DE2313827A1

DE2313827A1 - Hilfsanlage fuer hydraulische kraftversorgung

Info

Publication number: DE2313827A1
Application number: DE2313827A
Authority: DE
Inventors: Donald J Kacek
Original assignee: Sundstrand Corp
Current assignee: Sundstrand Corp
Priority date: 1972-03-27
Filing date: 1973-03-20
Publication date: 1973-10-11
Also published as: FR2177786A1; GB1392271A; FR2177786B1; JPS4913899A; DE2313827C2; US3800534A

Description

20. März 1973

SÜNDSTRAND CORP.. Rockford (Illinois) V. St. A.

Hilfsanlage für hydraulische Kraftversorgung

In heutigen Flugzeugen pflegt man eine Hydraulik-Kraftversorgung vorzusehen, die eine Pumpe für Lieferung von Druckflüssigkeit enthält, welche mannigfache Hilfseinrichtungen wie z. B. Hilfsflügel an den vorderen und hinteren Flügelkanten treiben soll. Zuverlässiger Betrieb der Pumpe wird in solchen Anlagen erreicht, solange die Hauptmaschinen befriedigend arbeiten. Für den Fall, daß die Hauptmaschinen versagen, ist eine Notversorgung mit Hydraulikflüssigkeit erwünscht, damit die Tragflügel genügend betrieben werden können, das Flugzeug, bis es gelandet ist, sicher zu beherrschen und nicht etwa die Steuerfähigkeit ganz zu verlieren. Die Erfindung betrifft eine Notanlage zum Betrieb einer Hydraulikpumpe, die für beschränkte Zeit für eine Notlandung Druckflüssigkeit liefern soll.

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Ein früheres USA-Patent (Nr. 3 66O 977), das auf diese Anmelderin übertragen, worden ist, betrifft eine Not-Anlagefür hydraulische Kraftversorgung, welche einen Turbinenläufer, der durch Heißgas angetrieben werden und eine Hydraulikpumpe antreiben soll, ferner eine Brennkammer, welche Heißgas zum Antrieb des Turbinenläufers liefern soll, eine Brennstoffpumpe, die vom Turbinenläufer angetrieben werden und den Brennstoff für die Brennkammer liefern soll, eine Brennstof fauslaßleitung, die den Auslaß der Brennstoffpumpe mit der Brennkammer verbindet, ein Brennstoffmengert-Regelventil in dieser Auslaßleitung, weiches in Abhängigkeit von der Turbinenläufer-Drehzahl die zur Brennkammer fließende Brennstoffmenge regelt, um die Turbinendrehzahl konstant zu halten, und schließlich eine Zündkammer enthält, welche mit der Brennkammer verbunden werden kann und eine Zündlunte aus festem Brennstoff zum In-Betriebsetzen der Turbine für das Anlassen der Brennstoffpumpe enthält»

In jener früheren Anlage enthält das Brennstöffmengen-Regelventil ein Haupt-Mengenregelventil, das in der von der Pumpe zur Brennkammer führenden Brennstoffauslaßleitung angeordnet und mit einer Einrichtung versehen ist, die es normalerweise in Offen-Stellung hält, so daß die Brennstoffpumpe und die Brennkammer Verbindung miteinander haben, und ein Vorsteuerventil, welches das Haupt-Mengenregelventil in Abhängigkeit von dem in der Auslaßleitung herrschenden Druck so steuert, daß es bei Zunahme des in der Auslaßleitung herrschenden Druckes die von der Pumpe zur Brennkammer fließende Brennstoffmenge verringert und bei Abnahme des in der Auslaßleitung herrschenden Druckes die von der Pumpe zur Brennkammer fließende Brennstoffmenge vermehrt. Wenn die Anlage in Betrieb gesetzt wird, wird dia Anlaß-Zündlunte

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in der Zündkammer entzündet, so daß sie Heißgas erzeugt, das die Turbine auf eine für den Anfangsbetrieb der Brennstoffpumpe genügend hohe Drehzahl bringt; die Anlage wird also unabhängig. Die Größe der Zündlunte wird vorzugsweise so gewählt, daß mit Sicherheit die Turbine auch, unter verschiedensten Umgebungstemperaturen auf geeignete Drehzahl gebracht wird; und diese Wirkung wird am besten erreicht, wenn der größere Teil der Zündlunte, ehe flüssiger Brennstoff eingespritzt wird, für sich allein verbrennt und dabei das Haupt-Mengenregelventil normalerweise beim Inbetriebsetzen der Anlage in Offen-Steilung gebracht wird, so daß die Brennstoffpumpe sofort flüssigen Brennstoff in die Brennkammer fördern kann. Bei solcher Anordnung aber besteht die Möglichkeit, daß die Turbine auf zu hohe Drehzahl kommt und zerstört wirdo

Genauer gesagt; Wenn die Anlage bei verhältnismäßig heißer Umgebungstemperatur in Gang gesetzt wird, sind die beweglichen Teile verhältnismäßig frei, so daß in verhältnismäßig kurzer Zeit die Anlage auf Drehzahl kommen und die Brennstoffpumpe die Förderung beginnen kann. Wenn aber die Anlage bei verhältnismäßig kalten Umgebungstemperaturen in Betrieb gesetzt wird, setzen wahrscheinlich die beweglichen Teile dem Anlaufen Widerstand entgegen, und es kann länger dauern, bis die Brennstoffpumpe Brennstoff in die Brennkammer zu fördern beginnt. Weil bei verhältnismäßig kalten Startbedingungen eine längere Zündlunte nötig ist, könnte dann an einem verhältnismäßig heißen Tag schnellerer Abbrand und schnellere Brennstoff-Förderung allzuhohe Turbinendrehzahl bewirken. Daher ist eine zweite Drehzahl-Regeleinrichtung nötig.

