DE3612411A1 - Brennstoffsteuersystem - Google Patents

Description

Brennstoffsteuersystem

Die Erfindung bezieht sich auf Brennstoffsteuersystem und insbesondere auf ein Brennstoffsteuersystem für eine Turbine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Es gibt eine große Anzahl von BrennstoffSteuersystemen, die für die Anwendung mit Turbinen ausgelegt sind. Diese bekannten BrennstoffSteuersystems verwenden eine Anzahl von unterschiedlichen Motorparametern, wie die Turbinengeschwindigkeit und/oder die abgegebene Leistung des Motors, um den Verbrauch an Brennstoff zu steuern.

Ein hauptsächlicher Nachteil der zuvor bekannten Brennstoffsteuersystem=besteht jedoch darin, daß diese System kompliziert in ihrer Konstruktion und daher fehleranfällig sind. In vielen Turbinenanwendungen, beispielsweise als Antriebsmotor für ein Luftfahrzeug, ist die Zuverlässigkeit des Motors von allerhöchster Bedeutung und die Möglichkeit eines Motorausfalls muß wirklich vermieden werden.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Brennstoffsteuersystem für eine Turbine, das einfach und zuverlässig in ihrer Konstruktion, jedoch effektiv die Brennstoffausnutzung in der Maschine erhöht. Das Brennstoffsteuersystem kompensiert ferner den Betrieb des Motors in unterschiedlichen barometrischen Höhen und ist deshalb speziell für die Anwendung in der Luftfahrttechnik geeignet.

Kurz gesagt, umfaßt das Brennstoffsteuersystem der vorliegenden Erfindung eine Brennstoffpumpe mit einem Einlaß, der mit einer Brennstoffquelle verbunden ist und mit einem Auslaß, der mit dem Einlaß des Brennstoffsteuergeräts in Verbindung steht. Das Brennstoffsteuergerät weist auch einen Auslaß auf, der fluidmäßig mit den BrennstoffSprüheinrichtungen in der Verbrennungskammer der Turbine verbunden ist.

Das Brennstoffsteuergerät weist eine variable Drossel, die fluidmäßig in Serie zwischen dem Einlaß und

dem Auslaß des BrennstoffSteuergeräts geschaltet ist. Ein Druckregulator als Überströmventil hält einen gesteuerten Druckabfall an der Drossel aufrecht. Die Größe der Drossel kontrolliert im großen und ganzen die Größe des durch das Brennstoffsteuergerät hindurchgeleiteten Stromes und so die Stromrate der Verbrennungskammer.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die variable Drossel zwei rohrförmige Drosselglieder auf, die so dimensioniert sind, daß ein Glied teleskopartig im anderen aufgenommen ist. Zusätzlich schließt jedes Glied eine radiale Öffnung in ihrer Wandung ein, und diese Öffnungen überlappen sich. Eine der Drosselglieder ist drehbar in dem Brennstoffsteuergehäüse angeordnet, während das andere Drosselglied axial innerhalb des Brennstoff-Steuergehäuses verschiebbar ist. Die Drehlage des ersten Drosselgliedes wird durch den Differenzdruck zwischen dem Einlaß und Auslaß des Kompressors der Turbine bestimmt, während die axiale Lage des zweiten Drosselgliedes durch die Lage der Motordrossel gesteuert wird. Die Bewegung jedes der Drosselglieder verändert die Größe der variablen Drossel und so die Größe des durch das Brennstoffsteuergerät fließenden Stromes.

Die variable Drossel ist so ausgelegt, daß eine Turbineneintrittstemperatur über der Drehgeschwindigkeit des Motors erzeugt wird, daß bei einer festgelegten Stellung der Motordrossel und einer gegebenen Drehgeschwindigkeit des Motors, die Turbineneintrittstemperatur im wesentlichen konstant gehalten wird, unabhängig von der barometrischen Höhe des Motors.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht der bevorzugten Ausführungsform des BrennstoffSteuersystems nach der Erfindung;

Fig. 2 ein Querschnitt durch wesentliche Teile des Ausführungsbeispiels;

Pig. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 2;

Fig. 4 einen Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform einer Membraneinrichtung nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 einen Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform des Überströmventils und

Fig. 6 eine schematische Darstellung der Betriebsweise der bevorzugten Ausführungsform der variablen Drossel gemäß Erfindung.

In Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gezeigt, die eine Brennstoffpumpe 10 aufweist, deren Einlaß mit einer Brennstoffquelle 12 verbunden ist. Der Auslaß der Pumpe 10 ist mit einem Einlaß 14 eines BrennstoffSteuergeräts 16 verbunden. Das Brennstoffsteuergerät 16 weist einen Auslaß 18 auf, der durch eine Leitung 20 mit einem Brennstoffverteiler oder Sprüher 22 einer Turbine verbunden ist. Die nicht gezeigte Turbine besitzt einen Luftkompressor mit einem Einlaß und einem Auslaß, der zu einer Motorverbrennungskammer offen ist.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist der Einlaß 14 des BrennstoffSteuergeräts mit einem Überströmventil 24, einer variablen Drossel 26 und einem Stromregelventil 28 für minimalen Strom hydraulisch verbunden. Der Auslaß des Stromregelventils 28 ist über eine Leitung 30 und ein Absperrventil 32 mit dem Auslaß 18 des Brennstoff-Steuergeräts 16 hydraulisch verbunden. Unter der Annahme, daß das Absperrventil 32 geöffnet ist, hält das Stromregelventil 28 einen minimalen Brennstoffstrom von der Brennstoff quelle 12 zu den Sprüheinrichtungen 22 aufrecht, um während der Flugverzögerung das Ausgehen der Flamme zu vermeiden .

Ein Geschwindigkeitssteuerhebel 44 ist zum selektiven Öffnen oder Schließen des Absperrventils 32 vorgesehen. Wenn das Absperrventil 32 geschlossen ist, wird der Brennstofffluß zu der Sprüheinrichtung 22 be-

endigt.

Das Überströmventil 24, das später noch im einzelnen beschrieben werden wird, besitzt einen Auslaß, der über eine Überströmleitung 34 mit der Brennstoffquelle 12 hydraulisch verbunden ist. Im Betrieb führt das Überströmventil 24 einen Teil des von der Brennstoffpumpe 10 geförderten Brennstoffes zur Brennstoffquelle 12 zurück und wirkt so als Druckregler, indem ein konstantes Druckgefälle an der variablen Drossel 26 aufrechterhalten wird. Das Überströmventil 24 wird durch einen Mikroprozessor gesteuert und vermindert den Brennstoffstrom zu den BrennstoffSprüheinrichtungen, wenn die Abgastemperatur einen berechneten Betrag übersteigt.

Letztlich ist die variable Drossel 26 zur Änderung der Größe des Brennstoffstromes von der Brennstoff Steuerleitung 14 zum Auslaß 18 betätigbar. Wie nachfolgend deutlicher wird, spricht die variable Drossel 26 sowohl auf die Stellung der Motordrossel 36 als auch auf einen Höhenmesser 38 an. Der Höhenmesser 38 bestimmt den Differenzdruck zwischen dem Einlaß des nicht gezeigten Motorkompressors und dem Auslaßdruck dieses Motorkompressors .

Das Brennstoffsteuergerät 16 weist ferner ein sogenanntes Betaventil 39 mit einem Einlaß auf, der hydraulisch über einen Kanal 40 mit dem Auslaß der variablen Drossel 26 verbunden ist. Das Betaventil 39 besitzt einen Auslaß, der über eine Überströmleitung 42 mit der Brennstoff quelle 12 verbunden ist, um einen Brennstoffstrom von der variablen Drossel 26 in Abhängigkeit von der Stellung der Motordrossel 36 abzuleiten. Das Betaventil 39 wird durch die Motordrossel 36 geöffnet, wenn diese von der Flugstellung in die Bodenstellung bewegt wird. In der offenen Stellung führt das Betaventil einen wesentlichen Anteil des Brennstoffstromes von der variablen Drossel 26 zurück zur Brennstoffquelle 12. Umgekehrt, wenn die Motordrossel 36 in die Flugposition gestellt wird,

ist das Betaventil 39 geschlossen.

