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Brennstoff regelanlage für Gasturbinentriebwerke Die Erfindung betrifft
eine Brennstoffregelanlage für Gasturbinentriebwerke mit einem in der Brennstoffleitung
angeordneten Hauptbrennstoffregler und mit einem diesem nachgeschalteten Überströmregler,
der in einer den Auslaß des Hauptbrennstoffreglers mit dem Brennstoffbehälter verbindenden
Nebenschlußleitung ein Nebenschlußventil enthält, welches von der Regelabweichung
einer Betriebszustandsgröße der Turbine, z. B. der Turbinentemperatur, verstellt
wird.
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Derartige Brennstoffregler mit Überström- oder Nebenschlußkreisen
sind bekannt, wobei jedoch die Nebenschlußkreise einen Teil des Hauptreglers bilden
und der Turbine die dosierte Brennstoffmenge zuführen.
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In der Brennstoffregelanlage gemäß der Erfindung mit einem überströmregler
können ebenfalls Nebenschlußkreise vorhanden sein, die in Abhängigkeit von Turbinenbetriebszuständen
gesteuert werden, doch wird erfindungsgemäß über ein solches Merkmal hinaus noch
eine Vorrichtung vorgesehen, die von der von dem Hauptbrennstoffregler dosierten
Brennstoffmenge wieder einen Anteil abzweigt, welcher der dosierten Menge proportional
ist, wobei diese Proportionen konstant bleiben, solange keine Temperaturfehler auftreten,
während bei einemTemperaturfehler durch die Betätigung eines Ventils eine entsprechende
Verstellung vorgenommen wird.
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Es ist ferner bekannt, eine Nebenschlußvorrichtung vorzusehen, die
einen Teil der geförderten Brennstoffmenge abzweigt und zurückleitet, doch ist hierbei
die umgeleitete Menge der dosierten Menge nicht proportional.
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Bei einer anderen bekannten Anordnung enthält der Hauptbrennstoffregler
ein Dosierventil und einen Nebenschlußkreis, welcher den an diesem Ventil auftretenden
Brennstoffdruckabfall so steuert. daß dieser Druckabfall konstant gehalten wird.
Obwohl dieser Kreis in Strömungsrichtung hinter dem Dosierventil angeschlossen ist,
gehört er doch zum Hauptbrennstoffregler, da der am Dosierventil auftretende Brennstoffdruckabfall
einen Faktor darstellt, welcher die durch dieses Ventil geförderte Brennstoffmenge
bestimmt.
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Es wurde weiterhin bereits eine programmabhängige Brennstoffregelung
für Propellerturbinen und Strahlturbinen vorgeschlagen, die auf eine vorgewählte
Leistungseinstellung beschleunigt werden kann, wobei die Menge oder das Gewicht
des an die Brenner gelieferten Brennstoffes selbsttätig reguliert wird. Hierdurch
kann die maximal zulässige Beschleunigung innerhalb einer sicheren Turbinentemperaturgrenze
erreicht werden, wobei vermieden wird. daß der Verdichter pumpt; ferner wird bei
Propellerturbinen während des zum Teil gedrosselten Betriebes der Brennstoff selbsttätig
in einem Betrag zugeführt, welcher die optimale Stabilität für die Drehmoment-Schluckcharakteristik
des Propellers ergibt. Diese Brennstoffregelung umfaßt im allgemeinen einen Drehzahlregler,
welcher die Weite einer den Brennstoff messendenAusflußöffnung verändert. über der
ein fixierter Meßkopf angeordnet ist. Der regelnden Wirkung sind programmäßige Begrenzungen
des Brennstoffzuflusses überlagert, welche w'ihrend der Turbinenbeschleunigung einen
Temperaturschutz der Turbine und einen Schutz gegen ein Pumpen des Verdichters bewirken,
eine Begrenzung des Brennstoffzuflusses bei Verzögerungen und einen gesteu°rten
Brennstoffzufluß bei Teillastbetrieb der Turbine. Alle diese programmäßigen Begrenzungen
des Brennstoffzuflusses, mit Ausnahme des Zuflusses bei Verzögerungen, sind Funktionen
eines durch eine Temperatur korrigierten dreidimensionalen Nockensystems, welches
die Weite der Meßausflußöffnung in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsparametern
der Turbine steuert. Eingeschlossen in die Regelung sind koordinierende Mittel zur
Erlangung gewünschter gleichförmiger Betriebsbedingungen in Abhängigkeit vom Brennstoffregler
und Brennstoffregeleinstellungen bei Teillast, wobei beide mit den Propellerregeleinstellungen
genau ausgerichtet sind.
