DE1401269C - Regelanlage für Gasturbinentriebwerke - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Regelanlage für die das fest vorgegebene Mengenverhältnis dafür gesorgt Zufuhr von Hilfstreibmittel, vorzugsweise Wasser, ist, daß thermische Überlastungen des Triebwerks und für die gleichzeitig gesteigerte Zufuhr von Brenn- verhindert werden, lassen sich hohe Beschleunigungsstoff zur kurzzeitigen Leistungserhöhung von Gas- werte erzielen. Dieses günstige Verhalten wird noch turbinentriebwerken mit je einem durch wenigstens 5 dadurch unterstützt, daß als auslösender Einfluß die eine Betriebskenngröße über deren Meßwertgeber Beschleunigung selbst dient, so daß sich die begesteuerten und gegebenenfalls durch Handhebel be- schleunigungserhöhende Zufuhr von Hilfstreibmittel einflußbaren Regler für Hilfstreibmittel und Brennstoff. und Zusatzbrennstoff selbsttätig nach Maßgabe der

Regelanlagen dieser Art sind besonders für An- jeweils erzielten Beschleunigung steigert. Sowohl die Wendungen zweckmäßig, bei denen es auf gutes io auf diese Weise möglichen hohen Beschleunigungs-Beschleunigungsvermögen ankommt, beispielsweise werte als auch die hohe Betriebssicherheit, die durch beim Antrieb von Fahrzeugen. Dabei wird während die Koppelung von Zusatzbrennstoff- und Hilfstreibder kurzzeitigen Leistungserhöhung bewußt auf einen mittelzufuhr erzielt wird, machen die erfindungsoptimalen Wirkungsgrad verzichtet. gemäße Anlage für den Antrieb von Fahrzeugen

Es sind Anlagen der angegebenen Art vorgeschla- 15 besonders geeignet.

gen worden, bei denen die Regler für Brennstoff und Eine besonders einfache Ausführungsform der Hilfstreibmittel entweder als ganz unabhängig von- erfindungsgemäßen Regelanlage ist dadurch gekenneinander einstellbar beschrieben sind (schweizerische zeichnet, daß der Meßwertgeber für die Triebwerks-Patentschrift 250738), oder es ist lediglich angegeben, beschleunigung mit der Antriebswelle des Triebwerks daß zusammen mit der Zuführung von Hilfstreib- so gekoppelte und gegen eine Feder wirkende Fliehmittel auch eine Erhöhung der Brennstoffzufuhr gewichte aufweist, die über einen mit Durchtrittserfolgen soll (schweizerische Patentschrift 248 309). öffnungen versehenen hydraulischen Puffer mit der Bei derartigen Anlagen ist weder eine Gewähr für im Hilfstreibmittelregler angeordneten Hilfstreibeine günstige Bemessung der Zufuhr von Hilfsbrenn- mittel-Zumeßeinrichtung so gekoppelt sind, daß sich mittel und Zusatzbrennstoff noch für die insbeson- 15 diese nur bei starker Triebwerksbeschleunigung öffnet, dere bei Fahrzeugen unerläßlich hohe Betriebssicher- Bei dieser Ausführungsform läßt sich durch entheit gegeben. sprechende Bemessung der DurchtrittsöfTnungen des

Bei einer anderen bekannten Anlage der ein- hydraulischen Puffers in einfachster Weise das Angangs angegebenen Art (schweizerische Patentschrift sprechverhalten den jeweils vorliegenden Anforde-220 292) wird die Temperatur der die Brennkammer 30 rungen anpassen, wobei sich insbesondere erreichen verlassenden Gase mit einem Temperaturfühler über- läßt, daß bei geringfügigen Beschleunigungen, wie sie wacht, und beim Überschreiten eines vorgegebenen beispielsweise bei normaler Streckenfahrt von Fahr-Temperaturwertes wird die Zufuhr von Hilfstreib- zeugen häufig vorkommen, eine Einspeisung von mittel veranlaßt. Weiter findet sich in der Beschrei- Zusatzbrennstoff und Hilfstriebmittel nicht erfolgt; bung dieser bekannten Anlage die Angabe, daß an 35 dies wirkt sich günstig auf die Betriebskosten aus.
Stelle des Temperaturfühlers auch andere Impuls- Ein ähnlich günstiges Verhalten wird bei einer geber verwendet werden könnten, z. B. Gemischregler, anderen Ausführungsform dadurch erzielt, daß der die unmittelbar das Verhältnis Brennstoffmenge zur Meßwertgeber für die Triebwerksbeschleunigung mit Brennluftmenge vergleichen. Bei dieser bekannten der Antriebswelle des Triebwerks gekoppelte und Anlage ist somit in jedem Fall die Zufuhr von Hilfs- 40 gegen eine Feder wirkende Fliehgewichte aufweist, brennstoff von der Forderung bestimmt, einen vor- die mit einem in einer Rückschlageinlaß- bzw. -ausgegebenen Grenzwert, z. B. der Turbinenaustritts- laßventile aufweisenden Pumpenkammer des Hilfstemperatur oder des Brennstoff-Luft-Verhältnisses, treibmittelreglers angeordneten Hilfstreibmittel-Pumnicht zu überschreiten. Ein Zusammenhang mit der penkolben gekoppelt sind, wobei die durch den Inhalt Triebwerksbeschleunigung besteht nur indirekt, und 45 dieser Pumpenkammer bestimmte nur einmalige es sind nur beschränkte Verbesserungen des Be- Hilfstreibmittelförderung lediglich bei starker Triebschleunigungsverhaltens erzielbar. Überdies hat diese Werksbeschleunigung ins Gewicht fällt. Bei dieser bekannte Anlage den Nachteil, daß bei verbrauchtem Ausführungsform ist die bei einem Beschleunigungs-Vorrat an Hilfstreibmittel Beschädigungen des Trieb- Vorgang maximal zuführbare Menge an Hilfstreibwerks möglich sind. 50 mittel im wesentlichen durch das Volumen der

