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REGLER DER BRENNSTOFFZUFUHR IN EIN GASTURBINENTRIEBWERK
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die Die Erfindung bezieht sich auf / Regelung von Parametern eines
Gasturbinentriebwerkes, insbesondere auf Regler der Brennstoffzufuhr in ein Gasturbinentriebwerk.
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Bekannt sind Regler der Brennstoff zufuhr in Gasturbinentriebwerke,
die die Veränderung der Brennstoffzufuhr in Abhängigkeit von der Temperatur der
Umgebungsluft durch Änderung der Luftdruckgröße an der letzten Stufe des Verdichters
gewährleisten, der die Dosiereinrichtung des Reglers steuert.
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Der bekannte Regler (England-Patent Nr. 1023767, S1. G 3p) enthält
eine Dosiereinrichtung, ein Ventil, das die Aufrechterhaltung eines vorgegebenen
Brennstofidruckgefälles an der erwähnten Dosiereinrichtung gewährleistet, sowie
einen Brennstoffzuführungskorrektor, der die Brennstoff zufuhr in Abhängigkeit von
der Temperatur der Umgebungsluft korrigiert. Die Dosiereinrichtung enthält einen
Schieber, der in einer unbeweglichen Hülse angeordnet ist. Hülse und Schieber sind
mit Dosierfenstern versehen, wobei der Schieber mit einer in der Kammer angeordneten
Membran verbunden ist.
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Die Membran teilt die Kammer in zwei Hohlräume: den unteren und den
oberen. Der untere Hohlraum ist durch eine Rohrle tung mit dem Eingang des Verdichters
des Gasturbinentriebwerkes verbunden. An den oberen Hohlraum sind zwei Rohrleitungen
angeschlossen, von denen die eine den oberen Hohlraum der Kammer mit
der
letzten Stufe des Verdichters des Gasturbinentriebwerkes verbindet, während die
zweite Rohrleitung den oberen Hohlraum mit dem Brennstoffzuführungskorrektor verbindet,
der die Brennstoffzufuhr in Abhängigkeit von der Temperatur der Umgebungsluft korrigiert.
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Der Brennstoffzuftihrungskorrektor enthält einen Temperaturgeber,
der mit einem Hebelventil verbunden ist, das die Bohrung im Korrektorsitz überdeckt.
Zu dieser Bohrung wird durch einen Kanal Zuluft aus dtr Rohrleitung zugeleitet,
die den Korrektur mit dem oberen Hohlraum der Dosiereinrichtungskammer verbindet.
Der Temperaturgeber enthält eine Flasche, die durch eine Rohrleitung mit einem Faltenbalg
in Verbindung steht, der mittels einer Stange mit dem Ventil verbunden ist. Flasche
und Faltenbalg sind mit einer Flüssigkeit gefüllt, die einen hohen Temperaturausdehnungsfaktor
besitzt.
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Das Ventil, das die Aufrechterhaltung des vorgegebenen Brennstoffdruckgefälles
am Schieber der Dosiereinrichtung gewährleistet, besitzt einen Schieber, der in
der unbeweglichen Hülse angeordnet und von einer Feder abgefedert ist, deren eines
Ende am Schieber, das andere aber an einer Schraube zur Ventileinstellung auf die
vorgegebene Größe des Brennstoffdruckgefälles anliegt.
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Der Schieber der Dosiereinrichtung und das Ventil, das ein vorgegebenes
Druckgefälle an diesem Schieber gewährleistet, sind in parallelen Kanälen angeordnet,
die die
Brennstoffpumpe mit den Düsen der Brennkammer des Gasturbinentriebwerkes
verbinden. Außerdem verbindet ein zusätzlicher Kanal den Abflußraum des Ventils
mit dem Eingang der Brennstoffpumpe.
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Die Brennstoffdosierung beim Anlauf des Gasturbinentriebwerkes erfolgt
durch die Dosierfenster des Schiebers der Dosiereinrichtung. Beim Anlauf des Gasturbinentriebwerkes
nimmt der Luftdruck hinter der letzten Stufe des Verdichters des Gasturbinentriebwerkes
zu. Dementsprechend erhöht; sich auch der Druck im oberen Hohlraum der Dosiereinrichtungskammer.
Die Luftdruckzunahme im oberen Hchlraum der Kammer vergrößert die Kraft, die auf
die Membran der Rammer seitens des oberen Kwnmerraums einwirkt. Die Membran biegt
sich durch und verstellt den Schieber. Hierbei wird die Fläche der Durchgangsquerschnitte
der Dosierfenster des Schiebers und folglich der Brennstoffdurchfluß durch denselben
vergrdßert.
