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Regelungseinrichtung für die Brennstoffzuführung bei Gasturbinen Die
Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung der Zufuhr flüssigen Brennstoffs
zu einer Gasturbine.
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Bei Gasturbinen treten Schwierigkeiten auf, wenn dem Triebwerk bei
einem plötzlichen Öffnen des. Brennstoffventils zuviel Brennstoff zugeführt wird,
ehe der Verdichter ebenfalls seine Förderung entsprechend vergrößern kann. In diesem
Fall gerät der Verdichter in einen instabilen Bereich, in den Bereich des Pumpens,
und das Triebwerk bleibt infolge ungenügender Luftzufuhr, Gemischüberfettung und
Erlöschen der Flamme unter Umständen stehen. Bei zu plötzlichem Anstieg der Brennstoffzufuhr
ändert sich das Verhält@iis von Brennstoff zu Luft in der Brennkammer zugunsten
des Brennstoffs. Dieses führt zu einem schnellen Anstieg der Temperitur, da nunmehr
durch die Verringerung des Luftüberschusses die kühlende Wirkung dieses Luftüberschusses
gleichfalls vermindert wird.
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Die Turbine am Auslaß der Brennkammer besitzt bekanntlich nur eine
begrenzte Schluckfähigkeit, die durch das Erreichen der Schallgeschwindigkeit in
den Eintrittsleitkanälen gegeben ist. Durch den plötzlichen Temperaturanstieg in
der Brennkammer dehnt sich das Gas stark aus, so daß die Turbine die Gas-Luft-Massen
nicht verarbeiten' kann. Der .Druck in der Brennkammer erreicht dabei Werte, die
über dem Verdichterenddruck liegen, so daß die Gas-Luft-Massen in die Austrittsseite
des Verdichters eintreten und der Verdichterförderung entgegenwirken. Unter diesen
Umständen bricht der Luftstrom zusammen, der Verdichter arbeitet im instabilen
Bereich
des Pumpens. Die hohen Temperaturen in der Brennkammer und vor der Turbine sind
sehr gefährlich und können bei längerer Dauer das Triebwerk zerstören. Man kennt
bereits Regler für Gasturbinen, bei denen ein Mengenregler, in dem die wirksame
Förderung einer-. vom Triebwerk angetriebenen Pumpvorrichtung mit konstanter Fördermenge
bei gegebener Drehzahl durch einen auf Druck ansprechenden Steuerkolben, der als
Überströmventil dient, geregelt wird, mit einer Einrichtung zur Regelung des Verhältnisses
von Brennstoff zu Luft, einem Gemischregler, die von der wirksamen Förderung der
Pumpeinrichtung durchströmt wird, kombiniert ist. In den Gemischregler ist eine
veränderliche Drossel eingebaut, die so eingerichtet ist, daB ein Druckunterschied
zwischen Einlaß- und Auslaßseite der Drossel hergestellt wird, ohne daß die Drossel
selbst durch diesen Druckunterschied beeinflußt wird. Der Druckunterschied wird
dazu benutzt, ein Ventil für einen Steuerkanal, in dem der Druck in Abhängigkeit
von den Arbeitsbedingungen geregelt werden kann, oder für einen anderen, dazu parallel
laufenden Kanal zu betätigen, wobei die Drossel in Abhängigkeit vom Verdichtungsdruck
des Verdichters des Triebwerks bzw. in Abhängigkeit von einem Vielfachen oder einem
Bruchteil des Verdichtungsdruckes gesteuert wird.