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine Hilfstreibmittel-Pumpenkammer bestimmt; infolge

Regelanlage zu schaffen, die bei hoher Betriebssicher- der beschleunigungsabhängigen Steuerung des Hilfs-

heit große Beschlcunigungswerte ermöglicht, wie sie treibmittelreglers wird diese Menge bei geringer

insbesondere für den Antrieb von Fahrzeugen er- Beschleunigung entsprechend langsam und bei hoher

wünscht sind. 55 Beschleunigung entsprechend schnell abgegeben, so

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst mit daß auch hohe Beschleunigungsspitzen abgedeckt

einer Regelanlage der eingangs angegebenen Art, die werden können, ohne daß dabei die Gefahr eines

dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Meßwertgeber unwirtschaftlich hohen Verbrauchs an Hilfstreibmittel

für die Triebwerksbeschleunigung auf den Hilfstreib- (und Zusatzbrennstoff) besteht. Bei entsprechend

mittelregler geschaltet ist, der auf eine Zusatzbrenn- 60 starker Bemessung der Fliehgewichte können diese

stoff-Zumeßeinrichtung so einwirkt, daß dem Trieb- direkt den Pumpenkolben antreiben, so daß sich eine

werk Hilfstreibmittel und Zusatzbrennstoff in festem besonders einfache Anordnung ergibt; es können

Verhältnis zugeführt werden. jedoch in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die

Da bei der erfindungsgemäßen Anlage zusammen Fliehgewichte auch über eine Servoeinrichtung mit

mit dem Hilfstreibmittel stets auch eine entsprechend 65 dem Hilfstreibmittel-Pumpenkolben gekoppelt sein,

bemessene Menge Zusatzbrennstoff zugeführt und Eine weitere mögliche Ausführung besteht darin, daß

somit nicht nur der Massenfluß, sondern auch die der Hilfstreibmittel-Pumpenkolben mit einem in einer

Energiezufuhr beträchtlich erhöht wird, wobei durch Rückschlageinlaß- bzw. -auslaßventile aufweisenden

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Pumpenkammer des Hilfstreibmittelreglers angeord- ist und den Verdichter 14 antreibt, während die

neten Zusatzbrennstoff-Pumpenkolben gekoppelt ist, zweite Turbine 20, die Nutzleistungsturbine, an einer

wobei die durch den Inhalt dieser Pumpenkammer Welle 24 befestigt ist, welche über ein Getriebe 26

bestimmte nur einmalige Zusatzbrennstoff-Förderung und eine Welle 28 die Treibräder des Kraftfahrzeugs

lediglich bei starker Triebwerksbeschleunigung ins 5 antreibt. Von einem Brennstofftank 30 fließt der

Gewicht fällt. Für diese Ausführungsform gilt in Brennstoff durch eine Brennstoffleitung 32 über einen

bezug auf den Zusatzbrennstoff das gleiche wie in Brennstoffregler 34 in einen Ringverteiler 36, welcher

bezug auf das Hilfstreibmittel; überdies sind die die einzelnen Brennstoffdüsen 38 jeder Brennkammer

Mengen dieser beiden Komponenten in besonders beliefert. Der Regler 34, an dem ein Gashebel 42

einfacher Weise miteinander verknüpft. io angreift, ist durch eine Zwischenwelle 40 mit der

Eine andere zweckmäßige Ausführungsform einer Verdichtenvelle 22 verbunden. Vom Getriebe 26 wird

erfindungsgemäßen Regelanlage mit einem von der eine Einspritzvorrichtung für ein Hilfstreibmittel,

