Brennatoffzuführungs- und Steuereinriebtung einer Gasturbinenanlage. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Brennstoffzuführungs- und Steuerein richtung einer Gasturbinenanlage. Eine solche Anlage besitzt gewöhnlich einen Kompressor zur Förderung von Luft in Brennkammern, in die mittels Brennstoff-Einspritzdüsen flüs siger Brennstoff eingespritzt wird, wobei die Verbrennungisprodukte einer Turbine zuge führt werden, die dem Antrieb des Kompres- sors dient.
Eine solche Anlage kann als Strahltriebwerk in einem Flugzeug und/oder zur Lieferung einer Wellenleistung zweeks Antriebs einer äussern Last., z. B. eines Pro pellers ausgebildet sein. Obschon sich die Er findung insbesondere auf Gasturbinenanlagen in Flugzeugen bezieht, kann sie auch auf An lagen für andere Zwecke angewendet werden.
Bekannte Ausführungen von Brennstoff- zuführungs- und Steuereinrichtungen solcher Anlagen besitzen üblicherweise eine Pumpe zur Förderung von flüssigem Brennstoff unter Druck in die Einspritzorgane durch eine Drosselvorrichtung, die zur Änderung des Brennstoffdruckes in den Einspritzorganen bestimmt ist und demzufolge zur Steuerung der pro Zeiteinheit durchströmenden Brenn stoffmenge entsprechend der Einstellage die ser Vorrichtung.
In solchen Brennstoffzuführungs- und Steuereinrichtungen können Schwierigkeiten auftreten, wenn die Brennstoffzufuhr zur Ma schine während der Beschleunigung vorüber gehend zu gross wird, zufolge der grossen Öffnungsgeschwindigkeit. der Drosselvorrieh- tung relativ zur verhältnismässig langsamen Beschleunigung der Maschine. Diese über mässige Brennstoffzufuhr während der Be schleunigung kann ein unvorteilhaftes Be triebsverhalten ergeben, z.
B. eine Übererhit zung von Brennkammer- und Turbinenteilen, und kann auch zu einem Unterbruch in der Verbrennung führen, wenn das Brennstoff- Luft-Gemisch zu brennstoffreich wird. Bei gewissen Anlagen können zu grosse Verbren nungstemperaturen im Kompressor einen Pumpeffekt bewirken. Ferner ist zu bemer ken, dass im Falle von Flugzeug-Gasturbinen- anlagen der Grad der Überfüllung mit Brenn stoff während der Beschleunigung mit zuneh mender Flughöhe ebenfalls zunehmen kann, zufolge des Rückganges der verfügbaren Lei stung, die zur Beschleunigung des Maschinen rotors bei geringerer Luftdichte erzeugt wer den kann.
Es ist deshalb wünschenswert, die Brennstoffzufuhr- und Steuereinriehtung für eine Gasturbinenanlage, wie sie zum Antrieb eines Flugzeuges verwendet wird, mit Mitteln zu versehen, mittels welchen die Brennstoff zufuhr während der Beschleunigung der Ma schine innerhalb vorbestimmter Grenzen ge halten werden kann, so dass die erwähnten, unerwünschten Charakteristiken vermieden werden können.
Es wurde vorgeschlagen, zu diesem Zweck Mittel vorzusehen, die eine Vorrichtung zur vorübergehenden Begrenzung des Brennstoff- druckes in den Einspritzdüsen aufweisen, in dem ein Gleichgewicht zwischen dem Brenn stoffdruck in den Einspritzdüsen und dem momentanen Förderdruck des Kompressors der Anlage aufrechterhalten wurde. Bei einer solchen Anordnung' hängt die Wirkung der Steuervorrichtung von der Ausbildung der in der Brennstoffeinrichtung verwendeten Einspritzdüsen ab, und dies wurde in man chen Fällen als nachteilig empfunden.
Diese Anordnung gestattet, auch nicht, eine ein fache Anpassung der Steuerungseinrichtung, um den verschiedenen Maschinen gerecht zu werden.
Die erfindungsgemässe Brennstoffzufüh- rungs- und Steuereinrichtung einer Gastur binenanlage, die eine Brennstoffpumpe und mit dieser verbundene Einspritzorgane auf weist, denen durch die Pumpe Brennstoff unter Druck zugeführt wird, sowie Mittel zur Regelung der Brennstoffpumpe in Abhängig keit einer Betriebsgrösse und eine Einstellvor richtung mir Änderung des Brennstoffstromes, ist gekennzeichnet durch eine Besehleinmi- gungs-Steuervorrichtung zur Steuerung der Brennstoffstromes zu den Einspritzorganen während der Beschleunigung der Maschine;
wobei diese Beschleunigungs-Steuervorrieh- tung ein in einer Leitung angeordnetes Dros selorgan zur Drosselung des Brennstoffstro mes, welche Drosselung nicht direkt durch die genannte Einstellvorrichtung veränderbar ist, und eine Druckansprechvorrichtung auf weist, die einerseits auf eine von einem mo mentanen Druckabfall im Drosselorgan zu folge der momentanen Strömung abhängige Belastung und anderseits auf eine Belastung anspricht, die vom momentanen Förderdruck des Kompressors der Maschine abhängig ist, wobei die beiden Belastungen einander ent gegenwirken, um den Brennstoffstrom zu den Einspritzorganen in Abhängigkeit vom mo mentanen Förderdruck des Kompressors zu begrenzen.
An Hand der beiliegenden Zeichnung soll der Erfindungsgegenstand beispielsweise näher erläutert werden. Es zeigt: Fig.l sehematiseh eine einfache Gastur binenanlage, Fig. ? schematisch ein erstes Beispiel einer Brennstoffzuführungs- und Steuereinriehtunc- zur Verwendung in der CTasturbinenanla-e -e mäss Fig.1, Fig. 3 einen abgeänderten Teil aus Fig. ',
Fig. 4 schematisch ein zweites Beispiel einer Brennstoffziführungs- und Steuerein richtung mir Verwendung in der Clasturbinen- anlage gemäss Fig.1. Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 in Fig. 4, Fig.6 eine Variante des Beispiels gemäss Fig. 4,
Fig. 7 eine graphische Darstellung der Än derung des Druckabfalles in einem Teil der Einrichtung mit der Brennstoffströmung in diesem Teil und Fig. 8 und 9 graphische Darstellungen der Brennstoffströmung zur Maschine über dem Förderdruck des Kompressors der Anlage.
Die in Fig. 1 dargestellte Gasturbinen anlage üblicher Ausbildung besitzt einen Kom pressor 10, der als Axialkompressor darge stellt ist, nicht gezeichnete Brennkammern, die in einem Gehäuse 11 angeordnet. sind, eine Turbine 12 und eine Abgasleitung 13.
Wie üblich, strömt beim Betrieb der Gas turbinenanlage die komprimierte Luft vom Kompressor 10 in die Brennkammern, worin Brennstoff verbrannt wird, und die heissen Verbrennungsgase strömen durch die Turbine 1.2 zwecks Antriebs derselben. Die Turbine 12 treibt den Kompressor 10, und die Abgase strömen durch die Abgasleitung und anschlie ssend durch ein nicht gezeichnetes Strahlrohr.
Den Brennkammern wird über mehrere Einspritzdüsen 14 Brennstoff zugeführt, die über Zweigleitungen 1.5 aus einer Verteillei- tung 16 gespeist werden, welcher der Brenn stoff unter der Steuerwirkung einer Brenn- stoffzuführungs- und Steuereinrichtung 17, die nachfolgend näher beschrieben wird, zu geführt wird. Die gezeichnete Grasturbinen- anlage ist, in einer Maschinengondel 18 unter gebracht.
Die im folgenden beschriebenen Brennstoffzuführungs- und Steuereinrichtung besitzt eine Brennstoffpumpe 20 bekannter Bauart mit bei gleicher Drehzahl variabler Förderkapazität sowie eine Regelvorrichtung für die Brennstoffpumpe, um die Brennstoff förderung entsprechend einer Betriebsgrösse, z. B. der Flughöhe zu ändern. Diese Grösse kann der Atmosphärettclruek sein, oder der durch den dynamischen Druck zufolge der Vorwärtsgesehwindigkeit des Flugzeuges oder durch die Verhältnisse im Lufteinlass 10a des Kompressors 10 oder durch beide zusammen geänderte statisehe Druck.
Die genannte Regelvorriehtung ist in Fig.2 als Ganzes mit 21 bezeichnet. Jede Brennstoffzufuhreinrich- tung besitzt auch eine Besehleunigungs-Steuer- vorriehtung 22, die während einer Beschleuni gung der Maschine bewirkt, dass der Brenn stoffstrom zur Maschine einen bestimmten Be trag nicht überschreiten kann, der in Abhän gigkeit von einer momentanen Betriebsbedin gung gewählt ist, um ein Überfüllen der Ma schine mit Brennstoff zu vermeiden.
In der Brennstoffzuführunos- und Steuer einrichtung gemäss Fig.2 ist. die Besehleuni- gungs-SteuervorriehtunZ 22 als von der Hö- henregelvorrichtung 21 --trennte Einheit. an geordnet. lin Beispiel gemäss Fig. 4 dagegen sind beide Vorrichtungen zu einer Einheit zusammengebaut.
Bei beiden Ausführun ,ren ist die Brenn stoffpumpe als Pumpe mit bei gleicher Dreh zahl variabler Förderkapazität dargestellt, die einen mit mehreren, schräg zur Achse ge stellten Zylindern und mit Kolben 24 ver- sehenen Pumpenrotor 23 aufweist. Der Hub der Kolben 2.1 in den Zylindern beim Rotie ren des Rotors 23 ist. durch den -Neigungswin- kel eines Sehrägseheiben-Meehanismus 25 be stimmt.
Beim Betrieb gelangt der Brennstoff in die Saugleitung der Pumpe durch eine Speiseleitung 26, wobei wie üblieh eine Saug pumpe 27 vorgesehen ist, zum Ansaugen des Brennstoffes aus einem nicht gezeichneten Brennstofftank und zur Förderung des Brennstoffes auf die Saugseite der Brenn stoffpumpe 20. Letztere fördert durch eine Leitung 28 und über verschiedene Steuer organe, wie sie nachfolgend beschrieben wer- den, in die Verteilleitung 16 und zu den Ein spritzdÜsen 14 der Maschine. Der Neigungs winkel des Schrägscheiben-Mechanisinus 25 ist durch die Lage eines Kolbens 29 in einem Zylinder 30 steuerbar.
Der Kolben 29 ist durch eine Feder 31. belastet, die den Schräg- seheiben-Meehanismus 25 in eine Lage zu drücken sticht, in welcher die Kolben 24 mit maximalem Hub arbeiten können, wobei der Kolben 29 beidseitig unter der Wirkung eines Flüssigkeitsdruckes steht. Zu diesem Zweck ist der Zvlinder 30 an beiden Enden durch einen Kanal 32 mit der Druckseite der Pumpe 20 verbunden, wobei die federbelastete Seite des Kolbens 29 durch eine Verengung 33 mit dein Kanal 32 in Verbindung steht. Ferner sind auf der federbelasteten Seite des Kolbens 29 Anzapfkanäle im Zylinder vorgesehen.
Beim Betrieb der Einrichtung, wenn kein Brennstoff durch die Anzapfkanäle strömt, sind die auf den Kolben 29 wirkenden Flüs- sigkeitsdrüeke einander gleich, und die Feder 31 kann den Kolben 29 in eine Lage verschie ben, die dem maximalen Hub der Kolben 24 ent#prieht; wenn jedoch durch einen der An zapfkanäle Brennstoff abgezapft wird, sinkt der auf der federbelasteten Seite des Kolbens 29 wirkende Flüssigkeitsdruek, so dass dieser Kolben, entgegen der -NVirluing der Feder 31, derart. verschoben wird, dass der Hub der Kolben 24 verkleinert wird.
Die Brennstoff pumpe 20 besitzt, wie dargestellt, einen Dreh- zahlbegrenzungsregier üblicher Bauart, wobei der Rotor 23 der Pumpe 20 als Zentrifugal laufrad dient. Zu dieseln Zweck ist der Rotor 23 mit einem zentralen Kanal 34 versehen, der einerseits mit der Saugseite der Pumpe 20 in Verbindung steht und anderseits mit meh reren Rachalkanälen 35, so dass beim Rotieren des Rotors 23 Brennstoff in den Kanal 34 gesogen und in den Raum 36 gefördert wird, und zwar unter höherem Druelz, entsprechend der Drehzahl des Rotors 23, wodurch eine Membran 37 belastet wird.
Wenn die Be lastung der Membran 37 einen bestimmten Wert erreicht, der durch die Stärke der mit der Membran 37 verbundenen Zugfeder 38 bestimmt ist, kommt ein mit der Membran verbundener Stift 39 mit einem Schwenkhebel 40 in Eingriff und verschwenkt diesen, zwecks Öffnens eines Halbkugelventils 41, um eine Anzapfung von Flüssigkeit von der federbelasteten Seite des Kolbens 29 durch den Kanal 29 durch den Kanal 42 zu er möglichen. Die durch diesen Kanal 42 abge zapfte Flüssigkeit kehrt durch einen Kanal 43 auf die Saugseite der Brennstoffpumpe 20 zu rück.
Bekanntlich benötigt eine Gasturbinen anlage zur Aufrechterhaltung einer gegebenen Maschinendrehzahl unter stationären Betriebs bedingungen in grossen Flughöhen weniger Brennstoff als in geringer Flughöhe, und demzufolge besitzt die beschriebene Brenn stoffzuführungs- und Steuereinrichtung eine Höhenregelvorriehtung bekannter Bauart, um den Brennstoffstrom zur Maschine bei sin kendem Atmosphärendruck herabsetzen zu können.
Gemäss Fig. 2 besitzt diese Höhenregelvor- richtung 21 ein Gehäuse 44, das durch eine Membran 47 in zwei Kammern 45 und 46 aufgeteilt ist. Die Membran 47 trägt. einen Hebel 48, dessen eines Ende in die Kammer 45 und dessen anderes Ende in die Kammer 46 ragt. Die Kammer 45 ist mit der feder belasteten Seite des Kolbens 29 durch ein An zapfrohr 49 verbunden, wobei die Strömung durch dieses Rohr mittels eines Halbkugel ventils 50 steuerbar ist, das an dem in die Kammer 45 ragenden Endteil des Hebels 48 angebracht ist. Dieser Endteil des Hebels 48 ist durch eine Feder 51 belastet. Die Kam mer 45 ist durch eine Speiseleitung 52 mit der Saugseite der Brennstoffpumpe 20 ver bunden.
Der Hebel 48 ist ferner derart an geordnet, dass er von einem Brennstoffdruck, der in diesem Fall, da in bekannter, nicht ge zeichneter Weise die den Stift 55 enthaltende Bohrung mit der Kammer 45 verbunden ist, gleich der Druckdifferenz zwischen dem stromaufwärts einer als Einstellvorrichtung dienenden Handdrossel 53 wirkenden Druck und dem Druck auf der Saugseite der Brennstoffpumpe 20 ist, belastet ist.
Zu die sem Zweck führt eine Zweigleitung 54 von der Brennstoff-Förderleitung 28 zti einem engen im Gehäuse der Vorriehtung 21 ange ordneten Zylinder, so dass der -unmittelbar stromaufwärts der Handdrossel 53 herr schende Druck auf das Kopfstüek eines Stif tes 55 wirken kann. Es versteht sich, dass, wenn der Druck unmittelbar stromaufwärts der Handdrossel 53 steigt, die vom Stift 55 auf den Hebel 48 ausgeübte Belastung pro portional steigt.
Der in die Kammer 46 ragende Endteil des Hebels 48 ist mittels einer evakuierten, expan- siblen Dose 56 betätigbar, wobei die Kammer 46 durch eine Leitun- 57 entweder mit einer Staudruckstelle am Flugzeug oder mit einem Pitorohr, z. B. wie bei 58 in Fig. 1 dargestellt, oder mit einer Stelle am Einlass des Kompres- sors 10 der Masehine verbunden sein kann. Demzufolge wird sich die Dose 56 bei sinken dem Atmosphärendruck ausdehnen und dabei die auf den Hebel 48 wirkende Belastung er höhen.
Es ist zu bemerken, dass die von der Dose 56 und dem Stift 55 auf den Hebel 48 aus geübten Belastungen der durch die Feder 51 bewirkten Belastung entgegenwirken. Demzu folge werden die kombinierten Belastungen der Dose 56 und des Stiftes .55 unter statio nären Atmosphärendruekverhältnissen, wenn der Brennstoffdruek unmittelbar stromauf wärts der Handdrossel 53 über einen vorbe stimmten Wert ansteigt, grösser sein als die Belastung zufolge der Feder 51, und das Ven til 50 wird sich öffnen und Brennstoff wird von der federbelasteten Seite des Kolbens 29 angezapft,
was eine Redaktion des Pumpen hubes zur Zurückführung des Brennstoff druckes auf den vorbestimmten Wert ermög licht. Ferner wird bei sich änderndem At.mo- sphärendruek, z. B. bei sinkendem Atmo sphärendruck die Dose 56 sieh ausdehnen und so die auf den Hebel 48 wirkende Be lastung erhöhen, so dass die kombinierten Be lastungen der Dose 56 und des Stiftes 55 die Federbelastung übersteigen, wodurch Brenn stoff von der federbelasteten Seite des Kol bens 29 abgezapft. werden kann und der Brennstoffdruck unmittelbar stromaufwärts der Handdrossel 53 sinkt, bis das Gleich- gewicht der Drücke wieder hergestellt ist.
Mit andern Worten: eine Änderung des Atmo sphärendruckes betätigt die Höhenregelvor- richtung 21, um die Brennstoff-Förderung und den Druck zu ändern. Bei einer Brenn- stoffzuführungs- und Steuereinrichtung, wie sie an Hand der Fig.2 beschrieben wurde, können beim Betrieb der Gasturbinenanlage Schwierigkeiten bei einer Beschleunigung auf treten, zufolge der übermässigen Brennstoff zufuhr zur Maschine.
Zum Beispiel kann, wenn der Maschine während einer Beschleuni gung zuviel Brennstoff zugeführt wird, eine Überhitzung der Brennkammern oder von Tei len der Turbine auftreten, was zu entspre chenden Beschädigungen führen kann, wobei auch das Luft-Brennstoff-Gemisch zu brenn stoffreich werden kann, was ein Aussetzen der Verbrennung bewirken kann. Bei gewissen Maschinen können zu grosse Verbrennungs temperaturen während der Beschleunigung im Kompressor den Pumpeffekt bewirken.
Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Schwierigkeiten durch die Anordnung der Be- schleunigungs-Steuervorriehtung 22, die im folgenden beschrieben werden soll, und mit tels welcher die Brennstoffmenge, die der Ma schine zugeführt werden kann in Abhängig keit vom Druckanstieg im Kompressor der Maschine begrenzbar ist.
Die Beschleuni- gungs-Steuervorriehtung 22 weist als Drossel organ ein in der Leitung 28 angeordnetes Ventil auf, das ein Ventilgehäuse 60 besitzt, durch das der in die Leitung 28 strömende Brennstoff fliessen kann, einen Ventilsitz 61, der im Durehflusskanal des Ventilgehäuses 60 angeordnet ist und ferner einen Ventilkörper 62, der durch eine Feder 63 im Sinne des Schliessens des genannten Durchflusskanals belastet ist. Der Brennstoffstrom durch den Durchflusskanal des Ventilgehäuses 60 be wirkt, dass sieh der mit konischem Kopf aus gebildete Ventilkörper 62 von seinem Sitz 61 abhebt und bewirkt ferner einen Druckabfall im Ventilgehäuse.
Die Form des Kopfes 62a des Ventilkörpers 62 und die Grösse der Fel der 63 sind so gewählt, dass zwischen dem Druckabfall im Ventilgehäuse und dem Brenn- Stoffstrom durch dasselbe ein annähernd lineares Verhältnis besteht. In Fig. 7 ist gra phisch die Charakteristik des Ventils 62 dar gestellt., wobei der Brennstoffstrom F durch das Ventil als Abszisse und der entsprechende Druckabfall im Ventil als Ordinate aufgetra gen sind. Wie die Linie 64 zeigt, ist der Druckabfall im Ventil linear gemacht in bezug auf den Brennstoffstrom. Das Ventil gehäuse 60 besitzt ferner eine Überbrüekungs- vorriehtung, die einen Ventilsitz 65 aufweist., der in einem Kanal 66 angeordnet. ist.
Der Kanal 66 ist im allgemeinen durch den Ven tilkörper 67 geschlossen, welcher mittels einer Feder 68 auf seinen Sitz 65 gepresst wird. Die Abmessungen des Ventilkörpers 67 und die Stärke der Feder 68 sind so gewählt, dass, wenn der Druckabfall in der durch den Ven tilkörper 62 gesteuerten Öffnung einen vor bestimmten Wert erreicht, sich das Ventil öffnet, wobei die Druckdifferenz zwischen der Einlassseite und der Auslassseite des Ventil gehäuses 60 bei weiterem Ansteigen der Brennstoffströmung annähernd konstant bleibt. Dieser Effekt ist in Fig. 7 durch die hori zontale Linie 69 dargestellt, wobei der Punkt 70 den Verhältnissen entspricht, bei welchen sich das Ventil 67 öffnet.
Die Beschleuni- gungs-Steuervorriehtung besitzt ferner eine Druekansprechvorrichtung mit einem Gehäuse 71, das durch eine Membran 74 in zwei Kam mern 72 und 73 aufgeteilt ist. Die Membran 74 trägt einen Hebel 75, der mit einem End- teil in die Kammer 72 und mit dem andern Endteil in die Kammer 73 ragt. Der Hebel 75 besitzt. an dem in die Kammer 73 ragenden Endteil ein Halbkugelventil 76, das den Brennstoffstrom durch eine Zweigleitung 77 der Anzapfleitung 49 und demzufolge den von der federbelasteten Seite des Kolbens 29 kommenden Brennstoffstrom steuern kann.
Die Schwenkbewegung des Hebels 75 ist durch folgende drei Belastungen steuerbar: a) eine Belastung, die vom Förderdruck des Kompressors abhängt, b) eine Belastung, die vom Druckabfall im Ventilgehäuse 60 abhängt und c) eine Belastung mittels einer Feder. Die vom Förderdruck des Kompressors abhängende Belastung wird durch eine Ver bindung der Kammer 72 mittels einer Leitung 78 mit der Druckseite des Kompressors 10 (Fug.
1) ermöglicht und ferner durch die Anordnung einer Membran 79, die einen Teil der Wandung der Kammer 72 bildet und die diese Kammer 72 von einer weiteren Kammer 80 trennt, in welcher der am Einlass des Kom- pressors vorhandene Druck herrscht, wobei die Verbindung der Kammer 80 mit dem Kompressoreinlass 10a durch eine Leitung 81 hergestellt ist.
Die Membran 79 ist mit einer evakuierten Dose 82 verbunden, die in der Kammer 80 angeordnet ist, wobei eine in der Dose 82 angeordnete Feder 82a den an der Membran 79 angeordneten Stift 79a gegen den Hebel 75 drückt und somit im Sinne des Öffnens des Ventils 76 belastet. Wenn die wirksamen Flächen der Membran 79 und der Dose 82 gleich gewählt sind, sinkt im Be trieb die auf den Hebel 75 von der Feder 82a ausgeübte Belastung progressiv mit zu nehmendem absolutem Förderdruck des Kom- pressors, um einen Betrag, der diesem ab soluten Förderdruck proportional ist.
Sind die genannten Querschnittsflächen der Mem bran 79 und der Dose 82 nicht gleich, so ist die Abnahme der von der Feder auf den Hebel 75 ausgeübten Belastung teils durch den absoluten Förderdruck des Kompressors und teils durch den Atmosphärendruck be stimmt. Die Anordnung ist jedoch so, dass bei steigendem absolutem Förderdruck des Kompressors die das Ventil 76 zu öffnen ver suchende, auf den Hebel 75 ausgeübte Be lastung abnimmt, oder mit andern Worten, der absolute Förderdruck des Kompressors unterstützt das Schliessen des Ventils 76.
Die dem Druck vor den Ventilen im Ven tilgehäuse 60 proportionale Belastung wird auf den Hebel 75 über eine Zweigleitung 83 übertragen, die vom Ventilgehäuse 60 zu einem Zylinder führt, in welchem der Kopf teil eines Stiftes 84 angeordnet ist, der gleich wie der Stift 55 der Höhenregelvorrichtung 21 ausgebildet ist, und ferner auf die Unter seite einer Membran 85, die in einer Hilfs- kammer 86 angeordnet ist, wobei der Raum auf der Oberseite dieser Membran durch eine Leitung 87 mit der stromabwärtsliegenden Seite des Ventilgehäuses 60 verbunden ist.
Die Membran 85 wird durch eine Feder 90 in Richtung gegen den Hebel 75 hin belastet, wobei Bewegungen der Membran 85 zufolge von Änderungen des Druckabfalles auf den Hebel 75 mittels eines Stiftes 88 übertragen werden, der zwischen dem Hebel 75 und der Membran 85 angeordnet. ist. Die Anordnung dieser Teile ist dabei derart, dass die Feder 90 versucht, das Ventil 76 geschlossen zu halten und dass die auf die Membran 85 und den Stift 8.1 wirkende Belastung zufolge des vor den Ventilen im Ventilgehäuse 60 herr schenden Druckes das Halbkugelventil 7 6 zu öffnen sucht. Demzufolge unterstützt dieser Druck das Öffnen des Ventils 76, das heisst er wirkt in entgegengesetzter Richtung, wie der Förderdruck des Kompressors.
Die drittge nannte Belastung, das heisst die Federbela stung, ist eine Folge der kombinierten Wir kungen der Feder 82a. und der Feder 90, welch letztere sieh einerseits auf der Mem bran 85 und anderseits auf einer Auflage platte einer Einstellschraube 91 abstützt. Die von den beiden Federn bewirkte effektive Belastung versucht das Halbkugelventil 76 ge schlossen zu halten.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Vor richtung ist dabei folgende: Wenn der Förderdruck des Kompressors steigt, sinkt die durch den Stift. 79a, auf den Hebel 75 übertragene Belastung, so da.ss die Belastung zufolge des Druckabfalles im Ven tilgehäuse 60 zwecks öffnens des Halbkugel ventils 76 entgegen der Federbelastung an steigen muss.
Demzufolge kann während einer Beschleunigung die Strömung durch den vom Ventil 62 beherrschten Durchflusskanal bei jedem Förderdruck des Kompressors nur zu nehmen, bis das Ventil 76 sich öffnet, wobei Brennstoff durch die Anzapfleit.ung 19 und die Zweigleitung 77 auf die Saugseite der Pumpe 20 durch eine Rückströmleitung 92 zu riickströmt,
wodurch der Hub der Brennstoff pumpe 20 verkleinert wird. Demzufolge wird während einer Beschleunigung der Brenn stoffstrom zu den Einspritzdüsen 14 gegen über dem maximal möglichen Brennstoffstrom in Abhängigkeit vom momentanen Förder- druck des Kompressors vermindert und wenn die Maschinendrehzahl und dementsprechend der Förderdruck des Kompressors steigt, so steigt auch der zulässige Druckabfall im Ven tilgehäuse 60 und ebenso der zulässige Brenn stoffstrom.
Wie bereits gesagt, wird der Ventilkörper 67 von seinem Sitz abgehoben, wenn der Brennstoffstrom durch das Ventilgehäuse 60 einen vorbestimmten Wert erreicht, und dem zufolge bleibt anschliessend der Druckabfall konstant. Die Wirkung der Beschleunigungs- steuervorriclitung auf das Verhältnis zwischen der Brennstoffströmung und dem Förder- druck des Kompressors ist graphisch in den Fig. 8 und 9 dargestellt. Der Brennst.offstroni F ist dabei über dem Förderdruck<I>CDP</I> des Kompressors aufgetragen.
Gemäss Fig. 8 zeigt, die Kurve 93 die maximale Brennstofförde rung der Brennstoffpumpe bei verschiedenen Förderdrücken des Kompressors. Die gestri chelte Kurve 94 zeigt die notwendige Brenn stoffmenge der Masehine unter stationären Betriebsbedingungen. Die Kurve 94 geht nicht durch den Nullpunkt, da beim Anlassen der Anlage bis zum Erreichen einer bestimm ten Drehzahl, das heisst eines bestimmten Kompressor-Förderdruckes, wie üblich Fremd antrieb vorgesehen ist.
Die Linie 95 zeigt, den Brennstoffstrom während einer Besehleuni- gung bei steigendem Förderdruek des Kom- pressors. Diese Kurven beziehen sich alle auf Verhältnisse in Bodennähe. Es ist zu bemer ken, dass, wenn der Förderdruck des Kom- pressors steigt, der Brennstoffstrom F pro portional steigt. bis der Punkt 96 (Fig. 8) er reicht ist, welcher Punkt. dem. Zustand ent spricht, bei welchem sieh das Ventil 67 öffnet.
Nachfolgend steigt. der Brennstoffstrom auf die maximale Fördermenge der Pumpe, wie dies der Teil 93a. der Kurve 93 zeigt. Der Punkt 96 ist entsprechend der Maschinen charakteristik gewählt, die derart sein kann, dass die Maschine bei höheren Drehzahlen die volle Brennstoff-Fördermenge aufnehmen kann, indem die Spannung der Feder 68 ent sprechend gewählt wird.
Gemäss Fig. 9 sind ähnliche Kurven für die Verhältnisse in grösseren Höhen darge stellt, wobei die Kurven l.93, 194 und 195 den Kurven 93 bzw. 94 bzw. 95 der Fig. 8 ent sprechen. Da der Brennstoffstrom in grossen Höhen bedeutend kleiner ist als in Boden nähe, wird das Ventilglied 67 auch bei grossen Drehzahlen nie von seinem Sitz abgehoben, so dass der Brennstoffstrom F dem Förderdruck <I>CDP</I> des Kompressors stets proportional ist.
Mit andern Retorten, die Wahl des Umstell punktes, das heisst einer bestimmten Strö mung, bei welcher das Ventil 67 sich zufolge der entsprechenden Ausbildung des Ventil kopfes und der entsprechend stark gewählten Feder 68 öffnet und die Beschleunigungs- Steuervorriehtung unwirksam macht, garan tiert, dass die Drehzahl, bei welcher die Be- schleunigungs-Steuervorrichtung -unwirksam wird, mit. zunehmender Höhe ansteigt und dass bei grossen Höhen die Beschleunigungs- Steuervorrichtung über den ganzen Beschleu nigungsbereich wirksam bleibt.
Gemäss Fig.2 ist. ein Ventil 97 in der Zweigleitung 77 vorgesehen, so dass die Beschleunigungs-Steuervorrichtung je nach Wunsch unwirksam gemacht werden kann. Dies kann auf irgendeine Art., z. B. automa tisch, geschehen und kann von der Maschinen drehzahl abhängig gemaeht, werden, derart, dass das Ventil 97 beim Erreichen einer be stimmten Maschinendrehzahl geschlossen ist, oder es kann beim Erreichen eines bestimmten Kompressionsverhältnisses im Kompressor ge schlossen werden, oder dieses Ventil 97 kann von Hand betätigbar sein. Soll z. B. da.
Ven til 97 bei einer vorbestimmten Maschinendreh zahl geschlossen sein, so kann es mit. einem Zentrifugalregler oder mit dem Anker einer elektromagnetischen Vorriehtung verbunden sein, die erregt oder unerregt ist, wenn die Drehzahl über eine bestimmte Drehzahl steigt bzw. unter diesen'-Wert fällt. Soll die Be- sehleunigungs-Steuervorrichtung bei einem vorbestimmten Kompressionsverhältnis im Kompressor unwirksam werden, kann das Ventil 97 mit einer Vorrichtung wirkungsver bunden sein, die auf den Einlass- und Förder- druck des Kompressors ansprechen kann. Diese Vorrichtung kann z.
B. zwei evakuierte Dosen aufweisen, die den genannten Drük- ken ausgesetzt sind, um z. B. einen Hebel zum Schliessen eines elektrischen Kontaktes zu betätigen, der einen Stromkreis über eine elektromagnetisehe Vorrichtung zur Betäti gung des Ventils 97 schliessen kann. Die Dros sel 53 ist gemäss Fig. 2 in einem Gehäuse 98 angeordnet, in welchem ferner ein Abstell- hahn 99 vorgesehen ist, der beim Betrieb der Maschine vollständig offen ist.
Gemäss Fig.3 ist die Belastung des He bels 75 vom absoluten Förderdruck des Kom- pressors abhängig. Bei dieser Anordnung ist die Kammer 72 über eine Leitung 100 mit dem Einlass 10\3 eines Venturirohres 101 ver binden, wobei der Einlass 10\3 mit dem Kom- pressorauslass verbunden ist. Das Venturi- rohr 101 ist derart ausgebildet, dass während des Normalbetriebes der Masehine in ihm Schallgeschwindigkeit erreicht wird,
wobei die enmste Stelle des Venturirohres 101 durch eine Leitung 103 mit einer Kammer 104 ver bunden ist, die von der Kammer 72 mittels, der Membran 79 getrennt ist. Wie leicht ein zusehen ist, steht. der Druck an der engsten Stelle des Rohres beim Erreichen der Schall gesehwindigkeit in einem konstanten Verhält nis zum absoluten Druck am Einlass des Ven- turirohres 101, so dass die Belastung der Membran 79 stets dem absoluten Förderdruck des Kompressors proportional ist.
In den Fig.4 und 5 ist eine Anordnung dargestellt, bei welcher die Höhenregelvor- richtung 21 mit der Beschleunigungs-Steuer- vorrichtung 22 zu einer Einheit zusammen gebaut ist. Die beiden Vorrichtungen arbeiten unabhängig voneinander, und ihre Ausbildung entspricht annähernd derjenigen der entspre chenden Teile in Fig. 2.
Bei diesemBeispiel ist die Drossel 53 in einem Gehäuse 98 angeordnet, in welchem auch ein Abstellhahn 99 vorgesehen ist. Ferner ist im Gehäuse 98 ein Druckventil 105 angeordnet, das durch eine Feder auf seinen Sitz 106 gepresst ist zwecks Steuerung des Brennstoffstromes durch die Haupt-Brennstoffleitung 107, die in die Hauptdüse eines Zweidüsenbrenners 1.4 bekannter Bauart führt.
Bei kleinen Dreb.- zahlen des Kompressors, das heisst bei kleinem Brennstoff-Förderdruck strömt der Brenn stoff nur durch die Leitung 107a zur Neben düse des Brenners, und wenn der Brennstoff- Förder druek in den Brennern 14 auf einen vorbestimmten Wert steigt, wird das Ventil 105 von seinem Sitz 106 abgehoben, wodurch Brennstoff durch die Hauptleitung<B>107</B> in den Brenner 14 gelangen kann. Eine solche Einrichtung ist aber zur Erreichung des Er findungszweckes nicht unbedingt notwendig.
Beim Beispiel gemäss Fig. 4 wird die Höhenregelv orriehtung nicht vom Brennstoff- druck unmittelbar stromaufwärts der Drossel 53, sondern vom Druckabfall in der Dros sel 53 beeinflusst.
Zu diesem Zweck sind zwei Zweigleitun gen 108 und 109 mit der Brennstoff-Förder- leitung 28 verbunden, und zwar je eine auf jeder Seite der Drossel 53, und sind an ihren andern Enden an je einen Teil einer Kam mer angeschlossen, die mittels einer Membran 110 unterteilt ist. Demzufolge ist die Mem bran 110 entsprechend dem Druckabfall in der Drossel 53 belastet, wobei diese Belastung durch einen Stift 110a auf einen Hebel 148 übertragbar ist, der dem Hebel 48 der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung 21 ent spricht.
Der Hebel 148 ist ferner mittels einer Barometerdose 156 belastet, die in einer Kammer 146 angeordnet ist und ausserdem durch eine Feder 151, die in einer Kammer 111 angeordnet ist. Die von der Feder be wirkte Belastung wird mit dem Stift 112 auf den Hebel 148 übertragen. Die Kammer 111. ist mittels einer Leitung 113 an die Zweig leitung 109 angeschlossen, um die Differenz zwischen den wirksamen Flächen der Mem bran 110 auszugleiehen. Während stationärem Betrieb steuert. der Hebel 148 den Brenn stoffausfluss von der federbelasteten Seite des Kolbens 29 durch die Anzapfleitung 49, durch Betätigen eines Anzapfventils, das in Fig.5 näher dargestellt ist.
Dies Anzapfventil besitzt einen Schwenk hebel 11.4, der ein Halbkugelventil 115 trägt, zum Schliessen des Auslasses der Anzapf- leitung 49, wobei der Hebel 114 normalerweise mittels der Feder 116 in eine Lage gedrückt wird, in der der Auslass der Anzapfleitung 49 geschlossen ist.
Der Hebel 11.4 ist ferner mit einem fla chen Teil 114a versehen, mit welchem ein am Ende des Hebels 148 angebrachter Stift zu sammenwirkt, zwecks Verschwenkens des He bels 114. Diese Höhenregelvorrichtung arbei tet in ähnlicher Weise wie die an Hand der Fig.2 beschriebene Vorrichtung, um den maximal möglichen Druckabfall in der Dros sel 53 bei sinkendem Atmosphärendruck her abzusetzen; demzufolge kann der Brennstoff verbrauch den Änderungen des Atmosphären druckes angepasst werden.
Die Beschleunigungs-Steuervorrichtung be sitzt wieder eine Druckansprechvorrichtung mit einem Hebel 175, der auf einer Membran 174 angebracht ist, welche eine Kammer 173 in zwei Teile teilt, die durch Öffnungen<I>174a</I> in der Membran 174 miteinander in Verbin dung stehen. Der Hebel 1.75 ist durch eine vom Druckabfall im Ventilgehäuse 60 abhän gige Kraft belastet, mittels einer Membran <B>185,</B> die in einer Kammer 117 angeordnet ist, wobei auf die eine Seite der Membran der stromaufwärts des Ventilgehäuses herrschende Druck über die Leitung 83 wirkt, während auf die andere Seite der Membran der strom abwärts des Ventilgehäuses herrschende Druck wirkt, und zwar über die Zweigleitung 108, die Kammer auf der einen Seite der Membran 110 und die Verbindungsleitung 118.
Die Be lastung wird von der Membran 185 durch einen Stift 184 auf den Hebel 175 übertra gen. Ferner ist der Hebel 175 auch durch eine Feder<B>190</B> mittels eines Stiftes 188 be lastet, wobei die Feder 190 in einer Kammer <B>186</B> angeordnet ist, die durch eine Leitung 119 mit dem Raum auf der Oberseite der Membran 185 verbunden ist; dies ist vorge- sehen, um die Unterschiede der wirksamen Flächen der Membran 185 auszugleichen. Fer ner ist der Hebel durch eine vom absoluten Förderdruck des Kompressors abhängige Kraft belastet, indem der Raum auf der einen Seite der Membran 179 durch eine Leitung 78 mit der Förderseite des Kompressors verbunden ist, wobei die Membran mit einer evakuierten Dose 182 verbunden ist.
Die Kammer 173 ist durch eine Leitung 192 mit der Saugseite der Brennstoffpumpe 20 verbunden, und die wirk same Fläche der Dose 182 ist so gewählt, dass sie gleich der wirksamen Fläche der untern Seite der Membran 179 ist.
Die Öffnungen 174a können auch wegge lassen sein, und die, die Dose 182 enthaltende Kammer kann mit der Atmosphäre verbun den sein. In diesem Fall, wenn die wirksamen Flächen der Dose 182 und der Membran 179 einander gleich sind, hängt die auf den Hebel 7.75 wirkende Belastung nur vom absoluten Förderdruck des Kompressors ab, während sie, wenn die genannten Flächen einander nicht gleich sind, vom absoluten Förderdruck des Kompressors und vom Atmosphärendruck abhängig ist.
Der Hebel 175 ist derart angeordnet, dass er bei einer Beschleunigung mit dem flachen Teil 114a des Hebels 114 im Eingriff ist, um, den Ausfluss aus der Anzapfleitung 49 während der Beschleunigung zu steuern, und um demzufolge die Höhenregelvorrichtung während einer Beschleunigung zu überbrük- ken. Es ist ersichtlich, dass die durch die Feder 190 und den Förderdruck des Kom- pressors auf den Hebel 175 wirkenden Be lastungen das Ventil<B>115</B> geschlossen zu halten suchen, während die durch den Druckabfall im Ventilgehäuse 60 bewirkte Belastung im entgegengesetzten Sinne wirkt, das heisst sie versucht,
das Ventil 115 zu öffnen; demzu folge wirkt diese Beschleunigungs-Steuervor- richtung in der gleichen Weise wie die an Hand der Fig. 2 beschriebene, das heisst sie ergibt Charakteristiken F/CPD (Brennstoff strömungjKompressor-Förderdruck) ähnlich den in Fig. 8 und 9 dargestellten Charakteri stiken 95, 96, 93a und 195. In gewissen Fällen ist es zweckmässig, eine zusätzliche Steuervorrichtung vorzusehen. Wenn z.
B. die Charakteristik der Besehleu- nigungs-Steuervorrichtung derart gewählt ist, dass befriedigende Beschleunigungsverhält nisse bis zu einem Kompressionsverhältnis von 3 :1 erreichbar sind, kann es in grossen Flughöhen und bei grossen Drehzahlen vor kommen, dass während einer Beseheunigung ein Brennstoffmangel auftritt.
Um diese Schwierigkeiten zu belieben, kann die be schriebene Einrichtung dahin abgeändert wer den, dass eine weitere Steuervorrichtung vor gesehen ist, um beim Erreichen eines vorbe stimmten Druekv erhältnisses im Kompressor die auf den Schwenkhebel der Besehleuni- gungs-Steuervorrichtung wirkende, vom För- derdruck des Kompressors abhängige Be lastung zu erhöhen, so dass im Ventilgehäuse 60 ein grösserer Druckabfall nötig ist, bis die Besehleunigungs-Steuervorriehtung die Ab zapfung -von Brennstoff von der federbela steten Seite des Kolbens 29 bewirkt.
Dies hat zur Folge, dass, wenn das vorbestimmte Kom pressionsverhältnis im Kompressor erreicht ist, ein grösserer Brennstoffstrom zur Maschine gelangen kann.
Eine Ausführung zur Erreichung einer solchen Steuerung ist in Fig. 6 dargestellt, wobei diese Vorrichtung bei einer Brennstoff- zuführungs- und Steuereinrichtung gemäss Fig. 4 vorgesehen ist.
Fig.6 zeigt eine Gasturbinenanlage ähn lich der in Fig. 1 dargestellten, die Anzapf- leitungen 81 und 78 aufweist, die vom Einlass bzw. Auslass des Kompressors der Maschine wegführen. Fig. 6 zeigt ferner den Besehleu- nigungs-Steuerteil, der aus der Höhenregel vorrichtung und der Beschleimigungssteuervor- richtung zusammengebauten Einheit.
Für nicht geänderte Teile sind die den Beispielen ge mäss Fig.l und 4 entsprechenden Bezugs zahlen verwendet worden. Die Membran 179, auf welche die vom Förderdruck des Kom- pressors abhängige Belastung über die An zapfleitung 38 wirken kann, ist mit einem Stift 200 verbunden, der die Membran 179 mit einer weiteren Membran 201 verbindet, die in einer Kammer 202 angeordnet ist. Ge mäss Fig.6 ist. der Raum auf der Oberseite der Membran 201 durch eine Zweigleitung 203 der Anza.pfleitung 87. dem Einlassdruek des Kompressors ausgesetzt.
Der Raum auf der Unterseite der Membran <B>201</B> ist durch eine Leitung 20.1 mit. einem Steuerschieber 205 verbunden, dessen Kolben 206 mit dem Anker 207 einer elektromagnetischen Vor- rieht.ung 208 verbunden ist.
In der Stellung des Kolbens 206, wie sie in Fig. 6 ang-e-eben ist, und die einer Lage entspricht, in ,welcher die elektromagnetische Vorrichtung 208 nicht erregt, ist, ist, die Leitung 204 über den Steuer schieber 205 mit der Anzapfleitung 81 ver bunden und demzufolge mit dem Einlass des Kompressors, so dass die auf die Membran 201 wirkenden Belastungen ausgeglichen sind und dementsprechend auf die Membran <B>179</B> keine Belastung über den Stift 200 durch die -Mem bran 201 wirkt.
Unter diesen Umständen wirkt die Besehleuniguzigs-Steuervorrichtung in genau der gleichen Weise wie die in Fig. 4 dargestellte Vorrichtung. Wenn jedoch der Kolben 206 gemäss der Zeichnung nach rechts zufolge einer Erregung der elektromagneti schen Vorrichtung 208 verschoben ist, ist, die Verbindung zwischen der Anzapfleitung 81 und der Leitung 204 unterbrochen, und die Leitung 204 ist mit. einer Zweigleitung 209 der Leitung 78 verbunden, so dass die Unter seite der Membran 201 mit dem Kompressor auslass verbunden ist.
Die zufolge der Wir kung der Membran 179 auf den Hebel 17s\3 ausgeübte Belastung ist. dementsprechend durch die von der Meinbran 201. herrührende Belastung erhöht., die über den Stift 200 auf die Membran 179 wirkt..
Die Umstellung des Kolbens 206 erfolgt in der folgenden Weise. Die elektromagne tische Vorrichtung 208 ist mit einem Strom kreis 210 verbunden, der zwei Kontakte 211 und 212 besitzt, wobei der Kontakt 211 fest ist und der Kontakt 212 auf einer schwenk bar gelagerten Stange 213 angeordnet: ist. Die Stange 213 ist an einer solchen Stelle bezüg lich ihrer Länge gelagert, dass das Verhältnis der Längen ihrer Arme gleich dem Kompres sionsverhältnis ist, bei welchem die Brenn stoffzufuhr zur Maschine erhöht werden soll, um eine Unterbrechung der Zufuhr bei hohen Drehzahlen und grosser Flughöhe zu vermei den.
Der kürzere Arm der Stange 213 ist durch einen Lenker mit einer evakuierten Dose 21-1 verbunden, die einen verstellbaren Anschlag<B>21,5</B> besitzt und in einer Kammer 216 angeordnet ist, die durch eine Leitung 217 mit der Anzapfleitung 78 und demzufolge mit dem Kompressorauslass in Verbindung steht. Der längere Arm der Stange 213 ist durch einen Lenker mit einer weiteren Dose 218 ver bunden, die ebenfalls einen verstellbaren An schlag 219 besitzt und in einer Kammer 220 angeordnet ist, die mit der Leitung 203 und demzufolge mit der Anzapfleitung 81 und dem Kompressoreinlass 10a verbunden ist.
Beim Betrieb bleibt der Druck in der Kam mer 220 annähernd konstant bei konstanten atmosphärischen Verhältnissen, wogegen der Druck in der Kammer 21.6 mit dem Kompres sionsverhältnis des Kompressors ansteigt, so dass mit zunehmendem Kompressionsverhält nis, die Dose 214 sieh entsprechend zusam menzieht. und den Hebel 213 um seinen Zap fen versehwenkt und mehr und mehr den be weglichen Kontakt 212 gegen den Kontakt. 211 verschiebt.
Wenn das Kompressionsver hältnis im Kompressor den vorbestimmten Wert erreicht, kommt. der Kontakt 212 mit dem Kontakt 211 in Eingriff, wodurch der Stromkreis für die elektromagnetische Vor richtung 208 geschlossen wird; demzufolge wird der Anker 207 gemäss der Zeichnung nach rechts gezogen, und er schliesst dadurch die Leitung 20-1 gegen die Anza.pfleitung 81 ab und bringt sie mit der Leitung 209 und der Anzapfleitung 78 in Verbindung.
Die Wirkung einer solchen Steuerung ist in den Fig. 8 und 9 graphisch dargestellt. Die gestrichelte Fortsetzung 221 der geraden Linie 95 zeigt die Wirkung, die bei \Boden nähe erreicht wird, und zwar mit beiden an Hand der Fig. 2 und 4 beschriebenen Vorrich tungen, wobei der Ventilkörper 67 ständig auf seinen Sitz gepresst bleibt.
Die zufolge des Förderdruckes des Kompressors bei einem vorbestimmten Kompressionsverhältnis be wirkte Erhöhung der Belastung der Beschleu- nigungs-Steuervorrichtung dient dazu, eine Knickung in der Charakteristik: Brennstoff- stromiKompressorförderdruek, wie sie durch die Linie 221 dargestellt ist, zu erreichen und anschliessend eine erhöhte Brennstoff strömung, wie sie durch die gestrichelte Linie 221b dargestellt ist für Kompressorförder- drücke, die oberhalb des Umstellpunktes auf treten.
Wenn jedoch, zufolge des grossen Brennstoffstromes in Bodennähe, der Ventil körper 67 sich öffnet und so die Besehleuni- gungs-Steuervorrichtung unwirksam macht, bevor das Kompressionsverhältnis im Kom pressor den vorbestimmten Wert erreicht, so ist es klar, dass bei geringen Flughöhen die Umstellvorrichtung, wie sie an Hand der Fig. 6 beschrieben wurde, keinen Einfloss auf den zur Maschine fliessenden Brennstoffstrom besitzt.
Gemäss Fig. 9 ist zufolge des geringeren Brennstoffv erbrauehes der llasehine derjenige Strom, bei welchem sich das Ventil 67 öffnet, nicht erreicht, so dass, wenn das vorbestimmte Kompressionsverhältnis des Kompressors er reicht ist, die Umstellvorrichtung wirksam wird; wie dies durch die gestrichelte Kurve 222 angegeben ist, kann ein grösserer Brenn stoffstrom zur Maschine gelangen.
Fuel supply and control unit of a gas turbine plant. The present invention relates to a fuel supply and control device for a gas turbine plant. Such a system usually has a compressor for conveying air into combustion chambers into which liquid fuel is injected by means of fuel injection nozzles, with the combustion products being fed to a turbine which is used to drive the compressor.
Such a system can be used as a jet engine in an aircraft and / or to deliver a shaft power for driving an external load. B. a Pro peller. Although the invention relates in particular to gas turbine systems in aircraft, it can also be applied to systems for other purposes.
Known versions of fuel supply and control devices of such systems usually have a pump for pumping liquid fuel under pressure into the injectors through a throttle device which is intended to change the fuel pressure in the injectors and consequently to control the amount of fuel flowing through per unit of time accordingly the setting of this device.
In such fuel supply and control devices, difficulties can arise if the fuel supply to the machine is temporarily too large during acceleration, due to the large opening speed. the throttle device relative to the relatively slow acceleration of the machine. This excessive fuel supply during the loading acceleration can result in an unfavorable loading operating behavior, z.
B. overheating of combustion chamber and turbine parts, and can also lead to an interruption in the combustion if the fuel-air mixture becomes too fuel-rich. In certain systems, excessively high combustion temperatures in the compressor can cause a pumping effect. It should also be noted that in the case of aircraft gas turbine systems, the degree of overfilling with fuel can also increase during acceleration with increasing flight altitude, due to the decrease in the available power required to accelerate the engine rotor when the air density is lower can be generated.
It is therefore desirable to provide the fuel supply and control unit for a gas turbine system, as it is used to drive an aircraft, with means by means of which the fuel supply can be kept within predetermined limits during the acceleration of the machine, so that the mentioned, undesirable characteristics can be avoided.
It has been proposed to provide means for this purpose which have a device for temporarily limiting the fuel pressure in the injection nozzles, in which a balance was maintained between the fuel pressure in the injection nozzles and the instantaneous delivery pressure of the compressor of the system. With such an arrangement, the effect of the control device depends on the design of the injection nozzles used in the fuel device, and this has been found to be disadvantageous in some cases.
This arrangement also does not allow a simple adaptation of the control device in order to do justice to the various machines.
The fuel supply and control device according to the invention of a gas turbine system, which has a fuel pump and injection devices connected to it, to which fuel is supplied under pressure by the pump, as well as means for regulating the fuel pump as a function of an operating variable and a setting device with a change of the fuel flow, is characterized by a command control device for controlling the fuel flow to the injectors during the acceleration of the engine;
This acceleration control device has a Dros selorgan arranged in a line for throttling the fuel flow, which throttling cannot be changed directly by the said adjusting device, and a pressure response device which on the one hand follows one of a momentary pressure drop in the throttle organ the current flow-dependent load and on the other hand to a load that is dependent on the current delivery pressure of the compressor of the machine, the two loads counteracting each other to limit the flow of fuel to the injectors depending on the momentum delivery pressure of the compressor.
The subject matter of the invention is to be explained in more detail, for example, with the aid of the accompanying drawing. It shows: Fig.l shows a simple gas turbine system, Fig.? schematically a first example of a fuel supply and control unit for use in the C gas turbine system according to FIG. 1, FIG. 3, a modified part from FIG.
4 schematically shows a second example of a fuel supply and control device with use in the clasturbine installation according to FIG. 5 shows a section along the line 5-5 in FIG. 4, FIG. 6 shows a variant of the example according to FIG. 4,
7 is a graphical representation of the change in pressure drop in a part of the device with the fuel flow in that part; and FIGS. 8 and 9 graphical representations of the fuel flow to the machine versus the delivery pressure of the compressor of the system.
The gas turbine plant shown in Fig. 1 of conventional design has a Kom pressor 10, which is Darge as an axial compressor, not shown combustion chambers, which are arranged in a housing 11. are, a turbine 12 and an exhaust pipe 13.
As usual, when the gas turbine system is in operation, the compressed air flows from the compressor 10 into the combustion chambers, in which fuel is burned, and the hot combustion gases flow through the turbine 1.2 for the purpose of driving the same. The turbine 12 drives the compressor 10, and the exhaust gases flow through the exhaust pipe and then through a jet pipe (not shown).
The combustion chambers are supplied with fuel via several injection nozzles 14, which are fed via branch lines 1.5 from a distribution line 16 to which the fuel is fed under the control effect of a fuel supply and control device 17, which is described in more detail below. The drawn grass turbine system is placed in a machine nacelle 18.
The fuel supply and control device described below has a fuel pump 20 of known design with variable delivery capacity at the same speed and a control device for the fuel pump to promote the fuel according to an operating variable, for. B. to change the altitude. This variable can be the atmospheric pressure, or the static pressure changed by the dynamic pressure as a result of the forward speed of the aircraft or by the conditions in the air inlet 10a of the compressor 10 or by both together.
The aforementioned control device is designated as a whole by 21 in FIG. Each fuel supply device also has an acceleration control device 22 which, while the engine is accelerating, ensures that the fuel flow to the engine cannot exceed a certain amount that is selected as a function of a current operating condition avoid overfilling the machine with fuel.
In the fuel supply and control device according to Figure 2 is. the acceleration control device 22 as a unit separate from the height control device 21. arranged on. In the example according to FIG. 4, on the other hand, both devices are assembled into one unit.
In both embodiments, the fuel pump is shown as a pump with variable delivery capacity at the same speed, which has a pump rotor 23 provided with several cylinders at an angle to the axis and provided with pistons 24. The stroke of the piston 2.1 in the cylinders when Rotie Ren of the rotor 23 is. determined by the angle of inclination of a saw blade mechanism 25.
During operation, the fuel enters the suction line of the pump through a feed line 26, as usual a suction pump 27 is provided for sucking the fuel from a fuel tank, not shown, and for delivering the fuel to the suction side of the fuel pump 20. The latter promotes through a line 28 and organs via various control, as will be described below, in the distribution line 16 and to the injection nozzles 14 of the machine. The inclination angle of the swash plate mechanism 25 can be controlled by the position of a piston 29 in a cylinder 30.
The piston 29 is loaded by a spring 31 which pushes the inclined plate mechanism 25 into a position in which the pistons 24 can work with maximum stroke, the piston 29 being under the action of a fluid pressure on both sides. For this purpose, the cylinder 30 is connected at both ends by a channel 32 to the pressure side of the pump 20, the spring-loaded side of the piston 29 being connected to the channel 32 by a constriction 33. Furthermore, 29 bleeding channels are provided in the cylinder on the spring-loaded side of the piston.
During operation of the device, when no fuel is flowing through the bleeding channels, the fluid pressures acting on the piston 29 are equal to one another, and the spring 31 can move the piston 29 into a position which corresponds to the maximum stroke of the piston 24 ; If, however, fuel is drawn off through one of the dispensing channels, the fluid pressure acting on the spring-loaded side of the piston 29 drops, so that this piston, against the -NVirluing of the spring 31, decreases in this way. is shifted so that the stroke of the piston 24 is reduced.
The fuel pump 20 has, as shown, a speed limiter of conventional design, the rotor 23 of the pump 20 serving as a centrifugal impeller. For this purpose, the rotor 23 is provided with a central channel 34 which is connected on the one hand to the suction side of the pump 20 and on the other hand with several rachal channels 35, so that when the rotor 23 rotates fuel is sucked into the channel 34 and into the room 36 is promoted, namely under higher pressure, corresponding to the speed of the rotor 23, whereby a membrane 37 is loaded.
When the load on the diaphragm 37 reaches a certain value, which is determined by the strength of the tension spring 38 connected to the diaphragm 37, a pin 39 connected to the diaphragm comes into engagement with a pivot lever 40 and pivots it to open a hemispherical valve 41 to a tap of liquid from the spring-loaded side of the piston 29 through the channel 29 through the channel 42 to he possible. The liquid drawn off through this channel 42 returns through a channel 43 to the suction side of the fuel pump 20.
As is known, a gas turbine system requires less fuel to maintain a given engine speed under steady-state operating conditions at high altitudes than at low altitudes, and consequently the fuel supply and control device described has a height control device of a known type to reduce the fuel flow to the machine when the atmospheric pressure is sinking can.
According to FIG. 2, this height regulating device 21 has a housing 44 which is divided into two chambers 45 and 46 by a membrane 47. The membrane 47 carries. a lever 48, one end of which protrudes into the chamber 45 and the other end into the chamber 46. The chamber 45 is connected to the spring-loaded side of the piston 29 by a tap tube 49, the flow through this tube being controllable by means of a hemispherical valve 50 which is attached to the end part of the lever 48 protruding into the chamber 45. This end part of the lever 48 is loaded by a spring 51. The chamber 45 is connected to the suction side of the fuel pump 20 by a feed line 52.
The lever 48 is also arranged in such a way that it is of a fuel pressure, which in this case, since the bore containing the pin 55 is connected to the chamber 45 in a known, unspecified manner, equal to the pressure difference between the upstream of an adjusting device serving hand throttle 53 acting pressure and the pressure on the suction side of the fuel pump 20 is loaded.
For this purpose, a branch line 54 leads from the fuel delivery line 28 to a narrow cylinder arranged in the housing of the device 21, so that the pressure prevailing immediately upstream of the manual throttle 53 can act on the head of a pin 55. It is understood that when the pressure increases immediately upstream of the hand throttle 53, the load exerted by the pin 55 on the lever 48 increases proportionally.
The end part of the lever 48 protruding into the chamber 46 can be actuated by means of an evacuated, expandable box 56, the chamber 46 being connected to a conduit 57 either with a back pressure point on the aircraft or with a pit tube, e.g. B. as shown at 58 in FIG. 1, or can be connected to a point at the inlet of the compressor 10 of the machine. As a result, the can 56 will expand when the atmospheric pressure drops, thereby increasing the load acting on the lever 48.
It should be noted that the loads exerted by the can 56 and pin 55 on the lever 48 counteract the load imposed by the spring 51. Accordingly, the combined loads of the can 56 and the pin .55 under static atmospheric pressure conditions, when the fuel pressure immediately upstream of the hand throttle 53 rises above a predetermined value, will be greater than the load due to the spring 51 and the valve 50 will open and fuel will be tapped from the spring loaded side of piston 29,
what an editing of the pump stroke to return the fuel pressure to the predetermined value made light. Furthermore, when the atmospheric pressure changes, z. B. with decreasing atmospheric pressure, the can 56 expand and so increase the load acting on the lever 48, so that the combined loads of the can 56 and the pin 55 exceed the spring load, whereby fuel from the spring-loaded side of the piston bens 29 tapped. can be and the fuel pressure falls immediately upstream of the hand throttle 53 until the equilibrium of the pressures is restored.
In other words: a change in the atmospheric pressure actuates the height control device 21 in order to change the fuel delivery and the pressure. In the case of a fuel supply and control device, as has been described with reference to FIG. 2, difficulties can arise during the operation of the gas turbine system during acceleration, due to the excessive fuel supply to the machine.
For example, if too much fuel is fed to the engine during acceleration, the combustion chambers or parts of the turbine can overheat, which can lead to corresponding damage, whereby the air-fuel mixture can also become too fuel-rich. which can cause the combustion to stop. In certain machines, excessive combustion temperatures can cause the pumping effect in the compressor during acceleration.
The present invention avoids these difficulties by arranging the acceleration control device 22, which will be described below, and by means of which the amount of fuel that can be fed to the machine can be limited as a function of the pressure increase in the compressor of the machine.
The acceleration control device 22 has a valve arranged in the line 28 as a throttle element, which valve has a valve housing 60 through which the fuel flowing into the line 28 can flow, a valve seat 61 which is arranged in the throughflow channel of the valve housing 60 and also a valve body 62 which is loaded by a spring 63 in the sense of closing said flow channel. The flow of fuel through the flow channel of the valve housing 60 causes the valve body 62 formed with a conical head to lift from its seat 61 and also causes a pressure drop in the valve housing.
The shape of the head 62a of the valve body 62 and the size of the field 63 are chosen so that there is an approximately linear relationship between the pressure drop in the valve housing and the fuel flow through the same. In Fig. 7, the characteristics of the valve 62 is graphically provided., The fuel flow F through the valve as the abscissa and the corresponding pressure drop in the valve as the ordinate are plotted. As line 64 shows, the pressure drop across the valve is made linear with respect to fuel flow. The valve housing 60 also has a bridging device which has a valve seat 65, which is arranged in a channel 66. is.
The channel 66 is generally closed by the valve body 67 which is pressed onto its seat 65 by means of a spring 68. The dimensions of the valve body 67 and the strength of the spring 68 are chosen so that when the pressure drop in the opening controlled by the Ven tilkörper 62 reaches a certain value, the valve opens, whereby the pressure difference between the inlet side and the outlet side of the Valve housing 60 remains approximately constant with a further increase in the fuel flow. This effect is shown in Fig. 7 by the horizontal line 69, the point 70 corresponding to the conditions at which the valve 67 opens.
The acceleration control device also has a pressure response device with a housing 71 which is divided into two chambers 72 and 73 by a membrane 74. The membrane 74 carries a lever 75 which projects into the chamber 72 with one end part and the chamber 73 with the other end part. The lever 75 has. at the end part protruding into the chamber 73, a hemispherical valve 76 which can control the fuel flow through a branch line 77 of the bleed line 49 and consequently the fuel flow coming from the spring-loaded side of the piston 29.
The pivoting movement of the lever 75 can be controlled by the following three loads: a) a load that depends on the delivery pressure of the compressor, b) a load that depends on the pressure drop in the valve housing 60 and c) a load by means of a spring. The load, which depends on the delivery pressure of the compressor, is determined by connecting the chamber 72 by means of a line 78 to the pressure side of the compressor 10 (Fug.
1) and also through the arrangement of a membrane 79 which forms part of the wall of the chamber 72 and which separates this chamber 72 from a further chamber 80 in which the pressure present at the inlet of the compressor prevails, the connection being the Chamber 80 is made with the compressor inlet 10a by a line 81.
The membrane 79 is connected to an evacuated can 82 which is arranged in the chamber 80, a spring 82a arranged in the can 82 pressing the pin 79a arranged on the membrane 79 against the lever 75 and thus in the direction of opening the valve 76 burdened. If the effective areas of the diaphragm 79 and the can 82 are selected to be the same, the load exerted on the lever 75 by the spring 82a decreases progressively during operation as the absolute delivery pressure of the compressor increases, by an amount equal to this absolute delivery pressure is proportional.
If the cross-sectional areas mentioned of the mem brane 79 and the can 82 are not the same, the decrease in the load exerted by the spring on the lever 75 is partly due to the absolute delivery pressure of the compressor and partly due to the atmospheric pressure. However, the arrangement is such that as the absolute delivery pressure of the compressor increases, the load exerted on the lever 75, which is trying to open the valve 76, decreases, or in other words, the absolute delivery pressure of the compressor supports the closing of the valve 76.
The load proportional to the pressure in front of the valves in the valve housing 60 is transmitted to the lever 75 via a branch line 83 which leads from the valve housing 60 to a cylinder in which the head part of a pin 84 is arranged, which is the same as the pin 55 of the Height regulating device 21 is formed, and further on the underside of a membrane 85 which is arranged in an auxiliary chamber 86, the space on the top of this membrane being connected by a line 87 to the downstream side of the valve housing 60.
The diaphragm 85 is loaded by a spring 90 in the direction against the lever 75, movements of the diaphragm 85 due to changes in the pressure drop being transmitted to the lever 75 by means of a pin 88 which is arranged between the lever 75 and the diaphragm 85. is. The arrangement of these parts is such that the spring 90 tries to keep the valve 76 closed and that the load acting on the membrane 85 and the pin 8.1 opens the hemisphere valve 7 6 due to the pressure prevailing in front of the valves in the valve housing 60 seeks. Consequently, this pressure supports the opening of the valve 76, that is to say it acts in the opposite direction to the delivery pressure of the compressor.
The third-mentioned load, that is to say the spring load, is a consequence of the combined effects of the spring 82a. and the spring 90, which the latter see on the one hand on the Mem brane 85 and on the other hand on a support plate of an adjusting screw 91 is supported. The effective load caused by the two springs tries to keep the hemispherical valve 76 closed.
The operation of the device described before is as follows: When the delivery pressure of the compressor increases, the through the pin decreases. 79a, the load transferred to the lever 75, so that the load due to the pressure drop in the valve housing 60 must rise against the spring load in order to open the hemispherical valve 76.
As a result, during acceleration, the flow through the flow channel controlled by the valve 62 can only take place at any delivery pressure of the compressor until the valve 76 opens, with fuel through the Anzapfleit.ung 19 and the branch line 77 to the suction side of the pump 20 through a Backflow line 92 too backflows,
whereby the stroke of the fuel pump 20 is reduced. As a result, during an acceleration, the fuel flow to the injection nozzles 14 is reduced compared to the maximum possible fuel flow depending on the current delivery pressure of the compressor and if the engine speed and, accordingly, the delivery pressure of the compressor increases, the permissible pressure drop in the valve housing 60 also increases and also the permissible fuel flow.
As already stated, the valve body 67 is lifted from its seat when the fuel flow through the valve housing 60 reaches a predetermined value, and accordingly the pressure drop then remains constant. The effect of the acceleration control device on the relationship between the fuel flow and the discharge pressure of the compressor is shown graphically in FIGS. The fuel flow F is plotted against the delivery pressure <I> CDP </I> of the compressor.
8 shows curve 93, the maximum fuel delivery of the fuel pump at different delivery pressures of the compressor. The dashed curve 94 shows the amount of fuel required by the Masehine under steady-state operating conditions. The curve 94 does not go through the zero point, since when the system is started until a certain speed is reached, that is, a certain compressor delivery pressure, as usual, external drive is provided.
The line 95 shows the fuel flow during acceleration with increasing delivery pressure of the compressor. These curves all relate to conditions close to the ground. It should be noted that when the delivery pressure of the compressor increases, the fuel flow F increases proportionally. until point 96 (Fig. 8) it is reached, which point. the. State corresponds in which see the valve 67 opens.
Subsequent increases. the fuel flow to the maximum delivery rate of the pump, as is the case with part 93a. the curve 93 shows. The point 96 is selected according to the machine characteristic, which can be such that the machine can absorb the full fuel delivery rate at higher speeds by the tension of the spring 68 is selected accordingly.
According to FIG. 9, similar curves for the conditions at greater heights are Darge, the curves 1.93, 194 and 195 corresponding to the curves 93 and 94 and 95 of FIG. Since the fuel flow is significantly smaller at great heights than near the ground, the valve member 67 is never lifted from its seat even at high speeds, so that the fuel flow F is always proportional to the delivery pressure <I> CDP </I> of the compressor.
With other retorts, the choice of the changeover point, that is, a certain flow in which the valve 67 opens according to the corresponding design of the valve head and the correspondingly strongly selected spring 68 and makes the acceleration control device ineffective, guarantees that the speed at which the acceleration control device becomes ineffective with. increasing height increases and that at great heights the acceleration control device remains effective over the entire acceleration range.
According to Fig.2 is. a valve 97 is provided in the branch line 77 so that the acceleration control device can be disabled as desired. This can be done in any way, e.g. B. automatically, happen and can be made depending on the machine speed, in such a way that the valve 97 is closed when a certain machine speed is reached, or it can be closed when a certain compression ratio in the compressor is reached, or this valve 97 can be operated manually. Should z. B. there.
Ven til 97 be closed at a predetermined engine speed, so it can with. be connected to a centrifugal regulator or to the armature of an electromagnetic device that is excited or de-excited when the speed rises above a certain speed or falls below this value. If the acceleration control device is to become ineffective at a predetermined compression ratio in the compressor, the valve 97 can be operatively connected to a device which can respond to the inlet and delivery pressure of the compressor. This device can e.g.
B. have two evacuated cans that are exposed to the said pressures to z. B. to operate a lever to close an electrical contact, which can close a circuit via an electromagnetic device for actuating the valve 97. The throttle 53 is arranged according to FIG. 2 in a housing 98 in which a shut-off valve 99 is also provided, which is completely open when the machine is in operation.
According to FIG. 3, the load on the lever 75 is dependent on the absolute delivery pressure of the compressor. In this arrangement, the chamber 72 is connected to the inlet 10 \ 3 of a Venturi tube 101 via a line 100, the inlet 10 \ 3 being connected to the compressor outlet. The Venturi tube 101 is designed in such a way that the speed of sound is reached in it during normal operation of the machine,
the narrowest point of the venturi 101 is connected by a line 103 to a chamber 104 which is separated from the chamber 72 by means of the membrane 79. How easy one is to see is clear. the pressure at the narrowest point of the pipe when the speed of sound is reached in a constant ratio to the absolute pressure at the inlet of the venturi tube 101, so that the load on the membrane 79 is always proportional to the absolute delivery pressure of the compressor.
In FIGS. 4 and 5 an arrangement is shown in which the height control device 21 is built together with the acceleration control device 22 to form a unit. The two devices work independently of one another, and their design corresponds approximately to that of the corresponding parts in FIG.
In this example, the throttle 53 is arranged in a housing 98 in which a shut-off tap 99 is also provided. Furthermore, a pressure valve 105 is arranged in the housing 98, which is pressed onto its seat 106 by a spring for the purpose of controlling the fuel flow through the main fuel line 107, which leads into the main nozzle of a two-nozzle burner 1.4 of known design.
At low speeds of the compressor, that is, at low fuel delivery pressure, the fuel only flows through line 107a to the auxiliary nozzle of the burner, and when the fuel delivery pressure in the burners 14 rises to a predetermined value, it will Valve 105 lifted from its seat 106, whereby fuel can pass through the main line 107 into the burner 14. Such a device is not absolutely necessary to achieve the purpose of the invention.
In the example according to FIG. 4, the height control device is not influenced by the fuel pressure immediately upstream of the throttle 53, but rather by the pressure drop in the throttle 53.
For this purpose, two branch lines 108 and 109 are connected to the fuel delivery line 28, one on each side of the throttle 53, and each of their other ends is connected to a part of a chamber which is connected by means of a membrane 110 is divided. As a result, the mem brane 110 is loaded according to the pressure drop in the throttle 53, this load being transferable through a pin 110a to a lever 148, which speaks to the lever 48 of the device 21 shown in FIG.
The lever 148 is also loaded by means of a barometer box 156 which is arranged in a chamber 146 and also by a spring 151 which is arranged in a chamber 111. The load exerted by the spring is transmitted to the lever 148 with the pin 112. The chamber 111 is connected by means of a line 113 to the branch line 109 in order to offset the difference between the effective areas of the membrane 110. Controls during stationary operation. the lever 148 controls the fuel outflow from the spring-loaded side of the piston 29 through the bleed line 49, by actuating a bleed valve, which is shown in more detail in FIG.
This tap valve has a pivot lever 11.4 which carries a hemispherical valve 115 to close the outlet of the tap line 49, the lever 114 normally being pressed by means of the spring 116 into a position in which the outlet of the tap line 49 is closed.
The lever 11.4 is also provided with a flat part 114a, with which a pin attached to the end of the lever 148 cooperates for the purpose of pivoting the lever 114. This height control device works in a similar manner to the device described with reference to FIG to set the maximum possible pressure drop in the Dros sel 53 with decreasing atmospheric pressure; consequently, the fuel consumption can be adjusted to the changes in atmospheric pressure.
The acceleration control device is again a pressure response device with a lever 175 which is mounted on a diaphragm 174 which divides a chamber 173 into two parts which are in communication with one another through openings <I> 174a </I> in the diaphragm 174 stand. The lever 1.75 is loaded by a force dependent on the pressure drop in the valve housing 60, by means of a membrane 185, which is arranged in a chamber 117, with the pressure prevailing upstream of the valve housing on one side of the membrane the line 83 acts, while the pressure prevailing downstream of the valve housing acts on the other side of the membrane, namely via the branch line 108, the chamber on one side of the membrane 110 and the connecting line 118.
The loading is transmitted from the diaphragm 185 to the lever 175 by a pin 184. The lever 175 is also loaded by a spring 190 by means of a pin 188, the spring 190 being in a chamber 186, which is connected by a conduit 119 to the space on the top of the membrane 185; this is provided in order to compensate for the differences in the effective areas of the membrane 185. Furthermore, the lever is loaded by a force dependent on the absolute delivery pressure of the compressor, in that the space on one side of the membrane 179 is connected to the delivery side of the compressor by a line 78, the membrane being connected to an evacuated can 182.
The chamber 173 is connected by a line 192 to the suction side of the fuel pump 20, and the effective area of the can 182 is selected so that it is equal to the effective area of the lower side of the membrane 179.
The openings 174a can also be omitted and the chamber containing the can 182 can be connected to the atmosphere. In this case, if the effective areas of the can 182 and the diaphragm 179 are equal to each other, the load acting on the lever 7.75 depends only on the absolute delivery pressure of the compressor, while if these areas are not equal, it depends on the absolute delivery pressure of the compressor and the atmospheric pressure.
The lever 175 is arranged such that it engages the flat portion 114a of the lever 114 during acceleration to control the discharge from the bleed line 49 during acceleration and consequently to bypass the height control device during acceleration . It can be seen that the loads acting on the lever 175 by the spring 190 and the delivery pressure of the compressor seek to keep the valve 115 closed, while the load caused by the pressure drop in the valve housing 60 is in the works in the opposite sense, i.e. it tries to
open valve 115; Consequently, this acceleration control device acts in the same way as that described with reference to FIG. 2, that is to say it produces characteristics F / CPD (fuel flow / compressor delivery pressure) similar to the characteristics 95 shown in FIGS. 8 and 9, 96, 93a and 195. In certain cases it is useful to provide an additional control device. If z.
If, for example, the characteristics of the command control device is chosen so that satisfactory acceleration ratios up to a compression ratio of 3: 1 can be achieved, it can happen at high altitudes and at high speeds that a lack of fuel occurs during a visit.
In order to avoid these difficulties, the device described can be modified so that a further control device is provided to remove the delivery pressure that acts on the pivoting lever of the acceleration control device when a predetermined pressure is reached in the compressor the compressor-dependent Be load to increase, so that a greater pressure drop is necessary in the valve housing 60 until the acceleration control device causes the extraction of fuel from the spring-loaded side of the piston 29.
As a result, when the predetermined compression ratio in the compressor is reached, a larger flow of fuel can reach the machine.
An embodiment for achieving such a control is shown in FIG. 6, this device being provided in a fuel supply and control device according to FIG.
FIG. 6 shows a gas turbine system similar to that shown in FIG. 1, which has extraction lines 81 and 78 which lead away from the inlet and outlet of the compressor of the machine. FIG. 6 also shows the instruction control part, the unit assembled from the height control device and the volume control device.
For parts that have not been changed, the reference numbers corresponding to the examples according to Fig.l and 4 have been used. The diaphragm 179, on which the load dependent on the delivery pressure of the compressor can act via the tap line 38, is connected to a pin 200 which connects the diaphragm 179 to a further diaphragm 201 which is arranged in a chamber 202. According to Fig. 6 is. the space on top of the diaphragm 201 is exposed to the inlet pressure of the compressor through a branch line 203 of the feed line 87.
The space on the underside of the membrane <B> 201 </B> is provided with a line 20.1. a control slide 205, the piston 206 of which is connected to the armature 207 of an electromagnetic device 208.
In the position of the piston 206, as it is ang-e-even in FIG. 6, and which corresponds to a position in which the electromagnetic device 208 is not energized, the line 204 is via the control slide 205 with the Tapping line 81 is connected and consequently with the inlet of the compressor, so that the loads acting on the membrane 201 are balanced and accordingly no load acts on the membrane via the pin 200 through the membrane 201.
Under these circumstances, the acceleration control device functions in exactly the same way as the device shown in FIG. However, if the piston 206 is shifted to the right according to the drawing due to an excitation of the electromagnetic device's 208, the connection between the bleed line 81 and the line 204 is interrupted, and the line 204 is with. a branch line 209 of the line 78, so that the lower side of the membrane 201 is connected to the compressor outlet.
The load exerted on the lever 17s \ 3 as a result of the action of the diaphragm 179. accordingly increased by the load originating from the Meinbran 201, which acts on the membrane 179 via the pin 200 ..
The piston 206 is moved in the following manner. The electromagnetic table device 208 is connected to a circuit 210 which has two contacts 211 and 212, the contact 211 being fixed and the contact 212 on a pivotable rod 213: is arranged. The rod 213 is mounted at such a point with respect to its length that the ratio of the lengths of its arms is equal to the compression ratio at which the fuel supply to the machine is to be increased in order to interrupt the supply at high speeds and high altitude avoid the.
The shorter arm of the rod 213 is connected by a handlebar to an evacuated box 21-1, which has an adjustable stop 21,5 and is arranged in a chamber 216 which is connected to the tap line through a line 217 78 and is therefore in communication with the compressor outlet. The longer arm of the rod 213 is connected by a handlebar to another box 218, which also has an adjustable stop 219 and is located in a chamber 220 which is connected to the line 203 and consequently to the bleed line 81 and the compressor inlet 10a is.
During operation, the pressure in chamber 220 remains approximately constant at constant atmospheric conditions, whereas the pressure in chamber 21.6 increases with the compression ratio of the compressor, so that with increasing compression ratio, the can 214 contracts accordingly. and the lever 213 pivoted around its pin and more and more the movable contact 212 against the contact. 211 moves.
When the compression ratio in the compressor reaches the predetermined value, comes. the contact 212 with the contact 211 engaged, whereby the circuit for the electromagnetic device 208 is closed; consequently, the armature 207 is pulled to the right according to the drawing, and it thereby closes the line 20-1 from the tapping line 81 and brings it into connection with the line 209 and the tapping line 78.
The effect of such control is shown graphically in FIGS. The dashed continuation 221 of the straight line 95 shows the effect that is achieved near \ Boden, namely with both devices described with reference to FIGS. 2 and 4, the valve body 67 constantly remains pressed onto its seat.
The increase in the load on the acceleration control device caused by the delivery pressure of the compressor at a predetermined compression ratio is used to break the characteristic: fuel flow compressor delivery pressure, as shown by line 221, and then an increased fuel flow, as shown by the dashed line 221b for compressor delivery pressures that occur above the changeover point.
If, however, due to the large fuel flow close to the ground, the valve body 67 opens and thus makes the acceleration control device ineffective before the compression ratio in the compressor reaches the predetermined value, it is clear that at low altitudes the changeover device, as has been described with reference to FIG. 6, has no influence on the fuel flow flowing to the machine.
According to FIG. 9, due to the lower fuel consumption of the laser line, the flow at which the valve 67 opens is not reached, so that when the predetermined compression ratio of the compressor is reached, the changeover device becomes effective; as indicated by the dashed curve 222, a larger fuel flow can reach the machine.