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Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Regeleinrichtung
zu schaffen, bei der das Überschreiten sowohl der Pumpgrenze des Verdichters als
auch der höchstzulässigen Brennkammer- bzw. Turbinentemperatur vermieden wird, was
mit den bekannten Einrichtungen nicht möglich ist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine die Kombination
folgender Merkmale aufweisende Regelseinrichtung: a) Eine vom Triebwerk angetriebene
Pumpeinrichtung für den Brennstoff mit konstanter Fördermenge bei gegebener Drehzahl,
b) ein auf Druck ansprechendes erstes Nebenschlußventil für die Regelung der Fördermenge
der Pumpe, das von der Differenz zwischen vollem und reduziertem Förderdruck gesteuert
wird, indem sein als Steuerkolben ausgebildetes Ventilglied auf der einen Seite
dem vollen, auf der anderen Seite dem durch unveränderliche Drosselstelle verminderten
Förderdruck ausgesetzt ist; c) ein in Reihe mit der Pumpe angeordneter Gemischregler
zur Regelung des Verhältnisses von Brennstoff und Luft; d) ein zweites zur Pumpeinrichtung
paralleles Nebenschlußventil, das von dem Druckunterschied betätigt wird, den eine
veränderliche, an ihrer Einlaßseite vom vollen Förderdruck der Pumpe beaufschlagte
Drosselstelle des Gemischreglers erzeugt, ohne daß die Drossel selbst davon beeinflußt
würde; e) ein zur Pumpeinrichtung im Nebenschluß liegender Steuerkanal, in dem das
zweite Nebenschlitßventil liegt und der mit der vom reduzierten Förderdruck beaufschlagten
Steuerkolbenfläche des ersten Nebenschlußventils in Verbindung steht, so daß der
reduzierte Förderdruck zum Steuern des ersten Nebenschlusses zwischen der unveränderlichen
Drosselstelle in der Pumpe und dem zweiten Nebenschlußventil abgenommen wird; f)
eine Steuerung der veränderlichen Drosselstelle im Gemischregler in Abhängigkeit
vom Verdichtungsdruck.
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In den Zeichnungen wird die Erfindung in einer beispielsweisen Ausführung
erläutert.
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Fig. i zeigt schematisch eine praktische Äusführungsform der Erfindung;
Fig. 2 ist ein Kurvenschaubild zur Erläuterung der entsprechenden Arbeitsbedingungen;
Fig.3 zeigt schematisch eine andere Ausführungsform; Fig.4 ist ein Schaubild zur
Darstellung der Arbeitsbedingungen der Einrichtung nach Fig.3. In der Fig. i ist
bei A eine vom Triebwerk angetriebene Pumpeinriclitung mit konstanter-Fördermenge
angedeutet, während :8 eine Einrichtung zur Regelung des Verhältnisses von Brennstoff
zu Luft, d. h. einen Gemischregler darstellt. Die Pumpe hat einen Läufer i i, der
gleichachsig fest auf der angetriebenen Welle 12 sitzt, wobei die beiden Teile gesondert
hergestellt, aber durch eine Verzahnung 13 miteinander gekuppelt sind. In einer
Bohrung des Läufers, die ebenfalls gleichachsig zu der Welle verläuft, ist ein Kern
14 angeordnet, der an einem Ende mit dem Pumpengehäuse 15 fest verbunden ist. Der
Läufer hat radiale Bohrungen 16, in denen Kolben 17 an ihren äußeren Enden durch
Querbolzen ig mit Gleitstücken 18 verbunden sind, die in gleitender Berührung mit
einer Bohrung 2o des Pumpengehäuses stehen; diese Bohrung liegt ausmittig zu der.Achse
der Welle 12. Wenn also die Welle 12 in Drehung versetzt wird, so lassen die Gleitstücke
18, indem sie in der Bohrung 2o umlaufen, die Kolben 17- in den Radialbohrungen
16 des Läufers hin und her gehen.
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Der Brennstoff wird aus dem Tank in einer Leitung 21 zu einem Kanal
22 im Kern 14 gefördert. Von hier tritt er durch Öffnungen 23 in die radialen Bohrungen
16 ein, wenn die Kolben 17 in ihrer äußersten Stellung stehen. Bei der Drehung des
Läufers und dem hierdurch bewirkten Rückgang der Kolben wird der Brennstoff durch
andere Öffnungen 24ä in einen Druckkanal 24 im Kern und von hier zu einer Druckleitung
25 gefördert.
