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Vorrichtung zur Regelung der Brennstoffzufuhr bei Strahltriebwerken
oder Gasturbinen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Regelung der Brennstoffzufuhr
für Strahltriebwerke oder Gasturbinen. Es sind bereits Vorrichtungen bekannt, bei
denen in der Brennstoffzufuhrvorrichtung an einer Stelle zwischen der Brennstoffpumpe
und einem Brenner in der Verbrennungskammer der Maschine eine Druckdifferenz erzeugt
wird, die zur Steuerung eines hvdraulischen Servomechanismus ausgenutzt wird. Letzterer
regelt die von der Brennstoffpumpe zum Brenner geförderte Brennstoffmenge, sei es,
daß er die Förderleistung der Pumpe beeinflußt oder daß er ein im Nebenschluß zum
Hauptförderstrom der Pumpe liegendes Ventil betätigt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen,
bei der die erwähnte Druckdifferenz in einfacherer und besserer Weise ausgenutzt
wird als bisher. Zur Erzeugung der Druckdifferenz ist in die Brennstofförderlejitung
ein Leitungsstück mit einem verengten Durchlaß eingeschaltet. Erfindungsgemäß ist
eine Kammer durch eine Membran in zwei Räume geteilt, die jeder über einen Kanal
mit dem Leitungsstück zu beiden Seiten des Durchlasses in Verbindung stehen, und
zwar mündet ein Kanal mit einer zweiten Verengung vor, der andere Kanal hinter oder
an der Durchlaß,stelle, so daß Änderungen der Strömungsgeschwindigkeit in dem Leitungsstück
vorübergehende Druckdifferenzen auf beiden Seiten der Membran erzeugen. Den zu dem
ersten Kanal gehörigen Raum verschließt ein Ventil, dessen Verschlußglied von der
Membran betätigt wird. Von dem Ventil führt eindritter Kanal mit einer weiteren
Verengung und, vor dieser abzweigend, ein vierter Kanal zu einer auf die Druckdifferenz
an dieser dritten Verengung entsprechenden
Vorrichtung, die ihrerseits
die Arbeitsflüssigkeit für den Servomechanismus steuert.
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Diese Steuervorrichtung besteht in einer weiteren Ausbildung der Erfindung
aus einer von einer federbelasteten Membran in zwei Räume geteilten Kammer, wobei
über die Einstellung der Federspannung ein Regelfestwert in die Vorrichtung gegeben
werden kann. Ny ach einer anderen Ausbildung ist die Kammer durch zwei gekuppelte
Membranen in drei Räume aufgeteilt, von denen zwei wieder mit den beiden Seiten
des erwähnten dritten verengten Durchlasses in Verbindung stehen, während der dritte
mit einem beliebigen, von einer Stelle der Maschine oder des Brennstoffsystems abgeleiteten
Druck beaufschlagt werden kann.
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In den Zeichnungen veranschaulichen die Fig. i und 2 schematisch zwei
Ausführungsformen der Erfindung.
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Gemäß Fig. i ist ein Gehäuse a als Kammer ausgebildet, die von einer
Membran b in zwei Hälften c, d geteilt wird. In Verbindung mit dieser Kammer ist
eine Zuführung e vorgesehen, die mit dem Flüssigkeitszufuhrrohr, das von der Förderpumpe
f zu dem Brenner führt, verbunden ist. Die Zuleitung e enthält eine Verengung g
von erstsprechendem Durchmesser. (Wie in Fig. 2 gezeigt, kann statt dessen auch
ein sich verjüngender Durchlaß vorgesehen sein.) Von der Einlaßseite dieser Öffnung
geht ein Durchlaß 1a ab, der zu der Kammerhälfte c führt. In diesem Durchlaß befindet
sich eine relativ kleine Verengung i, durch die nur eine geringe Flüssigkeitsmenge
von der Hauptzufuhrleitung j von der Pumpe f aus hindurchfließen kann.
Von der .Auslaßseite der Öffnung g (bzw. dem sich verjüngenden Durchlaß nach Fig.
2,) führt ein nicht verengter Durchlaß f zu der anderen Kammerhälfte d. Ist die
Vorrichtung in Betrieb, so herrscht gewöhnlich auf beiden Seiten der Membran b gleicher
Druck; sobald jedoch eine Änderung in der Menge der zugeführten Flüssigkeit in der
Zuleitung c auftritt, wird ein vorübergehender Druckunterschied zwischen den beiden
Seiten der Membran hervorgerufen.
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In der Kammerhälfte c ist ein Auslaßventil m vorgesehen. das von einem
Verschlußglied n an der Membran: b gesteuert wird und durch welches sie hindurchgeflossene
Flüssigkeit über einen weiteren Durchlaß o und weiter über eine andere (entweder
starr oder beweglich angeordnete) verengte .ffnung p zu einem Auslaß q gelangt.
Wie in dem Ausführungsbeispiel dargestellt, ist dieser Ausla.ß mit einer Kammer
r- verbunden, von der aus die Flüssigkeit über ein Rohr s zu der Einlaßseite der
Pumpe f zurückfließen kann. Zwischen dem Ventil m und der Öffnung o zweigt
ein Durchlaß t
ab, über den Flüssigkeit zu einer Servosteuerung gelangen kann,
von der aus die Pumpenförderung gesteuert bzw. die Menge der dem Brenner zugeführten
Flüssigkeit geregelt wird.
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Der vorübergehende Druckunterschied, der auf die Membran b wirkt,
betätigt das Verschlußglied ii, durch welches die hindurchfließende Flüssigkeitsmenge
gesteuert wird, und bewirkt, daß nur so viel! hindurchfließen kann, wie in einem
festen Verhältnis zwischen der Hauptzufuhrleiturig j und :d-Im Durchlaß e entspricht.
