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Brennstoffsteuerung für Gasturbinen und Turbinenstrahltriebwerke von
Flugzeugen Bei der Erfindung handelt es sich um eine Brennstoffsteuerung für Gasturbinen
und Turbinenstrahltriebwerke und ähnliche Antriebe von Flugzeugen zur Ausnutzung
jener Energie, die durch Verbrennung eines Brennstoffes mit vorverdichteter Luft
erzeugt wird. Vornehmlich kommen Strahltriebwerke für Flugzeuge in Betracht, bei,
denen die Luft in einer Kammer eines Treibgaserzeugers verdichtet und durch Verbrennung
des Brennstoffes erwärmt wird, worauf die Luft und die Verbrennungsprodukte zu einer
einen Kompressor antreibenden Turbine gelangen, um schließlich durch eine Schubdüse
auszutreten und abei dem Flugzeug einen Vortrieb zu erteilen.- Gegebenenfalls kann
außerdem ein Propellervortrieb vorgesehen und der Propeller von der Gasturbine angetrieben
werden.
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Für solche Gasturbinen und Strahlantriebe kann in verhältnismäßig
einfacher Weise für die Brennstoffsteuerung ein Fliehkraftpendel, eine Brennstoffdosierdrossel
und ein Handsteuerhebel od. dgl. in der Weise vorgesehen werden, daß nach einer
Handeinstellung der Drossel auf eine gewählte Drehzahl das Fliehkraftpendel das
durch diese Einstellung gestörte Gleichgewicht wiederherstellt. Indessen bat sich
eine solche Steuerung in mehrfacher Hinsicht als mangelhaft erwiesen. So kann z.
B. die Turbinendrehzahl bei einer gegebenen
Fliehkraftpendeleinstellung
mit zunehmender Flughöhe gleichfalls anwachsen, weil weniger Brennstoff zur Gleichhaltung
' der Turbinendrehzahl im Hinblick darauf erforderlich ist, daß die Dichte der Luft
abnimmt und das Fllehkraftpendel beim Verkleinern - des Dosierdrosseldurchflußquerschnittes
bei: höherer Turbinendrehzahl ins Gleichgewicht kommt. Außerdem öffnet das Fliehkraftpendel
beim sprunghaften Beschleunigen, d. h. sprunghaften Einstellen auf hohe Drehzahl
die Bnenm.stoffzufuhr zu weit mit dem Ergebnis, daß das Brennstoff-Luft-Verhältnis
viel zu ,groß und die Flammentemperaturen, vornehmlich bei großen Flughöhen, gefährlich
hoch werden. Andererseits wird die Brennstoffzufuhrdrossel beim plötzlichen Verzögern
der Turbine nahezu, d. h. so weit geschlossen, daß die Brennerflamme zu erlöschen
droht.
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Der vErfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Mängel zu
beheben, damit der Pilot in allen Höhen beliebig beschleunigen und verzögern kann,
ohne Gefahr einer Überhitzung oder eines Ausfalles einer Brennkammer.
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Weiter soll nach der Erfindung die Brennstoffzufuhr höhenabhängig
geändert und für eine gegebene Stellung der vom Fliehkraftpendel gesteuerten Dosierdrossel
bei Höhenzunahme selbsttätig vermindert werden.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, die Dosierdrossel drehzahlabhängig,
d. h. insbesondere von einem Fliehkraftpendel zu steuern und den Druckabfall über"
der Dosierdrossel nach Maßgabe der Luftdichte zu verändern. Dazu dient erfindungsgemäß
eine verbesserte barometrische Höhenkorrekturvorriehtung.
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Nach der Erfindung sollen ferner die Leerlaufcharakteristiken verbessert
werden.
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Zu erwähnen ist außerdem der Erfindungsgedanke, ein handgesteuertes
Zuflußventil, einen Drehzahlgeber und eine barometrische Korrekturvorrichtung möglichst
einfach und wirksam miteinander zu kombinieren.
