DE2313827C2 - Treibstoffsteuereinrichtung für einen Einkomponententreibstoff-Gaserzeuger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Treibstoffsteuereinrichtung für einen Elnkomponententreibstoff-Gaserzeuger zum Betreiben einer eine Flugzeug-Hydraulikpumpe antreibenden Gasturbine.

In modernen Flugzeugen Ist es üblich, eine Hydraulik-Kraftversorgung vorzusehen, mit einer Pumpe zur Lieferung von Druckflüssigkeit, die zum Antrieb verschiedener Hilfseinrichtungen, wie z. B. Hllfsflügel an den vorderen und hinteren Flügelkanten, erforderlich 1st. Ein zuverlässiger Betrieb einer solchen Pumpe ist dann erreichbar, solange die Hauptmaschinen befriedigend arbeiten. Für den Fall, daß die Hauptmaschinen versagen, 1st eine Notversorgung mit Druckflüssigkeit erwünscht, um die notwendigen Hilfseinrichtungen so lange anzutreiben, bis das Flugzeug sicher gelandet ist. Die Erfindung betrifft eine solche Notanlage zum Betrieb einer Hydraulikpumpe, die für beschränkte Zelt für eine Notlandung Druckflüssigkeit liefert.

Die Erfindung 1st eine Weiterentwicklung des In der deutschen Offenlegungsschrlft 21 10471, die auf die gleiche Anmelderin zurückgeht, beschriebenen Gegenstandes. Dieser Gegenstand betrifft eine Notanlage für die hydraulische Kraftversorgung mit einer Treibstoffsteuereinrichtung für einen Elnkomponententrelbstoff-Gaserzeuger zum Betreiben einer eine Flugzeug •Hydraulikpumpe antreibenden Gasturbine mit einer Treibstoffpumpe, die durch die Gasturbine antreibbar 1st, einer Zersetzungskaromer zum Erzeugen des Aibeltsmlttels für die Gasturbine, einer Zündkammer, die mit der Zer- -Setzungskammer verbindbar ist und einen elektrisch züridbaren Brennsatz zum Erzeugen des fur das Anfahren der Gasturbine erforderlichen Arbeltsmittels enthält, und einer die Druckseite der Treibstoffpumpe mit der Zersetzungskammer verblndenen Treibstoffleitung, in

ίο die ein bistabiles Treibstoffventil zwischengeschaltet 1st, welches durch ein auf den in der Treibstoffpumpe erzeugten Druck, der von der Drehzahl der Gasturbine abhängt, ansprechendes Vorsteuerventll derart steuerbar 1st, daß es unterhalb einer bestimmten Drehzahl geöffnet und oberhalb einer bestimmten Drehzahl geschlossen ist Eine Funktionsanalyse dieser bekannten Einrichtung

hat ergeben, daß der das Treibgas erzeugende, elektrisch zündbare Brennsatz eine Brenndauer haben muß, die die Turbine bei erhöhten Relbungs- und Strömungswlderständen der anzutreibenden Geräte, z. B. der Hydraulikpumpe, infoige niedriger Temperaturen für ihre Startdrehzahl erfordert und daß andererseits bei einer hohen Umgebungstemperatur infolge geringerer Widerstände eine kürzere Brenndauer des festen Brennsatzes ausrelchen würde. Die Brenndauer des festen Brennsatzes ist jedoch nicht veränderbar. Das führt dazu, daß bei hoher Umgebungstemperatur die Startdrehzahl schon vor dem Ende der Brenndauer erreicht und damit, ausgelöst von einem drehzahlabhängigen Brennstoffdruck hinter der von der Turbine getriebenen Brennstoffpumpe, das Hauptventil für flüssigen Brennstoff vorzeitig geöffnet wird, so daß die Turbine gleichzeitig von dem Treibgas des festen Brennsatzes und von dem Verbrennungsgas des flüssigen Brennstoffes beaufschlagt wird. Das kann zu einer Überdrehzahl der Turbine und damit zu Ihrer Zerstörung führen.

