DE2844350C2

DE2844350C2 - Brennstoffregelvorrichtung für Gasturbinentriebwerke

Info

Publication number: DE2844350C2
Application number: DE2844350A
Authority: DE
Inventors: Jean-Luc Montgeron Fondacci
Original assignee: Societe Nationale dEtude et de Construction de Moteurs dAviation SNECMA
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 1977-10-11
Filing date: 1978-10-11
Publication date: 1983-05-26
Also published as: FR2406079A1; FR2406079B1; US4245468A; DE2844350A1; GB2010405A; GB2010405B

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffregelvorrichtung für Gasturbinentriebwerke, insbesondere als Hilfsregler eines Gasturbinentriebwerkes, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Brennstoffregelvorrichtung ist aus der

DE-OS 19 32 792 bekannt. Wesentlich bei der bekannten Brennstuffregelvorrichtung ist zum einen ein Ventil aufweisender Bypaß, der stromauf der eisten Drossel-'eile und stromab der zweiten Drosselstelle in der Leitung mündet Ferner ist ein weiterer Bypaß mit einem einstellbaren Ventil vorgesehen, der stromauf und stromab der ersten Drosselstelle mündet.

Beide Bypaß-Leitungen sind stromseitig miteinander verbunden und mit der Brennstoffleitung stromauf der ersten Drosselstelle über ein weiteres Ventil verbunden. Auch die erste Drosselstelle soll der Druckalbfall über der zweiten Drosselstelle gleich dem über dem Ventil in dem gemeinsamen Abschnitt der Bypaß-Leitungen gemacht werden. Durch das Rücklaufventi¹ soll der Druckabfall über der ersten Drosselstelle konstant gehalten werden und durch die zweite Drosselstelle soll der Brennstoffdurchsatz eingestellt werden. Die Druckdifferenz über dem Ventil in dem gemeinsamen Abschnitt der Bypaß-Leitungen wird abhängig von der Gesamtheit der Regel-Parameter wie der Drehzahl, dem Bedienungshebel-Stellwinkel und dem Luftdruck gesteuert. Durch die erste Drosselstelle und das Rücklaufventil wird eine Leitungsverstärkung erreicht, die die Steuerung des Druckabfalls über der zweiten Drosselstelle ermöglicht

Diese Druckdifferenz wird während der Beschleunigung konstant gehauen, derart, daß während dieser Zeii die bekannte Brennstoffregelvorrichtung sich als Zumeßregler mit konstanter Druckdifferenz und mit volumetrischer Pumpe und Bypaß-Ventil verhält. Wird bei der bekannten Brennstoffregelvorrichtung ein Wert nahe dem durch den Steuerhebel bestimmten Wert erreicht, wird die Regelabweichung durch ein Massenrege'system verringert, wodurch die Druckdifferenz verringert, und damit auch der eingestellte Durchsatz verringert wird.

Somit hat eine durch die Regelabweichung erreichte tachometrische Verstellung Vorrang gegenüber der Anschlagsteuerung. Trotz des komplizierten Aufbaues der bekannten Brennstoffregelvorrichtung ist somit eine zufriedenstellende Regelung der Kraftstoffmenge im gesamten Drehzahlbereich nicht möglich.

Bei Brennstoffregelvorrichtungen für Gasturbinentriebwerke von — insbesondere — Flugzeugen ist noch zu beachten, daß Mittel vorgesehen werden müssen, durch die Störungen entgegengewirkt werden kann, zumindest derart, daß das Flugzeug gefahrlos den nächsten Landeplatz erreichen kann. Dies könnte beispielsweise durch eine Handbetätigung eines Brennstoff-Zumeßventils erfolgen, was jedoch große Geschicklichkeit des Piloten erfordert, und darüber hinaus ein gefährliches Überdrehen bei hoher Drehzahl verursachen kann. Ferner ist für solche Brennstoffregelvorrichtungen wesentlich, daß sie einfachen Aufbau und niedriges Gewicht besitzen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Brennstoffregelvorrichtung für Gasturbinentriebwerke anzugeben, die einfach ist und daher geringes Gewicht hat und die aber trotzdem eine befriedigende Regelung der Kraftstoffmenge im gesamten Drehzahlbereich erlaubt. Die Autgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs I oder des Anspruchs 4 gelöst. Die Erfindung wird durch die Merkmale der Unteransprüche weitergebildet.

