DE2129686C3 - Strömungsmechanisches Logikelement - Google Patents

Description

Teiler zugeführt wird. Es ist wichtig, daö zum Zwecke der Beherrschung eines weiten Druckbereiches die Erfindung nicht von einem eingestellten Druck abhängig ist und eine variable Rückkopplung vom ersten Fluidicverstärker haben muß, während der zweite Fluidicverstärker als Turbulenzverstärker ausgebildet ist und in zwei Arbeitsweisen tätig sein kann. Bei der ersten Arbeitsweise liegt der Wert des Kapselkimmerdruckes, d. h. des Ausgangsdruckes, bei ungefähr dem (),9fachen des Verstärkerspeisedrucks, bis der Verstärkersteuerdruck eine Turbulenz verursacht. Hierdurch wird die geringe Beschleunigung definiert. Wenn das Druckverhältnis über einen vorbestimmten Wert ansteigt, dann wird der Kapselkammerüiuck verringert, wodurch eine Verringerung der Brennstoffströmung eintritt, so daß hiermit die Beschleunigung begrenzt wird. Es gibt außerdem eine Grenze der Verminderung des Kapselkammerdrukkes, wodurch eine Verzögerungsbegrenzung für das Triebwerk geliefert wird, wenn das Verhältnis unter einem vorbestimmten Wert liegt.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die in Verbindung mit der Erfindung benutzten Fluidicdcmentc sind für sich bekannt, jedoch nichl in der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

Fig.l eine schcmatische Darstellung eines strömungsmechanischen Logikelementes zur Regelung des Verhältnisses zwischen dem variablen Einlaßdruck und dem variablen Auslaßdruck des Kompressors eines Gasturbinenstrahltriebwerks,

F i g. 2 eine abgewandelte Ausführungsform der Anordnung nach F i g. 1. *

Zur Klarstellung der Bezeichnungen soll die nachfolgende Aufstellung dienen:

PO — Umgebungsdruck,

Pl = Triebwerkseinlaßdruck zu Gesamtdruck, Pi = Kompressoreinlaßdruck,

P4 — Kompressorauslaßdruck,
P4_S ■-= Kapselkammerdruck (Ausgangsdruck),

Px — Verstärkerspeisedruck,
Pc* -- Verstärkersteuerdruck, ^4S

PR = Bezugsdruck,

PS = Speisedruck,

Pc = Strahlkollektorausgangsdruck (Steuerdruck), Pv = Entlüftungsdruck,
al = Rückführungsöffnungsfläche.

Der Fluidicfühler weist einen Teiler2 (Fig. 1) bzw. 3 (Fig. 2) auf, der einen Kanal 10, zwei Einlasse 12 und 14 und einen Auslaß 16 besitzt. Der Kompressorauslaßdruck P 4 wird dem Auslaß 16 über den Einlaß 12 und eine einstellbare öffnung 18 zugeführt, und der Umgebungsdruck PO wird dem Auslaß 16 über eine zweite einstellbare Öffnung 20 zugeführt. Die Größe der öffnung 18 wird durch den Gashebel 22 gesteuert, und die Größe der öffnung 20 wird durch Pl gesteuert, und dieser Druck wirkt auf einen evakuierten Balg 21, an dem der Verschlußkörper 24 für die öffnung 20 festgelegt ist.

Der Ausgang des Teilers liefert einen Bezugsdruck PR, der einen der Steuerdrücke eines ersten Fluidic-Verstärkers 26 bildet, der als Turbulenzverstärker ausgebildet ist. Der andere Steuerdruck Pc für den Verstärker 26 wird vom Ausgang eines Strahlkollektors 28 und einer Rückkopplungsschleife 30 erhalten. Die Drücke P4 und Pl werden dem Strahlkollektor zugeführt, und der Ausgang des Kollektors gelangt durch eine Öffnung 32 mit fester Querschnittsfläche.

