DE2844350A1

DE2844350A1 - Vorrichtung zum regeln von gasturbinen

Info

Publication number: DE2844350A1
Application number: DE2844350A
Authority: DE
Inventors: Jean-Luc Fondacci
Original assignee: SNECMA SAS
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1977-10-11
Filing date: 1978-10-11
Publication date: 1979-04-12
Also published as: FR2406079B1; DE2844350C2; US4245468A; GB2010405A; GB2010405B; FR2406079A1

Description

SOCIETE NATIONALE D¹ETUDE

ET DE CONSTRUCTION DE MOTEURS

D'AVIATION (S.N.E.C.M. A.)

2 boulevard Victor F- 75o15 Paris

Vorrichtung zum Regeln von Gasturbinen.

Die Erfindung bezieht sich auf die Regelung von Gasturbinen und betrifft insbesondere eine Vorrichtung zur Regelung der Kraftstoffzuführung, verwendbar vor allem als Hilfsregelung für ein Flugzeug-Strahltriebwerk.

Zur Regelung einer Gasturbine wird gewöhnlich die der Brennkammer des Strahltriebwerks zugeführte Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsparametern des Motors geregelt; der Aufbau einer Regelung für ein Strahltriebwerk ist im allgemeinen sehr kompliziert und daher störanfällig, und man muß Mittel vorsehen, um derartigen Störungen entgegenzuwirken, und sei es nur, um zu erreichen, daß das Flugzeug den nächsten Landeplatz erreicht. Es sind bereits verschiedenartige Hilfsvorrichtungen vorgeschlagen worden, die von den einfachsten Möglichkeiten, einer Handbetätigung für ein Kraftstoffzumeßgerät bis zu technisch vollkommeneren Regelvorrichtungen reichen, wie sie beispielsweise in der französischen Patentanmeldung 77.29239 vom 23.9.77 beschrieben sind. Die einfache Handbetätigung für die Kraftstoffzuführung verlangt große Geschicklichkeit des Piloten und beansprucht ihn dadurch zusätzlich, wenn Überdrehen bei hoher Drehzahl vermieden werden soll. Die wesentlichen Nachteile der aufwendiger ausge-

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führten Regelvorrichtungen sind ihr verhältnismässig komplizierter Aufbau und ihr Gewicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Regelvorrichtung für Gasturbinen zu entwickeln, die einfach ist und daher geringes Gewicht hat, die aber trotzdem eine Regelung der Kraftstoffmenge bei niedrigen Drehzahlen und der Geschwindigkeit bei hohen Drehzahlen der Gasturbine erlaubt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dazu mit einer Kraftstoff dosierpumpe, die mit einer Drehzahl angetrieben wird, die der Drehzahl der Turbine gleich oder proportional ist, und die die Brennkammer mit Kraftstoff über zwei hintereinandergeschaltete Drosselstellen versorgt, von denen die stromab gelegene Drosselstelle einen steuerbaren Durchlaßquerschnitt besitzt, während die stromauf gelegene Drosselstelle einen gegebenenfalls veränderlichen Querschnitt hat, sowie mit einem Regelventil ausgestattet, das auf den Unterschied zwischen dem Förderdruck der in Strömungsrichtung oberhalb der stromauf gelegenen Drosselstelle befindlichen Pumpe und dem Speisedruck der Brennkammer in Strömungsrichtung unterhalb der stromab gelegenen Drosselstelle anspricht und das eine Austrittsmenge von zwischen den beiden Drosselstellen entnommenem Kraftstoff regelt, um diese Druckdifferenz auf konstant zu halten.

Bei einer Ausführungsform ist die Drosselstelle mit steuerbarem Durchlaßquerschnitt als Zumeßgerät ausgebildet, das von dem Piloten mittels Elektromotor betätigt wird, und die andere Drosselstelle besitzt einen unveränderlichen Durchlaßquerschnitt.

In den Zeichnungen sind die Erfindung nicht begrenzende Ausführungsbeispiele dargestellt, und anhand der Beschrei-

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bung dieser Ausführungsformen sind die durch die Erfindung gebotenen Vorteile und die Möglichkeiten zur Verwirklichung der Erfindung deutlich erkennbar, wobei die durch die Zeichnungen wie durch die Beschreibung erläuterten Einzelheiten Teil der Erfindung sind.

Fig. 1 zeigt schematisch das Prinzip einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, mit der die Regelung der Kraftstoffzuführung für ein Flugzeug-Strahltriebwerk vorgenommen wird.