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Diese und weitere Merkmale der Erfindung werden an einem Ausführungsbeispiel
erörtert, das in den Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigt Fig. i einen Längsschnitt
durch eine Gasturbine oder ein Strahltriebwerk mit der Brennstoffsteuerung gemäß
der Erfindung, Fig. 2 schematisch den Aufbau der Brennstoffsteuerung und Fig. 3
bis 6 verschiedene Steuerungskennlimien. In einem Gehäuse io eines Flugzeugtriebwerkes
ist mittels eines Ringes i i und mehrerer Halter 12 ein Strahltriebwerk oder eine
Gasturbine 13 gelagert. Ein .Mantel 14 ist am vorderen Ende mit einem Lufteinlaß
15 versehen und läuft am rückwärtigen Ende zu einem Schubrohr 16 aus. Die durch
den Einlaß 15 eintretende Luft fördert ein Kreiselverdichter 17 (gegebenenfalls
ein Axialverdichter) in einen ringförmigen Kopf 18, aus dem die Luft zu mehreren
im Kreise im Abstande voneinander angeordneten Brennkammern i9 mit Flammrohren 20
und Lufteintrittsöffnungen 20' gelangt. Die Flammrohre münden in einen Sammelring
21, aus dem die heiße Luft und die Verbrennungsprodukte durch Leitschaufeln 22 gegen
Laufschaufeln 23' eines Turbinenrades 23 geleitet werden und dieses zusammen mit
dem auf einer gemeinsamen Welle 24 angeordneten Verdichter 17 antreiben, um schließlich
durch das Schubrohr 16 unter Ausübung eines Vortriebes auf das Flugzeug in die Atmosphäre
auszuströmen. Außer oder an Stelle dieses Vortriebes kann ein Propeller vorgesehen
werden, der über ein nicht dargestelltes Untersetzungsgetriebe von der Welle 24
angetrieben wird.
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Die Brennstoffsteuerung ist in ein Gehäuse 25 eingebaut, das in dem
Beispiel nach Fig. i eine Ringkammer ' des Mantels 14 aufnimmt. Diese Ringkammer
ist zur Außenluft hin offen.
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Der besseren Übersichtlichkeit halber sind die wesentlichen Einzelteile
der erfindungsgemäßen Brennstoffsteuerung in . Fig. 2 auseinandergezogen schematisch
dargestellt. Aus einem nicht dargestellten Brennstofftank od. dgl.'gelangt der Brennstoff
in eine Speiseleitung 26, die zu einer Brennstoffördereinrichtung, z. B. einer von
der Turbine angetriebenen Pumpe 27, führt. Der Purhpen@förderdruck (Überdruck über
den Brennstoffaustrittsdruck) kann mit Hilfe eines Nebenschlußventils 28 gleichgehalten
werden. Dieses Ventil beherrscht Brennstoffeinlaßöffnungen 30, 3a' in einem an die
Zuflußseite der Pumpe 27 über eine Leitungn 31 angeschlossenen Gehäuse 29 in einem
zweiten Gehäuse 32, von dem eine Leitung 32 zur Druckseite der Pumpe führt.
Eine mit dem Ventil 28 verbundene Membran 33 trennt eine Kammer 35 von der Kammer
32. Die Kammer 35 steht über eine Leitung 36 mit .einer den dosierten Brennstoff
führenden Leitung 48 in Verbindung und ist beim dargestellten Beispiel mit der Kammer
32 über eine Drossel 37 verbunden, damit Luft über die Leitungen.36 und 48 zu den
Brennstoffeinspritzdüsen gelangen kann und ein .einwandfreies Arbeiten des Ventils
28 gewährleistet ist. Eine Feder 34 in der Kammer 35 bestimmt den Überdruck über
dem Brennstoffaustrittsdruck, bei dem das Ventil 28
öffnet und einen Rückfluß
des von der Pumpe 27 kommenden Brennstoffes zur .Pumpenzuflußseite freigibt.