Der erste Fluidicverstärker 26 ist mit einer Speisedruckzuführung Pi versehen und in Reihe mit zwei weiteren Fluidicverstärkern 34 und 36 geschaltet, die ebenfalls durch Ps gespeist werden. Die beiden Ausgänge 38 und 40 des Verstärkers 26 liefern die Slcuereingänge für den Verstärker 34, und der Ausgang 42 des Verstärkers 36 wird einem zweiten Fluidicverstärker 44 und der Rückkopplungsschleife 30 zugeführt. Der weitere Ausgang 46 des Verstärkers 36 wird ebenso wie der weitere Ausgang der anderen Verstärker 26 und 34 über geeignete, nicht dargestellte Öffnungen entlüftet. Der zweite Fluidicverstärker 44 ist als Turbulenzverstärker ausgebildet.

Der Verstärkerspeisedruck Px des zweiten Fluidicverstärkers 44 wird von einem Teiler 53 abgenommen, und er empfängt außerdem den Verstärkersteuerdruck Pc* als Ausgang des Fluidicverstärkers 36. Sein Ausgang 46 wird nach dem Umgebungsdruck PO über eine variable Öffnung 50 entlüftet, und sein Ausgang 48 liefert einen Druck P4s, der einer Kapsel eines Stellgliedes 52 einer Brennstoffregelanlage zugeführt wird, von der ein Teil in der Zeichnung dargestellt ist. Der Verstärkerspeisedruck Px wird über eine variable öffnung 54 und eine Aufteilung zwischen den Drücken P3 und P4 erhalten, die beide über feste Öffnungen zugeführt werden, und zwar der Druck P 3 über eine Öffnung 56 und der Druck P4 über eine Öffnung 58.

Wenn das Stellglied 52 der Brennstoffregelanlage im Sinne einer Beschleunigung betätigt wird, befindet sich der Fluidicverstärker 44 in einem Zustand ohne Turbulenz und /Mi ä; 0,9 Px. Diese Bedingung wird erlangt, wenn Pc*<CPx. Die übrige Schaltung ist so eingestellt, daß Pc* vergrößert wird, wenn man sich dem erforderlichen P4/Pl-Verhältnis nähert. Wenn Pc* progressiv über Px ansteigt, befindet sich der Fluidicverstärker im Turbulenzzustand und P4i wird progressiv unter die Wirkung der sich vergrößernden Turbulenz vermindert. Die Verminderung in P4j reduziert die Brennstoffströmung. Eine Begrenzung der Verminderung von P4j wird durch die variable Öffnung 50 gegeben, die nach PO entlüftet ist, und dies erzeugt eine Verzögerungsbeprenzung für das Triebwerk.

Die Änderung des Steuersignals Pc* für den Turbulenzverstärker 44 wird mittels des Strahlkollektors 28, des Bezugsdruckes PR und der drei in Reihe liegenden Fluidicverstärker 26, 34 und 36 erlangt. Der Druck PR wird mit dem Auslaß Pc des Strahlkollektors verglichen, und irgendein Fehler wird verstärkt, um Pc* zu liefern. Die Rückkopplung 30 vom Druck Pc* wird der Aussteuerung des Verstärkers 26 über eine variable öffnung 60 zurückgeführt, die durch den Gashebel 22 eingestellt wird. Die Fläche der öffnung 60 ist so, daß der Verstärkungsgrad der Proportionalverstärker und demgemäß die Rückkoppelverstärkung mit dem P4/Pl-Pegel geändert wird, und die Veränderung der Öffnungsfläche durch die Einstellung des Gashebels ist derart, daß, wenn das Verhältnis P 4IPl ansteigt, die Fläche »α« der variablen Öffnung 60 vergrößert wird.