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Innerhalb des Pumpengehäuses i5 befindet sich ein Kanal 26, der (wie
gestrichelt angedeutet ist) mit dem Förderkanal 24 in Verbindung steht; er enthält
einen Ventilkolben 27, der durch eine Feder 28 gegen den Druck in der Förderleitung
gehalten wird. Der Kanal 26 hat die Aufgabe, den Förderdruck zu der Fläche 29 eines
be*eglichen Ventilgliedes 30 zu bringen. Wenn die Pumpenförderung einen festgelegten
Druck erreicht, so öffnet sich das Ventil 27, um durch eine seitliche Öffnung
Brennstoff durchzulassen, so daß der
Druck auf eine Ringfläche 29
zurückwirkt, die an dem beweglichen' Glied 3o eines Überströmventils vorgesehen
ist. Der Förderkanal 24 steht außerdem über einen Kanal 3 i, der eine Verengung
32 enthält, mit einem Kanal 33 in Verbindung, der zu der entgegengesetzten
Endfläche 34 des überströmventilgliedes 30 führt. Beim Steigen des Drucks
im Förderkanal 24 über einen festgelegten Wert hinaus wird durch den Druckverlust
in der Verengung 32 mit Hilfe des Überströmventilgliedes 30 die Größe der seitlichen
Öffnung geregelt, die mit dem EinlaBkanal --2 in Verbindung steht. Dazu kann das
Ventilglied 3o an seinem oberen Ende hohl und mit V-förmigen Zacken 35 versehen
sein, zwischen denen Lücken liegen, die bei geeigneter Bewegung des Gliedes 3o die
Verbindung zwischen den Kanälen 24 und 22 herstellen. Wie die gestrichelten Linien
andeuten, stehen die Kanäle 26 und 22 nicht miteinander in Verbindung; nur wenn
der Förderdruck im Druckkanal 24 ein festgelegtes Maß überschreitet, beaufschlagt
er über den.Kanal 26 und das Ventil 27 die Ringfläche 29 des Steuerkolbens 3o, den
er nach unten drückt. Bei hinreichender Verschiebung des Steuerkolbens 3o kann die
Druckflüssigkeit aus dem Kanal 26
an den Zacken 35 des Überströmventilkolbens
3o vorbei zeitweilig zum Ansaugkanal 22 der Pumpe zurückfließen.
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Die Pumpe fördert nun durch die Leitung 25 in eine Kammer 36 des Gemischreglers.
Diese Kammer steht über eine Verengung 38 mit einer Leitung 37 in Verbindung, aus
der die Brenner in der Brennkammer des Triebwerks gespeist werden. Die Verengung
38 ist normalerweise offen, aber nur soweit es ein Ventilglied 39 gestattet, das
in Abhängigkeit vom Verdichtungsdruck des Verdichters oder einem Teil oder Vielfachen
des Verdichtungsdrucks beweglich ist. Das Ventilglied 39 ist im wesentlichen zylindrisch,
sitzt gleitend in der Verengung 38 und ist beiderseits ausgefräst, so daß gekrümmte
Flächen 39" entstehen, deren axiale Lage in der Verengung den wirksamenDurchflußquerschnittdurch
diese regelt. Somit stellt die Verengung 38 mit dem Gleitglied 39 eine veränderliche
Drossel dar.
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Durch die Ausfräsungen entsteht oben am Ventilglied 39 ein gegabeltes
Ende: An einem Bolzen 40, der die beiden Gabelenden verbindet, ist das eine Ende
einer Feder 41 befestigt, deren anderes Ende an einem Hebel 42 hängt, der weiter
unten beschrieben wird. Das Ventilglied 39 ist mit einem Kolben 43 fest verbunden,
der in einem Zylinder 44 läuft, der sich im Gehäuse 45 des Gemischreglers befindet.
Der Kolben hat eine enge Durchtrittsöffnung, die bei 46 angedeutet ist. Eine Bewegung
des Kolbens 43 ruft eine Bewegung des Ventilgliedes 39 in der Verengung 38 hervor
und verändert damit den wirksamen Querschnitt der Verengung und dadurch auch den
Druckabfall von der Kammer 36 zur Leitung 37, obgleich dieser Druckabfall, wie nachstehend
noch beschrieben wird, in der Folge wiederhergestellt wird.-Der durch'die Durchtrittsöffnung
46 tretende Brennstoff füllt den -Zylinder 44; dieser hat einen Auslaß 47, der durch
eine noch zu beschreibende Ventilöffnung 48 mit der Leitung 37 in Verbindung steht.
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Der Druckabfall über die veränderliche Drossel 38 wird durch Kanäle
49, 5o den gegenüberliegenden Flächen eines Kolbens 5 z mitgeteilt, der in einem
ringartigen Zylinder 52 arbeitet. Der Kolben 51 ist mit einer elastischen Membran
53 fest verbunden, die zwischen', der benachbarten Endfläche des Zylinders 52 und
dem unterbrochenen Randflansch 54 eines glockenförmigen Gliedes 55 eingespannt ist,
das im Gehäuse 45 festsitzt. Der Kolben 51 ist durch eine Feder 56 belastet, um
den Druckunterschied auszugleichen, wenn dieser einen festgelegten Wert hat.