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Von der Pumpe z7 strömt der Brennstoff durch eine Leitung 26' in ein
Ventilgehäuse 4o einer Steuervorrichtung R. Ein in dieses Gehäuse eingesetztes Ventil
39 beherrscht zwei Ausflußöffnungen 41 und 41' und ist mit einer Steuermembran 38
verbunden, die zwei Membrankammern C und D gegeneinander abschließt. Eine Drossel
44 verbindet diese beiden Kammern miteinander. Eine Feder 42 in der Kammer C kann
mittels einer Schraube 43 eingestellt werden und ist so gewählt, daß sie die Druckdifferenz
an der Membran 38 wenigstens angenähert gleichhält.
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Der durch die Drosselöffnungen 41 und 41' in die Kammer D eintretende
Brennstoff gelangt durch eine Leitung 46 zu einer weiteren Steuervorrichtung FC,
und zwar zunächst in ein Ventilgehäuse
45 dieser Vorrichtung, deren
Austrittsöffnungen 47 und 47' eine Dosierdrossel 52 beherrscht. Den durch diese
beiden Drosselöffnungen 47 und 47' aus dem Ventilgehäuse austretenden Brennstoff
nimmt eine Kammer E, auf, von der eine Leitung 48 zu einer Ringleitung 49 (Fig.
z) führt. An diese sind die einzelnen Brennstoffeinspritzdüsen 5 r über Leitungen
5o angeschlossen.
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Die Dosierdrossel 52 ist mittels einer Stange 53 an ein Stellglied
54 eines Fli-ehkraftpendels angeschlossen, dessen Gewichtsarme 55 gleichfalls an
dem Stellglied 54 angreifen und an Armen 56 eimer Welle 57 pendelartig gelagert
sind. Die Welle-57 ist in dem Gehäuse 25 (vgl. auch Fig. r) gelagert und an dem
aus dem Gehäuse herausragenden Ende 58 mit einer.Antriebsverzahnüng versehen.
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Ein Handhebel 6ö greift vermittels einer Stange 61 und eines Hebels
62 an einem Zapfen 63 mit einem Hebel 64 an. Das gabelförmige Ende dieses Hebels
liegt an einem Federteller 65 an, an den sich das eine Ende einer kegelförmig gewundenen
Schraubenfeder 66 abstützt, für deren anderes Ende ein an der Ventilstange 53 befestigter
Teller 67 vorgesehen ist. Durch Verstellen des Handhebels 6o wird der Federteller
65 auf der Ventilstange 53 verlagert und dadurch die Vorspannung der Feder 66 geändert.
Eine solche durch (willkürlichen) Eingriff von- außen verursachte Änderung der Federkraft
bedingt eine Störung des Gleichgewichtes am Fliehkraftpendel. Wird z. B. durch eine
Rechtsschwenkung des Hebels 6o die Vor-, spannung der Feder 66 erhöht, dann wird
das Ventil 52 gegen den Widerstand der Pendelgewichte 55 weiter geöffnet, so lange,
bis sich ein neues Gleichgewicht einstellt. Ein Ändern- der Federvorspannung -ist
also gleichbedeutend mit einer Änderung des sogenannten Einstellwertes des Drehzahlreglers,
d. h. jener Drehzahl, die das Fliehkraftpende155 gleichzuhalten bestrebt ist, indem
es sich auf ein Gleichgewicht bei der gewählten Drehzahl einzustellen trachtet.
