-
Vorrichtung zur Regelung der Zuführung von flüssigem Brennstoff zur
Verbrennungskammer von Strahltriebwerken, Gasturbinen oder ähnlichen Kraftmaschinen
Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer verbesserten Vorrichtung zur selbsttätigen
Regelung vier Zuführung von flüssi:gein Brennstoff zu derVerbrennungskaminer einer
Strahl- oder Düsenvortriebsinaschine, einer Gasturbine oder einer ähnlichen Kraftmaschine.
-
Die Erfindung -hest@ht iin wesentlichen in der Kombination -einer
Drosseleinrichtung, welche in den Brennstofzuführungsräumen eine Druckdifferenz
erzeugt, mit einer Drosselreguliereinrichtung, welche .auf den Gebläseluftdruck
anspricht, und mit einer Einrichtung, welche auf diese Drucl:differeiiz und einen
von der Drehzahl-der Kraftmaschine abhän:gigen Druck anspricht, uin einen Servomotor
zu steuern, der das Maß der Brennstoffzuführung zu der Kraftmaschine regelt.
-
In der Zeichnung ist die Erfindung in verschiedenen Ausführungsbeispielen
veranschaulicht, tni:cl zwar zeigt Fig. i in schematischer Darstellung eine Ausführungsform
der Erfindung; Fig. 2 und 3 zeigen schematische Darstellungen von alternativ bei
.der Vorrichtung gemäß Fig. i anwendbaren Einrichtungen, und
Fig.
q. ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
-
Die Vorrichtung gemäß Fig. i ist mit einem. Gehäusekörper a versehen,
in deni eine Kammer b angeordnet ist, die zur Verbindung in dem Brennstoffzuführungsrobr
c eingeschaltet ist. In der Kammer b ist eine Durchflußöffnung vorgesehen, in welcher
ein axial bewegliches Drosselorgan d angeordnet ist, durch welches die wirksame
Fläche der Durchflußöffnung verändert werden kann, um eine variable Druckdifferenz
in dem Brennstoff an den entgegengesetzten Seiten der Durchflußöffnung zu erzeugen.
Das Drosselorgan ist an einem Ende als eine Stange e ausgebildet oder mit letzterer
verbunden. Diese Stange sitzt an einem Servokolben f, der durch eine Feder g belastet
und in einer zylindrischen Kammer in dem Gehäusekörper gleitbar gelagert ist. Die
beiden Enden dieser Kammer stehen vermittels einer verengten Durchflußöffnung h
miteinander in Verbindung, die in dem Kolben oder alternativ in der-zylindrischen
Wandung angeordnet sein kann. Ferner steht ein Ende,des Zylinders mit der Einlaßseite
(der Durahflußkammer b in Verbindung. Die Feder g, welche auf den Servokolben f
wirkt, wird an einem Ende von .dem Kolben und am anderen Ende von einem Widerlager
i abgestützt, welches an dem einen Ende eines Schaftes j vorgesehen ist, der in
eine weitere Kammer k durchgeführt ist, die eine luftleer gemachte elastische Kapsel
oder Druckdose en enthält, welche auf den in diese Kammer eingelassenen Gebläseluftdruck
anspricht. Ferner ist der Schaft j so ausgebildet, daß er als Ventil zur Regelung
eines Durchganges za dient, welcher den die Feder enthaltenden Teil des Servomotorzylinders
mit der Austrittsseite der Durchlaßkammer b verbindet.
-
In Verbindung mit dem vorstehend beschriebenen Servomotor .und der
Drossel ist ein zweiter Servomotor vorgesehen. Dieser besitzt eine zylindrische
Kammer o, welche einen Kalben p enthält, der an beiden Seiten durch Federn
q, r belastet ist. Ein Ende der Kammer steht mit einem Entlüftungsdurchlaß
s in Verbindung, welcher durch ein Ventil t geregelt wird, welch letzteres unter
der Einwirkung einer passenden Einrichtung steht, die auf die Drehzahl eines rotierenden
Teils der Kraftmaschine oder eines mit der Kraftmaschine verbundenen rotierenden
Teils anspricht. Bei dem in Fi.g. i dargestellten Ausführungsbeispiel besteht diese
Einrichtung .aus einer Membran u (oder aus einem entsprechenden Kolben), welche
eine Kammer v in zwei Abteile teilt, die entsprechend mit der Einlaßseite bzw. mit
der Ausla:ßseite einer Zentrifugalpumpe w verbunden .sind, die durch die Maschine
angetrieben wird. Diese Zentrifugalpumpe ist derart eingerichtet, daß sie Flüssigkeit
nach seiner Seite der Membran mit einem Druck fördert, der von der Drehzahl der
Pumpe abhängig ist. Dem auf die Membran ausgeübten Druck wirkt eine Feder x entgegen,
die auf das von der Membran entfernte Ende des Ventils wirkt. Alternativ kann diese
Einrichtung auch aus einem Fliehkraftregler 2 bestehen, welcher beispielsweise in
Fig. 2 dargestellt ist. Dieser Fliehkraftreglerwsrd: von der Maschine angetrieben
und kann das Ventil t entgegengesetzt zu der Wirkung der Feder x betätigen.