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Das 3rennstoffdruckgefälle am Schieber der Dosiereinrichtung beim
Anlauf des Gasturbinentriebwerkes wird mit Hilfe eines Ventils konstant gehalten,
das die Aufrechterhaltung eines vorgegebenen Brennstoffdruckgefälles gewthrleistet.
Bei einer Verminderung des Brennstoffdruckgefälles am Schieber der Dosiereinrichtung
wird auch das Brennstoffdruckgefälle am Ventilschieber vermindert. Die Ventilfeder,
die der Kraft infolge des Brennstoffdruckgefälles am
Schieber entgegenwirkt,
entspannt sich und verstellt den Ventilschieber. Hierbei wird die Fläche der Durchgangsquerschnitte
der Schieberfenster und folglich die Brennstoffmenge vermindert, die durch diese
Fenster über den zusätzlichen Kanal an den Eingang der Brennstoffpumpe abfließt.
Die Verminderung des Brennstoffabflusses durch dieaes Ventil führt zu einer Zunahme
des Brennstoffdruckgefälles am Schieber dieses Ventils. Dieser Vorgang dauert so
lange, bis das Brennstoffdruckgsfälle am Schieber der Dosiereinrichtung bis auf
den vorgegebenen Wert gestiegen ist.
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Bei der Zunahme des Brennstoffdruckgefälles am Schieber der Dosiereinrichtung
überwindet die Kraft infolge des Brennstoffdruckgefälles am Ventilschieber die Kraft
der Ventilfeder. Der Ventilachieber verlagert sich, hierbei wird die Fläche der
Durchgangsquerschnitte der Schieberfenster größer. Der Brennstoffabfluß durch diese
Dosierfenster wird vergrößert, was zur Verminderung des Brennstoffdruckgefälles
am Vertilschieber bis zu einer Größe führt, die dem vorgegebenen Brennstoffdruckgefälle
entspricht.
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Der Brennstoffzuführungskorrektor arbeitet folgenderweise. Bei einer
Änderung der Temperatur der Umgebungsluft, beispielsweise bei einer Tempersturzunahme,
dehnt sich die Flüssigkeit, die Flasche und Faltenbalg des Gebers
füllt,
aus, Der Faltenbalg wird auseinandergedrückt und verschiebt die Geberstange. Die
Stange schwenkt das Hebelventil um seine Achse, was zur Vergrößerung des Spaltes
zwischen dem Ventil und seinem Sitz fahrt, Die Vergrößerung des Spaltes bewirkt
eine Vergrößerung des Luftdurchsatzes durch das Ventil. Der Luftdruck im oberen
Hohlraum der Dosiereinrichtungskammer nimmt ab, die Membran biegt sich durch und
verstellt den Schieber der Dosiereinrichtung.
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Hierbei wird infolge einer Verminderung der Fläche der Durchgangsquerschnitte
der Dosierfenster der Brennstoffdurchfluß durch die Dosiereinrichtung vermindert.
Bei einer Senkung der Temperatur der Umgebungsluft zieht sich die Flüssigkeit im
Geber zusammen, und der Faltenbalg dreht über die Stange das Ventil nach der Seite,
die der Verringerung des Spaltes zwischen den Ventil und seinem Sitz entspricht.
Dies Führt zur Verminderung des Luftdurchsatz es durch das Ventil und Steigerung
des Luftdruckes im oberen Hohlraum der Dosiereinrichtungskammer. Der Brennstoffdurchfluß
durch die Dosiereinrichtung wird vergrößert.
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Ein Nachteil des bekannten Reglers besteht darin, daß die Größe,
um die sich der Brennstoffdurchfluß bei Änderung der Temperatur der Umgebungsluft
verändert, im Laufe des Anlaufbetriebes des Gasturbinentriebwerkes variabel ist.
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Hierbei nimmt mit steigenden Drehzahlen des Turboverdichters des Gasturbinentriebwerkes
diese Veränderung der Größe
des Brennstoffdurchflusses zu. Dies
führt dazu, daß zu Beginn des Anlaufs des Gasturbinentriebwerkes diese Veränderung
der Brennatoffdurchflußgröße, die von der Temperatur der Umgebungsluft abhängig
ist, zur Gewährleistung eines zuverlässigen Anlassen und Anlaufs des Gasturbinentriebwerkes
unzureichend ist, und am Ende des Anlaufs verringen hohe Werte der Brennstoffdurchflußänderung
gas dynamische Stabilitätsreserven des Triebwerkes.
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Bekannt sind ferner Regler der Brennstoffzufuhr in ein Gasturbinentriebwerk,
die eine Veränderung der Brennstoffzufuhr in Abhängigkeit von der Temperatur der
Umgebungsluft durch Änderung des Brennstoifdruckgefälles an der Dosiereinrichtung
des Reglers gewährleisten. Der bekannte Regler (Patent der Schweiz Nr. 379840, Kl,
46g, 2/03, 1964) enthält eine Dosiareinrichtung, ein Ventil, das die Aufrechterhaltung
eines bestimmten Brennstoffdruckgefälles an der Dosiereinrichtung gewährleistet,
sowie einen Brennstoffzuführungskorrektor, der die Brennstoffzufuhr in Abhängigkeit
von der Temperatur der Umgebungsluft korrigiert.
