DE2844350C2 - Brennstoffregelvorrichtung für Gasturbinentriebwerke - Google Patents
Brennstoffregelvorrichtung für GasturbinentriebwerkeInfo
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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.
5| = unveränderlicher Querschnitt der ersten DrosselsteUe 4 und .
k\ — konstanter Koeffizient.
Durch Einsetzen von Cp 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 pc stromab der zweiten Drosselstelle ω
5 ansprechendes Regel-Rücklaufventil 7 hält diese Druckdifferenz Δρ 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
Cn, = 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,— pc 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 Cm Diese Kennlinien sind durch
die GeFade 11 begrenzt, die der Gleichung
Cm=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 pa 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 pc 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 Ap willkürlich veränderbar
ist.
Die Austrittsleitung 23 des Brennstoffzurneßventils (zweite Drosselstellt.· 5a) mündet in ein Überdruckventil
30, das durch die Feder 99 einen Mindestdruck pc
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 Nmjx nicht übersteigen
kann. Dieser Wert ist durch den Wert von An 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 — pc 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.
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 Δρ 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.
Claims (5)
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.
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