Triebwerksdrehzahl gesteuerten Brennstoffregelventil z. B. Wasser, angetrieben. Dieses Wasser wird aus

und einem dessen Druckabfall steuernden Hilfsregel- einem Hilfstreibmittelbehälter 46 durch eine Leitung

ventil ist dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatz- 15 48 in einen Hilfstreibmittelregler 44 und dann durch

brennstoff-Zumeßeinrichtung eine parallel zum Brenn- eine Leitung 50 über eine Ringlei.tung 52 in HiIFs-

stoffregelventil des Brennstoffreglers geschaltete Zu- treibmittel-Einspritzdüsen 54 der Brennkammern ge-

meßblende und der Hilfstreibmittelregler ein von führt. Vorzugsweise wird das Hilfstreibmittel so in

deren Druckabfall gesteuertes Hilfstreibmittel-Regel- die Brennkammer eingespritzt, daß es die beginnende

ventil aufweist. Dadurch erhält man den gewünschten ao Verbrennung nicht beeinflußt, sondern sich erst dann

Zusammenhang zwischen den Fördermengen an Hilfs- mit den Verbrennungsgasen vermischt, nachdem der

treibmittel und Zusatzbrennstoff in besonders ein- Verbrennungsvorgang im wesentlichen beendet ist

fächer Weise. Als zusätzliche Sicherheitsmaßnahme und hohe Gastemperaturen erreicht sind. Der Hilfs-

kann dabei die Zusatzbrennstoff-Zumeßeinrichtung treibmittelregler 44 ist mit dem Brennstoffregler 34

ein unter dem Druck des Hilfstreibmittels öffnendes as durch eine Brennstoffleitung 56 verbunden, durch

Zusatzbrennstoff-Absperrventil aufweisen. Dies ver- welche das gleichzeitige Einspritzen von Zusatzbrenn-

hindert eine Zufuhr von Zusatzbrennstoff, falls kein stoff und Hilfstreibmittel in die Brennkammern 16

Hilfstreibmittel zur Verfügung steht. ermöglicht wird. Der Zusatzbrennstoff fließt vom

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform, bei Hilfstreibmittelregler 44 durch eine Leitung 58 zum der das Hilfstreibmittel aus einer Hilfstreibmittel- 30 Ringverteiler 36. Der Hilfstreibmittelregler 44 ist mit Pumpenkammer mit Hilfe eines Hilfstreibmittel- dem Brennstoffregler 34 durch ein Gestänge 60 ver-Pumpenkolbens gefördert wird, kann bei einer Anlage bunden, welches durch den Gashebel 42 betätigt wird, mit einem von der Triebwerksdrehzahl gesteuerten In Fig. 2 ist der Brennstoffregler 34 im Schnitt Brennstoffregelventil und einem dessen Druckabfall gezeigt. Der Brennstoff fließt vom Brennstofftank 30 steuernden Hilfsregelventil eine proportionale Ein- 35 durch die Brennstoffleitung 32 über eine Hochdrucksteuerung von Zusatzbrennstoff in sehr einfacher pumpe 62 in eine Kammer 64. Ein übliches Byp'aß-Weise dadurch erzielt werden, daß zur Lieferung von ventil 66 spricht auf den Unterschied zwischen dem Zusatzbrennstoff in festem Verhältnis zur Hilfstreib- Pumpenauslaßdruck und einen vom Reglerausgangsmittelmenge die Pumpenkammer des Hilfstreibmittel- druck abhängigen Druck an. Auf diese Weise wird reglers mit dem Innenraum eines Zylinders verbunden 40 der Druckabfall im Brennstoffregler 34 annähernd ist, in dem ein mit der Verstellmembran des Hilfs- konstant gehalten. Der Überschuß an Brennstoff wird regelventils im Sinne einer Erhöhung des dort wirk- durch das Bypaßventil 66 über eine Leitung 68 zur samen Verstelldrucks gekoppelter Antriebskolben an- Saugseite der Pumpe 62 zurückgeleitet. Zwei Kamgeordnet ist. mern 70 und 72 sind durch eine Membran 74 ge-

Die Erfindung wird im folgenden an Hand von 45 trennt, mit welcher ein Hilfsregelventil 76 verbunden

Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeich- ist. Dies ist als Hohlzylinder ausgebildet, dessen

nungen näher beschrieben. Es zeigt Mantel mit einer Anzahl von Bohrungen 78 versehen

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines für und in einer Büchse 80 gleitbar gelagert ist. Die

Kraftfahrzeuge verwendbaren Zweiwellengasturbinen- Bohrungen 78 sind in F i g. 2 im linken Teil des

triebwerks einschließlich der Versorgungseinrichtun- 50 Mantels vorgesehen. Auf diese Weise steigt die Zahl

gen für Brennstoff und Hilfsflüssigkeit, dieser Bohrungen 78, die bei Öffnungsbewegung des

F i g. 2 einen Schnitt durch den Brennstoffregler, Hilfsregelventils 76, d.h. bei Bewegung des Hohl-

Fig. 3 einen Schnitt durch den Hilfstreibmittel- Zylinders nach rechts, mit in der Büchse 80 befindregier, liehen Bohrungen in Verbindung kommen, an. Die

Fig. 4 einen Querschnitt längs der Linie 4-4 der 55 Bohrungen in der Büchse führen zur Kammer64

F i g. 3, und ermöglichen den Brennstoffzufluß aus dieser

F i g. 5 einen Schnitt durch eine andere Ausfüh- Kammer. Ein Brennstoffregelventil 88 ist in einer

rungsform des Hilfstreibmittelreglers, Büchse 90 gleitbar gelagert, welche ein Verlänge-

