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Brennstoffregel- und Steuereinrichtung für Verbrennungskraftmaschinen,
insbesondere Gasturbinen und Düsenmotoren Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffregel-
und Steuereinrichtung für Gasturbinen, Düsenmotoren oder -maschinen und ähnliche
Kraftmaschinen, die die Kraft oder Energie ausnutzen, die durch die Verbrennung
und Expansion von Brennstoff und vorverdichteter Luft erzeugt wird. Die Erfindung
ist insbesondere für Düsenkraftanlagen für Flugzeuge geeignet, bei denen die Luft
in einer Kammer verdichtet wird, die einen Teil eines Treibgaserzeugers bildet,
wo sie durch die Verbrennung von Brennstoff und Luft erhitzt wird, und die Verbrennungsprodukte
werden durch eine Turbine zum Antreiben eines Kompressors geleitet und dann über
einen Schubstrahl ausgestoßen, um das Flugzeug anzutreiben. Die Erfindung bezieht
sich außerdem insbesondere auf Kraftmaschinen für Flugzeuge, bei denen eine Gasturbine
den Propeller des Flugzeuges antreibt und zusätzlich einen Kompressor zur Lieferung
von Luft für eine Verbrennungskammer oder einen Treibgaserzeuger antreiben kann,
und bei denen auch die Auspuffgase von der Turbine über einen Schubstrahl ausgestoßen
werden, um eine Vortriebswirkung zu erlangen, die die des Propellers erhöht.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verhältnismäßig einfache,
doch sehr wirksame Brennstoffregel- und Steuereinrichtung für Kraftanlagen der gekennzeichneten
Art zu schaffen.
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Eine andere Aufgabe besteht darin, eine Brennstoffzuführanlage für
Flugzeugkraftanlagen der Gasturbinen- oder Strahlantriebsart zu schaffen, die den
Flugzeugführer oder der Bedienungsperson die Freiheit läßt, zu jeder Zeit zu beschleunigen
oder
zu verzögern, ohne daß die Gefahr einer Überhitzung des Brennersystems oder eines
Versagens des Brenners besteht.
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Eine andere und mehr spezifische Aufgabe besteht darin, eine Brennstoffzuführeinrichtung
für Kraftanlagen der gekennzeichnetenArt zu schaffen, bei der die zugeführte Brennstoffmenge
eine Funktion der Maschinen- oder Turbinendrehzahl und des Druckanstieges über den
Kompressor- und/oder der Luftmengenförderung des Kompressors.
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Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine Einrichtung zum Zuführen
von Brennstoff zu den Brennern einer Gasturbinenmaschine oder einer Kraftanlage
für Flugzeuge zu schaffen, bei der der Differenzdruck zum Messen des Brennstoffes
quer über eine veränderliche Brennstoffeinschnürung automatisch für eine gegebene
Fläche dieser Einschnürung durch ein Brennstoffventil geregelt wird, das durch druckabhängige
Mittel betätigt wird, die den Drücken ausgesetzt sind, die sich aus der Arbeitsweise
der Maschine ergeben. Die vorhergehenden und andere Aufgaben und Vorteile werden
an Hand der folgenden Beschreibung offenbart, die in Verbindung mit den Zeichnungen
zu verstehen ist, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in vereinfachter Darstellung
zeig. Es stellt dar Fig. i einen im wesentlichen zentrischen Längsschnitt durch
eine Gasturbine oder eine Strahlantriebsmaschine oder einen Motor, die eine Brennstoffregel-
und Steuereinrichtung in Übereinstimmurng mit der vorliegenden Erfindung verkörpert,
Fig.2 einen Schnitt durch die Einzelteile der Brennstoffregel- und Steuereinrichtung
in schematischer Form.
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Fig. 3 bis 6 einschließlich Kurven zur Darstellung der Leistungscharakteristiken
der Einrichtung in Form, von Diagrammen.