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Die Dosiereinrichtung ist in einer Rohrleitung angeordnet, die die
Brennstoffpumpe mit den Dessen der Brennkammer des Gasturbinentriebwerkes verbindet.
Sie enthält einen Schieber, der in einer sich drehenden Hilfe untergebracht ist,
die ihrerseits in einer unbeweglichen Eitise angeordnet ist. Der Schieber ist mit
einem Nocken verbunden,
der auf einer Welle befestigt ist, die durch
eine Zahnstange mit einem Drehzahlgeber des Turboverdichters des Gasturbinentriebwerkes
verbunden ist. Die sich drehende Hülse weist Dosierfenster auf und ist mit einem
Druckgeber der Umgebungsluft verbunden. Die unbewegliche Hülse weist ebenfalls Dosierfenster
auf.
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Das Ventil, das die Aufrechterhaltung eines bestnmmten Brennstoffdruckgefälles
an der Dosiereinrichtung gewährleistet, enthält einen Schieber, der mit einer Membran
verbunden ist, die in der Kammer angeordnet ist. Die Membran teilt die Klammer in
zwei Hchlräume.
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Der untere Hohlraum steht durch einen Kanal mit der Rohrleitung in
Verbindung, die die Brennstoffpumpe mit der Dosiereinrichtung verbindet. Der obere
Hohlraum ist durch einen Kanal mit einer Rohrleitung in Verbindung gesetzt, die
die Doiereinrichtung mit den Düsen der Brennkammer verbindet, und in diesem Kanal
ist ein Korrektor angeordnet, der die Brennstoffzufuhr entsprechend der Temperatur
der Umgebungsluft korrigiert. Der Ventilschieber ist in einem Kanal angeordnet,
der die Rohrleitung, die die Pumpe mit der Dosiereinrichtung in Verbindung setzt,
mit dem Pumpeneingang verbindet.
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Der Korrektor besitzt einen Schieber, der mit dem Temperaturgeber
verbunden ist. Der Temperaturgeber besitzt eine Flasche, die mittels einer Rohrleitung
mit dem Faltenbalg
in Verbindung steht. Flasche und Faltenbalg
sind mit einer Flüssigkeit gefüllt, die einen hohen Temperaturausdehnungsfaktor
besitzt.
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Beim Anlauf des Triebwerkes wird der Brennstoffdurchfluß, der vom
Regler dosiert; wird, von der Fläche der Durchgangsquerschnitte der beiden Hülsen
und des Schiebers der Dosiereinrichtung sowie vom Brennstoffdruckgefälle an den
erwähnten Elementen der Dosiereinrichtung bestimmt0 Die Fläche der Durchgangsquerschnitte
der Dosiereinrichtung ändert sich in Abhängigkeit von der gegenseitigen Lage von
Schieber und Hülsen. Die Drehzahlzunahme des Triebwerkes beim Anlauf desselben führt
zur Drehung der Welle des Drehzahlgebers und Anderung der Lage jenes Nockens, auf
den sich der Schieber stützt.
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Der Schieber verlagert sich nach der Seite, an der sich der Durchgang
squerschnitt der Dosiereinrichtung vergrößert, und der Brennstoffdurchfluß durch
denselben nimmt zu.
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Eine Änderung des Drucks der Umgebungsluft bewirkt eine Drehung der
beweglichen Hülse, Die Drehung dieser Hülse ändert die Fläche des Durchgangsquerschnittes
der Dosierfenster der Dosiereinrichtung und folglich den Brennstoffdurchfluß durch
dieselbe.
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Das Brennstoffdruckgefälle an der Dosiereinrichtung wird bei gleichbleibender
Temperatur der Umgebungsluft mit Hilfe eines Ventils konstant gehalten, das ein
bestimmtes
Brennstoffdruckgefälle an der Dosiereinrichtung aufrechterhält.
Eine Abweichung der Größe des Brennstoffdruckgefälles an der Dosiereinrichtung von
der vorgegebenen, beispielsweise eine Zunahme desselben, führt zur Vergrößernng
des Brennstoffdruckgefälles an der Membran. Die Membran biegt sich durch und verstellt
den mit ihr verbundenen Ventilschieber. Hierbei wird die Fläche des Durchgangsquerschnit
tes des Kanals vergrößert, der die Rohrleitung, die die Pumpe mit der Dosiereinrichtung
in Verbindung setzt, mit dem Pumpeneingang verbindet. Dies vergrößert die Brennstoffmenge,
die aus dei: Rohrleitung, die die Pumpe mit der Dosiereinrichtung in Verbindung
setzt, über den erwähnten Kanal an den Pumpeneingang abfließt, und vermindert das
Brennstoffdruckgefälle an der Dosiereinrichtung. Dieser Vorgang dauert so lange,
bis das Brennstoffdruckgefälle an der Dosiereinrichtung die vorgegebene Größe erreicht
hat.