Gemäß der ersten Ausführungsform, bei der die Druckdifferenz über beide Drossclstellen konstant gehalten wird, ist ein kontinuierlicher Übergang von einer Durchsatzregelung beim Zünden zu einer Regelung bei Vollgas durch einfaches Einwirken auf das Rücklaufventil möglich. Zusätzliche Einrichtungen wie Massengewichte bei der Geschwindigkeitsüberwachungseinrichtung der bekannten Brennstoffregelvor-

richtung sind nicht erforderlich, Die Brennstoffpumpe wird nämlich als Maß für den Ist-Zustar.« herangezogen.

Für die Lösung gemäß dem Anspruch 4 ist wesentlich, daß das Regelverhalten in den Endbereichen verbessert wird, & h. in den Endbereichen einer Mengenregelung bzw. einer Drehzahlregelung.

Die Erfindungen werden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 schematisch das Prinzip einer erfindungsgemä-Ben Vorrichtung für die Regelung der Brennstoffzufuhr für ein Flugzeug-Gasturbinentriebwerk,

Fig.2 Kennlinienfeld der mit dieser Vorrichtung erzielten Regelung abhängig von Drehzahl und Brennstoffmenge,

F i g. 3 schematisch eine erste Ausführungsform der Vorrichtung nach F i g. 1,

Fig.4 ein der Fig.2 entsprechendes Kennlinienfeld zur Erläuterung der Arbeitsweise der Vorrichtung nach Fig.3,

Fig.5 schematisch das Prinzip einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung als Weiterbildung der Vorrichtung nach F i g, 3,

F i g. 6 ein der F i g. 2 entsprechendes Kennli' ienfclJ, in dem vergleichsweise die Leistungen dargestellt werden, die mit der in Fig.5 gezeigten Weiteroildung erzielbar sind,

F i g. 7 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung nach den F i g. 1 und 5 bei Verwendung als Hilfsregler zur Brennstoffversorgung eines Flugzeug-Gasturbinentriebwerks.

Fig. 1 zeigt eine volumetrische Brennstoffpumpe 1, die Brennstoff aus einer Saugleitung 2 erhält und ihn in eine Brennstoffleitung 3 fördert, die eine erste Drosselstelle 4 mit unveränderlichem Querschnitt stromauf einer (zweiten) veränderlichen Drosselstelle 5 mit steuerbarem Querschnitt aufweist und zu den nicht gezeichneten Einspritzdüsen der Brennkammer eines Flugzeug-Gasturbinentriebwerks führt. Die Brennstoffpumpe 1 wird mit einer der Drehzahl der nicht gezeichneten Welle des Gasturbinentriebwerks proportionalen Drehzahl über eine Kraftübertragung 6 angetrieben, die mit dieser Welle über ein nicht gezeichnetes Untersetzungs-Getriebe verbunden ist. Mit

ν = Hubvolumen der Brennstoffpumpe 1 (d. h. das bei jeder Umdrehung de: Pumpenrotors geförderte Brennstoffvolumen),

N = Drehzahl der Welle des Gasturbinentriebwerks und

a = unter Setzungsve.'hältnis ist der Durchsatz der Brennstoffpumpe (abgesehen von Leckverluster)

55 Cp= a ν N. (1)

Bernoulli-Gleichung

gegeben, mit

(2)

Pb = Druck stromab der ersten DrosselsteUe 4,
5| = unveränderlicher Querschnitt der ersten DrosselsteUe 4 und .
k\ — konstanter Koeffizient.

Durch Einsetzen von C_p aus Gleichung (1) ergibt sich

P.-Pt = ( ' (3)

V A-, i| Ια ν /

Der Druckabfall beim Durchströmen der steuerbaren zweiten DrosselsteUe 5 ist in entsprechender Weise durch die Bernoulli-Gleichung

Ein auf den Unterschied zwischen dem Druck p, in der Brennstoffleitung 3 stromauf der ersten Drosselstelle 4 und dem Druck p_c stromab der zweiten Drosselstelle ω 5 ansprechendes Regel-Rücklaufventil 7 hält diese Druckdifferenz Δ_ρ konstant, indem es die Rücklaufmenge zwischen einer Rückläufleitung 8, die an der Brennstoffleitung 3 zwischen den beiden Drosselstellen 4,5 abzweigt, und einer Leitung 9, die in die Saugleitung 2 der Brennstoffpumpe 1 mündet, steuert.

