DE624301C

DE624301C - Control device for aircraft engines with a supercharging compressor

Info

Publication number: DE624301C
Application number: DES107863D
Authority: DE
Original assignee: Rateau SA
Current assignee: Rateau SA
Priority date: 1933-01-12
Filing date: 1933-01-12
Publication date: 1936-01-20

Description

Es ist bekannt, den Enddruck von Überladeverdichtern für Flugzeugmotoren z. B. durch Änderung des Einlaßquerschnittes des Verdichters mittels eines Servomotors zu regeln. Hierbei wird der Servomotor von einer Manometereinrichtung gesteuert, die sich in einem an die Verdichterdruckleitung angeschlossenen Gehäuse befindet.
Diese bekannten Regelvorrichtungen arbeiten jedoch zu starr; sie lassen es nicht zu, ihre Wirkungen innerhalb gewisser Grenzen nach Wahl zu beeinflussen. Auch wenn das Gehäuse der Manometereinrichtung regelbar mit der Außenluft verbunden wird, eine Maßnähme, die in erster Linie dazu .dient, den Abflug durch möglichst große Leistungssteigerung des Flugzeugmotors zu erleichtern, bleibt als Übelstand, daß die Regelvorrichtung bei Erreichen bestimmter Flughöhen versagt.It is known that the ultimate pressure of supercharging compressors for aircraft engines z. B. to regulate by changing the inlet cross-section of the compressor by means of a servo motor. The servomotor is controlled by a manometer device which is located in a housing connected to the compressor pressure line.
However, these known regulating devices work too rigidly; they do not allow their effects to be influenced within certain limits of choice. Even if the housing of the manometer device is controllably connected to the outside air, a measure which primarily serves to facilitate take-off by increasing the aircraft engine's performance as much as possible, the problem remains that the control device fails when certain flight altitudes are reached.

Erfindungsgemäß werden diese Nachteile beseitigt. Der Kompressorenddruck läßt sich nach Wahl zwischen genau bestimmten und im voraus für jede Höhenlage des Flugzeugs festgelegten Grenzen regeln bzw. aufrechterhalten. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Manometereinrichtung mit einem in einem Zylinder verschiebbaren Kolben verbunden ist, auf dessen äußere Seite der Druck der Außenluft einwirkt und dessen Zylinder einerseits über eine Drosselstelle an die Verdichterdruckleitung angeschlossen ist und andererseits über einen einstellbaren Drosselkörper mit der Außenluft in Verbindung gebracht werden kann. Auf diese Weise läßt sich die Manometereinrichtung durch eine Zusatzkraft beeinflussen, deren Größe nach Wahl, je nach Einstellung des Drosselkörpers, etwa zwischen einem dem Verdichterdruck und einem dem Druck der Außenluft entsprechenden Wert schwanken kann.According to the invention, these disadvantages are eliminated. The compressor discharge pressure can be a choice between precisely determined and predetermined for each altitude of the aircraft Regulate or maintain boundaries. According to the invention, this is achieved by that the manometer device with a piston displaceable in a cylinder is connected, on the outer side of which the pressure of the outside air acts and whose Cylinder on the one hand is connected to the compressor pressure line via a throttle point and on the other hand in connection with the outside air via an adjustable throttle body can be brought. In this way, the manometer device can be influenced by an additional force, its size at your choice, depending on the setting of the throttle body, for example between one and the compressor pressure and a value corresponding to the pressure of the outside air.

Auf der Zeichnung sind rein schematisch zwei der zahlreichen möglichen Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes als Bei- spiele veranschaulicht.In the drawing, two of the numerous possible embodiments of the subject matter of the invention are shown purely schematically as an games illustrated.

Fig. ι zeigt den Regler in Anwendung auf einen Kompressor, welcher durch den von ihm gespeisten Motor mechanisch angetrieben ist.Fig. Ι shows the controller in use a compressor, which is mechanically driven by the motor it feeds is.

