KR850000936B1 - 풍동터어빈 날개피치 제어시스템 - Google Patents

풍동터어빈 날개피치 제어시스템 Download PDF

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유나이티드 테크놀로지스 코오포레이숀
멜빈 피 · 윌리엄스
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Abstract

내용 없음.

Description

풍동터어빈 날개피치 제어시스템
제1도는 본 발명의 풍동터어빈 날개피치 제어시스템의 한 양호한 실시예의 개략도.
제2도는 본 발명의 날개피치 제어시스템의 다른 양호한 실시예의 개략도.
본 발명은 풍동터어빈 관한 것이며 특히 가변피치 풍동터어빈 날개의 피치를 선택적으로 조절하는 시스템에 관한 것이다.
성능을 증진시키기 위해서 풍동터어빈은 종종 가변피치 날개를 지닌다. 이러한 날개의 피치가 그 종축 주위의 날개의 선택적인 회전에 의해서 조절되어 풍동터어빈이 여러가지 바람조건에서 최적을 효율을 이루게 하며 풍동터어빈의 시동을 돕고 날개피치를 최대로하거나 페더링(feathering)에 의해서 고속의 바람속도에서 풍동터어빈의 과속작동을 방지시킨다.
여러가지 장치와 제어시스템이 풍동터어빈 날개의 피치를 변화시키도록 제시되어 왔다. 이러한 하나의 시스템이 본 발명의 양수인에게 양도된 체니등의 미합중국 특허 제4,083,651호에 소개된다. 이러한 시스템은 풍동터어빈 날개를 비틀도록 풍동터어빈의 회전자속도에 상응하여 진자를 원심적으로 사용하여 풍동터어빈의 작동범위를 통하여 날개피치를 조절한다. 이러한 시스템의 날개피치 조절범위가 진자의 원심력에 상위하는 범위내로 제한되고 시스템의 작동계수에만 의존하여 자동조절되기 때문에 필요에 따라 무력하게 하는것이 불가능하다. 풍동터어빈 날개비치의 계속적인 제어를 제공하기 위해서, 유압유체가 가변피치 풍동터어빈 날개에 작동되게 연결된 유압액튜에이터로 선택적으로 공급되고 배출되는 유압제어시스템을 지니는 것이 요구된다. 이러한 일반적인 원칙으로 작동하는 유압제어시스템이 미합중국 제2,611,440호, 제2,809,702호, 제3,004,608호 및 제3,163,233호에서 발견되는 유압프로펠러 날개제어시스템과 같은 항공기프로펠러용 피치 제어시스템에서 사용되어 왔다. 이러한 특허에서 도시된 시스템은 일반적으로 정상의 피치조절 및 비상페더링 작동형태로 하나의 기계적인 이동을 통하여 그 종축주위로 일치되게 프로펠러날개를 회전시키는 하나의 유압모터를 사용한다. 이러한 시스템에서 주 펌프로부터의 유압유체가 정상의 피치조절을 위해 모터로 공급된다. 제2의 펌프가 주 펌프의 정지시 또는 페더링을 위해 모터에 가입된 유압유체를 공급한다. 여러가지 이유로 이러한 프로펠러 제어시스템이 가변피치 풍동터어빈과 함께 사용되기에 완전히 적당하지 못하다. 그런데 일예로, 가변피치 풍동터어빈에서 터어빈을 이동날개와 무관하게 제공하여 그 능력이 그곳에 소개되는 전체의 유압시스템과 기계적인 이동의 중복없이 상기에 언급한 종래의 특허의 어떤것으로도 이루어지지 않는 터어빈을 제공하는 것이 요구된다. 물론 이러한 중복이 경제적으로 허용되지 않고 터어빈 허브에 무게를 더하여 터어빈 효율을 크게 감소시킨다. 더우기 비상날개 페더링을 제어하는 피치제어시스템의 한부분에서 부가작동을 제공하여 시스템의 수평조절 제어부분중 하나의 오작동에 기인하여 터어빈 손상위험을 최소화시키는 것이 요구된다. 페더링 제어시스템부분의 이러한 부가작동은 이러한 시스템의 중복없이 상기의 특허에서 도시된 시스템으로 명백하게 얻어질 수 없다. 더우기 시스템의 이러한 부가적인 페더링 제어부분이 서로로부터 유압적으로 격리될 수 있어야하고 따라서 누유에 위한 감압에 기인하는 하나의 페더링 제어시스템의 오작동이 다른 또는 지지페더링 제어시스템에 불리한 영향을 주지는 않는다. 상기의 특허의 프로펠러 날개피치 제어시스템이 이러한 독립적이고 부가적인 페더링 제어에 부적당하고 부적합하다.
다른 항공기 프로펠러 제어시스템이 미합중국 특허 제2,505,206호, 제2,556,700호 및 제2,507,671호에 소개된다. 상기에서 언급된 이러한 시스템이 일치된 다수의 항공기 프로펠러 날개의 피치조절 및 페더링작동을 제공한다. 상기 특허의 시스템과 유사하게 종래의 특허의 시스템도 날개페더링을 위한 주펌프에 대한 예비로서 어큐뮬레이터 또는 부도의 유압공급원을 사용한다. 그러나 어큐뮬레이터의 사용이 어떤 방법으로도 각각의 날개의 독립적인 피치조절과 페더링을 위한 유압적으로 격리되는 유압공급이 요구되는 풍동터어빈 날개피치 및 페더링제어에 이러한 시스템을 적응시키는 것이 불가능하다.