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Indem auf Fig. i Bezug genommen wird, ist in einem Flugzeugmotorgehäuse,
das bei io angedeutet ist, mittels eines Ringes i i und mittels Träger 12 ein Strahlantriebsmotor
oder eine Gasturbinenkraftanlage gelagert, die allgemein mit 13 bezeichnet ist und
ein äußeres Gehäuse 14 einschließt, das an seinem vorderen Ende erweitert oder gekrümmt
ist, um einen Lufteinlaß 15 zu begrenzen, und das an seinem hinteren Ende in der
Umrißlinie abfällt, um eine Schubdüse 16 zu bilden. Ein drehbarer Luftkompressor
17, der als ein Zentrifugalgebläsehusgebildet, aber auch als Axialgebläse ausgebildet
sein kann, drückt Luft in ein ringförmiges Kopfstück 18, das sie zu einer Mehrzahl
von auf dem Umfang angeordneten Treibgaserzeugern oder Brennkammern i9 leitet, die
Einsätze 2o enthalten mit Lufteinlaßöffnungen 20' in ihren Umfangswänden: Die Einsätze
2o blasen in einen Sammlerring 21, der die heiße Luft und die Verbrennungsprodukte
durch einen Satz von Leitschaufeln 22 gegen die Schaufeln 23' eines Turbinenläufers
23 leitet. Die Turbine 23 und der Luftkompressor 17 sind auf einer gemeinsamen Welle
24 angeordnet, die drehbar durch ein Lager 24 unterstützt wird. Die an dem Einlaß
15 eintretende Luft wird von dem Kompressor erfaßt, der die Luft in die Kammer 16
und. die Brennkammern i9 und von dort in die Einsätze 2o durch die Öffnungen 20'
fördert, wo Wärme durch die Verbrennung von Brennstoff erzeugt wird. Die expandierte
Luft und Verbrennungsprodukte werden gegen die Schaufeln 23' der Turbine 23 geführt,
um den Kompressor anzutreiben, und werden dann in die Atmosphäre durch die Schubdüse
16 ausgestoßen, um einen Vortrieb des Flugzeuges zu bewirken. Ein Vortrieb des Flugzeuges
kann auch durch einen Propeller bewirkt werden, der von einer nach vorwärts gehenden
Verlängerung der Welle 24 im allgemeinen über ein zweckmäßiges, nicht dargestelltes
Untersetzungsgetriebe angetrieben wird.
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Wenn jetzt auf die Fig. 2 Bezug genommen wird, sind die verschiedenen
Teile der Einrichtung zum Brennstoffdosieren und zur Leistungssteuerung schematisch
gezeigt; aber in der Einrichtung, wie sie tatsächlich gebaut wird, können die Teile
kompakt in einer einzigen Einheit oder einem einzigen Gehäuse angeordnet werden,
das allgemein mit 25 bezeichnet ist, das, wie in Fig. i angedeutet ist, in der ringförmigen
Kammer angeordnet sein kann, die durch das sich nach außen erweiternde Vorderende
des Gehäuses 14 gebildet ist und die nach der atmosphärischen Luft oder dem Staudruck
mittels Üffnungen 26, 26' belüftet wird. Die Einrichtung allgemein ist aus einem
drehzahlabhängigen Reglerabschnitt R und einem luftdichteabhängigen Brennstoff regelabschnitt
FC aufgebaut. Eine Brennstoff -einlaßöffnung 27 empfängt den Brennstoff von einer
zweckmäßigen Quelle, z. B. einem nicht gezeigten Versorgungsbehälter, und in ihr
ist eine Einrichtung zum Unterdrucksetzen des Brennstoffes, z. B. eine durch einen
Motor oder eine Turbine angetriebene Pumpe 28 angeordnet, die den Brennstoff unter
Druck in eine Leitung 29 fördert, wobei die letztere an einem Ende mit der Kammer
D des Reglers R in Verbindung steht, die treffend als die undosierte Brennstoffkammer
bezeichnet werden kann. Eine Membran 30 bildet eine bewegbare Trennung oder
eine Wand zwischen der Kammer D und einer Kammer C, wobei die letztere nach der
dosierten Brennstofffläche des ReglerabAchnitts FC über eine Leitung 31 entlüftet
und daher auch die dosierte Brennstoffkammer des Reglers genannt werden kann. Ein
Reglerventil 32 ist durch einen Stift 32' mit der Membran 30 verbunden, wobei
dieses Ventil ein Doppelsitzventil ist und Umgehungskanäle 33, 33' steuert, über
die Brennstoff in die Ventilkammer 34 und von dort durch die Umgehungsleitung 35
zurück zu der Niederdruckseite der Pumpe 28 strömen kann.
