DE2238235C3 - Drehzahlabhängiger Reglermechanismus - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen drehzahlabhängigen Reglermechanismus, insbesondere zur Regelung der Brennstoffzufuhr zu einer Gasturbine eines Luftfahrzcuges, mit einem Ausgangsglied, an dem zentrifugal wirkende Fliehgewichte angreifen, mit einem auf das Ausgangsglied einwirkenden, eine Kurvenfläche aufweisenden ersten Hebel, mit einem eine Kurvenfläche aufweisenden zweiten Hebel, mit einer vorgespannten Fccler zwischen den Kurvenflächen und mit einem für die Feder vorgesehenen Träger, der durch einen Steuerhebel bewegt wird, um die durch die Feder erzeugte: Vorspannung und den Anlagepunkt der Vorspannung an der Kurvenfläche des ersten Hebels /u verändern.

Ein derartiger Reglermechanismus ist aus der US-PS 50 374 bekannt. Bei diesem bekannten Reglcrmechanismus wird ein Kraflstoffventil in einer Richtung durch eine von der Turbinengeschwindigkeit gcstcuerte Vorrichtung und in der entgegengesetzten Richtung durch iinen Hebel beaufschlagt, der wiederum durch eine Feder beaufschlagt ist, deren Starke und Anlagepunkt am Hebel sich entsprechend anderer Parameter ändert. Damit das Kraflstoffventil ausreichend genau und sensibel auf diese Parameter reagiert, muß die von der Feder auf den Hebel ausgeübte Kraft sehr genau diese Parameter reflektieren. Bei diesem bekannten Re«lerinechanismus zeigte es sich, daß die Gleitreibung zwischen den Kolben und dem Träger eine genaue Regeiung verhindert

Aufgabe der Erfindung ist es. einen drehzahlabhüngigen Regelmechanismus zu schaffen, bei dem eine die Regelungsgenauigkeit verschlechternde Reibung nicht auftritt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwei zweiarmige Hebel an dem Träger angelenkt sind, und die Feder als Zugfeder an jeweils einem Ende der zweiarmigen Hebel angreift, um deren andere Enden gegen die Kurvenflächen des ersten und zweiten Hebels zu drücken.

Bei dem erfindungsgemäßen Peglermechanismus entsteht keine Gleitreibung zwischen dem Träger und den Hebeln, so daß eine sehr exakte Regelung erzieh

In einer vorteilhaften Ausgestaltung schlägt die Erfindung vor. daß der Träger zur Bewegung um eine Achse gelagert ist, die zwischen den Kurvenflächen des ersten und zweiten Hebels liegt. Vorzugsweise wird vorgeschlagen, daß Rollen an dem anderen Ende der zweiarmigen Hebel vorgesehen sind, die jeweils an den Kurvenflächen angreifen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird inner Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläuten. In den Zeichnungen ist

F i g. 1 ein Schnitt durch eine Brennstoffrcgelvorriehtung für eine Gasturbine mit einem Mechanismus gemäß der Erfindung und

F i g. 2 ein Schnitt an der Linie 2-2 der F i g. 1.

In der dargestellten Vorrichtung enthält ein Gehäuse 10 einen drehzahlabhängigen Reglermechanismus II, der über eine Welle 12 von der Welle einer Gasturbine 13 angetrieben wird. Eine Pumpe 14 wird ebenfalls von der Turbine 13 angetrieben, und diese Pumpe förden Brennstoff zu einem Raum 15 innerhalb des Gehäuses 10.

Innerhalb des Gehäuses 10 ist eine Hülse 16 verschiebbar, und innerhalb der Hülse 16 ist ein Kolbenschließglied 17 verschiebbar. Eine weitere Hülse 18 umschließt ein Ende der Hülse 16 und ist ebenfalls im Gehäuse 10 verschiebbar. Öffnungen 19,20 erstrecken sieh jeweils durch die Wände der Hülse 16, 18, die zusammen eine veränderliche Dosieröffnung bilden, deren Größe von den relativen axialen Positionen der Hülsen 16. 18 abhängen. Das Schließglied 17 weist eine hohlzylindrische Partie 21 auf, die Ausschnitte 22 hat, mittels derer die veränderliche Dosieröffnung mit der Bohrung der Hülse 16 in Verbindung steht. Die Wand der Hülse 16 weist weitere Öffnungen 23, 24 auf, die axial voneinander und von den Öffnungen 19 entfernt liegen. Die Öffnung 23 steht mit einem Ringraum 25 im Gehäuse 10 in Verbindung, wobei der Raum 25 mit den Hauptbrennern der Turbine 13 in Verbindung steht.