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Bei einer Abweichung der Größe des Brennstoffdruckgefälles an der
Dosiereinrichtung von der vorgegebenen im Sinne ihrer Abnahme vermindert sich auch
das Brennstoffdruckgefälle an der Membran. Die Membran verstellt den mit ihr verbundenen
Ventilachieber nach der Seite, die einer Verminderung des Durcbgangsquerschnittes
des Kanals entspricht, der das Ventil mit der Rohrleitung verbindet, die die Pumpe
mit der Dosisreinrichtung in Verbindung setzt.
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Dies führt zur Steigerung des Brennstoffdruckgefälles an der Dosiereinrichtung.
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Bei einer senkung der Temperatur der Umgebungsluft zieht sich die
Flüssigkeit im Temperaturgeber zusammen, und der Faltenbalg des Gebers wird demzufolge
zusammengedrückt, wobei er den Schieber des Korrektors nach der Seite verstellt,
die einer Vergrößerung der Fläche des Durchgangaquerschnittes des Kanals entspricht,
der den oberen Hohlraum der Ventilkammer mit der Rohrleitung verbindet, welche die
Dosiereinrichtung mit den Düsen der Brennkammer in Verbindung setzt.
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Diese führt zur einer Druckerhöhung im oberen Hohlraum der Kanmier.
Die Membran mit dem Ventilschieber verlagert sich in eine Lage, bei der die durch
das Ventil abfließende Brennstoffmenge vermindert wird und demnach das Brennstoffdruckgefälle
an der Dosiereinrichtung zunimmt. Die Zunahme des Brennstoffdruckgefälles an der
Dosiereinrichtung führt zur Vergrößerung des Brennstoffdurchflusses durch dieselbe.
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Bei einer Erhöhung der Temperatur der Umgebungsluft vergrößert sich
das Flüssigkeitsvolumen im Temperaturgeber des Korrektors. Der Faltenbalg wird auseinandergedrückt
und verstellt den Schieber, wobei die Fläche des von diesem überdeckten Kanals vermindert
wird. Der Druck im oberen Hohlraum der Gefällekammer nimmt ab. Die Membran und der
mit ihr verbundene Ventilachieber verlagern sich in eine Lage, bei der die abfließende
Brennstoffmenge zunimmt und dementsprechend das Brennstoffdruckgefälle an der Dosiereinrichtung
vergrößert
wird. Dies Führt zur Verminderung des Brennstoff~ durchflusses durch die Dosiereinrichtung.
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Jedoch weist der beschriebene Regler der Brennstoffzufuhr in das
Gasturbinentriebwerk ähnliche Nachteile auf, wie sie der erste der beschriebenen
Brennstoffzuführungsregler besitzt. Die Großes um die sich der Brennstoffdurchfluß
bei Änderung der Temperatur der Umgebungsluft verändert, ist während des Anlaufs
des Gasturbinentriebwerkes variabel.
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Dies ruhrt zur Unzuverlässigkeit des Anlassens und Verringerung der
gasdynamischen Stabilitätsreserven beim Anlauf des Gasturbinentriebwerkes, Das Ziel
der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung der erwähnten Nachteile.
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Der vorliegenden Erfindung ist die Aufgabe zugrunde gelegt, einen
solchen Regler der Brennstoffzufuhr In ein Gasturbinentriebwerk zu schaffen, der
beim Anlassen des Triebwerkes eine äquidistante Änderung des Gesetzes der Rrennstoffzufuhr
ins Gasturbinentriebwerk bei Änderung der Temperatur der Umgebungsluft gewährleisten
würde.
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Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im Regler der Brennstoffzufuht
in ein Gasturbinentriebwerk, der eine Binrichtung zur dosierten Brennstoffzufuhr
zur Brennkammer, ein Ventil zur Gewährleistung eines vorgegebenen Brennstoffdruckgefälles
am Stellglied der Dosiereinriohtung sowie einen Korrektur der Brennstoffzufuhr zur
Brennkammer in Abhängigkeit
von der Temperatur der Umgebungsluft
enthält, die in den Kanälen angeordnet sind, welche die Brennstoffpumpe mit der
Brennkammer des erwähnten Gasturbinentriebwerkes verbinden, erfindungsgemäß der
Korrektor parallel zum erwähnten Ventil angeordnet ist, was eine konstante Größe
des Brennstoffdurchfluæses durch den erwähnten Korrektor bei gegebener Temperatur
der Umgebungsluft gewährleistet.
