DE60117116T2

DE60117116T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Druck- und Durchflussregelung vom Kraftstoff ein Servoventilanordnung

Info

Publication number: DE60117116T2
Application number: DE60117116T
Authority: DE
Inventors: Marie-Trinitω Rose Blot-Carretero; Claude Marcel Maillard; Jean-Marie Brocard; Philippe Galozio
Original assignee: Hispano Suiza SA
Current assignee: Safran Aircraft Engines SAS
Priority date: 2000-03-16
Filing date: 2001-03-15
Publication date: 2006-10-26
Anticipated expiration: 2021-03-16
Also published as: FR2806488A1; US6497100B2; FR2806488B1; US20010022079A1; EP1143319B1; US6568189B2; DE60117116D1; US20020184885A1; EP1143319A1; CA2332471C; CA2332471A1

Description

Diese Erfindung betrifft das Gebiet der hydromechanischen Vorrichtungen zur Dosierung der Durchflussmenge und des Drucks von Kraftstoff, der einer hydraulischen Servoventileanordnung zugeführt wird, deren Antriebsflüssigkeit von diesem Kraftstoff gebildet wird. Sie betrifft auch einen Kraftstoffkreis, der diese Vorrichtung enthält, sowie ein Verfahren zur Regelung des Drucks und der Durchflussmenge dieses Kraftstoffs.
Der technische Hintergrund ist der, dass der Kraftstoff bei einem Flugzeugtriebwerk in Einspritzdüsen eingeführt wird, an deren Austritt der Kraftstoff verbrannt wird und dadurch die Vortriebsenergie und Energie zur Versorgung von Zusatzeinrichtungen des Triebwerks liefert. Der Kraftstoff wird außerdem als Kühlflüssigkeit in Wärmetauschern verwendet. Und schließlich wird der Kraftstoff verwendet, um eine hydraulische Servoventileanordnung zu betätigen, wobei die Steuerflüssigkeit für diese Servoventile von Kraftstoff gebildet wird.
Diese Steuerung der Servoventile erfolgt im Allgemeinen durch eine zentrale Steuereinheit der Servoventile, deren Druck konstant bleiben muss und deren Durchflussmenge je nach dem Bedarf dieser Servoventile variieren können muss.
Der Versorgungskreis der Einspritzdüsen, der Wärmetauscher und der zentralen Steuereinheit der Servoventile enthält eine Niederdruckpumpe, genannt Pumpe Bp, die einen aus Kraftstofftanks des Flugzeugs kommenden Kraftstoff mit einem Anfangsdruck Pca auf einen Druck Pb anhebt. Ferner enthält er eine Hochdruckpumpe, genannt Pumpe Hp, die den Kraftstoff auf einen Druck bringt, der höher ist als der für die Einspritzdüsen und die zentrale Steuereinheit der Servoventile erforderliche Druck.
Die nicht verwendeten Duchflussmengen werden im Kreislauf zurückgeführt. Bekanntlich darf der Anteil des zurückgeführten Kraftstoffs im Verhältnis zum verwendeten Kraftstoff nicht zu groß sein, da der Kraftstoff beim Durchgang durch die Hochdruckpumpe erwärmt wird und dadurch weniger für seine Funktion als Kühlflüssigkeit geeignet wird. Die Hochdruckpumpen können Pumpen sein, bei denen die Duchflussmenge allein durch ihre Drehgeschwindigkeit bestimmt wird. Diese Drehgeschwindigkeit ist ihrerseits abhängig von der Drehzahl des Motors. Diese Pumpen können auch Pumpen sein, bei denen die Duchflussmenge abhängig von der Drehgeschwindigkeit, aber auch abhängig von einem anderen Parameter ist, der dergestalt gesteuert werden kann, dass die Pumpe bei einer bestimmten Drehgeschwindigkeit voneinander verschiedene Duchflussmengen aufweisen kann.
Wie beispielsweise in der Patentschrift US-A-5 715 674 Reuter beschrieben, haben die Pumpen mit variabler Durchflussmenge bei gleicher Antriebs-Drehgeschwindigkeit gegenüber den Pumpen mit allein durch ihre Drehgeschwindigkeit bestimmten Duchflussmengen den Vorteil, dass sie eine Kraftstoffmenge abgegeben können, die im Prinzip in jedem Augenblick der für den Betrieb des Triebwerks erforderlichen Menge entspricht.