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Die Leerlaufstellung des Drosselventils 52 kann mit Hilfe einer Schraube
68 genau eingestellt werden, während sich die größte Offenstellung dieses Ventils'
mittels einer zweiten Anschlagschraube 69 einstellbar begrenzen. läßt. -Die beiden
Steuervorrichtungen R und FC sind außer durch die Leitung 46 zwischen der Kammer
D und dem Ventilgehäuse 45 noch durch eine zweite Leitung 70 miteinander
verbunden. Diese führt von der Membrankammer C zur Kammer E und ist mit einer Drossel
71 ausgerüstet, deren Dtosselnadel 72 von einer Membrandose 73 od. dgl. als Funktion
von Druck und Temperaturänderungen verstellt wird. Dabei ist die Dose 73 an einer
Stelle anzuordnen, an der sie dem Staudruck und der Temperatur der dem Verdichter
und der Turbine zuströmenden Luft ausgesetzt ist.
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Die Steuerung arbeitet wie folgt: Im allgemeinen werden die Leitungskanäle
bis zu den Einspritzdüsen 51 mit Brennstoff gefüllt sein. Es ist indessen angenommen,
daß es kor dem Start leer ist. Dann ist -das Ventil 39 weit geöffnet und die Dosierdrossel
52 in Leerlaüfstellung. Nach Anwerfen- der Maschine wird Brennstoff durch die Leitungen
ä6, 26' und das Ventilgehäuse 4ö in. die Kammer D gefördert und diese Kammer also
mit Brennstoff gefüllt. Alsdann setzt der nachströmende Brennstoff seinen Weg durch
die Leitung 46 und die Drosselöffnungen 47 und 47' in die Kammer E fort, um von
dort durch die Leitung 48, den Ring 49 und die Leitungen 5o zu den Düsen
5 1 zu gelangen. Außerdem füllt sich durch die Drossel 44 auch
die Membrankammer C und weiter die Leitung 7o bis in die Kammer E hinein.
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Die Feder 42 in der Membrankammer C ist im Verhältnis zur Hubgröße
der Membran 38 so ausgelegt, daß innerhalb der Membranhübe die von der Feder 42
ausgeübten Gegenkräfte als in erster Annäherung konstant zu gelten haben. Demgemäß
hält die Membran 38 den Druckunterschied zwischen den beiden Kammern D und C konstant,
indem das Ventil 39 so eingestellt wird, daß der Druck in D .im Gleichgewicht ist
mit dem Gegendruck in C und der auf die Einheit der Membranfläche bezogenen Federkraft
42.
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Da von der Kammer D zwei einander parallele Wege zur Kammer E führen,
nämlich einmal über 46 und 47, 47''und zum anderen über 44, 70, 71, muß der Druckabfall
über 47 und 47' stets gleich der Summe der Druckabfälle über .4.4 und 71 sein. Da
der Druckabfall über 44 konstant bleibt, so gilt damit dies auch für die Durchflußmenge
durch 4.q.. Diese konstante Menge strömt auch durch 71, so daß der Druckabfall
über 71 sich umgekehrt zum Quadrat des von der Dose 73 eingestellten- Drosselquerschnittes
ändert. Die Steuervorrichtung R schafft also in D einen absoluten Druck, der nach
Maßgabe der eingestellten Vorspannung der Feder 42 größer ist als der Druck in C.
Gleidizeitig sorgt die Steuereinheit R für einen absoluten. Druck in C, der um so
viel .größer als der Druck in Eist, daß durch die Drossel 71 eine Menge strömt,
die durch die unveränderliche Drossel 44 und den über ihr herrschenden (konstanten)
Druckabfall bestimmt wird. Der Druckabfall über 47 und 47' ist demzufolge gleich
der Summe des konstanten Druckabfalles über 44 und dem veränderlichen Druckabfall.
über 71, und zwar veränderlich nach Maßgabe des Einflusses der Dose.73.
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Die durch die Drosselöffnungen 47 und 47' den Brennkammern zugeführte
Brennstoffmenge kann durch Ändern der Drosselquerschnitte 47, 47' und oder durch
Ändern des Druckabfalles (Druck in D abzüglich Druck in E) verändert werden. Die
Durchflußquerschnitte 47 und 47' beherrscht unmittelbar das Fliehkraftpendel 55,
wogegen den Druckabfall an dieser Stelle die .Steuereinheit R im Zusammenarbeiten
mit der Drossel 71 bestimmt.