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Es ist.eine Aufgabe der Erfindung, ein zweites Regelventil in der zur Brennkammer führenden Brennstoffleitung nebst einer Regeleinrichtung zu schaffen, die die Turbinendrehzahl mißt und das Zweit-Regelventil öffnet, wenn die Turbine eine Drehzahl erreicht, welche anzeigt, daß die Zündlunte ungefähr ausgebrannt ist.

Vorzugsweise ist dieses Zweit-Drehzahlregelventil in der von der Brennstoffpumpe zur Brennkammer führenden Leitung angeordnet, so daß auf Inbetriebsetzung der Anlage hin die Brennstoffpumpe gegen das geschlossene Ventil arbeitet und eine verzögernde Wirkung auf die Turbine ausübt, welche mithilft, Überdrehzahl, die zur Beschädigung der Turbine führen könnte, zu vermeiden.

Das Zweit-Drehzählregelventil enthält ein Ventilverschlußstück, das normalerweise in eine Stellung gedrückt wird, in der es die Verbindung zwischen der Brennstoffpumpe und der Brennkammer sperrt, und eine elektrisch betriebene Einrichtung, die das Ventilverschlußstück in eine Stellung bewegt, in der es die Verbindung zwischen der Brennstoffpumpe und der Brennkammer absperrt.

Vorzugsweise wirkt die die Turbinendrehzahl messende Regeleinrichtung auch.dahin, daß sie das Zweit-Drehzahlregelventil schließt, wenn die Turbine eine voreingestellte Überdrehzahl erreicht und somit anzeigt, daß das Haupt-Mengenregelventil nicht funktioniert.

Bei der bevorzugten Ausfuhrungsform enthält die die Turbinendrehzahl messende Regeleinrichtung eine magnetische Empfangsvorrichtung, die eine Reihe elektrischer Impulse

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von einer zur Turbinendrehzahl proportionalen Frequenz gibt, um diese mit einer Bezugsfrequenz zu vergleichen und danach das Zweit-Ventil zu steuern.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Lieferung von Druckflüssigkeit für hydraulisch anzutreibende Hilfseinrichtungen, und Fig. 2 ist ein Block-Schaubild, das die Drehzahlmeßeinrichtung und ihre Beziehung zum zweiten Drehzahlregel ventil darstellt«.

Hydraulikpumpen 10 sind am Gehäuse eines Zahnrädergetriebes 11 angebracht und für Antrieb durch geeignetes Getriebe zur Erzeugung gewünschter Pumpendrehzahl eingerichtete Im normalen Betrieb des Flugzeuges, wenn die Hauptantriebsmaschinen richtig arbeiten, kann Leistung in dieser oder jener Form von den Hauptmaschinen abgenommen und in das die Pumpen antreibende Zahnrädergetriebe eingegeben werden. Zum Beispiel kann man Anzapf-Luft von einer Quelle, die zu einem oder mehreren der Strahltriebwerke gehört, entnehmen, um einen Luftturbinenläufer anzutreiben, der Leistung in das Zahnrädergetriebe 11 eingibt. Bei Maschinenschaden, wenn Not-Druckflüssigkeitszufuhr erforderlich ist, um das Flugzeug sicher zu landen, benutzt man ein Heißgasturbinenlaufrad 12 auf einer Welle 13, die mit passendem Zahnrädergetriebe 14 der Pumpen 10 verbunden ist.

Das Turbinenlaufrad 12 trägt am Umfang geeignete Aktionsschaufeln; eine Heißgasdüse 15 ist so angeordnet, daß sie heißes Gas auf die Schaufeln richtet, um das Rad zu drehen. Das verbrauchte Gas wird durch ein nur teilweise gezeichnetes Auspuffrohr 17 nach außenbords in die Umgebungsluft abgeführt. Das Heißgas wird der Düse 15 durch eine Leitung 18 aus einer Brennkammer 20 zugeführt.

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Zum Inbetriebsetzen der Einrichtung vor Zufuhr flüssigen Brennstoffes in die Brennkammer 20 sind an der Brennkammer Anlaßvorrichtungen 21 vorgesehen. Jede Anlaßvorrichtung 21 besteht aus einer Zündkammer, die mit der Brennkam mer verbunden werden und eine Zündlunte aus festem Brennstoff aufnehmen kann,, welche durch eine elektrisch zu betätigende Zündvorrichtung 22 gezündet werden kann. Wenn die Höehst-Betriebsdauer der Hilfseinrichtung zur Lieferung von Druckflüssigkeit ziemlich kurz - etwa 5 Minuten - ist, dann mag eine einzige Anlaßvorrichtung genügen* ¥enn sich aber die Einrichtung für längere Betriebszeit von etwa 20 Minuten eignet, dann ist es wünschenswert, mehr als nur eine Anlaßvorrichtung anzuwenden, weil es denkbar ist, daß die Hauptmaschinen in einer Lage, welche die Inbetriebnahme der Einrichtung erfordert, versagen, aber danach wieder in Gang kommen, was Abstellen der Hilfseinrichtung erlaubt, und dann wieder versagen, also wiederum Zündung der Hilfseinrichtung erfordern.