Der Druckabfall des Brennstoffs beim Durchströmen der unveränderlichen ersten Drosselstelle 4 ist durch die (4)

gegeben, mit

C_n, = den Einspritzdüsen zugeführte Brennstoffmenge (als Antriebsbrennstoffmenge bezeichnt),

52 = Querschnitt der zweiten Drosselstelle 5 (zuzüglich des Querschnitts einer weiter unten beschriebenen Drosselstelle 32) und

kj = konstanter Koeffizient.

Da das Rücklaufventil 7 p,— p_c auf einem konstanten Wert Ap hält, ergibt sich

(Ps- pb)+ (Pb -Pc)= Δρ

Ersetzt man in dieser Beziehung (p,— Pb)bzw. (pb— Pc) durch ihre in den Gleichungen (3) bzw. (4) gegebenen Größen, so ergibt sich

(5)

k\ S₁ lav J

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

Zc₁ S₁ VA p/av

Ar₂ S₂ VA ρ

)²-

so ergeben sich die Größen der beiden Ellipsenachsen, zu

bzw. 2 Ar₂ λ₂

Bei diesen Ellipsen handelt es sich um die Kennlinien der Regelung zwischen den Größen Motordrehzahl /V und Kraftstoffmenge C_m Diese Kennlinien sind durch die GeFade 11 begrenzt, die der Gleichung

C_m=a.K/V-e

(6)

entspricht und die Arbeitskennlinie der Brennstoffpumpe 1 darstellt, mit ε — sehr kleine, die Leckverluste wiedergebende Konstante. Die Arbeitspunkte des

Gasturbinentriebwerks sind durch die Schnittpunkte der elliptischen Kurven, z. B. der Kurve 10, die jeweils einem Qüerschnittswert S₂ der zweiten Drosselstelle 5 entsprechen, mit den Kennlinien des Gasturbinentriebwerks, z. B. den Kurven 12 oder 13, die verschiedenen Flugzuständen des Flugzeugs entsprechen, gegeben.

In den F i g. 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, ist eine Ausführungsform dargestellt, die als Hilfsregler eines nicht gezeichneten Flugzug-Gasturbinentriebwerks benutzbar ist. Dieser Hilfsregler befindet sich in einem Gehäuse 14, dessen Innenraum durch eine öffnung 15 an die Saugleitung 2a angeschlossen ist. Die steuerbare zweite Drosselstelle 5a ist ein Brennstoffzumeßyentil mit einer Büchse 16, deren Winkellage über ein Übertragungsorgan 17b und einer Untersetzung 17a von einem Elektromotor 17 einstellbar ist, der mittels eines nicht gezeichneten Steuerhebels betätigt wird. Die Untersetzung 17a weist zwei Endabschalter 17c bzw. \7d auf, die den Elektromotor 17 abschalten, wenn die Büchse 16 sich in der Stellung befindet, in der sie einen größten Querschnitt 52 freigibt bzw. wenn die Büchse 16 sich in der Stellung befindet, in der sie die Mündung 18a einer Leitung 18 freigibt, die unter Zwischenschaltung eines Rückschlagventils 18fc mit der Versorgung (schematisch durch einen Pfeil 18c angedeutet) der (nicht gezeichneten) Zündeinspritzorgane der Brennkammer des Gasturbinentriebwerks verbunden ist. Das Regel-Rücklaufventil 7a enthält einen verschiebbaren Ventilkörper, auf dessen eine Seite der Druck p_a wirkt, der aus der Brennstoffleitung 3a über eine Leitung 19 entnommen wird, während auf dessen andere Seite die Kraft einer Feder 20 sowie der Druck p_c wirkt, der über die Büchse 16 stromab des Durchlaßquerschnitts 52 über eine Leitung 21 zugeführt wird. Mit einer Stellschraube 22 kann der Anlagepunkt der Feder 20 verschoben werden, wodurch der Wert A_p willkürlich veränderbar ist.