따라서 본 발명의 주목적은 종래의 풍동터이빈 및 프로펠러 날개피치 제어시스템의 결점을 극복하는 풍동터어빈 날개피치 제어시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 각각의 풍동터어빈 날개가 피치조절 및 페더링 작동형태로 독립적으로 작동되는 풍동터어빈 날개피치 제어시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 독립적인 부가의 페더링 제어장치를 지니는 풍동터어빈 날개피치 제어시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 풍동터어빈의 성능을 최소로 감소시키고 경제적으로 가능한 풍동터어빈 날개피치 제어시스템을 제공하는 것이다.
이런저런 목적이 첨부된 청구범위와 첨부된 도면과 연관된 하기의 상세한 철명으로부터 쉽게 명백해진다.
본 발명의 풍동터어빈 날개피치 제어시스템이 그 종축주위에서 날개를 회전 구동시키기 위해 각각의 풍동터어빈 날개에 작동되게 연결된 다수의 유압액튜에이터를 지닌다. 양호한 실시예에서. 적어도 2개의 이러한 액튜에이터가 각각의 날개를 구동시켜서 하나의 액튜에이터 또는 그곳에 유체를 공급하는 유입, 시스템이 제2의 액튜에이터에 의해서 보상된다. 더우기 시스템은 터어빈이 정지되거나 고속의 풍속조건하에서의 과속보호가 요구되는 곳에서와 같이 정상의 날개피치 조절 및 날개의 페더링을 위해 액튜에이터로 공급되는 제 1 의 부가적인 제2의 유압공급원을 지닌다. 제1 및 제2의 유압공원으로부터의 유체가 분배밸브에 의해서 날개액튜에이터에 연결되고, 그 밸브의 스풀이 날개의 회전에 의해서 중립상태로 되도록 날개에 기계적으로 연결된다. 시스템은 제1의 유압공급원으로부터 분배밸브로의 유압유체의 공급을 제어하는 제1의 제어장치 및 부가적인 제2의 유압공급원으로부터 분배밸브로의 유압유체의 공급을 제어하는 제2의 제어장치를 사용하여 제2의 유압공급원의 하나로부터의 유체가 각각의 날개와 연결된 다른 제2의 유압공급원이나 액튜에이터와는 완전히 독립적으로 각각의 터어빈 날개와 연결된 적어도 하나의 액튜에이터에 공급된다. 따라서 날개액튜에이터 또는 제2의 유압공급원이 파괴되면 나머지 액튜에이터가 유압공급원의 오작동에 기인한 감압되는 위험없이 날개의 페더링을 수행한다. 또한 제어시스템이 페더링 위치로 날개를 기계적으로 고정시키는 서보 작동되는 고정장치와 고속의 퐁속조건에서의 터어빈을 위한 어떤 지지구조물과 날개의 충격위험을 최소화시키기 위해 수직으로부터 경사지게 돌출하도록 터어빈 날개선단의 평면을 고정시키는 서보작동 쇄정장치를 지닌다.
제1도를 참조하면, 본 발명의 제어시스템이 지저부재(20)(25)로부터 외부로 형성된 한쌍의 가변피치 풍동터어빈 날개(10)(15)와 함께 도시된다. 본 발명의 제어시스템이 한쌍의 풍동터어빈 날개에 결합된 상태가 도시된지만, 이러한 제어시스템은 여러개의 날개에도 동일한 방법으로 사용될 수 있다. 날개를 페더링시키거나 피치를 증가시키기 위해 날개(10)는 그 종축주위에서 반시계방향으로 회전되고 날개(15)는 시계방향으로 그 종축주의에서 회전된다(기저부재(20)(25) 위에 화살표로 도시됨.) 이러한 날개(10)(15)의 회전은 다수의 유압액튜에이터(30)내지 (45), 즉 날개(10)을 구동시키는 액튜에이터(30)(35) 및 날개(15)를 구동시키는 액튜에이터(40)(45)에 의해서 실행된다. 액튜에이터는 분배장치(55)를 통하여 제1 유압공급원(50)으로부터의 유체의 흐름이 제1의 제어장치(60)에 의해서 제어된다. 대형날개의 피치조절이나 페더링동작이 요구될때와 같이, 액튜에이터(30)내지 (45)에 의한 유체의 수요가 제1 유압공급원(50)의 공급량을 초과하면, 유체가 부가의 제2 유압공급원(65)로부터 분배장치(55)를 통하여 공급된다. 제2 유압공급원(65)로부터의 유체공급에 대한 제어가 제2 제어장치(70)에 의해서 실행된다. 액튜에이터(30)내지 (45)와 날개사이의 기계적인 연결부의 무게를 최소로 하기 위해 액튜에이터가 회전날개 허브위에 설치되는 것이 바람직하다. 고정 및 회전유체도관의 결합부를 최소로 하기 위해서, 제1 유압공급원(50)을 제와한 본 발명의 전 제어시스템이 회전허브위에 위치된다. 제1의유 압공급원(50)은 고정의 풍동터어빈 엔진실(도시안됨) 또는 다른 고정구조물에 위치되고 제어시스템의 제1 제1의 유압공급원과 나머지 부분사이의 연결은 회전-고정 결합면(75)를 가로질러 이루어진다.