Einrichtungen, die bei Überdrehzahlen von Gasturbinen auf ein elektromagnetisch betätigtes Brennstoffventil wirken sind zwar durch die US-PS 3038 306 und 30 66 487 bereits Stand der Technik. In diesen bekannten Fällen 1st jedoch ein solches System stets allein vorhanden und die Frage einer Funktionssicherheit bei Ausfall des elektrischen Stromes nicht relevant.
Die Anmelderin hat nun erkannt, daß die sichere Funktion der In der genannten deutschen Offenlegungsschrlft beschriebenen Einrichtung von der Umgebungstemperatur dieser Einrichtung bzw. des sie tragenden Flugzeuges abhängig ist.
Dadurch ergibt sich als Aufgabe der Erfindung, die bekannte Einrichtung so weiterzubilden, daß sie unabhängig von der Umgebungstemperatur sicher gestartet werden kann und gleichzeitig Überdrehzahlen selbsttätig vermieden werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dem Treibstoffventil ein durch eine Steuervorrichtung steuerbares Absperrventil nachzuschalten und eine Steuervorrichtung vorzusehen, die auf die Drehzahl der Gasturbine anspricht und eine Verzögerungseinrichtung für eine gemessene Temperatur enthält.

Erst durch die gekennzeichnete Verbesserung der bekannten Notanlage für hydraulische Kraftversorgung wird erreicht, daß die für die Flugsicherheit notwendige Funktionssicherheit bei allen Temperaturzuständen der Umluft erreicht wird. Während das Treibstoffventil die Turbinendrehzahl Im Sinne der Aufrechterhaltung einer Konstanz regelt, stellt das steuerbare Absperrventil eine zusätzliche Sicherheitsvorrichtung als Begrenzungsregler dar.

Die Erfindung soll nun anhand eines Ausführungsbeispiels naher erläutert werden. Dabei zeigt:

FJg. 1 ein Beispiel der erfindungsgemäßen Treibstoffsteuerelnrichtung fur einen Elnkomponententrelbstoff-Gaserzeuger und

Fig. 2 ein Block-Schaublld, das die Dnehzahlmeßelnrichtung und ihre Beziehung zum zweiten Drehzahlregelventil darstellt.

Hydraulikpumpen 10 sind am Gehäuse eines Zahnrädergetriebes 11 angebracht und für Antrieb durch geeignetes Getriebe zur Erzeugung gewünschter Pumpendrehzahl eingerichtet Im normalen Betrieb das 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-DruckflP-ssigkeltszufuhr 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 1st.

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.

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 Brennkammer verbunden werden und eine Zündlunte aus festem Brennstoff aufnehmen kann, welche durch eine elektrisch zu betätigende Zündvorrichtung 22 gezündet werden kann. Wenn die Höchst-Betriebsdauer der Hilfseinrichtung zur Lieferung von Druckflüssigkeit ziemlich kurz - etwa S Minuten - ist, dann mag eine einzige Anlaßvorrichtung genügen. Wenn sich aber die Einrichtung für längere Betriebszeit von etwa 20 Minuten eignet, dann ist es wünschenswert, mehr als nur eine Anlaßvorrichtung anzuwenden, well es denkbar 1st, 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 Relßschelbe 28 verschlossen, welche zerreißt, wenn auf den Brennstoffinhalt ein passender Druck von z. B. 15 atü ausgeübt wird. Die äußere Umwandlung 25 ist, damit sie mit Druck erfüllt werden und die Innere Auskleidung 26 zusammengedrückt werden, also Brennstoff vom Tank zur Brennkammer gedrückt werden 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.

Brennstoff vom Vorratsbehälter 26 zur Brennkammer

20 zu fordern, 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-Brennstoffmengenregelventll 40 und eine Leitung 41, die vom Brcnnstoffmengen-Regelveniil zur Kammer 20 durch ein Absperrventil 42 und ein Rückschlagventil 43 führt. Vorzugswelse enthält die Pumpenauslaßleltung 39 einen FiI- ter 44 und eine geeignete Umgehungsleitung, die, wenn der Filter verstopft ist, ihn zu umgehen ermöglicht.

Das Brennstoffmengen-Regelventil 40 ist Gegenstand des USA-Patents 3660977. Solches Ventil enthält ein Haupt-Regelventll 45 in Form eines Axialschiebers mit einem Einlaßkanal 46, der mit der Einlaßleitung 39 verbunden 1st, und mit einem Auslaßkanal 48, der mit der zur Brennkammer 20 führenden Leitung 41 verbunden isr. Der Einlaßkanal 46 und der Auslaßkanal 48 kreuzen eine Schiebergehäuse-Bohrung, in der ein Schieber ange ordnet ist, der zwischen den an seinen Enden befindli chen Schieberkolben einen im Durchmesser dünneren Teil 50 aufweist, der eine Verbindung zwischen den Kanälen 46 und 48 freigibt, wenn der Schieber die in Flg. 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 Verbindung der Schiebergehäusebohrung mit dem Auslaßkanal 48 versperrt; dies geschieht dann, wenn Flüssigkeitsdruck auf das In Flg. 1 linke Ende des Schie bers durch eine Leitung 57 ausgeübt wird, die von einem Vorsteuerventil 60 gesteuert wird.