Der Brennstoffvorrat befindet sich in einem Tank, der eine äußere schützende Umwandung 25 und eine innere Auskleidung 26 enthält, die den eigentlichen Brennstoffbehälter bildet. In normaler Bereitschaft ist die innere Auskleidung 26 durch eine leckdicht abgedichtete Reißscheibe 28 verschlossen, welche zerreißt, wenn auf den Brennstoffinhalt ein passender Druck von z. B. 15 a tu ausgeübt wird. Die äußere Umwandung 25 ist, damit sie mit Druck erfüllt werden und die innere Auskleidung 26 zusammengedrückt werden, also Brennstoff vom Tank zur Brennkammer gedrückt wer-, den kann, mit einem Anschlußstück 31 versehen, das eine leckdicht abgedichtete Zerreißscheibe 32 enthält, die so eingerichtet ist, daß sie zerreißt, wenn durch eine Leitung 33 Druckgas zugeführt wird.

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Brennstoff vom Vorratsbehälter 26 zur Brennkammer 20 zu fördern, dient eine Zentrifugalpumpe 35, die vom Turbinenläufer 12 angetrieben wird. Der Brennstoff fließt vom Vorratsbehälter zum Pumpeneinlaß durch eine Einlaßleitung 37. Er fließt von der Pumpe zur Brennkammer 20 durch eine Auslaßleitung 39» ein Haupt-Brennstoffmengenregelventil 4o und eine Leitung 41, die vom Brennstoffmengen-Regelventil zur Kammer 20 durch ein Zweit-Brennstoffmengenregelventil 42 und ein Rückschlagventil 43 führt. Vorzugsweise enthält die Pumpenauslaßleitung 39 einen Filter 44 und eine geeignete Umgehungsleitung, die, wenn der Filter verstopft ist, ihn zu umgehen ermöglicht»

Das Brennstoffmengen-Regelventil 40 ist Gegenstand des eingangs erwähnten USA-Patents 3 660 977» Solches Ventil enthält ein Haupt-Regelventil 45 in Form eines Axialschiebers mit einem Einlaßkanal 46, der mit der Einlaßleitung 39 verbunden ist, und mit einem Auslaßkanal 48, der mit der zur Brennkammer 20 führenden Leitung 41 verbunden ist. Der Einlaßkanal 46 und der Auslaßkanal 48 kreuzen eine Schiebergehäuse-Bohrung, in der ein Schieber angeordnet ist, der zwischen den an seinen Enden befindlichen Schieberkolben einen im Durchmesser dünneren Teil 50 aufweist, der eine Verbindung zwischen den Kanälen 46 und 48 freigibt, wenn der Schieber die in Fig. 1 gezeichnete Stellung innehat. Der Schieber wird in diese in Fig. 1 gezeichnete Stellung durch eine Feder 52 geschoben, die gegen das Ende des Schiebers drückt und in einer Kammer angeordnet ist, die mit einer Leitung 54 verbunden ist, welche zur Pumpen-Einlaßleitung 37 führt. Der Schieber kann gegen den Druck der Feder 52 in der in Fig. 1 nach rechts gerichteten Richtung in eine Stellung verschoben werden, in der sein linker Kolben die

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Verbindung der Schiebergehäusebohrung mit dem Auslaßkanal k8 versperrt; dies geschieht dann, wenn Flüssigkeitsdruck auf das in Fig. 1 linke Ende des Schiebers durch eine Leitung 57 ausgeübt wird, die von einem Vorsteuerventil 60 gesteuert wird.

Das Vorsteuerventil 60 fühlt den Flüssigkeitsdruck in der Auslaßleitung 39 ^at>> und wenn dieser Druck der Auslaßleitung hoch genug steigt, wird durch die Leitung 57 ein Steuerbefehl gegeben, das Ventil 45 zu schließen. Das Ventil 60 - auch dieses hat die Form eines AxialSchiebers - besitzt eine Schiebergehäusebohrung, einen mit der Leitung verbundenen Einlaßkanal 62 und einen mit der Leitung 57 verbundenen Auslaßkanal 63. In der Schiebergehäusebohrung ist ein Schieber angeordnet, der zwischen dem an seinen Enden befindlichen Schieberkolben einen im Durchmesser dünneren Teil 65 aufweist, der sich normalerweise in solcher Stellung befindet, daß er den Kanal 63 mit einer Entleerungsöffnung 69 verbindet, die durch eine Leitung 70 zur Leitung 5^ führt. Der Schieber des Vorsteuerventils wird zu seiner gezeichneten Stellung hin durch eine Feder 72 gedrängt, die auf das obere Ende des Schiebers drückt, das sich in einer Kammer befindet, die mit der Leitung 70 verbunden ist.