Fig. 2 zeigt in einem Kurvenbild Kennlinien der mit dieser Vorrichtung erzielten Regelung zwischen den Größen Motordrehzahl und Kraftstoffmenge.

Fig. 3 gibt schematisch eine erste Ausführungsform der Vorrichtung nach Fig. 1 wieder.

Fig. 4 ist ein der Fig. 2 entsprechendes Kurvenbild zur Erläuterung der Arbeitsweise der Vorrichtung nach Fig. 3.

Fig. 5 zeigt die prinzipielle Ausbildung einer Verbesserung, die an der Vorrichtung nach Fig. 3 vorgenommen werden kann.

Fig. 6 zeigt ein der Fig. 2 entsprechendes Kurvenbild, in dem vergleichsweise die Leistungen dargestellt werden, die mit der in Fig. 5 gezeichneten Verbesserung erzielbar sind.

Fig. 7 ist eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung nach den Fig. 1 und 5, wobei die Verwendung als Hilfsregelung zur Kraftstoffversorgung eines Flugzeug-Strahltriebwerks gezeigt wird.

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In Fig. 1 ist eine Dosierpumpe 1 angedeutet, die Kraftstoff aus einer Leitung 2 erhält und ihn in eine Leitung 3 drückt, die eine Drosselstelle 4 mit unveränderlichem Querschnitt in Strömungsrichtung oberhalb einer Drosselstelle 5 mit steuerbarem Querschnitt aufweist und zu den nicht gezeichneten Einspritzdüsen der Brennkammer eines Flugzeug-Strahltriebwerks führt. Die Dosierpumpe 1 wird mit einer der Drehzahl der nicht gezeichneten Welle des Strahltriebwerks proportionalen Drehzahl durch eine Kraftübertragung 6 angetrieben, die mit dieser Welle über ein nicht gezeichnetes Getriebe zur übersetzung ins Langsame verbunden ist. Wenn ν das Hubvolumen der Pumpe bedeutet (d.h. das bei jeder Umdrehung des Pumpenrotors geförderte Kraftstoffvolumen), N die Drehzahl der Welle des Strahltriebwerks und a das übersetzungsverhältnis ist, so ist die Leistung der Pumpe (abgesehen von Leckverlusten)

C = a.v.N. (1)

Ein auf den Unterschied zwischen dem Druck ρ in der Leitung 3 in Strömungsrichtung oberhalb der Drosselstelle 4 und dem Druck p_c in Strömungsrichtung unterhalb der Drosselstelle 5 ansprechendes Regelventil 7 hält diese Druckdifferenz auf einem konstanten Betrag Δρ, indem es die die Austrittsmenge zwischen einer Rohrleitung 8, die an die Leitung 3 zwischen den beiden Drosselstellen 4_#5 anschließt, und einer Rohrleitung 9, die in die Saugleitung 2 der Pumpe mündet, regelt.

Der Druckabfall des Kraftstoffs beim Durchsetzen der unveränderlichen Drosselstelle 4 ist durch die Bernouillische Gleichung

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gegeben, wobei p_b der Druck in Strömungsrichtung unterhalb der Drosselstelle 4, s.. der unveränderliche Querschnitt dieser Drosselstelle und k^ ein konstanter Koeffizient ist.

Setzt man in diese Beziehung den aus der Gleichung (1) abgeleiteten Wert C ein, so ergibt sich

N
^pa - Pb = \ / ^{3)

Der Druckabfall beim Durchströmen der steuerbaren Drosselstelle 5 ist in entsprechender Weise durch die Vernouillische Gleichung

^Cm

^pb " ^pc - \ k₂ S₂ I (4)

gegeben, wobei C die den Einspritzdüsen zugeführte Kraftstoffmenge (als Antriebskraftstoffmenge bezeichnet), s₂ der Querschnitt der Drosselstelle 5 (zuzüglich des Querschnitts einer weiter unten beschriebenen Drosselstelle 32) und k₂ ein konstanter Koeffizient ist.