Das Vorsteuerventil 60 fühlt den Flüssigkeitsdruck In der Auslaßleitung 39 ab, und wenn dieser Druck der Auslaßleitung hoch genug steigt, wird durch die Leitung 57 ein Steuerbefehl gegeben, das Ventil 45 zu schließen. Das Vorsteuerventil 60 - auch dieses hat die Form eines Axialschiebers - besitzt eine Schiebergehäusebohrung, einen mit der Leitung 39 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 Entleerungsöff nung 69 verbindet, die durch eine Leitung 70 zur Leitung 54 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 1st.

Im Betrieb ist das Haupt-Ventil 40 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 Vorsteuerventils aus der gezeichneten Stellung aufwärts In eine Stellung bewegt, bei der der Einlaßkanal 62 mit dem Auslaßkanal 63 Verbindung hat, so daß er DivXkflüssigkelt durch die Leitung 57 zum Unken 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 Ver-

bindung 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 Offenstellung zurück. Auf diese Weise wird die Geschwindigkeit der Turbine so geregelt, daß sie wesentlich gleichbleibt, wie In dem erwähnten US-Patent 36 60 977 angegeben.

Um Druck auf den im Vorratsbehälter befindlichen Brennstoff auszuüben, wird Heißgas aus der Heißgasleltung 18 durch die Leitung 33 abgezapft. Vorzugswelse 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 erhältlich 1st. Wie gezeichnet, enthält die Druckleitung 33 ein Rückschlagventil 76, einen Filter 77 und eine Druckmlnder-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 Brennkammer 20 und dann zur Heißgasdüse IS, so daß das Turbinenlaufrad 12 anläuft. Der Lauf des Turbinenläufers bewirkt, daß die Pumpe 35 In Betrieb gesetzt wird und Brennstoff vom Vorratsbehälter zur Brennkammer fördert, ungefähr zu demjenigen Zeltpunkt, an dem die Zündlunte in der Zündkammer 21 ausgebrannt 1st; 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, fernerregt werden kann.

Da diese Einrichtung nur eine Hilfseinrichtung ist, kann sich ergeben, daß sie längere Zelt nur In Bereitschaft bleibt und nicht Im tatsächlichen Dienst, bei dem Brennstoff in der Kammer 20 verbrannt würde, kommt. Aber da diese Einrichtung so entscheidend wichtig ist, sollte sie gern von Zelt zu Zelt geprüft werden können, damit man sich überzeugen kann, daß sie notfalls zuverlässig zum Betrieb bereit 1st. 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 Regelventil 40 angewendet wird.

Dies sei näher erläutert Vor dem Turbinenlaufrad 12 1st eine Kaltgas-Düse 90 so angebracht, daß sie Kaltgas auf die Turbinenschaufel richtet und das Laufrad genügend dreht, um zu zeigen, ob die Teile, die sich drehen sollen, dies Im 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 40 prüfen durch Anwendung verdichteten Stick- «5 stoffes mittels einer Schnellkupplung 94 an einer Leitung 96, die zum Vorsteuerventil 60 führt; damit beim Prüfversuch die Betriebsfähigkeit des Haupventlls 40 geprüft werden kann, 1st die Federführung 97, gegen die der Schieber dieses Ventils anliegt, so eingerichtet, daß sie einen Anzeiger 98 betätigt (dieser 1st mit gestrichelten Linien gezeichnet). Damit beim Prüfversuch kein Druckanstieg In der Einlaßleitung 37 entsteht, ist eine schnell trennbare Kupplung 99 vorgesehen, welche mit der Elnlaßleltung 37 verbunden 1st und diese bei dem Prüfversuch mit der Außenluft verbindet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird der Brennstoffbehälter mit etwa 14 atü abgedrückt. Infolgedessen 1st 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 94 gegeben werden.