액튜에이터(30)내지 (45)를 참조하면 이러한 각각의 액튜에이터는 연결봉(90)이 날개의 기저부재에 연결되고 왕복동 피스톤(85)를 둘러싸는 이중작동 시린더(80)를 지닌다. 시린더에는 피스톤의 왕복운동을 위하여 통상의 방법으로 유체가 공급되고 배출된다. 시린더는 그 단부(95)가 허브에 회전가능하게 연결되고, 연결봉은 날개의 기저부재인 연결부(100)에 날개 기저부재에 대하여 회전가능하게 설치되어 피스톤의 한측면으로의 유체공급과 피스톤의 다른 측면에서의 유체배출을 통해서 피스톤이 직선이동을 하게 되고, 따라서 그 종축에 대하여 날개를 회전시킨다. 시린더는 분배장치(55)에 연결되어 유체가 공급되거나 배출되며, 그 분배장치는 분배밸브(105)내지 (120)을 지닌다. 따라서 액튜에이터(30)가 분배밸브 (105)에 라인(125) 및 (130)을 통하여 연결되고액 튜에이터(35)는 분배밸브(110) 라인(135) 및 (140)을 통하여 연결되며, 액튜에이터(40)은 분배밸브(115)에 라인(145) 및 (150)을 통하여 연결되고 액튜에이터(45)는 분배밸브(120)에 라인(155) 및 (160)을 통하여 연결된다. 분배밸브(110)및 (120)이 주공급라인(165), 라인(370) 및 (170) 및 (175)를 통하여 제1의 유압공급원(50)에 연결되고 라인(170) 및 (175)를 통하여 제2의 유압공급원(320)에 연결되며 주 배출라인(185)과 분기배출라인(190), (195) 및 (202)을 통하여 오일탱크(180)에 연결된다. 유사하게 분배밸브(105) 및(115)가 라인(165), (370), (205) 및 (200)을 통하여 제1의 유압공급원(50)에 연결되고 라인(200)및 (205)을 통하여 부가의 제2의 유압공급원(65)의 어큐뮬레이터(325)과 주배출라인(185)과 분개배출라인(202)을 통하여 오일탱크에 연결된다.
도시된 바와같이 각각의 분배밸브는 상기에 설명된 유체공급 및 배출라인에 연결된 포트를 지니는 밸브하우징(215)을 지닌다. 또한 이러한 분배밸브는 상응한 밸브하우징을 선택적으로 위치시키고 상기의 유압액큐에이터의 상응한 하나와 여러가지 유압유체공급 및 배출라인 사이의 연결을 제공하는 스풀(220)을 지닌다. 따라서 예로서 분배밸브(110) 및 (120)의 스풀(220)이 상응한 밸브하우징내의 최좌당으로 이동될때, 피치증가 방향으로 날개(10,15)를 회전시키기 위하여 피스톤을 이동시키도록 액튜에이터(35)(45)의 라인(135)(160)에 라인(170)(175)이 연결되어 유체가 공급되며, 액튜에이터(35)(45)의 라인(140)(155)이, 분배밸브(110)(120)로부터 오일탱크로 연결되는 라인(190)(185)(195)(202)과 통하게 되어 유체가 오일탱크로 배출된다.
액튜에이터(30)및 (40)도 유사하게 분배밸브(105) 및(115)에 의해서 제어되어 유체의 공급과 배출이 행해진다. 도시된 것과 같이, 분배밸브(110) 및 (120)의 스풀이 각각 연결봉(225) 및 (230)에 의해서 분배밸브(105) 및(115)의 스풀에 기계적으로 연결된다. 따란서 분배밸브(110)및 (120)의 수풀이 상기의 심시예에서 도시된 것과 같이 왼쪽으로 이동될때, 분배밸브(105) 및 (115)의 스풀은 왼쪽으로 이동되어 액튜에이터(35) 및 (45)에의 유체공급 및 배출과 같은 방법으로 액튜에이터(30) 및 (40)에의 유체공급과 배출이 행하여진다. 따라서 분배밸브(105)및 (115)의 스풀(220)이 왼쪽으로 이동되면서, 라인(200) 및 (205)가 라인(130) 및 (145)에 연결되어 날개의 피치를 증가시키는 방향으로 액튜에이터(30)(40)가 작용한다. 액튜에이터(30)(40)의 라인(125)(150)은 분배밸브(105)(115)의 라인(185)(202)를 통하여 오일탱크(180)으로 유체가 배출된다.
물론 각 분배밸브의 스풀이 오른쪽으로 이동하면 상기와 반대로 각 액튜에이터가 작용하여 각 날개는 피치가 감소하게 된다.