F i g. 6 einen Schnitt durch eine weitere Ausfüh- rungsstück 92 aufweist. Bohrungen 94 im Ventil 88

rungsform des Hilfstreibmittelreglers, 60 wirken mit entsprechenden Bohrungen 96 in der

F i g. 7 einen Schnitt durch eine teilweise ab- Büchse 90 zusammen. Der Brennstoff fließt aus der

geänderte Form des Brennstoffreglers gemäß F i g. 2. Kammer 70 in das Innere des Verlängerungsstücks

Das Gasturbinentriebwerk 10 gemäß F i g. 1 hat 92 und danach durch die Bohrungen 94 und 96 in

einen Lufteinlaß 12 sowie einen Zentrifugalverdichter eine Kammer 100 und aus dieser durch ein Absperr-

14, welcher Brennkammern 16 mit verdichteter Luft 65 ventil 102 und eine Leitung 104 in den Ringverteiler 36.

versorgt. Das Gemisch aus verbranntem Gas und Das eine Ende des Brennstoffregelventils 80 stützt

Überschußluft beaufschlagt Turbinen 18 und 20, von sich auf einer Druckfeder 106 ab, weiche über ein

denen die Turbine 18 mit einer Welle 22 verbunden Gestänge mit einem Hebel 108 von Hand vorgespannt

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werden kann. Ein einstellbarer Anschlag 110 begrenzt gewichte 128 eine Gleichgewichtsstellung ein, und

die Bewegung des Regelventils 88 in Schließrichtung, der Schieber 138 bleibt unter dem Einfluß der Feder

also auf eine Stellung geringster Brennstoffzufuhr. 148 in Schließstellung.

Auf das andere Ende des Regelventils 88 wirkt ein Das bei Beschleunigung in die Leitung 146 einPaar von Fliehgewichten 112 (von denen nur eines 5 strömende Hilfstreibmittel erhöht in einer Kammer

dargestellt ist), welche mit der von der Turbine 18 152 den Druck, so daß die Membran 154 in der

angetriebenen Zwischenwelle 40 umlaufen. Wenn die Zeichnung nach rechts gewölbt wird und ein Zusatz-

durch den Gashebel 42 eingestellte Solldrehzahl die- brennstoff-Absperrventil 156 öffnet,

ser Turbine erreicht ist, gleichen die Fliehgewichte Damit die Zusatzbrennstoffmengc proportional der

die Wirkung der Druckfeder 106 aus. io Hilfstreibmittelmenge bemessen wird, ist der Hilfs-

Das Hilfsregelventil 76 wird selbsttätig in Ab- treibmittelregler 44 mit der Kammer 70 des Brennhängigkeit von der Drehzahl der Turbine 18 ein- stoffreglers 34 durch die Leitung 56 verbunden, so gestellt und hält den Brcnnstofl-Differenzdruck am daß der Zusatzbrennstoff aus der Kammer 70 des Regelventil 88 innerhalb vorgegebener oberer und Brennstoffregler 34 über die Leitung 56 und eine unterer Grenzen. Dies wird durch die Wirkung eines 15 Zumeßblende 158 in die Leitung 58 und den Ring-Paares von Fliehgewichten 113 (von denen nur eines verteiler 36 gelangt. Eine Membran 160 in einer dargestellt ist), erreicht, welche eine auf der Büchse Kammer 162 ist auf der einen Seite über eine Leitung 90 gelagerte Hülse 114 verschieben können, die eine 164 mit dem Druck vor der Zumeßblende 158 und formschlüssige Verbindung mit dem einen Ende eines auf der anderen Seite mit dem Druck hinter jener um einen Bolzen 116 schwenkbaren Hebels 115 auf- ao beaufschlagt. Der Druckabfall an der Zumeßblende weisen. Dessen anderes gabelartiges Ende drückt auf 158 öffnet mittels der Membran 160 das Hilfstreibcinen Bund 117 der Spindel des Hilfsregclventils 76. mittel-Regelventil 166, so daß das Hilfstreibmittel Bei Drehzahlerhöhung der Turbine 18 suchen die von der Leitung 146 in eine Kammer 168 und dann Fliehgewichtc 113 das Hilfsregelventil 76 zu öffnen. über eine Zumeßblende 170 in die Leitung 50 gelangt, Dem wirkt der Brennstoffdruck auf die Membran 74 as welche die Ringleitung 52 mit Hilfstreibmittel verentgegen. Der Differenzdruck ist' proportional dem sorgt.

Quadrat der Turbincndrchzahl. Außerdem ist dieser In Fig. 4 ist ein Schnitt durch den Hilfstreibmittel-

DifTcrcnzdruck demjenigen proportional, der auf das regler gemäß Fig. 3 längs der Linie 4-4 dargestellt.