Das Brennstoffsteuergerät 16 besitzt ein Gehäuse 46 (Fig. 2 und 3) mit einem Einlaßkanal 48 (Fig. 3), der über die Leitung 14 mit dem Auslaß der Pumpe 10 hydraulisch verbunden ist. Der Einlaßkanal 48 ist zum oberen Ende einer im großen und ganzen zylindrischen Brennstoffeinlaßkammer 50 offen, die in dem Gehäuse 46 gebildet ist.

Eine variable Drosseleinrichtung 52 ist in der Brennstoffkammer 50 angeordnet. Die variable Drosseleinrichtung 52 weist ein erstes Drosselglied 54 mit einem rohrförmigen und zylindrischen Teil 56 auf, welches innerhalb der Brennstoffkammer 50 angeordnet ist und einen länglichen zylindrischen Schaft 54 aufweist, der drehbar innerhalb einer Bohrung 60 infolge eines Kugellagers 62 angeordnet ist. Ein Hebel 64 ist mittels eines Stifts 66 am Schaft 58 befestigt und verhindert die axiale Verschiebung des ersten Drosselgliedes 54, während die Drehbewegung ermöglicht bleibt. Das Drosselglied 54 weist ferner eine Mehrzahl von radialen Öffnungen 68 auf, welche eine hydraulische Verbindung von der Brennstoffkammer 50 zum Inneren 70 des rohrförmigen Teils 56 des Drosselgliedes herstellen. Die variable Drosseleinrichtung 52 weist ferner ein zweites Drosselglied 72 mit einem rohrförmigen und zylindrischen Teil 74 und einem zylindrischen Schaft 76 auf. Der Schaft 76 ist innerhalb einer Bohrung 78 des Gehäuses 46 axial verschieblich und Flüssigkeitsdichtungen 80 verhindern einen Leckagestrom entlang des Schaftes 76.

Der Innendurchmesser des zweiten rohrförmigen Teils 74 stimmt im wesentlichen mit dem Außendurchmesser des ersten rohrförmigen Teils 56 überein, so daß das rohrförmige Teil 56 teleskopförmig in dem rohrförmigen Teil 74 des zweiten Drosselgliedes aufgenommen wird.

Die rohrförmigen Teile 56 und 74 des ersten bzw. zweiten Drosselgliedes weisen jeweils eine Drosselbohrung 82 bzw. 84 auf, die einander überlappen und so

eine Strömungsverbindung vom Inneren 70 des rohrförmigen Teils 76 des ersten Drosselgliedes und einer ringförmigen Brennstoffauslaßkammer 86 bilden, die in dem Gehäuse 46 angeordnet ist. Wie am besten aus Fig. 6 hervorgeht, ist die Überlappungsfläche der Drosselbohrungen 82 und 84 abhängig sowohl von der Drehstellung des ersten Drosselgliedes 54 als auch von der axialen Stellung des zweiten Drosselgliedes 72.

Die axiale Stellung des zweiten Drosselgliedes 72 wird durch die Lage der Motordrossel 36 (Fig. 1) gesteuert . In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Motordrossel 36 mit einem Hebel 90 verbunden, der an einer Betätigungswelle 92 sitzt. Die Betätigungswelle -■ 92 ist innerhalb des Gehäuses 46 drehbar gelagert, so daß die Betätigung der Motordrossel 36 zur Drehung der Betätigungswelle 92 führt. Ein Nocken 94 (Fig. 3) mit einer Kurvennut 96 ist an der Betätigungswelle 92 mittels eines Stifts 98 befestigt, so daß der Nocken 94 und die Welle 92 sich gemeinsam drehen. Ein Stift 100 ist mit dem Schaft 76 des zweiten Drosselgliedes 72 fest verbunden und dieser Stift 100 erstreckt sich durch die Kurvennut 96. Demnach führt die Drehung der Welle 92 durch Betätigung der Motordrossel 36 gleichzeitig zu einer axialen Verschiebbung des zweiten Drosselgliedes 72.

In Fig. 4 ist der Höhenmesser oder-sensor 38 gezeigt, der im Betrieb die Drehstellung des ersten Drosselgliedes 54 steuert. Der Höhensensor 38 weist ein Gehäuse 104 mit einer oberen Kammer 106 und einer unteren Kammer 108 auf. Die untere Kammer 108 hat einen kleineren Inhalt als die obere Kammer 106. Beide Kammern sind voneinander durch eine Membran 110 getrennt.