Es heißt ,im Prinzip', da die Reaktionszeit der Pumpe nicht zu vernachlässigen ist, wie in dieser Schrift erläutert. Insbesondere werden mit den Servoventilen auch fehlerhafte Variationen der Duchflussmenge eingeführt, die bei der Regulierung einen Durchlassbereich mit Frequenzen erfordern, die nicht mit den Steuerleistungen der Pumpe kompatibel sind, ob diese Pumpe nun eine Pumpe mit veränderlicher Geometrie oder eine Scheibenpumpe ist. Die zu lange Reaktionszeit kann sich in Absenkungen der den Einspritzdüsen zurückgeführten Duchflussmengen des Triebwerks und/oder in Fehlfunktionen von Servomechanismen äußern, welche mittels des unter Druck stehenden Kraftstoffs betätigt werden.
Um diesem Mangel abzuhelfen, ist in dem Reuter-Patent ein Pumpenkontrollventil 208 vorgesehen. Dieses Ventil 208 hat einen Auslass, der mit einem Steuerorgan 112 für die Durchlassmenge der Pumpe 104 verbunden ist.
Die Arbeitsweise des Ventils 208 wird nicht erläutert, und insbesondere versteht man nicht, wie bei den Übergangsdrehzahlen ein besseres Ansprechen der Pumpe erreicht wird, wie oben in Spalte 7 berichtet. Es ist jedoch zu verstehen, dass das Ventil 208 ein wesentliches Organ einer Regelschleife darstellt, das die Fördermenge der Pumpe 104 so weit wie möglich reduzieren soll. Diese Fördermenge wird im Prinzip auf einem etwas höheren Niveau gehalten als nötig, um die von den Einspritzdüsen des Triebwerks verbrauchte Durchlassmenge und die in jedem Augenblick von den Servoventilen verbrauchte Durchlassmenge zu gewährleisten.
Eine solche Vorrichtung bietet zwar eine Verbesserung gegenüber dem bisherigen Stand, doch gewährleistet sie keine ausreichend kurze Ansprechzeit, um den Erfordernissen der Servoventile zu genügen, die verschiedene Organe des Triebwerks steuern.
Die Erfinder dieser Erfindung haben erkannt, dass die Ansprechzeit der Pumpen mit variablen Fördermengen zu knapp bemessen ist, als dass eine Regelschleife mit einer solchen Pumpe die Kraftstoffmenge zur Versorgung der Einspritzdüsen des Triebwerks ohne größere Probleme regeln könnte. Diese Menge variiert gemäß den bekannten Gesetzen in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors sowie anderer Parameter wie beispielsweise der Temperatur und dem Außendruck, der in jedem Zeitpunkt bekannt sein kann. Da der Motor eine große Trägheit besitzt, ändert sich seine Drehgeschwindigkeit langsam. Das Gleiche gilt für die anderen Parameter, die einen Einfluss auf die von den Einspritzdüsen verbrauchte Durchlassmenge haben.
Der Erfindungsgedanke geht daher dahin, die Regelschleife für die Durchlassmenge der Einspritzdüsen von der Regelschleife für die zentrale Steuerung der Servoventile abzukoppeln.
Dazu ist gemäß dieser Erfindung die von der Hochdruckpumpe verlangte Durchflussmenge die Summe der zu jedem Zeitpunkt für die Einspritzdüsen des Flugzeugtriebwerks erforderlichen Menge und der für die Steuerung der Servoventile maximal erforderlichen Menge.
Die maximale Menge für die Versorgung der Servoventile ist die Menge, die an die Zentrale abgegeben werden müsste, wenn alle Servoventile gleichzeitig die maximale Menge verbrauchen würden, die jedes von ihnen verbrauchen kann. Die Summe der maximalen Mengen aller Servoventile ist daher bei einer Motordrehzahl eine bekannte Konstante, so dass die Änderungen der Fördermenge der Pumpe lediglich die Änderungen der von den Einspritzdüsen des Flugzeugtriebwerks verbrauchten Mengen sind. Es ist daher möglich, die den Einspritzdüsen zugeführte Menge ohne besondere Probleme zu regeln.
Wenn diese Durchflussmenge verwendet wurde, bleibt eine ausreichende Menge, um unter allen Umständen allen Erfordernissen der Servoventile zu genügen.