-
Beide Enden -der den Kalben p enthaltenden Kammer stehen vermittels
einer verengten Durchlaßö-ffnung 3 in Verbindung, welche bei dieser Ausführungsform
in dem Kolben p vorgesehen ist, aber auch in der Kammerwandung angeordnet sein kann.
-
Die Feder q, welche indem von dem Ventil t entfernten
Ende der Kammer angeordnet ist, wird einesteils von dem Kolben p und anderenteils
von einem Querlager q. abgestützt, das ein Ende eines Schaftes 5 trägt, welcher
durch ,die angrenzende Wandung in eine koaxiale Kammer 6 hineinragt. Diese Kammer
wird durch einen Koliben 7 (oder eine Membran), der mit einem Ende des Schaftes
in Berührung steht, in. zwei Abteile geteilt. Eines dieser Abteile steht mit der
Austrittsseite der Drossel d in Verbindung, und das andere Abteil steht sowohl seit
der Einlaßseite der Drossel als auch mit dem die Feder q enthaltenden Ende der Kammer
in Verbindung. Die andere Seite des Kolbens 7 steht mit einem Ende eines Ventils
B. in Verbindung, welches durch eine Feder 9 belastet wird und welches einen dritten
Servomotor steuert, wie er beispielsweise bereits in Brennstoff zuführungsvorrichtungen
angewendet wird, um die Leistung der Brennstoffpumpe zu regeln oder um in anderer
Weise das Maß oder die Zulußmenge des Brennstoffes zu verändern.
-
In dem in Fig. i dargestellten Ausführungsbeispiel ist der dritte
Servomotor, .welcher eine an sich bekannte Ausbildung besitzt, seit der Brennstoffpumpe
kombiniert, die mit io bezeichnet ist. Dieser dritte Servomotor besitzt einen Kolben.
i i, der in einem Zylinder 12 gleitbar gelagert und durch eine Feder 13 belastet
ist. Der Kolben hat einen Schaft 14 oder ist mit letzterem verbunden, weicher dazu
dient, die Pumpenleistung zu verändern. Im Falle einer Pumpe der Taumelscheibenbauart
wirkt der Schaft auf die Taumelscheibe in an sich bekannter Weise, um die Pumpenleistung
zu verändern. Der Zylinder 12 wird von der Austrittsseite der Pumpe mit Flüssigkeit
unter Druck beliefert, und beide Enden .des Zylinders stehen durch eine verengte
Durchlaßöffnung 15 in Verbindung. Wenn das Ventil 8 seine geschlossene Stellung
einnimmt, sind die Flüssigkeitsdrücke an den beiden Seiten des Kollbens i i ausgeglichen,
und die Feder 13 bewegt dann den Kolben ii und den Schaft 14 in einer Richtung,
in der die Pumpenleistung vergrößert wird. Wenn aber das Ventil 8 geöffnet ist und
der Flüssigkeit gestattet, aus dem die Feder 13 enthaltenden Ende des Zylinders
zu entweichen, bewegt der überwiegende Flüssigkeitsdruck, welcher auf einer von
der Feder 13 entfernten Seite des Kolbens ii wirkt, den Kalben und den Schaft 14.
in einer Richtung, in der eine Verringerung der Pumpenleistung herbeigeführt wird.
-
Die Anordnung ist derart getroffen, daß der zuerst beschriebene, auf
.die Drossel d wirkende Servomotor auf den Gebläseluftdruck anspricht, der
auf
die Druckdose in wirkt, um .die Stellung der Drossel zu verändern. Hierbei bewirkt
ein ansteigender Geblä.sejuftdruck eine Zusammenziehung der Druckdose und befähigt
dadurch die Feder g, das Ventil j nach seiner geschlossenen Stellung hin zu bewegen.