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Eine Feder 36 ist in der Kammer C angeordnet und drückt die Membran
30 in eine das Ventil schließende Richtung entgegen dem Widerstand des undosierten
Brennstoffdruckes. Mittel sind vorgesehen, um veränderbar diese Feder im Verhältnis
zu dem Druckanstieg über den Kompressor zu belasten. Derartige Mittel bestehen in
der gezeigten Ausführungsform aus einem Servomotor mit einer Stange 38 und einem
Kolben 37, wobei die Stange
38 mit einer mit der Feder 36 im Eingriff
stehenden Rückenplatte 39 verbunden ist und eine andere, sich ihr gegenüber aus
dem Kolben erstreckende Stange 4o durch ein Gestänge 41, 42 und 43 mit einer Stange
44 verbunden ist, die auf dem freien oder bewegbaren Ende eines druckabhängigen
Gliedes oder Federbalges 45 angebracht ist, dessen Inneres nach der Konipressorförderseite
über ein Rohr oder eine Leittlitg 46 entlüftet wird. Der Lenker 43 ist drehbar bei
47 gelagert. und der Lenker 41 ist drehbar an dein Lenker 42 angelenkt, wobei das
eine Ende des Lenker; 45 drehbar mit eitlem Steuerschieber 48 verbunden ist, der
mit eitlem Auslaßkolben 48' und mit einem Einlaßkolben 48" versehen ist. Der Steuerschieber
mit dem Servomotor werden durch den Druck des Brennstoffes betätigt und sind daher
eilte in sich geschlossene Einheit, wobei der Servokolben 37 in einem Zylinder 49
angeordnet ist, in den unter hohem Druck stehender l;rennstoff zti einer Seite des
Kolbens von der Kammer I) des Reglers über das Rohr oder die Leitung So, den Steuerkanal
51. die Schieberkammer 52 und die Leitung 53 geleitet werden kann, wobei das entgegengesetzte
Ende der Kammer 49 nach der Niederdruckbrennstoffleitung 35 über Leitungen 54, 54'
entlastet; und der unter hohem Druck stehende Brennstoff oder das Strömungsmittel
kann auch von der Schieberkammer 52 her über einen Mattal 55 und eine Leitung 56
entlastet werden.
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Der Federbalg 43 ist in einer Kammer 57 angeordnet, die nach der Eitilaßseite
des Kompressors oder dem Staudruck über einen Kanal 58 entlüftet; und um Mittel
zum Regeln des wirksamen Hubes des Federbalges in Abhängigkeit von den Veränderungen
in der Luftdichte vorzusehen, ist eine feste Einschnürung 59 in der Leitung oder
dem Rohr 46 vorgesehen, und jenseits dieser Einschnürung ist ein Abzapfkanal 6o
in Verbindung mit dem Kompressoreinlaß oder dem Staudruck (obwohl er auch, wenn
gewünscht, finit dem atmosphärischen Druck verbunden werden kann) Tiber einen Ventilkanal
oder eine veränderbare Einschnürung 61, deren Fläche durch eine Aneroidnadel 62
geregelt ist, die von einer Kapsel oder einem Federbalg 63 gesteuert wird, die in
Abhängigkeit von den Veränderungen sowohl des Druckes als auch der Temperatur stellt
und daher auch ihrer Dichtigkeit und die vorzugsweise an einem Punkte angeordnet
ist, wo sie der Einlaßluft und <lein Staudruck und der Temperatur ausgesetzt
ist.
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Ein Zuströniveritil 65 mit Doppelsitz, das mit den Zuströni- oder
\leßeinschniirungen oder -kanälen 66, 66' zusammenarbeitet, steuert den Fluß des
Brennstoffes zu den Brennern, wobei diese Kanäle 66, 66' die \"entilkaninier 67
mit der Kammer 68 verbinden, von der der Brennstoff über eine Leitung 69 zu einem
Verteilerring 70 (s. Fig. r) und von dort über Rohre oder Leitungen 71 5u
Brennstoffausströmdiisett ; 2 fließt, die von irgendeiner gewünschten Art sein können.