분배밸브의 스풀은 한쌍의 유압서보 액튜에이터(240)(245)로 구성된 서보장치(235)에 의해서 구동되는데 그 구성 및 작용은 다음과 같다. 즉, 각 서보액튜에이터의 피스톤(247)의 연결봉은 제1도에 도시된 바와같이 각각 링크(250)에 고정되게 연결되고 링크(250)는 T형링크(252)에 고정되게 연결되며, T형링크(252)는 링크(255)(260)와 렐버(265)(270)의 일단에 연결되고 레버(265)(270)의 타단은 날개(10)(15)의 기저부재(20)(25)와 돌출부(285)(290)에 링크(275)(280)에 의해서 선회가능하게 연결되며 레버(265)(270)의 중간에 분배밸브의 스풀의 연결봉(225)(230)의 중앙부가 선회가능하게 연결된다. 따라서 레버(265)(270)에 의하여 각 분배밸브의 스풀에 기계적인 입력신호와 날개(10)(15)로부터의 피이드백 신호가 전달된다. 즉 상기 실시예에서 입력신호에 의해 스풀이 왼쪽으로 이등하면 처음에는 레버(265)(270)가 각각 링크(275)(280)에 대하여 힌지부 주위를 시계방항과 반시계방향으로 각각 회전한다. 그뒤 날개가 피치증가 방향으로 선회하면 각 레버(265)(270)는 각각의 링크(255)(260)에 대해서 링크(275)(280)에 의해 시계방향과 반시계방향으로 각각 회전하게 되어 각 스풀은 오른쪽으로 이등하게 되며, 소정의 피치로 날개가 선회하면 각 스풀은 중립위치로 귀환하게 된다. 이때 레버(265)(270)에 연결된 연결봉(225)(230)의 연결위치를 조절함으로써 분배밸브의 중립화를 조절하여 날개피치에 대한 등기화를 행할 수 있다.
어느정도의 날개피치 증가후에는 분배밸브가 중립상태에 있게 되지만, 날개를 그 이상 회전시키려면 분배밸브를 재설설정시켜 날개용 액튜에이터를 다시 작동시켜야 한다.
날개의 실제피치의 경정시에는, 코어가 서보액튜에이터의 피스톤(247)과 함게 선형이등하도록 연결된 선형가변 차등변압기(LVDT)(292)에 의해서 날개의 변위에 대한 신호가 출력되고, 이 출력신호는 라인(293)을 통하여 제어기(294)로 입력되어서 바람의 조건에 따른 바람직한 날개의 피치와 비교되고, 이에 다라 상기 피스톤(247)의 위치를 고정되게 유지하여 날개의 피치를 유지하거나, 피스톤(247)을 재작동시키고 분배밸브를 재작동시켜 날개의 피치가 재조절된다.
이때 유체는 라인(295)(300)을 통하여 서보액튜에이터(245)로 공급되거나 배출되며, 라인(305)(310)을 통하여서 보액튜에이터(240)로 공급되거나 배출된다. 본 실시예에 대한 이하설명으로 명백하겠지만, 예를들어 터어빈을 정지시키거나 고속풍속조건에서 터어빈의 과속을 방지사키고자 하는 경우와 같은 페더링시에는 서보액튜에이터(245)가 작등하지만, 정상 피치조절에는 서보액튜에이터(240)가 작등한다.
제1도에서 서보액튜에이터(240)의 라인(305)(310)은 각각 제1 및 제2의 제어장치(60)(70)에 연결되어 서보액튜에이터(240)는 제1 및 제2의 제어장치에 의해서 연결되며, 서보액튜에이터(245)의 라인(295)(300)은 각각 오일탱크와 제2의 제어장치(70)에 연결되어 서보액튜에이터(245)는 제2의 제어장치에 의해서 제어된다
제1의 유압공급원(50)은 오일탱크(315)로부터 주공급라인(165)을 통하여 제어시스템으로 유체를 공급하는 펌프를 지닌다. 펌프의 출력은 부가의 제2의 유압공급원(65)에 의해서 보충되기 때문에 제1의 유압공급원(50)인 펌프는 일정한 출력펌프인 것이 보다 경제적이며, 1500psi 범위내의 출력이 일반적이다.
부가적인 제2의 유압공급원(65)은, 라인(175)(200)을 통하여 각각 제어시스템에 유체를 공급하는 어큐뮬레이터(320)(325)를 지닌다. 어큐뮬레이터는 오일탱크(315)로부터 필요에 따라 밸브(332)를 통해 층전펌프(330)에 의해 충전된다. 비상의 날개수평조절을 위하여 충분한 유체의 압력을 부장할 수 있도록 충전펌프(330)의 출력은 제1의 유압공급원(50)의 펌프보다 훨씬 큰 일정한 압력의 것이며, 본 실시예에서는 3000psi정도이다. 충전펌프(330)로부터 라인(335)을 통하여 분기라인(340)(345)체크밸브(350)(335)를 거쳐 어큐뮬레이터(320)(325)에 연결된다.