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Der vorgeschlagene Regler gewährleistet eine äquidistante Änderung
des Gesetzes der Brennstoffzufuhr ins Gasturdinentriebwerk bei Änderung der Temperatur
der Umgebungsluft.
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Im Anfangsstadium des Anlassens des Triebwerkes gewährleistet dies
einen Brennstoffdurchfluß, der zum zuverlässigen Anlassen des Triebwerkes bei beliebiger
Temperatur der Umgebungsluft ausreichend ist.
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Im Endstadium des Anlassens des Triebwerkes gewahrleistet der vorgeschlagene
Regler den erforderlichen Brennstoffdurchfluß zur Schaffung der erforderlichen gasdynamischen
Stabilitätsresserven des Triebwerkes.
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Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus
der nachfolgenden eingehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und beiliegenden
Zeichnungen verständlich; in den Zeichnungen zeigt: Fig. 1 Schema des Reglers der
Brennstoffzufuhr in ein Gasturbinentriebwerk;
Fig. 2 Vergleichsdiagramm
der Abhängigkeit der Durchflußmenge des Brennstoffes, der durch den bekannten und
den vorgeschlagenen Brennstoffregler dosiert wird, vom Druck hinter der letzten
Stufe des Verdichters des Gasturbinentriebwerkes beim Anlauf desselben.
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Der Brennstoffregler (Fig.l) enthält eine Einrichtung 1 zur dosierten
Brennstoffzufuhr zur Breankammer des Gasturbinentriebwerkes (in Fig. nicht abgebildet)
mit Stellglied 1 einen Brennstoffzuführungskorrektor 2, der die Brennstoffzufuhr
in Abhängigkeit von der Temperatur der Umgebungsluft korrigiert, sowie ein Ventil
3 zur Gewährleistung eines konstanten Brennstoffdruckgefälles an den genannten Stellglied
1.' und Korrektur 2. Die erwähnten Stellglied 1', Korrektor 2 und Ventil 3 sind
in drei parallelen Kanälen 4, 5 und 6 angeordnet, die eine Rohrleitung 7 zur Brennstoffzufuhr
von einer Pulape 8 mit einer Rohrleitung 9 zur Brennstoffzufuhr zu Düsen 10 der
Brennkammer des nicht dargestellten Gasturbinentriebwerke8 verbinden.
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Das Ventil 3 enthält eine Hülse 11 mit Dosierfenstern 12, in der
ein Schieber 13 mit Dosierungsfenstern 14 angeordnet ist, der von einer Feder 15
abgefedert ist. Die Feder 15 liegt mit ihrem einen Ende an einer Schraube 16 zur
Einstellung des Ventils 3 auf die Aufrechterhaltung eines bestimmten Brennstoffdruckgefälles
am Stellglied 1' und Korrektur 2 an,
während sie sich mit ihrem
anderen Ende am Schieber 13 abstützt. Ein Abflußraum 17 des Ventils 3 ist durch
einen Kanal 18 mit dem eingang der Pumpe 8 verbunden.
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Das Stellglied 1' der Dosiereinrichtung 1 enthält einen Schieber
19, der sich in einer Hülse 20 verschiebt.
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Durch Verstellung des Schiebers 19 wird die Fläche des Durchgangsquerschnittes
einer Bohrung 21 zwischen dem Schieber 19 und der Hülse 20 bestimmt. Der Schieber
19 ist über einen Hebel 22 mit Faltenbälgen 23 und 24 verbunden. Der Faltenbalg
23 ist vakuumiert. Der Faltenbalg 24 ist durch einen Kanal 25 mit einer Kammer 26
verbunden, in die durch eine Rohrleitung 27 und eine Düse 28 Luft aus der letzten
Stufe des Verdichters des Triebwerkes (in Fig. nicht abgebildet) gelangt. Durch
ein Benster 29 und eine Rohrleitung 30 steht die Kammer 26 mit der Atmosphäre in
Verbindung.
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Die Fläche des Durchgangsquerschnittes des Fensters 29 ist von der
Lage eines Hebelventils 31 abhängig, das mit einem Drehzahlfliehkraftgeber 32 des
Turboverdichters des nicht abgebildeten Triebwerkes verbunden ist.
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Der BrennatoffzuSühruLgskorrektor 2, der die Brennstoffzufuhr in
Abhängigkeit von der Temperatur der Umgebungsluft korrigiert, besitzt einen Schieber
33, der in einer Hülse 34 mit Dosierfenstern 35 angeordnet ist.