Die Austrittsleitung 23 des Brennstoffzurneßventils (zweite Drosselstellt.· 5a) mündet in ein Überdruckventil 30, das durch die Feder 99 einen Mindestdruck p_c definiert, der die Versorgung der Zündleitung (Pfeil \%c) ermöglicht.

Das Überdruckventil 30 besteht aus einem in einem Gehäuse 24 verschieblich angeordneten Steuerschieber 25, der eine willkürlich schaltbare Verbindung der Austrittsleitung 23 mit der zu den Haupteinspritzdüsen der Brennkammer des Gasturbinentriebwerks führenden Leitung 26 ermöglicht. Der Steuerschieber 25 grenzt in dem Zylinder-Gehäuse 24 drei Räume ab, nän.lich zwei Endräume 24a und 2Ab, von denen der Endraum 246 die 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. Weil der in dem Endraum 24a zu regelnde Druck wegen dieser Öffnung tOO, nur auf eine ringförmige und somit verringerte Querschnittsfläche wirkt, kann eine weniger kräftige Feder 99 zur Rückstellung des Steuerschiebers 25 in seine Schließstellung verwendet werden.

Die Austrittsleitung 23 weist eine Abzweigung 31 auf, in der sich eine Drosselstelle 32 befindet, deren Querschnittsfläche mittels einer Schraube 33 verändert werden kann. Durch die Abzweigung 31 wird eine unmittelbare Verbindung des stromauf des BrennstoffzumeSventiis gelegenen Bereichs mit der Austrittsleitung 23 hergestellt, um die (nicht gezeichneten) Haupt- und Zündeinspritzorgane mit der für die Wiederzündung im Fluge erforderlichen Brennstoffmenge zu versorgen. Die Einstellung der Brennstoffmenge für das Wiederzünden erfolgt durch Verstellen der Schraube 33. Aus Fig.4 ist zu entnehmen, daß alle elliptischen Kennlinien, ?. B. die Linie 10a, senkrecht auf die /V-Achse in ein und demselben Ordinatenpunkt auftreffen:

/V„,

/TJ

so daß, sobald die Hilfsregelung in Betrieb ist, die Drehzahl des Gasturbinentriebwerks im stabilisierten Betriebszustand liesen Wert N_mjx nicht übersteigen kann. Dieser Wert ist durch den Wert von A_n bestimmt, der mittels der Stellschraube 22 einstellbar ist. Um von einer elliptischen Kennlinie zu einer anderen überzugehen, wird der Querschnitt 52 der zweiten Drosselstelle 5a durch Einwirken auf die Büchse 16 verändert, wozu der

po Elektromotor 17 mit dem nicht gezeichneten Steuerhebel betätigt wird. Wenn 52 seinen Fviinimaiwert erreiciii (der Minimalwert von 52 ist durch den Querschnitt der einstellbaren Drosselstelle 32 bestimmt, wobei die Drosselstelle 5a vollständig geschlossen ist, wie es beispielshalber durch die Kennlinie 34 in Fig. 4 dargestellt ist), bewirkt das System eine Mengenregelung: bei niedrigem N ist p*-pt, gegenüber pt,-Pc zu vernachlässigen, so daß das Rücklaufventil 7a praktisch die Regelung von pb — p_c und damit von C,„ herbeiführt

jo (vgl. ehe oben angegebene Gleichung (4)). Hier handelt es sich insbesondere um den Fall des Wiederzündens bei konstanter Menge des im Flug befindlichen Gasturbinentriebwerks im Punkt 34a der Kennlinie 34. Wenn S2 seinen Maximalwert erreicht (beispielshalber durch die Kennlinie 35 angedeutet), bewirkt das System eine Drehzahlregelung: pb — Pc ist jetzt gegenüber p>-Pb zu vernachlässigen, so daß das Rücklaufventil 7a praktisch die Regelung von Pi — pb und somit von N vornimmt (vgl. die obenstehende Gleichung (3)). Das ist bei Vollgas im Dauerbetrieb der Fall.