Darüber hinaus bewirkt die über die verengte Öffnung p fließende Flüssigkeitsmenge
einen Druckunterschied, der die Servosteuerung in Tätigkeit setzt.
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In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. i dient die Servoanlage zur Steuerung
der Förderung der Pumpe f, die mit Taumelscheibenantrieb ausgebildet ist. Die Pumpe
besteht aus einem rotierenden Teil 2 mit Bohrungen für die Kolben 3. Diese Kolben
arbeiten zusammen mit einer in ihrer Winkelstellung verstellbaren Taumelscheibe
4. Die Einstellung der Taumelscheibe richtet sich nach der Servosteuerung, und zwar
über einen in einem Zylinder 6 gleitenden Kolben 5, der über eine Stange 7 mit der
Taumelscheibe verbunden ist. Der Zylinder ist in dem Pumpenkörper angeordnet. Die
beiden Enden des Zylinders stehen über einen Durchlaß 8, der in der Zylinderwand
oder im Kolben angeordnet sein kann, miteinander in Verbindung. Dieser Durchlaß
besitzt eine verengte Öffnung o. Der Zylinder steht all einer Seite in direkter
Verbindung init der Förderleitung io d-er Pumpe und an der anderen Seite über ein
Rohr i i mit einem Steuerventil, das noch näher beschrieben wird. Der Kolben steht
unter dem Druck einer Feder 12, mittels der der Kolben 5 und die T aumelscheibe
in der Richtung zur Vergrößerung der Pumpenförderung bewegt werden.
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In der Ausführungsform nach Fig. i befindet sich das Steuerventil
der Servoanlage in der Kammer r und ist mit einem Ventil 1q. versehen. Der Teil
14 ist mit einer Klemme 15 an der Membran 16, die die Kammer r in zwei Hälften teilt.
befestigt. Die Hälfte, in der sich das Ventil befindet, ist über dieses mit den
Leitungen q, s verbrunden. Die andere Hälfte steht über die Leitung 17 mit
dem Durchlaß t in Verbindung. In dieser Kammer befindet sich ferner eine Feder i8,
die auf die Membran 16 wirkt und die an einer Seite mit einem verstellbaren, beweglichen
Anker ig befestigt ist, um den durch die Feder auf die Membran wirkenden Druck mittels
eines Nockens oder Zahnradgetriebes 2o, das durch einen Hebel 21 betätigt wird,
verändern zu können.
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Der Unterschied des auf die Membran 16 wirkenden Flüssigkeitsdrucks
wird für das Öffnen des Ventils 13, 14 gegen den Druck der Feder i8 ausgenutzt.
Wenn dieses Ventil geschlossen ist, wird der Kolben 5 von der Feder 12 in die Stellung
der größtmöglichen Flüssigkeitszufuhr bewegt. Ist das Ventil geöffnet, wird die
Flüssigkeit von der rechten Seite des Zylinders 6 freigegeben, und der auf die linke
Seite des Kolbens wirkende überwiegende Flüssigkeitsdruck bewegt diesen in die Richtung,
in der die Zufuhr von der Pumpe verringert wird, wobei die Verringerung der Fördermenge
jeweils abhängig von der Größe der Öffnung des Ventils 13, 14 ist.
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Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform der i Erfindung ist der
oben beschriebenen ähnlich,
unterscheidet sich jedoch in den folgenden
Einzelheiten: Der Durchlaß p ist nicht wie bei Fig. i von einer bestimmten Größe,
sondern ist durch die Anordnung eines Drosselgliedes 23 veränderlich. Das Drosselglied
wird von der Membran 24, die die Kammer in zwei Hälften 25, 26 teilt, gehalten.
Die Membran ist beweglich und wird von einer Feder 27 belastet, die den auf beide
Seiten der Membran wirkenden Druckunterschied steuert. Die Kammer 26 ist mit der
Leitung s verbunden, über die die Flüssigkeit zu der Einlaßseite der Pumpe zurückfließen
kann. Die Kammer y ist darüber hinaus durch zwei Membranen 28, 29 in drei Teile
geteilt. In dem Teil zwischen den Membranen befindet sich das Verschlußstück 13
des Ventils der Servosteuerung, und das Verschlußglied 1,4 dieses Ventils ist an
der Membran 29 befestigt und über eine Klemme 15 mit der Membran 28 verbunden. Der
Teil über der Membran 28 isst mit dem Durchlaß t verbunden und enthält eine elastische,
luftleere Kapsel 30, während der Teil zwischen den Membranen in Verbindung
mit derAuslaßseite der Öffnung p steht. Der Teil unter der Membran 29 kann bei unterschiedlichem
Druck von jedem Teil der Vorrichtung mit Flüssigkeit versorgt werden bzw. mit Luft,
die von einem Gebläse, das die Verbrennungskammer mit Luft versorgt, zugeführt wird,
oder auch mit jeder beliebigen anderen Flüssigkeit unter einem Druck, der den verschiedenen
Bedingungen des Motors entspricht.
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Ferner ist es möglich, anstatt die hindurchfließende Flüssigkeit direkt
auf die Servosteuerung wirken zu lassen, mit dieser ein Ventil zu betätigen (das
mittels einer Membran arbeitet), wodurch der Fluß einer anderen zur Betätigung dieser
Steuervorrichtung verwendeten Flüssigkeit gesteuert werden kann.
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Mit der Erfindung wird es ermöglicht, den Druckunterschied wirksamer
auszuwerten als bisher.
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In den oben beschriebenen Ausführungsformen können die Membranen durch
in zylindrischen Kammern gleitende Kolben ersetzt werden, womit gesagt werden soll,
daß an Stelle der Membranen ebensogut Kolben verwendet werden können.