Da das Regelventil die Größe p_ - p_ auf einem konstanten Wert ^ ρ hält, kann man schreiben

+ <Ph - Pn) = ^Δ Ρ

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Ersetzt man in dieser Beziehung (p_a - Pj₃) bzw. (Pj₃ - p_c) durch ihre in den Gleichungen (3) bzw. (4) gegebenen Größen, so ergibt sich

Vi^/av / I k₂

(5)

Man sieht, daß es sich hier um die Gleichung einer Ellipsenschar handelt: für jeden Wert des Parameters S₂ ist die die Änderung von C_m in Abhängigkeit von N darstellende Kurve eine Ellipse, etwa die Ellipse 10 (Fig. 2). Bringt man die Gleichung (5) in die Form

S₁ Y~H"p/av

so ergeben sich die Größen der beiden Ellipsenachsen: 2 k₁ S₁ V~2S"P

bzw.

av

Bei diesen Ellipsen handelt es sich um die Kennlinien der Regelung zwischen den Größen Motordrehzahl N und Kraftstoffmenge C^. Diese Kennlinien sind durch die Gerade 11 begrenzt, die der Gleichung

C_m = a.v.N - £ (6)

entspricht und die die Arbeitskennlinie der Kraftstoffpumpe 1 darstellt, wobei £. eine sehr kleine, die Leckverluste angebende Konstante ist. Die Arbeitspunkte des

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Strahltriebwerks sind durch die Schnittstellen der elliptischen Kurven, z.B. der Kurve 10/ die jeweils einem Querschnittswert So der Drosselstelle 5 entspricht, mit den Kennlinien des Strahltriebwerks, z.B. den Kurven 12 oder 13, die den verschiedenen Flugzuständen des Flugzeugs entsprechen, gegeben.

In den Fig. 3 und 4, in denen die dem gleichen Zweck wie in den Fig. 1 und 2 dienenden Elemente die gleichen Bezugszahlen mit zugefügtem Index a tragen, wird eine Ausführungsform dargestellt, die zur Hilfsregelung eines nicht gezeichneten Flugzeug-Strahltriebwerks benutzt wird. Diese Hilfsregelung befindet sich in einem Gehäuse 14, dessen Innenraum durch eine öffnung 15 an die Ansaugleitung 2a angeschlossen ist. Die steuerbare Drosselstelle 5a ist ein Mengendosiergerät mit einer Büchse 16, deren Winkellage über ein Übertragungsorgan 17b und eine übersetzung ins Langsame 17a von einem Elektromotor 17 eingestellt wird, der mittels eines nicht gezeichneten Steuerhebels geschaltet wird. Das übersetzungsgetriebe weist zwei Endabschalter 17c bzw. 17d auf, die den Motor 17 abschalten, wenn die Büchse 16 sich in der Stellung befindet, in der sie einen größten Querschnitt s? freigibt bzw. wenn die Büchse sich in der Stellung befindet, in der sie die Ausmündung 18a einer Leitung 18 freigibt, die unter Zwischenschaltung eines Rückschlagventils 18b mit der Versorgung (schematisch durch einen Pfeil 18c angedeutet) der (nicht gezeichneten) Zündeinspritzorgane der Brennkammer des Strahltriebwerks verbunden ist. Das Regelventil 7a enthält ein verschiebbares Verschlußstück, auf dessen eine Seite der Druck p₌ wirkt, der aus

CL

der Leitung 3a über eine Rohrleitung 19 entnommen wird, während auf die andere Seite die Kraft einer Feder 20 sowie der Druck ρ wirkt, der über die Büchse 16 in Strömungsrichtung unterhalb des Durchlaßquerschnitts s~ durch eine Rohrleitung 21 zugeführt wird. Mit einer Stellschraube 22 kann

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der Abstützpunkt der Feder 20 verlagert werden, damit der Wert ^p willkürlich veränderbar ist.

Die Austrittsleitung 23 des Zumeßgeräts 5a mündet in ein überdruckventil 30, das durch die Feder 99 einen Mindestdruck p_c definiert, wodurch die Versorgung der Zündleitung 18c ermöglicht wird.

Das überdruckventil 30 besteht aus einem in einem Gehäuse 24 verschieblich angeordneten Steuerschieber 25, der eine willkürlich schaltbare Verbindung der Leitung 23 mit der zu den Haupteinspritzdüsen der Brennkammer von Strahltriebwerken führenden Leitung 26 ermöglicht. Der Steuerschieber 25 grenzt in dem Zylinder 24 drei Räume ab, nämlich zwei Endräume 24a und 24b, von denen der Raum 24b eine Feder 99 umschließt, und einen Ringraum 24c, der (über das Gehäuse 14) mit dem Rücklauf in Verbindung steht. Durch den Boden des Steuerschiebers 25 führt eine öffnung 100. Dank dieser öffnung kann, weil der in dem Raum zu regelnde Druck nur auf eine ringförmige und somit verringerte Querschnitts fläche wirkt, eine weniger kräftige Feder 99 zur Rückführung des Steuerschiebers 25 in seine Schließstellung verwendet werden.

Die Leitung 23 weist eine Verzweigung 31 auf, in der sich eine Drosselstelle 32 befindet, deren Querschnittsfläche mittels einer Schraube 33 verändert werden kann; durch die Verzweigung wird eine unmittelbare Verbindung des in Strömungsrichtung oberhalb des Zumeßgeräts gelegenen Bereichs mit der Leitung 23 hergestellt, um die (nicht gezeichneten) Haupt- und Zündeinspritzorgane mit der für die Wiederzündung im Fluge erforderlichen Kraftstoffmenge zu versorgen. Die Einstellung der Kraftstoffmenge für das Wiederzünden erfolgt durch Verstellen der Schraube 33.

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Aus Fig. 4 ist zu entnehmen, daß alle elliptischen Kennlinien, z.B. die Linie 10a, senkrecht auf die N-Achse in ein und demselben Ordinatenpunkt auftreffen:

av

so daß, sobald die Hilfsregelung in Betrieb ist, die Drehzahl des Strahltriebwerks im stabilisierten Betriebszustand diesen Wert N nicht übersteigen kann. Dieser Wert wird durch den Wert von Δρ bestimmt, den man mittels der Schraube 22 einstellen kann. Um von einer elliptischen Kennlinie zu einer anderen übergehen zu können, wird der Querschnitt s2 der Drosselstelle 5a durch Einwirken auf die Büchse 16 verändert, wozu mit dem rieht gezeichneten Steuerhebel der Elektromotor 17 mit dem nicht gezeichneten Steuerhebel geschaltet wird. Wenn S₂ seinen Kleinstwert erreicht (der Kleinstwert von s~ wird durch den Querschnitt der einstellbaren Drosselstelle 32 bestimmt: die Drosselstelle 5a ist also vollständig geschlossen, wie es beispielshalber durch die Kennlinie 34 in Fig. 4 dargestellt ist), bewirkt das System eine Mengenregelung: bei niedrigem N ist p_a - p_b gegenüber p, - ρ zu vernachlässigen, so daß das Regelventil 7a praktisch die Regelung von p^ - ρ und damit von C herbeiführt (vgl. die oben angegebene Gleichung (4)); hier handelt es sich insbesondere um den Fall des Wiederzündens bei konstanter Menge des im Flug befindlichen Strahltriebwerks im Punkt 34a der Kennlinie 34. Wenn S₂ seinen Größtwert erreicht (beispielshalber durch die Kennlinie 35 angedeutet) , bewirkt das System eine Drehzahlregelung: Pj₃ - p_c ist jetzt gegenüber p_a - p, zu vernachlässigen, so daß das Ventil 7a praktisch die Regelung von p_& - Pj₃ und somit von N vornimmt (vgl. die obenstehende Gleichung (3)); das ist bei Vollgasbetrieb bei gleichbleibender Drehzahl der Fall.

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Für Zwischenwerte von S₂ (Kennlinien 36, 10a, 37, 38, 39) ist der übergang zwischen den beiden Regelarten fliessend.

Man sieht, daß die beschriebene Hilfsregelung ausser ihrem einfachen Aufbau den Vorteil bietet, mittels des Regelventils 7a die Regelung der Kraftstoffmenge zum Wiederzünden im Fluge und die Regelung der Drehzahl des Strahltriebwerks bei Vollgasdrehzahl mit Schutz gegenüber überdrehen vornehmen zu können. Die Hilfsregelung ermöglicht ausserdem den kontinuierlichen übergang von der Wiederzündungsdrehzahl zur Vollgasdrehzahl unter Aufrechterhaltung einer geeigneten Regelbarkeit und guter Steuerbarkeit des Strahltriebwerks bei allen Drehzahlen.

Nach der Schemazeichnung Fig. 5 läßt sich mit einer Verbesserung in dieser Hinsicht das Regelungsverhalten der Vorrichtung in den beiden Extremzuständen, d.h. bei der reinen Mengenregelung und bei der reinen Drehzahlregelung noch verfeinern; das Kurvenbild in Fig. 6 läßt erkennen, daß mit dieser Verbesserung Regelungskennlinien zu erzielen sind, die sich noch mehr parallel zu der Ordinatenachse bzw. der Abszissenachse verlaufenden Geraden annähern.

Gemäß dieser Verbesserung sind an den Rohrleitungen 19 bzw. 21 eine erste Verzweigung 40 bzw. eine zweite Verzweigung 41 vorgesehen, die in die Rohrleitung 8 einmünden, in der der zwischen den Drosselstellen 4 und 5 abgenommene Druck herrscht. Die erste Verzweigung 40 enthält eine steuerbare Drosselstelle 42 und die zweite Verzweigung 41 enthält eine Drosselstelle 43. Andererveits ist in der Rohrleitung 19 eine Drosselstelle 44 in Strömungsrichtung oberhalb des Anschlusses der ersten Verzweigung und in der Rohrleitung 21 eine steuerbare Drosselstelle 45 in Strömungsrichtung unterhalb des Anschlusses der zweiten Verzweigung vorgesehen.

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Dank dieser Verbesserung wird vermieden:

- beim Wiederzünden die Wirkung des Druckabfalls über die Drosselstelle 4 (der mit zunehmendem N mehr und mehr zu vernachlässigen ist);

- beim Vollgasbetrieb die Wirkung des Druckabfalls über die steuerbare Drosselstelle 5 (deren Querschnitt nun nicht mehr als unendlich betrachtet werden kann).

Die erfindungsgemäße Regelvorrichtung mit den Verbesserungen nach Fig. 5 arbeitet folgendermaßen:

Beim Wiederzünden sind die steuerbaren Drosselstellen 42 und 45 weit geöffnet und ihre Querschnittsflächen sind erheblich größer als diejenigen der unveränderlichen Drosselstellen 44 und 43. Das Regelventil regelt jetzt die Austrittsmenge in der Weise, daß die durch die Drosselstelle 5 hindurchtretende Menge konstant ist. Es ergibt sich eine Regelkennlinie entsprechend der Kurve 34 in Fig. 6, d.h. eine Annäherung an eine vertikal stehende Gerade, abgesehen von der Härte der Ventilfeder.

Bei Vollgas sind die steuerbaren Drosselstellen 42 und 45 geschlossen, und das Regelventil hält jetzt ein konstantes Ap über die unveränderliche Drosselstelle 4 aufrecht; durch diese Drosselstelle fließt demnach eine drehzahlproportionale Kraftstoffmenge. Die Regelkennlinie in diesem Zustand ist die in Fig. 6 wiedergegebene Kennlinie 35, die einer waagerechten Geraden nahekommt, abgesehen von der Steifigkeit der Ventilfeder.

Zwischen diesen beiden Extremlagen sind die Kennlinien der Regelung in ihrem Verlauf den Kennlinien aus dem Kurvenbild

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in Fig. 4 vergleichbar.

Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform, die als Hilfsregelung bei einem Flugzeug-Strahltriebwerk verwendet wird. In der Figur 7 sind die Bauteile, die demselben Zweck dienen wie in den vorhergehenden Figuren, mit der gleichen Bezugszahl gekennzeichnet. Die in dieser Fig. 7 vorkommenden neuen Bauelemente dienen zum Anschließen an und zur Verknüpfung mit einer Hauptregeleinrichtung.

Ein Hilfsregler 50 bzw. ein Hauptregler 51 werden durch eine Dosierpumpe 1 bzw. eine Pumpe 52 gespeist, die jeweils Kraftstoff durch eine Speisepumpe 53 und ein Hauptfilter 54 hindurch aufnehmen. Ein Wegeventil 55 nimmt die Umschaltung zwischen dem Hauptregler und dem Hilfsregler vor. Dieses Wegeventil ist als Steuerschieber 56 mit drei Kolbenteilen 58, 57, 59 ausgeführt, der in Richtung seiner Längsachse in einem Gehäuse 60 einerseits unter der Wirkung des einen Fluiddrucks bewegbar ist, der über die angeschlossenen Leitungen 66 - 101 von einem Überdruckventil 30 übertragen wird, und andererseits unter der Wirkung einer Gegenfeder 61, die sich an dem gegenüberliegenden Boden des Gehäuses 60 abstützt und deren Wirkung sich mit derjenigen des Fluiddrucks verbindet, der durch eine Leitung 102 übertragen wird und von dem Hilfskraftstoff ausgeübt wird, wenn dieser nicht benutzt wird.

In der gezeichneten Stellung bei zusammengedrückter Feder

61 läßt das Wegeventil den Hilfsregler arbeiten, denn die Kolbenteile 57 und 58 stehen so, daß die Austrittsleitung

62 des Reglers 51 mit der Rücklaufleitung 63 verbunden ist, und wegen der Stellung des Kolbenteils 59 ist die Austrittsleitung 64 des Hilfsreglers mit der Speiseleitung 65 der Einspritzorgane verbunden.

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In der der Einschaltung des Hauptreglers entsprechenden (nicht gezeichneten) Stellung verbindet das Wegeventil die Leitung 62 mit der Leitung 65 und die Leitung 64 mit der Leitung 102, die an die Rücklaufleitung 9 angeschlossen ist. Bei dieser nicht gezeichneten Stellung genügt ein verhältnismässig schwacher Druck, der sich mit der Wirkung der Feder 61 verbindet.

Die Umstellung des Wegeventils 55 erfolgt mittels eines Steuerschiebers 67 mit drei Kolbenteilen, der sich in einem Gehäuse 68 in seiner Längsrichtung unter der Wirkung eines durch eine Leitung 69 übertragenen Fluiddrucks einerseits und einer an dem entgegengesetzten Boden des Gehäuses 68 abgestützten Gegenfeder 70 andererseits verschieben läßt. Die Wirkung der Feder 70 verbindet sich mit derjenigen eines Fluiddrucks, der durch eine Leitung 95 in das Innere der die Feder 70 enthaltenden Ausnehmung 70a übertragen wird. Eine axial durch den Steuerschieber 67 verlaufende Leitung 75 ist mit einer Blende 76 versehen. Auf diese Weise kann die Verschiebung des Steuerschiebers 67 für den übergang auf die HilfsSteuerung durch Erregen eines Magnetventils 77 vorgenommen werden, das über die Leitung 79 die Austrittsöffnung 78 dieses Magnetventils mit der Druckseite der Speisepumpe 53 verbindet, wodurch der Druck im Inneren der Ausnehmung 70a abfällt, weil der Querschnitt der Austrittsöffnung 78 sehr viel größer ist als derjenige der Blende 76.

In der gezeichneten Stellung ist die an den Steuerschieber 67 führende Leitung 66 verschlossen, so daß der auf den Steuerschieber 56 des Wegeventils ausgeübte Druck nur von dem überdruckventil 30 über die Leitung 101 zugeführt wird, wie es sich aus der speziellen Konstruktion des Überdruckventils 30 nach Fig. 7, das weiter unten im einzelnen erläutert werden soll, ergibt.

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In der (nicht gezeichneten) Stellung zur Einschaltung des Hauptreglers legt der Steuerschieber 67 den von dem überdruckventil 30 herrührenden Druck an den Rücklauf, wodurch der Druck in der Leitung 66 abfällt.

In dem die verschiedenen Bauteile des Hilfsreglers umschliessenden Gehäuse 14 sind ausserdem die sonstigen Elemente zu finden, die im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben wurden: eine Dosierpumpe 1, die mit einer der Drehzahl des Strahltriebwerks gleichen oder proportionalen Drehzahl angetrieben wird, ein Regelventil 7, das auf den Unterschied eines in Strömungsrichtung oberhalb einer unveränderlichen Drosselstelle 4 herrschenden, über eine Leitung 19 übertragenen Drucks und eines in Strömungsrichtung unterhalb einer steuerbaren Drosselstelle 85 herrschenden, über Durchlaßöffnungen 83 - 87 übertragenen Drucks anspricht. Die steuerbare Drosselstelle 85 und die Durchlaß-Öffnungen 83 - 87 gehören zu einem Dosierventil 16, das von dem Piloten über einen Elektromotor 17 und eine übersetzung ins Langsame 17a betätigt wird. Die Austrittsleitung 23 des Dosierventils versorgt die Haupteinspritzorgane über ein überdruckventil 30, das sich von dem entsprechenden Ventil in Fig. 3 durch eine zusätzliche logische Wirkung unterscheidet, die weiter unten genauer beschrieben wird. Ein Zündventil 18b befindet sich an der Leitung 18, die das Dosierventil 16 mit der Versorgung für die Zündeinspritzung verbindet. Im Bereich des stromauf gelegenen unveränderlichen Querschnitts 4 befindet sich eine Stellschraube 27. Mit dieser Schraube kann dem Querschnitt 4 die Größe gegeben werden, die für die Vollgasregelmenge geeignet ist. Eine von der Leitung 23 ausgehende Verzweigung 28 enthält eine im folgenden als Anreicherungsorgan bezeichnete Drosselstelle 29.

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Wir wollen jetzt die für diese Ausführung erforderlichen besonderen baulichen Einzelheiten untersuchen, insbesondere die Dosiereinrichtung 16, das Zündungsventil 18b, das überdruckventil 30 und das Anreicherungsorgan 29.

Die Dosiereinrichtung 16 weist in ein und demselben Bauelement die drei steuerbaren Abschnitte 5 bzw, 42 bzw. 45 der in Fig. 5 gezeichneten verbesserten Ausführung auf. Die Einrichtung besteht aus einer Büchse 80, die sich in einem Gehäuse 81 unter der Wirkung des Elektromotors 17 dreht. Die Büchse 80 besitzt Durchbrechungen 82, 83, 84, 85 und 86.

Eine mit der Büchse fest verbundene Blende 87 grenzt im Inneren der Büchse zwei miteinander verbundene Kammern ab. Die Durchbrechung 82 stellt eine öffnung dar, die sich vor der Ausmündung der zu dem Ventil 18b führenden Leitung 18 verschiebt. Die immer offene Durchbrechung 83 bildet zusammen mit der Blende 87 den Durchlaß 21 nach Fig. 5. Die Durchbrechung 84 stellt eine öffnung dar, die sich vor den feststehenden öffnungen einer (nicht gezeichneten) mit dem Gehäuse verbundenen Hülse an der Ausmündung der Leitung 23 verschiebt, wodurch der steuerbare Querschnitt 45 aus Fig. 5 verwirklicht wird. Die Durchbrechung 85 stellt eine dem steuerbaren Durchlaßquerschnitt 5 in Fig. 5 entsprechende öffnung dar. Die Durchbrechung 86 ist eine öffnung, die sich vor der Ausmündung einer Verzweigung 40 verschiebt, die an die Rohrleitung 19 angeschlossen ist, wodurch der steuerbare Querschnitt 42 in Fig. 5 verwirklicht ist.

Das Ventil 18b enthält einen Zylinder 90, in dem sich ein Steuerschieber 91 verlagert, durch den die Leitung 18 mit den Zündeinspritzorganen über einen Endraum 92 zu verbinden ist. An der anderen Seite grenzt der Steuerschieber

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in dem Zylinder 90 einen Endraum 93 ab, der über eine Leitung 94 mit der Litung 95 in Verbindung steht, die das Magnetventil 77 mit dem Hilfs-Steuerschieber 67 verbindet. Dieser die Feder 96 des Ventils 18b umschliessende Raum 93 steht, wenn der Schieber 91 sich in der Ventilschließstellung befindet, über eine enge Blende 97 mit der Rohrleitung 18 in Verbindung. Auf diese Weise werden die zufälligen Abflüsse der Dosiereinrichtung 16 beim Betrieb ohne Zündung durch die Leitung 94 in den Rücklauf geleitet. Beim Normalbetrieb wird der Steuerschieber durch die Drücke, die einerseits in den Leitungen 94, 95 herrschen und durch die zusätzliche Wirkung der Feder 96 hervorgerufen werden, und andererseits durch den durch die Leitung 18 übertragenen Fluiddruck im Gleichgewicht gehalten. Beim Arbeiten des Hilfsreglers entsteht eine Fluiddruckminderung durch die Leitungen 94, 95. In diesem Falle ist entweder die Durchbrechung 82 der Büchse 80 offen, um die Zündung zu betätigen, und der durch die Leitung 18 übertragene Druck führt zur öffnung des Ventils, wobei gleichzeitig die enge Blende 97 geschlossen wird, oder die Durchbrechung 82 der Büchse 80 ist geschlossen, und der Steuerschieber 91 bleibt in der Geschlossenstellung unter der Wirkung der Feder, die von keinem Gegendruck eines Fluids mehr getroffen wird.

An dem Oberdruckventil 30 sind gegenüber der Ausführung nach Fig. 3 ebenfalls Abänderungen vorgenommen. Nach Fig. 7 steht der Boden des Zylinders 24 auf der Seite der Kammer 24b über die Leitung 101 mit der Leitung 66 in Verbindung. Der durch die Leitung 66 - 101 übertragene Steuerdruck führt zum übergang zum normalen Regelbetrieb.

Eine wahlweise anzubringende Verbesserung in Form des Anreicherungsorgans 29 ist ebenfalls in Fig. 7 dargestellt. In den Fig. 5 und 6 ist eine Verbesserung gezeigt, die für

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den Zünd- oder den Leerlaufbetrieb eine Änderung der Neigung der Kurve 34 herbeizuführen erlaubte. Eine Leitung 28, die eine unmittelbare Verbindung zwischen den Leitungen 3 und 23 herstellt und eine Drosselstelle 29 aufweist, gestattet eine weitere Verbesserung der Neigung dieser Kurve für den Zünd- oder Leerlaufbetrieb. In Fig. 7 ist die eine unveränderbare Drosselstelle 29 dargestellt. Sie kann aber gegebenenfalls veränderlich gesteuert werden nach Maßgabe des Ausgangsdrucks des Verdichters oder eines anderen Parameters.

Natürlich stellt die beschriebene Ausführung lediglich ein Beispiel für mögliche Ausführungsformen der Erfindung dar; diese Ausführungen können vor allem durch Anwendung äquivalenter technischer Elemente verändert werden, ohne daß damit der Rahmen der Erfindung verlassen würde. So könnte beispielsweise die stromauf gelegene Drosselstelle 4 oder 4a in Fig. 3 veränderlichen Durchlaßquerschnitt besitzen, beispielsweise in Abhängigkeit von Änderungen eines Betriebsparameters des Strahltriebwerks, oder um die Größe der Reaktordrehzahl bei Vollgas einzustellen, wenn die Wirkung der Feder 20 nicht einstellbar ist. Ausserdem könnte das überdruckventil in Fig. 7 auch die Funktion eines Sperrventils ausüben, wodurch ohne Einschaltung eines Wegeventils die Umschaltung zur Inbetriebnahme eines Hauptreglers erfolgen könnte.

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Claims

Ansprüche ;

.^Vorrichtung zum Regeln von Gasturbinen, insbesondere als Hilfsregler eines Strahltriebwerks, dadurch gekennzeichnet, daß in der stromab gelegenen Leitung (3) einer Kraftstoffpumpe (1) eine Einrichtung (4) vorgesehen ist, die einen Druckabfall hervorruft, der von der Drehzahl des Strahltriebwerks abhängig ist, ferner eine Drosselstelle (5) mit steuerbarem Durchlaßquerschnitt in Reihenschaltung mit der genannten Einrichtung sowie ein Regelventil (7), das auf die Summe des Druckabfalls an der genannten Einrichtung (4) und des Druckabfalls über den genannten steuerbaren Querschnitt (5) anspricht und eine Austrittsmenge von zwischen der genannten Einrichtung (4) und dem genannten steuerbaren Querschnitt (5) entnommenem Kraftstoff regelt, um diese Summe von Druckabfällen konstant zu halten.
2. Vorrichtung zum Regeln von Gasturbinen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kraftstoffdosierpumpe vorgesehen ist, die mit einer der Drehzahl das Strahltriebwerks gleichen oder proportionalen Drehzahl angetrieben

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wird/ und daß die genannte Einrichtung als Drosselstelle (sogenannte stromauf gelegene Drosselstelle) ausgebildet ist, deren Querschnitt einstellbar sein kann.
3. Vorrichtung zum Regeln von Gasturbinen, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle mit steuerbarem Querschnitt (sogenannte stromab gelegene Drosselstelle) als Zumeßgerät ausgeführt ist, das von dem Piloten betätigt wird, und daß die stromauf gelegene Drosselstelle unveränderlichen Durchlaßquerschnitt besitzt.
4. Vorrichtung zum Regeln von Gasturbinen, nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil eine Einrichtung aufweist, mit der der Wert, auf dem die genannte Summe der Druckabfälle gehalten wird, willkürlich verändert werden kann (beispielsweise Einflußnahme auf die Ventilfedereinstellung).
5. Vorrichtung zum Regeln von Gasturbinen, nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an Leitungen, die auf das Regelventil den Förderdruck der Pujpe, abgenommen oberhalb der stromauf gelegenen Drosselstelle, bzw. den Speisedruck der Brennkammer, abgenommen unterhalb der stromab gelegenen Drosselstelle, übertragen, eine erste bzw. eine zweite Verzweigung angeschlossen sind, die zwischen den beiden genannten Drosselstellen ausmünden, wobei jede dieser Verzweigungen eine Drosselstelle aufweist und die Drosselstelle der ersten Ver-

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zweigung steuerbar ist, und daß die genannten Leitungen jeweils zwischen der Entnahmestelle des Pumpenförderdrucks und dem Anschluß der ersten Verzweigung bzw. zwischen der unterhalb der stromab gelegenen Drosselstelle befindlichen Druckentnahmestelle und dem Anschluß der zweiten Verzweigung eine Drosselstelle aufweisen, von denen die in der zweiten Verzweigung befindliche Drosselstelle steuerbar ist.
6. Vorrichtung zum Regeln von Gasturbinen, nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die stromab gelegene Drosselstelle, die Drosselstelle der ersten Verzweigung und die der zweiten Verzweigung zugehörige Drosselstelle durch die steuerbaren Querschnitte von öffnungen gebildet werden, die ein und demselben Dosierventil angehören .

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