DE1180577B

DE1180577B - Fuel control system for gas turbine engines

Info

Publication number: DE1180577B
Application number: DEG31269A
Authority: DE
Inventors: Robert Frank Owens
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1959-12-31
Filing date: 1960-12-29
Publication date: 1964-10-29

Description

Brennstoffregelanlage für Gasturbinentriebwerke Die Erfindung betrifft eine Brennstoffregelanlage für Gasturbinentriebwerke mit einer Turbinen-Verdichter-Gruppe (Gaserzeuger) und einer freien Nutzleistungsturbine, welche ein Brennstoffventil und zwei auf dieses einwirkende Drehzahlregler aufweist, von denen der eine die Drehzahl der Turbinen-Verdichter-Gruppe und der andere die Drehzahl der Nutzleistungsturbine abgreift.Fuel Control System for Gas Turbine Engines The invention relates to a fuel control system for gas turbine engines with a turbine-compressor group (Gas generator) and a free power turbine, which has a fuel valve and has two speed controllers acting on this, one of which the Speed of the turbine-compressor group and the other the speed of the power turbine tapes.

Gasturbinentriebwerke dieser Art können beispielsweise zum Antrieb eines Flugzeugpropellers, wobei dann das Triebwerk ein Turboprop-Triebwerk ist, oder des Rotors eines Hubschraubers dienen.Gas turbine engines of this type can be used, for example, to propel an aircraft propeller, in which case the engine is a turboprop engine, or the rotor of a helicopter.

Bei einem Turboprop-Triebwerk mit freier Nutzleistungsturbine wird im allgemeinen eine Regelanlage verwendet, bei der der Pilot eine bestimmte Luftschraubendrehzahl wählt, worauf er von Hand die Drehzahl der Turbinen-Verdichter-Gruppe zur Steuerung der von der freien Nutzleistungsturbine abgegebenen Leistung einreguliert. Dabei wird die gewählte Luftschraubendrehzahl durch die Regelanlage selbsttätig eingehalten. Die Drehzahl der Turbinen-Verdichter-Gruppe wird auf dem einer bestimmten Einstellung des Gashebels entsprechenden Wert durch eine Drehzahlregelanlage eingehalten, die die dem Triebwerk zugeführte Brennstoffmenge in Abhängigkeit von Abweichungen der Drehzahl vom Sollwert verändert. Unter bestimmten Bedingungen kann die Luftschraube, obgleich sie auf maximale Steigung eingestellt ist, die vom Triebwerk zugeführte Leistung nicht aufnehmen, ohne die maximale Grenzdrehzahl der Luftschraube oder der diese antreibenden freien Nutzleistungsturbine zu -überschreiten. Für diese Fälle ist zusätzlich ein Drehzahlgrenzregler vorgesehen, der die Drehzahl der Luftschraube oder der freien Nutzleistungsturbine durch Begrenzung der dem Triebwerk zugeführten Brennstoffmenge auf einen vorbestimmten Höchstwert begrenzt.In the case of a turboprop engine with a free power turbine, generally a control system used in which the pilot a certain propeller speed selects, whereupon he manually controls the speed of the turbine-compressor group adjusted to the power output by the free power turbine. Included the selected propeller speed is maintained automatically by the control system. The speed of the turbine-compressor group is based on a specific setting the corresponding value of the throttle lever is maintained by a speed control system which the amount of fuel fed to the engine as a function of deviations in the Speed changed from setpoint. Under certain conditions the propeller, although it is set to the maximum pitch that is supplied by the engine Do not take up power without the maximum speed limit of the propeller or the free power turbine that drives them. For this In some cases, a speed limit controller is also provided that controls the speed of the propeller or the free power turbine by limiting the amount supplied to the engine Fuel quantity limited to a predetermined maximum value.

Bei einem Turboprop-Triebwerk wird also die Drehzahl der Turbinen-Verdichter-Gruppe auf einen gewählten Wert einreguliert, der durch die Einstellung des Gashebels bestimmt ist, während die Drehzahl der freien Nutzleistungsturbine durch die Luftschraubenverstellung einreguliert wird, wobei eine Begrenzungsregelung vorgesehen ist, die die dem Triebwerk zugeführte Brennstoffmenge drosselt, um die Drehzahl der freien Nutzleistungsturbine auf einen gewählten Höchstwert zu begrenzen.In the case of a turboprop engine, this is the speed of the turbine-compressor group adjusted to a selected value, which is determined by the setting of the throttle lever is, while the speed of the free power turbine through the propeller adjustment is regulated, with a limitation regulation being provided that corresponds to that of the engine The amount of fuel supplied throttles to the speed of the free power turbine to a selected maximum value.

Dagegen wird beim Antrieb eines Hubschraubers durch eine freie Nutzleistungsturbine im allgemeinen eine Regelanlage verwendet, bei der der Pilot eine Drehzahl des Rotors wählt und dann die vom Triebwerk abgegebene Leistung dadurch steuert, daß er von Hand die Steigung der Rotorflügel verstellt. Die vorgewählte Rotordrehzahl wird automatisch durch eine Regelanlage aufrechterhalten, -welche die dem Triebwerk zugeführte Brennstoffmenge verändert, wenn die Steigung des Rotors durch den Piloten verstellt wird.In contrast, when a helicopter is driven by a free power turbine generally a control system is used in which the pilot determines a speed of the rotor selects and then controls the power delivered by the engine by the fact that he of Hand adjusted the pitch of the rotor blades. The preselected rotor speed is automatically maintained by a control system, -which the one supplied to the engine Amount of fuel changed when the pitch of the rotor is adjusted by the pilot will.

Hierbei ist es unter bestimmtenBedingungen möglich, daß der Regler für die Rotordrehzahl eine der Turbinen-Verdichter-Gruppe zuzuführende Brennstoffmenge vorschreibt, bei welcher diese Gruppe die Höchstdrehzahl überschreiten würde, für die sie ausgelegt ist. Es ist daher üblich, eine Begrenzungsregelung vorzusehen, die die Breiinstoffmenge so beeinflußt, daß die Drehzahl der Turbinen-Verdichter-Gruppe auf einen vorgewählten Höchstwert begrenzt wird.Under certain conditions it is possible that the controller for the rotor speed an amount of fuel to be supplied to the turbine / compressor group prescribes at which this group would exceed the maximum speed for which it is designed. It is therefore common to provide a limitation regulation, which influences the amount of pulp so that the speed of the turbine-compressor group is limited to a preselected maximum value.

Aus den vorstehenden Darlegungen ist zu erkennen, daß beim Turboprop-Triebwerk wie beim Hubschrauber-Triebwerk sowohl die Turbinen-Verdichter-Gruppe als auch die freie Nutzleistungsturbine mit auf Drehzahl ansprechenden Teilen ausgerüstet sein muß.From the above it can be seen that the turboprop engine as in the case of the helicopter engine, both the turbine-compressor group and the free power turbine to be equipped with responsive to speed parts got to.

