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Verfahren und Einrichtung zur Regelung von Höhenflugmotoren mit einem
vom Motor angetriebenen Bodenlader und einem von einer Abgasturbine angetriebenen
Höhenlader Die Erfindung befaßt sich mit der Regelurig eines Höhenflugmotors, dessen
Ladung bis zu einer gewissen Flughöhe von einem vom Motor angetriebenen Lader und
von da ab zusätzlich noch mittels eines von einer Abgasfiurcbine, angetriebenen
Kreiselgebläses verdichtet wird.
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Der Druck in der Ladeleitung wird über den- gesamten Leistungsbereich
des Motors von nur einem Ladedruckregler derart geregelt, daß die Beaufschlagung
der Turbine und damit das Arbeiten des Gebläses erst von einer bestimmten Flughöhe
ab erfolgt. Bis zu dieser Höhe wird die Leistung des Motors von einer Leistungsdrosselklappe
geregelt, die von demselben Ladedruckregler beeinflußt ist, der auch die Leistung
des Gebläses durch Einstellung einer entsprechenden Turbinenbeaufschlagung regelt.
Diese Leistungsdrosselklappe beeinflußt in üblicher Weise das vom Motor angetriebene,
zwischen der- Leistungsdrossel und dem_ Motor angeordnete Kreiselgebläse, wobei
dann .der von diesem -Gebläse gelieferte, von der Öffnungsstellung der Leistungsdrossel
abhängige Druck für die abgegebene Motorleistung bestimmend ist. Wenn die Leistungsdrosselklappe
vom Ladedruckregler ganz oder annähernd ganz geöffnet worden ist, dann liefert ein
zweites, von der Abgasturbine angetriebenes Gebläse einen höheren der die Aufrechterhaltung
der Leistung in größerer Flughöhe ermöglicht. Das Abgasgebläse liefert damit dem
vom Motor angetriebenen Gebläse schon vorverdichtete Luft, die dann von diesem auf
den letzten Endes gewünschten Ladedruck gebracht wird.
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Erfindungsgemäß arbeitet die Regelung derart, daß von der Höhe ab,
in der die Abgasturbine beaufschlagt wird, also die Leistungsdrosselklappe ganz
oder annähernd ganz geöffnet ist, die Beeinflussung der Motorleistung im Zusammenhang
mit der motorangetriebenen Ladestufe ausschließlich durch Regelung von Druck und
Menge des die Abgasturbine beaufschlagenden Arbeitsmittels
erfolgt.
Der entsprechend der Beaufschlagung der Turbine von dem abgasturbinengetriebenen
Gebläse erzeugte Ladedruck wiederum ist abhängig von der Turbinendrehzahl, welche
vom Ladedruckregler gesteuert wird.
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Wie an Hand der Zeichnung im folgenden erklärt ist, wird dies dadurch
erreicht, daß der vom Ladedruckregler i betätigte Winkelliebel2 mit dem längeren
Hebelarin.3 über die Stanged. mit der Leistungsdrosselklappe5 und mit dein kürzeren
Hebelarm 6 mit dem die Turbinenbeaufschlagung regelnden Gestänge 7 verbunden ist.
Dabei ist die Verbindung zwischen dein Hebelarm 3 und der Stange q. derart, daß
sich der Anlenkbolzen des Hebels 3 in einer an der Stange q. angebrachten Schlitzführung
8 bewegt, während das andere Ende der Stange q. unmittelbar drehbar an dem Betätigungshebel
der Drosselklappe 5 befestigt ist. Die Drosselklappe 5 steht unter dem Einfluß einer
Feder, die in öffnendem Sinne auf die Klappe einwirkt. Wird nun die Drosselklappe
5 aus ihrer Schließstellung (gestrichelt gezeichnet) vom Ladedruckregler i bewegt,
so geschieht dies durch def Hebelarm 3, der sich dabei aus seiner ursprünglichen
Stellung 3" in die gezeichnete Stellung bewegt, ih der dann die Drosselklappe 5
voll geöffnet ist. Zur Aufrechterhaltung der vom Ladedruckregler eingestellten Leistung
in einer Flughöhe, in der der motorgetriebene Bodenlader nicht mehr imstande, ist,
den hierzu nötigen Ladedruck zu liefern, ist es dann erforderlich, die Ladung höher
zu verdichten, und dies geschieht durch das von der Abgasturbine angetriebene Gebläse.
Wird nun in diesem Sinne der Winkelhebel 2 weiterbewegt, so gleitet der Hebelarm3
in der Schlitzführung 8, ohne die Drossel 5 zu beeinflussen, die unter Federdruck
in Offenstellung verbleibt, und der andere Hebelarm 6 des Winkelhebels 2 steuert
über das Gestänge 7 und 12 und den Winkelhebel 9 die die Beaufschlagung der Turbine
regelnde Klappe.