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Um in einer gegebenen Flughöhe zu beschleu= nigen oder zu verzögern,
verstellt der Pilot den Handhebel 6o in der einen oder anderen Richtung. Dabei wird
über 64 und 66 die Drossel 52 verlagert und demgemäß der Durchflußquerschnitt bei
47 und 47' geändert. Gleichzeitig werden die Gewichtspendel 55 über die Stange 53
neu eingestellt.
Nach Maßgabe dieser Neueinstellung nimmt die Drehzahl
der Maschine auf einen Wert zu oder ab, der mit der durch die Stellung des Handhebels
6o bestimmten Brennstoffmenge im Einklang steht. Das Fliebkraftpendel hält die Drossel
52 in der neuen Gleichgewichtslage gegen die Kraft der Feder 66 bei der durch Hebel
6o vorgegebenen Drehzahl.
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Bei jeder mit dem Handhebel 6o verursachten Verstellung der Drossel
52 ändert sich augenblicklich der Druck in der Kammer D. Damit wird das Gleichgewicht
an der Membran 38 gestört und demzufolge das Ventil 39 unverzüglich so verstellt,
daß der Differenzdruck an der Membran 38 und also auch der Druckabfall über 47,
47' auf den durch die Vorspannung der Feder 42 vorgegebenen Wert zurückgeführt wird.
Dies gilt unter der Voraussetzung, daß der Drosselquerschnitt 71 ungeändert bleibt.
Für irgendeine gegebene Stellung der Dose 73 arbeitet also die Membran 38 mit dem
Ventil 39 im Sinne einer Gleichhaltung des Druckabfalles über 47 und 47'.
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Nimmt die Dichte der Luft ab, so wird von der den Verdichter antreibenden
Turbine bei gegebener Drehzahl eine kleinere Brennstoffmenge benötigt. Eine solche
Brennstoffmengenänderung verursacht die Dose 73, indem sie sich bei Abnahme der
Luftdichte ausdehnt und dadurch den Durchflußquerschnitt der Drossel 71 vergrößert,
d. h. ihren Druckabfall vermindert. Der Rückgang des Druckabfalles über 71 bedingt
aber auch eine Verkleinerung des Druckabfalles über 47 und 47' und damit schließlich
eine Minderung der den Brennkammern zuströmenden Brennstoffmenge. Durch Ausbildung
der den Durchflußquerschnitt 71 bestimmenden Drosselnadel 72 hat man es in der Hand,
für einen vollkommenen Dichteausgleich in dem Sinne zu sorgen, daß die Turbinendrehzahl
bei Höhenänderungen praktisch gleichbleibt, urid zwar bei derselben Stellung des
Fliehkraftpendels 55 und damit auch des Drosselventils 52. Wenn die Drosselnadel
72 Diehteschwankungen nur teilweise ausgleicht, so strebt die Turbine eine Drehzahl=
Steigerung an, so daß das Fliehkraftpendel und die Drossel 52 verstellt werden,
und zwar im Sinne der Einhaltung einer Turbinendrehzahl, die von ihrem bisherigen
Wert weniger abweicht als beim Fehlen jeder Dichteeinsteuerung.
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Die Anschlagschraube 69 zur Begrenzung des Drosselhubes 52 - bei willkürlicher
Drehzahlerhöhung - wird zweckmäßig so eingestellt, daß die größte Öffnung bei größter
Drehzahl und größter Luftdichte gegeben ist. Hierzu veranschaulicht das Diagramm
nach Fig. 3 angenähert die Brennstoffmenge als Funktion der Drehzahl bei großer
Luftdichte, d. h. also in Bodennähe. Nach der Kurve 75 ändert sich - beim gleichmäßigen
Arbei,len in Bodennähe - die erforderliche Brennstoffmenge als Funktion der Drehzahl.