So weist gemäß dieser Erfindung eine Regelschleife für den Druck und die Durchflussmenge des Kraftstoffs, die einer Versorgungseinheit der Servoventile zugeführt wird, welche sich vor einer Versorgungseinheit von Einspritzdüsen des Motors befindet, eine Zuführung für Kraftstoff mit einem ersten Druck (Pb) und in einer geregelten, konstanten Menge auf, und weist ferner eine Regelvorrichtung auf, die dazu bestimmt ist, den Druck der Steuereinheit konstant zu halten, und zwar bei jeder beliebigen, von dieser Einheit verbrauchten Durchflussmenge und jeder beliebigen Änderung der einzelnen Drücke des Kraftstoffs in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und von den anderen Parametern, die die Drücke beeinflussen.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Vorrichtung zur Regelung des Drucks einen abgeschlossenen Raum, der dazu bestimmt ist, diesen konstanten Druck zu gewährleisten. Dieser Raum steht einerseits mit der Versorgungseinheit und andererseits über eine Austrittsöffnung (19) mit variablem Querschnitt mit einem Teil des Kraftstoffkreises in Verbindung, der zwischen der Hochdruckpumpe und der Niederdruckpumpe mündet.
Die Austrittsöffnung mit variablem Querschnitt ändert sich je nach der Stellung von ersten Schließmitteln der Öffnung. Die Verschiebungen der ersten Schließmittel der Öffnung zur Veränderung des Querschnitts der Austrittsöffnung erfolgen um eine variable Gleichgewichtsposition herum.
Die variable Gleichgewichtsposition ist eine Funktion eines Druckunterschieds zwischen einem ersten Druck (Pb) hinter der Niederdruckpumpe und vor der Hochdruckpumpe und einem zweiten Druck (Pca) vor der Niederdruckpumpe. Die Verschiebungen der ersten Schließmittel um diese variable Gleichgewichtsposition herum sind eine Funktion der von der Versorgungseinheit der Servoventile verbrauchten Durchlassmenge.
Die Veränderung des Öffnungsquerschnitts um die variable Gleichgewichtsposition herum wird, wie oben erläutert, mittels eines ersten bewegbaren Verschlusses unter Einwirkung von zwei entgegenwirkenden Kräften erzielt. Die eine dieser Kräfte resultiert aus der vereinten Wirkung des Drucks Pca und eines elastischen Mittels, beispielsweise einer Feder, die andere Kraft resultiert aus der Wirkung des Druck Pb auf diesen Verschluss.
Die Veränderung des Öffnungsquerschnitts um die variable Gleichgewichtsposition herum in Abhängigkeit von der von der Versorgungseinheit verbrauchten Durchlassmenge wird durch das Verschieben von zweiten bewegbaren Schließmitteln erreicht. Diese zweiten Mittel sind unter der Einwirkung von zwei entgegenwirkenden Kräften bewegbar. Die eine dieser Kräfte resultiert aus Druckkräften, die durch den Kraftstoff ausgeübt werden, in Verbindung mit Federkräften, die beispielsweise durch eine Feder ausgeübt werden. Die andere Kraft resultiert aus Druckkräften des Kraftstoffs. Die eine dieser anderen Kräfte entsteht durch den Kraftstoff, der unter dem gleichen Druck steht wie die Versorgung der Servoventile. Als Folge dessen bewirkt ein Sinken dieses Drucks eine Verringerung dieser Kraft und damit eine Schließbewegung der zweiten Schließmittel. Zur Vereinfachung und für eine verbesserte Zuverlässigkeit werden die beiden Schließmittel des abgeschlossenen Raums zu einem einzigen zusammengefasst, das aus einem Teil eines bewegbaren Schiebers besteht, der die Austrittsöffnung mehr oder weniger verschließt. Der bewegbare Schieber hat zwei Enden und einen Mittelteil, der einen Kolben bildet.
Der Kolben des Schiebers unterteilt eine dichte Kammer in zwei Halbkammern, eine obere Halbkammer und eine untere Halbkammer. Der abgeschlossene Raum, der unter dem geregelten Versorgungsdruck der Servoventile steht, wird von dieser unteren Halbkammer gebildet. Die erste Halbkammer wird mit einem vorderen Teil einer Scheidewand in Verbindung gesetzt, und die untere Halbkammer mit dem hinteren Teil dieser Scheidewand. Der vordere Teil der Scheidewand erhält Kraftstoff von der Hochdruckpumpe, vorzugsweise durch ein Filter hindurch. Eine Feder übt einen Druck nach unten auf den Schieber aus. Ein oberes Ende des Schiebers wird dem Druck Pca ausgesetzt, und ein unteres Ende wird dem Druck Pb ausgesetzt.
Die Kräfte, die auf den Schieber wirken und die Tendenz haben, die Austrittsöffnung zu verkleinern, sind:

– die Druckkraft Pca, die auf das obere Ende des Schiebers wirkt,
– die Kraft der Feder,
– die Druckkraft vor der Scheidewand (Psf), die auf den Kolben des Schiebers wirkt.

Die entgegenwirkenden Kräfte, die auf den Schieber wirken und die Tendenz haben, die Austrittsöffnung zu vergrößern, sind:

– die Druckkraft Pb, die auf das untere Ende des Schiebers wirkt,
– die Druckkraft hinter der Scheidewand, die auf den Kolben des Schiebers wirkt.

Die Parameter, auf die man konstruktionsgemäß direkt einwirken kann und die berücksichtigt werden müssen, um einen konstanten, geregelten Druck in Abhängigkeit von der Durchlassmenge der Servoventile zu erreichen, sind:

– die Querschnitte des oberen und des unteren Endes des Schiebers,
– der Querschnitt der Scheidewand,
– das Elastizitätsmodul der Feder,
– die Oberfläche des Kolbens des Schiebers.

Zusammenfassend betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Regelung des Drucks und der Durchflussmenge des Kraftstoffs, der einer Steuereinheit einer Servoventileanordnung eines Flugzeugtriebwerks zugeführt wird, wobei der mit einem Druck Pca aus einem Kraftstofftank des Flugzeugs kommende Kraftstoff durch eine Niederdruckpumpe strömt, die seinen Druck auf einen Druck Pb anhebt, und dann durch eine Hochdruckpumpe und insbesondere durch einen Filter strömt, an dessen Ausgang der Kraftstoff einen Druck Psf aufweist, wobei die Regelungsvorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass sie aufweist:

– einen Behälter mit drei Kammern, die dicht gegeneinander sind, und zwar eine obere Kammer, eine mittlere Kammer und eine untere Kammer,
– einen bewegbaren Schieber in dem Behälter, wobei der Schieber ein oberes Ende aufweist, das sich unter Dichtigkeit in Eingriff in der oberen Kammer befindet, wobei ein Mittelteil einen Kolben enthält, der auf dichte Weise die mittlere Kammer in zwei Halbkammern unterteilt, wobei die obere Kammer durch Kraftstoff mit dem Druck Pca unter Druck versetzt wird, wobei die untere Kammer durch Kraftstoff mit dem Druck Pb unter Druck versetzt wird,
– ein Federmittel, das in der oberen Halbkammer sitzt und auf den Schieber eine nach unten gerichtete Kraft ausübt,
– eine Scheidewand mit einem Einlass und einem Auslass, wobei der Einlass einerseits mit einer Zuführung für Kraftstoff mit einem Druck Psf und andererseits mit der oberen Halbkammer verbunden ist, wobei der Auslass einerseits mit einer Versorgung der Servoventile und andererseits mit einer Einlassöffnung der unteren Halbkammer verbunden ist, wobei das Verschieben des Kolbens in dem Behälter variabel einen Querschnitt einer ersten Öffnung der unteren Halbkammer verschließt, die mit einem Organ mit dem Druck Pb in Verbindung steht.