Beim Turboprop-Triebwerk muß der Drehzahlregler der Turbinen-Verdichter-Gruppe die Brennstofförderung so ändern, daß die Drehzahl innerhalb des normalen Drehzahlbereichs entsprechend den verschiedenen Einstellungen des Gashebels reguliert wird, während beim Antrieb eines Hubschraubers der Drehzahlregler für die Turbinen-Verdichter- Gruppe im normalen Drehzahlbereich des Gaszerzeugers unwirksam sein muß und lediglich zur Verhinderung einer Drehzahlüberhöhung eine Begrenzung der Brennstoffmenge bewirken muß. Weiterhin ist zu e#t'.e.incr, daß beim Turboprop-Triebwerk dei Regler fu'«#r die frcie Nutzleistungsw.-bine übe:- den ne -- malen Drehzahlbereich für die Regelung der Brennstofförderung unwirksam bleiben muß und nui als Drehzahlbegrenzungssteuerung wirkt, während sie beim Antrieb eines Hubschraubers zur Regelung der Brennstofförderung über den normalen Betriebsdrehzahlbereich der freien Nutzleistungsturbine herangezogen wird, damit eine gewählte Antriebsdrehzahl aufrechterhalten wird.In the case of a turboprop engine, the speed controller of the turbine-compressor group must change the fuel delivery so that the speed is regulated within the normal speed range according to the various settings of the throttle lever, while when driving a helicopter the speed controller for the turbine-compressor group is normal The speed range of the gas generator must be ineffective and only have to limit the amount of fuel to prevent excessive speed. It should also be e # t'.e.incr that when Turboprop dei controller fu '«# r the frcie Nutzleistungsw.-bine practice: - the ne - painting speed range for controlling the fuel feed has to be ineffective and nui as Speed limitation control acts while it is used when driving a helicopter to regulate the fuel delivery over the normal operating speed range of the free power turbine so that a selected drive speed is maintained.

In vielen Fällen ist es also wünschenswert, ein Gasturbinentriebwerk mit freier Nutzleistungsturbine zur Verfügung zu haben, das sowohl als Turboprop-Triebwerk als auch zum Antrieb eines Hubschraubers verwendbar ist. Wegen der grundlegenden Unterschiede im Betrieb der Regelanlage des Gasturbinentriebwerks in den beiden Anwendungsfällen war es jedoch bisher erforderlich, entweder vollständig verschiedene Regelanlagen vorzusehen oder bei Verwendung einer einzigen Regelanordnung beträchtliche Abänderungen in der Regelanlage beim übergang von der einen Betriebsart zur anderen vorzunehmen.So in many cases it is desirable to have a gas turbine engine with free power turbine available, both as a turboprop engine as well as to drive a helicopter can be used. Because of the basic Differences in the operation of the gas turbine engine control system in the two Use cases, however, have so far required either completely different Provide control systems or considerable when using a single control system Changes in the control system when changing from one operating mode to the other to undertake.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache, und betriebssicher wirkende Regelanlage zu schaffen, welche durch einen einfachen Austausch einfacher Teile in eine Regelanlage umbaubar ist, die den Erfordernissen einer anderen Betriebsweise des Gasturbinentriebwerks entspricht.The present invention is based on the object of a simple, and to create an operationally reliable control system, which can be achieved by a simple The exchange of simple parts can be converted into a control system that meets the requirements corresponds to a different mode of operation of the gas turbine engine.

Gemäß der Erfindung ist zwischen jedem Drehzahlregler und dem Brennstoffregelventil ein Hebel geschaltet, dessen Schwenklager verstellbar ist. Durch die. Verschiebung eines dieser Schwenklager kann die Brennstoffzuführung von Hand geregelt werden. Das andere Schwenklager kann dabei in einer unveränderteri Lage gehalten werden, so daß der diesem Lager zugeordnete Hebel als Begrenzungsanschlag des Drehbereichs dient, der von der auf Drehzahl ansprechenden Vorrichtung abgegriffen wird, die diesem Hebel zugeordnet ist. Um die Regelweise zu ändern, ist es beispielsweise lediglich erforderlich, die Teile auszutauschen, die die Schwenklager in einstellbarer Weise verschieben. Je nach gewünschten Betriebsweisen kann das eine Schwenklager am Ort gehalten und das andere Schwenklager in einstellbarer Weise verschoben werden, und umgekehrt. Es ist aber auch möglich, zur Erzielung bestimmter Regelfunktionen beide Schwenklager unabhängig voneinander zu verschieben.According to the invention, there is between each speed controller and the fuel control valve a lever switched whose pivot bearing is adjustable. Through the. shift One of these swivel bearings can regulate the fuel supply manually. The other pivot bearing can be kept in an unchanged position, so that the lever assigned to this camp acts as a limit stop for the range of rotation is used, which is tapped by the speed responsive device that is assigned to this lever. To change the rule, it is for example only required to replace the parts that make the pivot bearing adjustable Move way. Depending on the desired operating mode, this can be a swivel bearing held in place and the other pivot bearing moved in an adjustable manner, and vice versa. But it is also possible to achieve certain control functions to move both swivel bearings independently of each other.

Jedes Schwenklager der Hebel kann sich auf einer Kurvenscheibe abstützen, die auf einer von Hand verdrehbaren Welle sitzt. Eine der Kurvenscheiben kann dabei eine Kreisscheibe sein und mit der anderen Kurvenscheibe auf einer gemeinsamen Welle sitzen.Each pivot bearing of the lever can be supported on a cam disc, which sits on a shaft that can be rotated by hand. One of the cams can do this be a circular disk and with the other cam disk on a common shaft sit.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigt F i g. 1 eine Schnittansicht durch einen Teil einer Brennstoffregelanlage für ein Gasturbinentriebwerk nach der Erfindung, F i g. 2 eine Ansicht eines Teiles der Anlage von F i g. 1 bei einer anderen Ausführungsform und F i g. 3 einen Teil der Anlage von F i g. 1 nach Vomahme einiger Änderungen für eine andere Regelungsart. In F i g. 1 ist die Brennstoffregelanlage eines Gasturbinentriebwerks gemäß der Erfindung dargestellt. Die Teile der Anlage sind in einem Gehäuse 10 untergebracht. In diesem sind zwei Drehzahlregler 11 und 12 gelagert; zum Zweck der Erläuterung sei angenommen, daß der Regler 11 so angeschlossen ist, daß er auf die Drehzahl des Gaserzeugerteiles der Maschine anspricht, während der Regler 12 auf die Drehzahl der Nutzleistungsturbine anspricht. Wie bereits zuvor erläutert wurde, sind der Gaserzeugerteil und die freie Nutzleistungsturbine mechanisch voneinander unabhängig drehbar, wobei die freie Nutzleistungsturbine mit einem anzutreibenden Verbraucher verbunden ist und die vom Gaserzeugerabschnitt des Triebwerks abgegebenen heißen Gase aufnimmt.Embodiments of the invention are shown in the drawing. In it, F i g. 1 shows a sectional view through part of a fuel control system for a gas turbine engine according to the invention, FIG. FIG. 2 is a view of part of the plant of FIG. 1 in another embodiment and FIG. 3 a part of the system of FIG. 1 after making some changes for a different type of regulation. In Fig. 1 shows the fuel control system of a gas turbine engine according to the invention. The parts of the system are accommodated in a housing 10. In this two speed controllers 11 and 12 are mounted; For the purpose of explanation it is assumed that the controller 11 is connected in such a way that it responds to the speed of the gas generator part of the machine, while the controller 12 responds to the speed of the power turbine. As already explained above, the gas generator part and the free power turbine can be rotated mechanically independently of one another, the free power turbine being connected to a consumer to be driven and receiving the hot gases emitted by the gas generator section of the engine.