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Wenn das nicht dargestellte Brennstoffventil plötzlich geöffnet wird,
um das Triebwerk zu beschleunigen, so besteht Gefahr, daß die Brennkammern zuviel
Brennstoff erhalten. Dadurch wird die zulässige Betriebstemperatur überschritten,
was in der Brennkammer eine Volumen- bzw. Druckzunahme .der Gase hervorruft, da
die Gase wegen der begrenzten Schluckfähigkeit der Turbine nicht schnell genug abströmen
können. Dabei kann der Brennkammerdruck größer als der Verdichtungsenddruck werden,
so daß ein Rückströmen der Gase in den Verdichter eintritt. Um das zu verhindern,
ist Vorsorge getroffen, daß die.auf eine plötzliche Öffnung des Brennstoffventils
folgende Brennstoffzufuhr zu den Brennkammern von einem festgelegten Vielfachen
oder Bruchteil des Verdichterdrucks abhängig ist.
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Wie die Fig. z schematisch zeigt, geschieht das, indem man den Verdichtungsdruck
durch einen Kanal 57 in eine Kammer 58 leitet, in der sich eine Druckdose 59 befindet.
Wenn daher der Verdichtungsdruck infolge Öffnung des Brennstoffventils zu steigen
beginnt, so wird die Dose zusammengedrückt. Dadurch dreht sich der Hebel 42 um seinen
Lagerzapfen 6o im Gehäuse 45, und der Spalt zwischen dem halbkugeligen Ventilglied
61 und der Ventilöffnung 48 wird größer. Dies erniedrigt den Druck in der Kammer
44, so daß der Kolben 43 unter der Wirkung des Drucks in der Kammer 36 entgegen
der Kraft der Feder 41 niedergehen kann. Dieses Niedergehen des Kolbens 43 und des
daran sitzenden Ventilgliedes 39 vergrößert den wirksamen Querschnitt der Drossel
38 entsprechend der Zunahme des Verdichtungsdrucks.
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Mit dem Niedergehen des Kolbens 43 nimmt auch die Zugspannung in der
Feder 41 zu. Dadurch wirkt eine Kraft auf den Hebel 42, welche die frühere Spaltgröße
zwischen dem halbkugeligen Ventilglied 61 und der Ventilöffnung 48 wiederherstellt,
-wobei aber das Ventilglied 39 sich in einer neuen Lage befindet, in der der wirksame
Querschnitt der Verengung 38 vergrößert ist.
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Gleichzeitig verringert der vergrößerte Querschnitt der Drossel den
Druckabfall an der Drossel. Der neue Druckabfall wird durch die Kanäle 49, 5o zu
dem Kolben 51 geleitet, der über einen Stößel 62 und einen bei 64 an dem glockenförmigen
Glied 55 angelenkten Arm 63 ein halbkugeliges Ventilglied
65 gegen
seine geschlossene Stellung hin bewegt.
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Der Arm 63 steht außerdem unter der Wirkung einer Feder 66, die mittels
einer Schraube 67 eine Einstellung der Federspannung ermöglicht.
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Wenn der Arm 63 das Halbkugelventil 65 nach seiner geschlossenen Stellung
hin bewegt, so verengt sich damit eine Ventilöffnung 68, wodurch ein von dem Raum
unterhalb des beweglichen Ventilgliedes 3o des Überströmventils über einen Steuerkanal
ioo zu der Pumpenspeiseleitung 2z führender Nebenweg teilweise abgesperrt .wird.
Dadurch steigt der Druck unter dem Überströmventilglied 30 und bewegt dieses
in der Richtung einer Verkleinerung des Querschnittes des Nebenschlußkanals 26 zur
Pumpenansaugöffnung. Auf diese Weise wird ein größerer Teil der Pumpenförderung
durch die Leitung 25 zu den Brennern geleitet, wodurch die zuvor eingestellte Druckdifferenz
an der Drossel 38 wiederhergestellt wird. Der Kolben 51 kann daher zurückgehen,
und das Halbkugelventil 65 nimmt gegenüber der Öffnung 68 eine Stellung ein, bei
der der Brennstofffluß von der Pumpe, der den Druckunterschied an der Drossel 38
wiederherstellte, aufrechterhalten wird.