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Das Speiseventil 65 ist mit einer Stange 75 versehen, die in die Kammer
68 hineinragt und an deren äußerem Ende eine Drucklageranordnung vorgesehen ist,
die eine innere Laufplatte 76 und eine äußere Druck- oder Berührungsplatte 77 besitzt.
Ein Regler, der allgemein mit 78 bezeichnet ist, besitzt einen Wellenstumpf 79,
der in einem Lager 8o angeordnet ist und dessen äußeres Ende mit eitlem Kegelrad
81 versehen ist, das von dem 'Motor oder von irgendeinem anderen, Teil angetrieben
wird, der sich in Beziehung zu der Motordrelizahl dreht. Der Regler trägt Reglergewichte
82 mit Fingern 82'. die mit der Berührungsplatte 77 in Eingriff kommen.
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Fest auf der Stange 75 des Ventils 65 ist eine Halter- oder Anschlagplatte
83, und eine Feder 84, die als Kegelfeder oder als Feder mit veränderlichem Verhältnis
gezeigt ist, kommt mit der einen Seite dieser Platte in Eingriff an ihrem einen
Ende, während ihr entgegengesetztes Ende mit einer Druckplatte 85 im Eingriff steht,
die frei bewegbar auf der Ventilstange 75 angeordnet und mit einem Hebel 86 in Eingriff
kommt, der auf einer Drosselwelle 87 befestigt ist, wobei die letztere über ein
zweckmäßiges Gestänge mit einem Steuer- oder Drosselhebel 88 verbunden ist,
der auf einem Quadrant 89 angeordnet und vorzugsweise in passender Nähe eines Piloten
oder einer Bedienungsperson vorgesehen ist.
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Ein Absperrventil 9o ist vorgesehen, um zuverlässig den Strom des
Brennstoffes zu den Brennern abzusperren.
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Ein einstellbares Berührungsglied, wie z. B. eine Schraube 9l, legt
zwangsläufig die Leerlaufstellung des Drosselventils 65 fest, und eine ähnliche
Schraube 92 bestimmt die größte Speisestellung dieses Ventils.
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Ein Druckentlastungs- oder Auslaßventil 93 steuert einen Kanal 94,
durch den der Brennstoff unter Pumpendruck zu der Niederdruckseite der Brennstoffpumpe
28 ausweichen oder überströmen kann, wenn aus irgendeinem Grunde der Druck von undosiertem
Brennstoff in dem Regler über einen bestimmten Wert steigt, z. B. wenn das Absperrventil
9o geschlos-sen sein sollte, während die Maschine in Betrieb ist. Das Ventil 93
ist mit einer Stange versehen, die mit einer Membran 95 verbunden ist, auf deren
Rückseite eine Feder 96 wirkt, die bestrebt ist, das Ventil auf seinem Sitz zu halten,
wobei diese Feder in einer Kammer 97 angeordnet ist, die nach der Brennstofförderleitung
jenseits des Ventils 9o über eine Leitung oder Kanal 98 öffnet, wobei die Feder
96 den Druck oberhalb des Brennstofförderdruckes bestimmt, bei dem das Ventil 93
öffnen wird.
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Die Wirkungsweise ist wie folgt: Gewöhnlich sollte die Anlage mit
Brennstoff bis zu den Brennstoffeitispritzdüsen 72 gefüllt sein; wenn aber angenommen
wird, daß sie am Boden leer ist, wenn der Motor angelassen wird, wird der Brennstoff
durch die Leitung 27 und von dort unter Pumpendruck über die Leitung 29 zu der Kammer
D des Reglers strömen; und dosierter Brennstoff, der durch die Dosiereinschnürung
66, 66' tritt, wird durch die Leitung 69 zu dem Verteilerring 70 und
von
dort durch die Brennstoffleitungen oder Rohre 71 zu den Einspritzdüsen 72 strömen.
