebel 6 und dem Hebel 5b des Reglers 5 eingeschaltet ist. Diese Vorrichtung weist einen bei Ab befestigten Druckzylinder 4a auf, dessen Kolben 4c von einer Feder Ad belastet ist und dessen Kolbenstange 4e mit dem Gestänge 5a über einen zwischengefügten Hebel 4/Verbunden ist.

Der Gashebel 6, der vor einer Skala verschwenkbar ist, die einen Sektor des »trockenen« Arbeitens (Motorlauf ohne Nachverbiennung) und einen Nacliverbrennungs-Sektor (Motorlauf mit Nachverbrennung) aufweist, ist auf den Nachverbrennungs-Sektor der Skala eingestellt. Bei seiner Bewegung in den Bereich der Abdrosselung, der dem Beginn des Motorlaufes mit Nachverbrennung entspricht, wird eine Pumpe 7 für Nachverbrennungshrennstoff in Betrieb gesetzt und ein Schalter 8 geschlossen, wodurch das Öffnen eines Elektrohahnes 9 bewirkt wird, wobei das öffnen des Hahnes 9 mittels einer zweckentsprechenden Vorrichtung 10 von der Bimetallart od. dgl. verzögert wird. Während des öffnens des Elektrohahnes 9 wird unter Druck stehendes Medium (Luft, öl, Benzin usw.), das bei 9a zugeführt wird, auf der linken Seite des Kolbens 4c in das Innere des Druckzylinders 4a eingelassen, aus dem es durch eine verengte öffnung austritt Der Kolben 4c wird entgegen der Kraft der Feder Ad verschoben, und

ίο durch seine Einwirkung auf den Hebel 5b des Reglers 5 wird die Verlangsamung hervorgerufen. Wenn die Verzögerungsvorrichtung 10 den elektrischen Steuerstromkreis des Elektrohahnes 9 unterbricht, schließt sich der Hahn 9, die Feder Ad entspannt sich und der Hebel 5Zj kehrt in seine Anfangsstellung zurück, und die Anreicherung in der Brennkammer, die durch die Beschleunigungssteuerung hervorgerufen wird, hat die Zündung der Nachverbrennungsdüse 11 zur Folge, die aus der Pumpe 7 über einen Regler 12 gespeist wird.

F i g. 3 stellt eine Abwandlung der Verlangsamungsund Beschleunigungs- Vorrichtung dar, die in den Regler 5 eingeschlossen ist, wobei die Arbeil' veise die gleiche ist, wie sie vorstehend beschrieben wurde Der Kolben des Druckzylinders 4a, der oben beschriebenen analog

ist und in der gleichen Weise gesteuert wird, wirkt hier auf den üblichen Tachometerteil des Reglers ein. Genauer gesagt ändert dieser Druckzylinder 4a unabhängig von dem Gashebel 6 die Spannung der üblichen Reglerfeder 5c entgegen der Kraft, die von

zwei Fliehgewichten 5c/ erzeugt wird. Durch das Ungleichgewicht wird ein Schieber 5s verschoben, welcher der (nicht dargestellten) Dosiervorrichtung den Befehl zu einer neuen Brennstoffabgabe gibt, die der Rückkehr in das Gleichgewicht entspricht.

Fig.4 stellt die Anwendung der Verlangsamungsund Beschleunigungs-Vorrichtung bei einer elektronischen Regelungseinrichtur.g dar, die bei einem Turbostrahltriebwerks mit Doppelaggregat vorgesehen ist. Diese Regelungseinrichtung weist einen Rechner 13 auf.

der den Elektromotor 16 des Brenristoffdosiere's 14 steuert, welcher die Hauptbrennkammer 15 speist. Der Rechner 13 empfängt außer einem von dem Gashebel 6 ausgehenden Signal <x verschiedene Parametersignale, wie solche hinsichtlich der Drehgeschwindigkeit N 1 des »Hochdruckw-Aggregats, der Drehgeschwindigkeit Λ/2 des »Niederdruck«-Aggregats usw. Ferner wird ihm ein Signal β von der Verzögerungsvorrichtung 10 zugeführt, welche eine elektronische Vorrichtung ist und welche die Drehgeschwindigkeit Λ/2 des »Niederdruck«-Ag-

gregats auf einen Wert herabgesetzt, der während einer vorgeregelten Zeit bestimmt wird, jenseits welcher die Drehgeschwindigkeit Λ/2 wieder ihren anfänglichen Wert annimmt In der Zwischenzeit ist die Beschleunigung bewirkt worden, und die Anreicherung in der Hauptbrsnnkammer hat die Zündung der Nachverbrennung hervorgerufen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche;

   1, Vorrichtung zum Zünden der Nachverbrennung eines Turbostrahltriebwerks mit einer Brennkammer, die mit einem Brennstoffgemisch gespeist wird, einer Einrichtung zum Einspritzen des Naehverbrennungsbrennstoffes stromab der durch die heißen Gase der Brennkammer angetriebenen Turbine und einer Einrichtung zum zeitweiligen Anreichern des Brennstoffgemisches, um in der Brennkammer durch die Turbine hindurchgehende Flammen zu erzeugen, gekennzeichnet durch eine Einrichtung,die das Brennstoffgemisch unmittelbar vor seiner zeitweiligen Anreicherung zeitweilig verarmt

   Z Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitweilige Verarmung und die zeitweilige Anreicherung des Brennstoffgemisches durch Verminderung bzw. Erhöhung der Abgabemenge des Hauptbrennstoffes erfolgen, der den Injektoren zugeführt wird, welche die Brennkammer normalerweise mit Brennstoff versorgen, und zwar sowohl beim trockenen Arbeiten als auch beim Arbeiten mit Nachverbrennung.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen, welche die Abgabemenge des Hauptbrennstoffs zunächst zeitweilig verarmen und dann zeitweilig anreichern, eine dem Zufuhrsystem des Hauptbrennstoffs zugeordnete Verzögerungsvorrichtung aufweisen, die in einer ersten Zeit eine Verminderung der Abgabemenge des Hauptbrennstoffs und demzufolge eine Verlangsamung des Motors hervorruft und in einer zweiten Zeit eine Erhöhung der Abgab menge des Hauptbrennstoffs und demzufo'ge eine Beschleunigung des Motors hervorruft.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verzögerungsvorrichtung ein Elektrohahn (9) zugeordnet ist, der von einem Druckzylinder (4a) gesteuert ist, welcher in dem Steuergestänge (5a) des Hauptbrennstoffreglers (5) zwischen diesem und dem Gashebel (6) angeordnet ist.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verzögerungsvorrichtung ein Elektrohahn zugeordnet ist, der von einem Druckzylinder gesteuert ist, der in dem Hauptbrennstoffregler angeordnet ist.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 3 zum Zünden der Nachverbrennung eines Turbostrahltriebwerks mit Doppelaggregat, dadurch gekennzeichnet, daß der Verzögerungsvorrichtung, die ein Ausgangssignal erzeugt, ein dieses Signal aufnehmender Rechner (13) zugeordnet ist, der im Ansprechen auf dieses Signal zunächst eine zeitweilige Verringerung der Drehgeschwindigkeit des Niederdruck-Aggregats und dann eine Erhöhung dieser Drehgeschwindigkeit herbeiführt.