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Mit anderen Worten: Während das Ventil 65, 68 geschlossen ist, wird
der Förderdruck von der Pumpenkammer 24 her, nach seiner Herabminderung durch die
unveränderliche Drosselstelle 32, durch den Kanal 33 auf die Unterseite 34 des Kolbens
30 geleitet. Wenn aber das Ventil 65, 68 öffnet, so wird der auf die Fläche
34. -wirkende Druck erniedrigt, da das Druckmedium im Kanal 33 durch den Steuerkanal
ioo und das offene Ventil 65, 68 entweichen kann. Danach fließt das Druckmedium
durch die Leitung 21 zu der Saugkammer 22 der Pumpe zurück.
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Da bei verschiedenen Pumpendrehzahlen sich der volle Förddrdruck der
Pumpe und selbstverständlich auch der verminderte auf der strömungsabwärts gerichteten
Seite der Drosselstelle 32 herrschende Förderdruck, der der Endfläche 34 des Kolbens
30 zugeführt wird, ändern, sind der volle und der verminderte Förderdruck
bei allen Pumpendrehzahlen voneinander abhängig. Um diese Abhängigkeit nutzbar zu
machen, ist es wichtig, daß der der Endfläche 34 zugeführte Druck durch die Drosselstelle
32 zwischen dieser und dem Pumpenauslaß herabgesetzt wird. Die Drücke in anderen
Teilen der Anlage sind ebenfalls von der Pumpendrehzahl abhängig. Das Ventil 65,
68 bewirkt eine Korrektur des auf die Endfläche 34 wirkenden Drucks, um bei Beschleunigung
des Triebwerks in der Brennstoffanlage einen Ausgleich für die nicht im gleichen
Verhältnis steigenden Fördermengen von Pumpe und Verdichter zu schaffen. Diese Mengenänderungen
stehen, wie weiter oben ausgeführt wurde, wegen der Drosselwirkung der Turbine nicht
im gleichen Verhältnis zueinander. Durch die Druckverminderung mittels der unveränderlichen
Drosselstelle 32 kann während--des normalen Laufs des Triebwerks ein bestimmtes
Verhältnis zwischen den Fördermengen der Pumpe und des Verdichters aufrechterhalten
werden. Dieses Verhältnis wird während einer Beschleunigung automatisch und zeitweilig
verändert, während hinterher das bestimmte Verhältnis wiederhergestellt wird. Wollte
man, wie in früheren Vorschlägen, auf das Überströmventil 30, 35 eine Feder wirken
lassen, so würde sich dieses Verhältnis ändern, so daß das Ventil nicht unter allen
Betriebsbedingungen in der gewünschten Weise wirken würde.
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Diese Verminderung des Förderdrucks mittels der Drosselstelle 32,
ohne Mitwirkung einer auf das Ventilglied 30, 35 wirkenden Feder, stellt ein neues
und für den Erfolg der erfindungsgemäßen Anordnung entscheidendes Merkmal dar.
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Während einer Beschleunigung des Triebwerks wird durch den steigenden
Verdichtungsdruck das Ventil 48, 6 1 geöffnet, was auf den Kolben 43 so einwirkt,
daß er die Drossel 38 weit zu öffnen strebt. Die hieraus resultierende zeitweilige
Verminderung des Druckunterschiedes an der Drossel 38 wird aber am Kolben 5 i dazu
benutzt, den Brennstoffdurchgang durch die Öffnung 68 aus der Leitung ioo zurück
zur Leitung 21 zu vermindern, wodurch die Pumpe dazu gebracht wird, einen größeren
Teil ihrer Förderung der Leitung 25 zuzuführen, um den Druckabfall an der Drossel
38
wiederherzustellen. In diesem Zustand wird die Brennstoffzufuhr zur Leitung
37 erhöht, um ein Brennstoff-Luft-Verhältnis aufrechtzuerhalten, bei welchem das
Triebwerk dauernd unterhalb der Pumpgrenze des Verdichters arbeitet.
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Der Hebel 42 wird nicht nur durch die Feder 41 abwärts gezogen, sondern
auch durch eine bei 71 einstellbar angehängte Feder 7o nach oben gezogen, wodurch
die Spannung der Feder 41 eingestellt werden kann.
