DE830735C - Hydraulischer Drehzahlregler fuer Kraftmaschinen - Google Patents

Hydraulischer Drehzahlregler fuer Kraftmaschinen

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DE830735C
DE830735C DEL3650A DEL0003650A DE830735C DE 830735 C DE830735 C DE 830735C DE L3650 A DEL3650 A DE L3650A DE L0003650 A DEL0003650 A DE L0003650A DE 830735 C DE830735 C DE 830735C
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DE
Germany
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chamber
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piston
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DEL3650A
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ZF International UK Ltd
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Joseph Lucas Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/26Control of fuel supply
    • F02C9/30Control of fuel supply characterised by variable fuel pump output
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D13/00Control of linear speed; Control of angular speed; Control of acceleration or deceleration, e.g. of a prime mover
    • G05D13/34Control of linear speed; Control of angular speed; Control of acceleration or deceleration, e.g. of a prime mover with auxiliary non-electric power
    • G05D13/36Control of linear speed; Control of angular speed; Control of acceleration or deceleration, e.g. of a prime mover with auxiliary non-electric power using regulating devices with proportional band, i.e. P regulating devices
    • G05D13/40Control of linear speed; Control of angular speed; Control of acceleration or deceleration, e.g. of a prime mover with auxiliary non-electric power using regulating devices with proportional band, i.e. P regulating devices involving fluid governors of pump type

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Description

  • 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.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Hydraulischer Drehzahlregler 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, gekennzeichnet durch ein Ventil (o) zur Steuerung des Servomechanismus (e-h), das durch Mittel (t, u) be- tätigt wird, die in Abhängigkeit von dem Flüssigkeitsdruck beeinflußt werden, der in einer Überströmleitung (8, 7, 6) herrscht, die von der Druckleitung (k) der Pumpe (a, b) ausgeht und in der ein veränderliches Drosselventil (.4, 5) vorgesehen ist, das den Durchfluß durch die Überströmleitung bestimmt und von einem unter der Wirkung des in der Überströmleitung herrschenden Druckes stehenden Kolben (io) betätigt wird, sowie eine Einrichtung (y), durch die in der Überströmleitung ein von der Drehzahl der Kraftmaschine abhängiger Gegendruck erzeugt wird.
  2. 2. Hydraulischer Drehzahlregler nach Anspruch i, gekennzeichnet durch ein in der Überströmleitung (8, 7, 6) vorgesehenes Ventil (14, 15), durch das diese Leitung während des Anlassens der Kraftmaschine geschlossen gehalten wird.
  3. 3. Hydraulischer Drehzahlregler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Steuerung des Servomechanismus (e-h) aus einer Membran (t) (oder einem Kolben) bestehen, die zwischen zwei Kammern (r, s) angeordnet ist und das in der einen Kammer (r) vorgesehene Ventil (o) steuert und unter der Wirkung einer in der anderen, mit der Überströmleitung (8, 7, 6) verbundenen Kammer (s) angeordneten Feder (u) steht.
  4. 4. Hydraulischer Drehzahlregler nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Steuerung des Durchflusses durch die Überströmleitung (8, 7, 6) aus einem axial beweglichen Drosselkörper (4) bestehen, der mit einer öffnung (5) einer zylindrischen Kammer (3) zusammen arbeitet und mittels einer Stange (9) an einem in der Kammer angeordneten Kolben (io) befestigt ist, der zur Verbindung der auf den beiden Seiten des Kolbens vorhandenen Teile der Kammer eine Drosselöffnung (i i) aufweist.
  5. 5. Hydraulischer Drehzahlregler nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Überströmleitung vorgesehene Ventil aus einer unter der Wirkung einer Feder (i9) stehenden Membran (16) (oder einem Kolben) besteht, die eine Kammer (17) in zwei Teile unterteilt, wobei der mit dem an der Membran befestigten Ventilkörper (14) zusammen arbeitende Ventilsitz (15) in dem einen Teil angeordnet ist, in den die Überströmleitung einmündet, während der andere Teil mit der Ansaugleitung (2) der Pumpe (d, b) verbunden ist.
DEL3650A 1949-08-22 1950-09-08 Hydraulischer Drehzahlregler fuer Kraftmaschinen Expired DE830735C (de)

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DEL3650A Expired DE830735C (de) 1949-08-22 1950-09-08 Hydraulischer Drehzahlregler fuer Kraftmaschinen

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DE (1) DE830735C (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1030653B (de) * 1956-03-28 1958-05-22 Th Calow & Co Antrieb fuer Werkzeugmaschinen, insbesondere Schaelmaschinen
DE1129343B (de) * 1957-07-26 1962-05-10 Napier & Son Ltd Kraftstoffregeleinrichtung fuer ein Flugzeug-Gasturbinentriebwerk

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1030653B (de) * 1956-03-28 1958-05-22 Th Calow & Co Antrieb fuer Werkzeugmaschinen, insbesondere Schaelmaschinen
DE1129343B (de) * 1957-07-26 1962-05-10 Napier & Son Ltd Kraftstoffregeleinrichtung fuer ein Flugzeug-Gasturbinentriebwerk

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