Vorzugsweise sind die Querschnitte des oberen und unteren Endes des Schiebers gleich. Auf diese Weise ist die Kraft, die die Tendenz hat, die Austrittsöffnung zu vergrößern, proportional zu der Druckdifferenz Pb – Pca. Diese Druckdifferenz ist ihrerseits proportional zum Quadrat der Motordrehzahl. Die Durchlassmenge, die durch die Scheidewand dringt, ist ihrerseits proportional zu dem Druck vor der Scheidewand.
So ist die Durchlassmenge, die durch die Regelvorrichtung gelangt und aus der Summe der den Servoventilen zugeführten Menge und der Rückflussmenge am Auslass der variablen Öffnung der unteren Halbkammer besteht, zumindest in einem bestimmten Bereich proportional zur Motordrehzahl. Dieses Merkmal ist gut an die für die Servoventile erforderliche Durchflussmenge angepasst, deren Bedarf mit der Motorendrehzahl steigt.
Gemäß Anspruch 8 betrifft diese Erfindung ferner ein Verfahren zur Regelung des Drucks und der Durchflussmenge des Kraftstoffs, der einer Steuereinheit einer Servoventileanordnung eines Flugzeugtriebwerks zugeführt wird.
Es folgt nun eine detaillierte Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung, wobei
1 schematisch eine Ausführungsform der Erfindung darstellt.
1 zeigt sehr schematisch ein Steuereinrichtung für die Betriebs-Durchlassmenge gemäß der Erfindung sowie ihren einbau in einem Kraftstoffkreis.
Zunächst wird darauf hingewiesen, dass der Kraftstoffkreis stark vereinfacht dargestellt wurde, so dass nur die Anschlüsse der Durchlassmengen-Steuereinrichtung gezeigt werden, wobei Zwischenelemente wie beispielsweise Filter, Wärmetauscher, Überbrückungen (Bypass), die in bekannter Weise in Kraftstoffkreisen verwendet werden, weggelassen wurden.
Der Kraftstoff kommt durch eine Rohrleitung 1 unter einem Druck Pca vom Tank des Flugzeugs. Er wird durch eine Aufladungs-Niederdruckpumpe 2 unter Druck gesetzt, aus der er mit einem Druck Pb austritt.
Der Kraftstoff, der aus dieser Pumpe BP2 austritt, und Kraftstoff von einer Pumpe einer Rückflussschleife, die später zur Sprache kommt, werden durch eine Rohrleitung 21 in eine Hochdruckpumpe (HP) 3 eingeführt, deren Durchflussmenge bei jeder Antriebsdrehzahl regelbar ist.
Erfindungsgemäß ist die Regel-Durchflussmenge der Pumpe (HP) 3 gleich der Summe der für die Versorgung der Einspritzdüsen des Flugzeugtriebwerks erforderlichen Menge und der maximalen Menge, die die hydromechanischen Vorrichtungen verbrauchen können, deren hydraulische Antriebsflüssigkeit von unter Druck stehendem Kraftstoff gebildet wird. Auf diese Weise sind die Mengenänderungen, die von der Hochdruckpumpe gewährleistet werden müssen, lediglich die Mengenänderungen des Triebwerks. Diese Änderungen erfolgen relativ langsam, um ohne besondere Probleme geregelt werden zu können. Insbesondere sind sie kompatibel mit der Ansprechzeit der Pumpe.
Sodann wird der Kraftstoff durch eine Rohrleitung 22 vorzugsweise einem selbstreinigenden Filter 4 zugeführt. In bekannter Weise hat der selbstreinigende Filter 4 einen Auslass 5 für nicht gefilterten Kraftstoff und einen Auslass 6 für gefilterten Kraftstoff.
Der nicht gefilterte Kraftstoff wird einer Dosiereinheit 9 für Kraftstoff zugeführt, welcher dann den Einspritzdüsen der Triebwerke zugeführt wird. Der am Auslass 6 für gefilterten Kraftstoff kommende Kraftstoff wird einer Heizeinrichtung 7 zugeführt, bevor er von den Servoventilen verwendet wird, die Mechanismen der Triebwerke steuern.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 hat die Funktion, einen Steuerungsdruck dieser Servoventile konstant zu halten, wie groß auch immer die von diesen Mechanismen absorbierte Durchflussmenge ist.