Für Zwischenwerte von 52 (Kennlinien 36,10a, 37,38, 39) ist der Übergang zwischen den beiden Regelungsarten fließend.
Man sieht, daß der beschriebene Hilfsregler außer seinem einfachen Aufbau den Vorteil bietet, mittels des Regel-Rücklaufventils 7a die Steuerung der Brennstoffmenge zum Wiederzünden im Fluge und die Steuerung der Drehzahl des Gasturbinentriebwerks bei Vollgas mit Schutz gegenüber Überdrehen vornehmen zu können. Der Hilfsregler ermöglicht außerdem den kontinuierlichen Übergang von der Wiederzündung zum Vollgas unter Aufrechterhaltung einer geeigneten Regelbarkeit und guter Steuerbarkeit des Gasturbinentriebwerks bei allen Drehzahlen bzw. Betriebszuständen.

Mit Hilfe der schematisch in Fig.5 gezeigten weiteren erfindungsgemäßen Lösung läßt sich in dieser Hinsicht das Regelungsverhalten der Vorrichtung in den beiden Extremzuständen, d. h. bei der reinen Mengenregeiung und bei der reinen Drehzahlregelung noch verfeinern. Die Darstellung in F i g. 6 läßt erkennen, daß bei dieser Vorrichtung Regelungskennlinien zu erreichen sind, die sich noch mehr an zu der Ordinatenachse bzw. der Abszissenachse parallele Geraden annähern.

es Gemäß dieser Vorrichtung sind an den Leitungen 19 und 21 eine erste Abzweigung 40 bzw. eine zweite Abzweigung 41 vorgesehen» die in die Rücklaufleitung 8 münden, in der der Druck zwischen den Drosselstellen 4

und 5 herrscht. Die erste Abzweigung 40 enthält eine steuerbare Drosselstelle 42 und die zweite Abzweigung 41 enthält eine Drosselstelie 43. Andererseits sind in der Leitung 19 eine Drosselstelle 44 stromauf des Anschlusses der ersten Abzweigung 40 und in der Leitung 21 eine steuerbare Drosselstelle 45 stromab des Anschlusses der zweiten Abzweigung 41 vorgesehen. Bei dieser Vorrichtung werden vermieden:

— beim Wiederzünden die Wirkung des Druckabfalls |_O über die erste Drosselstelle 4 (der also mit zunehmendem N mehr und mehr zu vernachlässigenist);

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

Die Brennstoffregelvorrichtung gemäß Fig. 5 arbeitet nämlich folgendermaßen:

Beim Wiederzünden sind die steuerbaren Drosselstellen 42 und 45 weit geöffnet und besitzen Querschnittsflächen, die erheblich größer sind als diejenigen der unveränderlichen Drosselstellen 44 und 43. Das Rücklaufventil (77a) regelt jetzt die Rücklaufmenge in der Weise, daß die durch die zweite Drosselstelle 5 tretende Menge konstant ist. Es ergibt sich eine Regelkennlinie entsprechend der Kurve 34 in Fig. 6, d. h. eine Annäherung an eine vertikale Gerade, abgesehen von der Härte der Ventilfeder. _j0

Bei Vollgas sind die steuerbaren Drosselstellen 42 und 45 gfschlossen, und das Rücklaufventil hält jetzt ein konstantes Δ_ρ über die unveränderliche erste Drosselstelle 4 aufrecht. Durch diese erste Drosselstelle 4 strömt demnach eine drehzahlproportionale Brennstoffmenge. Die Regelkennlinie in diesem Zustand ist die in Fig. 6 wiedergegebene Kennlinie 35, die einer horizontalen Geraden nahekommt, abgesehen von der Steifigkeit der Ventilfeder.

Zwischen diesen beiden Extremlagen sind die ^₀ Kennlinien der Regelung in ihrem Verlauf den Kennlinien aus dem Kurvenbild in Fig.4 vergleichbar.

F i g. 7 zeigt eine Ausführungsform, die als Hilfsregler bei einem Flugzeug-Gasturbinentriebwerk verwendbar ist. In der F i g. 7 sind die Bauteile, die demselben Zweck dienen wie in den vorhergehenden Figuren, mit dem gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die in F i g. 7 neu vorkommenden Bauelemente dienen zum Anschließen an und zur Verknüpfung mit einem Hauptregler.