Brcnnstoffregelvcntil 88 wirkt, und für jede gegeben Vom Behälter führt die Leitung 48 zur Pumpe 126,

Lage dieses Ventils ist die Durchfiußgeschwindigkeit 30 die das Hilfstreibmittel in die Leitung 144 fördert,

und damit die durch die Bohrungen 94, % fließende welche zum Schieber 138 führt. Der Rückfluß in eine

Brennstoffmenge der Quadratwurzel dieses Differenz- Leitung 171 wird durch einen Drehschieber 172 ge-

drucks oder der Turbinendrehzahl proportional. steuert, welcher durch einen Hebel 174 des Gestänges

Ein einstellbarer Anschlag 118 bestimmt die größte 60 betätigt wird.

Öffnung des Hilfsregclventils 76, während eine auf 35 In Fig. 1 ist der Gashebel 42 in Leerlaufstellung

die Membran 74 wirkende Feder 119 bei ganz nied- gezeigt. Bei seiner Drehung im Uhrzeigersinn wird

rigen Turbinendrehzahlen, die eine Instabilität der der Zufluß von der Brennstoffleitung 32 immer mehr

Rcgclanlage verursachen würden, die erforderliche erhöht, bis der Hebel an einem Schenkel 176 des

Stellkraft ausübt. Eine Leitung 120 verbindet die Gestänges 60 anliegt; von hier ab wird auch der

Kammern 72 und 100. Der an der Membran 74 wirk- *o Drehschieber 172 im Uhrzeigersinn mitgedreht. In

same Druckabfall am Regelventil 88 muß dem Qua- der in Fig. 4 dargestellten Mittelstellung fließt das

drat der Turbinendrehzahl proportional sein. Hilfstreibmittel teilweise durch die Leitung 144 zur

Der Brennstoffregler 34 ist, soweit er bisher be- Turbine und teils über die Leitung 171 um die Pumpe

schrieben und dargestellt ist. an sich bekannt. herum zurück. Bei weiterer Drehung des Schiebers

Am Hilfstreibmittelregler 44 gemäß F i g. 3 treibt 45 172 im Uhrzeigersinn von der gezeigten Stellung aus

eine vom Getriebe 26 angetriebene Welle 124 eine wird der Rückfluß über den Drehschieber 172 in die

Pumpe 126 an, welche das Hilfstreibmittel aus dem Leitung 171 unterbrochen; die Leitung 144 erhält

Behälter 46 fördert. "Mit der Welle 124 ist auch ein dann die gesamte Hüfstreibmittelmengc und den

Fliehkraftregler 128 verbunden, der eine eine Steuer- höchsten Hilfstreibmitteldruck. welcher durch ein

büchse 136 umhüllende Hülse 130 in Abhängigkeit 5° Überdruckventil 178 und eine Feder 180 bestimmt

von der Drehzahl der Nutzleistungsturbine 20 axial ist. Umgekehrt wird durch Drehung des Schiebers

verschieben kann. Der Bewegung der Fliehgewichte 172 gegen den Uhrzeigersinn die Leitung 144 von der

wirkt eine Feder 132 entgegen. Während eines Be- Pumpe 126 getrennt.

schleunigungsvorgangcs bewegen sich die Flieh- Die Menge des Zusatzbrennstoff ist bereits durch

gewichte 128 nach auswärts.-verschieben die Hülse 55 den Brennstoffregler 34 bemessen: sie bestimmt auch

130 in der Zeichnung nach links und drücken mittels den Druckunterschied an der Brennstoffzumcßblende

des Flüssigkeitsdruckes, der dabei entsteht, in einer 158 (Fig. 3). Die beschriebene Einrichtung, bei der

von Hülse 130 und Steuerbüchse 136 umschlossenen der Brennstoffdruck auf die Membran 160 durch den

Kammer 134 gegen einen Schieber 138. der dadurch Hilfstreibmitteldruck auf eine Membran 182 aus-

gegen eine schwache Feder 148 nach links verschoben 60 geglichen wird, ergibt eine Hilfstreibmittelmenge.

wird; dadurch werden Steucröffnungen 140. 142 mit- welche stets der Zusatzbrennstoffmenge proportional

einander verbunden, so daß das Hilfstreibmittel von ist. Das jeweilige Mengenverhältnis wird durch die

einer mit der Druckseite der Pumpe 126 verbundenen relativen Abmessungen der Membranen 160 und 182

Leitung 144 in eine Leitung 146 fließen kann. Das und durch die relativen Abmessungen der Zumeß-

Ausmaß des Druckanstiegs in der Kammer 134 wäh- 65 blenden 158 und 170 bestimmt, so dnß die Mengen

rend des Beschleunigungsvorgances wird durch eine des Zusatzbrennstoffs und des Hilfstrcihmittels wäh-

öffnung 150 in der Wand der Steuerbüchse 136 be- rend eines Beschleunigungsvoreanges in einem festen

stimmt. Im Beharruncszustand nehmen die Flieh- Verhältnis zueinander stehen. Bei Unterbrechunc der