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Dabei erfolgt die Regelung der Turbine auf die an sich bekannte Weise,
daß nämlich die Abgase bei Nichtbeaufschlagung der Turbine unmittelbar ins Freie
abgeleitet werden und je nach dem Grade der Beaufschlagung durch ein Regelorgan
eine entsprechende Abgasmenge über die Turbine geleitet wird. Die besondere Ausführung
erfolgt im vorliegenden Fall derart, daß von der Stange 12 eine Klappe betätigt
wird, die in ihrer Offenstellung die Abgase unmittelbar ins Freie austreten läßt
und bei, allmählichem Übergang in die Schließstellung eine der jeweiligen Schließstellung
entsprechende Abgasmenge zur Beaufschlagung der Turbine leitet, bis bei vollkommen
geschlossener Klappe die Turbine voll beaufschlagt ist. Die Turbinendrosselklappe
steht im öffnenden Sinne unter der Wirkung einer Feder.
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Somit erfolgt die gesamte Leistungsregelung, solange sich der Motor
über derGleichdruckhöhe des Bodenladers befindet, in der die Leistungsdrossel 5
vom Hebelarm 3 des vom Ladedruckregler i beeinflußten Winkelhebels 2 nicht mitgenommen
wird, ausschließlich durch die Abgasturbine bzw. den durch diese angetriebenen Höhenlader.
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Hierzu muß noch erwähnt werden, daß das Gestänge 7 am Winkelhebel
9 über eineLanglochführung i i angreift. In der Ausgangsstellung, d. h. wenn die
Leistungsdrosselklappe 5 noch geschlossen ist, befindet sich die Langlochführung
i i in der gestrichelt gezeichneten Lage. Der Anlenkbolzen 12 am Winkelliebel9 befindet
sich dabei in der gezeichneten Stellung, da die Turbinendrosselklappe und damit
der Winkelhebel 9 durch Federdruck so lange offengehalten wird, bis die Klappe über
den Hebel 9 und die Stange 12 entgegen dem Federdruck von der Verbindungsstange7
allmählich geschlossenwird. Während also die Leistungsdrossel 5 langsam geöffnet
wird, ist die Turbinendrossel immer gamz offen, und die dabei durch den Winkelhebel
2 ebenfalls mitbewegte Stange 7 gleitet mit ihrer Langlochführung i i auf dem Bolzen
13, bis dieser am äußeren Ende der Führung anliegt und dann beim Weiterbewegen die
Turbinendrossel langsam schließt, d. h. eine Beaufschlagung der Turbine hervorruft.
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Muß der Ladedruck zum Zwecke der Gleichhaltung der eingestellten Leistung,
beispielsweise bei abnehmender Flughöhe, verkleinert werden, so wird die Stange
7 vom Ladedruckregler i in entgegengesetzter Richtung bewegt, wobei durch den auf
die' Turbinendrossel wirkenden Federdruck der Bolzen 13 des Winkelhebels 9 so lange
an der Außenkante .der Führung i i anliegen bleibt und damit ein Offnen der Turbinendrossel
erfolgt, bis diese wieder ganz offen ist (gekennzeichnete Stellung). Bei Weiterregelung
in diesem Sinne gleitet dann die Langlochführung i i am Bolzen 13 wieder entlang,
und es wird vom Hebelarm 3 über die Stange d. die Leistungsdrossel 5 allmählich
weiter geschlossen.
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Ferner ist im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen selbsttätigen
Leistungsregelung mittels eines Ladedruckreglers sowohl zur Regelung des von der
Abgasturbine ge-. triebenen Gebläses als auch zur Regelung des Ladedruckes bis zur
Bodenladergleichdruckhöhe noch eine doppelte Beeinflussung der Leistungsdrosselklappe
oder eines Teiles derselben unmittelbar bzw. über den Ladedruckregler
von
Hand -mittels eines Hebels vorgesehen, wobei die Einwirkungen des Schwenkhebels
auf die unmittelbare Klappenverstellung und auf die Veränderung der Ladedruckreglereinstellungaufeinanderfolgen.