Auch die Kammer 68 wird sich mit dosiertem Brennstoff füllen, von wo er über den
Kanal 3 i in die Kammer C des Reglers strömen wird.
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In einem dynamischen (Kreisel-) Kompressor verändert sich der Druckanstieg
im wesentlichen mit dem Ouadrate der Drehzahl multipliziert mit der Luftdichte,
und in der hier beschriebenen Anlage wird das Reglerventil 32 in einer Weise gesteuert,
daß es den Brennstoffstrom innerhalb bestimmter Grenzen hält, die durch den Luftstrom
während der Beschleunigung und Verzögerung des Motors bestimmt sind. Für irgendeine
gegebene Stellung des Ventils 65 wird der Differenzdruck über das Ventil und daher
der Brennstoffstrom zu dem Motor eine Funktion des Differenzdruckes über die Membran
30 sein, der seinerseits der durch die Feder 36 ausgeübten Kraft proportional
ist, wobei eine Erhöhung in diesem Differenzdruck bestrebt ist, das Ventil
32 zu schließen, und eine Verminderung dieses Differenzdruckes sucht das
genannte Ventil zu öffnen.
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Um zu beschleunigen, wird der Steuerhebel 88 in eine Richtung bewegt,
um die Reglerfeder 84 zusammenzudrücken, worauf das Speiseventil 65 gegen seine
offene Stellung entgegen dem Anschlage 92 bewegt wird, wodurch die Fläche der Speiseeinschnürungen
66, 66' erhöht und gleichzeitig die Reglergewichte 82 zur Wirkung kommen. Es ergibt
sich sogleich eine Erhöhung in dem Strom des Brennstoffes zu den Brennern und unmittelbar
darauf eine Erhöhung in der Drehzahl des Motors oder der Turbine. Wenn der Motor
seine Drehzahl erhöht, steigt die Leistung oder der Druckanstieg des Kompressors,
und dieser Druckanstieg wird zu dem Federbalg 45 geleitet, dehnt den letzteren aus
und bewirkt über' das Gestänge 43, 42, 41 eine Bewegung des Steuerschiebers 48 nach
links. Dies öffnet den Kanal 51 und sperrt den Austrittskanal 55 ab, und unter Druck
stehender Brennstoff strömt von der Kammer D über die Leitungen 5o und 53 zu dem
Kolbenraume 49, wodurch eine Bewegung des Servokolbens 37 nach links und ein Zusammendrücken
der Feder 36 bewirkt wird, wodurch der Differenzdruck über die Membran 3o ansteigt
und in gleichem Verhältnis das Reglerventi132 geschlossen wird, bis der Brennstoffdifferenzdruck
über die Meßeinschnürungen 66, 66' und daher über die Membran 3o die Federkraft
ausgleicht, die durch den Druckanstieg über den Kompressor bestimmt ist. Wenn der
Motor eine Drehzahl erreicht hat, die mit der Brennstoffmenge übereinstimmt, die
entsprechend der Einstellung des Steuerhebels 88 zugeführt worden ist, gleichen
die Reglergewichte das Speiseventil gegen die Feder 84 aus.
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Die vorgehenden Bedingungen werden umgekehrt, wenn das Drosselventil
65 in eine Richtung bewegt wird, um den Strom des Brennstoffes zu den Brennern zu
vermindern.
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Wenn die Drehzahl des Motors abnimmt, ergibt sich eine entsprechende
Abnahme über den Kompressor und ein Zusammenfallen des Federbalges 45, der Steuerschieber
48 bewegt sich nach rechts, indem der Ausströmkanal55 aufgedeckt und der Einlaßkanal
51 für den unter hohem Druck stehenden Brennstoff abgeschlossen wird, worauf der
Kolben 37 sich nach rechts bewegt, indem die Spannurig auf der Feder 36 entlastet
und der Differenzdruck über die Membran 30 vermindert wird. Dies öffnet das
Ventil 32, und der Meßdifferenzdruck über die Meßeinschnürungen 66, 66' wird
vermindert, bis der Brennstoffdifferenzdruck über die Membran 3o die durch die Feder
36 bestimmte Rückflußmenge ausgleicht. Wenn die Drehzahl der ?Iaschine bis auf einen
Punkt vermindert worden ist, wo der Regler, und zwar seine Gewichte im Gleichgewicht
stehen mit der Kraft der Feder 84, ist die Verzögerung vollständig, und die Maschine
arbeitet dann bei stetiger Drehzahl.