F i g. 2 zeigt eine Abwandlung der Fluidicschaltung gemäß F f g. 1, in der jener Teil der Schaltung, der den Bezuesdnick PR Hp.fp.rt ahopu/ηπΗβΐ* Je« .tv«

P4-Speisung läuft durch die öffnung 20, deren Fläche durch Pl verändert wird. Die öffnung 18, durch die PO hindurchtritt, wird durch den Gashebel 22 geändert. Dieser Teil der Schaltung erzeugt die gleiche Charakteristik wie der entsprechende Teil der Schaltung gemäß Fig. 1. Hier wird jedoch der Vorteil erlangt, daß die Profile der variablen öffnungen leichter herzustellen sind.

Es ist außerdem eine Einrichtung zur Einstellung der Gnindlecrlaufgeschwindigkcit dargestellt, und diese besteht aus einer variablen öffnung 62 parallel zu der variablen Öffnung 18. Außerdem sind Mittel dargestellt, die eine niedrige Grundleerlaufeinstellung bewirken, und diese bestehen aus einer öffnung 64, die durch einen Elektromagneten 66 verändert werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gckenn- Patentansprüche: zeichnet, daß der Verstärkerspeisedruck (Px) des zweiten Fluidicverstarkers (44) von einem Teiler

1. Strömungsmechanisches Logikelement zur (53) abgenommen wird, der mit dem Kompres-Regelung des Verhältnisses zwischen dem variablen 5 soreinlaßdruck (P3) bzw. dem Verstarkerauslaß-Einlaßdruck und dem variablen Auslaßdruck des druck (P4) in Gestalt eines variablen Druckes Kompressors eines Gasturbinenstrahltriebwerks über eine Öffnung (58) mit fester Querschn.ttsmit einem Fluidicfühler zur Feststellung von Ab- fläche gespeist und auf der anderen Seite nach weichungen des festgelegten Verhältnisses, mit dem Niederdruck über eine Öffnung 56) fester einem ersten Fluidicverslärker, der einen Steuer- io Querschnitisfläche entlüftet wird und daß der druck erzeugt, und einem zweiten Fluidicverslär- Speisedruck (Px) des Verstärkers (44) ciurch eine ker, dessen Ausgangsdruck ein Steuers) stern Öffnung (54) variabler Querschnittsflache zugeändert, von welchem die Werte von Kompressor- führt wird.

einlaßdruck und Kompressorauslaßdruck abhängen, dadurch gekennzeichnet, daß der 15

Fluidicfühler einen Teiler (2; 3) zur Erzeugung
eines Bezugssignals (Pr), einen Strahlkollektor

(28) und eine variable Rückkopplung (30) von Die Erfindung betrifft ein strömungsmechanisches dem ersten Fluidicverstärker (26,34,36) aufweist, Logikelement zur Regelung des Verhältnisses zwidie einen mit dem Bezugsdruck (Pr) zu verg'ei- 20 sehen dem variablen Einlaßdruck und dem variabchenden Steuerdruck (Pc) liefern, daß der zweiie len Auslaßdruck des Kompressors eines Gasturbinen-Fluidicverstärker einen von einem der Drücke Strahltriebwerks mit einem Fluidicfühler zur Fest-(P3; P4) abhängigen variablen Verstärkerspeise- stellung von Abweichungen des festgelegten Verdruck (Px) aufweist und als Turbulenzverstärker hältnisses, mit einem ersten Fluidicverstärker. der ausgebildet ist, welcher so geschaltet ist, daß ein- 25 einen Steuerdruck erzeugt, und einem zweiten Fhnmal der Verstärkerspeisedruck (Px) größer ist als dieverstärker, dessen Ausgangsdruck ein Steuerder Steuerdruck (Pc*) und der Ausgangsdruck system ändert, von welchem die Werte von Kompres-(P 45) eine Funktion des Verstärkerspeisedrucks soreinlaßdruck und Kompressorauslaßdruck ab-(Px) ist und andererseits der Steuerdruck (Pc*) hängen.