Die untere Kammer 108 ist über einen Kanal 112 mit dem Kompressorauslaßdruck der Turbine verbunden. In ähnlicher Weise ist die obere Kammer 106 über einen Kanal 114 mit dem Kompressoreinlaßdruck verbunden. Demgemäß ist die Durchbiegung der Membran 110 abhängig von der

Druckdifferenz zwischen dem Kompressorauslaßdruck und dem Einlaßdruck.

Ein Servokolben 116 ist in Längsrichtung innerhalb der oberen Kammer 106 geführt und mechanisch mit der Membran 110 über eine Druckfeder 118, einen Federsitz 120 und ein zylindrisches Glied 122 verbunden. Ein Ende einer Betätigungsstange 114 ist mit dem Servokolben 116 verbunden, so daß die axiale Verschiebung des Servokolbens 116 zur axialen Verschiebung der Stange 124 führt. Das andere Ende der Stange 124 ist mit dem Hebel 64 (Fig. 2) verbunden, so daß die axiale Verschiebung der Stange 124 zur entsprechenden Drehung des ersten Drosselgliedes 54 führt. Es versteht sich natürlich, daß auch andere Abtasteinrichtungen für den Differenzdruck anstelle des Höhenmessers 38 nach Fig. 4 verwendet werden können, um die Drehlage des ersten Drosselgliedes 54 zu steuern.

Es wird erneut auf Fig. 1 und 2 Bezug genommen. Ein Auslaß 130 (Fig. 2) der Brennstoffauslaßkammer 86 ist hydraulisch über einen Kanal 132 mit dem Einlaß eines Druckanstiegventils 134 und mit dem Betaventil 39 verbunden. Das Betaventil 39 und das Druckanstiegsfentil 134 werden jeweils getrennt nachfolgend beschrieben.

Das Betaventil 3 9 weist einen am Gehäuse 46 befestigten Ventilsitz 138 und ein Ventilglied 140 auf.

Das Ventilglied 140 ist vorzugsweise kugelförmig und wird gegen den Ventilsitz 138 durch eine Schr-aubendruckf eder 142 gedrängt. Wenn das Betaventil 39 in seiner geschlossenen Stellung ist, d.h. wenn das Ventilglied 140 am Ventilsitz 138 anliegt, ist die hydraulische Verbindung von der Einlaßkammer 144 zum Auslaß 146 geschlossen und damit die Rückleitung 40, 42 zur Brennstoffquelle 12 gesperrt, so daß der gesammte Flüssigkeitsstrom der Brennstoff auslaßkammer 130 zu dem Druckanstiegsventil 134 fließt. Wenn umgekehrt das Betaventil 39 geöffnet ist, wird der Brennstoffstrom der Auslaßkammer 130 durch den Auslaß 146 des Betaventils und die Rückleitung 42 (Fig. 1) abgeleitet und der Brennstoffquelle 12 zurückgeführt.

Ein Ventilbetätiger 150 ist innerhalb des Betaventils 39 in Achsrichtung verschiebbar gelagert. Der Ventilbetätiger 150 weist eine Nockenfolgefläche auf, die mit einer Nockenfläche 154 der Stange 92 zusammenarbeitet. Der Betaventilbetätiger 150 ist so ausgelegt, daß, wenn die Maschinendrossel 36 (Fig. 1) in die Stellung "Boden" bewegt wird, der Ventilbetätiger 150 in Achsrichtung nach oben, gesehen in Fig. 2, verschoben wird und das Ventilglied 140 verschiebt. Wenn umgekehrt die Motordrossel 36 in die Stellung "Flug" bewegt wird, wird der Ventilbetätiger 150 axial nach unten verschoben, so daß das Ventilglied 140 gegen den Ventilsitz 138 stößt und so den Brennstofffluß durch das Betaventil 39 beendigt.

Das Druckanstiegsventil 134 ist als Rückschlagventil ausgebildet und weist ein kugelförmiges Ventilglied 160 auf, welches durch eine Druckfeder 162 gegen einen im Gehäuse 46 gebildeten Ventilsitz 164 gedrängt wird. Die Federcharakteristik der Feder 162 bestimmt den Brennstoffdruck in einem Äuslaßkanal 166 des Druckanstiegsventils 134.