Die Regler 11 und 12 sind übliche Fliehgewichtsregler. Sie enthalten Fliehgewichte 13 bzw. 14, die durch die Zentrifugalkraft betätigt werden und bei 15 bzw. 16 an (nicht dargestellten) drehbaren Spindeln gelagert sind, die über entsprechende mechanische Verbindungen durch den Gaserzeuger bzw. die freie Nutzleistungsturbine angetrieben werden. Beim Regger 11 ist zu erkennen, daß die Fliehgewichte 13 so gelagert sind, daß sie an einem Flansch 17 anliegen und dessen Stellung gegen die Kraft einer Feder 18 steuern.The regulators 11 and 12 are conventional flyweight regulators. They contain flyweights 13 and 14, which are actuated by centrifugal force and are mounted at 15 and 16 on rotatable spindles (not shown), which are driven by the gas generator or the free power turbine via corresponding mechanical connections. In the case of the Regger 11 it can be seen that the flyweights 13 are mounted in such a way that they rest against a flange 17 and control its position against the force of a spring 18 .

Die Feder 18 liegt mit ihrem oberen Ende an einem Hebel 19 an, der bei 20 schwenkbar auf einem vom Gehäuse 10 getragenen Lagerbock 21 gelagert ist. Am Punkt 22 ist mit dem Hebel 19 ein Arm 23 gelenkig verbunden, der an seinem unteren Ende einen Kolben 24 trägt, der in einem Gehäuse 10 gebildeten Zylinder 25 gleitbar angeordnet ist.The upper end of the spring 18 rests against a lever 19 which is pivotably mounted at 20 on a bearing block 21 carried by the housing 10. At point 22, an arm 23 is articulated to the lever 19 , which at its lower end carries a piston 24 which is slidably disposed in a cylinder 25 formed in a housing 10.

Dem Zylinder 25 wird Brennstoff unter Druck über Kanäle 26, 27 und 27 a sowie eine in Serie damit liegende Drosselöffnung 28 von einer Pumpe 29 zugeführt, die über eine Leitung 30 Brennstoff von dem Hauptbrennstoffvorrat erhält. Der Brennstoff wird aus dem Zylinder 25 über eine Leitung 31 und eine Austrittsöffnung 32 in eine Kammer 33 abgegeben, die mit dem Abfluß des Systems über geeignete, nicht dargestellte Kanäle verbunden ist. Die Geschwindigkeit der BrennstotTströmung durch die Auslaßöffnung 32 wird durch eine Klappe 34 geregelt, die an einem Verbindungsglied 35 befestigt ist. Das Verbindungsglied 35 ist fest mit dem Flansch 17 so verbunden, daß es durch die Wirkung des Reglers 11 in senkrechter Richtung verstellt wird.The cylinder 25 is supplied with fuel under pressure via channels 26, 27 and 27 a as well as a throttle opening 28 lying in series therewith from a pump 29 , which receives fuel from the main fuel supply via a line 30. The fuel is discharged from the cylinder 25 via a line 31 and an outlet opening 32 into a chamber 33 which is connected to the outflow of the system via suitable channels, not shown. The rate of fuel flow through the outlet port 32 is controlled by a flap 34 attached to a connector 35. The connecting member 35 is firmly connected to the flange 17 so that it is adjusted by the action of the controller 11 in the vertical direction.

Es ist zu erkennen, daß der Brennstoffdruck in dem Zylinder 25 durch den Abgabedruck der Pumpe 29 und den Druckabfall an der Drossel 28 bestimmt ist. Der Druckabfall an der Drossel 28 ist andrerseits durch die Strömungsgeschwindigkeit durch die Drossel bestimmt, die ihrerseits durch die Stellung der Klappe 34 in bezug auf die Auslaßöffnung 32 festgelegt ist. Wenn also die Klappe 34 näher an die Auslaßöffnung 32 heranbewegt wird, wird die Strömung durch die Öffnung 32 stärker gedrosselt, wodurch die Strömung durch die Drosselöffnung 28 verringert und der Druckabfall an dieser Drossel verkleinert wird, so daß der Druck im Zylinder 25 ansteigt. Wenn die Klappe 34 von der Auslaßöffnung 32 fortbewegt wird, steigt die Strömung durch diese Öffnung an, wodurch ein Anstieg des Druckabfalls an der Öff- nung 28 und ein Sinken des Drucks im Zylinder 25 hervorgerufen werden.It can be seen that the fuel pressure in the cylinder 25 is determined by the delivery pressure of the pump 29 and the pressure drop across the throttle 28 . The pressure drop across the throttle 28 is, on the other hand, determined by the flow rate through the throttle, which in turn is determined by the position of the flap 34 in relation to the outlet opening 32 . Thus, when the flap 34 is moved closer to the outlet port 32 , the flow through the port 32 is more restricted, reducing the flow through the orifice 28 and reducing the pressure drop across this orifice so that the pressure in the cylinder 25 increases. As the flap 34 is moved away from the outlet opening 32 , the flow through this opening increases, causing an increase in the pressure drop across the opening 28 and a decrease in the pressure in the cylinder 25 .

Zur Erläuterung der Wirkung des Reglers 11 und des zugehörigen Mechanismus sei angenommen, daß die Drehzahl zunimmi, wodurch die Fliehgewichte 13 radial nach außen bewegt werden. Dadurch werden der Flansch 17, das Verbindungsglied 35 und die Klappe 34 gegen die Kraft der Feder 18 nach oben bewegt. Es ist zu erkennen, daß dadurch die Klappe 34 näher an die Auslaßöffnung 32 heranbewegt wird, wodurch der Druck im Zylinder 25 steigt. Der vergrößerte Druck im Zylinder 25 drückt den Kolben 24 und die Kolbenstange 23 nach oben, wodurch der Hebel 19 gegen den Uhrzeigersinn um seinen Schwenkpunkt 20 entgegen der Kraft der Feder 18 verschwenkt wird. Die Aufwärtsbewegung des Kolbens 24 setzt sich fort, bis die Feder 18 so weit zusammengedrückt ist, daß ein Kräfteausgleich und somit ein neuer Gleichgewichtszustand eintritt.To explain the effect of the controller 11 and the associated mechanism, it is assumed that the speed increases, whereby the flyweights 13 are moved radially outward. As a result, the flange 17, the connecting member 35 and the flap 34 are moved upwards against the force of the spring 18. It can be seen that the flap 34 is thereby moved closer to the outlet opening 32 , whereby the pressure in the cylinder 25 increases. The increased pressure in the cylinder 25 pushes the piston 24 and the piston rod 23 upwards, whereby the lever 19 is pivoted counterclockwise about its pivot point 20 against the force of the spring 18. The upward movement of the piston 24 continues until the spring 18 is compressed so far that a balance of forces and thus a new state of equilibrium occurs.

Es ist zu erkennen, daß bei der soeben beschriebenen Folge von Vorgängen eine Rückführungswirkung auftritt, durch die die Klappe 34 über die von der Feder 18 ausgeübte größere Kraft gegen die von den Fliehgewichten 18 erzeugte entgegengesetzte Kraft zurückgestellt wird. Der Grad der Rückführungswirkung kann für jeden Anwendungsfall so gewählt werden, daß die gewünschte Empfindlichkeit erhalten wird. Das Endergebnis besteht jedoch darin, daß eine Bewegung des Hebels 19 gegen den Uhrzeigersinn um seinen Schwenkpunkt 20 durch einen Drehzahlanstieg aus einer Gleichgewichtsstellung hervorgerufen wird. In ähnlicher Weise ist zu erkennen, daß eine Verringerung der Drehzahl bewirkt, daß die Klappe 34 von der Öffnung 32 fortbewegt wird, wodurch eine Verminderung des Drucks im Zylinder 25 hervorgerufen wird, so daß sich der Hebel 19 unter dem Einfluß der von der Feder 18 ausgeübten, nicht ausgeglichenen Kraft im Uhrzeigersinn drehen kann.It can be seen that in the sequence of processes just described, a return effect occurs, by means of which the flap 34 is reset against the opposing force generated by the flyweights 18 via the greater force exerted by the spring 18. The degree of feedback effect can be selected for each application so that the desired sensitivity is obtained. The end result, however, is that counterclockwise movement of the lever 19 about its pivot point 20 is caused by an increase in speed from a position of equilibrium. Similarly, it can be seen that a decrease in speed causes the flap 34 to be moved away from the opening 32 , whereby a decrease in the pressure in the cylinder 25 is caused so that the lever 19 under the influence of the spring 18 exerted, unbalanced force can rotate clockwise.

Der dem Regler 12 zugeordnete Mechanismus ist in gleicher Weise ausgeführt; er enthält einen Flansch 36, dessen Stellung durch den Regler gesteuert wird, ein an dem Flansch befestigtes Verbindungsglied und eine von dem Verbindungsglied getragene Klappe 38, die zur Regelung der Brennstoffströmung durch eine Auslaßöffnung 39 verstellt wird.The mechanism assigned to the controller 12 is designed in the same way; it includes a flange 36, the position of which is controlled by the regulator, a connector attached to the flange, and a flap 38 carried by the connector which is adjusted to control the flow of fuel through an outlet port 39.

Die Stellung des Flansches 36 wird durch die Fliehgewichte 14 gegen eine Feder 40 gesteuert, die an einem Hebel 41 anliegt, der bei 42 an einem Lagerbock 43 schwenkbar gelagert ist. Am Punkt 44 ist an dem Hebel 41 ein Arm 45 angelenkt, der an seinem unteren Ende einen Kolben 46 trägt, der in einem im Gehäuse 10 gebildeten Zylinder 47 gleitbar angeordnet ist. Dem Zylinder 47 wird Brennstoff unter Druck von der Förderpumpe 29 über die Leitungen 27 und 27 b sowie eine in Serie damit liegende Drosselöffnung 48 zugeführt. Der Brennstoff wird aus dem Zylinder 47 über eine Leitung 49 abgegeben, die zu der Auslaßöffnung 39 führt.The position of the flange 36 is controlled by the flyweights 14 against a spring 40 which rests on a lever 41 which is pivotably mounted at 42 on a bearing block 43. At point 44, an arm 45 is articulated on the lever 41, which at its lower end carries a piston 46 which is slidably arranged in a cylinder 47 formed in the housing 10. The cylinder 47 is supplied with fuel under pressure from the feed pump 29 via the lines 27 and 27 b as well as a throttle opening 48 lying in series therewith. The fuel is discharged from the cylinder 47 via a line 49 which leads to the outlet port 39 .

Es ist zu erkennen, daß der Betrieb des#Reglers 12 und des dazugehörigen Mechanismus der gleiche wie bei dem zuvor beschriebenen Regler 11 ist, indem ein Anstieg der Drehzahl des Reglers 12 eine Aufwärtsbeewegung der Klappe 38 hervorruft, wodurch der Druck im Zylinder 37 vergrößert wird und eine Bewegung des Hebels 41 um seinen Schwenkpunkt 42 im Uhrzeigersinn verursacht wird, während ein Drehzahlabfall eine Bewegung des Hebels 41 gegen den Uhrzeigersinn um seinen Schwenkpunkt 42 hervorruft.It can be seen that the operation of the # regulator 12 and associated mechanism is the same as that of the regulator 11 previously described in that an increase in the speed of the regulator 12 causes the flap 38 to move upward, thereby increasing the pressure in the cylinder 37 and a movement of the lever 41 about its pivot point 42 is caused in the clockwise direction, while a drop in speed causes a movement of the lever 41 in the counterclockwise direction about its pivot point 42.

Die Brennstoffströmung zu der Maschine erfolgt über eine Leitung 50 a; sie wird durch ein Ventil 50 geregelt, das durch eine Feder 51 in die offene Stellung gedrückt wird. Diese Feder liegt an einem am oberen Ende des Ventilschaftes, 53 angebracht= Flanschteil 52 an. Das Ventil 50 wird so eingestellt, daß der wirksame Strömungsquersähnitt eines Kanals 54 zur Regelung der hindurchströmenden Brennstoffmenge verändert wird. Der Brennstoff wird in die Ventilkammer 55 von der Pumpe 29 über die Leitungen 27, 27 a und 27 c gefördert.The fuel flow to the machine takes place via a line 50 a; it is controlled by a valve 50 which is urged by a spring 51 into the open position. This spring rests against a flange part 52 attached to the upper end of the valve stem 53 . The valve 50 is adjusted so that the effective flow cross-section of a channel 54 for regulating the amount of fuel flowing through is changed. The fuel is fed into the valve chamber 55 by the pump 29 via the lines 27, 27 a and 27 c.

Damit die Brennstoffströmung dem eingestellten Querschnitt des Durchlasses 54 im wesentlichen direkt proportional ist, wird der Druckabfall an diesem Durchlaß mittels eines druckgesteuerten Umgchungskolbens 56, der den freien Querschnitt einer Umgehungsleitung 57 steuert, etwa konstant gehalten. Der Kolben 56 liegt gleitbar in einem Zylinder 48 und wird durch eine Feder 59 nach oben gexlrüc'kt.So that the fuel flow is essentially directly proportional to the set cross section of the passage 54, the pressure drop at this passage is kept approximately constant by means of a pressure-controlled reversing piston 56 which controls the free cross section of a bypass line 57. The piston 56 is slidable in a cylinder 48 and is pushed upwards by a spring 59.

Der Brennstoffdruck an der stromaufwärts liegenden Seite des Durchlasses 54 wird der Oberseite des Kolbens 56 über einen Kanal 60 zugeführt, während der Druck an der stromabwärts liegenden Seite der Öffnung 54 auf die Unterseite des Kolbens 56 über einen Kanal 61 einwirkt. Die Stellung des Kolbens 56 in dem Zylinder ist somit durch die darauf einwirkende Druckdiff erenz bestimmt, die, dem Druckabf all an dem Durchlaß 54 entspricht und gegen die Kraft der Feder 59 wirkt.The fuel pressure on the upstream side of the passage 54 is supplied to the top of the piston 56 via a channel 60 , while the pressure on the downstream side of the opening 54 acts on the underside of the piston 56 via a channel 61. The position of the piston 56 in the cylinder is thus determined by the pressure difference acting on it, which corresponds to the pressure drop across the passage 54 and acts against the force of the spring 59.