Im Betrieb ist das Haupt-Ventil entweder offen oder geschlossen. Es wird normalerweise, wenn der Flüssigkeitsdruck in der Auslaßleitung die Kraft der Feder des Vorsteuerventils 60 nicht übersteigt, in der gezeichneten Offen-Stellung gehalten. Wenn der Druck in der Leitung 39 über einen vorbestimmten Wert steigt, wird der Schieber des Vorsteuer-Ventils aus der gezeichneten Stellung aufwärts in eine Stellung bewegt, bei der der Einlaßkanal 62 mit dem Auslaßkanal 63 Ver-

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bindung hat, so daß er Druckflüssigkeit durch die Leitung 57 zum linken Ende des Schiebers des Hauptventils leitet, so daß dieses in die Geschlossen-Stellung geht, bei der der Einlaßkanal 46 mit einem zur Leitung 70 führenden Ablaufkanal 75 Verbindung bekommt. Die dadurch entstehende Abnahme des Zustroms zur Brennkammer und zur Turbine bewirkt, daß die Drehzahl der Brennstoffpumpe und somit der Flüssigkeitsdruck in der Pumpenauslaßleitung 39 abnimmt. Wenn der Schieber des Vorsteuerventils sich wieder abwärts bewegt, wird der Druck vom linken Ende des Schiebers des Hauptventils genommen, und dieses kehrt in seine gezeichnete Offen-Stellung zurück. Auf diese Weise wird die Geschwindigkeit der Turbine so geregelt, daß sie wesentlich gleichbleibt, wie in dem eingangs erwähnten USA-Patent 3 660 977 angegeben.

TJm Druck auf den im Vorratsbehälter befindlichen Brennstoff auszuüben, wird Heißgas aus der Heißgasleitung 18 durch die Leitung 33 abgezapft. Vorzugsweise zapft diese Druckleitung 33 die Heißgasleitung 18 an einer Stelle an, an welcher ein zu passender Druckerzeugung im Brennstoff-Vorratsbehälter geeigneter Druck von etwa 14 at arhältlich ist. Wie gezeichnet, enthält die Druckleitung 33 ein Rückschlagventil 76, einen Filter 77 und eine Druckminder-Drosselstelle 78.

Um die Einrichtung aus dem Bereitschaftszustand in Betrieb zu setzen, betätigt man elektrisch eine Zündvorrichtung 22 mittels eines Stromkreises 79» welcher das Abbrennen der Zündlunte in der Zündkammer 21 in Gang setzt. Das heiße Verbrennungsgas strömt in die BFrennkammer 20 und dann zur Heißgasdüse 15» so daß das Turbinenlaufrad 12 anläuft.

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Der Lauf des Turbinenläufers bewirkt, daß die Pumpe 35 Betrieb gesetzt wird und Brennstoff vom Vorratsbehälter zur Brennkammer fördert, ungefähr zu demjenigen Zeitpunkt, an dem die Zündlunte in der Zündkammer 21 ausgebrannt ist; dann hält sich die Einrichtung selbst in Gang. Um die vom Vorratsbehälter zur Brennstoffpumpe fließende Brennstoffpumpe zu regeln, ist die Einlaßleitung 37 vorzugsweise mit einem nur ganz zu öffnenden oder ganz zu schließenden Ventil 80 versehen, das normalerweise durch Federkraft in geschlossener Stellung gehalten wird, so daß die Verbindung zwischen dem Brennstoffbehälter und der Brennstoffpumpe gesperrt ist. Das Ventil kann in Offen-Stellung bewegt werden durch eine Magnetspule 81, die durch einen (nicht gezeichneten) Stromkreis zur selben Zeit, da die Zündvorrichtung 22 mit Strom gespeist wird, fern-erregt werden kann.

Da diese Einrichtung nur eine Hilfseinrichtung ist, kann sich ergeben, daß sie längere Zeit nur in Bereitschaft bleibt und nicht in tatsächlichen Dienst, bei dem Brennstoff in der Kammer 20 verbrannt würde, kommt. Aber da diese Einrichtung so entscheidend wichtig ist, sollte sie gern von Zeit zu Zeit geprüft werden können, damit man sich überzeugen kann, daß sie notfalls zuverlässig zum Betrieb bereit ist. Daher ist Vorsorge getroffen, verschiedene Bestandteile der Einrichtung zu prüfen, indem äußerer Druck zum Betrieb des Turbinenlaufrades und der von ihm drehangetriebenen Teile sowie des Regelventils 40 angewendet wird.

Dies sei näher erläutert: Vor dem Turbinenlaufrad 12 ist eine Kaltgas-Düse 90 so angebracht, daß sie Kaltgas auf die Turbinenschaufeln richtet und das Laufrad genügend dreht, um zu zeigen, ob die Teile, die sich drehen sollen, dies im

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Bedarfsfall auch tun können; die Kaltgasdüse ist mit einer Schlauch-Schnellkupplung 92 üblicher Bauart versehen, mittels der man leicht eine äußere Druckgasquelle wie z. B. einen Behälter mit verdichtetem Stickstoff anschließen kann. Ferner kann man das Ventil kO prüfen durch Anwendung verdichteten Stickstoffes mittels einer Schnellkupplung 9h an einer Leitung 9-6, die zum Vorsteuerventil 60 führt; damit beim Prüfversuch die Betriebsfähigkeit des Haupt-Ventils 40 geprüft werden kann, ist die Federführung 97, gegen die der Schieber dieses Ventils anliegt, so eingerichtet, daß sie einen Anzeiger 98 betätigt (dieser ist mit gestrichelten Linien gezeichnet). Damit beim Prüfversuch kein Druckanstieg in der Einlaßleitung 37 entsteht, ist eine schnell trennbare Kupplung 99 vorgesehen, welche mit der Einlaßleitung 37 verbunden ist und diese bei dem Prüfversuch mit der Außenluft verbindet.

Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform wird der Brennstoffbehälter mit etwa 14 atü abgedrückt. Infolgedessen ist der Druck am Einlaß zur Brennstoffpumpe etwa 14 atü, während die Pumpe einen Druck von etwa 70 atü am Pumpenauslaß entwickelt. Zur Prüfung der Einrichtung auf Betriebsfähigkeit kann Gas von etwa 70 atü auf die Kupplungen 92 und 9h gegeben werden.

Für die Inbetriebsetzung der Einrichtung in wirklichem Notfall, also wenn die Einrichtung Hilfs-Druckflüssigkeit liefern soll, ist die Größe der aus festem Brennstoff bestehendem Anlaß-Zündlunte in der Zündkammer so berechnet, daß sie die Turbine selbst unter ungünstigen Bedingungen auf etwa hO $ ihrer Soll-Drehzahl bringt, so daß die Brennstoffpumpe so arbeitet, daß sie in dem Augenblick, da Zünd-

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lunte ausgebrannt ist, Brennstoff in die Brennkammer liefert« Wenn die Einrichtung in sehr kalter Umgebung angelassen wird, können vielleicht die Schmierflüssigkeit und die Hydraulik-Flüssigkeit, soweit sie mit den umlaufenden Teilen in Berührung sind, der Bewegung Widerstand leisten, und daher¹ ist dann die Trägheit der Einrichtung verhältnismäßig groß im Vergleich zum Anfahren in verhältnismäßig heißer Umgebung, in der die Flüssigkeiten dünnflüssiger sind und weniger Widerstand bieten. Ferner wird, wenn die Einrichtung zum ersten Mal angelassen wird und die Rohrleitungen wesentlich leer sind, die Förderung des Brennstoffes aus dem Vorratsbehälter zur Brennkammer mehr Zeit erfordern, als wenn die Einrichtung wiederangelassen wird und die Leitungen schon wesentlich mit Flüssigkeit gefüllt sind. Über einen weiten Bereich wechselnder Anfahrbedingungen sollte der Anfahrbetrieb lieber.nur von der Zündlunte genährt werden als daß zusätzliche Veränderliche ins Spiel kämen, welche auftreten, wenn auch flüssiger Brennstoff während des Anfahrens zugeführt wird. Da das Haupt-Brennstoffmengenregelventil kfy normalerweise offen ist, kann bei gewissen Anlaßbedingungen die Brennstoffpumpe schon Brennstoff fördern, ehe die Zündlunte ganz ausgebrannt ist. Wenn solcherart vorzeitig in die Brennkammer eingespritzt, könnte der flüssige Brennstoff die Turbine beim Anfahren auf unerwünscht hohe Drehzahl bringen. Um den Zufluß flüssigen Brennstoffes zur Brennkammer beim Anfahren zu beherrschen, betreibt man das Zweit-Drehzahlregelventil so, daß Zufuhr flüssigen Brennstoffs zur Brennkammer solange verhindert wird, bis die Turbine eine vorbestimmte Mindestdrehzahl erreicht hat.

Dies sei im einzelnen erläutert: Das Zweit-Drehzahl-

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regelventil 42 enthält ein Ventilverschlußstück 102, das normalerweise durch eine Feder in Geschlossen-Stellung gehalten wird, in der es die Verbindung zwischen dem Ventil 45 und der Brennkammer 20 sperrt, XJm das Ventilverschlußstück 102 in die Offen-Stellung zu bringen, welche die Verbindung zwischen dem Ventil 45 und der Brennkammer 20 öffnet, wird das Verschlußstück durch eine Magnetspule 104 gesteuert, die durch elektrische Leitung 105 mit einer Steuervorrichtung 106 verbunden ist, welche auf die Drehzahl des Turbinenläufers 12 anspricht.

Um die Drehzahl des Turbinenläufers 12 zu messen, trägt dieser auf seiner Welle 13 einen zahnradähnlichen Bauteil 108, der eine Anzahl Zähne aufweist, die an einem magnetischen Abnehmer 110 vorbeilaufen, der durch eine elektrische Leitung 111 mit der Steuervorrichtung 106 verbunden ist. Der magnetische Abnehmer 110 wirkt in einer Drehzahlmeßvorrichtung von an sich bekannter Bauart. Grundsätzlich enthält ein magnetischer Abnehmer eine Spule und einen Magneten, die nahe einem aus magnetischem Werkstoff bestehenden umlaufenden Bauteil von unterbrochener Form, wie z. B. einem Zahnrad 108 mit über seinen Umfang verteilten Zähnen, angeordnet sind. Wenn die Zähne vor der Spule vorbeilaufen, ändert sich der die Spule mit dem Zahnrad verbindende Magnetfluß, so daß Impulse entstehen. Der Ausgang des magnetischen Abnehmers ist eine Reihe von Impulsen, deren Frequenz proportional zur Turbinendrehzahl ist. Die Form und die Dauer dieser Impulse würden beträchtlich schwanken, wenn sie nicht berichtigt würden. Bei der in Fig. 2 dargestellten Steuerungseinrichtung wird die Impulse-Reihe durch einen wellenformenden Stromkreis 112 in Rechteckwellenform geändert. Die so geformten Impulse werden dann