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Der Schieber 33 stützt sich an der einen Seite auf eine Feder 36,
an der anderen Seite aber auf einen Faltenbalg 37.
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Der Faltenbalg 37 ist durch eine Rohrleitung 38 mit einem Temperaturgeber
39 verbunden. Der Temperaturgeber 39 stellt eine Flasche dar, die mit einer Flüssigkeit
gefüllt ist, die einen hohen Temperaturausdehnungsfaktor besitzt. Mit derselben
Flüssigkeit sind der Faltenbalg 37 und die Rohrleitung 38 gefüllt.
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Die Arbeit des Brennstffreglers beim Anlauf des Gasturbinentriebwerkes
geht auf die folgende Weise vor sich.
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Der Brennstoff wird von der Pumpe 8 der Rohrleitung 7 zugeführt. Aus
der Rohrleitung 7 strömt der Brennstoff in die Rohrleitung 9 durch die Kanäle 4
und 5. Aus der Rohrleitung 9 gelangt der Brennstoff in die Düsen 10. Die Größe des
Brennstoffdurchflusses durch die Kanäle 4 und 5 wird von der Fläche des Durchgangsquerschnittes
der Bohrung 21 und der Fläche des Durchgangsquerschnittes der Fenster 35 des Korrektors
2 sowie vom Brennstoffdruckgefälle an den Schiebern 19 und 33 bestimmt.
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Das Brennstoffdruckgefälle an den Schiebern 19 und 33 wird mit Hilfe
des Ventils 3 konstant gehalten. In der Ausgangsstellung, wenn das Brennstoffdruckgefälie
am Schieber 13 dem vorgegebenen gleich ist, nimmt der Schieber 13, einerseits unter
Einwirkung der von der Feder 15 ausgeübten Kraft, andererseits aber der Kraft infolge
des Brennstoffdruckgefälles am Schieber 13 eine Gleichgewichtslage ein. Hierbei
fließt ein Teil des Brennstoffes aus der Rohrleitung 7
durch den
Durchgangsquerschnitt der Dosierfenster 12, deren Fläche von der Lage des Schiebers
13 in der Hülse 11 bestimmt wird, durch den Abfluß raum 17 und den Kanal 18 an den
Eingang der Pumpe 8 ab.
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Bei einer Abweichung der Größe des Brennstoffdruckgefälles an den
Schiebern 19 und 33 von der vorgegebenen, die beispielsweise infolge einer Änderung
der Anlaufparameter des Triebwerkes auftritt, geht die Arbeit des Ventils 3 folgenderweise
vor sich. Bei der Zunahme des Brennstoffdruckgefälles an den Schiebern 19 und 33
wird das Brennstoffdruckgefälle am Schieber 13 des Ventils 3 größer.
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Hierbei nimmt die Kraft infolge des Brennstoffdruckgefälles am Schieber
13 zu, und unter Einwirkung dieser Kraft verlagert sich der Schieber 13, indem er
die von der Feder 15 ausgeübte Kraft überwindet, was zur Vergrößerung der Fläche
des Durchgangsquerschnittes der Dosierfenster 12 fährt. Der Brennstoffabfluß aus
der Rohrleitung 7 durch die Dosierfenster 12, den Abflußraum 17 und den Kanal 18
an den Eingang der Pumpe 8 wird vergrößert. Dies führt zur Verminderung der Druckgröße
des Brennstoffes in der Rohrleitung 7 und folglich zur Verminderung des Brennstoffdruckgefälles
am Schieber 19 der Dosiereinrichtung 1 und am Schieber 33 des Korrektors 2. Dieser
Regelungsvorgang dauert so lange, bis das Brennstoffdruckgefälle an den Schiebern
19 und 33 dem vorgegebenen gleich geworden ist.
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Bei der Abnahme des Brennstoffdruckgefälles an den Schiebern 19 und
33 vermindert sich auch das BrennQtoffdruckgefälle am Schieber 13 des Ventils 3.
Die Kraft infolge des Brennstoffdruckgefälles am Schieber 12 nimmt ab, und die Feder
15 verstellt den Schieber 13, was eine Verminderung der Fläche des Durchgangsquerschnittes
der Dosierfenster 12 bewirkt. Hierbei wird die Brennstoffmenge verringert, die aus
der Rohrleitung 7 durch die Dosierfenster 12, den Abflußraum 17 und den Kanal 18
an den Eingang der Pumpe 8 abfließt. Dies Führt; zur Steigerung der Brennstoffdruckhöhe
in der Rohrleitung 7 und folglich zur Vergrößerung des 3rennstoffdruckgefälles an
den Schiebern 19 und 33. Dieser Regelungsvorgang dauert so lange, bis das Brennstoffdruckgefälle
an den Schiebern 19 und 33 dem vorgegebenen gleich geworden ist.