Wenn das Ventil j offen ist, kann Flüssigkeit durch die den Kolben f enthaltende
Kammer strömen, und der überwiegende, auf die lindre Seite des Kolbens wirkende
Flüssigkeitsdruck bewegt den Kolben nach rechts und bewirkt, daß die Strömung an
der Drossel entlang eingeschränkt wird. Wenn das Ventil j geschlossen ist, wirkt
die F'lüs'sigkeit mit gleichem Druck auf beide Seiten des Kolbens und die Feder
g bewegt dann den Kolben nach links und bewirkt, da.ß die Brennstoffströmung entlang
der Drossel d verstärkt wird.
-
Der zweite Servomotor, welcher den dritten Servomotor steuert, wird
durch die beiden Ventile t und 8 geregelt, wobei das Ventil t auf einen Flüssigkeitsdruck
anspricht, der von der Drehzahl der Maschine abhängig ist, während das Ventil 8
auf die Brennstoffdruckdifferenz :an den entgegengesetzten Seiten der Drossel d
anspricht. Normalerweise ist das Ventil t geschlossen, und unter dieser Bedingung
wird der Kolben p soweit wie möglich durch die Feder r nach linksbewegt. Das Ventil
8 ist auch normalerweise unter der Wirkung der Feder q geschlossen. Während den
Beschleunigungsperioden der Kraftmaschine wird das Ventil 8 geöffnet, weam die auf
die entgegengesetzten Seiten des Kolbens 7 wirkenden Flüssigkeitsdrücke derart sind,
daß sie die von der Feder q ausgeübte Kraft überwinden. Diese Drücke hängen von
der Stellung der Dossel ab, welche, wie oben erwähnt, von dem Gebläseförderdruck
bestimmt wird. Wenn eine bestimmteDrehzahl der Kraftmaschine erreicht ist, wird
das Ventil t geöffnet, und der überwiegende, dann auf den Kolben p wirkende Druck
bewegt den letzteren nach rechts. Die von der Feder q auf den Kolben 7 ausgeübte
Kraft gestattet dann, daß das Ventil 8 noch weiter geöffnet ist.
-
Die Wirkung des Ventils 8 besteht darin, die Wirkung des dritten Servomotors
zu regeln. Wenn dieses Ventil offen ist, kann Flüssigkeit durch die Kammer 12 strömen,
und der überwiegende, auf die Unterseite des Kolbens i i wirkende Flüssigkeitsdruck
bewegt diesen Kolben aufwärts und bewirkt auf diese Weise eine Verringerung der
Förderleistung der Pumpe io. Wenn das Ventil 8 geschlossen ist, sind die auf die
entgegengesetzten Seiten des Kolbens i i wirkenden Flüssigkeitsdrücke ausgeglichen,
und die Feder i3 ,bewegt dann den Kolben i i abwärts, um die Pumpenleistung zu steigern.
Wie bereits festgestellt wurde, können die Bewegungen des Kolbens i i dazu verwendet
werden, um die Zuführung von flüssigem Brennstoff zu der Verbrennungskammeer zu
regeln, anders als durch eine Veränderung der Pumpenleistung. So kann der Kolben
dazu dienen, ein Regelventil in dem Brennzuführungssy stem zu betätigen.
-
Als eine weitere alternative Einrichtung zur Betätigung des Ventils
t des zweiten Servomotors kann die in Fig. 3 dargestellte Anordnung verwendet werden.
Bei dieser Anordnung ist eine von der Maschine angetriebene Pumpe 16 vorgesehen,
welche eine Flüssigkeitszirkulation in einer Vorrichtung aufrechterhält, die die
Rohre 17, 18 enthält, und der Flüssigkeitsdruck in dieser Vorrichtung ist
durch eine handbetriebene Drossel i9 regelbar. Bei .diesem Beispiel ist die Drossel
durch einen Hebel 2o über einen Zahnstangentrieb.2i verstellbar, wobei ein Sicherheitsventil
22 vorgesehen ist, um das Auftreten eines übermäßigen Druckes zu verhindern. Der
Druck wird dazu verwendet, um das Ventil t in der bereits beschriebenen Weise zu
,,betätigen.