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Wenn die Höhe bei konstanter Brennstoffzufuhr zunimmt, wird die Drehzahl
des Motor- oder Turbinenkompressors mit Rücksicht auf die Tatsache steigen, daß
der Kompressor weniger Luft zu fördern geneigt ist, da die Dichte abnimmt und infolgedessen
weniger Kraft erforderlich ist, ihn anzutreiben; auch die verringerte Mengc an Luft
resultiert in einem geringeren Abgasvolumen, wodurch die Neigung besteht, die Energie
zum Treiben der Turbine zu vermindern. So muß zur Aufrechterhaltung einer gegebenen
Turbinen- oder Motordrehzahl bei wachsender Höhe der Brennstoffstrom zu den Brennern
vermindert werden.
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Bei einem Speiseventil, (las durch einen Regler, wie im vorliegenden
Fall erläutert, int Gleichgewicht gehalten wird, steht die Menge an zugeführtem
Brennstoff im Verhältnis zur Maschinendrehzahl, wenn die Reglergewichte, die durch
die Feder 84 wirken, das Ventil in der besonderen Stellung im Gleichgewicht gehalten,
die durch das Einstellen des Steuerhebels 88 bestimmt ist. Wenn ein Pilot oder eine
Bedienungsperson den Steuerhebel während der Beschleunigung sorgfältig und mit Gefühl
derart regelte, daß das Speiseventil auf eine Weise eingestellt würde, daß die Menge
an zugeführtem Brennstoff in direkter Beziehung zu der Maschinendrehzahl anstiege,
wäre ein Ausgleich der Änderungen in der Dichte durch Verändern des Differenzdruck,-s
über das Ventil nicht notwendig. Wenn jedoch die Menge au Brennstoff, die für eine
gegebene Einstellung des Steuerhebels geliefert wird, nur durch denRegler bestimmtwäre,
würde das Ventil äußerst empfindlich für kleine Änderungen in der Stellung sein.
Es kann wiederum bei Strahlantriebsmaschinen für Flugzeuge wünschenswert sein, die
Leerlaufstellung des Speiseventils auf eine verhältnismäßig hohe Leerlaufdrehzahl
zu beschränken, um sich gegen einen Maschinenausfall während des Fluges zu sichern,
und dies vermindert in entsprechender Weise den Bereich der Bewegung des Speiseventils
zwischen den Einstellungen: geringe Kraft und Höchstkraft. Wenn ein Pilot oder eine
Bedienungsperson derartige Maschinen beschleunigt, bewegt er üblicherweise das Speiseventil
von der Stellung niedrige Drehzahl auf die voll geöffnete oder Höchstdrehzahlstellung,
und
wenn dieser Differenzdruck über das Ventil dann nicht eine Funktion der Luftdichte
ist oder wenn die Menge an Brennstoff, die für eine gegebene Steuerhebeleinstellung
zugeführt wird, nur durch den Regler bestimmt ist, wird das Brennstoff luftverhältnis
so groß, daß sich gefährlich hohe Temperaturen in dem Brenner ergeben würden.
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So ist es wünschenswert, den Differenzdruck über das Speiseventil
in Abhängigkeit zuerst von der Luftdichte zu verändern, um gefährlich hohe Temperaturen
in den Brennern während der Beschleunigung zu vermeiden und um zweitens eine weniger
empfindliche Einstellung des Speiseventils zu ermöglichen. Der Federbalg 45 und
die zusammen-,virkeniden Teile steuern den Differenzdruck mit Veränderungen in der
Drehzahl bei einer gegebenen Höhe, während der Federbalg 63 und das Ventil 62 wirken,
um die `'Wirkung des Federbalges 45 in Abhängigkeit von Veränderungen in der flöhe
abzuwandeln.