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Die Fläche des Durchgangsquerschnittes der Bohrung 21 ist von der
gegenseitigen Lage des Schiebers 19 und der Hillse 20 abhängig. Im Anfangsaugenblick
des Anlaufs des Triebwerkes befindet sich der Schieber 19 gegeniiber der Hülse 20
in einer solchen Lage, in der durch die Bohrung 21 eine Brennstoffmenge fließt,
die zum Anlassen des Xriebwerkes erforderlich ist. Bein weiteren Anlauf des Triebwerkes
erfolgt eine Zunahme des Luftdruckes hinter der letzten Stufe des Verdichters des
Triebwerkes und folglich in der Kammer 26 und im Faltenbalg 24. Der Faltenbalg 24
wird auseinandergedrückt
und verstellt tiber den Hebel 22 den
Schieber 19. Dies führt zur Vergrößerung der Fläche des Durchgangsquerschnittes
der Bohrung 21 und Steigerung des Brennstoffdurchflusses aus der Rohrleitung 7 durch
die Bohrung 21, die Rohrleitung 9 und die Düsen 10 in die Brezinkammern des Triebwerkes.
Diese Steigerung des Brennstoffdurchflusses bewirkt den weiteren Anlauf des Triebwerkes.
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Hat das Triebwerk die Drehzahlen erreicht, die den Leerlaufdrehzahlen
nahekommen, so verschiebt der Fliehkraftgeber 32 das Ventil 31, was eine Vergrößerung
der Fläche des Durchgangsquerschnittes des Fensters 29 herbeiführt. Das Ablassen
der Luft aus der Kammer 26 durch das Fenster 29 und die Rohrleitung 30 in die Atmosphäre
wird vergrößert. Der Luftdruck in der Kammer 26 und im Faltenbalg 24 nimmt ab. Die
Düse 28 gewährleistet, indem sie den Druck der Luft abdrosselt, die durch die Rohrleitung
27 aus dem Verdichter des Triebwerkes ankommt, eine Senkung des Luftdruckes in der
Kammer 26 und im Baltenbalg 24 neben Vergrößerung der Fläche des Durchgangsquerschnittes
des Fensters 29. Außerdem vermindert die Düse 28 Pulsationen des Luftdruckes in
der Kammer 26 und im Faltenbalg 24.
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Der Faltenbalg 24 wird zusammengedrückt und verstellt über den Hebel
22 den Schieber 19. Die Verstellung
des Schiebers 19 ftthrt zur
Verminderung der Fläche des Durchgangsquerschnittes der Bohrung 21 der Dosiereinrichtung
1 und dementsprechend zur Verringerung des Durchflusses des Brennstoffes, der durch
dies. Bohrung 21 in die Düsen 10 der Brennkammer des Gasturbinentriebwerkes gelangt.
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Diese Verringerung des Brennstoffdurchflusses dauert so lange, bis
der Durchfluß durch die Düsen 10 der Brennkssmer dem Brennstoffdurchfluß gleich
geworden ist, der zur Aufrechterhaltung der Leerlaufdrehzahlen des Triebwerkes erforderlich
ist.
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Die Brennstoffdosierung durch den Korrektor 2 findet auf die folgende
Weise statt. Die Fläche des Durchgangsquerschnitt es der Fenster 35 der Hülse 34
des Torrektors 2 ist von der Lage des Schiebers 33 gegenüber der Hülse 34 abhängig.
In der Ausgangsstellung nimmt der Schieber 33 unter der Wirkung der von der Feder
36 ausgeübten Kraft und der Kraft seitens des Faltenbalges 37 eine Gleichgewichtslage
ein. Bei Erhöhung der Temperatur der Umgebung;-luft dehnt sich die Flüssigkeit,
die den Temperaturgeber 39 und den Faltenbalg 37 füllt, aus. Der Faltenbalg wird
auseinandergedrückt und verstellt, indem er die von der Feder 36 ausgeübte Kraft
überwindet, den Schieber 33. Bei dieser Verstellung vermindert der Schieber 33 die
Fläche der Durchgangsquerschnitte der Fenster 35 der Hülse 34, und
dies
verringert den Brennstoffdurchfluß aus der Rohrleitung 7 durch die Dosierfenster
35, die Rohrleitung 9 und die Düsen 10 in die Brennkammer des Triebwerkes.
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Bei Senkung der Temperatur der Umgebungsluft zieht sich die Flüssigkeit,
die den Temperaturgeber 39 und den Faltenbalg 37 füllt, zusammen. Der Faltenbalg
37 wird zusammengedrückt, und die Feder 36 verstellt den Schieber 33.
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Der Schieber 33 vergrößert die Fläche der Durchgangsquerschnitte der
Fenster 35 und folglich den Brennstoffdurchfluß aus der Rohrleitung 7 durch die
Dosierfenster 35, die Rohrleitung 9 und die Düsen 10 in die Brennkammer des Triebwerkes
(in Fig. nicht abgebildet).