Zweckmäßig besteht hierzu die Leistungsdrosselklappe 5 aus einer äußeren Ringklappe,
die mit der vom Ladedruckregler i beeinflwßtep Stange q. in Verbindung steht, und
einer inneren, vollen Klappe, die über die Stange 14 -mit dem von Hand betätigten
Schwenkhebel 15 verbunden ist. Dabei dient der von Hand verstellbare Klappenteil
in erster Linie dazu, das Anfahren des Motors von Hand aus beeinflussen zu können,
da hierbei der Ladedruckregler so lange nicht richtig arbeitet, bis der bei Stillstand
des Motors' abgepwnkene Öldruck wieder so weit hergestellt ist, daß der Regler die
auf die Klappen im öffnenden Sinne einwirkenden Federkräfte überwinden kann.
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Bei Verstellung des Schwenkhebels 15 aus seiner ursprünglichen
Ausgangslage 15" in die gezeichnete Stellung wird der handbetätigte Teil der zuerst
ganz geschlossenen Leistungsdrosselklappe 5 geöffnet und befindet sich schließlich
in Offenstellung, wenn der Schwenkhebel 15 in der gezeichneten Stellung ist.
Der Bolzen 16 am Mitnehmerhebel 17 des inneren Drosselklappenteils liegt dabei unter
dem auf die Leistungsdrossel im öffnenden Sinne einwirkenden Federdruck am unteren
Rand der Langlochführung in der Stange 14 an. Ist nun der von Hand betätigte Leistungdrosselklappenteil
ganz geöffnet, so erfolgt die weitere Leistungsregelung selbsttätig, wie im ersten
Teil ausführlich erklärt, vom Ladedruckregler aus.
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Die Regelung in dem vom Ladedruckregler beeinflußten Regelbereich
erfolgt über eine am Schwenkhebel 15 angelenkte Stange 1q., die über den
Wählhebel zo die Einstellung des Ladedruckreglers verändert. Um eine Veränderung
der Einstellung des Ladedruckreglers erfindungsgemäß erst dann erfolgen zu lassen,
wenn der handbetätigte Klappenteil ganz geöffnet ist, steht die Stange i9 mit dem
Wählhebel 2,o am Ladedruckregler i wiederum über eine Langlochführung zi in Verbindung,
so. daß während der Winkelbewegung des Schwenkhebels 15 von seiner Ausgangslage
15, in die gezeichnete Stellung die Stange 19 mit ihrer Langlochführung 2
1 auf dem Anlenkbolzen des Wählhebels :2o gleitet, wobei der Hebel 2,o unverändert
in der ausgezogen gezeichneten Stellung, in der er unter Federdruck gehalten wird,
verbleibt. Erst beim Weiterbewegen des Schwenkhebels 15 in Richtung der Stellung
15b wird der Hebel :2o, der nun an der Innenkante der Langlochführung 2i anliegt,
entgegen dem. Federdruck mitgenommen und damit die Ladedruckreglereinstellung von
Hand verändert. Während der Winkelbewegung des Schwenkhebels I5 aus der gezeichneten
in die gestrichelt angegebene Stellung I5b gleitet die dabei mitbewegte Verbindungsstange
14 in ihrer Langlochführung 12, ohne ihre Bewegung weiter zu übertragen.
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Zusammenfassend soll zum Schluß nochmals festgelegt werden, daß es
durch die erfindungsgemäße Gesamtregelung einmal ermöglicht werden soll, die Abgasturbine
in einer vorteilhaften Weise zum Einsatz zu bringen, da sie überhaupt erst_ von
einer gewissen Flughöhe ab und dann jeweils nur so lange und in dem Grad beaufschlagt
wird, der zur Aufrechterhaltung der Leistung erforderlich ist. Zum anderen wird
der Druck in der Ladeleitung sowohl in dem Ladedruckbereich des vom Motor angetriebenen
Laders als auch in dem Bereich, in welchem der vom Motor getriebene Lader und der
von der Abgasturbine angetriebene Lader zusammenarbeiten, durch einen Ladedruckregler
überwacht, d. h. obwohl, um einen günstigen Einsatz der Abgasturbine zu ermöglichen,
zwei vollkommen getrennt voneinander erzeugte Ladedruckbereiche bestehen, werden
beide Bereiche von einem gemeinsamen Regler gesteuert.
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Weiterhin werden durch die Erfindung die beim = Anlassen des Motors
auftretenden, durch das Nacheilen des Ladedruckreglers bedingten. Schwierigkeiten
durch die bekannte vom Ladedruckregler vollkommen unabhängige Handeinstellung vermieden.
Hierzu ist aber unabhängig von dieser Handeinstellung eine Veränderung der Ladedruckeinstellung
vorhanden, die ' sich über den gesamten Bereich der beiden Lader erstreckt, was
durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Regelungsgestänges und die dadurch erzielte
Hintereinanderschaltung der zwei voneinander unabhängigen Regelbereiche innerhalb
des gesamten Ausschlagwinkels des Handverstellhebels erreicht wird.