Bei den üblichen Maschinen und Motoren der erwähnten Art ist diese Kurve angenähert
einer Potenzkurve dritten Grades, d. h. Q = e - n3. Die Gerade 76 ist die
Brennstoffpumpenkennlinie (Fördermenge als Funktion der Drehzahl). Die Hubbegrenzung
der Drossel 52 (Anschlag 69) versinnbildlicht die horizontale Gerade 77. Der Anschlag
wird zweckmäßig nach Maßgabe der für die maximale Turbinendrehzahl erforderlichen
Brennstoffmenge eingestellt. Gegebenenfalls kann auch eine etwas größere Brennstoffmenge
zugelassen werden. Die untere Grenzstellung der Drossel 5a (Anschlag 68). gibt die
horizontale Gerade 78 wieder. Der Anschlag 68 ist so einzustellen, daß die Gerade
78 die Kurve 75 an der Stelle der gewünschten Leerlaufdrehzahl der Turbine.in Bodennähe
schneidet.
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Arbeitet die Maschine z. B. mit einer Drehzahl von 5 - i o3 Umdr./min,
also am Punkt 79 der Kurve 75, und stellt der Pilot den Handhebel 6o auf z. B. i04
Umdr./min (Punkt 8o der Kurve 75), dann öffnet die Feder 66 die Drossel 52 bis an
den Anschlag 69. Der Druck in Kammer D fällt schnell ab, so daß auch der Differenzdruck
an der Membran 38 augenblicklich absinkt. Die Membran 38 greift, wie geschildert,
ein und führt durch öffnen des Ventils 39 den Differenzdruck wieder auf seinen Ausgangswert
zurück. Die Brennstoffzufuhr zu den Brennern steigt sprunghaft etwa senkrecht von
79 aus an (vgl. Pfeile in Fig. 3), und zwar bis dicht an die Pumpenkennlinie 76
heran und folgt dieser dann bis zu dem durch die Einstellung des Anschlages 79 vorgegebenen
Größtwert. Von da ab verläuft die Brennstofflinie .an der horizontalen 77 entlang
bis zu dem zur eingestellten Drehzahl (io4Umdr./min) gehörigen Punkt 8o der Kurve
75. Damit schließt das Fliehkraftpendel teilweise wieder die Drossel 52 und stellt
sich auf Gleichgewicht am Punkte 8o ein. Dieser liegt also etwas unterhalb der Horizontalen
77.
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Soll die Drehzahl wieder auf 5 - io3 herabgesetzt, also zum Punkt
79 zurückgekehrt werden, dann wird der Handhebel 6o in seine Ausgangsstellung zurückgebracht.
Das Fliehkraftpendel drückt dann die Drossel 52 gegen ihren Leerlaufanschlag 68.
Demzufolge steigt der Druck in Kammer D sprunghaft an, worauf die Membran 38 unverzüglich
das Ventil 39 zurückstellt und damit auch den Druckabfall über 52 auf seinen alten
Wert zurückführt. Mit der Schließbewegung der Drossel 52 bis an den Anschlag 68
fällt' die Brennstoffmenge vom Punkt 8o aus lotrecht bis zur Horizontalen 78 ab
und folgt dieser dann bis zum Ausgangspunkt 79. Mit Annäherung an diesen Punkt öffnet
die Feder 66 die Drossel 52 und stellt Gleichgewicht am Punkt 79 her, so
daß die Brennstofflinie von 78 aus ein wenig bis zu 79 ansteigt.
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Da mit abnehmender Dichte der für eine gegebene Drehzahl erforderliche
Brennstoff kleiner wird, so würde bei einer Beschleunigung im Höhenfluge - im Vergleich
zu denselben Betriebshedingungen in Meereshöhe - ein überreiches Brennstoff-Luft-Gemisch
' eingesteuert und die Temperatur viel zu hoch werden, wenn nicht die größte Brennstoffmenge
beim Beschleunigen .erheblich beschränkt wird.