Um die Schwierigkeiten zu vermeiden, die
bei der Ausbildung einer Regelung für jede einzelne Turbine vorhanden sind, und
um die Notwendigkeit einer Einstellung des Brennstoffprogramms einer gegebenen Regelung
zu beseitigen, wenn die Betriebsdauer und/ oder die Art des Brennstoffs sich verändern,
wird eine verhältnisgleiche Brennstoffregelung für Zu- und Abfluß vorgesehen, die
dadurch gekennzeichnet ist, daß der überströmregler eine Verstellvorrichtung aufweist,
deren Regelventil dem Nebenschlußventil nachgeschaltet ist und von einer Membran
mittels eines in der Brennstoffleitung vor der Abzweigstelle der Nebenschlußleitung
angeordneten Venturirohres verstellt wird, wobei die eine Seite der Membran von
dem an der engsten Stelle des Venturirohres herrschenden statischen Druck und die
andere Seite von dem hinter dem Nebenschlußventil herrschenden Gesamtdruck beaufschlagt
wird.
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Weiterhin sind gemäß der Erfindung ein elektrischer Temperaturmesser
zur Messung des Istwertes der Turbinentemperatur, eine elektrische Temperatursollwert-Einstellvorrichtung
und eine mit einem Verstärker versehene elektrische Schaltung zur Bildung der Temperatur-Regelabweichung,
deren Ausgangsstrom die Verstellvorrichtung des Nebenschlußventils steuert, vorgesehen.
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Die elektrische Temperatursollwert-Einstellvorrichtung enthält gemäß
der Erfindung ein Potentiometer mit handbetätigtem Leistungswählhebel, und die Verstellvorrichtung
ist dabei als umsteuerbarer Motor ausgebildet. Eine von Hand verstellbare Stange
begrenzt die Schließbewegung des Nebenschlußventils, und zur Verstellung der Stange
dient eine Magnetspule, die bei Stellung des Leistungswählhebels im Konstantbereich
der Temperatursollwert-Einstellvorrichtung erregt wird.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß zwischen Verstellvorrichtung
und Nebenschlußventil ein Getriebe und eine Bremse geschaltet sind, wobei die Bremse
normalerweise außer Eingriff ist.
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Hierbei kann das Ansprechen der durch eine erregte Magnetspule in
gelöster Stellung gehaltenen Bremse durch Unterbrechen des Stromkreises mittels
eines von Hand betätigbaren Schalters unter Wirkung einer Feder bewirkt werden.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele nach der Erfindung dargestellt,
und zwar ist Fig.l die Ansicht eines Propellerturbinentriebwerkes zusammen mit dem
Funktionsschema der erfindungsgemäßen Brennstoffregelanlage, Fig. 2 ein Schnitt
durch den Brennstoffüberströmregler, der schematisch in der Brennstoffregelanlage
der Fig. 1 gezeigt ist, und Fig. 3 eine Kurvenschar, die die Arbeitsweise der in
der Fig. 1 gezeigten Brennstoffregelanlage wiedergibt.
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Das Gasturbinentriebwerk umfaßt einen Kompressor 10, welcher
Luft in das ringförmige Kopfstück 12 drückt, das so angeordnet ist, daß die
Luft einer Mehrzahl von ringförmig im Abstand angeordneten Brennkammern
14 zugeführt wird. Jede Kammer enthält einen Brenner 16 mit Lufteinlaßlöchern,
durch welche wenigstens ein Teil der Luft zwecks Mischung mit dem Brennstoff gefördert
wird. Die Verbrennungsprodukte aus den Brennern 16 gelangen in einen Leitring
18, welcher Leitschaufeln 20 aufweist, die gegen die Laufschaufeln
22' einer Turbine 22 gerichtet sind. Die Turbine 22 treibt
den Kompressor 10 an und ist mit diesem auf einer gemeinsamen, nicht dargestellten
Welle angeordnet. Die beiden Maschinen können auch durch ein Getriebe miteinander
verbunden sein. Die Turbine treibt außer dem Kompressor auch einen Propeller
24 an, der mit verstellbaren Propellerblättern 24' versehen ist. Die
Vorrichtung zur Veränderung der Neigung der Propellerblätter kann von beliebiger
Bauart sein; zu dieser Vorrichtung gehört ein Propellerregler 26, der entweder
eine konstante oder eine veränderliche Drehzahl einstellen kann, und zwar abhängig
von der am meisten gewünschten Betriebskurve der Turbine. Er ist nachfolgend als
Konstantdrehzahlregler beschrieben, so daß die Turbine im ganzen Leistungsbereich
bei fester maximaler Betriebsdrehzahl arbeitet. Der Kompressor 10 ist in einem Gehäuse
28 angeordnet, welches sich in Richtung der Bewegung des Luftfahrzeugs erweitert.