Der Kolben 56 steuert somit den frei liegenden Querschnitt der Umgehungsleitung 57, wodurch der Druckabfall an dem Durchlaß 54 auf einen verbestimmten Wert eingeregelt wird. Wenn der Druckabfall über den vorbestimmten Wert ansteig wird der Kolben nach unten gedrüch wodurch die Umgehungsströmung vergrößert wird, so da-ß die Strömung durch den Durchlaß 54 und der Druckabfall an diesem verringert werden. Dadurch wird der Druckabfall wieder auf den verbestimmten Wert zurückgebracht. Wenn dagegen der DruckabfaJ1 an dem Durchlaß 54 unter den vorbestimmten Wert fällt, wird der Kolben durch die Feder 59 gegen die verringerte Druckkraft nach oben beweA wodurch die, Umgehungsleitung verschlossen wird, bis die Stromung durch den Durchlaß 54 ausreichend vergrößert ist, daß der Druckabfall an dem Durchlaß 54 auf seinen ursprünglichen Wert zurückgebracht wird. Die durch den Durchlaß 54 strömende Brennstoffmenge wird somit etwa direkt proportional zu dem effektiven Querschnitt des Durchlasses gemacht der seinerseits durch die Stellung des Ventils 50 eingestellt wird.The piston 56 thus controls the exposed cross section of the bypass line 57, whereby the pressure drop across the passage 54 is regulated to a certain value. As the pressure drop increases above the predetermined value, the piston is forced downward, thereby increasing the bypass flow so that the flow through passage 54 and the pressure drop across it are decreased. This brings the pressure drop back to the predetermined value. If, on the other hand, the pressure drop at the passage 54 falls below the predetermined value, the piston is moved upwards by the spring 59 against the reduced compressive force, whereby the bypass line is closed until the flow through the passage 54 is sufficiently increased that the pressure drop occurs the passage 54 is returned to its original value. The amount of fuel flowing through the passage 54 is thus made approximately directly proportional to the effective cross-section of the passage, which in turn is adjusted by the position of the valve 50.

Die Stellung des Ventils 50 und damit die der Maschine zugeführte Brennstoffinenge wird durch einen Hebel 62 gesteuert, der bei 63 an einer Stange 64 schwenkbar gelagert ist. Diese wird durch eine in einer Fassung 66 befestigte Feder 65 gegen einen Nocken 67 gedrÜckt. Die WinkeIstellung des Nokkens 67 wird durch eine Welle 68 gesteuert, an der der Nocken befestigt ist und die von Hand durch den Piloten zur Regelung der von der Maschine abgegebenen Leistung verstellbar ist. Der Nocken 67 ist so geformt, daß durch eine Drehung in der einen oder anderen Richtung der Schwenkpunkt 63 nach einem vorbestimmten Plan gehoben oder gesenkt wird.The position of the valve 50 and thus the amount of fuel supplied to the machine is controlled by a lever 62 which is pivotably mounted at 63 on a rod 64. This is pressed by a mounted in a socket 66 spring 65 against a cam 67th The angular position of the cam 67 is controlled by a shaft 68 to which the cam is attached and which can be adjusted manually by the pilot to regulate the power output by the machine. The cam 67 is shaped so that rotation in one direction or the other raises or lowers the pivot point 63 according to a predetermined plan.

Die Stellung des Ventils 50 kann ferner durch einen zweiten Hebel 69 gesteuert werden, der bei 70 schwenkbar an einer Stange 71 gelagert ist und in einer Begrenzungsstellung gehalten wird. Die Stange 71 wird durch eine in einer Fassung 73 gehaltene Feder 72 gegen eine zylindrische Scheibe 74 gedrückt, deren Umfangsfläche in einem gleichförmigen Radius in bezug auf die Drehachse der Welle 68 liegt. Die Scheibe 74 ist drehfest mit der Welle 68 verbunden; infolge ihres gleichförinigen Radius hält sie jedoch den Schwenkpunkt 70 in fester Lage in bezug auf die Welle 68, während durch die Drehung des Nockens 67 der Schwenkpunkt 63 entsprechend dem durch die Form des Nockens bestimmten Programm gehoben oder gesenkt wird.The position of the valve 50 can also be controlled by a second lever 69 which is pivotably mounted at 70 on a rod 71 and is held in a limiting position. The rod 71 is pressed by a spring 72 held in a holder 73 against a cylindrical disk 74, the circumferential surface of which lies in a uniform radius with respect to the axis of rotation of the shaft 68 . The disk 74 is non-rotatably connected to the shaft 68 ; due to its uniform radius, however, it holds the pivot point 70 in a fixed position with respect to the shaft 68, while the rotation of the cam 67 raises or lowers the pivot point 63 according to the program determined by the shape of the cam.

Es soll nun gezeigt werden, daß durch eine Verstellung der Lage des Schwenkpunkts 63 die Drehzahl verstellt wird, die durch den Regler 12 und den zu- gehörigen Mechanismus eingehalten wird. It will now be shown that the speed is adjusted by an adjustment of the location of the pivot point 63, which is maintained by the regulator 12 and the corre- sponding mechanism.

Es sei angenominen, daß sich die Bauteile ursprünglich in einer Gleichgewichtslage befinden und daß nun die Nocken 67 über die Welle 68 durch eine Bewegung des Gashebels so gedreht wird, daß sich der Schwenkpunkt 63 um eine bestimmte Strecke nach oben bewegt. Es sei daran erinnert, daß zum Zweck der Erläuterung angenommen wurde, daß der Regler 12 durch die freie Nutzleistungsturbine der Maschine angetrieben wird.It is assumed that the components are originally in a position of equilibrium and that the cam 67 is now rotated via the shaft 68 by a movement of the throttle lever so that the pivot point 63 moves a certain distance upwards. It will be recalled that for purposes of illustration it has been assumed that regulator 12 is powered by the engine's free power turbine.

Da das linke Ende des Hebels 62 durch eine Feder nach oben gedrückt wird, hat die Aufwärtsbewegung des Schwenkpunkts 63 zunächst die Wirkung, daß sich der Flansch 52 zusammen mit dem Ventilschaft 53 und dem Ventil 50 nach oben bewegen kann, wodurch die dem Gaserzeugerteil der Maschine zugeführte Brennstoffmenge vergrößert wird. Dadurch steigt die Drehzahl des Gaserzeugers an, so daß die der freien Nutzleistungsturbine zugeführte Menge an Heißgas vergrößert wird, wodurch wiederum deren Drehzahl ansteigt.Since the left end of the lever 62 is urged upwards by a spring, the upward movement of the pivot point 63 initially has the effect that the flange 52 can move upwards together with the valve stem 53 and valve 50 , thereby relieving the gas generating part of the machine supplied amount of fuel is increased. This increases the speed of the gas generator, so that the amount of hot gas supplied to the free power turbine is increased, which in turn increases its speed.

Da sich die Drehzahl des Reglers 12 zusammen mit der ansteigenden Turbinendrehzahl erhöht, wird die Stange 37 nach oben bewegt, wodurch die Auslaßöffnung 39 gedross,elt wird und der Druck im Zy- linder 47 steigt. Dies hat zur Folge, daß der Kolben 46 den Hebel 41 im Uhrzeigersinn um den Schwenkpunkt 42 dreht. Diese Bewegung des Hebels 41 im Uhrzeigersinn verursacht eine Bewegung des Hebels 62 gegen den Uhrzeigersinn, wodurch der Flansch 52 und das Ventil 50 nach unten bewegt werden, so daß die geförderte Brennstoffmenge abnimmt. Dieser Vorgang setzt sich fort, bis eine neue Gleichgewichtslage erreicht wird.Since the speed of the controller 12 increases together with the increasing turbine speed, the rod 37 is moved upward, gedross whereby the outlet opening 39, pedals and the pressure in the ZY linder 47 increases. As a result, the piston 46 rotates the lever 41 clockwise about the pivot point 42. This clockwise movement of the lever 41 causes the lever 62 to move counterclockwise, thereby moving the flange 52 and valve 50 downward so that the amount of fuel delivered decreases. This process continues until a new equilibrium is reached.

Es ist jedoch zu erkennen, daß der Drehzahlregler eine höhere Drehzahl annehmen muß, als sie vor der Aufwärtsverstellung des Schwenkpunkis 63 bestand, damit das Ventil 50 in seine ursprüngliche Lage zurückgebracht und damit die Brennstoffströmungsmenge auf ihren ursprünglichen Wert zurückgestellt wird. Bei jeder vorgegebenen Belastung der freien Nutzleistungsturbine, die einer bestimmten Brennstoffmenge entspricht, wird es also durch eine Aufwärtsbewegung des Schwenkpunkts 63 erforderlich, daß der Drehzahlregler auf einer höheren Solldrebzahl arbeitet, damit die gleiche Brennstoffmenge zur Maschine gefördert wird. In ähnlicher Weise läßt sich zeigen, daß durch eine Abwärtsbewegung des Schwenkpunkts 63 eine Verringerung der Solldrehzahl des Drehzahlregiers hervorgerufen wird. Die Solldrebzahl, die der Nutzleistungsturbine vorgeschrieben wird, kann somit dadurch verstellt werden, daß der Nocken 67 über die Welle 68 zum Heben oder Senken des Schwenkpunkts 63 gedreht wird. Während dieses Vorgangs bleibt jedoch die Lage des Schwenkpunkts 70 unverändert, wie zuvor erläutert wurde. Es ist jedoch offensichtlich, daß bei einer Verstellung der Drehzahl der Nutzleistungsturbine durch Handbetätigung dre Welle 68 die Drehzahl des Gaserzeugers infolge der entsprechenden Änderung der Brennstoffmenge ebenfalls beeinflußt wird. Wenn also die Welle 68 so gedreht wird, daß der Schwenkpunkt 63 zur Vergrößerung der Drehzahl der Nutzleistungsturbine angehoben wird, wird die Vergrößerung der Nutzleistungsturbinendrehzahl dadurch hervorgerufen, daß die dem Gaserzeuger zugeführte Brennstoffmenge vergrößert wird, wodurch auch dessen Drehzahl erhöht wird. In entsprechender Weise ergibt eine Verstellung der Welle 68 zur Verminderung der Drehzahl der freien Nutzleistungsturbine auch eine Abnahme der Gaserzeugerdrehzahl. Zusätzlich wird die drehzahlregulierende Wirkung des Reglers 12 der Nutzleistungsturbine und des zugehörigen Mechanismus durch die Regulierung der dem Gaserzeuger zugeführten Brennstoffmenge bewerkstelligt, damit die Drehzahl des Gaserzeugers auf den Wert eingestellt wird, der erforderlich ist, damit die richtige Menge an Heißgas von dem Gaserzeuger der freien Nutzleistungsturbine geliefert wird.It can be seen, however, that the speed controller must assume a higher speed than it existed before the upward adjustment of the pivot point 63 so that the valve 50 is returned to its original position and so that the fuel flow rate is reset to its original value. For every given load on the free power turbine, which corresponds to a certain amount of fuel, an upward movement of the pivot point 63 makes it necessary for the speed controller to operate at a higher setpoint speed so that the same amount of fuel is conveyed to the engine. In a similar manner, it can be shown that a downward movement of the pivot point 63 causes a reduction in the target speed of the speed controller. The target speed that is prescribed for the power turbine can thus be adjusted in that the cam 67 is rotated via the shaft 68 to raise or lower the pivot point 63. During this process, however, the position of the pivot point 70 remains unchanged, as previously explained. However, it is obvious that when the speed of the power turbine is adjusted by manual actuation of the shaft 68, the speed of the gas generator is also influenced as a result of the corresponding change in the amount of fuel. Thus, when the shaft 68 is rotated so that the pivot point 63 is raised to increase the speed of the power turbine, the increase in the power turbine speed is caused by increasing the amount of fuel supplied to the gas generator, thereby also increasing its speed. In a corresponding manner, an adjustment of the shaft 68 to reduce the speed of the free power turbine also results in a decrease in the speed of the gas generator. In addition, the speed-regulating effect of the regulator 12 of the power turbine and the associated mechanism is brought about by regulating the amount of fuel supplied to the gas generator so that the speed of the gas generator is set to the value that is necessary for the correct amount of hot gas from the gas generator of the free Power turbine is delivered.

Während dieses Vorgangs spricht der Re-gle-r-ii des Gaserzeugers auf Änderungen der Gaserzeugerdrehzahl in der bereits zuvor erläuterten Weise an. Die Lage des Schwenkpunkts 70, die durch den Radius der Scheibe 74 bestimmt ist, ist jedoch so gewählt, daß innerhalb des normalen Betriebsdrehzahlbereichs des Gaserzeugers der Hebel 69 außer Berührung mit dem Flansch 52 bleibt, so daß die Gaserzeugerdrehzahl keinen Einfluß auf die vom Drehzahlregler der freien Nutzleistungsturbine vorgeschriebene Brennstoffmenge ausübt.During this process, the regulator of the gas generator responds to changes in the gas generator speed in the manner already explained above. The position of the pivot point 70, which is determined by the radius of the disc 74, is selected so that the lever 69 remains out of contact with the flange 52 within the normal operating speed range of the gas generator, so that the gas generator speed has no effect on the speed regulator of the free power turbine exercises the prescribed amount of fuel.