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Diese Arbeitsbedingungen werden durch das Schaubild der Fig.2 veranschaulicht,
in dem die Brennstoffmenge (beispielsweise in Litern je Stunde) über dem Verdichtungsdruck
aufgetragen ist. Dieser Verdichtungsdruck ist natürlich bei jeder gegebenen Flug-
bzw. Meereshöhe von der Turbinendrehzahl abhängig. Die Kurven C und D stellen die
Betriebskennlinie und die Pumpgrenze des Verdichters in Meereshöhe Null dar. Man
erkennt, daß im unteren Drehzahlbereich, d. h. bei geringem Verdichtungsdruck, durch
ein plötzliches Öffnen des Brennstoffventils eine so große Biennstoffmenge geführt
werden kann, daß ein Gasrückstrom zum Verdichter hin einsetzt, bevor das Triebwerk
sich genügend beschleunigen kann, um die Fördermenge des Verdichters zur Verbrennung
des vermehrten Brennstoffs hinreichend zu vergrößern. Die erfindungsgemäße Steuerung
der Brennstoffzufuhr wird durch die Linie E veranschaulicht. Aus ihr erkennt man,
daß die vermehrte Brennstoffzufuhr, die sich aus einem plötzlichen Öffnen des Brennstoffventils
ergibt, auf einen Wert herabgesetzt wird, bei dem ein Gasrückstrom zum Verdichter
hin vermieden wird.
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Von mittleren Drehzahlen, d. h. von mittleren Verdichtungsdrücken
an steigt die Kurve D steil an. Um auch bei diesen Drehzahlen hohe Beschleunigungen
erreichen
zu können, ist Vorsorge getroffen, daß das Ventilglied 39 in diesem Drehzahlbereich
eine Stellung einnimmt, in der die Drossel 38 der Brennstoffmenge, die zur Leitung
37 weiterströmt, einen kleinsten Widerstand entgegensetzt. Dies wird durch den steileren
Teil der Linie E veranschaulicht.
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Um zu verhindern, daß die Brenner mehr Brennstoff erhalten, als das
Triebwerk bei einer festgelegten Höchstdrehzahl braucht, ist mit der Pumpenwelle
12 eine Scheibe 72 durch Kugeln 73, die in Winkelabständen um die Welle herum verteilt
sind und in Längsnuten von Welle und Scheibe eingreifen, drehfest verbunden. Der
Raum zwischen den Kugeln 73 steht durch einen Kanal 74 mit der Speiseleitung 21
zur Pumpe in Verbindung. Diese Verbindung geht über eine Membrankammer 75, einen
freien Raum 76, eine Kammer 77 und einen Kanal 78. Die Scheibe 72 hat radiale Bohrungen
79, in denen durch die Fliehkraft ein Druck erzeugt wird, der durch eine Ringnut
8o im Pumpengehäuse 15 und einen Kanal 81 in die gegenüberliegende Membrankammer
82 weitergeleitet wird.
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Die die beiden Kammern 77 und 82 scheidende Membran 83 steht unter
Spannung durch eine Zugfeder 84, die bei 85 einstellbar befestigt ist. Eine Druckfeder
86 spannt einen bei 88 drehbar gelagerten Hebel 87 derart, daß er ein Ventil 89
in einem Kanal 99 zu schließen strebt. Dieser Kanal 9o ist von dem Kanal
31 abgezweigt, in dem die Drosselstelle 32 liegt..Wenn Gefahr besteht, daß die Höchstdrehzahl
überschritten wird und der Druckunterschied in den Membrankammern 77 und 82 ein
festgelegtes Maß überschreitet, wie es durch die Feder 84 eingestellt wird, so dreht
ein Stößel g1, der an der Membran 83 anliegt, den Hebel 87, so daß sich das Ventil
89 öffnet und einem Teil des Brennstoffs in der Leitung 33 durch die Kammer
77 und den Kana178 den Weg zur Saugleitung zurück freigibt. Dadurch vermindert sich
der Druck unter dem Überströmventil 3o, das dadurch einen größeren Teil der Pumpenförderung
in die Ansaugleitung zurückfließen läßt. Unter diesen Bedingungen wird also die
Brennstoffmenge nur durch die Pumpendrehzahl gesteuert, die die Regelung des Verhältnisses
von Brennstoff und Luft, d. h. den Gemischregler, ausschaltet.