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auf einen monostabilen Multivibrator 114 gegeben, der für jeden eingegebenen Impuls einen Ausgangsimpuls unveränderlicher Breite liefert« Die Impulsbreite ist zu einem in bezug zur höchsten Drehzahl geeigneten Wert gewählt. Die vom Multivibrator 114 kommende Reihe von Impulsen unveränderlicher Breite wird dann auf einen Sättigungs-Schalter 116 gegeben, wo auch die Amplitude des Impulses auf einen Wert festgelegt wird, der nahezu gleich einer von einer Bezugs-Quelle 118 gelieferten Bezugsspannung ist» Die Reihe von Impulsen unveränderlicher Amplitude und Breite wird dann durch einen aktiven Tiefpaßfilter 120 auf einen Gleichspannungswert gefilterte

Der Ausgang des Filters 120 ist eine Gleichspannung, die unmittelbar verhältnisgleich der Turbinendrehzahl ist. Solche Gleichspannung wird auf drei Vergleichsgeräte 121, 122 und 123 gegeben. Jedes Vergleichsgerät hat eine verschiedene Bezugsspannung, so daß verschiedene Drehzahlbereiche erfaßt werden können, und der Ausgang jedes Vergleichsgerätes befindet sich in "Aus"-Zustand solange, bis der Bezugswert erreicht ist. Wenn der Bezugswert erreicht ist, schaltet der Ausgang auf "Ein"-Zustand um. In der hier dargestellten Einrichtung ist das Vergleichsgerät 121 so eingestellt, daß es eine Drehzahl von 40.000 U/min erfaßt, ferner das Vergleichsgerät 122 so eingestellt, daß es eine Drehzahl von 109.000 U/min erfaßt, und das Vergleichsgerät 123 so eingestellt, daß es eine Drehzahl von 120.000 U/min erfaßt.

Die Drehzahl 109.000 U/min, die im Vergleichsgerät erfaßt wird, liegt im normalen Betriebsbereich des Turbinenlaufrades 12, und der Ausgang des Vergleichsgerätes wird

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durch einen Stromverstärker 125 eingegeben, um eine "Lauf-Lichtanzeige 126 zu speisen und anzuzeigen, daß die Einrichtung im normalen Betriebsbereich arbeitet.

Das Vergleichsgerät 121, das für die Erfassung einer Drehzahl von 40.000 U/min eingestellt ist, dient zur Steuerung des Zweit-Brennstoffmengenregelventils 42. Der Ausgang vom Vergleichsgerät 121 kann in einer Verzögerungseinrichtung 128 für kurze Zeit verzögert werden und wird dann durch ein UND-Tor 129 auf einen Stromverstärker 130 gegeben, um die Spule 104 des Zweit-Brennstoffmengenregelventils 42 zu erregen. Die Verzögerungseinrichtung 128 kann benutzt werden, um verschiedene Faktoren, wie z. B„ Temperatur, Zündlunten-Eigenschäften und diejenige Zeit zu erfassen, die die Anlage braucht, um diejenige Drehzahl zu .erreichen, bei der sie sich selbst in Gang hält. Das UND-Tor 129 ist abhängig von einem Ausgangssignal aus der Verzögerungseinrichtung 128 und ebenfalls abhängig von einem "Lauf"-Befehl 132 von der Flugzeugbesatzung. Das UND-Tor empfängt ferner ein Signal von einem Wechselrichter 134, der auf das Vergleichsgerät 123 anspricht.

Im Betrieb, wenn vom Vergleichsgerät 121 ein Signal, daß das Turbinenlaufrad eine Drehzahl von 40.000 U/min erreicht hat, gegeben, ferner bei 132 ein "Lauf"-Befehl vorhanden und vom Vergleichsgerät 123 her angezeigt ist, daß die Drehzahl nicht über 120.000 U/min gestiegen ist, dann wird durch den Stromverstärker 130 ein Signal an die Spule 104 gegeben,, damit das Ventilverschlußstück 102 aus der normalen "Geschlossen"-Stellung in die "Offen"-Stellung bewegt wird, wodurch eine Verbindung zwischen dem Haupt-Brennstoffmengenregelventil 45 und der Brennkammer 20 her-

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gestellt wird. In diesem Augenblick würde erwartet werden, daß die Zündlunte in der Brennkammer 21 ungefähr ausgebrannt ist und daß der flüssige Brennstoff rechtzeitig genug in die Brennkammer eingespritzt werden muß, durch die Zündlunte gezündet zu werden, damit danach die Anlage sich selbst in Gang hält, so daß der flüssige Brennstoff Leistung zum Antrieb der Turbine liefert und die Turbine die Brennstoffpumpe treibt und somit die Brennstoffzufuhr fortgesetzt wird.