Es ist jedoch zu erkennen, daß bei einer bestimmten vorgewählten Brennstoffördermenge, die einer Stellung des Flansches 52 und einer dadurch hervorgerufenen, durch die Stellung des Hebels 79 ausgedrückten Gaserzeugerdrehzahl entspricht, der Hebel 69 den Flansch 52 erfaßt, so daß eine weitere Bewegung des Hebels 62 im Uhrzeigersinn oder Aufwärtsbewegung des Schwenkpunkts 63, die einen weiteren Anstieg der Gaserzeugerdrehzahl verlangt, für eine Vergrößerung der Brennstoffördermenge unwirksam bleibt, da der Flansch 52 des Strömungsregelventils 50 durch den Hebel 69 gegen eine Bewegung nach oben festgehalten wird.It can be seen, however, that at a certain preselected fuel delivery rate, which corresponds to a position of the flange 52 and a gas generator speed caused thereby, expressed by the position of the lever 79 , the lever 69 engages the flange 52 so that further movement of the lever 62 clockwise or upward movement of the pivot point 63, which requires a further increase in the gas generator speed, remains ineffective for increasing the fuel delivery rate, since the flange 52 of the flow control valve 50 is held by the lever 69 against movement upwards.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Anordnung kann somit die Drehzahl der freien Nutzleistungsturbine von Hand durch Drehung der Welle 68 eingestellt werden, wobei die dem Gaserzeuger zugeführte Brennstoffmenge durch die Drebzahlregelung der freien Nutzleistungsturbine so reguliert wird, da-ß die Drehzahl der freien Nutzleistuagsturbine auf dem gewählten Wert gehalten wird, während die Regelung des Gaserzeugers nur dazu dient, die Brennstoffördermenge beim Auftreten einer Drehzahlüberhöhung zu begrenzen. Dies entspricht der zuvor erläuterten Regeltheorie, die üblicherweise bei Anwendung einer Gasturbine mit freier Nutzleistungsturbine zum Antrieb eines Hubschraubers befolgt wird.In the case of the in FIG. 1 , the speed of the free power turbine can be set manually by rotating the shaft 68 , the amount of fuel supplied to the gas generator being regulated by the speed control of the free power turbine so that the speed of the free power turbine is kept at the selected value , while the regulation of the gas generator only serves to limit the fuel delivery rate when an excessive speed occurs. This corresponds to the previously explained control theory, which is usually followed when using a gas turbine with a free power turbine to drive a helicopter.

Falls es nun erwünscht ist, die Anordnung von F i g. 1 so umzuwandeln, daß sie sich für eine Turboprop-Maschine eignet, bei der es erwünscht ist, die Gaserzeugerdrehzahl von Hand einzustellen und die Drehzahl der freien Nutzlastturbine nur zur Begrenzung der Brennstoffördennenge beim Auftreten einer Drehzahlüberhöhung anzuwenden, können der Nokken 67 und die Scheibe 74 ersetzt werden, so daß die Funktionen der Drehzahlregehing und der Drehzahlbegrenzung zwischen den beiden Reglern vertauscht werden. Diese Abänderung ist in F i g. 3 dargestellt, in der alle Bauteile denjenigen von F ig. 1 entsprechen und niit gleichen Bezugszeichen versehen sind, mit Ausnahme der Scheibe 74, die durch einen Nocken 75 ersetzt ist und des Nockens 67, der durch -eine, Scheibe 76 ersetzt ist. Bei der Anordnung von F i g. 3 bleibt der Regler 11 so angeschlossen, daß er auf die Drehzahl des Gaserzeugers anspricht und die Stellung des Hebels 69 in Abhängigkeit von dieser verändert, während der Regler 12 so angeschlossen bleibt, daß er auf die Drehzahl der freien Nutzleistungsturbine anspricht und die Stellung des Hebels 62 als Funktion von dieser regelt.Now, if desired, the arrangement of FIG. 1 in such a way that it is suitable for a turboprop engine in which it is desired to set the gas generator speed by hand and to use the speed of the free payload turbine only to limit the amount of fuel flow in the event of an excessive speed, the cam 67 and the disk 74 replaced, so that the functions of the speed control and the speed limitation are interchanged between the two controllers. This modification is shown in FIG. 3 , in which all components correspond to those of F ig. 1 and are provided with the same reference numerals, with the exception of the disk 74, which is replaced by a cam 75 , and the cam 67, which is replaced by a disk 76 . In the arrangement of FIG. 3 , the controller 11 remains connected so that it responds to the speed of the gas generator and changes the position of the lever 69 as a function of this, while the controller 12 remains connected so that it responds to the speed of the free power turbine and the position of the lever 62 as a function of this regulates.

Die Scheibe 76 ist mit der Welle 68 verbunden, und sie besitzt eine zylindrische Außenfläche von gleichförmigem Radius in bezug auf die Drehachse der Welle 68, so daß der Schwenkpunkt 63 des Hebels 62 feststehend bleibt, wenn die Welle 68 gedreht wird. Die Lage des Schwenkpunkts 63 ist so gewählt, daß über den nonnalenBetriebsdrehzahlbereich der freien Nutzleistungsturbine, der durch einen Stellungsbereich des Hebels 62 und einen Stellungsbereich des Brennstoffregelventils 50 dargestellt ist, der Hebel 62 außer Berührung mit dem Flansch 52 des Brennstoffregelventils bleibt. Wenn jedoch die Drehzahl der freien Nutzleistungsturbine anfängt, einen vorbestimmten Wert zu überschreiten, erfaßt der Hebel 62 den Flansch 52, wodurch die der Maschine zugeführte, Brennstoffmenge begrenzt wird. Alle weiteren Versuche des Reglers 11, durch Drehung des Hebels gegen den Uhrzeigersinn eine, stärkere Brennstoffförderu#ng vorzuschreiben, bleiben unwirksam, weil in diesem Bereich die der größten Brennstofförderung entsprechende Stellung des Ventils 50 durch den Hebel 62 begrenzt ist. Bei der in F i g. 3 gezeigten Anordnung wird somit die Drehzahl des Gaserzeugers von Hand durch Drehung der Welle 68 vorgeschrieben, wobei der Nocken 75 so geformt ist, daß er jede vorgewählte Beziehung zwischen der Gaserzeugerdrehzahl und der Winkelstellung der Welle 68 ergibt, während die Drehzahlregelschleife der freien Nutzleistungsturbine, die durch den Regler 12 und den zugehörigen Mechanismus wirkt, lediglich eine Drehzahlbegrenzung beim Auftreten einer Drehzahlüberhöhung der freien Nutzleistungsturbine ergibt.The disc 76 is connected to the shaft 68 and has a cylindrical outer surface of uniform radius with respect to the axis of rotation of the shaft 68 so that the pivot point 63 of the lever 62 remains stationary when the shaft 68 is rotated. The position of the pivot point 63 is selected so that over the normal operating speed range of the free power turbine, which is represented by a position range of the lever 62 and a position range of the fuel control valve 50 , the lever 62 remains out of contact with the flange 52 of the fuel control valve. However, when the speed of the free power turbine begins to exceed a predetermined value, the lever 62 engages the flange 52, thereby limiting the amount of fuel supplied to the engine. All further attempts by the controller 11 to prescribe a stronger fuel delivery by turning the lever counterclockwise remain ineffective because the position of the valve 50 corresponding to the greatest fuel delivery is limited by the lever 62 in this area. In the case of the in FIG. 3 , the speed of the gas generator is thus dictated by hand by rotating the shaft 68 , the cam 75 being shaped to give any preselected relationship between the gas generator speed and the angular position of the shaft 68 , while the speed control loop of the free power turbine, the acts through the controller 12 and the associated mechanism, only results in a speed limitation when an excessive speed of the free power turbine occurs.

Die in F i g. 1 und 3 dargestellte Ausführungsform ergibt somit eine Regelanordnung für eine Maschine mit freier Nutzleistungsturbine, die jeder der zuvor erläuterten Regeltheorien einfach dadurch angepaßt werden kann, daß zwei verhältnismäßig billige Teile des Systems ersetzt werden.The in F i g. The embodiment shown in FIGS. 1 and 3 thus results in a control arrangement for a machine with a free power turbine which can be adapted to any of the control theories explained above simply by replacing two relatively inexpensive parts of the system.

In F i g. 2 ist eine andere Ausführungsforrn der Erfindung dargestellt. Bei dieser Ausführungsforin sind die Grundelemente der Anordnung von F i g. 1 beibehalten und mit den gleichen Bezugszeichen versehen; in diesem Fall werden jedoch zwei getrennt drehbare Wellen 77 und 78 zur Steuerung der Winkelstellungen des Nockens 67 bzw. eines zweiten Nockens 74a verwendet.In Fig. 2 shows another embodiment of the invention. In this embodiment, the basic elements of the arrangement of FIG. 1 retained and given the same reference numerals; in this case, however, two separately rotatable shafts 77 and 78 are used to control the angular positions of the cam 67 and a second cam 74a, respectively.

In der Darstellung ist die Anordnung von F i g. 2 so angeschlossen, daß sie eine Regelung durch die Drehzahl der freien Nutzleistungstarbine in Verbindung mit einer Drehzahlbegrenzung durch die Gaserzeugerdrehzahl ergibt. Die WinkeIstellung des Nokkens 74a kann durch Drehen dei Welle 78 von Hand so verändert werden, daß der Schwenkpunkt 70 in eine gewünschte Lagr, eingestellt wird, in der die Brennstoffördermenge bei Erreichen einer vorgewählten Gaserzeugerdrehzahl begrenzt wird, bei der diese Begrenzung stattfinden soll.In the illustration, the arrangement of FIG. 2 connected so that it results in a regulation by the speed of the free useful power starbine in connection with a speed limitation by the gas generator speed. The angular position of the cam 74a can be changed by turning the shaft 78 by hand so that the pivot point 70 is set to a desired position in which the fuel delivery rate is limited when a preselected gas generator speed is reached at which this limitation is to take place.

Nach der Einstellung des, Nockens 74 a wird die Wolle 78 arretiert, und die Lage de Schwenkpunktes 70 bleibt anschließend im Betrieb der Steueranordnung unveränderL Die Welle 77, mit der die Winkelstellung des Nockens 67 verändert wird, ist mit dem Gashebel so verbunden, daß die Drehzahl der freiein Nutzleistungstarbine innerhalb des Betriebsdrehzahlbereichs auf jeden gewunschten Wert eingestellt werden kann. Die Anordnung führt dann die Funktionen der Regelung durch die Drehzahl der freien Nutzleistungsturbine und der Drehzahlbegrenzung durch die Drehzahl des Gaserzeugers in der gleichen Weise wie die Anordnung von F i g. 1 durch.After the adjustment of the cam 74 a , the wool 78 is locked, and the position of the pivot point 70 then remains unchanged in the operation of the control arrangement. The shaft 77, with which the angular position of the cam 67 is changed, is connected to the throttle lever so that the Speed of the free in net power starbine can be set to any desired value within the operating speed range. The arrangement then performs the functions of regulation through the speed of the free power turbine and the speed limitation through the speed of the gas generator in the same way as the arrangement of FIG. 1 through.

Wenn nun die Anordnung von F i g. 2 so abgeändert werden soll, daß eine Handregelung der Gaserzeugerdrehzahl in Verbindung mit einer Drehzahlbegrenzung durch die Drehzahl der freien Nutzleistungsturbine erhalten wird, ist es lediglich erforderlich, die Verbindung mit dem Gashebei von der Welle 77 zu entfernen und auf die Welle 78 zu übertragen. Bei dieser Veränderung wird die Welle 77 von Hand so grdreht, daß der Schwenkpunkt 63 bis zu einer Stelle angehoben wird, bei der eine Drehzahlbegrenzung entsprechend einer vorgewahlten Grenzdrehzahl der freien Nutzleistungsturbine erhalten wird. Dann wird die Welle 77 arretiert, so- daß die Lage des Schwenkpunkts 63 anschließend beim Betrieb der Regelanordnung unverändert bleibt. Die Lage des Schwenkpunkts 70 wird dagegen nun durch die Stellung des Gashebels gesteuert welche die Winkelstellungen des Nockem 74 a bestimmt. Es ist offensichtlich, daß bei der Ausftffi=g&f(>rm von F i g. 2 die Nocken 74 a und 67 so pformt sein müssen, daß die gewünschte programm emäße Beziehung zwischen dem Gashebelwinkel und der Dreh-zahl bei jeder Betriebsart erhalten wird, Aus vorstehender Beschreibung ist zu erkennen, daß mit der Erfindung eine Regelanordnung für Gasturbinen mit freier Nutzleistungsturbine geschaffen wird, die sich mit nur gc>ringftigigen Änderungen an die eine oder andere von zwei Betriebsarten anpassen läßt, wobei bei der einen Betriebsart eine Drehzahlregelung durch die freie Nutzleistungsturbine mit einer Drehzahlbegrenzung durch den Gaserzeuger und bei der anderen Betriebsart eine Drehzahh-ege>-lung durch den Gaserzeuger in Verbindung mit einer Drehzahlbegrenzung durch die freie Nutzleistungs, turbine erhalten wird.If now the arrangement of FIG. 2 is to be modified so that a manual control of the gas generator speed is obtained in connection with a speed limitation by the speed of the free power turbine, it is only necessary to remove the connection with the accelerator from the shaft 77 and transfer it to the shaft 78 . With this change, the shaft 77 is turned by hand so that the pivot point 63 is raised to a point at which a speed limit corresponding to a preselected limit speed of the free power turbine is obtained. The shaft 77 is then locked so that the position of the pivot point 63 subsequently remains unchanged during the operation of the control arrangement. The position of the pivot point 70 , on the other hand, is now controlled by the position of the throttle lever which determines the angular positions of the cam 74 a. It is obvious that with the execution of Fig . 2 the cams 74a and 67 must be shaped in such a way that the desired relationship between the throttle lever angle and the speed is obtained in every operating mode, From the above description it can be seen that the invention creates a control arrangement for gas turbines with a free power turbine which can be adapted to one or the other of two modes of operation with only minor changes Power turbine with a speed limitation by the gas generator and, in the other operating mode, a speed control by the gas generator in conjunction with a speed limitation by the free power, turbine is obtained.

Claims

Patent claims: 1. Fuel control system for gas turbine engines with a turbine-compressor group (gas generator) and a free power turbine, which has a fuel control valve and two speed regulators acting on it, one of which is the speed of the turbine-compressor group and the other the speed the power turbine abgTeift, wherein d a d u rch that is connected between each Drehzahlreffier (1-1, 12) and said fuel control valve (50 to 53), a lever (62, 69), the pivot bearing (63, 70) is adjustable. 2. Fuel system according to claim 1, characterized in that each pivot bearing (63, 70) of the levers (62, 69) is supported on a cam disc (67, 74, 74a, 75, 76) which is mounted on a manually rotatable shaft ( 68, 77, 78) sits. 3. Fuel control system according to claim 2, characterized in that one of the cam discs (74, 76) is a circular disc and sits with the other cam disc (67, 75) on a common shaft (68). Documents considered. German Patent No. 1050 125; Swiss Patent No. 266 733; USA. Patent Nos 2,807,138, 2,822 666. Contemplated prior patents: German patent no. 1,104,764..