Hilfstreibmittelzufuhr wird sofort die Zufuhr des zusätzlichen Brennstoffs unterbrochen, weil dann die Membran 154 unter dem Einfluß der das Absperrventil 156 belastenden Feder in ihre äußerste linke Lage ausgewölbt wird, so daß das Ventil 156 schließt. S

F i g. 5 zeigt eine abweichende Ausführungsform des Hilfstreibmittelreglers 44'. Dabei dreht die mit dem Getriebe 26 verbundene Welle 124 einen Satz von Fliehgewichten 192. Diese wirken axial entgegen der Kraft einer Feder 198 auf ein Axiallager 194, welches in einer MuITe 1% angeordnet ist. Das Hilfstrcibmittel wird vom Behälter 46 über die Leitung 48 in ein Gehäuse 190 geführt, wo es ein Kugelrückschlagventil 200 durchfließt, in eine Kammer 202 gelangt und durch eine öffnung 204 und über ein Rückschlageinlaßventil 206 in die Leitung 50 fließt. Die Vorrichtung nach F i g. 5 erfordert eine Brennstoffquclle mit verhältnismäßig niedrigem Druck und ferner entweder eine Brennstoffquelle mit hohem Druck oder eine Servoflüssigkcitsquelle mit hohem »o Druck. Falls die Vorrichtung der F i g. 5 mit einem Brennstoffregler nach F i g. 2 verwendet wird, steht durch Anschluß der Brennstoffleitung 56 an die Kammer 70 eine Brennstoffquelle mit ausreichend hohem Druck zur Verfügung. Außerdem wird Brenn- *5 stoff über die Brennstoffleitung 56' unter Niederdruck · zugeführt; dabei kann es sich ebenfalls um (entsprechend druckreduzierten) Brennstoff aus der Kammer 70 handeln. Da bei dieser Ausführungsform das HilfstrcibmiUel und der Zusatzbrennstoff durch Ansaugen gefördert werden, ist ein hoher Zuführdruck für den Zusatzbrennstoff nicht erforderlich. Ein Hilfs-Ireibmittel-Pumpenkolben 208 stellt eine Querwand der Kammer 202 dar und ist mit einer Stange 210 verbunden, welche mit einem Zusatzbrennstoff-Pumpenkolben 212 und einem Servopumpenkolben 214 eine Baueinheit darstellt. Der Niederdruckzusaizbrennstoff fließt durch die Leitung 56' über ein Rückschlageinlaßventil 218 in eine Pumpenkammer 216 und von dort aus über ein Rückschlagauslaß- 4" ventil 220 und ein Absperrventil 222 in die Leitung 58. An der Stange 210 ist ein Hebel 224 angclenkt. der gelenkig an die MuITe 1% angeschlossen ist. Am anderen Ende des Hebels 224 befindet sich ein Servoflußventil 226, das den Durchfluß von Hochdruckbrennstoff oder Hochdruckscrvofiüssigkeit durch eine öffnung 228 steuert. Diese Flüssigkeit tritt aus der Leitung 56 durch eine "öffnung 230 in eine Kammer 232 einer Servoeinrichtung und beaufschlagt darin den Kolben 214. Die Kammer 232 ist über eine Leitung 234 mit der durch das Drosselventil 226 gesteuerten öffnung 228 verbunden.

Die beschriebene Ausführungsform arbeitet wie folgt: Bei jeder beliebigen festen Turbinendrehzalil nimmt die Muff«.· 196 eine Stellung ein. in welcher das Moment der Γ Hchgewichtc 192 gerade die vorliegende Druckkraft der Feder 198 ausgleicht, wobei der Hebel 224 das Servoabflußventil 226 so weit von seiner öffnung 228 abhebt, daß der Druck auf die Kolben 208 und 212 gerade den Druck auf den KoI-ben 214 ausgleicht. Bei einer Beschleunigung des Motors bewegen sich die Fliehcewichte 192 nach außen, und die Muffe 1% wird zusammen mit der Gelenkverbindung in der Zeichnung nach links verschoben. Dann ist die öffnung 228 geschlossen, der Druck in der Kammer 232 steigt an. und die Stange 210 mit ihren Kolben 208. 212 und 214 bewegt sich nach links, wobei Htlfstreibmittcl und Zusatzbrennstoff durch die Riickschlagauslaßventile 206 bzw. 220 und in die Leitungen 50 bzw. 58 gedruckt werden. Die Verschiebung der Stange 210 nach links hebt aber das Servoabflußventil 226 wieder von seiner Öffnung 228 ab, und schließlich nimmt die Stange 210 mit ihren Kolbön eine neue Stellung ein, in welcher das Ventil 226 wie vordem etwas von seiner Öffnung abgehoben ist. Wenn durch entsprechende Betätigung des' Gashebels.42 eine Verringerung der Turbinendrehzahl eingeleitet wird, bewegen sich die Fliehgewichte 192 nach innen, das Ventil 226 hebt sich von seiner öffnung ab, und die Stange 210 mit den Kolben 208, 212 und 214 bewegt sich mit Unterstützung einer Feder 236 nach rechts, wodurch die Kammern für Hilfstreibmittel und Zusatzbrennstoff wieder gefüllt werden.