Das Ende des Glieds 17 wirkt mit der Öffnung 23 zusammen, um den Durchfluß aus der Bohrung der Hülse 16 zur Turbine 13 entsprechend den relativen axialen Positionen der Glieder 17 und der Hülse 16 zu regeln. Die Öffnungen 24 stehen über einen Ringraum 26 im Gehäuse 10 mit den Primärbrennern der Turbine 13 in Verbindung.

Der Raum 15 steht über die Kanäle 27. 28 mit der Seite des Kolbenschließglieds 17 in Verbindung, die von der veränderlichen Dosieröffnung entfernt liegt. Das Glied 17 wird damit der Druckdifferenz an der veränderlichen Dosieröffnung ausgesetzt. Der Reglermechanismus 11 weist Gewichte 29 auf. die in Erwidc-

rung auf eine Zunahme der Drehzahl der Turbine 13 bewegbar sind, um das Glied 17 in eine Richtung zu drücken, in der der Druckdifferenz der Dosieröffnung entgegengewirkt wird.

Der Reglermechanismus 11 weist ferner Gewichte 30 auf, die in Erwiderung auf eine Zunahme in der Turbi nendrehzahl ansprechen, um die Hülse 18 nach links gemäß F i g. 1 zu drücken.

Die Hülse 16 ist innerhalb des Gehäuses 10 durch die Welle 12 über Zahnräder 11 drehbar. Die Hülse 16 ist ferner durch einen Faltenbalg 32 axial verschiebbar, der innen mit dem Kompressorförderdruck der Turbine 13 beaufschlagt wird und der auf die Hülse 16 über eine Kopplung 33 einwirkt.

Die Hülse 16 weist Vorsprünge 34 auf, an denen Rollen 35 angreifen, die an einem gegabelten ersten Hebel 36 sitzen, welcher im Gehäuse 10 zur Bewegung um ein Gelenk 37 gelagert ist und auf einen Hebel 38 einwirkt, der mit einer Kurvenfläche 39 versehen isi. Ein Hebel 40 ist zur Bewegung um ein Gelenk 41 gelagert, dessen Position mittels eines Gtwindeschafts 42 einstellbar ist. Das Ende des Hebels 40, das vom Gelenk 41 entfernt liegt, trägt eine Rolle 43, die an einer Kurvenführung 44 angreift, welche in Erwiderung auf eine Regelung drehbar ist: mittels dieser Regelung 45 wird ein Wasser/Methanolgemisch den Brennräumen der Turbine 13 zugeführt.

Ein Hebel 46 ist schwenkbar um Hebel 40 /wischen seinen Enden gelagert. Ein Ende des Hebels 46 trägt eine Rolle 47, die an einer Kurvenführung 48 atigreift, welche durch ein Signal drehbar ist. das von der Tem peratur innerhalb des Staurohrs der Turbine 13 abhängig ist. Die Rollen 43 und 47 sind auseinandergespannt und in Anlage an die betreffenden Kurvenführungen 44, 48 durch eine Torsionsfeder 54 gedrückt. Das Ende des Hebels 46 auf seiner dem Gelenk gegenüberliegenden Seite trägt schwenkbar einen zweiten Hebel 49. Der Hebel 49 weist eine Kurvenfläche 50 auf, die in Richtung auf die Kurvenfläche 39 zeigt. Der zweite Hebel 49 ist um sein Gelenk durch einen Gewindeschaft 51 bewegbar.

Ein Träger 52 sitzt zwischen den Hebeln 38. 49 zur Bewegung um eine Achse 53. An gegenüberliegenden Enden des Trägers 52 sind zweiarmige Hebel (Schaukelarme) 55. 56 schwenkbar gelagert. Die jeweiligen Enden jedes der Hebel 55, 56 tragen Kugellager 57. 58. Die Lager 58 greifen an den betreffenden Kurvenflächen 39, 50 an. Eine Zugfeder 59 greift mit ihren Enden um die Lager 57, um diese in Richtung aufeinander zu spannen und folglich die Lager 58 in Richtungen zu spannen, in denen die Kurvenflächen 39. 50 auseinandergedrückt werden.

Zwei Anschläge 60, 61 sind schwenkbar am Gehäuse 10 gelagert und sind in ihren Positionen durch jeweilige Schäfte 62. 63 einstellbar, um die Schwenkbewegung des ersten Hebels 36 zu begrenzen.