Der mit 32 bezeichnete Teil nimmt das Untersetzungsgetriebe zwischen Turbine
und Propeller auf. Der größere Teil der verfügbaren Energie wird zum Antrieb des
Kompressors und des Propellers verwendet, während der Rest einer Strahldüse
34 zugeführt wird.
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Gemäß Fig. 1 drückt eine Brennstoffpumpe 36 Brennstoff von einem nicht
dargestellten Behälter durch die Leitungen 42 und 44, einen Hauptbrennstoffregler
46 und einen überströmregler 48 in ein Ringrohr 38, welches
durch eine Mehrzahl von Rohrleitungen 40 mit den Brennern 16 der verschiedenen
Brennkammern 14 verbunden ist. Eine Umlaufleitung 50 verbindet den
Hauptregler 46 und den überströmregler 48 mit der Saugseite der Pumpe
36.
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Der überströmregler 48 arbeitet als temperaturabhängige Regeleinrichtung
und kann eine erforderliche prozentuale Menge des von dem Hauptbrennstoffregler
46 abfließenden Brennstoffs abführen, um eine gewünschte Turbineneintritts-
oder -austrittstemperatur unter verschiedenen Betriebsbedingungen aufrechtzuerhalten.
Der Überströmregler 48 wird über die Leitungen 62 und 64 und
den Betätigungsmotor 60 durch die mit einem Verstärker versehene elektronische
Schaltung 58 gesteuert. Durch die Leitungen 62 und 64 kann die jeweilige
Betriebstemperatur der Turbine mit einer gewählten Temperatur verglichen werden,
die mit der Stellung des Leistungswählhebels 74 variiert. Dabei wird die
Differenz zwischen der vorhandenen und der gewählten Temperatur als Spannungsabweichung
gemessen, alsdann verstärkt und auf den Betätigungsmotor 60 übertragen, so
daß die Betriebstemperatur gleich der gewählten Temperatur gehalten wird.
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Das Thermoelement 66 mißt die am Turbineneintritt bestehende Temperatur
als Spannung, die durch die Leitungen 68 und 70 auf die elektrische
Schaltung 58 übertragen wird. Der Leistungswählhebel 74 der Wähleinrichtung
72 ist über ein Gestänge 76, 76' mit dem Hauptbrennstoffregler
46 verbunden. Durch die Leitungen 78, 80 und 82 wird die vom
Leistungswählhebel 74 in Abhängigkeit der Turbinendrehzahl gewählte Temperatur
auf die elektrische Schaltung 58 übertragen; diese erhält ihre elektrische
Energie von einem nicht dargestellten Wechselstromgenerator über die Leitungen
84 und 86.
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Ein leitender Abschnitt des Leistungswählhebels 74 ist zwischen 0
und 55° seiner Stellung mit zwei Kontaktstücken 88 und 90 in leitender
Verbindung.
Dadurch wird der Stromkreis von einer nicht dargestellten Gleichstromquelle
über die Leitungen 94, 96
und 98 und eine Relaisspule 100
zur Erde 92 geschlossen. Ein Parallelstromkreis, bestehend aus der Leitung
102, der Leitung 98 und der Relaisspule 100,
wird geschlossen,
sobald der drehzahlabhängige Schalter 104 geschlossen ist. Dies tritt unterhalb
einer vorgegebenen Betriebsdrehzahl ein, wobei die Relaisspule 100 erregt wird.