어큐뮬레이터(320)(325)는 각각 감압밸브(360)(365) 및 라인(175)(200)을 통하여 사용압력으로 감압하여 시스템을 유체를 공급한다. 어큐뮬레이터(320)로부터 라인(175)(170)을 통하여 분배밸브(110)로 연결되고 라인(1745)을 통하여 직접 분배밸브(120)에 연결된다. 같은 방법으로 어큐뮬레이터(325)로부터 라인(200)(250)을 통하여 분배밸브(105)에 연결되고 분배밸브(115)에는 라인(200)을 통하여 직접 연결된다. 이와같은 연결을 통하여 어큐뮬레이터로부터 유체가 분배밸브로 공급되며 계속 액튜에이터로 공급된다. 라인(170)과 (250)사이의 라인(370)에는 체크밸브가 (371)(372) 2개 설치되어 있어서 어큐뮬레이터(320)과 (325)사이의 출력을 직접 또는 간접적으로 통하지 못하게 폐쇄시킨다. 따라서 각 어큐뮬레이터(320)(32) 및 분배밸브나 날개액튜에이터의 어느 하나가 파손되더라도 다른 하나에 의해서 연속적으로 날개의 피치조절이나 페더링이 보장된다.
제1의 제어장치(60)는 적당한 신호장치인 제어기(294)로부터의 전기신호 또는 유체신호 따위의 신호에 의해서 작동되는 서보제어밸브인데 3위치 4방향인 것으로 오른쪽 위치는 피치증가 방향의 것이고 왼쪽위치는 피치감소방향에 대한 것이며 중앙위치는 중립상태의 것이다. 제2의 제어장치(70)도 상기와 같이 제어기(294)로부터의 신호를 공급받아 제어되는 방향제어밸브(373)를 지닌다. 방향제어밸브(373)의 제1의 위치(하부)는 정상피치조절상태에 해당하고 제2의 위치(상부)는 페더링에 대한 것이다.
작동중에 피치를 증가시키려면 제1 제어장치(60)는 제어기에 의해 오른쪽 위치로 제어되어 제1의 유압공급원(50)과 오큐뮬레이터(325)로부터 라인(165)(370)(205)을 통해 라인(305)로 연결되어 서보액튜에이터(240)로 유체가 공급된다. 서보액튜에이터(240)의 라인(310)은 방향제어밸브(373)와 제1의 제어장치(60)를 통하여 오일탱크(180)에도 유체가 배출된다. 따라서 서보액튜에이터(240)가 왼쪽으로 이동됨에 따라 어큐뮬레이터(325)로부터 라인(200)(205)를 통하여 또한 제1의 유압공급원(50)의 펌프로부터 라인(165)(370)(200)(205)를 통하여 분배밸브(105)(115)를 거쳐 날개액튜에이터(30)(40)로 피치증가방향으로 유체가 공급된다. 또한 날개액튜에이터(35)(45)에는 어큐뮬레이터(320)로부터 라인(175)(170)를 통하여, 그라고 제1의 유압공급원(50)의 펌프로부터 라인(165)(370)(170)(175)를 통하여 분배밸브(110)(120)을 거쳐 유체가 공급되며, 날개는 피치가 증가되는 방향으로 선회된다. 또한 레버(265)(270)을 통한 피이드백 신호가 각 분배밸브로 전달되어 소정의 피치로 자동조절된다. 또한 피치신호가 LVDT에 의해서 제어기(294)에 공급되어 바람의 조건에 의한 피치신호와 비교되고 이에 따라 그 오차를 최소가 되도록 제1의 제어장치(60)를 작동시킨다. 같은 방법으로 피치를 감소시킬 경우에는 제1 유압공급원(50)인 펌프로부터 라인(165)(370)(205)을 거쳐, 그리고 제2 유압공급원(65)의 어큐뮬레이터(325)로부터는 라인(200)을 거쳐, 제1의 제어장치(60)를 통해 라인(310)으로 유체가 공급된다. 또한 서보액튜에이터(240)에서 라인(305), 제1의 제어장치(60) 및 라인(185)을 통하여 오일탱크(180)으로 유체가 배출된다. 따라서 서부액큐에이터(240)의 피스톤과 분배밸브(105내지120)의 스풀이 오른쪽으로 이동하여 어큐뮬레이터(325)로부터 라인(200)(205)를 통해, 그리고 제1 유압공급원(50)인 펌프로부터 라인(165)(370)(200)(205)를 통해 날개액튜에이터(30)(40)에 치치감소 방향으로 작동하도록 유체가 공급된다. 또한 날개액튜에이터(35)(45)에도, 어큐뮬레이터(320)로부터 라인(175)(170)을 통해, 그리고 제1 유압공급원(50)인 펌프로부터 라인(165)(370)(170)(175)를 통해 유체가 공급된다. 그리고 날개의 피치감소에 대한 신호가 레버(265)(270)를 통하여 분배밸브에 피이드백되어 피치가 자동조절된다. 또한 서보액튜에이터(24)(245)의 피스톤이동에 대한 신호가 LVDT에 의해 검출되어 제어기(294)에 공급된다. 여기서 이 신호와 바람의 조건에 의한 피치신호와 비교되며 그 오차가 최소로 되도록 날개의 피치가 조절되게끔 제1의 제어장치(60)가 재작동된다.