Für die Inbetriebsetzung der Einrichtung In wirklichem Notfall, also wenn die Einrichtung Hllfs-Druckflüssigkeit liefern soll, 1st die Größe der aus festem Brennstoff bestehenden Anlaß-Zündlunte in der Zündkammer so berechnet, daß sie die Turbine selbst unter ungünstigen Bedingungen auf etwa 40% Ihrer Soll-Drehzahl bringt, so daß die Brennstoffpumpe so arbeitet, daß sie In dem Augenblick, da die Zündlunte 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 daher ist dann die Trägheit der Einrichtung verhältnismäßig groß im Vergleich zum Anfahren in verhältnismäßig heißer Umgebung, in der die Flüssigkelten 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 wieder angelassen wird und die Leitungen schon wesentlich mit Flüssigkeit gefüllt sind. Über einen weiten Bereich wechselnder Anfahrbedingungen sollte der Anfahrbetrieb Heber 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-Brennstoffmengenregelventll 45 normalerweise offen 1st, kann bei gewissen Anlaßbedingungen die Brennstoffpumpe schon Brennstoff fördern, ehe die Zündlunte ganz ausgebrannt 1st. 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 Absperrventil 42 so, daß Zufuhr flüssigen Brennstoffs zur Brennkammer solange verhindert wird. bls die Turbine eine vorbestimmte Mindestdrehzahl erreicht hat.

Dies sei im einzelnen erläutert: Das Absperrventil 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. Um 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 ι ο 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

Steuerung des Absperrventils 42. Der Ausgang vom Vergleichsgerät 121 kann Ir. einer Verzögerungseinrichtung 128 für kurze Zelt verzögert werden und wird dann durch ein UND-Tor 129 auf einen Stromverstärker 130 gegeben, um die Spule 104 des Absperrventils 42 zu erregen. Die Verzögerungseinrichtung 128 kann benutzt werden, um verschiedene Faktoren, wie z. B. Temperatur, Zündlunten-Eigenschaften und diejenige Zelt 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 Wech-

von Impulsen, deren Frequenz proportional zur Turbl- 15 selrlchter 134, der auf das Vergleichsgerät 123 anspricht, nendrehzahl 1st. Die Form und die Dauer dieser Impulse Im Betrieb, wenn vom Vergleichsgerät 121 ein Signal, würden beträchtlich schwanken, wenn sie nicht berich- daß das Turbinenlaufrad eine Drehzahl von 40000 tlgt würden. Bei der in Flg. 2 dargestellten Steuerungs- U/min erreicht hat, gegeben, ferner bei 132 ein »Lauf«- elnrichtung wird die Impulse-Reihe durch einen wellen- Befehl vorhanden und vom Vergleichsgerät 123 her formenden Stromkreis 112 In Rechteckwellenform geän- 20 angezeigt Ist, daß die Drehzahl nicht über 120 000 U/min den (vgl. Flg. 2). Die so geformten Impulse werden gestiegen 1st, dann wird durch den Stromverstärker 130 dann auf einen monostabilen Multivibrator 114 gegeben, ein Signal an die Spule 104 gegeben, damit das Ventilverder für jeden eingegebenen Impuls einen Ausgangsim- schlußstück 102 aus der normalen »Geschlossen«-Stelpuls unveränderlicher Breite liefert. Die Impulsbreite ist lung In die »Offenw-Stellung bewegt wird, wodurch eine zu einem In bezug zur höchsten Drehzahl geeigneten 25 Verbindung zwischen dem Haupt-Brennstoffmengenre-Wert gewählt. Die vom Multivibrator 114 kommende gelventil 45 und der Brennkammer 20 hergestellt wird. In Reihe von Impulsen unveränderlicher Breite wird dann diesem Augenblick würde erwartet werden, daß die auf einen Sättigungs-Schalter 116 gegeben, wo auch die Zündlunte In der Brennkammer 21 ungefähr ausgebrannt Amplitude des Impulses auf einen Wert festgelegt wird, ist und daß der flüssige Brennstoff rechtzeitig genug In der nahezu gleich einer von einer Bezugsquelle 118 gelle- 30 die Brennkammer eingespritzt werden muß, durch die feilen Bezugsspannung 1st. Die Reihe von Impulsen Zündlunt? gezündet zu werden, damit danach die Anlage unveränderlicher Amplitude und Breite wird dann durch sich selbst In Gang hält, so daß der flüssige Brennstoff einen aktiven Tiefpaßfilter 120 auf einen Gleichspan- Leistung zum Antrieb der Turbine liefert und die Turnungswert gefiltert. blne die Brennstoffpumpe treibt und somit die Brenn-

Der Ausgang des Filters 120 Ist eine Gleichspannung, 35 stoffzufuhr fortgesetzt wird.