Das Ventil 222 dient dazu, bei Ausfall der Hilfstreibmittelzufuhr auch die Zufuhr von Zusatzbrennstoff zu unterbinden. Das Ventil 222 ist zwischen dem RückschlagausIaßveiUil 220 und der Leitung 58 eingebaut und wird durch eine schwache Feder 238 entgegen dem in der Leitung 50 auf eine Membran 240 wirkenden Druck des Hilfstreibmittels geschlossen gehalten. Der Kolben 212 ist auf der Stange 210 mit geringem axialen Spiel angeordnet, das normalerweise von einer Feder 242 aufgenommen wird. Beim ersten Druck auf den Kolben 214 nach links folgt auch der Hilfstreibmittcl-Pumpenkolben 208 in dieser Richtung. Dadurch wird Hilfstreibmittel aus der Kammer 202 verdrängt und beaufschlagt die Membran 240, die dann ihrerseits das Absperrventil 222 öffnet. Wenn die Verschiebung der Stange 210 nach links aufhört, bringt die Feder 242 den Kolben 212 in seine äußerste linke Stellung zurück. Auf diese Weise wirkt der Hilfstreibmitteldurchfluß auslösend für die Zufuhr von Zusatzbrennstoff.

Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform des Hilfstreibmittelreglers wird die Förderung des Hilfstreibmittels durch eine Verdrängerpumpe und die Zufuhr von zusätzlichem Brennstoff durch Vergrößerung der am Brennstoffregler wirksamen Druckdifferenz erzielt. Auch hier wird die Steuerung der Hilfstreibmittelzufuhr mit der in Fig. 2 gezeigten Einrichtung verknüpft, und zwar im wesentlichen in der gleichen Weise wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen, mit der Ausnahme, daß hier keine Leitungen 56 und 58 wie in den Fig. 2, 3 und 5 vorgesehen sind. Bei der Vorrichtung nach F i g. 6 strömt das Hilfstreibmittel aus dem Behälter 46 durch die Leitung 48 in das Gehäuse 44", sodann über ein Rückschlageinlaßventil 255 in eine Pumpehkammcr 252, durch eine Drossclblende 254 und über ein Rückschlagauslaßvcntil 256 in die Leitung 50. Auf der Welle 124 sind besonders schwere Fliehgewichte 258 angeordnet, die über einen Hebel 260 auf einen Hilfstrcibmittel-Pumpenkolben 262 wirken, der auf seiner anderen Seite mit einer verhältnismäßig starken Feder 264 belastet ist. Bei einer Erhöhung der Turbinendrehzahl bewegen sich die Fliehgewichte 258 nach außen, wirken mit einer erheblichen Kraft auf den Pumpenkolben 262 und bewirken dadurch eine beträchtliche Erhöhung des Hilfstreibmitteldrucks in der Kammer 252. Dieser hohe Druck öffnet das Rückschlagauslaßventil 256, und das Hilfstreibmittel strömt in die Leitung 50.

Fi g. 7 zeigt, wie der in F i g. 2 dargestellte Brennstoffregler für die Zusammenarbeit mit dem in F i g. 6 dargestellten Hilfstreibmittelregler abgewandelt wer-

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den kann. Bei dem Brennstoffregler nach Fig. 2 bewirkt eine durch eine Drehzahländerung hervorgerufene Bewegung des Hilfsregelventils 76 eine Verschiebung der Membran 74 und eine Änderung der am Regelventil 88 stehenden Druckdillerenz. Bei der Abwandlung nach Fig. 7 ist an die Membran 74 zusätzlich eine Zusatzbrennstoff-Zumeßeinrichtimg mit einer Kolbenstange 266, einem Kolben 268 und einem Zylinder 270 angeschlossen. Der Zylinder 270 ist mit der Pumpenkammer 252 der Fig. 6 über eine to Leitung 272 verbunden. Während eines Beschleunigungsvorganges wird, wenn der Druck des Hilfstreibmittels in der Pumpenkammer 252 ansteigt, dieser Druckanstieg über die Leitung 272 auf den Kolben 268 der Zündeinrichtung übertragen, so daß sich dieser Kolben im Sinne der Zeichnung nach rechts bewegt und die Membran 74 ebenfalls nach rechts verschiebt. Dadurch wird derÖITnungsquerschnitt des Hilfsregelventils 76 vergrößert, wodurch auch der Differenzdruck am Regelventil 88 ansteigt. Auf diese Weise addiert sich der Druck der Hilfstreibrnittelzufiihr μ dem in der Kammer 70 herrschenden Druck und somit auch zu dem Dilferenzdruck am Regelventil 88, wodurch die Brennstoffzufuhr zur Turbine während der Zufuhr von Hilfstreibmittel erhöht wird.

Falls sich in der Pumpenkammer 252 kein Wasser befindet, wird auch die Brennstoffzufuhr nicht erhöht. Offensichtlich würde die Vorrichtung nach Fig. 6 der Turbine auch dann Hilfstreibmittel zuführen. wenn die Vorrichtung der Fig. 7 nicht vorhanden wäre; in diesem Fall wäre jedoch keine Zufuhr von Zusatzbrennstoff vorhanden.