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Bei Maschinen und Triebwerken der erwähnten Art ändert sich die zur
Aufrechterhaltung einer gegebenen
Drehzahl erforderlichen Brennstoffmenge
ungefähr direkt mit der Dichte der zugeführten Luft. Die Kurve 75' nach Fig. 4 (der
bei stetiger Drehzahl erforderliche Brennstoff) veranschaulicht die Beziehung von
Brennstoff und Drehzahlfür den Höhenflug, für daln bei irgendeiner Drehzahl die
Brennstoffmenge wesentlich kleiner als beim Flug in Bodennähe ist. Ohne Berücksichtigung
der Luftdichte besteht beim Beschleunigen in hohem Maße die Gefahr einer zu großen
Brennstoffmenge und damit der Überhitzung und Verbrennung der Turbinenschaufeln.
Dieser Gefahr begegnet die Steuerung gemäß der Erfindung,. indem mit Höhengewinn
der Druckabfall über der Drossel 52 verringert wird, und zwar dadurch, daß die Aneroiddose
73 sich ausdehnt und die Drosselnadel 72 den Durchflußquerschnitt bei 71 vergrößert,
so daß der Druckabfall über 52 gleichfalls vermindert wird. Demzufolge nimmt die
Brennstoffmenge bei gegebener Stellung der Drossel 52 ab. In der Anschlagstellung
am Anschlage 69 -ist mithin die größte Brennstoffmenge beschränkt, und zwar z.B.
auf einen durch die Horizontale 77' (Fig. 4) versinnbildlichten Wert. Dieser ist
beträchtlich kleiner als der Wert der Horizontalen 77 JA Fig. 3, z. B. etwa nur
halb so groß.
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Wenn in dieser Höhe der Handhebel 6o zur Drehzahlerhöhung von
79' auf 8o' verstellt wird, so öffnet die Drossel 52 weit, und die Brennstoffmenge
steigt (von 79) etwa lotrecht an bis zur Horizontalen 77', um dann an dieser entlang
den Punkt 8o' zu erreichen. Mit Annähern an diesen Punkt erteilt das Fliehkraftpendel
der Drossel 52 eine kleine Schließbewegung und stellt damit Gleichgewicht am Punkt
8o' her. Wäre ein Dichteausgleich nicht vorhanden, so würde beim Beschleunigen die
Brennstoffmenge bis zur Horizontalen 77 (Fig. 3) zunehmen und die Flammentemperatur
übersteigert werden.
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Beim Verzögern sinkt die Brennstoffmenge von 8o' lotrecht bis auf
die Horizontale 79' ab, um an dieser entlang den Ausgangspunkt 79' unter teil= weisem
öffnen der Drossel 52 durch das Fliehkraftpendel und damit den neuen Gleichgewichtszustand
zu erreichen.
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Bei den Leerlaufkennlinien nach den Fig. 5 und 6 handelt es sich um
eine Kurve 82 für die Leerlaufmengen durch die Drosseln 47, 47' (Drossel 52 am Anschlag
68) als Funktion der Flughöhe. Danach nimmt dieLeerlaufbrennstoffmenge mitwachsender
Höhe ab, und zwar auf Grund der geschilderten Ausgleichwirkung der Drosselnäde172.
Die horizontale Gerade 83 versinnbildlicht die Menge durch die unveränderliche Drossel
44 und die Drossel 71 in die Kammer E. Diese Menge bleibt im wesentlichen gleich,
weil außer einem gleichen Durchflußquerschnitt 44 auch der Druckabfall nach Maßgabe
der Einstellung der Feder 42 zwangweise gleichgehalten wird. Der konstante Nebenstrom
durch 44, 7o ergänzt bei allen Betriebszuständen den durch die Drosselöffnungen
47 und 47' in veränderlicher Menge zugeführten Brennstoff. Kurve 84 zeigt die gesamte
Leerlaufmenge, d. h. die Summe aus dem veränderlichen und dem konstanten Teilstrom.