Fig. 2 stellt den Regler in Verbindung mit einem Kompressor dar, welcher durch eine Abgasturbine betrieben wird.Fig. 2 shows the controller in connection with a compressor, which by a Exhaust turbine is operated.

Bei der Ausführung nach Fig. 1 saugt der Kreiselkompressor a, welcher durch einen nicht dargestellten Motor in Drehung versetzt wird, bei b Luft an und drückt sie nach c. Ein Absperrorgan d befindet sich in der Saugleitung b; es wird durch einen Kolben e verstellt, dessen eine Seite durch ein Rohr/ mit einer Zahnradpumpe g in Verbindung steht, die in einem Ölbehälter h liegt und auch durch den Motor angetrieben wird. In der Leitung/ liegt ein Drosselventil!; zwei Leitun-In the embodiment according to FIG. 1, the centrifugal compressor a, which is set in rotation by a motor (not shown ), sucks in air at b and pushes it towards c. A shut-off device d is located in the suction line b; it is adjusted by a piston e , one side of which is connected by a pipe / to a gear pump g which is located in an oil container h and is also driven by the engine. In the line / there is a throttle valve !; two lines

gen j und k zweigen von ihr ab. In der Leitung j liegt ein federbelastetes Abström- oder überdruckventil /, durch welches das öl in den Behälter h zurückgelangen kann. Öie Zweigleitung k mündet in eine zylinderförmige Kammer, in welcher ein Kolben m gleitet und die durch ein Ventil η verschlossen ist, das durch eine Stange ο mit dem Kol benm verbunden ist. Diese Stange ist auf ίο der anderen Kolbenseite weitergeführt und hier mit ieinem großen Kolben m¹ verbunden, welcher in einem auf der einen Seite nach der Außenluft offenen Zylinder gleitet, während der geschlossene Zylinderraum mit der Druckleitung des Kompressors durch die Rohre q, q¹ in Verbindung steht. Eine Zweigleitung q^? besitzt ein Abströmventil r und eine Drosselstelle hei s. Das Rohr q mündet schließlich in eine Kammer t, in der eine balgförmige, unter konstantem Druck stehende und durch eine Feder ausgeglichene Kapsel liegt, die mit der Kolbenstange 0 verbunden ist. Der Abfluß aus dem Ventil η in den ölbehälter erfolgt durch das Rohr p. gen j and k branch off from it. In the line j there is a spring-loaded discharge or pressure relief valve / through which the oil can return to the container h. ÖIE branch line k opens into a cylindrical chamber in which a piston slides m and which is closed by a valve η, the ο by a rod ben with the Kol m is connected. This rod is continued on the other side of the piston and is connected here to a large piston m ¹ , which slides in a cylinder open to the outside air on one side, while the closed cylinder space with the pressure line of the compressor through the pipes q, q ¹ in Connection. A branch q ^? has a discharge valve r and a throttle point called S. The pipe q finally opens into a chamber t in which a bellows-shaped capsule, which is under constant pressure and balanced by a spring, is connected to the piston rod 0 . The outflow from the valve η into the oil container takes place through the pipe p.