Der Auslaßkanal 166 des Druckanstiegsventils 134 ist hydraulisch über das Absperrventil 32 mit einem Auslaßkanal 170 des Gehäuses 46 verbunden. Der Auslaßkanal 170 steht in strömungsmäßiger Verbindung mit der Leitung 20 (Fig. 1) und daher mit den Brennstoffsprüheinrichtungen 22. Das Absperrventil 32 ist von bekannter Ausbildung und wird durch die Stellung des Geschwindigkeitshebels 44 gesteuert.

Unter spezieller Bezugnahme auf Fig. 1 und 3, hat das Minimalstromventil 28 einen Einlaßkanal 182, der mit dem Brennstoffeinlaßkanal 48 verbunden ist. Der Auslaß 183 des Minimalstromventils 28 ist hydraulisch mit dem Kanal 166 (Fig. 2) des Druckanstiegsventils 134 über den Kanal 30 (Fig. 1) verbunden. Das Minimalstromventil 28 weist eine Meßblende 184 auf und sorgt für eine minimale Größe des BrennstoffStroms vom Einlaß 48 zum

Auslaß 170 (Fig. 2) unabhängig von der Stellung des
Betaventils 39 oder der Stellung der Drosselglieder 56
und 72 und stellt so die Brennstoffversorgung für die
Brennstoffsprüheinrichtungen 22 während großer Verzögerungszeiten sicher und verhindert so das Ausgehen des
Motors .

Das Überströmventil 24 ist mit näheren Einzelheiten in Fig. 5 dargestellt und weist einen Ventilschieber 190 auf, der innerhalb einer Ventilhülse 192 axial verschiebbar ist. Das eine Ende 194 der Ventilhülse 192 ist hydraulisch mit dem Brennstoffeinlaßkanal 48 über einen
Kanal 196 verbunden, so daß der Brennstoffdruck im Kanal 196 der gleiche ist wie der Auslaßdruck der Brennstoffpumpe 1 0.

Der Ventilschieber 190 gibt mit seiner Steuerkante radiale Öffnungen 198 im Ventilsitzkörper 192 in
Abhängigkeit von seiner axialen Lage mehr oder weniger frei. Die Öffnungen 198 verbinden strömungsmäßig eine Brennstof feinlaßkammer 200 mit einer Überströmkammer 202, die sich um die Ventilhülse 192 erstreckt. Die Überströmkammer 202 ist hydraulisch über die Leitung 34 (Fig. 1) mit der Brennstoffquelle 12 verbunden. Wenn demnach der Ventilschieber 190 nach unten in Fig. 5 verschoben wird, nimmt die Öffnungsfläche der radialen Öffnungen 198 zu und ein größerer Betrag an Brennstoff fließt in die Überströmkammer 202 und wird zur Brennstoffquelle 12 zurückgeleitet, so daß die Größe des Brennstoffstromes zu den Brennstoffsprüheinrichtungen 22 vermindert wird. Wenn demgemäß der Ventilschieber 190 nach oben gesehen in Fig. 5 ver-

schoben wird, nimmt die Öffnungsfläche der.radialen Öffnungen 198 zu und der Betrag an Brennstoff, der in die
Überströmkammer 202 eintritt, nimmt ebenfalls ab, so daß gleichzeitig die Größe des Brennstoffstromes zu den Brennstof fsprüheinrichtungen 22 entsprechend zunimmt.

Die Stellung des Ventilschiebers 190 wird durch einenFolge-Servokolben 204 gesteuert, der in axialer
Richtung verschiebbar in einer Zylinderkammer 206 des

Gehäuses 46 gelagert ist. Der Servokolben 204 teilt die Kammer 206 in eine obere Kammer 208 und eine untere Kammer 210. Die Kammern 208 und 210 sind jeweils mit dem Umgebungsdruck durch zwei Drosseleinsätze 212 verbunden. Der Servokolben 204 besitzt eine innere Kammer 214, die fluidmäßig mit dem Druck des Kompressorauslasses verbunden ist. Die innere Kolbenkammer 214 ist wiederum fluidmäßig mit den Arbeitskammern 208 und 210 über jeweilige Kanäle 216 bzw. 218 verbunden. Ferner sind die Drosselstopfen 212 so dimensioniert, daß der Druck in den Arbeitskammern 208 und 210 im wesentlichen auf der Hälfte des Druckes in der inneren Kolbenkammer 214 gehalten wird.