So erhält die Vorrichtung 10 durch eine Leitung 8 eine Kraftstoffmenge, die mehr oder weniger gleich der maximalen Durchflussmenge ist, die die Servoventile absorbieren können. Der aus der Steuervorrichtung 10 für die Betriebsdurchflussmenge austretende Kraftstoff wird zum Teil durch eine Rohrleitung 23 den Servoventilen zugeführt, und zu einem nicht verwendeten Teil durch eine Rohrleitung 24 wieder zur Rohrleitung 21 rückgeführt, die die Hochdruckpumpe 3 speist, wie oben angegeben.
Die Steuervorrichtung für die Betriebsdurchflussmenge weist einen Behälter 11 mit drei Kammern auf, die dicht gegeneinander sind, eine obere Kammer 12, eine mittlere Kammer 13 und eine untere Kammer 14. Es wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe „obere" und „untere" nur dazu verwendet werden, um die Kammer untereinander zu unterscheiden. In der Anlage selbst können diese Kammern hinsichtlich ihrer jeweiligen Höhe andere Positionen zueinander einnehmen. In dem Behälter 11 befindet sich ein bewegbarer Schieber 30.
Bei einer einfachen Ausführungsform weist dieser Schieber 30 eine Stange 31 mit einem Absatz 33 auf, der einen Kolben für die mittlere Kammer 13 bildet. Ein oberes Ende 32 der Stange 31 dringt unter Dichtigkeit in die obere Kammer 12 ein. Ein unteres Ende 34 der Stange 31 dringt unter Dichtigkeit in die untere Kammer 14 ein. Die mittlere Kammer 13 wird durch den Kolben 33 in zwei Halbkammern unterteilt, und zwar in eine obere mittlere Halbkammer 15 und eine untere mittlere Halbkammer 16.
Der von der Heizeinrichtung 7 kommende gefilterte Kraftstoff, der unter einem Druck Psf steht, wird einerseits mit der oberen mittleren Halbkammer 15 sowie mit einem Einlass einer Scheidewand 17 in Verbindung gesetzt. Der Auslass der Scheidewand 17 steht einerseits mit der Versorgungsleitung 23 der Servoventile und andererseits durch eine Öffnung 18 der unteren mittleren Halbkammer 16 mit dieser Halbkammer 16 in Verbindung.
Der von den Servoventilen nicht verwendete und mittels der Rohrleitung 24–21 rückgeführte Kraftstoff verlässt die untere Halbkammer durch eine Öffnung mit variablem Querschnitt 19.
Der Kolben 33 bedeckt die Austrittsöffnung 19 mehr oder weniger, wenn er sich verschiebt.
Eine Feder 35, die in der oberen Halbkammer 15 sitzt, befindet sich in Anlage an dem Kolben 33 und übt auf diesen letzteren eine Kraft aus mit der Tendenz, den Kolben zu der unteren Halbkammer hin zu schieben.
Die Arbeitsweise ist wie folgt:
Zunächst wird angemerkt, dass die Position des Kolbens 33 in der mittleren Kammer 13 eine Funktion der durch die Feder 35 ausgeübte Kraft, des durch den Kraftstoff auf das obere Ende 32 des Schiebers 30 ausgeübten Drucks Pca und des durch den Kraftstoff auf das untere Ende 34 des Schiebers 30 ausgeübten Drucks Pb ist. Es ist ebenfalls zu bemerken, dass die Druckdifferenz Pb – Pca proportional zum Quadrat der Motordrehzahl ist, da die Niederdruckpumpe 2 und die Hochdruckpumpe 3 mit Geschwindigkeiten drehen, die proportional zur Motordrehzahl pro Minute N sind.
Ferner ist zu bemerken, dass die Scheidewand 17 eine konstante Druckdifferenz zwischen ihrem Einlass und ihrem Auslass aufrecht erhält, und dass die Position des Schiebers 30 ebenfalls durch diese Druckdifferenz gesteuert wird. Der Kolben 33 unterliegt nämlich an seiner oberen Seite dem Druck Psf und an seiner unteren Seite dem Austrittsdruck der Scheidewand 17.