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Da die Dichte der Luft mit wachsender Höhe und/oder mit steigender
Temperatur abnimmt, expandiert der Federbalg oder die Kapsel 63, wodurch
die Fläche der Öffnung 61 vergrößert wird, und der wirksame Druck in der Leitung
oder dem Kanal 46 abwärts von der Einschnürung 59 bläst ab; eine Erhöhung der Dichte
der Luft bewirkt, daß der Federbalg 63 zusammenfällt und die Fläche des Kanales
61 vermindert wird, wodurch der wirksame, auf den Federbalg 45 wirkende Druck erhöht
wird. Da der wirksame Hub des Federbalges 45 proportional der Differenz zwischen
dem Förderdruck des Kompressors und dem Einlaßluftdruck multipliziert mit der Luftdichte
ist und da der Differenzdruck über die Membran 3o der Federkraft proportional ist,
die darauf durch die Feder 36 ausgeübt wird, die wiederum proportional dem Hube
des Federbalges ist, wird der Differenzdruck über das Speiseventil 65 in direkter
Beziehung zu den Veränderungen der Luftdichte verändert.
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Die Fig. 3 bis 6 einschließlich stellen den Druckanstieg über dem
Kompressor auf der Ordinate gegen die Motordrehzahl auf der Abszisse dar bzw. die
Luftmengenförderung zu den Brennern gegen die Motordrehzahlcharakteristik bzw. die
Brennstoffzufuhr in AbMängigkeit von der Drehzahl in Meeresspiegelhöhe und in Flughöhe.
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In Fig. 3 ist die Kurve ioo annäherungsweise als quadratische Kurve
gedacht und stellt den Druckanstieg über den Kompressor in Abhängigkeit von der
Drehzahl dar, wenn die Maschine in Meeresspiegelhöhe ihre Drehzahl aufbaut, während
die Kurve ioi eine ähnliche Kurve ist, die den Druckanstieg über dem Kompressor
bei irgendeiner bestimmten Höhe, z. B. ioooo m, zeigt.
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In Fig. 4 ist die Kurve io2 fast eine gerade Linie, da sie die Luftmenge
durch den Kompressor anzeigt, der sich im wesentlichen mit der Drehzahl ändert,
während die Kurve 103 eine ähnliche Kurve ist, die den Luftstrom bei beispielsweise
ioooo m Flughöhe zeigt.
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In Fig. 5 zeigt die Kurve 104 die zugeführte Brennstoffmenge auf der
Ordinate, die erforderlich ist, um einen stetigen Betrieb bei verschiedenen Drehzahlen-auf
der Abszisse am Boden aufrechtzuerhalten. Die Linie io5 zeigt die zugeführte Brennstoffmenge,
die eine schnelle Beschleunigung ergeben wird, die aber gleichzeitig das Verhältnis
von Brennstoff zu Luft innerhalb sicherer Temperaturen oder innerhalb einer oberen
Temperaturgrenze hält; sie stellt den Brennstoffstrom dar, wenn sich das Ventil
65 gegen den Anschlag 92 legt, und sie kann ausgewählt werden, indem dieser Anschlag
eingestellt wird. Die Linie io6 zeigt die zugeführte Brennstoffmenge, die eine genügende
Brennstoffzufuhr zu den Brennerdüsen erzeugt, um während des Verzögerns ein Auslöschen
der Brennerflamme zu verhindern, oder die die Brennerflamme hoch genug halten wird,
um ein Versagen bei der bestehenden Maschinendrehzahl zu verhindern; sie stellt
den Brennstoffstrom dar, wenn sich das Ventil 65 gegen den einstellbaren Anschlag
9i legt. Wenn angenommen wird, daß es gewünscht wird, vom Punkt 107 zu beschleunigen
(der als die Leerlaufstellung des Drosselventils angenommen werden kann), und zwar
auf einen Punkt io8, dann würde der Steuerhebel 88 nach rechts bewegt werden, indem
die Reglerfeder 84 niedergedrückt und das Ventil 65 geöffnet wird, worauf die Brennstoffzufuhr
längs des vertikalen Pfeiles bis zur Linie io5 erfolgen würde, da die Fläche der
Speiseeinschnürungen 66, 66' plötzlich erhöht wird; von dort folgt die Brennstoffzufuhr
entlang dieser Linie, da das Reglerventil 32 allmählich wegen des Ansteigens in
dem Differenzdruck über die Membran 30 entsprechend einer Erhöhung der Motordrehzahl
schließt, und dann geht die Brennstoffzufuhr bis zu dem Punkte io8 zurück, da derRegler
der Kraft der Feder 84 das Gleichgewicht hält und die Öffnung des Ventils 65 vermindert.
Es sollte bemerkt werden, daß der Regler ständig längs der oberen Strömungsgrenze
im Gleichgewicht ist, und selbst wenn das Ventil 65 vom Punkt 107 bis zum
Punkt io8 weit offen ist, wird der Differenzdruck über dieses Ventil geregelt, um
die Brennstoffzufuhr innerhalb von Grenzen zu halten, die mit dem Luftstrom zu den
Brennern übereinstimmen, und daher wird auch die Brennertemperatur innerhalb bestimmter
Grenzen gehalten.
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Wenn jetzt gewünscht wird, vom Punkt 8 zurück zum Punkt loh zu verzögern,
muß der Krafthebel 88 zurück nach links bewegt werden, indem die Reglerfeder 84
entlastet und das Drosselventil 65 geschlossen wird, woraufhin sich eine Abnahme
der Brennstoffzufuhr zu den Brennern ergeben wird, wie durch die Linien angedeutet
ist, die mit nach unten weisenden Pfeilen versehen sind, bis die untere Brennstoffzufuhrgrenzlinie
io6 erreicht ist, von wo aus die Brennstoffzufuhr entlang dieser Linie zurückgeht,
da .das Reglerventil 32 sich allmählich in die Leerlauf- oder offene Stellung bewegt,
und zwar wegen der Abnahme in dem Differenzdruck über die Membran 30 gemäß
einer Abnahme in der Motordrehzahl.
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So kann die zu den Brennern zugeführte Brennstoffmenge während der
Beschleunigung und Verzögerung
entsprechend der Motordrehzahl und
dem Luftstrom aufrechterhalten werden, um eine gefährlich hohe Temperatur und ein
Erlöschen des Brenners zu vermeiden, während gleichzeitig eine genügende Brennstoffmenge
für das erwünschte Ansprechen auf die Drosseleinstellung vorgesehen ist.
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Bei einer Abnahme der Dichte der zu den Brennern strömenden Luft ist
weniger Brennstoff erforderlich, um die Turbine und den Kompressor bei einer gegebenen
Drehzahl anzutreiben, und wenn nicht die Brennstoffmenge, die zu dem Motor bei einer
Beschleunigung gefördert wird, innerhalb von Grenzen gehalten wird, die zu der Luftmengenbelieferung
der Brenner paßt, werden sich viel höhere Temperaturen während der Beschleunigung
auf Flughöhen ergeben als bei einer entsprechenden Bedingung in Meeresspiegelhöhe,
und zwar wegen der reicheren Brennstoffluftverhältnisse. Fig.6 ist ähnlich der Fig.
5, mit Ausnähme davon, daß sie die Beschleunigungs- und Verzögerungscharakteristiken
bei einer großen Höhe, z. B. ioooo m, zeigt, wobei die gleichen, zur Verdeutlichung
mit einem Strich versehenen Bezugszeichen benutzt worden sind.
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Während eine von Hand betätigte Reglerbauart des Drosselventils gezeigt
ist, ist zu verstehen, daß die beschriebene Anlage auch für Gasturbinen und Strahlmotoren
benutzt werden kann, die andere Arten von Drosselsteuerungen besitzen. So kann der
Regler, wo ein Propeller von der Turbine angetrieben wird, weggelassen werden, und
das Drosselventil wird dann unmittelbar mit der Drosselsteuervorrichtung verbunden.
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Andere Abwandlungen in der Ausbildung der Anordnung und der Bauart
der Teile können entsprechend den jeweiligen Anforderungen ins Auge gefaßt werden.