Ein Schieberventil 220 ist axial verschieblich innerhalb einer axialen Bohrung 222 im Servokolben 204 angeordnet. Das Schieberventil 220 sperrt normalerweise den Kompressordruck in der inneren Kolbenkammer 214 gegenüber den Kanälen 216 und 218. Bei einer Auslenkung jedoch, z.B. nach oben in Fig. 5, verbindet das Schieberventil 220 die Kolbenkammer 214 über den Kanal 218 mit der Arbeitskammer 210, der daraufhin unter Druck gerät, wodurch der Folge-Servokolben 204 nach oben verschoben wird oder allgemein dem Schieberventil 220 folgt, bis das Gleichgewicht erneut erreicht wird. Die axiale Verschiebung des Servokolbens 204 wird wiederum auf den Ventilschieber 190 über die Schraubendruckfeder 224 übertragen.

Die axiale Stellung des Schieberventils 220 wird durch die Drehstellung eines Kegelzahnrades 226 bestimmt, das drehbar im Gehäuse 46 gelagert ist. Das Kegelrad 226 treibt eine Mutter 228 an, die mit einem drehgesicherten Außengewindeteil 230 des Schieberventils 220 zusammenarbeitet. Demnach führt die Drehung des Kegelzahnrades 226 zu einer axialen Verschiebung des Schieberventils 220 in die eine oder die andere Richtung.

Eine von einem Mikroprozessor gesteuerte Schaltung 240 mit Eingangssensoren 242 steuert die Betätigung

eines Schrittschaltmotors 244, der ein Abtriebszahnrad 246 in Eingriff mit dem Kegelzahnrad 226 besitzt. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestimmen die Sensoren 242 sowohl die Motorgeschwindigkeit, die Motoreinlaßtemperatur und die Abgastemperatur der Turbine. Die Schaltung 240 errechnet dann die maximal zulässige Abgastemperatur in Abhängigkeit von der Motorgeschwindigkeit und der Einlaßtemperatur und vergleicht dieses kalkulierten Wert mit der tatsächlichen Abgastemperatur.

Wenn die Abgastemperatur den maximal zulässigen Betrag übersteigt, betätigt die Schaltung 240 den Schrittschaltmotor 244, um die Stellung des Kolbenventils 190 im Sinne der Verringerung des Pluidstromes zu den Brennstof fSprüheinrichtungen 22 zu variieren, bis die Abgastemperatur geringer ist als der kalkulierte maximal zulässige Betrag.

Die Betriebsweise des BrennstoffSteuersystems wird anhand der Fig. 1 kurz erläutert. Unter der Annahme, daß der Geschwindigkeitshebel 44 zur Öffnung des Absperrventils 32 verschoben ist, führt die Inbetriebnahme der Brennstoffpumpe 10 zu einem von der Quelle/ausgehenden Brennstoffstrom durch das Brennstoffsteuergerät 16 zu den BrennstoffSprüheinrichtungen 22. Während des Betriebs des Motors stellt das Minimalstromventil 28 einen minimalen Brennstoffstrom von der Brennstoffpumpe 10 zu den Brennstoffspruheinrxchtungen 22 sicher, unabhängig von der Stellung der Motordrossel 36.

Während des normalen Betriebs des Motors steuert die Motordrossel 36 die Lage des zweiten Drosselgliedes der variablen Drossel 26, während der Höhensensor 38 die

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Lage des ersten Drosselgliedes/steuert. Die variable Drossel 26 ändert so die Größe des Brennstoffstromes durch das Brennstoffsteuergerät 16 in Abhängigkeit von sowohl der Lage der Motordrossel 36 als auch der barometrischen Höhe des Flugzeugs. Zusätzlich sei angenommen, daß die Motordrossel 36 in der Betriebsweise "Flug" ist und daß das Betaventil 39 geschlossen, so daß der Brennstoff nicht

durch die Überströmleitung 40 zur Brennstoffquelle 12 zurückgeleitet wird.

