DE1601612C - Differenzdruckregler einer Brennstoffregelvorrichtung für Brennkraftmaschinen, insbes. für Gasturbinentriebwerke - Google Patents

Description

lässigbaren kleinen Betrag reduziert werden sollen, kolbens als auch des Dämpfungskolbens um deren wobei die Regelvorrichtung nach der Erfindung an- Längsachsen mittels der zwischen beiden Kolben benähernd mit den Eigenschaften des bekannten Pro- findlichen Feder zu übertragen, wobei der Dämpportional-Integralreglers ausgestattet, lediglich den fungskolben mit seinem den Bimetallscheiben zuBauaufwand eines P-Reglers haben soll. 5 gewandten Ende sich an diesen mittels eines Axial-

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß da- lagers abstützt.

durch gelöst, daß die Federkraft durch mindestens Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der

zwei Federn aufgebracht wird, zwischen die ein nachfolgenden Zeichnung beispielsweise dargestellt.

Dämpfungskolben mit veränderbarer Dämpfungs- Darin stellt 6 eine Brennstoffeinspritzdüse für eine

kraft geschaltet ist, und das in an sich bekannter io Gasturbine dar, welche über die Leitungsteile 7 und 8

Weise der Öffnungsquerschnitt durch die Relativ- mit Brennstoff von der Pumpe 9 versorgt wird. Der

bewegung zwischen dem Differenzdruckkolben und Brennstoff läuft der Pumpe bei 10 zu. Der Druck

einem ihn umgebenden feststehenden Gehäuse be- vor der Brennstoffpumpe 9 wird mit p₀ und der

stimmt ist. Druck nach der Pumpe mit P₁ bezeichnet. Der

Zwischen Steuerkolben und der bekannten Diffe- 15 Brennstoff wird weiter über das Zumeßgerät 11 der renzdruckfeder ist also ein Dämpfungskolben und Brennstoffdüse 6 zugeteilt und der Druck nach der eine weitere Feder geschaltet. Somit ist bei einem Zumeßstelle mit p₂ bezeichnet. Die Brennstoffregel-Proportionalregler die Differenzdruckfeder in zwei vorrichtung soll den Differenzdruck p_x-p_o in der Teile aufgeteilt, zwischen denen der Dämpfungs- Leitung 8 vor und der Leitung 7 nach dem Zumeßkolben liegt. Der Differenzdruckregler bleibt dabei 20 gerät konstant halten. Durch die Leitung 12 strömt weiterhin ein Proportionalregler, welcher geringste, Brennstoff in den Ringraum 13 und belastet die vernachlässigbare Regelabweichungen zuläßt und Stirnfläche 14 des Differenzdruckkolbens 15 mit dem den großen Vorteil der baulichen Einfachheit und Druck p_v Der durch die Leitung 16 in den Ringgrößeren Betriebssicherheit im Vergleich zu dem be- raum 17 einströmende Brennstoff belastet die Stirnkannten Proportional-Integralregler besitzt, da bei 25 fläche 18 des Kolbens 15 mit dem Druck p₂. Gleichder Erfindung das vollständige Integralreglersystem zeitig drücken die Differenzdruckfedern 19 und 22 (Steuervorrichtung) weggelassen werden kann. Dar- auf die Innenfläche 18 des Differenzdruckkolbens 15, über hinaus ist es möglich, die gesamte Federkon- so daß sich der Differenzdruckkolben 15 zunächst im stante beider Federn sehr klein auszuführen, so daß Gleichgewicht befindet. Wird z.B. der Druck p., an die Verstärkung des Regelteils groß wird und der 30 der Zumeßstelle 11 abgesenkt, so schiebt sich der bleibende Differenzdruckfehler klein bleibt. Kolben 15 nach oben und gibt die Absteuerstelle 20

Mit dem in seiner Dämpfungskraft veränderlichen frei. Dabei fließt so viel Brennstoff durch die Leitung

Dämpfungskolben wird erreicht, daß das gesamte 21 in die Zulaufleitung 10 zurück, daß der Druck p_t

Regelsystem stabil bleibt. Die zwischen Dämpfungs- im Ringraum 13 so weit abgesenkt wird, bis der

kolben und Differenzdruckkolben geschaltete Feder 35 ursprüngliche Gleichgewichtszustand wieder einge-

begrenzt die Wirkung des Dämpfungskolbens bei treten ist. Mittels eines durch ein einstellbares

Regelstörungen sehr hoher Frequenz und garantiert Drosselorgan 24 in seiner Dämpfung veränderlichen

eine Ausregelung hochfrequenter Störungen mit einer Dämpfungskolbens 25 ist es möglich, das Zeitverhal-

kleinen Verstärkung. ten der Regeleinrichtung so zu optimieren, daß ge-

Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Er- 40 maß der bekannten Funktion (Fehler Δ ρ · Verstär-

findung sind zwischen den zum Differenzdruckkolben kung = Änderung der abfließenden Brennstoffmenge)

gehörigen Differenzdruckfedern und dem Dämp- bei sehr klein bleibendem Fehler, und folglich gro-

fungskolben Bimetallscheiben angeordnet, welche ßer Verstärkung, keine Unstabilität auftritt und auch

sich bei Erwärmung des Brennstoffes ausdehnen und noch hochfrequente Störungen ausgeregelt werden

damit die Differenzdruckfedern auf einen höheren 45 können.

Wert vorspannen. Dies hat zur Folge, daß der Diffe- Um die Haftreibung des Differenzdruckkolbens 15

renzdruck P₁ vor und p₂ hinter dem Zumeßglied an- und des Dämpfungskolbens 25 auszuschalten, werden

steigt und der infolge einer Brennstofferwärmung beide Kolben gedreht. Diese Drehung wird bei 26

kleinere Massendurchsatz am Zumeßglied auskorri- eingeleitet. Dabei ist die Feder 22 so konstruiert, daß

giert wird. 5° sie die Drehung des Differenzdruckkolbens 15 auf

Ferner soll vorteilhaft die Vorspannung der Diffe- den Dämpfungskolben 25 überträgt. Aus Gründen

renzdruckfedern in Abhängigkeit von dem spezi- des Druckausgleiches sind die Räume 31, 33 und 36

fischen Gewicht einer gewählten Brennstoffsorte ein- über die Leitungen 32, 34, 35 mit der Leitung 21

stellbar sein, und zwar mittels einer im Gehäuse der verbunden. Der Dämpfungskolben 25 stützt sich

Vorrichtung angeordneten Verstellschraube, welche 55 über ein Axiallager 29 an den Bimetallscheiben 30

einen Federanschlag einer Differenzdruckfeder ent- ab; bei einer Erwärmung des Brennstoffs dehnen

gegen der Wirkung dieser Feder verschiebt und fest- sich diese Bimetallscheiben 30 aus und spannen die

hält, wobei der Federanschlag gleichzeitig das spezi- Differenzdruckfedern 19 und 22 auf den höheren

fische Gewicht des Brennstoffs auf einer Meßskala Wert vor. Dies hat zur Folge, daß der Differenzdruck

anzeigt. 60 P₁-P* steigt und der infolge der Brennstofferwärmung

Um die Haftreibung der wesentlichen Teile der kleinere Massendurchsatz an der Zumeßstelle 11 ausVorrichtung, welche Regelbewegungen unterliegen, zu korrigiert wird. Mittels einer Einstellvorrichtung 37 verringern bzw. auszuschalten, was — wie schon in läßt sich die Vorspannung der Differenzdruckfeder der deutschen Auslegeschrift 1186 265 für einen 19 entsprechend dem spezifischen Gewicht des je-Steuerschieber beschrieben — zu einer Erhöhung 65 weiligen Brennstoffs wählen. Auf der Anzeigevorder Regelgenauigkeit führt, wird in weiterer Aus- richtung 38, 39 ist das mit der Einstellvorrichtung 37 bildung der Erfindung weiter vorgeschlagen, eine ge- eingestellte spezifische Gewicht des Brennstoffs abmeinsame Drehbewegung sowohl des Differenzdruck- zulesen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2 Die Erfindung betrifft einen Differenzdruckregler Patentansprüche: einer Brennstoffregelvorrichtung für Brennkraftmaschinen, insbesondere für Gasturbinentriebwerke,

1. Differenzdruckregler einer Brcnnstoffregel- mit deren Hilfe die durch eine Förderpumpe einer vorrichtung für Brennkraftmaschinen, insbeson- 5 Einspritzeinrichtung zuzuführende Brennstoffmenge dere für Gasturbinentriebwerke, mit deren Hilfe. in Abhängigkeit von bestimmten Betriebsgrößen sodie durch eine Förderpumpe einer Einspritz- wie vom Umgebungszustand der Brennkraftmaschine einrichtung zuzuführende Brennstoffmenge in mittels eines in der Leitung zwischen Förderpumpe Abhängigkeit von bestimmten Betriebsgrößen so- und Einspritzeinrichtung angeordneten Zumeßgliedes wie vom Umgebungszustand der Brennkraft- io regelbar ist, wobei zum Konstanthalten der am Zumaschine mittels eines in der Leitung zwischen meßglied herrschenden Druckdifferenz ein mittels Förderpumpe und Einspritzeinrichtung angeord- Federkraft belasteter Differenzdruckkolben vom vor neten Zumeßgliedes regelbar ist, wobei zum und hinter dem Zumeßglied herrschenden Brennstoff-Konstanthalten der am Zumeßglied herrschenden druck beaufschlagt ist und den Öffnungsquerschnitt Druckdifferenz ein mittels Federkraft belasteter 15 einer eine Verbindung zwischen der Brennstoffleitung Differenzdruckkolben vom vor und hinter dem vor dem Zumeßglied und einem drucklosen Brenn-Zumeßglied herrschenden Brennstoffdruck be- Stoffbereich herstellenden Überströmöffnung steuert, aufschlagt ist und den Öffnungsquerschnitt einer Um Differenzdrücke in einer Brennstoffzumeßeineine Verbindung zwischen der Brennstoffleitung richtung an einem Zumeßglied konstant zu halten, vor dem Zumeßglied und einem drucklosen 20 sind bereits Einrichtungen bekanntgeworden, mit Brennstoffbereich herstellendenUberströmöffnung deren Hilfe die Änderung eines Druckes hinter dem steuert, dadurch gekennzeichnet, daß Zumeßglied eine gleichsinnige Änderung des Drukdie Federkraft durch mindestens zwei Federn kes vor dem Zumeßglied zur Folge hat. Bei der-(22, 19) aufgebracht wird, zwischen die ein artigen Einrichtungen handelt es sich um Propor-Dämpfungskolben (25) mit veränderbarer Dämp- 25 tionalregler für die an dem Zumeßglied entstehende fungskraft geschaltet ist, und daß in an sich be- Druckdifferenz als Regelgröße. Diese Proportionalkannter Weise der Öffnungsquerschnitt durch die regler lassen jedoch aus Stabilitätsgründen verhaltnis-Relativbewegung zwischen dem Differenzdruck- mäßig große Regelabweichungen und damit Diffekolben (15) und einem ihn umgebenden fest- renzdruckunterschiede zu, was für eine genaue Brennstehenden Gehäuse bestimmt ist. 3° Stoffdosierung nachteilig ist.

2. Brennstoffregelvorrichtung nach Anspruch 1, Durch die deutsche Patentschrift 1190 758 ist dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungs- eine Einrichtung eingangs genannter Gattung bekraft des Kolbens (25) mittels eines Drossel- kannt, welche die bei Proportionalreglern auftretenorgans (24) veränderlich ist, welches mit dem den unerwünschten Regelabweichungen auszuschalzum Kolben (25) gehörigen Zylinderraum (33) 35 ten vermag, und zwar.mittels eines Proportionalin Verbindung steht. Integralreglers. Hierbei stützt sich ein äußerer als

3. Brennstoffregelvorrichtung nach den An- Differential kolben ausgebildeter Kolben, der von Sprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer getrennten Steuervorrichtung mit integraler zwischen den zum Differenzdruckkolben (15) ge- Wirkung gesteuert wird, auf einen variablen Steuerhörigen Differenzdruckfedern (19, 22) und dem 40 druck ab. Die Teile dieser Steuervorrichtung bilden Dämpfungskolben (25) Bimetallscheiben (30) an- mit dem Kolben einen Integralregler für den Diffegcordnet sind, welche sich bei Erwärmung des renzdruck am Regelglied. Dieser Integralregler hat Brennstoffes ausdehnen und damit die Differenz- zwar den Vorteil, eine Störung vollständig und ohne druckfedern auf einen höheren Wert vorspannen. Restfehler auszuregeln, weist jedoch den Nachteil

4. Brennstoffregelvorrichtung nach den An- 45 auf, weniger stabil zu sein und leichter zu Schwinsprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß gungen zu neigen als ein proportionaler Regler. Um die Vorspannung der. Differenzdruckfedern (19, diese Instabilitäten des integralen Reglers zu ver-22) in Abhängigkeit von dem spezifischen Ge- ringern, sind besondere Drosselstellen vorgesehen, wicht einer gewählten Brennstoffsorte einstellbar Diese bekannte Einrichtung ist jedoch in ihrem Aufist, und zwar mittels einer im Gehäuse der 50 bau sehr kompliziert und erfordert ein erhebliches Vorrichtung angeordneten Verstellschraube (37), Einbauvolumen.

welche einen Federanschlag (38) der Differenz- Der Vorschlag der deutschen Patentschrift 945002,

druckfeder (19) entgegen der Wirkung diese'r bewegliche, ganz vom Brennstoff umgebene Teile der

Feder verschiebt und festhält, wobei der Feder- Regeleinrichtung von Gasturbinen so auszubilden,

anschlag gleichzeitig das spezifische Gewicht des 55 daß die Masse dieser Teile im wesentlichen gleich

Kraftstoffs auf einer Meßskala (39) anzeigt. einer Brennstoffmenge gleichen Volumens wie die

5. ßrennstoffregelvorrichtung nach einem der Teile ist, kann nicht mit der vorliegenden Erfindung Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß verglichen werden. Nach dem bekannten Vorschlag eine gemeinsame Drehbewegung sowohl des Dif- kann nur der Einfluß einer schnellen Bewegungsfercn/.druckkolbens(15) als auch des Diimplungs- 60 änderung weitgehend, es können die im Reglerknlbcns (25) um deren Längsachsen mittels der system auftretenden Regelabweichungen jedoch nicht zwischen beiden Kolben befindlichen Feder (22) ausgeschaltet werden.

übertragen wird, wobei der Dämpfungskolbcn Gegenüber den bereits erwähnten bekannten

mit seinem den Bimetallscheibcn (30) zugewand- Regelvorrichtungen ist es die der vorliegenden An-

ten linde sich an diesen mittels eines Axialhigers 65 meldung zugrunde liegende Aufgabe, einen Diffcreii/.-

(29) abstützt. druckregler eingangs genannter Gattung zu schalten,

mit deren Wirkung die bei einem P-Regler unvermeidbaren Regelabweichungen auf einen vernach-