Das Zweit-Brennstoffmengenregeiventil dient ferner dazu, eine Überdrelizahl-Sicherheitsüberwachung der Anlage auszuüben. Falls etwa das Erst—Brennstoffregel-ventil 40 so versagt, daß das Hauptventil 45 in seiner normalerweise offenen Stellung bleibt und der Steuerung durch das Vorsteuerventil 60 nicht gehorcht, dann würde das ständig offene Ventil schließlich Überdrehzahl verursachen, die zur Zerstörung des Turbinenlaufrades 12 führen würde« Gemäß der Erfindung wird, sobald die Turbine etwa 110 $ der Nenndrehzahl erreicht, der Überdrehzahl-Zustand vom Vergleichsgerät 123 erfaßt, so daß das Zweit-Brennstoffmengenregelventil 42 geschlossen wird. Und wenn das Vergleichsgerät 123 eine Turbinendrehzahl von 120.000 U/min erfaßt, wird das UND-Tor 129 seines notwendigen Eingangs beraubt und der Ausgang aus dem Tor unterbrochen, also die Spule 104 im Ventil stromlos gemacht. Infolgedessen schließt sich dieses Ventil, und die Brennstoffzufuhr zur Brennkammer wird zeitweilig unterbrochen. Wenn die Turbinendrehzahl wieder unter 120.000 U/min herabsinkt, wird wieder das Signal vom Vergleichsgerät 123 auf das UND-Tor gegeben, damit das Zweit-Brennstof fmengenregel ventil wieder geöffnet wird. So dient also das Ventil 42 dazu, bei etwa 110 % der Solldrehzahl eine zweite Sicherheits-Steuerung auszuüben.

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Claims

Ansprüche

1 J Hilfs-Einrichtung für Kraftversorgung, dadurch
gekennzeichnet, daß sie enthält;

a) ein durch Heißgas anzutreibendes Turbinenlaufrad (12) zur Erzeugung mechanischer Leistung,

b) eine Brennkammer (20) zur Erzeugung von Heißgas,

c) eine Heißgas-Leitung (18) von der Brennkammer zum Turbinenlaufrad für Zufuhr von Heißgas zum Antrieb des
Laufrades,

d) eine vom Turbinenlaufrad angetriebene Brennstoffpumpe (35) für Zufuhr von Brennstoff zur Brennkammer,

e) eine von der Brennstoffpumpe zur Brennkammer führende Brennstoff-Auslaßleitung (39, 4i),

f) ein Brennetoffmengenregelventil (40, 45) in der Brennstoffauslaßleitung, das die zur Brennkammer fließende Brennstoffmenge und somit die Drehzahl des Turbinenlaufrades regeln soll,

g) eine Zündkammer (21), welche mit der Brennkammer verbunden werden kann und Anlaß-Brennstoff für das Ingangsetzen der Turbine zum Anlassen der Brennstoffpumpe enthält,

h) ein Zweit-Brennstoffmengenregelventil (42) in der von der Brennstoffpumpe zur Brennkammer führenden Auslaßleitung, 30 9 841/0413

i) eine von der Turbinendrehzahl abhängige Regelvorrichtung

(105, 106, 111, 112), die das Zweit-Brennstoffmengen-

regelventil (42) öffnet, wenn die Turbine eine vorbestimmte Drehzahl erreicht»
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Brennstoffmengenregelventil (45) einen Schieber enthält, der sich in Abhängigkeit von dem in der Brennstoffauslaßleitung (4i) herrschenden Druck die zur Brennkammer fließende Brennstoffmenge steuert, und zwar bei zunehmendem . Druck verringert und bei abnehmendem Druck vergrößert.
3". Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zweit-Brennstoffmengenregelventil (42) einen Schieber enthält, der durch Federkraft normalerweise in eine die Verbindung zwischen der Brennstoffpumpe und der Brennkammer sperrende Stellung gedrängt wird und durch eine elektrisch zu betätigende Einrichtung in eine diese Verbindung freigebende Stellung bewegt werden kann.
4. HiIfs-Einrichtung für Kraftversorgung, dadurch gekennzeichnet, daß sie enthält;

a) ein durch Heißgas anzutreibendes Turbinenlaufrad (12) zur Erzeugung mechanischer Leistung,

b) eine Brennkammer (20) zur Erzeugung von Heißgas,

c) eine Heißgas-Leitung (18) von der Brennkammer zum Turbinenlaufrad für die Zufuhr von Heißgas zum Antrieb des Laufrades,

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d) eine vom Turbinenlaufrad angetriebene Brennstoffpumpe (35) für die Zufuhr von Brennstoff zur Brennkammer,

e) eine von der Brennstoffpumpe zur Brennkammer führende Brennstoffauslaßleitung (39, 41),

f) einen Vorratsbehälter (26) für den der Brennkammer zuzuführenden Brennstoff,

g) eine Brennstoffeinlaßleitung (37) vom Brennstoffvorratsbehälter zum Pumpeneinlaß,

h) eine Ztindkammer (21 ), die mit der Brennkammer verbunden werden kann und Anlaß-Brennstoff für das Ingangsetzen der Turbine zum Anlassen der Brennstoffpumpe enthält,

i) ein Brennstoffmengenregelventil (45» 45) in der Brennstoff auslaßleitung, das auf die Turbinendrehzahl anspricht und die von der Brennstoffpumpe zur Brennkammer fließende Brennstoffmenge und somit die Turbinendrehzahl regeln soll,

j) ein Zweit-Brennstoffmengenregelventil (42), das den Zufluß von Brennstoff vom Vorratsbehälter zur Brennkammer sperren soll,

k) eine von der Turbinendrehzahl abhängige Regelvorrichtung (105, 106, 11, 112), die das Zweit-Brennstoffmengenregelventil (42) öffnet, wenn die Turbine eine vorbestimmte Mindest-Drehzahl erreicht·
5· Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