Wie zuvor im einzelnen beschrieben, ändert während des Betriebs des Motors das Überströmventil 24 den Betrag an über die Überströmleitung 34 rückgeführten Brennstoff zur Brennstoffquelle, nachdem der maximal zulässige Betrag mit der tatsächlichen Abgastemperatur errechnet worden ist. Ein größerer Brennstoffstrom durch die Überströmleitung 34 führt zu einem geringeren Brennstoffstrom durch das Brennstoffsteuergerät 16 und umgekehrt.

Ein hauptsächlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß die variable Drossel, welche die primäre Steuerung der Brennstoffrate durch das Brennstoff steuergerät 16 ist, sowohl von^der Stellung der Motordrossel als auch von der barometrischen Höhe des Motors getrennt abhängig ist. Daher ist das Brennstoffsteuersystem der vorliegenden Erfindung in der Lage, maximale Brennstoffersparnis und Motorwirkungsgrad zu erzielen.

Die variable Drossel ist so ausgelegt, daß eine Turbineneintrittstemperatur über der Drehgeschwindigkeit des Motors in der Weise erzeugt wird, daß bei einer festgelegten Stellung der Motordrossel und bei einer gegebenen Drehgeschwindigkeit des Motors, die Turbineneingangstemperatur im wesentlichen konstant gehalten wird, unabhängig von der barometrischen Höhe des Motors .

Es versteht sich, daß zu dem beschriebenen Ausführungsbeispiel Modifikationen möglich sind, ohne aus dem Schutzumfang herauszutreten, der durch die Ansprüche bestimmt wird.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1 . ;■ Brennstoff steuersystem für eine Turbine zur Lieferung von Brennstoff von einer Brennstoffquelle zu einer Verbrennungskammer, wobei die Turbine einen Kompressor mit einem Einlaß und einem Auslaß und eine Drossel aufweist, mit folgenden Merkmalen:

   eine Einrichtung (10) zum Pumpen von Brennstoff von einer Brennstoffquelle (12) zu einem Brennstoffpumpenauslaß; ein Brennstoffsteuergerät (16) mit einem Gehäuse (46), einem Einlaß (14, 48) und einem Auslaß (18, 170); eine Einrichtung zur fluidmäßigen Verbindung des Brennstoff pumpenauslasses mit dem BrennstoffSteuergeräteinlaß; eine Einrichtung (20) zur fluidmäßigen Verbindung des Brennstoff Steuergerätauslasses mit der Verbrennungskammer, dadurch gekennzeichnet,

   daß das Brennstoffsteuergerät (16)

   eine Einrichtung (38) zur Bestimmung der Differenz zwischen dem Kompressoreinlaßdruck und dem Kompressorauslaßdruck und zur Erzeugung eines hierfür representativen Signals, eine Einrichtung (90) zur Bestimmung der Stellung der Motordrossel und zur Erzeugung eines hierfür representativen Signals und

   eine variable Drossel (26, 52) aufweist, die fluidmäßig in Serie zwischen dem BrennstoffSteuergeräteinlaß und dem Auslaß angeordnet ist und getrennt sowohl zu dem Druckdifferenz-

   Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon 06121-562943/561998 Telex 4186237 Telefax (GII) 06121-567209 Telegramme Patentcomult

   signal und dem Drosselstellungssignal anspricht und die Größe des Brennstoffstromes von der Pumpeneinrichtung zu der Verbrennungskammer steuert.

   2, Brennstoffsteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die variable Drossel (26,52) folgende Merkmale aufweist:

   ein erstes Drosselglied (54) besitzt eine Drosselöffnung (82) und eine zum Einlaß (50) des BrennstoffSteuergerätes offene Seite (68) ;

   ein zweites Drosselglied (72) mit einer Drosselöffnung (84) besitzt eine zum Auslaß (130, 170) des Brennstoff-Steuergeräts (16) offene Seite (86); Lagereinrichtungen sind zum Halten der Drosselglieder (54, 72) in dem Gehäuse (46) in der Weise vorgesehen, daß die anderen Seiten der Drosselglieder aneinander anliegen, so daß sich die Drosselöffnungen (82, 84) überlappen,

   und daß die variable Drossel (26) eine auf das Druckdifferenzsignal ansprechende Einrichtung (64) zur Bewegung des einen der Drosselglieder und eine auf die Drosselstellung ansprechende Einrichtung (90) zur Bewegung des anderen Drosselgliedes aufweist, um so die Überlappungsfläche der Drosselöffnungen zu variieren.