Im Betrieb wird eine Sollturbinendrehzahl mittels eines Hebels 64 gewählt, der mit dem Hebel 56 über eine Kopplungsanordnung (allgemein mit 65 bezeichnet) verbunden ist, so daß damit eine Erwiderung des Hebels 56 auf eine Bewegung des Hebels 64 in die eine

ίο oder andere Richtung aus einer neutralen Stellung heraus im Einklang mit Sollgrößen steht. Die Brennstoffzufuhr /u den Hauptbrennern der Turbine 13 hängt vom Durchfluß durch die Dosieröffnung ab. die durch die Öffnungen 19. 20 gebildet ist. Für eine bestimmte axiale Position der Hülse 16 hängt der Durchfluß durch die Dosieröffnung damit von der Position der Hülse !8 ab. Die Hülse 18 wird vom Reglergewicht 30 in eine Richtung gedrückt, um den Brennstoffstrom mit zunehmenden Turbinendrehzahlen zu reduzieren, und zwar in Richtung entgegengesetzt zur Spannung, die auf den ersten Hebel 36 durch die Feder 59 ausgeübt wird. Die Drehung des Trägers 52 erfolgt nach links gemäß F i g. 2. um das Kraftmoment zu erhöhen, das durch die Feder 59 auf den ersten Hebel 36 ausgeübt wird. Die Bewegung nach rechts hat den Effekt, daß fur eine bestimmte Drehzahl der Welle 12 die Hülse 18 also eine Gleichgewichtsposition einnimmt, die sich rechts von der Ausgangsgleichgewichtsposition befindet, um damil einen erhöhten Zufluß zur Turbine 13 zu ermöglichen.

Das Vorsehen der Kurvenflächen 39, 50 hat den Effeki. daß der Brennstoffzufluß bezogen auf die Winkelposition des Trägers 52. nicht notwendigerweise linear ist. sondern einer Sollkurve folgt. Ferner kann die Position der Kurvenfläche 50 der Fläche Ϊ9 gegenüber durch den Gewindeschaft 51 eingestellt werden, ferner für bestimmte Positionen der Kurvenführungen 44, 48 durch den Schaft 42. Die Schäfte 42, 51 werden erstmalig eingestellt und danach normalerweise nicht mehr bewegt. Die Kurvenführungen 44. 48 werden entsprechend Turbinenbetriebsgrößen gedreht, wie vorstehend beschrieben, ferner auch durch Bewegung der Kurvenfläche 50 der Kurvenfläche 38 gegenüber um das Kraft moment der Feder 59 auf den ersten Hebel 36 für he stimmte Positionen des Trägers 52 zu ändern.

Das Vorsehen einer Zugfeder am Träger 52 zusammen mit den Lagern 57. 58 hat den F.ffekt. daß im Vor gleich /u bekannten Anordnungen die Reibungskräfte /wischen dem Träger 52 und dem ersten Hebel ?i> merklich reduziert werden. Die Verringerung der siausehen Reibung verringert die Hysterese /wischen der Bewegung des Hebels 64 und der Ansprechung det Hülse 18 zur Änderung des Brennstoffstrom.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Drehzahlabhängiger Reglermechanismus, inibesondere zur Regelung der Brennstoffzufuhr zu einer Gasturbine eines Luftfahrzeuges, mit einem Ausgangsglied, an dem zentrifugal wirkende Fliehgewichte angreifen, mit einem auf das Ausgangsglied einwirkenden, eine Kurvenfläche aufweisenden ersten Hebel, mit einem eine Kurvenfläche aufweisenden zweiten Hebel, mit einer vor gespannten Feder zwischen den.Kurvenflächen und mit einem für die Feder vorgesehenen Träger, der durch einen Steuerhebel bewegt wird, um die durch die Feder erzeugte Vorspannung und den Anlagepunkt der Vorspannung an der Kurvenfläche des ersten Hebels zu verändern, dadurch gekennzeichne ι, daß zwei zweiarmige Hebel (55. 56) an dem Träger (52) angelenkt sind, und die Feder (59) als Zugfeder an jeweils einem Ende der zweiarmigen Hebel (55, 56) angreift, um deren andere Enden gegen die Kurvenflächen (39, 50) des ersten und zweiten Hebels (36,49) zu drücken.

2. Mechanismus nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (52) /ur Bewegung um eine Achse (53) gelagert ist, die zwischen den Kurvenflächen (39, 50) des ersten (36) und zweiten Hebels (49) liegt.

3. Mechanismus nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß Rollen (58) an den anderen Enden der zweiarmigen Hebe! (55. 56) vorgesehen sind, die jeweils an den Kurvenflächen (39. 50) angreifen.

4. Mechanismus nach einem der Ansprüche I bis

J, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiarmigen Hebel (55, 56) Rollen jeweils an den einen Enden aufweisen und daß die Feder (59) an den Rollen (57) anareift.