Der Relaisschalter 106 nimmt dann die dargestellte Stellung ein. Das Relais wird
stromlos, wenn beim Erreichen einer vorgegebenen Drehzahl der Schalter 104 geöffnet
wird und wenn sich der Leistungswählhebel74 bei oder oberhalb 55 ' des Quadranten
befindet. Das Relais ist während einer Beschleunigung bis zu einer vorgegebenen
konstanten maximalen Betriebsdrehzahl erregt. Ein Stromkreis für die Turbinentemperatur
umfaßt die Leitung 80, eine Temperatursollwert-Einstellvorrichtung
110 und die Leitungen 112 und 82. Die Leitung 78 verbindet
die elektrische Schaltung 58 mit einer gemeinsamen Anschlußklemme 114 und eine Leitung
116 den Zeiger 118 der Temperatursollwert-Einstellvorrichtung
110 mit der Klemme 120 des Schalters 106. Eine Leitung 122 ist mit
der mit einer Gleichstromquelle verbundenen Leitung 94 über die Leitung
96 und/oder den Schalter 104 und mit einer Spule 124 des Überströmreglers
48 über eine Klemme 126 des Schalters 106 und eine Leitung
128 verbunden. DerWiderstand derTemperatursollwert-Einstellvorrichtung
110 ist zur Einstellung der Bezugsspannung bestimmt, auf die die elektrische
Schaltung 58 mit Verstärker anspricht und die einem Solltemperaturbereich von etwa
650 bis 950'F C entspricht. Wenn der Leistungswählhebel 74 zwischen 0 und 55 des
Quadranten, in dessen Bereich die Beschleunigung des Triebwerks bis auf die Normaldrehzahl
erfolgt, liegt oder wenn der Drehzahlschalter 104 geschlossen ist, befindet
sich der Schalter 106 in der dargestellten Lage, und die Solltemperatur ist
konstant 650°C. Wenn der Leistungswählhebel 74 sich zwischen 55 und 90° im
Bereich, in dem die Leistung bei gleichbleibender Drehzahl erhöht wird, befindet
und der Schalter 104 geöffnet ist, verbindet der Schalter 106 die
elektrische Schaltung 58 durch die Klemmen 114, 120 mit dem Potentiometerteil
der Temperatursollwert-Einstellvorrichtung 110 und macht die Spule
124 über die Klemme 130 stromlos.
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Das Venturirohr 142 in der Brennstoffhauptleitung
42 hat an der engsten Stelle Queröffnungen 144,
welche über eine Ringkammer
150 und eine Verbindung 152 zu einer Kammer 146 führen, die an einer
Seite der Membran 148 gebildet ist. Die Brennstoffhauptleitung
42 ist mit der Brennstoffhauptleitung 44 über die Durchflußöffnung 154 des
Ventils 156 verbunden, das einen vorgegebenen Minimaldruck P4 in der Brennstoffhauptleitung
42 aufrechterhält. Mit der Umlaufleitung 50 ist die Brennstoffhauptleitung
42 durch eine Nebenschlußleitung 158, eine Einschnürung 160, eine Kammer
162, Nebenschlußleitungen 164 und 165 und Einschnürungen 166 und 166',
welche durch ein Regelventil 168 geregelt werden, verbunden. In die Einschnürung
160 greift ein Nebenschlußventi1170 ein, dessen Stellung von der Turbineneintrittstemperatur
gesteuert wird.
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Das Regelventil 168 ist in einer Rohrhülse 200 verschiebbar angeordnet
und mit einem Ende an der Membran 148 befestigt; eine Halterungsplatte 204,
welche Öffnungen 206 enthält, die eine Kammer 208
mit einer Kammer
210 und eine Nebenschlußleitung 165 zu der Kammer 162 verbinden,
wird durch einen Sprengring 205 gehalten und hält die Rohrhülse 200 in ihrer Lage.
Die die Membran verstärkenden Teile 212 sind an dieser und an dem Regelventil
168 befestigt. Die Flüssigkeit, die durch die Einschnürung 160 und
die Kammer 162 strömt, teilt sich und strömt durch parallele Nebenschlußleitungen
164 und 165
und danach durch Regelventil-Einschnürungen 166 und
166' in die Umlaufleitung 50. Die Membran 148
regelt die Stellung
des Regelventils 168 derart, daß die Drücke in den Kammern 146 und 208 einander
und dem Druck in den Queröffnungen 144 des Venturirohres 142 gleich sind.
Die Quadratwurzel aus dem Unterschied der Drücke am Ende und an der engsten Stelle
des Venturirohres ist der durchströmenden Flüssigkeitsmenge proportional und deshalb
auch dem Druckunterschied am Nebenschlußventil 170 proportional, wobei für
eine feste Einstellung des Nebenschlußventils 170 ein konstanter Prozentsatz der
durch das Venturirohr 142 fließenden Flüssigkeitsmenge durch die Einschnürung
160 zum Behälter zurückgeleitet wird.
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Sobald die jeweilige Turbineneinlaßtemperatur, die durch das Thermoelement
66 festgestellt wird, der gewählten Solltemperatur gleich ist, befindet sich der
Motor 60 in neutraler Lage, und das Nebenschlußventil 170 nimmt seine normale oder
Nullstellung ein, wie es in der Fig. 2 gezeigt ist.
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Das Nebenschlußventil 170 hat eine Verlängerung 214, die eine
Zahnstange 216, einen Bund 218 und auf dem mit einem Gewinde versehenen
Ende 222 eine Mutter 220 aufweist. Eine teilweise mit Gewinde versehene Rohrhülse
224 befindet sich in einer Kammer 226 und kann von außen her in axialer Richtung
in Nullage des Nebenschlußventils 170 eingestellt werden. Ein Sprengring
228 und eine Stufe 230 an der Hülse 224 dienen als Auflage
für die Federteller 234 und 236 der Feder 232. Ein Anschlag
238 ist in das hohle Ende der Hülse 224 eingeschraubt und ist einstellbar,
um den maximalen Prozentsatz des überströmenden Brennstoffs zu begrenzen. Das Nebenschlußventil
170 ist innerhalb einer Büchse 240 hin-und herbeweglich, welche Führungsringe
242 und 244 sowie die Einschnürung 160 und Öffnungen 246
enthält.
Ein mit Gewinde versehenes Einstellglied 247 greift mit einem exzentrischen Ansatz
248 in einen seitlichen Querstutzen 249 der Hülse 240 ein;
durch Drehung des Einstellgliedes 247 wird die axiale Lage der Hülse und
damit die Einschnürung 160 und die Nullage des Nebenschlußventils
170 eingestellt. Wenn das Nebenschlußventil 170 in seiner Nullage
ist, d. h. wenn keine Temperaturabweichung vorhanden ist, hält die Feder 232 die
Federteller 234 und 236 in Anschlag mit dem Sprengring 228, der in der Hülse
224 eingesetzt ist und zusammen mit der Stufe 230
in der Hülse eine
Begrenzung bildet. In der Fig. 2 ist das Nebenschlußventi1170 in die Stellung gebracht
worden, die einer geringen Übertemperatur entspricht und in der der Bund
218 an der Ventilspindel mit dem Federteller 234 im Eingriff ist und- diesen
von dem Sprengring 228 fortbewegt.
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Die Spule 124 enthält eine Stange 250 mit einem Bund 251, gegen welchen
eine Feder 252 drücke, wodurch sich die Stange 250 an einen einstellbaren Anschlag
253 anlegt, sobald die linke Seite des Schalters 106 die Klemme 130 berührt. Wenn
der Schalter 106 die Klemme 126 schließt, wird die Spule erregt und verschiebt dadurch
die Stange 250 abw,#irts, bis der Bund 251 an einen ringförmigen Vorsprung 254
anstößt
und die Stange 250 am Nebenschlußventil 170 anliegt, wenn dieses in
seiner Nullage ist. Dadurch wird es unmöglich, weniger als die normale Menge des
Brennstoffes umzuleiten, ohne jedoch die Stellung für die Umleitung der maximalen
Brennstoffmenge zu erreichen. Wenn die Spule 124 stromlos ist, wie bei einem
Betrieb oberhalb von 55° des Ouadrantenwinkels, wird die Stange 250 zum Anschlag
253 zurückgeführt. In dieser Lage wirkt sie als Anschlag für eine
minimale Umleitung des Brennstoffs, d. h. für eine maximale Zuführung zu den Brennern.
Das Nebenschlußventil 170 kann sich dann in irgendeiner Richtung von der
Nullage aus bewegen, um die Turbinentemperatur für jede Ouadrantenstellung oberhalb
von 55° auf einen bestimmten Wert zu regeln. Der Betätigungsmotor 60 ist
mit der Zahnstange 216 des Nebenschlußventils 170 über eine Welle
256, ein im Gehäuse 258 befindliches Rädergetriebe, ein Ritzel
260, ein Zahnrad 262, ein Ventilantriebszahnrad 264, ein Ritzel
268, eine in einem Hohlzylinder270 angeordnete Torsionsstange266 und ein
am Umfang des Hohlzylinders ausgebildetes Zahnrad 272 verbunden. Die Torsionsstange
266 ist bei 274 fest mit dem Zylinder 270 verbunden. Der Zylinder,
die Torsionsstange und die Getriebeanordnung 270, 266 und 264 sind
im Gehäuse des überströmreglers 48 in Lagern 276, 278 und
280 gelagert, und das Zahnrad 262 hat eine Welle 282, die in
einem Lager 284 gelagert ist. Die Welle 256 ist zwischen dem Rädergetriebe
und dem Motorgehäuse in einem Lager 286 gelagert und in einer Kammer
288 drehbar, die durch einen Spulenkern 290 gebildet ist, um den eine
Spule 292 gewickelt ist. Die Spule bildet zusammen mit einem axial beweglichen,
ringförmigen und unverdrehbar in einer Nut 298 befestigt angeordneten Bremsschuh
294, einem mittels einer Feder 300
nach links oder in eine Bremsrichtung
gedrückten Haltestück 296 und mit einer mit der Welle 256 drehbaren, aber in axialer
Richtung festen, unverschiebbaren, zwischen Schultern 304 und 306
befestigten Reibscheibe 302 eine elektromagnetisch gesteuerte Bremse
308. Die Bremse 308 wird durch einen ringförmigen, in einer Rille
eines Einsatzes 312 angeordneten Vorsprung 310 auf dem Kern 290 in
ihrer Lage gehalten. Die Einheit aus Motor 60,
Bremse 308 und Rädergetriebe
wird durch einen Motorgehäuseflansch 314, einen Reglergehäusevorsprung
316 und eine kegelige Stellschraube 318 in einer Bohrung eines Teiles
320 in die gewünschte Lage im Gehäuse des überströmreglers 48 gebracht.
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Die Spule der Bremse 308 wird durch Schließen des Steuerschalters
erregt, und das Haltestück 296
wird in der dargestellten Stellung durch die
Kraft der Spule gehalten, wodurch die Reibscheibe 302 und der Bremsschuh
294 außer Berührung sind. Sobald es gewünscht wird, die Stellung des Nebenschlußventils
170 unabhängig von Änderungen der Turbineneingangstemperatur festzuhalten,
wird die Spule stromlos gemacht, und die Feder 300 betätigt den Bremsschuh
294 und bringt ihn mit der sich drehenden Reibscheibe 302 in Berührung,
wodurch eine Drehung der Welle 256 und infolgedessen eine Betätigung des
Nebenschlußventils 170 ausgeschlossen wird.
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Wenn eine wesentliche Abweichung der Turbineneinlaßtemperatur besteht,
kann der Motor 60 das Nebenschlußventil170 bis gegen den Anschlag für den maximalen
Zufluß oder Abfluß bezüglich der Hauptleitung in Abhängigkeit von der Richiung der
Temperaturabweichung bewegen. Hierbei wird die Torsionsstange 266 durch seine
Getriebevei')indung zur Motorwelle 256 gedreht, um die Bewegulgsträgheit des Motors
in dem Augenblick aufzunet;men, in dem das Nebenschlußventil 170 mit einer
de} beiden Begrenzungen in Berührung kommt.
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In der Fig. 3 ist die Betriebscharakteristik der Turbine bei normalen
Bedingungen durch eine 3 schleunigungskurve322 und ein Turbinenleistungsdi" gramm
324 dargestellt, welches Punkte 326, 328 u _,i 330 eines gleichförmigen Betriebes
aufweist. Diese Punkte sind durch den Schnittpunkt der Linien der Propellersteuerung
und der Teildrosselung der Brennstoffregelung bestimmt. Ferner zeigt die Figur eine
Verzögerungskurve 332, welche im Koordinatensystem den Brennstofffluß in Kilogramm/Stunde
in Abhängigkeit von der Turbinendrehzahl wiedergibt. Die unterbrochene Kurve
334 gibt die diagrammäßige Ausgangsleistung des Hauptbrennstoffreglers während
der Beschleunigung bei Gleichgewichtsbedingungen wieder. Ein Zustand des Bodenleerlaufs
ist bei Punkt 336 auf der minimalen Propellerneigungskurve dargestellt. Werte der
Turbineneinlaßtemperatur sind auf der Beschleunigungskurve 322 und für jeden
der Punkte 326, 328 und 330 des gleichförmigen Betriebes angegeben. Wirkungsweise
Es sei angenommen, daß das Propellerturbinentriebwerk gestartet und beschleunigt
worden ist, um beim Bodenleerlaufpunkt 336 auf der Propellerneigungskurve zu arbeiten.
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Der Propeller 24 ist in einer minimalen Neigungslage beim Bodenleerlauf,
der Hauptbrennstoffregler 46 ist durch die Lage des Leistungswählhebels
74
mittels des Gestänges 76, eingestellt worden. Die Relaisspule
100 ist erregt, wodurch der Relaisschalter 106 in der Lage gehalten
wird, in der durch die über diesen Schalter geschlossenen Verbindungen die feste
Temperaturbeziehung in der Temperatursollwert-Einstellvorrichtung und der Schaltung
58 mit Verstärker bei 950° C aufrechterhalten und die Spule 124 erregt
wird, wodurch der Überströmregler 48 in Verbindung mit der Schaltung
58 und dem Motor 60 im Sinne einer Begrenzung der Temperatur zur Verhinderung
einer Übertemperatur arbeitet. Insoweit der Hauptbrennstoffregler 46 die Turbinendrehzahl
und den Brennstofffluß beim Bodenleerlauf steuert, bewirkt die durch die Temperatursollwert-Einstellvorrichtung
und die Schaltung 58 mit Verstärker festgestellte Temperaturabweichung, auf welche
die Schaltung 58 bezogen ist, daß der Motor 60 das Nebenschlußventil 170 des Überströmreglers
48 in eine Richtung des Zuflusses durch die Hauptleitung zu bewegen versucht. Einer
solchen Bewegung wird jedoch durch die als Anschlag für maximale Zufuhr wirkende
Stange 250 entgegengewirkt, an die das Nebenschlußventil 170 bei dessen Nullage
stößt, wodurch eine minimale Brennstoffumlenkung von 20°/o festgelegt ist. Wenn
der Unterschied der Bezugstemperatur negativ ist, öffnet der Motor 60 das
Nebenschlußventil 170, ist der Unterschied jedoch positiv, schließt der Motor 60
das Nebenschlußventil 170.
Die Turbine arbeitet daher so lange bei Bodenleerlaufdrehzahl
und Brennstofffluß, bis der Pilot den
Leistungswählhebel 74 vorbewegt.
Wenn der Pilot die
Turbine auf höhere Drehzahlen beschleunigen will,
muß er den Leistungswählhebel 74 bis zur 55'-Lage vorsdüeben, die
einen Betrieb beim Betriebsleerlauf-pun#1326 auf der Turbinenleistungskurve
bei einer Turbineneinlaßtemperatur von 650 C verlangt. Bei einem solchen Vorschieben
des Leistungswählhebels 74 geschieht folgendes: Das Gestänge 76 wird
betätigt, um den Hauptbrentstoffregler 46 zur Regelung der Turbinendrehzahlbnur
für den Fall einzustellen, daß eine Übergesthwindigkeit erreicht ist, um augenblicklich
den Brennstofffluß zum Punkt 339 auf der gestrichelten Kurve 334 zu erhöhen,
um entsprechend der Kurve 334 eine Hauptreglerausgangsleistung während der
Beschleunigung der Turbine zu bestimmen und um eine.;Drosselkurve gemäß der gestrichelten
Linie 340
festzulegen; der Zeiger 118 wird bis zum 650' C-Putjt auf
dem Potentiometer 110 betätigt, er ist aber so lange zur Regelung der Temperaturbeziehung
unwirksam, bis der Drehzahlschalter bei der maximalen Betriebsdrehzahl öffnet, um
die Relaisspule 100
stromlos zu machen, so daß der Schalter 106 gegen
die Klemmen 120 und 130 betätigt wird. Der Leistungswählhebel
74 wird außer Berührung mit den Kontaktstücken 88 und 90 gebracht, wodurch
der Stromkreis zwischen der Speiseleitung 94 und der zum Relais führenden
Leitung unterbrochen wird, da zugleich der Schalter 104 durch eine auf die
Drehzahl ansprechende Vorrichtung geöffnet ist. Sofern die Ausgangsleistung des
Hauptbrennstoffreglers 46 bis zum Punkt 339 wächst und das Nebenschlußventil
170 des Überströmreglers 48 in seiner Nullage ist, steigt der Brennstofffluß
zu den Brennerdüsen durch die Leitung 44 bis zum Punkt 338, von dem ab die
Turbine nach der Kurve 322 und dann nach der Kurve 341, bis zum Betriebsleerlaufpunkt
326 beschleunigt. Während einer solchen Beschleunigung wird das Nebenschlußventil
170 durch die Stange 250
in seiner Nullage gehalten, bis eine Übertemperatur
am Turbineneinlaß vorhanden ist und die Temperatursollwert-Einstellvorrichtung nebst
Schaltung 58 und Verstärker auf einen übertemperaturfehler anspricht und den Motor
60 in eine Richtung zur Bewegung des Nebenschlußventils 170 von der Stange
250 fort und zur maximalen Begrenzung hin bewegt.
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Bei derBetriebsleerlaufdrehzahl wird der Propellerregler
26 zur Regelung der maximalen Betriebsdrehzahl wirksam, und der Drehzahlschalter
104 öffnet, wobei die Relaisspule 100 sowie die Spule 124 stromlos werden,
eine resultierende Bewegung bis zum Halt 253 ergibt und eine Temperaturbeziehung
von 950 bis 650° C verschiebt, da das Potentiometer 110 zur Regelung der
Temperaturbeziehung in der Temperatursollwert-Einstellvorrichtung und Schaltung
58 mit Verstärker über die Leitung 116, die Klemme 120, den Schalter
106 und die Leitung 78 wirksam wird. Wenn keine Temperaturabweichung
bei diesem Zustand gleichförmigen Betriebes besteht, mißt der Hauptbrennstoffregler
46 Brennstoff bis zu einem durch die Kreuzung der Kurven 340 und des
Turbinenleistungsdiagramms 324 bestimmten Punkt zu, und das Nebenschlußventil 170
oder der überströmregler 48 bleibt in der Nullage, wodurch am Punkt
326 eine gewünschteTurbinentemperatur von 650' C aufrechterhalten wird. Wenn
eine Temperaturabweichung bestehen sollte, während die Turbine an dem erwähnten
Punkt arbeitet, wird das Nebenschlußventil 170 durch den Motor
60 in eine Zu- oder Abführleitung gebracht, um entweder die Temperaturabweichung
nach oben oder nach unten zu korrigieren und dadurch die gewünschte Turbinentemperatur
von 650=' C aufrechtzuerhalten.
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Wenn der Pilot jetzt den Leistungswählhebel74 bis zur maximalen Leistungslage
bei 90% des Drosselventils betätigt, ergibt sich folgendes: Der Hauptbrennstoffregler
46 wird durch das Gestänge 76 eingestellt, um auf der Kurve
334 den Brennstofffluß bis zum Punkt 342 zu erhöhen; der Propellerregler
26 bewirkt eine Erhöhung der Propellersteigung unmittelbar nach jeder Zunahme des
Brennstoffflusses längs der Kurve 324, und das Potentiometer 110 liefert
eine Bezugsspannung oder Bezugstemperatur von 950° C an die Temperatursollwert-Einstellvorrichtung
und Schaltung 58 mit Verstärker, welche der Temperatur der gewünschten Betriebstemperatur
beim maximalen Leistungspunkt 330 entspricht. Dadurch ergibt sich augenblicklich
eine sehr große untere Temperaturabweichung, wie durch die Differenz zwischen der
Bezugstemperatur beim Punkt 330 und der augenblicklich vorhandenen Turbinentemperatur
beim Punkt 326 angegeben ist, was eine Betätigung des Nebenschlußventils
170
gegen die als Anschlag für maximale Zuführung wirkende Stange
250 bewirkt. Wenn die Turbinenleistung längs des Turbinenleistungsdiagramms
324
ansteigt und sich dem Punkt 330 nähert, nähert sich die jeweilige
Turbinentemperatur am Thermoelement 66 der Bezugstemperatur von 950' C, und
das Nebenschlußventil 170 wird gegen die Begrenzung 238 für maximale
Ableitung bewegt, bis es seine Nullage erreicht, wobei der Hauptbrennstoffregler
arbeitet, um den Brennstoff entsprechend dem Punkt 342 zu bemessen.
-
Wenn während des gleichförmigen Betriebes beim maximalen Leistungspunkt
330 der Hauptbrennstoffregler 46 so wirken sollte, daß der Fluß über
den beim Punkt 340 dargestellten Wert erhöht werden würde, würde dieTemperatursollwert-Einstellvorrichtung
und Schaltung 58 mit Verstärker eine Temperaturabweichung nach oben feststellen
und den Motor 60 in eine Richtung drehen, bei der das Nebenschlußventil
170 gegen den Begrenzer 238 bewegt wird, und zwar so weit, um den
Brennstofftluß zum Punkt 330 zurückzuführen, bei dem die Temperaturabweichung
gleich Null ist. Die neue Ventillage außerhalb des Nullpunktes würde aufrechterhalten,
bis ein neuer Zustand eintritt, der eine Temperaturabweichung in irgendeiner Richtung
verursacht. Die entgegengesetzte Betriebsart würde eintreten, wenn der Hauptbrennstoffregler
46 bei maximaler Leistung einen Brennstofffluß mißt, der geringer als der
beim Punkt 342 angegebene ist. Im letzteren Fall stellen die Temperatursollwert-Einstellvorrichtung
und die Schaltung 58 mit Verstärker eine Temperaturabweichung nach unten
fest, wodurch der Motor 60 das Nebenschlußventi1170 aus seiner normalen Lage
oder aus irgendeiner anderen Lage bewegt, die es zum Ausgleich einer früheren Temperaturabweichung
angenommen hat, zu der Stange 250 hin, und zwar so weit, um die Temperaturabweichung
auf Null zurückzuführen.