Ein Hilfsregler 50 bzw. ein Hauptregler 51 werden durch eine volumetrische Brennstoffpumpe 1 bzw. eine Pumpe 52 gespeist, die jeweils Brennstoff über eine Speisepumpe 53 und ein Hauptfilter 54 aufnehmen. Ein Wegeventil 55 nimmt die Umschaltung zwischen dem Hauptregler 51 und dem Hilfsregler 50 vor. Dieses Wegeventil 55 ist als Steuerschieber 56 mit drei Kolbenteilen 58, 57, 59 ausgeführt, der in Richtung seiner Längsachse in einem Gehäuse 60 einerseits unter der Wirkung eines Fluiddrucks, der über angeschlossene Leitungen 66 und 101 von dem Überdruckventil 30 «> übertragen wird, und andererseits unter der Wirkung einer Gegenfeder 61 bewegbar ist, 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 und es von dem Hilfsbrennstoff ausgeübt wird, wenn dieser nicht benutzt wird. In der gezeichneten Stellung, d. h. bei zusam mengedrückter Feder 61, läßt das Wegeventil 55 den Hilfsregler 50 arbeiten, denn die Kolbenteile 57 und 58 stehen so, daß die Austrittsleitung 62 des Hauptreglers 51 mit der Rücklaufleitung 63 verbunden ist, und das Kolbenteil 59 steht so, daß die Austrittsleitung 64 des Hilfsreglers 50 mit der Speiseleitung 65 der Einspritzorgane verbunden ist.

In der der Einschaltung des Hauptreglers 51 entsprechenden (nicht gezeichneten) Stellung verbindet das Wegeventil 55 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 geringer Druck, der sich mit der Wirkung der Gegenfeder 61 verbindet.

Die Verstellung 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 entEeeeneesctzten Boden des Gehäuses 68 abgestützten Gegenfeder 70 andererseits verschieben läßt. Die Wirkung der Gegenfeder 70 verbindet sich mit derjenigen eines Fluiddrucks, der durch eine Leitung 95 in das Innere einer die Gegenfeder 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 eine Leitung 79 die Austrittsöffnung 78 dieses Magnetventils 77 mit der Saugseite 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 55 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 wird ergibt.

In der (nicht gezeichneten) Stellung zur Einschaltung des Hauptreglers 51 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 50 umschließenden Gehäuse 14 sind außerdem die sonstigen Elemente zu finden, die im Zusammenhang mit F i g. 3 beschrieben wurden: die Brennsioifpuir.pp I, die mit einer der Drehzahl des Gasturbinentriebwerks gleichen oder proportionalen Drehzahl angetrieben wird, das Rücklaufventil 7, das auf den Unterschied eines stromauf der unveränderlichen ersten Drosselstelle 4 herrschenden, über eine Leitung 19 übertragenen Drucks und eines stromab der steuerbaren zweiten Drosselstelie 85 herrschenden, über Durchlaßöffnungen und 87 übertragenen Drucks anspricht Die steuerbare zweite Drosselstelle 85 und die Durchlaßöffnungen 83 und 87 gehören zu einem Brennstoffzumeßventil 16, das von dem Piloten über den Elektromotor 17 und die Untersetzung 17a betätigbar ist Die Austrittsleitung 23 des BrennstoffzumeBventils 16 versorgt die Haupteinspritzorgane über das Überdruckventil 30, das sich von dem entsprechenden Ventil in Fig.3 durch eine zusätzliche logische Wirkung unterscheidet, die

weiter unten genauer beschrieben wird. Das Zünd- oder Rückschlagventil 186 befindet sich in der Leitung 18, die das Brennstoffmeßventil 16 mit der Versorgung für die Zündeinspritzung verbindet. Im Bereich der stromauf gelegenen unveränderlichen ersten Drosselstelle 4 befindet sich eine Einstellschraube 27, mit der der Querschnitt so justierbar ist. daß er für die Vollgasrcgclmenge geeignet i:i. Eir.o von de Leitung 23 ausgehende Abzweigung 28 enthält eine im folgenden als Anreicherungsorgan bezeichnete Drosselstelle 29.

Es werden zunächst die besonderen baulichen Einzelheiten dieser Ausführungsfonn untersucht, insbesondere das Brennstoffmmeßvrntil 16. das Zündventil ISb, das Überdruckventil 30 und das Anreicherungsorgan 29.