   3. Brennstoffsteuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Drosselglied bewegbar in dem Gehäuse (46) entlang einer ersten Bewegungsachse und daß das zweite Drosselglied zu dem Gehäuse entlang einer zweiten Bewegungsachse montiert ist, die zur anderen Bewegungsachse quer verläuft.

   4. Brennstoffsteuersystem nach Anspruch dadurch gekennzeichnet, daß jedes Drosselglied (54, 72) teleskopartig im jeweils anderen Glied aufgenommen ist und daß das eine Drosselglied (54) drehbar in dem Gehäuse (46) während das andere Drosselglied (72) axial verschiebbar in dem Gehäuse (46) angeordnet sind.

   5. Brennstoffsteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

   dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Aufrechterhaltung eines minimalen Brennstoffstromes (28) durch das Brennstoffsteuergerät (16) unabhängig von der Lage der Drossel (46) vorgesehen ist.

   6. Brennstoffsteuersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

   dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (242) zur Bestimmung der Temperatur des Abgases des Motors und eine Einrichtung (24, 240) vorgesehen sind, die auf die Tempe-ο raturbestimmungseinrichtung anspricht und die Größe des Brennstoffstromes durch das Brennstoffsteuergerät variiert.

   7. Brennstoffsteuersystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die letztgenannte Einrichtung (24, 240) eine Einrichtung (24) zum variablen Ableiten eines Teils des Brennstoffstromes in den Einlaß des Brennstoff Steuergerätes zurück zu der Brennstoffquelle aufweist.

   8. Brennstoffsteuersystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die variable Ableitungseinrichtung (24) folgende Merkmale aufweist:

   eine Ventilhülse (192) mit einem offenen Ende zum Gehäuseeinlaß und mindestens einer radialen Öffnung (198), die zu einer Überströmkammer (202) in dem Gehäuse offen ist; eine Strömungsleitung zur fluidmäßigen Verbindung der Überströmkammer (202) mit der Brennstoffquelle (12); ein Ventilschieber (190) ist in der Ventilhülse (192) axial verschieblich gelagert, so daß die axiale Stellung des Ventilschiebers (190) die Öffnungsweite der radialen Öffnung (198) variiert und
   es ist eine Einrichtung (204) zur axialen Verschiebung des Ventilschiebers (190) vorgesehen.

   9. Brennstoffsteuersystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (204) zur Verschiebung des Ventilschiebers (190) folgende Merkmale aufweist:

   ein Servokolben (204),

   eine Einrichtung (224) zur mechanischen Verbindung des Servokolbens mit dem Ventilschieber (190), eine Einrichtung (242) zur Abtastung der Abgastemperatur des

   Motors und zur Erzeugung eines Abgastemperatursignals, eine Einrichtung (242) zur Bestimmung der Motordrehgeschwindigkeit ,

   eine Einrichtung (242) zur Bestimmung der Kompressoreinlaßtemperatur,

   eine auf die Einlaßtemperatur und die Geschwindigkeitabtasteinrichtung ansprechende Einrichtung (240) zur Errechnung einer maximal zulässigen Abgastemperatur, eine Einrichtung (240) zum Vergleichen der maximal zu-0 lässigen Abgastemperatur und

   eine Einrichtung (244), die auf die Vergleichseinrichtung anspricht und dem Servokolben verschiebt, wenn das Abgastemperatursignal eine maximal zulässige Abgastemperatur übersteigt.

   - 10. Brennstoffsteuersystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Servokolben (204) axial in einer Gehäusekammer (206) verschiebbar ist, daß der Servokolben (204) die Gehäusekammer (206) in eine obere (208) und eine untere (210) Kammer unterteilt und noch eine innere, unter Druck stehende Kammer (214) aufweist, und daß die Servokolbenantriebseinrichtung folgende Bauteile aufweist:

   ein Schieberventil (220), das verschiebbar in dem Servokolben (204) angeordnet ist und die innere Druckkammer

   (214) mit den Arbeitskammern (208, 210) in variabler Weise fluidmäßig verbindet, und

   eine Einrichtung (244), die auf die Vergleichseinrichtung (240) zur axialen Verschiebung des Schieberventils (220) anspricht.