größer ist als der Verstärkerspeisedruck (Px) und 30 Ein derartiges strömungsmechanisches Logik-

der Ausgangsdruck (P4j) eine Funktion des element ist aus der Zeitschrift »Luftfahrttechnik —

Steuerdrucks (Pc*) ist. Raumfahrttechnik« 12 (1966), Nr. 12, S. 354 bis 359

2. Strömungsmechanisches Logikelement nach bekannt. Die Anwendung dieser strömungsmechani-Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der sehen Verstärkertechnik bringt in Regelsystemen für Kompressorauslaßdruck (P4) einer Seite des Tei- 35 Strahltriebwerke gegenüber den bisher üblichen mclers (2; 3) zugeführt wird und durch eine erste chanischei« oder elektronischen Systemen den Vormanuell gesteuerte Öffnung (Ϊ8) variablen Quer- teil eines geringeren Gewichtes und auch geringerer Schnitts tritt, während die andere Seile des Teilers Kosten. Jedoch ist der auf Seite 357 der genannten (2; 3) über eine zweite Öffnung (20) variabler Literaturstelle beschriebene Verdichterdruck-Ver-Querschnittsfläche nach dem Umgebungsdruck 40 hältnisregler nur für relativ schmale Betriebsbereiche (PO) hin entlüftet ist. anwendbar und zeigt in anderen Bereichen unzuläs-

3. Strömungsmechanisches Logikelement nach sig hohe Ungenauigkeiten.

den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, daß dem Strahlkollektor der Triebwerkseinlaß- einen derartigen, mit strömungsmechanischen Logikdruck (Pl) und der Kompressorauslaßdruck (P 4) 45 elementen arbeitenden Verhältnisregler so zu verzugeführt werden und daß der Ausgang des bessern, daß er über den gesamten Betriebsbereich Strahlkollektors (28) eine feste Öffnung (32) eines Strahltriebwerkes zuverlässig mit hoher Gedurchströmt, nauigkeit arbeitet.

4. Strömungsmechanisches Logikelement nach Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine 50 gelöst, daß der Fluidicfühler einen Teiler zur Erzeuöffnung(60) variabler Querschnittsfläche in der gung eines Bezugssignals, einen Strahlkollektor und Rückkopplungsschleife (30) liegt und daß die eine variable Rückkopplung von dem ersten Fluidic-Querschnittsfläche der Öffnung (60) in funktio- verstärker aufweist, die einen mit dem Bezugsdruck neller Abhängigkeit von der manuell einstellbaren zu vergleichenden Steuerdruck liefern, daß der zweite Öffnung (18) im Teiler (2; 3) gesteuert wird. 55 Fluidicverstärker einen von einem der Drücke ab-

5. Strömungsmechanisches Logikelement nach hängigen variablen Verstärkerspeisedruck aufweist den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, und als Turbulenzverstärker ausgebildet ist, welcher daß der Teiler (3) eine weitere Öffnung (62) so geschaltet ist, daß einmal der Verstärkerspeisevariablen Querschnitts parallel zu der manuell druck größer ist als der Steuerdruck und der Auseinstellbaren Öffnung (18) variablen Querschnitts 60 gangsdruck eine Funktion des Verstärkerspeisedrucks besitzt. ist und andererseits der Steuerdruck größer ist als

6. Strömungsmechanisches Logikelement nach der Verstärkerspeisedruck und der Ausgangsdruck den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, eine Funktion des Steuerdrucks ist.

daß eine weitere, von einem Elektromagneten Das erfidungsgemäße strömungsmechanische Lo-

(66) gesteuerte Öffnung (64) parallel zu den öff- 65 gikelement ist im vollen Arbeitsbereich wirksam, und

nungen (18, 62) liegt und in Verbindung mit dem der Wert des Steuerdruckverhältnisses wird vom

Bezugsdruck (Pr) steht. Flugzeugführer durch den Gashebel eingestellt,

7. Strömungsmechanisches Logikelement nach während der Triebwerkseinlaßdruck jeweils über den