die unmittelbar verhältnisgleich der Turbinendrehzahl Das Absperrventil 42 dient ferner dazu, eine Überdrehist. Solche Gleichspannung wird auf drei Verglelchsge- zahl-Slcherheltsüberwachung der Anlage auszuüben, rate 121, 122 und 123 gegeben. Jedes Vergleichsgerät hat Falls etwa das Erst-Brennstoffregelventil 40 so versagt, eine verschiedene Bezugsspannung, so daß verschiedene daß das Hauptventil 45 in seiner normalerweise offenen Drehzahlbereiche erfaßt werden können, und der Aus- 40 Stellung bleibt und der Steuerung durch das Vorsteuergang jedes Vergleichsgerätes befindet sich In »Aus«- ventil 60 nicht gehorcht, dann würde das ständig offene Zustand solange, bis der Bezugswert erreicht Ist. Wenn Ventil 45 schließlich Überdrehzahl verursachen, die zur der Bezugswert erreicht ist, schaltet der Ausgang auf Zerstörung des Turbinenlaufrades 12 führen würde. »Eln«-Zustand um. In der hler dargestellten Einrichtung Gemäß der Erfindung wird, sobald die Turbine etwa 1st das Vergleichsgerät 121 so eingestellt, daß es eine 45 110% der Nenndrehzahl erreicht, der Überdrehzahl-

Drehzahl von 40000 U/min erfaßt, ferner das Vergleichsgerät 122 so eingestellt, daß es eine Drehzahl von 109000 U/m!n erfaßt, und das Vergleichsgerät 123 so eingestellt, daß es eine Drehzahl von 120000 U/min erfaßt.

Die Drehzahl 109000 U/min, die Im Vergleichsgerät 122 erfaßt wird, Hegt im normalen Betriebsbereich des Turbinenlaufrades !2, und der Ausgang des Vergleichsgerätes wird durch einen Stromverstärker 125 elngege-

Zustand vom Vergleichsgerät 123 erfaßt, so daß das Absperrventil 42 geschlossen wird. Und wenn das Vergleichsgerät 123 eine Turbinendrehzahl von 120000 U/mln erfaßt, wird das UND-Tor 129 seines notwendigen Eingangs beraubt und der Ausgang aus dem Tor unterbrochen, also die Spule 104 Im Ventil 42 stromlos gemacht. Infolgedessen schließt sich dieses Ventil, und die Brennstoffzufuhr zur Brennkammer wird zeitweilig unterbrochen. Wenn die Turbinendrehzahl wieder

ben, um eine »Lauf«-Llchtanzeige 126 zu speisen und 55 unter 120 000 U/mln herabsinkt, wird wieder das Signal

anzuzeigen, daß die Einrichtung Im normalen Betriebsbereich arbeitet

Das Vergleichsgerät 121, das für die Erfassung einer Drehzahl von 40000 U/mln eingestellt 1st, dient zur

vom Vergleichsgerät 123 auf das UND-Tor gegeben, damit das Absperrventil 42 wieder geöffnet wird. So dient also das Ventil 42 dazu, bei etwa 110% der Solldrehzahl eine zweite Sicherheits-Steuerung auszuüben.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Trelbstofisteuereinrichtung für einen Elnkomponententrelbstoff-Gaserzeuger zum Betreibe» einer eine Flugzeug-Hydraulikpumpe antreibenden Gasturbine mit

a) einer Treibstoffpumpe, die durch die Gasturbine antreibbar 1st;

b) einer Zersetzungskammer zum Erzeugen des Arbeltsmittels für die Gasturbine;

c) einer Zündkammer, die mit der Zerselzungskammer verbindbar 1st und einen elektrisch zündbaren Brennsatz zum Erzeugen des für das Anfahren der Gasturbine erforderlichen Arbeitsmittels enthält; und

d) einer die Druckseite der Treibstoffpumpe mit der Zersetzungskammer verbindenden Trelbstoffleltung, In die ein bistabiles Treibstoffventil zwischengeschaltet 1st, welches durch ein auf den In der Treibstoffpumpe erzeugten Druck, der von der Drehzahl der Gasturbine abhängt, ansprechendes Vorsteuerventil derart steuerbar 1st, daß es unterhalb einer bestimmten Drehzahl geöffnet und oberhalb einer bestimmten Drehzahl geschlossen 1st, dadurch gekennzeichnet, daß

e) dem Treibstoffventil (45) ein durch «Ine Steuervorrichtung (106) steuerbares Absperrventil (42) nachgeschaltet 1st;

0 die Steuervorrichtung (106) auf die Drehzahl der Gasturbine (12) anspricht und eine Verzögerungseinrichtung (128) für eine gemessene Temperatur enthält.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilverschlußstück (102) des steuerbaren Absperrventils (42) unter der Kraft einer die Schließstellung bewirkenden Feder und unter der Gegenkraft einer der OffensteHung des Verschlußstücks zugeordneten Magnetspule (104) .steht.