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Die weiter oben beschriebene Brennstoffregelung bei Beschleunigung
des Triebwerks, die nur von dem Verdichtungsdruck abhängig ist, arbeitet in großen
Höhen nicht zufriedenstellend, da diese Regelung des Brennstoff-Luft-Verhältnisses
die Höchstdrehzahl des Triebwerks begrenzt. Dies wird aus der Fig. 4 deutlich.,
in der die Kurven C und D' die Kurven darstellen, die für eine bestimmte
Flughöhe den Kurven C und D entsprechen. Wie man sieht, wird die Kurve E von der
Kurve C geschnitten. Man kann also die Drehzahl des Triebwerks, der ein bestimmter
Verdichtungsdruck entspricht, nicht über den Wert steigern, der dem Schnittpunkt
der beiden Kurven entspricht., Mit zunehmender Höhe muß man also die Kurve E verändern,
indem man ihren steilen Anstieg näher an den Ausgangspunkt verlegt, so daß sie zwischen
den Kurven C und D' verläuft, wie es das Schaubild darstellt. Dieses läßt
sich durch die in Fig. 3 dargestellte, auf Druck ansprechende Anordnung erreichen,
mit der eine Regelung des Verhältnisses von Brennstoff zu Luft in Abhängigkeit von
dem Druckverhältnis des Verdichters möglich wird.
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Die auf Druck ansprechende Anordnung gemäß Fig. 3 enthält eine Druckdose
12o, die mit einer zweiten, kleineren Dose 122 einen Boden 121 gemeinsam hat. Die
zweite Dose ist luftleer gemacht. Der Boden 121 trägt ein bewegliches Ventilglied
r23, dieses verschließt bei festgelegtem Druckverhältnis den Auslaß einer Venturidüse
12q., die sonst eine Verbindung zwischen dem Innern der Dose 120 und dem Verdichterauslaß
durch einen Kanal 125 herstellt. Die Einschnürungsstelle der Venturidüse steht mit
einem Ringraum 126 in Verbindung, der andererseits durch einen Kanal 128 mit der
Kammer 58 in Verbindung steht. Wenn also das Ventil 123 offensteht, so wird der
statische Druck in der Venturiverengung zur Kammer 58 weitergeleitet. Ist es aber
geschlossen, so wird der Verdichtungsdruck in die Kammer 58 geleitet.
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Der Druck aus dem Kanal 125 wird außerdem über ein einstellbares Nadelventil
r27 zu den Außenflächen der Dosen 12o und 122 geführt, so daß der Druck in der die
Dosen umgebenden Kammer auf das Dosenpaar in Richtung auf ein Schließen des Ventils
123 einwirkt. Die Luft dringt nach dem Durchströmen des Nadelventils 127 durch eine
verengte öffnung 129 aueh in das Innere der Dose 120 ein, die über einen Kanal 130
mit der Ansaugseite des Verdichters in Verbindung steht.
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Während einer starken Beschleunigung des Triebwerks nimmt das Druckverhältnis
des Verdichters mit der Drehzahl zu. Während das Ventil 125 offensteht, wird ein
niedrigerer Druck als der Verdichtungsdruck aus der Einschnürstelle des Venturirohrs
124 in die Kammer 58 geleitet. Dieser niedrigere Druck ist so bemessen" daß dauernd
eine Brennstoffmenge fließt, die unterhalb der kritischen Grenze für das Pumpen
des Verdichters des Triebwerks liegt. Gleichzeitig wirkt ein verminderter Wert des
Verdichterdrucks auch auf das Äußere des Dosenpaares 120, 122 ein. Bei einem Wert
des Verdichterdruckverhältnisses, bei dem ein plötzliches Ansteigen der Brennstoffmenge
noch kein Pumpen des Verdichters hervorruft, schließt dieser Druck das Ventil 123.
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Wenn sich das Ventil 123 schließt, so steigt der Druck in der
Kammer 58 auf den tatsächlichen Wert des Verdichterenddruckes an, da die Luftströmung
im Venturirohr zum Stillstand kommt. Dadurch wird die Drossel 38 weiter geöffnet
und infolgedessen die dem Triebwerk zugeführte Brennstoffmenge vergrößert.
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Da sich das Ventil 123 unter dem Einfluß des Verdichterdruckverhältnisses
schließt, das seinerseits von der Drehzahl des Triebwerks abhängt, wird sich die
relative Lage' des nach oben abgeknickten Teils der Kurve E zur Kurve
D bzw. D',
die die Put,ipgrenzen des Verdichters für verschiedene
Flughöhen.
darstellen, bei keiner Höhe ändern.
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Will man den Gemischregler an irgendein gegebenes Triebwerk anpassen,
so kann man das Nadelventil 127 so einstellen, daß sich das Ventil r23 bei einem
passenden Druckverhältnis des Verdichters schließt.