-
Hydraulischer Drehzahlregler für Kraftmaschinen Die Erfindung betrifft
einen hydraulischen Regler für Kraftmaschinen, wie Strahltriebwerke, Gasturbinen
u. dgl., der einen flüssigkeitsbetätigten Servomechanismus zur Veränderung der Fördermenge
einer Brennstofförderpumpe oder zu irgendeiner anderen Regelung der Brennstoffzuführung
zu der Kraftmaschine in Abhängigkeit von ihrer Drehzahl steuert.
-
Zweck der Erfindung ist, die Drehzahl, bei der der Regler in Tätigkeit
tritt, über einen großen Änderungsbereich der Einspritzmenge für die Kraftmaschine
etwa konstant zu halten.
-
Dies wird erfindungsgemäß durch ein Ventil zur Steuerung des Servomechanismus
erreicht, das durch Mittel betätigt wird, die in Abhängigkeit von dem Flüssigkeitsdruck
beeinflußt werden, der in einer Überströmleitung herrscht, die von der Druckleitung
der Pumpe ausgeht und in der ein veränderliches Drosselventil vorgesehen ist, das
den Durchfluß durch die Überströmleitung bestimmt und von einem unter der Wirkung
des in der Überströmleitung herrschenden Druckes stehenden Kolben betätigt wird.
Außerdem ist eine Einrichtung vorgesehen, durch die in der Überströmleitung ein
von der Drehzahl der Kraftmaschine abhängiger Gegendruck erzeugt wird.
-
Der Drehzahlregler kann mit einem in der ÜberstrÖmleitung vorgesehenen
Ventil ausgestattet werden, durch das diese Leitung während des Anlassens der Kraftmaschine
geschlossen gehalten wird.
-
In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt.
-
Die Förderpumpe für den flüssigen Brennstoff ist von bekannter Bauart
und besteht aus einem kotor a, der mehrere Bohrungen enthält, in denen
je
ein federbelasteter Plunger b angeordnet ist. Der Rotor befindet sich in einem Gehäuse
c, und die Plunger werden mittels einer Taumelscheibe d betätigt. Zum Einstellen
der Schrägstellung der Taunielscheibe ist ein flüssigkeitsbetätigter Servomechanismus
vorgesehen, der aus einem mit der Taumelscheibe durch eine Stange f verbundenen
Kolben e besteht. Der Kolben ist in einer zylindrischen Kammer g gleitbar angeordnet
und einseitig von einer Feder h belastet. Die beiden Enden der Kammer sind durch
eine Leitung i miteinander verbunden, in der sich eine Drosseastelle j befindet,
und das der Feder gegenüberliegende Ende der Kammer steht mit der Druckleitung k
der Pumpe in Verbindung. In das andere, die Feder enthaltende Ende der Kammer mündet
eine Leitung m ein, die zu dem Sitz n eines Ventils o führt, das an einem durch
die Feder q belasteten Hebel p angeordnet ist. Die Teile
n, o, p, q sind in einer Kammer r angeordnet, die mit der Ansaugleitung
z der Pumpe in Verbindung steht und von einer benachbarten Kammer s durch eine Membram
t oder auch durch einen Kolben getrennt ist. Die Membran steht unter der Wirkung
einer Feder is und ihre Bewegungen werden mittels des Stempels w auf den Hebel p
übertragen. Die Anordnung ist so ge troffen, daß bei geschlossenem Ventil o die
Feder h den Kolben e so bewegt, daß die Fördermenge der Pumpe erhöht wird. Ist das
Ventil o geöffnet, so bewirkt der auf die der Feder entgegengesetzte Seite des Kolbens
e wirkende Flüssigkeitsdruck eine umgekehrte Bewegung des Kolbens und damit eine
Verminderung der Fördermenge der Pumpe. Die Kammer s steht mit dem Pumpengehäuse
c über eine Leitung x in Verbindung, und in dem Rotor a der Pumpe sind etwa radial
gerichtete Bohrungen y vorgesehen, durch die der Rotor als Zentrifugalpumpe wirkt
und Flüssigkeit aus der Ansaugleitung z in das Gehäuse c mit einem Druck fördert,
der von der Drehzahl des Rotors abhängig ist. Der Rotor erhält seinen Antrieb von
irgendeinem hierzu geeigneten Teil der mit dem Brennstoff zu versorgenden Kraftmaschine.
-
Mit der bisher beschriebenen Einrichtung ist eine zylindrische Kammer
3 verbunden, die einen beweglichen Drosselkörper 4 enthält, der in einer sich verengenden
öffnung 5 verschiebbar ist, über die die Kammer 3 mittels der Leitung 6 mit der
schon erwähnten Leitung x und damit mit der Kammer c verbunden ist. Der unmittelbar
neben der Drosseleinrichtung liegende Teil der Kammer 3 steht über eine Leitung
7, 8 mit dem Ende der Kammer g des Servomechanismus in Verbindung, das mit der Druckleitung
k der Pumpe verbunden ist. In die Leitung 7, 8 ist ein später beschriebenes Abschlußventil
eingeschaltet.
-
Der Drosselkörper 4 ist mittels einer Stange g an einem nach Art eines
Stoßdämpfers ausgebildeten, gleitbar in der Kammer 3 angeordneten Kolben io befestigt.
Die beiden durch den Kolben gebildeten Teile der Kammer 3 sind durch eine Drosselöffnung
i 1 in dem Kolben miteinander verbunden.-Der Kolben ist über eine Zugfeder 12 an
einer am Kammergehäuse befestigten Einstellschraube 13 aufgehängt.