Im Gleichgewichtszustand ist der Druck in der unteren Kammer gleich dem Druck, der zur Versorgung der Servoventile erforderlich ist. Das bedeutet, dass die Kraftstoff-Durchlassmenge, die durch die Scheidewand 17 gelangt, und die Kraftstoffmenge Qc, die durch die Öffnung 19 der mittleren Kammer 13 entweicht, dergestalt sind, dass dieser Druck gewährleistet ist.
Gesetzt der Fall, dass ein Bedarf eines Servoventils eine zusätzliche Kraftstoffentnahme verursacht, und alle sonstigen Größen gleich bleiben, insbesondere die Motordrehzahl und damit die Drücke Pb, Psf.
Der Druck in der Halbkammer 16 fällt. Der in der Halbkammer 15 herrschende Druck Psf und die Feder 35 verschieben den Kolben 33, was zur Folge hat, dass die Oberfläche der Öffnung 19 und damit die durch diese Öffnung gelangende Durchlassmenge verringert wird, und zwar bis ein neues Gleichgewicht erreicht ist. Im Falle einer Verringerung des Drucks führt das umgekehrte Erscheinungsbild (Verschiebung des Kolbens nach oben) zu einem Anheben des Kolbens und einer Steigerung der durch die Öffnung 19 gelangenden Durchlassmenge.
Es zeigt sich also, dass ab einer variablen Gleichgewichtsstellung, die in Abhängigkeit von den Drücken, die die Pumpen liefern, besteht, der Schieber sich verschiebt, um den für die Servoventile verfügbaren druck konstant zu halten, und zwar unabhängig von der Durchlassmenge, die Letztere verbrauchen.
Vorzugsweise ermöglichen es bestimmte Sicherheitsorgane, bestimmten Fehlern abzuhelfen, die auftreten könnten, so dass ein Betrieb gewährleistet wird, der eventuell herabgesetzt ist. Ein Überdruckventil 20 ist parallel zur Scheidewand 17 angeordnet. Dieses Ventil würde sich im Fall des Zusetzens oder der Vereisung der Scheidewand 17 öffnen und so den Gefällverlust durch diese Scheidewand einschränken.
Ein mechanischer Anschlag 26 begrenzt den Hub des Schiebers 30 nach oben, d. h. in der Richtung zu einem größeren Querschnitt der regelbaren Öffnung 19. Dieser Anschlag würde die Höhe der zugelassenen Rückfluss-Durchlassmenge am Auslass der unteren Halbkammer begrenzen, falls die Druckdifferenz Psf – Pb unter einen Minimalwert fiele. Dieser Sicherheitsanschlag würde dann eine Spanne der Durchlassmenge gewährleisten, die zwischen Drehgeschwindigkeiten vom Leerlauf bis zu Vollgas den Einspritzdüsen des Triebwerks zugeführt werden, ohne aber so weit zu gehen, diese Spanne auch im Falle des Wiedereinschaltens während des Fluges zu gewährleisten.
Vorzugsweise besteht dieser Anschlag in der Form einer Schraube, die in ein Gewinde parallel zur Verschieberichtung des Schiebers 30 eingeschraubt ist. Auf diese Weise kann der Anschlag verstellt werden.
Bei einer Ausführungsform, die außerdem auch eine bessere Regelung der Kühlung der Pumpenlager ermöglicht, ist die untere Halbkammer mit einer zweiten Auslassöffnung 29 versehen, die dazu bestimmt ist, den Tauscher für die Kühlung der Pumpenlager teilweise zu speisen. Diese Öffnung ist dergestalt angeordnet, dass sie bei niedrigen Motordrehzahlen geschlossen ist, d. h. durch den Kolben 33 vollkommen verschlossen wird. Es kann auch so ausgedrückt werden, dass diese Öffnung durch den Kolben 33 vollkommen verschlossen wird, wenn die Öffnung 19 einen kleinen Öffnungsquerschnitt aufweist.
Wenn die Drehzahl steigt, steigt der Druck Pb, und die Gleichgewichtsstellung des Kolbens 33 verschiebt sich nach oben, wodurch auf diese Weise eine zusätzliche Durchlassmenge für die Kühlung der Pumpenlager freigegeben wird. Durch das Zurückhalten von Kühlungs-Durchlassmenge bei niedriger Drehzahl kann die Kühlung der Pumpenlager bei den hohen Drehzahlen leichter optimiert werden.