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daß das Brennstoffmengenregelventil (45) einen Schieber enthält, der sich in Abhängigkeit von den in der Brennstof fauslaßlei tung (39) herrschenden Druck die zur Brennkammer fließende Brennstoffmenge steuert, und zwar bei zunehmendem Druck verringert und bei abnehmendem Druck vergrößert, um die Turbinendrehzahl konstantzuhalten.
6. Einrichtung nach Anspruch 5» gekennzeichnet durch eine von der Turbinendrehzahl abhängigen Regelvorrichtung (105» 106, 11, 112), die das Zweit-Brennstoffmengenregelventil (42) schließt, wenn die Turbinendrehzahl einen vorbestimmten höchstzulässigen Wert überschreitet;
7· Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zweit-Brennstoffmengenregelventil (42) in der Brennstoffauslaßleitung (39» 4i ) zwischen der Brennstoffpumpe und der Brennkammer angeordnet ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Turbinendrehzahl abhängige Regelvorrichtung eine elektrische Einrichtung zum Messen der Turbinendrehzahl und eine auf die Turbinendrehzahl-Meßvorrichtung ansprechende Magnetspule (1O4) zur Betätigung des Zweit-Brennstoff-i mengenregelventils (42) aufweist.
9. Not-Einrichtung für hydraulische Kraftversorgung für ein Flugzeug, dadurch gekennzeichnet , daß sie enthält:

a) ein durch Heißgas anzutreibendes Turbinenlaufrad (12),

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b) eine vom Turbinenlaufrad (l2) angetriebene Hydraulik-Pumpe (1O), welche Druckflüssigkeit zu einer Hydraulikanlage des Flugzeugs liefert,

c) eine Brennkammer (20) zur Erzeugung von Heißgas,

d) eine Heißgasleitung (18) für die Zufuhr von Heißgas von der Brennkammer zur Turbine,

e) ein Auspuffrohr (17) für die Ableitung des Abgases von der Turbine zur Außenluft,

f) eine vom Turbinenlaufrad angetriebene Brennstoffpumpe (35) für die Zufuhr von Brennstoff zur Brennkammer,

g) eine von der Brennstoffpumpe zur Brennkammer führende Brennstoff-Auslaßleitung (39, 4i),

h) einen Brennstoffbehälter (26) für den der Brennkammer zuzuführenden Brennstoff,

i) eine Brennstoff-Einlaßleitung (37) vom Brennstoffvorratsbehälter zum Pumpeneinlaß,

j) eine Einrichtung, um den Brennstoffbehälter (26) unter Druck zu setzen,

k) eine Zündkammer (21), die mit der Brennkammer (20) verbunden werden kann und die eine Zündlunte für das Ingangsetzen der Turbine zum Anlassen der Brennstoffpumpe enthält,

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l) ein Brennstoffmengenregelventil (4θ, 45) in der Brennstoffauslaßleitung (39, 4i), welches auf die Turbinendrehzahl anspricht und den Brennstoffzufluß zur Brenn-. kammer so regelt, daß die Turbinendrehzahl konstantgehalten wird,

m) ein Zweit-Brennstoffmengenregelventil (42) in der Brennstoffauslaßleitung (4i), das die Verbindungsleitung zwischen der Brennstoffpumpe (35) und der Brennkammer (20) normalerweise sperrt,

n) eine von der Turbinendrehzahl abhängige Regelvorrichtung (1O5_S 106, 111, 112), die das Zweit-Brennstoffmengenregelventil (42) öffnet, wenn die Turbine eine vorbestimmte Mindestdrehzahl erreicht,
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die den Brennstoffbehälter (26) unter Druck setzende Einrichtung eine Leitung (33) aufweist, die von der zur Turbine führenden Heißgasleitung (18) abzweigt und Heißgas mit Druck zum Brennstoffbehälter leitet.
11. Einrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine von der Turbinendrehzahl abhängige Regeleinrichtung (105, 106, 111, 112), die das Zweit-Brennstoffmengenregelventil (42) schließt, wenn die Turbinendrehzahl einen vorbestimmten Höchstwert erreicht.
12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Zweit-Brennstoffmengenregelventil (42) ein Ventilverschlußstück (102), das normalerweise in eine Stellung

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gedrängt wird, welche die Verbindung zwischen der Brennstoffpumpe (35) und der Brennkammer (20) sperrt, und das eine Magnetspule (lOk) enthält, die das Ventilverschlußstück (102) in die Offen-Stellung bewegen soll, und daß die Regeleinrichtung eine elektrische Einrichtung enthält, welche die Turbinendrehzahl mißt und die Magnetspule (1O4) dann unter Spannung setzt, wenn die Turbine eine Drehzahl erreicht, die anzeigt, daß die Zündlunte ungefähr ausgebrannt ist, und die diese Magnetspule (1O4) dann abschaltet, wenn die Turbine eine Drehzahl erreicht, welche anzeigt, daß das Brennstoffmengenregelventil (k2) unwirksam isto

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