Die-Wirkungsweise'dieser Vorrichtung ist die folgende. Durch den Antrieb des Kompressors α und der Pumpe g durch den Motor steigt einerseits der Luftdruck in der Leitung q und der Kammer ί und andererseits der Öldruck in f und k. Die Kapsel« drückt sich hierdurch zusammen, und das Ventil η hebt sich. Das öl entweicht durch dieses Ventil η und fließt durch p in den Behälter h zurück. Es stellt sich eine Gleichgewichtslage dem Betrieb des Motors entsprechend ein. Mittels der beiden Ventile I und i läßt sich der von der Pumpe g erzeugte Öldruck einregeln. Die Eröffnung des Abströmventils r und die Drosselstelle j erzeugen in der Leitung q und infolgedessen auch unter dem Kolben m¹ einen Druck, der niedriger ist als der vom Kompessor gelieferte Druck, wobei sich mittels der durch das Abströmventil r entweichenden Druckluft dieser Druck bequem regeln läßt, der jeder-•zeit eine ,Funktion des vom Kompressor a erzeugten Druckes bildet.The operation of this device is as follows. When the compressor α and the pump g are driven by the motor, the air pressure in line q and chamber ί increases on the one hand, and the oil pressure in f and k on the other. This causes the capsule to be compressed and the valve η to rise. The oil escapes through this valve η and flows back through p into the container h . A state of equilibrium is established in accordance with the operation of the engine. The oil pressure generated by the pump g can be regulated by means of the two valves I and i. The opening of the discharge valve r and the throttle point j generate a pressure in the line q and consequently also under the piston m ¹ which is lower than the pressure supplied by the compressor, and this pressure can be conveniently regulated by means of the compressed air escaping through the discharge valve r , which at any time • forms a function of the pressure generated by the compressor a .

Auf diese Weise addiert sich die vom Kolben m^l herrührende Kraft zu derjenigen, welche die in der Leitung q vorhandene Luft auf die Balgkapsel ti ausübt. Die aus den Teilen m, m¹, η und u bestehende Gesamtanordnung nimmt eine Gleichgewichtslage an, die einem Luftdruck entspricht, der niedriger als der vom Kompressor gelieferte Druck ist. Diese Gleichgewichtslage ist- von der Strömung durch die Dro-sselstelle ί und der entweichenden Luft abhängig, deren Menge durch das Ventil r geregelt wird. Dutch diese Mittel wixd es möglich, in jedem Zeitpunkt des Flugzeugaufstieges den Speisedruck für den Motor zwischen den genau festliegenden Grenzen zu halten, derart, daß die Teile des Motors nur in zulässiger Weise beansprucht werden.In this way, the force originating from the piston m ^{l is} added to that which the air present in the line q exerts on the bellows capsule ti. The overall arrangement consisting of the parts m, m ¹ , η and u assumes an equilibrium position which corresponds to an air pressure which is lower than the pressure supplied by the compressor. This equilibrium position is dependent on the flow through the throttle point ί and the escaping air, the amount of which is regulated by the valve r. These means make it possible to keep the feed pressure for the engine between the precisely defined limits at any point in time during the ascent of the aircraft, in such a way that the parts of the engine are only stressed in a permissible manner.

Der Druckabfall im Öl wird bereits durch eine sehr geringe Verschiebung der sich bewegenden Steuerteile erzielt, was für einen Betrieb mittels Druckkapsel sehr erwünscht und vorteilhaft ist, bei welchem die Verschiebungen mit der Wirkung der Kapsel in Einklang gebracht werden müssen.The pressure drop in the oil is already due to a very small displacement of the moving Control parts achieved what is very desirable and advantageous for operation by means of a pressure capsule, in which the displacements must be reconciled with the action of the capsule.