과속 조건에서 날개의 페더링(완전히 높은 피치)이 요구되는 조건이나 또는 터어빈의 보수등의 터어빈 정지조건에서는 제2의 제어장치(70)의 방향제어밸브(373)에 페더링신호가 제어기(294)로부터 공급된다. 이 신호에 의해서 방향제어밸브(373)는 페더링위치(상부)가 되며, 따라서 어큐뮬레이터(320)로부터 라인(175)(377), 방향제어밸브(373)및 라인(300)을 통하여 서보어큐뮬레이터(245)로 유체가 공급된다. 제1의 유압공급원(50)인 펌프로부터도 라인(165)(170)(175)(377), 방향제어밸브(373) 및 라인(300)을 통하여 서보액튜에이터(245)로 유체가 공급된다. 따라서 피스톤이 완쪽으로 이동하게 되고 서보액퉁에이터의 왼쪽유체는 라인(295)(185)를 통하여 배출되고 분배밸브의 스풀인 왼쪽으로 이동되어 날개가 상술된 피치증가 방향시의 작동과 같은 방법으로 최대피치로 조절된다.
또한 페더링시에 방향제어밸브(373)에 의하여 라인(310)은 제1 제어장치(60)와의 연결이 차단되고 라인(185)으로 연결되어 유체가 배출된다. 따라서 제1의 제어장치(60)가 오작동이 되어 피치감소방향인 서보액튜에이터(245)의 왼쪽으로 유체가 공급되지 않더라도 서보장치(235)는 정상적으로 페더링을 유지하게 된다.
이와같이 날개가 서로 독립적으로 구동되고, 피이드백을 위한 기계적 연결부 이외에는 기계적인 연결부가 필요없다. 따라서 풍동터어빈 허브 및 날개의 조립체 무게가 최소화되어 터어빈의 효율이 최적화된다. 또한 본 실시예의 날개피치 제어시스템은 유체증폭을 통하여 제어시스템의 각 부품의 무게를 극소화한 한것이다. 즉 종래의 피치제어시스템에서는 전 유체가 제어밸브를 통해 분배밸브로 흘러갔지만, 본 시스템에서는 유체의 일부분만이 제1의 제어장치를 통하여 흐르고 대부분이 직접 어큐뮬레이터나 펌프로부터 분배밸브와 날개 액튜에이터에도 흐른다. 따라서 본 제1의 제어장치는 종래보다 경량화될 수 있고 용량도 작은 것을 사용 할 수 있어 터어빈을 소형화시킬 수 있고 무게에 대한 효율을 증가시킬 수 있다.
상기의 본 발명의 제어시스템에 대한 설명을 통하여 명백한바, 본 발명은 퐁동터어빈이나 프로펠러 날개피치 제어시스템에서는 볼 수 없는 안전에 관한 특징을 지니고 있다. 상술된 바와같이 각 어큐뮬레이터의 출력은 서로 분리되어 있고, 또한 관련된 액튜에이터와 분배밸브와도 분리되어 있다. 게다가 각 어큐뮬레이터는 각 날개와 관련된액튜에이터에 유체를 공급한다. 따라서 어느 한 어큐뮬레이터가 어떤 오작동으로 유체를 공급하지 못한다하더라도 다른 한 어큐뮬레이터에 의해서 오작동된 어큐뮬레이터와는 통함이 없이 유체가 공급될 수 있다. 그러므로 오작동하에서도 피치조절이나 비상페더링에는 하등의 위험성이 없게 된다. 이와같이 액튜에이터 하나가 파손되어 누유되더라도 그 파손된 액튜에이터 관련부분과는 관계없이 독립하여 다른 액튜에이터에도 유체가 공급되기 때문에 피치조절이나 페더링능력에는 하등의 지장을 가져오지 아니한다.
제1도에서 또한 날개고장장치가 설치되어 있어서 페더링 후 고장이 나더라도 페더링에는 하등의 지장이 없다. 각 날개의 기저부재(20)(25)에는 그 원주에 홈(380)이 제공된다. 페더링고정장치(385)가 날개 기저부재 원주에 접촉되게 설치되고 그 고정장치의 고정봉(390)이 스프링(395)에 의해서 날개의 기저부재측으로 가압되고 있다. 그 스프링(395)은 고정장치(385)의 외측단과 고정봉(390)의 내측단에 고정된 피스톤(400)사이에 설치된다. 또한 피스톤(40)의 고정붕측에는 라인(410)을 통해 유체가 공급된다. 이 라인(410)의 유압손실시 스프링(395)에 의해서 날개의 기저부재쪽으로 고정봉이 가압되며 홈(380)에 결합된다. 또한 고정장치에는 전기스위치(415)가 제공되어 있어서 고정봉(390)이 홈(380)에 결합되어 있는지에 대한 전기적 신호가 제어기(294) 따위에 제공된다.