-
Bei der in Fig. q. dargestellten Anordnung ist in einem Gehäusekörper
a, welchem durch eine Brennstoffpumpe flüssiger Brennstoff zugeführt wird, ein Drosselorgan
d vorgesehen, welches mit einer Sitzfläche in der Kammer b zusammenarbeitet, um
an entgegengesetzten Seiten der Sitzfläche eine Druckdifferenz herzustellen. Die
Drossel besteht aus einem konischen oder in anderer geeigneter Weise geformten Stopfen,
welcher axial in bez:ug auf die Sitzfläche bewegt werden kann. An einem Ende des
Drosselorgans ist ein Kolben f befestigt oder aus-,gebildet, welcher in einer zylindrischen
Kammer in dem Gehäusekörper a. gleitbar gelagert ist, deren eines Ende mit der Brenastoffeinlaßseite
der Sitzfläche in Verbindung steht. Das andere Ende der Kammer, welches die Feder
g enthält, steht mit der Zone an der anderen Seite der Sitzfläche durch einen Durchgang
ii in Verbindung, welcher zu dem Brennstoffauslaß führt. Dieser Durchlaß wird durch
ein Ventil j geregelt, welches durch die Drossel d
über eine Feder
in seine geschlossene Stellung bewegt wind. Eine Bewegung dieses Ventils in der
entgegengesetzten Richtung wird durch eine luftleer gemachte und deformierbare elastische
Kapsel oder Druckdose en bewirkt, die in einer Kammer lz enthalten ist, welcher
Luft mit Gebläsedruch zugeführt wird. Die beiden Enden der obenerwähnten, den Kolben
f enthaltenden Kammer stehen vermittels einer verengten - Durehlaßöffnung lt in
dem Kolben oder in ,der Zylinderwandung miteinander in Verbindung. Die Wirkung .dieser
Anordnung ist im wesentlichen die gleiche wie die oben an Hand der Fig. i beschriebene,
indem eine Bewegung des Ventils j in Abhängigkeit von dem Geibläseluftdruck eine
entsprechende Bewegung des Kolbens f zur Veränderung der Stellung der Drossel d
zur Folge hat. .
-
Die Flüssigkeit aus den Bereichen an den entgegengesetzten Seiten
der Drossel d wird in Rohre oder Durchlässe zu entgegengesetzten Seiten einer Membran
31 geleitet, .die durch eine Feder 32 belastet ist und auf einen Hebel 33
wirkt, welcher sich durch eine Wandung in dem Gehäusekörper 3.4 erstreckt und an
seinem von der Feder entfernten Ende ein Ventil 35 trägt, welches zur Steuerung
eines Servomotors dient, der mit :der Reguliereinrichtung der Brennstoffpumpe verbunden
ist. Ferner wird der gleiche Hebe133 durch eine weitere Membran 36 betätigt, die
in einer Kammer 37 angeordnet und, durcili eine Feder 38 belastet ist. Eine
Seite
der.Membran .36 ist dem Druck der Flüssigkeit ausgesetzt, idie ,durch eine Pumpe
gefördert wird, welche mit einer Drehzahl angetrieben wird, die :mit derjenigen-der
Kraftmaschine in Wechselbeziehung steht b:zw. von der Drehzahl der Kraftmaschine
abhängig ist. In dem dargestellten Beispiel ist die Einrichtung, welche dazu verwendet
wird, um diesen Druck auf die Membran 36 wirk: n zu lassen, die gleiche wie oben
an Hand der Fig. 3 beschrieben :und dargestellt, und gleiche Bezugszeichen dienen
hierbei zur Kennzeichnung der entsprechenden Teile. Mit einer gegebenen Einstellung
der Drossel ig steht der auf die Memnbran wirkende Druck in Zusammenhang mit ider
Drehzahl der angeschlossenen Pumpe und daher mit der Drehzahl .der Kraftmaschine.
Infolgedessen ist das Ventil 35 -des Servomotors einer Regelung ;unterworfen, die
von .der Druckdifferenz, welche durch die oben beschriebene Hauptdrossel d erzeugt
wird, undwelche teilweise von dem Gebläseluftdruck abhängig ist, und von einem Druck,
der mit der Drehzahl der Kraftmaschine . in Zusammenhang steht, abhängig ist.
-
Der unter :der Kontrolle des Ventils 35 stehende Servomotor ist gleich
oder ähnlich dem dritten, oben an Hand der Fig. i beschriebenen Servomotor. Dieser
Servomotor kann dazu .dienen, um die Fördermenge der Brennstoffpumpe io oder ein
Ventil in dem Brennstoffzuführungssystem zu regeln.
-
Durch -diese Erfindung wird die Regelung der Kraftmaschine in Abhängigkeit
von der Drehzahl und der Aufrechterhaltung des gewünschten Verhältnisses von Brennstoff
zu Luft in Abhängigkeit von Änderungen der Gebläsel.uft oder der Brenn-'stoffströmungsdrücke
selbsttätig in einer bequemen und zuverlässigen Weise bewirkt.