In der Fig. 2 sind die der Fig. 1 entsprechenden Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Hier wird jedoch der Kompressor durch eine Turbinen angetrieben, welcher die Abgase des Motors 2 durch ein Rohr 2 zuströmen. Durch ein von dem Kolben e bewegtes Ventil y können die Abgase unmittelbar aus -der Zuströmleitung 2 in die Leitung w übergehen, welche in die Abströmleitung 3 der Turbine mündet. Die vom Kompressor α gelieferte Druckluft speist den Motor 2 durch die Leitung 4. Insgesamt arbeitet diese Anlage ebenso wie die vorher beschriebene, nur mit dem Unterschied, daß das Ventil e bei dem ersten Beispiel durch ein Drosselorgan den Ansaugquerschnitt des Kompressors α beeinflußt, während hier der Kolben e mittels des Ventils y einen mehr oder weniger großen Teil der Abgase des Motors 2 unmittelbar der Ausströmleitung tu zuführt und dadurch die für die Turbine zur Verfügung stehende Betriebsenergie beeinflußt.In FIG. 2, the parts corresponding to FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. Here, however, the compressor is driven by a turbine, to which the exhaust gases from the engine 2 flow through a pipe 2. A valve y moved by the piston e allows the exhaust gases to pass directly from the inflow line 2 into the line w , which opens into the outflow line 3 of the turbine. The compressed air supplied by the compressor α feeds the motor 2 through the line 4. Overall, this system works the same as the one previously described, only with the difference that the valve e in the first example affects the intake cross-section of the compressor α through a throttle element, while here the piston e by means of the valve y supplies a more or less large part of the exhaust gases of the engine 2 directly to the discharge line tu and thereby influences the operating energy available for the turbine.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung bringt den Vorteil, den vom Kompressor erzeugten Druck bequem überwachen zu können. Diese Überwachung des Druckes, welche selbsttätig erfolgt, kann während des Betriebes noch durch entsprechende Verstellung des Abströmhahnes r ergänzt, beeinflußt oder geändert werden. Es kann somit die Regelung einer Einrichtung zur Übardruckspeisung vom Sitz des Flugzeugführers aus durch einen kleinen Hahn r und ein dünnes Rohr <f bewirkt werden. Die Betätigung dieses Hahnes erfordert nur eine außerordentlich geringe Kraftanstrengung durch den- Flugzeugführer, was für Flugzeuge mit Maschine mit Überdruckspeisung ganz besonders vorteilhaft ist, no da· diese Flugzeuge'in sehr große Höhen steigen sollen. Bekanntlich nehmen die physiichen Fähigkeiten der Menschen in solchen sehr großen Höhen besonders stark ab. Die Vorrichtung enthalt keine schwierige mecha- 115 nische Regelungsanordnung und -verbindung, da die erforderlichen Verstellungen nur sehr gering sind. Sie besitzen auch keine Ölleitungen, die gegebenenfalls einfrieren könnten.The device according to the invention has the advantage of being able to conveniently monitor the pressure generated by the compressor. This monitoring of the pressure, which takes place automatically, can be supplemented, influenced or changed during operation by appropriate adjustment of the discharge valve r. A device for overpressure feed can thus be controlled from the pilot's seat by means of a small tap r and a thin pipe <f . The operation of this cock requires only an extremely small effort by the pilot, which is particularly advantageous for aircraft with machines with overpressure feed, since these aircraft are supposed to rise to very great heights. It is well known that the physical abilities of people decrease particularly sharply at such very high altitudes. The device does not contain any difficult mechanical control arrangement and connection, since the adjustments required are only very small. They also have no oil lines that could possibly freeze.

Erfolgt die Übardruckspeisung durch einen Abgasturbokompresisor, so wird durch die beschriebenen Vorrichtungen die Sicherheit er-If the overpressure feed is carried out by an exhaust gas turbo compressor, then the described Devices ensure safety

höht, da sie die Drehzahlen des Turbokompressorsatzes überwachen und das Durchgehen dieser Maschine verhindert.increases as they monitor the turbo compressor set speeds and runaway this machine prevented.

Claims

Claim:

Control device for aircraft engines with a supercharging compressor, in which the inlet cross-section of the compressor or an outlet control element on the pressure line of an exhaust gas turbine used to drive the compressor can be controlled by means of a servomotor which is controlled by a manometer device located in a housing connected to the compressor pressure line , characterized in that the manometer device (u, v) is connected to a piston (m ¹ ) displaceable in a cylinder, on the outer side of which the pressure of the outside air acts and whose cylinder is connected on the one hand to the compressor pressure line via a throttle point (s) and on the other hand can be brought into connection with the outside air via an adjustable throttle body (r).

1 sheet of drawings