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Bei der Bemessung der Leerlaufbrennstoffmenge ist zu bedenken, daß
in allen Flughöhen eine genügend kräftige Flamme gewahrt bleibt, um auch beim plötzlichen
Rückstellen der Drossel 52 mit dem Handhebel 6o in die Leerlaufstellung gegen ein
Auslöschen der Flamme geschützt zu sein. Aus diesem Grunde empfiehlt es sich, die
Leerlaufdrehzahl mit zunehmender Höhe heraufzusetzen. Für Einstellungen oberhalb
der Leerlaufstellung ist jedoch eine im wesentlichen gleichbleibende Drehzahl bei
Höhenänderungen erwünscht. Hieraus ergibt sich eine Schwierigkeit hinsichtlich der
Gestaltung der Aneroiddrosselnadel72 oder einer an deren Stelle vorgesehenen Drossel,
derart, daß diese eine Höhenkompensation sowohl im Leerlauf als auch bei größeren
Leistungen gewährleistet. Diese Schwierigkeit kann dadurch gelöst werden, daß der
konstante Zusatzteilstrom durch 44 und 71 verhältnismäßig klein gehalten wird. Nach
Kurve 82 (Fig. 5) nimmt die höhenabhängige Menge durch 47, 47' mit zunehmender
Höhe ab im Sinne einer in allen Höhen im wesentlichen gleichbleibenden Drehzahl.
Der dieser Brennstoffmenge (Kurve 82) überlagerte konstante Zusatzstrom ist in der
Höhe anteilmäßig (prozentual) größer als in Bodennähe, so daß die Leerlaufdrehzahl
mit der Höhe nach der in Fig. 6 veranschaulichten Kennlinie ansteigt. Diese kann
für manche Antriebe vorteilhaft sein und gilt für die Summe aus den beiden Teilströmen
und eine Drehzahl von etwa 3 - 1o3 Umdr./min in Bodennähe sowie für eine Drehzahl
von 6,5 - 1o3 Umdr./min im Höhenflug.
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Der Zusatzstrom ergibt eine ähnliche, aber schwächere Wirkung bei
größeren Leistungen. Die Brennstoffmenge durch 47, 47' nimmt nämlich mit steigender
Leistung zu. Der kleine konstant bleibende Zusatzstrom wird deshalb bei nennenswerten
Leistungen vernachlässigbar kein.
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Es empfiehlt sich, das Ventil 39 und die Drosselöffnungen 41, 41'
im Verhältnis zu den Drosselöffnungen 47, 47' für große Durchflußmengen zu bemessen,
damit der Hub der Feder 42 möglichst klein ausfällt und ein schnelles Ansprechen
beim Verstellen der Drossel 52 mittels Hebel 6o gewährleistet ist.
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Die dargestellte Ausführung gilt nur als eine beispielsweise Verwirklichung
der Erfindung. Diese ist also nicht auf alle Einzelheiten des Beispiels beschränkt.
Vielmehr sind im Rahmen der Erfindung mancherlei Abwandlungen möglich. So könnte
z. B. die Drossel 71 unveränderlich ausgeführt und die Drossel 44 gesteuert
werden. In einem solchen Falle ergeben sich veränderliche Druckabfälle bei 71 durch
Ändern der Durchflußmenge statt durch Ändern des Durchflußquerschnittes für eine
gleichbleibende Menge. In jedem Falle wird der Druckabfall von der Kammer D zur
Kammer E bei gegebener Stellung der Drossel 52 im Sinne der gewünschten Höhenkompensation
geändert. Desgleichen kommt die erfindungsgemäße Steuerung auch für eine direkt
von Hand oder selbsttätig einsteilbare
Brennstoffdosierdrossel
in Betracht. Die verschiedenen Möglichkeiten sind@nach Maßgabe der jeweiligen Umstände
und Erfordernisse zu wählen.