Das Urennstoffzumeßventil 16 weist in ein und demselben Bauelement die drei steuerbaren Drosselstellen 5 bzw. 42 bzw. 45 der in F i g. 5 gezeichneten Weiterbildung auf. Es besteht aus einem Ventilkörper 80, der sich in einem Gehäuse 81 unter der Wi. /.ung des Elektrometers !7 dreht. Der Ventükör¹*¹^ απ hn^ityi Durchlaßöffnungen 82,83,84,85 und 86.

Eine mit dem Ventilkörper 80 fest verbundene Blende mit der Durchlaßöffnung 87 grenzt im Inneren des Ventilkörpers 80 zwei miteinander verbundene Kammern ab. Die Durchlaßöffnung 82 ist vor der Mündung der zu dem Zündventil 186 führenden Leitung 18 verschiebbar. Die immer offene Durchlaßöffnung 83 bildet zusammen mit der Blenden-Durchlaßöffnung 87 die Leitung 21 nach F i g. 5. Die Durchlaßöffnung 84 ist vor den feststehenden öffnungen einer (nicht gezeichneten) mit dem Gehäuse 81 verbundenen Hülse an der Mündung der Leitung 23 verschiebbar, wodurch die steuerbare Drosselstelle 45 nach F i g. 5 verwirklicht ist. Die Durchlaßöffnung 85 stellt eine der steuerbaren zweiten Drosselstelle 5 in Fig. 5 entsprechende öffnung dar. Die Durchlaßöffnung 86 ist vor der Mündung der ersten Abzweigung 40 verschiebbar, die an die Leitung 19 angeschlossen ist, wodurch die steuerbare Drosselstelle 42 nach F i g. 5 verwirklicht ist.

Das Zündventil 186 enthält einen Zylinder 90, in dem ein Steuerschieber 91 verschiebbar ist, durch den die Leitung 18 mit den Zündeinspritzorganen über einen Endraum 92 zu verbinden ist. An der anderen Seite grenzt der Steuerschieber 91 in dem Zylinder 90 einen Endraum 93 ab, der über eine Leitung 94 mit der Leitung 95 in Verbindung steht, die das Magnetventil 77 mit dem Hilfs-Steuerschieber 67 verbindet. Dieser eine Feder 96 des Ventils 18Λ umschließende Endraum 93 steht, wenn dei Steuerschieber 91 sich in der Ventil-Schließstellung befindet, über eine enge Blende 97 mit der Leitung 18 in Verbindung. Auf diese Weise werden die zufälligen Abflüsse des Brennstoffzumeßventils 16 beim Betrieb ohne Zündung durch die Leitung 94 in den Rücklauf geleitet. Bei Normalbetrieb wird der Steuerschieber 91 einerseits durch die Drücke, die in den Leitungen 94, 95 herrschen und durch die zusätzliche Wirkung der Feder 96 hervorgerufeit werden, und andererseits durch den durch die Leitung 18 übertragenen Fluiddruck im Gleichgewicht gehalten. Bei Arbeiten des Hilfsreglers 50 entsteht eine Fluiddruckabsenkung durch die Leitunger. 94, 95. In diesem Falle ist entweder die Durchlaßöffnung 82 des Ventilkörpers 80 offen, um die

in Zündung zu betätigen, und der durch die Leitung 18 übertragene Druck führt zur öffnung des Zündventils 186, wobei gleichzeitig die enge Blende 97 geschlossen wird, oder die Durchlaßöffnung 82 des Ventilkörpers 80 geschlossen, und der Steuerschieber 91 bleibt in der

η Schließstellung unter der Wirkung der Feder 96. auf die kein Gegendruck eines Fluids mehr wirkt.

An dem Überdruckventil 30 sind gegenüber der Ausführung nach Fig. 3 ebenfalls Abänderungen vorgenommen. Nach Fig. 7 st';ht der Boden des Zylinders 24 auf der Seite der Kammer 24b über die Leitung 101 mit der Leitung 66 in Verbindung. Der durch die Leitungen 66 und 101 übertragene Steuerdruck führt zum Übergang zum normalen Regelbetrieb. Eine wahlweise anzubringende Weiterbildung in Form des Anreicherungsorgans 29 ist ebenfalls in F i g. 7 dargestellt. In den F i g. 5 und 6 ist eine Weiterbildung gezeigt, die für den Zünd- oder den Leerlaufbetrieb eine Änderung der Neigung der Kurve 34 herbeizuführen erlaubt. Die Leitung 28. die eine unmittelbare Verbin-

w dung zwischen den Leitungen 3 und 23 herstellt und die Drosselstelle 29 aufweist, gestattet eine weitere Verbesserung der Neigung dieser Kurve für den Ziind- oder Leerlaufbetrieb. In Fig." ist die Drosselstellc 29 als unveränderbar dargestellt. Sie kann aber gegebenen-

i- falls abhängig vom Ausgangsdruck des Verdichters oder einem anderen Parameter steuerbar sein.