본 발명의 제어시스템은, 또한 날개끝으로 형성되는 평면을 수직에서 약간 편심된 경사직으로 고정시키는 쇄정장치(420)를 구비하고 있다. 이러한 경사각으로 고정시키는 것은 날개의 가요성 때문에 탑따위의 풍동터어빈 지지구조물에 날개가 충돌하는 것을 방지하기 위한 것이다. 쇄정장치(420)는 날개지지허브가 설치된 날개설치축(425)를 지닌다. 축(425)는 수평축(427)에 대해 회전하며, 날개의 바람수용능력을 최적화시키기 위하여 적당한 기구에 의해서 선회가능하게 조절될 수 있다. 도시된 바와같이 축(425)은 유지장치(430)에 결합되어 상술된 바와같은 경사각으로 축을 고정시킨다. 유지장치(430)은 쇄정액튜에이터(435)의 피스톤에 연결되고 쇄정장치(430)은 쇄정액튜에이터(435)의 피스톤에 연결되고 쇄정제어밸브(440)에 의해서 제어된다 도시된 바와같이 정상운전 조건하에서 유장장치는 압축스프링(445)에 의해서 축(425)의 반대편으로 가압되며 쇄정장치(430)은 쇄정제어밸브(440)를 통하여 유체가 배출된다. 그러나 페더링시에는 제어기(294) 따위에 의해서 쇄정제어밸브(440)는 상부위치로 되어 라인(450)을 통하여 제2의 제어장치(70)에 쇄정액튜에이터(435)가 연결된다. 제2 제어장치는 페더링신호에 의해 작동되어 라인(450)이 라인(377)에 연결되며, 따라서 쇄정액튜에이터(435)가 유지장치(430)를 축과 결합시키도록 작동한다. 또한 쇄정장치는 유압제어 또는 전기제어되는 래치(455)를 구비하고 있으며, 그 래치의 요소(460)는, 라인(450)을 통하여 래치피스톤에 작용하는 유압에 의하여 유지장치(430)로부터 먼쪽으로 가압되고 있다. 페더링싱에는 쇄정제어밸브(440)에 의해서 래치(455)가 배출측을 연결되어, 스프링(465)에 의해서 래치의 요소(460)가 유지장치(430)의 홈에 결합되도록 가압되며, 따라서 유지장치가 기계적으로 축에 결합되어 날개의 경사각이 유지된다.
제2도를 참조하면, 본 발명의 퐁동터어빈 날개피치 제어시스템의 다른 실시예가 도시되고 상기에 설명된 실시예에서 유사한 요소부에 상응한 이러한 실시예의 요소부는 같은 도번으로 도시된다. 제1도에 도시된 시스템과 유사하게, 제2도의 시스템이 제1의 제어장치(60)의 조절에 상응하게 회전펌프인 제1의 유압공급원(50)으로부터의 공급된 유체를 수용하는 액튜에이터(30)내지 (45)에 의해서 그 종축주위로 회전하게 구동되는 풍동터어빈 날개(10) 및 (15)를 지닌다. 제1도에서 도시된 실시예에 대하여 설명된 것같이 유체가 한쌍의 서보액튜에이터(240) 및 (245)에 의해서 작동되는 분배밸브(105)내지 (120)를 통하여 액튜에이터에 공급되며, 분배밸브는 분배밸브의 스풀, 날개 및 서보액튜에이터를 연결시키는 기계적인 제어장치에 의해서 자동조절된다.
일반적으로 이러한 다른 실시예는 제2의 제어장치 및 어큐뮬레이터 즉 부가의 제2의 유압유압원과 이러한 제2의 제어장치의 연결부의 구조에 있어서 제1도의 실시예와는 다르다. 제2도에 도시된 것같이 제2의 제어장치(10)의 페더링용 방향제어밸브(373) 대신에 제2도의 제어시스템에서는 정상의 날개피치조절을 위해 조절되게 도시된 4개의 각각의 페더링용 방향제어밸브(600)내지 (615)가 사용된다. 도시된 것같이 방향제어밸브(600)및 (605)가 제1의 제어장치(60)와 서보액튜에이터 시린더의 좌당부 사이의 연결을 제공한다. 유사한 방법으로 페더링용 방향제어밸브(610)및 (615)가 제1의 제어장치(60)와 서보액튜에이터 시린더의 우단부 사이의 연결을 제공한다. 따라서 정상의 날개피치조절 조건하에서 도면에서 도시된 것 같은 페더링용 방향제어밸브 세트가 제 1의 제어장치(60)에 의해서 제어되는 것과 같은 유체압력의 정상적인 공급 및 배출을 위한 통로를 제공한다. 방향제어밸브(600)내지 (615)가 주 공급라인(165)및 제1 유압공급원(50)의 회전펌프에 연결된 라인(620) 및 (625)를 통하여 밸브에 가해지는 파일럿 유체압력에 의해서 제어된다. 이러한 파일럿 유체압력의 손실이 정상의(도시된) 조절로부터 페더링을 위하여 솔레노이드밸브(627)의 시스템제어기(도시안됨)에 의한 작동으로부터의 주유압유체공급 또는 감소된 파일럿 압력신호의 파괴에 의해서 발생되고 라인(625)가 오일탱트에 연결된다. 페더림용 방향제어밸브(600-615)가 페더링동작으로 스프링 바이어스 되고 이러한 파일럿 유체압력의 손실이 밸브가 서보액튜에이터(240) 및 (245)의 좌단부를 직접 배수라인(185)에 연결시키게 한다. 파일럿 압력의 손실이 방향제어밸브(610) 및 (615)의 작동을 페더링위치로 작동시켜서 각각 라인(630) 및 (635)를 통하여 각각 부가의 제2의 유압공급원, 즉 어큐뮬레이터(320)및 (325)와 서보액튜에이터(240) 및 (245)의 좌측의 연결을 실행한다. 따라서 방향제어밸브(600)내지 (615)가 페더링동작 조건하에서 제 1 제어장치(60)을 위해 인계되고 어큐뮬레어터로부터의 유압유체의 공급 및 배출을 제어한다. 또한 어큐뮬레이터가 페더링작동항에서만 유압유체를 제공하며 제 1도에 도시된 것 같은 시스템의 어큐뮬레이터가 이루었던 것 같은 정상의 피치변경작동을 제공하지 않는다. 따라서 각각의 어큐뮬레이터의 출력이 라인(625)의 파일럿 유체압력에 의해서 정상(도시된)조절되게 유지되는 어큐뮤레이터 출력밸브(640)에 의해서 제어된다. 밸브(627)의 작동에 의한 이러한 파일럿 유체압력의 손실이 연결된 페더리용 방향제어밸브(610) 또는 (615)를 연결시킨다.
어큐뮬레이터의 출력이 주 공급라인(165)에 위치된 서보작동 차단밸브(645)에 의해서 서로로부터 격리된다. 정상의 작동조건하에서, 차단밸브가 도시된 것 같이 조절되어 라인(165)로부터의 유압유체가 밸브(645)를 통하여 분배밸브(105-120) 제공된다. 그러나 페더링작동 조건하에서 라인(620)과 연결되는 라인(650)의 파일럿 유체압력의 손실이 차단밸브를 그 페더링작동으로 바이어스되게 하고 라인(175)을 통하여 분배밸브로 공급되는 어큐뮬레이터(320)의 출력이 라인(635))및 주 공급라인(165)를 통하여 분배장치로 공급되는 어큐뮬레이터(325)의 출력으로부터 격리된다.
또한 본 발명의 제어시스템이 압력감소밸브(665)를 통해 주 공급라인(165)에 연결되는 배출구를 지닌 제3의 또는 피치변경 어큐뮬레이터(660)를 설치한다. 어큐뮬레이터(660)이 제1의 유압공급원(50)인 회전펌프 출력이 부적당할 때는 큰 날개피치변경을 위해 시스템으로 부가의 유압유체를 제공한다. 어큐뮬레이터(320) 및 (325)와 유사하게 어큐뮬레이터(660)이 충전펌프(330)에 의해서 충전된다.
따라서 본 발명의 제어시스템의 제2의 실시예가 제1도에 참조로 설명된 시스템과 관계된 것 같은 많은 등일한 장점을 나타낸다. 즉 페더링작등 조건하에서 분배밸브로 공급되는 유압유체가 그 부가의 격리된 공급원으로부터 공급되는 각각의 유압공급원이 날개모두를 작등시키는 액튜에이터로 공급하고 부가의 유압공급원의 출력이 격리된채로 남아있어서 다른 유압공급원 또는 그곳에 연결된 라인의 누수 또는 파괴를 통하여 하나의 유압공급원으로부터의 유압유체의 손실을 방비시킨다. 더우기 제1도에 도시된 것과 같은 제2도에 도시된 실시예의 제더시스템이 제1의 제어장치로부터 분배장치로의액체증폭과 연결되어서 제1의 제어장치가 단지 흐름의 적은 부분만을 처리하게 된다. 따라서 이러한 제어장치를 통해서 무게감소 및 소형화를 가져오며 밸브가 터어빈성능에 최소의 영향만을 주면서 풍동터어빈 허브위에 편리하게 배치되게 한다.
본 발명의 제어시스템의 다른 양호한 실시예가 설명되었으나, 변경이 분야의 기술자에게 제시되고 본 발명의 진정한 정신속에 있는 이러한 변경을 첨부된 청구범위가 포함되는 것을 알 수 있다.

Claims (1)

  1. 날개의 피치조절 및 페더링 등작방식으로 날개(10,15)를 각각 세로축에 대하여 선회가능한 다수의 유압액튜에이터(30,35,40,45)와 그 유압액튜에이터의 각각에 유압공급원으로부터 유체를 선택적으로 공급하기 위한 분배장치(55)를 지닌 다수의 날개용 풍동터어빈 날개피치 제이시스템에 있어서, 적어도 두개의 유압액튜에이터(31,35;40,45)가 각 날개(10,15)에 연결되며, 제1의 유압공급원(50)과 여분의 제2의 유압공급원(65)으로 유압공급원이 구성되며, 분배장치(55)의 제어장치는 유압공급원에서 분배징치로의 유체를 공급하는 것을 제어하기 위한 날개피치 조절방식에 있어서의 제1의 제어장치(60)와, 날개페더링 등작방식에 있어서의 제2의 제어장치(70)로 구성되며, 동시에 날개(10,15)를 모두 각각 작등사킬 수 있도록 다른 유압액튜에이터와는 무관하게 각 날개용 유압액튜에이터의 적어도 어느 하나에 유체를 공급하게끔 제2의 유압공급원(65)의 각각(320,325)에 연결된 것을 특징으로 하는 풍동터어빈 날개피치 제어시스템.
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