-
Die Leitungen 8, 7 und 6, die Leitung x, die Kammer c und die Bohrungen
y in dein Pumpenrotor d bilden eine Überströmverbindung zwischen der Druckleitung
k und der Ansaugleitung z der Pumpe. Die überströmende Flüssigkeitsmenge wird einerseits
durch die Drosseleinrichtung 4, 5 und andererseits durch den Gegendruck bestimmt,
den die durch die Bohrungen y gebildete Zentrifugalpumpe erzeugt. Daraus ergibt
sich, daß der Druck in der Kammer s sich aus zwei veränderlichen Drücken zusammensetzt,
von denen der eine von dem Druck in der Druckleitung k der Pumpe abhängt und durch
die Drosseleinrichtung .4, 5 bestimmt wird und der andere von der Drehzahl des Pumpenrotors
a bzw. der der Kraftmaschine bestimmt wird.
-
Nimmt man an, daß sich das System in einem stabilen Zustand befindet
und mit der gewünschten Drehzahl arbeitet, so ist das Ventil o geöffnet und der
Durchgang durch die Drosseleinrichtung 4, 5 durch den Drosselkörper .4 in einem
Maße gedrosselt, das von den Flüssigkeitsdrücken abhängt, die in diesem Falle auf
die Membran t bzw. den Kolben io wirken. Eine Änderung dieser Drücke, die entweder
auf eine Änderung des Druckes in der Druckleitung k der Pumpe oder des von der Zentrifugalpumpe
y erzeugten Gegendruckes zurückzuführen ist, wird zu einer Änderung der Stellung
des Ventils o führen. Infolgedessen wird also mit einem Abfall der Drehzahl des
Pumpenrotors der Druck in der ammer s entsprechend fallen. Dies hat die Wirkung,
daß sich das Ventil o mehr schließt, wodurch sich der Servomechanismus verstellt
und die Schräglage der Taumelscheibe so verändert, daß die Fördermenge der
_Pumpe erhöht wird. Währenddessen wirkt sich der F5rückäbfaTl auch an der Drosseleinrichtung
dahingehend aus, daß die Feder 12 den Drosselkörper in eine Stellung zieht, in der
er einen größeren Drosselquerschnitt freigibt, und zwar in einem Maße, das von der
als Dämpfer wirkenden Drosselöffnung i i abhängig ist. Unter Umständen stellt sich
ein neuer Gleichgewichtszustand ein, und der Flüssigkeitsdruck in der Kammer s wird
wieder auf seinen vorhergehenden Wert gebracht, wodurch der ursprüngliche Zustand
des Systems wiederhergestellt wird. Ein Ansteigen des Druckes in der Druckleitung
k der Pumpe über den vorher bestehenden Wert bewirkt, daß der Drosselquerschnitt
verkleinert wird. Dadurch wird die Fördermenge der Pumpe vermindert, bis der ursprüngliche
Zustand wiederhergestellt ist.
-
Um die Brennstofförderverluste, die durch das Überströmen von Brennstoff
durch die Überstromleitung entstehen, beim Anlassen der Kraftmaschine zu vermeiden,
ist das erwähnte Abschlußventil in der Leitung 7, 8 vorgesehen. Es besteht beispielsweise
aus einem Ventilkörper 14, der mit einem an der Leitung 8 vorgesehenen Sitz 15 zusammen
arbeitet. Der Ventilkörper sitzt an einer Membran 16 (oder an einem Kolben) in einer
Kammer 17,
die durch die Membran in zwei Teile unterteilt ist. An
den unteren Teil der Kammer ist die Leitung 7 angeschlossen, während der obere Teil
mittels der Leitung 18 mit der Saugleitung 2 der Pumpe verbunden ist. In dem oberen
Kammerteil ist außerdem eine Druckfeder i9 enthalten, die den Ventilkörper 14 auf
den Sitz 15 drückt, bis der Druck in der Druckleitung k der Pumpe einen bestimmten
Wert erreicht. @@'enn da: System normal arbeitet, wird der Ventilkörper durch den
Flüssigkeitsdruck, der auf die Membran 16 wirkt, von dem Sitz abgehoben.
-
Durch die Vorrichtung gemäß der Erfindung wird die gewünschte Wirkung
in einer sehr einfachen und zuverlässigen Weise erzielt.
-
Bei der beschriebenen Vorrichtung steuert der Servomechanismus die
Fördermenge der Pumpe. Die Erfindung beschränkt sich aber nicht auf diese Ausführungsform.
Denn der Servomechanismus kann auch dazu benutzt werden, eine Drosseleinrichtung,
ein Cherströmventil oder andere Steuermittel zu betätigen, die in dem System angeordnet
sind, das von der Pumpe zu der Einrichtung führt, durch die der Brennstoff in die
Brennkammer der Kraftmaschine eingeführt wird. Daneben können auch andere 1_inzelheiten
der Vorrichtung oder der Anordnung der Teile zur Anpassung an verschiedene Bedürfnisse
verändert «erden. An Stelle der Zentrifugalpumpe zur Erzielung des Gegendruckes
in der Überströmleitung können daher auch andere Mittel verwendet werden, die geeignet
sind, in Abhängigkeit von der Drehzahl der Kraftmaschine einen veränderlichen Flüssigkeitsdruck
hervorrufen.