Claims

Vorrichtung (10) zur Regelung des Drucks und der Durchflussmenge des Kraftstoffs, der einer Steuereinheit (23) einer Servoventileanordnung eines Flugzeugtriebwerks zugeführt wird, wobei der mit einem Druck Pca aus einem Kraftstofftank des Flugzeugs kommende Kraftstoff durch eine Niederdruckpumpe (2) strömt, die seinen Druck auf einen Druck Pb anhebt, und dann durch eine Hochdruckpumpe (3) und insbesondere durch einen Filter (4) strömt, an dessen Ausgang der Kraftstoff einen Druck Psf aufweist, wobei die Regelungsvorrichtung aufweist: – einen Behälter (11) mit drei Kammern (12, 13, 14), die dicht gegeneinander sind, und zwar eine obere Kammer (12), eine mittlere Kammer (13) und eine untere Kammer (14), – einen bewegbaren Schieber (30) in dem Behälter (11), wobei der Schieber ein oberes Ende (32) aufweist, das sich unter Dichtigkeit in Eingriff in der oberen Kammer (12) befindet, wobei ein Mittelteil einen Kolben (33) enthält, der auf dichte Weise die mittlere Kammer in zwei Halbkammern (15, 16) unterteilt, wobei die obere Kammer (12) durch Kraftstoff mit dem Druck Pca unter Druck versetzt wird, wobei die untere Kammer (14) durch Kraftstoff mit dem Druck Pb unter Druck versetzt wird, – ein Federmittel (35), das in der oberen Halbkammer (15) sitzt und auf den Schieber (30) eine nach unten gerichtete Kraft ausübt, – eine Scheidewand (17) mit einem Einlass und einem Auslass, wobei der Einlass einerseits mit einer Zuführung (8) für Kraftstoff mit einem Druck Psf und andererseits mit der oberen Halbkammer (15) verbunden ist, wobei der Auslass einerseits mit einer Versorgung (23) der Servoventile und andererseits mit einer Einlassöffnung (18) der unteren Halbkammer verbunden ist, wobei das Verschieben des Kolbens (33) in dem Behälter (11) variabel einen Querschnitt einer ersten Öffnung (19) der unteren Halbkammer (16) verschließt, die mit einem Organ (24) mit dem Druck Pb in Verbindung steht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner ein Überdruckventil (20) aufweist, das parallel zu der Scheidewand (17) geschaltet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner einen Anschlag (26) aufweist, der den Hub des Kolbens (33) und damit den Maximalquerschnitt der Kraftstoffauslassöffnung (19) begrenzt.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (26) regelbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine zweite Auslassöffnung (29) aufweist, wobei diese zweite Öffnung (29) durch den Kolben (33) variabel verschließbar ist, wobei diese zweite Öffnung vollständig verschlossen ist, wenn die erste Auslassöffnung (19) einen geringen Querschnitt aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckpumpe bei jeder Motordrehzahl eine Durchflussmenge ausstößt, die die Summe – der bei dieser Drehzahl und unter den Flugbedingungen für die Einspritzdüsen des Flugzeugtriebwerks erforderlichen Menge, – der Menge, die bei dieser Motordrehzahl für die Gesamtanordnung der Servoventile erforderlich wäre, wenn jedes Servoventil gleichzeitig mit den anderen Servoventilen die maximale bei dieser Motordrehzahl von diesem Servoventil verwendbare Durchflussmenge verbrauchen würde, darstellt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (33) unter der Einwirkung von zwei entgegenwirkenden Gruppen von Kräften bewegt werden kann: – einer ersten Gruppe von Kräften, die in der Schließrichtung wirken und umfassen: – eine Federkraft, – eine Kraft, die proportional zu dem Druck Pca ist, – eine Kraft, die proportional zu dem Druck Psf ist, – einer zweiten Gruppe von Kräften, die in der Öffnungsrichtung wirken und umfassen: – eine Kraft, die proportional zu dem Druck Pb ist, – eine Kraft, die proportional zu dem Druck in der unteren Halbkammer (16) ist, der geringer ist als der Druck Psf und eine im Wesentlichen gleichbleibende Differenz zu dem Druck Psf wahrt.
Verfahren zur Regelung des Drucks und der Durchflussmenge des Kraftstoffs, der einer Steuereinheit (23) einer Servoventileanordnung eines Flugzeugtriebwerks zugeführt wird, wobei der mit einem Druck Pca aus einem Kraftstofftank des Flugzeugs kommende Kraftstoff durch eine Niederdruckpumpe (2) strömt, die seinen Druck auf einen Druck Pb anhebt, und dann durch eine regelbare Hochdruckpumpe (3) strömt, hinter der der Kraftstoff einen Druck Psf aufweist, wobei das Regelungsverfahren die folgenden Schritte aufweist: – die Durchflussmenge der Hochdruckpumpe wird geregelt, damit diese bei jeder Motordrehzahl eine Durchflussmenge ausstößt, die die Summe – der bei dieser Drehzahl und unter den Flugbedingungen für die Einspritzdüsen des Flugzeugtriebwerks erforderlichen Menge, – der Menge, die bei dieser Motordrehzahl für die Gesamtanordnung der Servoventile erforderlich wäre, wenn jedes Servoventil gleichzeitig mit den anderen Servoventilen die maximale bei dieser Motordrehzahl von diesem Servoventil verwendbare Durchflussmenge verbrauchen würde, darstellt, – vor einer Versorgungseinheit der Einspritzdüsen des Triebwerks wird eine Versorgungseinheit der Servoventile mit einem Behälter (11) über eine Öffnung (18) in Verbindung gesetzt, und eine Auslassöffnung (19) wird mehr oder weniger verschlossen, wobei die Öffnungen (18) und (19) sich in dem gleichen Teil des Behälters (11) befinden, wobei die Öffnung (19) in Verbindung mit einem Organ unter dem Druck Pb steht und einen variablen Querschnitt in Abhängigkeit von der Stellung eines bewegbaren Kolbens (33) in dem Behälter (11) aufweist, wobei der Kolben (33) unter der Einwirkung von zwei entgegenwirkenden Gruppen von Kräften bewegt werden kann: – einer ersten Gruppe von Kräften, die in der Schließrichtung wirken und umfassen: – eine Federkraft, – eine Kraft, die proportional zu dem Druck Pca ist, – eine Kraft, die proportional zu dem Druck Psf ist, – einer zweiten Gruppe von Kräften, die in der Öffnungsrichtung wirken und umfassen: – eine Kraft, die proportional zu dem Druck Pb ist, – eine Kraft, die proportional zu dem Druck in dem Teil des Behälters mit den beiden Öffnungen (18) und (19) ist, der geringer ist als der Druck Psf und eine im Wesentlichen gleichbleibende Differenz zu dem Druck Psf wahrt.