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Da das Brennstoffdruckgefälle am Schieber 39 des Korrektors 2 konstant
gehalten wird, wird auch die Größe des Brennstoffdurchflusses durch den Korrektor
2 bei jeder konkreten Temperatur der Umgebungsluft während der ganzen Änlaufdauer
des Triebwerkes konstant beibehalten.
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In Fig. 2 ist ein Vergleichsdiagramm der Brennstoffzufuhr zum Gasturbinentriebwerk
mit Hilfe des bekammten und des vorgeschlagenen Brennstoffzuführungsreglers dargestellt.
juf der Abszissenachse ist im Diagramm einer der charakteristischen Anlsufparameter
des Triebwerkes -der Luftdruck hinter der letzten Stufe des Verdichters des Triebwerkes
- abgetragen. Auf der Ordinatenachse ist die Durchflußmenge des Brennstoffes abgetragen,
die von
den Reglern dosiert wird. Im Diagramm sind folgende Linien
dargestellt: A-B - Brennstoffmenge, die von den beiden Reglern bei ein und derselben
Temperatur der Umgebungsluft (beispielsweise bei X ~ +50 °C) während &es Anlaufs
des Triebwerkes dosiert wird; A-E - Brennstoffmenge, die vom bekannten Regler bei
Senkung der Temperatur der Umgebungsluft (beispielsweise bei T = -50 °a) dosiert
wird; A'-B' - Brennstoffmenge, die vom vorgeschlagenen Reg-1er bei Senkung der Temperatur
der Umgebungsluft (beispielsweise bei T = -50 °C) dosiert wird; K - L - untere Grenze
der gasdynmischen Stabilität des Triebwerkes beim Anlauf (bei T = + 50 °C); K' -
- L - obere Grenze der gasdynamischen Stabilität des Triebwerkes beim Anlauf (bei
T = -50 °C); M - N - Linie, die dem Betriebszustand des Triebwerkes entspricht,
bei dem die von der Turbine entwickelte Leistung der Leistung gleich ist, die zum
Antrieb des Verdichters des Gasturbinentriebwerkes bei T = +50 °C erforderlich ist;
M - - Linie, die dem Betriebszustand des Triebwerkes entspricht, bei dem die von
der Turbine entwickelte Leistung der Leistung gleich ist, die zum Antrieb des Verdichters
des Gasturbinentriebwerkes bei T = -50 °C erforderlich ist.
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Das Diagramm stellt anschaulich dar, daß im bekannten Regler mit
sioh ändernden Temperaturbedingungen kein zuverlässiges Anlassen und Anlaufen des
Triebwerkes gewährleistet sind. Im Anfangsstadium des Anlaufs ist die Veränderung
d.s Brennstoffdurchflusses in Abhängigkeit von der Temperatur der Umgebung sluft
unzureichend.
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Im Anfangsstadium des Anlaufs des Triebwerkes kann dies bei niedrigen
Temperaturen der Umgebungsluft dazu führen, daß die Brennstoffaenge, die vom Regler
dosiert wird, sich als unzureichend zum Anlassen des Triebwerkes erweist, bei hohen
Temperaturen derselben aber dazu führein, daß die Temperatur des Gasgemisches in
der Brennkammer des Triebwerkes infolge eines Überschusses an Brennstoff, der vom
Regler dosiert wird, die zulässige überschreitet. Dies kann den Ausfall der Brennkammer
des Triebwerkes verursachen.
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Andererseits kann am Ende des Anlaufs des Triebwerkes die Veränderung
der Brennstoffzuführungsmenge in weiten Grenzen bei Änderung der Temperatur der
Umgebungsluft dazu führen, daß bei niedrigen Temperaturen der Umgebungsluft wegen
der großen Brennstoffdurchflußmenge, die vom Regler dosiert wird, das Triebwerk
in das Gebiet des gasdmamischen Instabilität gelangt. Bei hohen Temperaturen der
Umgebuugsluft kann die Brennstoffmenge, die vom Regler
dosiert
wird, sich als unzureichend zum Anlassen des Triebwerkes am Ende des Anlaufs desselben
erweisen.
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Der vorliegend vorgeschlagene Regler ist von diesen Nachteilen frei,
da er bei einer konkreten Temperatur der Umgebungsluft einen konstanten Brennstoffdurchfluß
durch den Brennstoffzuführungskorrektor gewährleistet, was einen genügenden Brennstoffdurchfluß
zu Beginn des Anlaufs sowie notwendige das dynamische Stabilität sreserven des Triebwerkes
an Ende des Anlassens desselben gewährleistet.
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L e e r s e @ t e