Natürlich stellen die beschriebenen Ausführungsformen lediglich Beispiele möglicher Ausführungsformen der Erfindung dar; diese Ausführungen können vor

■»α allem durch Anwendung äquivalenter technischer Elemente verändert werden, ohne daß damit der Rahmen der Erfindung verlassen würde. So kann beispielsweise die stromauf gelegene erste Drosselstelle 4 bzw. 4a (Fig. 3) veränderbaren DurchlaBquerschnitt

besitzen, beispielsweise in Abhängigkeit von Änderungen eines Betriebsparameters des Gasturbinentriebwerks, oder um die Größe der Triebwerk-Drehzahl bei Vollgas einzustellen, wenn die Wirkung der Felder 20 nicht einstellbar ist. Außerdem kann das Überdruckventil 30 in Fig. 7 auch die Funktion eines Sperrventils ausüben, wodurch ohne Verwendung eines Wegeventils 55 die Umschaltung zur Inbetriebnahme des Hauptreglers 51 erfolgen könnte.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Brennstoffregelvorrichtung für Gasturbinentriebwerke, insbesondere als Hilfsregler eines Gasturbinentriebwerkes, mit einer Brennstoffpumpe (1), deren Fördermenge der Drehzahl des Gasturbinentriebwerks proportional ist, einer von dieser zu den Brennern des Gasturbinentriebwerkes führenden Brennstoffleitung (3), die hintereinander eine erste Drosselstelle (4) und eine zweite, veränderliche Drosselstelle (5) aufweist, und einer zwischen den Drosselstellen (4, 5) abzweigenden Rücklaufleitung (8), die ein Rücklaufventil (7) aufweist, das abhängig von einem Druck, der vom Druck stromauf der ersten Drosselstelle (4) abhängt, und dem Druck stromab der zweiten Drosselstelle (5) eine Druckdifferenz konstant hält, dadurch gekennzeichnet, daß das Rücklaufventil (7) die Differenz zwischen dem Druck (pa) stromauf der ersten Drosselspule (4) und dem Druck (pe) stromab der zweiten Orosselstelle (5) konstant hält.

2. Brennsioffregelvorrichtung nach Anspruch (, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der ersten Drosselstelle (4) justierbar (Einstellschraube 27) ist.

3. Brennstoffregelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Drosselstelle (5) als vom Piloten betätigbares Brennstoff-Ztimeßventil (16,17) ausgeführt ist.

4. Brennstoffregelvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß an Leitungen (19, 21), die auf das Rücklaufventil (7) den Förderdruck (,ja) de Brennstoffpumpe (1) stromauf der eisten Drossels'eile (4) bzw. den Speiscdruck (pe) der Brennei stromab der zweiten Drosselstelle (5) übertragen, eine erste bzw. eine zweite Abzweigung (40 bzw. 41) angeschlossen ist, die jeweils zwischen den Drosselstellen (4,5) mündet und eine Drosselstelle (42 bzw. 43) aufweist, wobei -»o die Drosselstelle (42) der ersten Abzweigung (40) steuerbar ist, und daß die Leitungen (19, 21) jeweils zwischen der F.ntnahmestelle des Förderdrucks (pa) und dem Anschluß der ersten Abzweigung (40) b..w. zwischen der Entnahmesteile des Speisedrucks (pe) und dem Anschluß der zweiten Abzweigung (41) eine Drosselstelle (44 bzw. 45) aufweisen, wobei die Drosselstcllc (45) in der zweiten Leitung (21) steuerbar ist.

5. Brennstoffregelvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Drosselstelle (5), die Drosselstelle (42) der ersten Abzweigung (40) und die Drosselstelle (45) der zweiten Leitung (21) in einem gemeinsamen Ventil (16) mit einem einzigen Ventilkörper (80) ausgebildet sind.