Claims (8)

1. Patentansprüche: ,_

   I. Regelanlage für die Zufuhr vorj Hilfstreibmittel, vorzugsweise Wasser, und für die gleichzeitig gesteigerte Zufuhr von Brennstoff zur kurzzeitigen Leistungserhöhung von Gasturbinentriebwerken mit je einem durch wenigstens eine Betriebskenngröße über deren Meßwertgeber gesteuerten und gegebenenfalls durch Handhebel beeinflußbaren Regler für Hilfstreibmittel und Brennstoff, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßwertgeber (128; 192; 258) für die Triebwerksbeschleunigung auf den Hilfstreibmittelregler (44; 44'; 44") geschaltet ist, der auf eine Zusatzbrennstoff- Zündeinrichtung (158; 212; 266; 268) so einwirkt, daß dem Triebwerk Hilfstreibmittel und Zusatzbrennstoff in festem Verhältnis zugeführt werden (Fig. 3; 5, 6, 7).
2. 2. Regelanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der . Meßwertgeber für die Triebwerksbeschleunigung mit der Abtriebswelle des Triebwerks gekoppelte und gegen eine Feder (132) wirkende Fliehgewichte (128) aufweist, die über einen mit Durchtrittsöffnungen (150) versehenen hydraulischen Puffer (134) mit der im Hilfstreibmittelregler (44) angeordneten Hilfstreibmittel-Zumeßeinrichtung (136,138,140,142) so gekoppelt sind, daß sich diese nur bei starker Triebwerksbeschleunigung ötTnet (Fig. 3).
3. 3. Regelanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertgeber für die Triebwerksbcschleuiiigung mit der Abtriebswelle des Triebwerks uekoppelte und gegen eine Feder (198: 264) wirkende Fliehgewichte (192; 258) aufweist, die mit einem in einer Rüeksi-hlageinlaßbz\v. -auslaßventile (200; 255 bzw. 206; 256) aufweisenden Pumpenkammer (202; 252) des Hilfstreibmittelreglers (44', 44") angeordneten Hilfstreibmittel-PumpenkoIben (208; 262) gekoppelt sind, wobei die durch den Inhalt dieser Pumpenkammer bestimmte nur einmalige Hilfstreibmittelförderung lediglich bei starker Triebweiksbeschleunigung ins Gewicht fällt (E⁷Ig. 5; 6).
4. 4. Regelanlage nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehiiewiclüe (192) über eine Servoeinrichtung (196, 221, 226, 22B₁ 232, 214) mit dem Hilfstreibmittel-Punipenkolhen (208) gekoppelt sind (Fig. 5).
5. 5. Regelanlaue nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfstreibmiltd-Pumpenkolhen (20H) mit einem in einer Rückschlageinlaß- bzw. -auslaßventile (218 b/w. 220) aufweisenden Pumpenkammer (216) des I lilfstreibmittdreglers (44') angeordneten Zusatzbrcnnstotf-PumpenkoIben (212) gekuppelt ist, wobei die durch den Inhalt dieser Pumpenkammer bestimmte nur einmalige Zusatzbrennstoff-Förderang lediglich bei sarker Triebwerksbeschleunigung ins Gewicht fällt (Fig. 5).
6. 6. Regelanlage naeli Anspruch 1 oder 2, mit einem von der Triebwerkstirehzahl gesteuerten Brennstoffregelventil und einem dessen Druckabfall steuernden Hilfsregelventil. dadurch gekennzeichnet, daß die Ziisatzbrennstnlr-Ziuneßeinrichtung eine parallel zum Brennstolfregelventil (88) des Brennstoff] cgiers (34) geschaltete Zumeßblende (158) und der Hilfstreibmittelregler (44) ein von deren Druckabfall gesteuertes Hilfstrcibmittcl-ReeelveiUil (166) aufweist (Fig. 2, 3).
7. 7. Regelanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ZusatzbrennstoiT-Zumeßeinrichtung ein unter dem Druck des Hilfstreibmittels öffnendes Zusatzbrennstoff-Absperrventil (156) aufweist (Fig. 3).
8. 8. Regelanlage nach Anspruch 3 und 6, mit einem von der Triebwerksdrehzahl gesteuerten Brennstoffregelventil und einem dessen Druckabfall steuernden Hilfsregelventil. dadurch gekennzeichnet, daß zur Lieferung von Zusatzbrennstoff in festem Verhältnis zur Hilfstreibmittelmenge die Pumpenkammer (252) des Hilfetreibmittelreglers (44") mit dem Innenraum eines Zylinders (270) verbunden ist, in dem ein mit der Verstellmembran (74) des Hilfsregelventils (76) im Sinne einer Erhöhung des dort wirksamen Verstelldrucks gekoppelter Antriebskolben (268) angeordnet ist (Fig. 2, 6, 7).

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen