DE2102330A1

DE2102330A1 - Betatigungsglied fur Ernlaßfuhrungs schaufeln eines Gasturbinentriebwerkes

Info

Publication number: DE2102330A1
Application number: DE19712102330
Authority: DE
Inventors: William Ralph Cincinnati Ohio(VSt A) Spencer
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1970-02-24
Filing date: 1971-01-19
Publication date: 1971-09-09
Also published as: DE2102330C2; GB1330783A; BE762599A; FR2080711A1; CA928224A; FR2080711B1; US3628329A

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Betätigungsglieder und insbesondere auf ein Betätigungsglied, das für eine feste Zeitverzögerung sorgt, bevor ein gesteuerter Teil automatisch auf eine Ausgangsstellung zurückgestellt wird, aus der er vorher durch das Betätigungsglied verschoben wurde.

Es ist ein allgemeines Ziel bei der Gestaltung von Hochleistungs-Gasturbinentriebwerken, für eine Optimierung der Leistungsfähigkeit ihrer Axialkompressoren unter verschiedenen Betriebsbedingungen zu sorgen. Ein Verfahren zum Erreichen dieees Zieles besteht darin, diese Kompressoren mit einer

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Reihe von Statoren mit variablem Winkel oder Führungs schaufein zu versehen. "JShrend des normalen Triebwerkbetriebes wird der Winkel dieser Schaufeln gemäß einem vorbestimmten Plan hinsichtlich der Drehzahl, des Schubes usw. eingestellt, um eine möglichst gute Leistungsfähigkeit des Kompressors zu erhalten.

Zusätzlich zur Optimierung der Kompressorleistungsfähigjceit kann die öffnung dieser Führungs- oder Statorschaufeln dazu verwendet vier den, die Eingangstemperatur einzustellen, die von einer Turbine "gesehen" wird, Vielehe stromabwärts von dem Kompressor angeordnet ist und die den Kompressor antreibt. Hierbei ist besondere Aufmerksamkeit darauf zu richten, daß ein Zustand vermieden wird, der als ein "Überziehen" (stall) des Kompressors bekannt ist.

Ein Axialkompressor ist normalerweise aus einer Reihe ro Gierender Flügel, die Rotorblätter genannt vier den, und einem feststehenden Satz Plüp-el aufgebaut, die Statorschaufeln genannt werden. Die in den Kompressor eintretende Luft strömt über eine Reihe von Einlaßführungsschaufeln und wird durch sie in die erste Stufe der Rotorblätter geleitet. Die Luft streicht dabei in einem solchen Winkel über die Rotorblätter, der sowohl durch die Stellung der Einlaßführungsschaufeln als auch durch die Effekte der Drehung der Rotorblätter hervorgerufen wird. Die Luftströmunr durch die Rotorblätter ist ähnlich der Luftströmung über einen Flugzeugflügel. Das bedeutet, daß die über den Flügel hinwegströpiende Luft eine Niederdruckzone bildet, während die unter den Flügel strömende Luft eine Hochdruckzone bildet (infolge der Bernoulli-Wirkung) . Wenn die Luft durch die Rotorblätter· hindurchtrLtt, bewegt .sie sich von der liiederdrucikzorie in die Hochdruckzone, v:o sie Leicht komprimiert wird und desgleichen eine Geschwindlrkei tserhöhur;,." erfährt. ''Le Luftströmung, v/t; leim die Rotorblätter verläßt, streicht als eine Kombination aiu; zwei Leueningen (f t.r\Hiiung und Rotor) über die :Uatoi'sehauff?!n "ihn L Loh df rj en Iren , die nuf die Rotorblätter trifft. Wenn tile Luft über eile i'tatorschaufe 1 strömt, bildet öle wI(.'tier eine iljeder- und eine Hochdruckzone auf den

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Statorflüpeln, und sie wird wiederum- leicht komprimiert. Die Luft pelanft dann in eine zweite Stufe, und der oben beschriebene Yorpann wiederholt sich über die axiale Lan pe des Kompressor;;.

Dip Luftstronstärke hänp-.t von der GröSe bzw. Ausdehnunr der Niederdruckzone auf der Vorderkante der ersten Stufe von Rotorblättern ab. Diese Reihe von Hiederdruckzonen übt. eine Zujt-Vv'ii-kunr. au:?, ie Luft in das Triebwerk hineinzieht. Desrlelchen \vird die Luft in die nächste Stufe und inf.-'..rc der Mieuerdruekzone auf ,jeder Stufe der Rotorblätter durch den ranzen Kompressor hindurchgezogen. Der Winkel, unter dem die Luft- ?L· str3nunr über das Rotorblatt oder die StatoroChaufel streicht, wird der Flürelanrrif fsv.'inkel -enannt. /ienn dieser Viinkei klein ist. sind entsprechend die Druckzonen klein und die Luftströmung und das Kompressionsverhältnis des Kompressors Viird klein sein. Falls dieser "inkel groß ist, sind die Druckzcnen •~v >!- und die Luftströmung und das Kompressionsverhältnis sind denentsprechend hock.

F:i"ls aus irpendeinem Grunde der Angriffswinkel zu preß wird, wird der Flürel jedoch "überzofen". Das bedeutet, daP die Luftstr-i-Kunr über der oberen Flüreloberflache turbulent v:ird und die Bruckzonen zerstört. Dies führt selbstverständlich zu einer Verkleinerunr des Kompressions Verhältnisses und der Luftstr·"- fm munr. ^T.-iMhrend des Betriebes eines Gasturbinentriebwerkes auf Meereshöhe iiept der Hauptp.runc¹ für ein Überziehen des Kompressors in einer Verstopfung (Choke-Viirkunr). Falls die Triebwerksdrehzahl von der peplanten Drehzahl abfällt, verkleinert sich das Kcmrressionsverhältnis mit der p:erinperen Rotorpesch;-.*indip,keit. I'it einen Kompressionsabfall wird das Luftvolumen in dem hinteren Kompressorabschnitt prüßer. Dieses überschüssige Luftvolumen ruft eine Verstopfunpswirkunp im hinteren Korcpresscrabschnitt mit einer entsprechenden Verkleinerunr der Luftströmung hervor. Dies verkleinert die Geschwindigkeit der Luft in dem Vorderteil des Kompressor;» und erhöht die Tendenz zum Überziehen. Es mu^p deshalb irgendeine Korrektur vorponom-

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men werden, um ein überziehen bei kleineren Triebwerksdrehzahlen zu verhindern.

Das am häufigsten verwendete Verfahren zur Verhinderung des Überziehens des Kompressors besteht heutzutage darin, daß im Vorderteil des Kompressors Statorschaufeln mit einem variablen Angriffswinkel vorgesehen sind. Auf diese Weise können die Angriffswinkel der Statorschaufeln für kleine Triebwerksdrehzahlen auf kleinere Winkel zurückgestellt werden. Auch die Einlaßführungsschaufeln sind normalerweise mit einem variablen Angriffswinkel versehen. Als allgemeine Regel ist die Stellung der variablen Schaufeln eine Punktion der korrigierten Triebwerksdrehzahl, da der Verstopfungs-Überziehungszustand (choking-stall condition) eine Funktion der korrigierten Triebwerksdrehzahl ist. Dies bedeutet, daß sich die variable Schaufel mit zunehmender Triebwerksdrehzahl öffnet und bei der maximalen Drehzahl vollständig geöffnet ist.

Ein weiterer Zustand, der zu einem Überziehen des Kompressors führen kann, ist eine stoßartige Drosselung oder eine Triebwerksbeschleunigung. Die normale Art der Erhöhung des Ausgangsschubes von einem Gasturbinentriebwerk besteht in einer Vergrößerung der Brennstoffmenge, die dem Verbrennungssystem zugeführt wird. Die hohe Brennstoffströmung, die zur Beschleunigung des Triebwerkes erforderlich ist, führt zu einer Erhöhung des iSrennerdruckes. Dieser wiederum verkleinert die Luftströmung im hinteren Kompressorabschnitt und kann zu einem oben beschriebenen Verstopfungs-überziehungszustand führen. Um diesen Zustand zu vermeiden, müssen die Angriffsv.'inkel der Einlaßführungsschaufeln und der Statorschaufeln zurückgestellt werden. Falls die Angriffswinkel nicht zurückgestellt werden, überschreitet die Temperatur des in die Turbine eintretenden Gases bein: Erreichen der Höchstdrehzahl die Bemessungsgrenze und dies kann zu einer einschneidenden Verkürzung der Lebensdauer der Triebwerksturbine führen. Dieses Problem der Überhitzung dor Turbine kann dadurch gelöst, werden, daß die Einlaß führung; schaufeln und die Statorschaufeln in oben boschrie-

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bener Weise zurückgestellt werden. Die Turbinenübertemperatur besteht jedoch normalerweise nur für eine kurze Zeitdauer von beispielsweise 30 Sekunden. Es ist deshalb erstrebenswert, jin Betätigungsglied zu schaffen, das die Einlaßführungsschaufeln und die Statorschaufeln für diesen kurzen Zeitraum zurückstellen und danach die Schaufeln wieder automatisch in ihre normale Stellung zurückbringen würde. Ein Verfahren hierfür würde darin bestehen, dem Sensor für die Einlaßtemperatur des Kompressors eine Zeitverzögerung hinzuzufügen, die die beabsichtigte Statoröffnung einstellt. Ein'weiteres mögliches Verfahren zur Lösung des Problems würde darin liegen, eine maximale Brenn- ^l stoffgrenze innerhalb des Hauptbrennstoffregelsystems des Gasturbinentriebwerkes einzustellen. Beide Lösungen führen jedoch zu recht komplizierten Regelmechanismen. Dies führt jedoch darüber hinaus zu teureren und weniger zuverlässigen Regeleinrichtungen.

Es ist deshalb eine Aufgabe dieser Erfindung, ein einfaches Betätägungsglied zu schaffen, das nach Abtastung eines bestimmten Parameters ein Element dementsprechend einstellt und anschließend das Element nach einer bestimmten Zeitverzögerung in seine ursprüngliche Lage zurückstellt.

Ferner beinhaltet die Erfindung ein Betätigungsglied zur Nach- φ stellung der Statorschaufeln eines Gasturbinentriebwerkes bei einer Veränderung in der Kompressor-Lufttemperatur und zur anschließenden Zurückstellung der Statorschaufeln in ihre ursprüngliche Lage nach einer bestimmten Zeitverzögerung.

Diese Aufgaben werden, kurz gesagt, durch ein Betätigunpsglied gelöst, das aus einem massiven Mittelstab, einer konzentrischen, mit Löchern versehenen Hülse, die aus dem gleichen Material hergestellt ist, den massiven Mittelstab umgibt und an einem Ende starr mit diesem verbunden ist, und einem äußeren thermischen Schild besteht, der beide Innenteile umgibt. Die heiße Luft wird an einem Ende des Betätip-unpsgliedes in tangentialer Richtung eingeführt, damit entlang dessen Achse ein

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schraubenförmiger Verlauf der Luftströmung erzeugt wird. Die Lufttemperatur bewirkt mit einer Kurzzeitkonstanten eine Ausdehnung der mit Löchern versehenen Hülse und mit einer Langzeitkonstanten eine Ausdehnung des Massivstabes. Mit dem freien Ende der Hülse sind Hebeleinrichtungen verbunden, um durch die Ausdehnungsdifferenz der zwei Teile ein Element einzustellen. Zusätzlich sind Kittel vorgesehen, um die Zeitkonstanten des Stabes und der Hülse zu verändern.

Die Erfindung wird nun mit v/eiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben.

Fig. 1 ist eine teilweise im Schnitt dargestellte SeJbenansicht eines erfindungsgemäß aufgebauten Betätigungsgliedes.

Fig. 2 ist eine Ansicht von unten auf das Eetätigungsglied gemäß Fig. 1, wobei einige Teile abgeschnitten sind.

Fig. 3 ist eine perspektivische Darstellung von Teilen des Betätigungsgliedes gemäß den Figuren 1 und 2.

Fig. 4 ist eine schematische Darstellung und zeigt ein die Erfindung verkörperndes Regelsystem für Einlaßführungsschaufel eines Gasturbinentriebwerkes.

In den Figuren 1 und 2 der Zeichnungen, in denen gleiche Elemente mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind, ist ein erfindungsgemäß ausgebautes Betütigunrsrtlied gezeigt, das nit der Bezugssahl 13 bezeichnet ist. Das Betätigungsglied 10 weist hauptsächlich einen massiven Stab 12 auf, der von einer hohlen, mit Löchern versehenen Hülse 14 umgeben ist. Der Stab 12 und die Hülse 1*1 sind wiederum von einem thermischen Schild 16 umgeben, der von einem im allgemeinen hohlen zylindrischen Stab gebildet wird.

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Der thermische Schild 16 weist ein ah einem Schildende angebrachtes Paßstück 18 auf, das mit einem radialen Einlaß 20 zusammenwirkt, um für eine öffnung für die Luftströmung in den Innenraum des Betätigungsgliedes 10 zu sorgen. Der thermische Schild 16 enthält weiterhin an seinem entgegengesetzten Ende ein Paßstück 22, das mit dner axialen öffnung 24 zusammenarbeitet, um einen zweiten Durchgangsweg für die Luftströmung in den Innenraum des Betätigungsgliedes 10 zu liefern. Der Zweck dieser Durchgangsv/ege wird deutlich, wenn die Arbeitsweise des Betätigungsgliedes beschrieben wird.

Dasjenige Ende des thermischen Schildes 16, das demjenigen mit ^ dem Paßstück 22 gegenüberliegt, ist mit einem Flansch 26 versehen, der ein U-förmiges Befestigungselement 28 trägt. Die U-förmige Befestigung 28 weist ein Paar paralleler Schenkel 30 und 32 auf, die durch einen Einbuchtungsabschnitt 34 miteinander verbunden sind. Die Schenkelteile 30 und 32 sind mit öffnungen 36 bzw. 38 versehen, die etwa in der Mitte ihrer Längen angeordnet sind, um ein Ende des massiven Stabes 12 aufzunehmen. Das freie Ende des Stabes 12 ist mit einem Gewindeteil 40 versehen, damit das Betätigungsglied 10 mittels einer Mutter fest mit dem Befestigungselement 28 verbunden werden kann.

Die Öffnung J>8 im Schenkel 32 des Befestigungselementes 28 ist m so bemessen, daß sie zusätzlich ein zylindrisches, mit einem Flansch versehenes Ende 44 der mit Löchern versehenen bzw. perforierten Hülse 14 aufnimmt.

Wie aus Fig. 1 deutlich hervorgeht, ist der massive Stab 12 mit einem Grapitor-Lager und Dichtung 46 versehen, cas zwischen die Innenfläche 47 des Flanschendes 44 der Hülse 14 und die Außenfläche des Stabes 12 paßt. Das Lager mit der Dichtung 46 ist so dimensioniert, daß es gleitend an der inneren Umfangsfläche 47 des Flanschendes 44 angreift, so daß eine Relativbewegung zwischen dem Stab 12 und dem Flanschende 44 erlaubt ist. Die Type des Lagers und der Dichtung 46 ist vorzugsweise so gewählt, daß sie diese relative Gleitbewegung gestat-

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-s-

tet, während eine Strömung des Strömungsmittels zwischen der inneren Umfangsfläche 47 und dem Lager und der Dichtung 46 hindurch verhindert ist. Das Lager mit der Dichtung 46 ist gegenüber einer Axialbewegung entlang des Stabes 12 durch einen Flansch 48. gehindert, der als Teil des Stabes 12 ausgebildet ist. An ihrem entgegengesetzten Ende ist das Lager und die Dichtung durch den Schenkelteil 30 des Befestigungselementes 28 gehalten.

Bei den in Fig. 1 angegebenen Relationen sind die rechten Enden des Stabes 12 und der mit Löchern versehenen Hülse 14 miteinander verbunden und mittels einer kleinen ebenen Platte 50 gegenüber einer getrennten Bewegung festgehalten. Wie hier gezeigt ist, erstreckt sich die flache Platte 50 senkrecht zum Stab 12, zur perforierten Hülse 14 und zum thermischen Schild 16. Die flache Platte 50 ist so bemessen, daß sie an einer inneren Umfangsfläche 52 des thermischen Schildes 16 gleitend in diesen hineinpaßt. Wie Fig. 1 zeigt, ist die flache Platte 50 mit einem kleinen axialen Abstand zum Flansch 53 angeordnet, der die Öffnung 24 bildet, damit eine thermische Ausdehnung des Stabes 12 und der Hülse 14 gestattet ist.

Wie am deutlichsten in Fig. 2 gezeigt ist, sind Mittel vorgesehen, um die Aus gangs bewegung des Betätigunpsr-liedes mit einem Element zu koppeln, dessen Stellung eine Regelung erfordert. Wie Fig. 2 zeigt, haben diese Mittel die Form eines einfachen Hebels 54, der für eine Schwenkbewegung mittels eines Stiftes 56 mit dem Befestigungselement 28 verbunden ist. Die tatsächliche Stellung des Hebels 54 wird mittels eines zweiten Stiftes 58 gesteuert, der durch den Hebel 54 und desgleichen durch das Flanschende 44 der Hülse 14 hindurchragt. Ein zweiter Hebel 60, der einen gleichen Aufbau besitzt wie der Hebel 54, ist mittels eines Stiftes 62 mit der entgegengesetzten Seite der Hülse 14 verbunden.

Eine Bewegung der Hebel 54 und 60 ist, wie aus Fig. 2 hervorgeht, über die Paßstücke 66 und 68 mit einem Kabel 64 gekop-

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pelt. Die Paßstücke ββ und 68 sind auf Jeder Seite der Hebel 54 und 60 durch eine Schraubverbindung mit dem Kabel 64 verbunden. Somit führt jede Axialbewegung der Hülse 14 zu einer Axialbewegung des Kabels 64, wobei das Ausmaß der Bewegung des Kabels 64 von der Länge der Hebel 54 und 60 abhängt.

Die Axialbewegung der Hülse 14 wird wie folgt hervorgerufen: Die Heißluft wird durch die in dem thermischen Schild 16 ausgebildete öffnung 20 in den Innenraum des Betätigungsgliedes geleitet. Diese Heißluft wird aufgrund der Anordnung der radialen öffnung 20 entlang der axialen Länge des Betätigungsgliedes 10 mit einer Drallbewegung versehen. Wenn die Heißluft über die dünne, mit Löchern versehene Hülse 14 strömt, bewirkt sie eine thermische Ausdehnung der Hülse. Aufgrund der Tatsache, daß die Hülse 14 an ihrem rechten Ende (Fig. 1) starr mit der flachen Platte 50 verbunden ist, führt diese thermische Ausdehnung zu einer Bewegung des Planschendes 44 nach links in Fig.l. Diese Bewegung nach links ruft eine entsprechende Bewegung der Stifte 58 und 62 hervor und bewirkt somit eine Schwenkung der Hebel 54 und 60. Diese Schwenkung würde von der in Fig. 2 gezeigten Richtung aus gesehen im Gegenuhrzeigersinn erfolgen. Sie würde ihrerseits zu einer Bewegung des Kabels 64 nach · links führen. Die Bewegung des Kabels 64 könnte selbstverständlich mit irgendeinem Element gekoppelt werden, dessen Stellung eine Regelung erfordert.

Wie bereits erwähnt wurde, ist das Betätigungsglied 10 so ausgelegt, daß es beim Auftreten eines gewissen Signales eine Bewegung auf ein Element ausübt, wobei nach einer bestimmten Zeitverzögerung eine automatische Rückstellung des Elementes erfolgt. Diese Rückstellung der Lage des Kabels 64 wird wie folgt herbeigeführt. Die in die öffnung 20 eintretende Heißluft bewirkt neben einer Ausdehnung der Hülse 14 zusätzlich eine Temperaturerhöhung des massiven Stabes 12, bevor sie durch die öffnung 24 am rechten Ende des thermischen Schildes 16 austritt. Infolge dieser Temperaturerhöhung dehnt sich auch der Massivstab 12 aus.Wie in Fig. 1 deutlich dargestellt ist,

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stößt jedoch der Plansch 48 des Massivstabes 12 an dem Schenkel 30 des Befestigungselementes 28 an (über das Lager und die Dichtung 46). Deshalb ist der massive Stab 12 gezwungen, sich nach rechts auszudehnen, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Diese Ausdehnung des massiven Stabes 12 beeinflußt jedoch die Stellung der mit Löchern versehenen Hülse 14, da diese beiden Teile durch die flache Platte 50 miteinander verbunden sind. Dies bedeutet, daß die Ausdehnung des Massivstabes nach rechts eine gleiche Bewegung der perforierten Hülse 14 nach rechts herbeiführt .

Wie aus der oben angegebenen Beschreibung der Bewegungen, die aufgrund der durch das Betätigungsglied 10 hindurchströmenden Heißluft hervorgerufen werden, ersichtlich ist, ist die Endstellung des Planschendes 44 der perforierten Hülse 14 die Summe der Linksbewegung, ciie durch die Ausdehnung der Hülse 14 bewirkt wird, und der Rechtsbewegung, c-ie durch die Ausdehnung des massiven Stabes 12 hervorgerufen wird. Wenn deshalb der Stab 12 und die Hülse 14 aus dem gleichen Material oder aus zwei Materialien mit dem gleichen Ausdehnungskoeffizienten hergestellt sind, ist die Endstellung des Endes 44 identisch mit seiner Ausgangsstellung, die es vor dem Temperatureinfluß der durch das Betätigungsglied 10 hindurchströmenden Heißluft einnahm.

Wie bereits erwähnt wurde, wird infolge der tangentialen Anordnung der Öffnung 20 die Heißluft in der Weise eingeleitet, daß ein schraubenförmiger Verlauf der Luftströmung entlang der Achse der Rohrleitungen entsteht. Der schraubenförmige Verlauf der Luftströmung bewirkt, daß die mit Löchern versehene Hülse 14 eine größere Luftgeschwindigkeit "sieht" als der massive Stab 12, der nahe der Achse des Betätigunpsgliedes 10 angeordnet 1st. Wie bereits dargelegt wurde, ist die perforierte Hülse 14 mit einem dünnen Querschnitt versehen, d.h. sie ist beispielsweise eine röhrenförmige Leitung mit einer Dicke von etwa 0,5 mm (20 mil). Infolge dieses dünnen Querschnittes und ferner aufgrund der hohen Geschwindigkeit der über ihren Umfang

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strömenden Heißluft dehnt sich die perforierte Hülse 14 nahezu gleichzeitig mit der Einleitung der Heißluft in das Betätigungsglied 10 aus. Infolge seiner'größeren Dicke (relativ zu derjenigen der perforierten Hülse 14) und infolge seiner größeren Nähe zur Achse des Betätigungsgliedes 10 besitzt der massive Stab 12 eine viel größere Zeitverzögerung, bevor seine thermische Ausdehnung erfolgt. In Abhängigkeit von der relativen Dicke der Hülse I¹I und dem Gesamtdurchmesser des Betätigungsgliedes 10 könnte die Zeitverzögerung zwischen der Ausdehnung der perforierten Hülse 14 und derjenigen des massiven Stabes 12 irgendwo zwischen einigen Sekunden und ein paar Minuten liegen. Es ist gerade diese Differenz der Zeitverzögerungen zwischen der Ausdehnung des massiven Stabes 12 und derjenigen der perforierten Hülse 14, die zur automatischen Rückstellung des Elementes in seine Ausgangsstellung ausgenutzt wird. Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, wird erfindungsgemäß ein äußerst einfaches und trotzdem völlig zuverlässiges Betätigungsglied für die angegebenen Aufgaben geschaffen.

In Fig. 4 ist eine mögliche Anwendung des erfindungsgemäßen Betätigungsgliedes in Verbindung mit einem Gasturbinentriebwerk 80 eines Luftfahrzeuges gezeigt. Fig. 4 zeigt in Blockform diejenigen Abschnitte eines Regelsystems für das Gasturbinentriebwerk 80, die zur Regelung der Stellung von Einlaßführungsschaufeln 82 (von denen nur eine gezeigt ist) verwendet werden, um den Betrieb eines Axialkompressors 84 möglichst gut zu gestalten, der normalerweise in einem derartigen Gasturbinentriebwerk verwendet wird. Eine Schwenkung der Führungsschaufeln um eine radiale Achse in einem derartigen Kompressor ist ein bekanntes Verfahren zur Regelung der Luftströmung für eine Optimierung des Kompressorbetriebes, während gleichzeitig ein Versagen des Kompressors infolge "Überziehens" verhindert wird.

Die verschiedenen Führungsschaufeln 82, die üblicherweise in verschiedenen Stufen angeordnet sind, sind derart miteinander

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verbunden, daß sie (wiederum durch eine bekannte Einrichtung) über eine mechanische Verbindung mit einem Betätigungsglied gleichzeitig geschwenkt werden können. Ein Regler 88, der einen Rechner und zum Teil einen Servomechanismus umfaßt, erzeugt Pührungs- bzw. Befehlssignale,die eine hydraulische Strömung über Leitungen 90 oder 92 leiten, um das Betätigungsglied 86 zu verschieben und die Führungsschaufeln 82 auf entsprechende Weise zu bewegen. Ein Stellungsrückkopplungssignal wird von einer mechanischen Verbindung 9²I geliefert, die ein Eingangssignal an einen Integrator 96 liefert, der eine Ausgangswelle 98 aufweist. Die Ausgangswelle 98 überträgt das Rückkopplungssignal zu dem Regler 88 und macht das Befehlssignal zu null, wenn die Schaufeln-82 in ihre richtigen Stellungen geschwenkt worden sind.

Das oben beschriebene System sorgt auf adäquate Weise für einen normalen Triebwerksbetrieb. Es gibt jedoch gewisse Zustände, die zu einem Überziehen des Kompressors führen können, auf die der Regler 88 nicht zweckmäßig reagieren kann. Einer dieser Zustände könnte einen Drosselstoß oder eine Triebwerksbeschleunigung beinhalten, wo die Verbrennungsdrucke wesentlich ansteigen. Wenn ein derartiger Zustand auftritt, müssen die Führungsschaufeln 82 in eine mehr geschlossene Stellung geschwenkt werden, um die Luftströmung in den Kompressor 84 hinein zu verkleinern.

Damit eine derartige Kompensation des Lufteintrittes erfolgen kann, ist ein erfindungsgemäßes Betätigungsglied 10 in der Leitung des Rückkopplungssignales Sk vorgesehen. Das Paßstück l8 des Betätigungsgliedes 10 ist mittels einer Verbindungsleitung 100 mit einer Heißluftquelle verbunden, beispielsweise also mit einer der letzten Stufen des Kompressors 84. Auf diese Weise bewirkt ein Temperaturanstieg der Luft innerhalb des Kompressors 84 (ein Anzeichen dafür, daß ein überziehen des Kompressors auftreten könnte) einen Betrieb des Betätigungsgliedes 10, wie er oben beschrieben wurde. Das bedeutet, daß sich die perforierte Hülse 14 infolge des Temperaturanstieges der Kompres-

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sorluft ausdehnt und eine Bewegung des Hebels 5¹J hervorruft, die zu einer Nachstellung des Rückkopplungskabels 9^ führt. Diese Nachstellung bewirkt, daß der Regler 88 das Betätigungsglied 86 aktiviert, das wiederum die Führungsschaufeln 82 in eine mehr geschlossene Stellung bringt. Nach einer kurzen Zeit verzögerung bewirkt jedoch die Ausdehnung des massiven Stabes des Betätigungsgliedes eine Rückstellung des Rückkopplungskabels 9*J in seine ursprüngliche Stellung, die wiederum zu einer Öffnung der Führungsschaufeln 82 führt. Auf diese Weise wird ein überziehen des Kompressors infolge des Drosselstoßes oder einer Triebwerksbeschleunigung verhindert, ohne daß komplizierte elektrische oder elektromechanische Zusätze zu dem gesamten Regelsystem erforderlich werden.

Die vorliegende Erfindung wurde zwar anhand eines einzigen Aus führungsbeispiels beschrieben. Für den Fachmann ist jedoch klar, daß verschiedene Modifikationen oder Abänderungen vorgenommen werden können. Beispielsweise könnten die Hebel 5^ und 60 auf einfache Weise durch eine andere Art eines mechanischen Verbindungssystems ersetzt werden, ohne daß sich die Wirkungsweise des Gesamtsystems ändert. Desgleichen könnte das U-förmige Befestigungselement durch eine ebene Platte ersetzt werden, mit der die Hebel 54 verbunden und an der ferner der Stab 12 durch Bolzen befestigt werden könnten.

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Claims

- 14 Ansprüche

1.)Servo-Betätigungsglied, gekennzeichne t durch ein Gehäuse (16), das einen Einlaß (20) und einen Auslaß (24) für den Durchfluß eines Strömungsmittels aufweist, einen Massivstab (12), der in dem Gehäuse (16) angeordnet ist, eine den Massiystab (12) koaxial umgebende, mit Löchern versehene Hülse (14), die zwischen dem Massivstab (12) und dem Gehäuse (16) angeordnet ist, eine Platte (50) zur Verbindung eines ersten Endes des Massivstabes (12) mit einem entsprechenden Ende der Hülse (14), eine Lagerungs- und Dichtungseinrichtung (46), durch die eine Strömung des Strömungsmittels zwischen einem zweiten Ende der Hülse (14) und einem zweiten Ende des Massivstabes (12) verhindert und eine relative Axialbewegung zwischen der Hülse (14) und dem Massivstab (12) erlaubt ist, eine Befestigungseinrichtung (40, 42) zur Arretierung des zweiten Endes des Massivstabes (12) gegen eine Axialbewegung und eine Strömungsmittelzufuhr (100) zur Einleitung eines heißen Strömungsmittels in den Innenraum des Gehäuses (16).

2. Servo-Betätigungsglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Massivstab 02) und die Hülse (14) aus Materialien aufgebaut sind, die gleiche thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen.

3. Servo-Betätigungsglied nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß eine Vorrichtung (28) zur Einstellung eines durch die Stellung des zweiten Endes der Hülse (14) steuerbares Element vorgesehen ist.

4. Servo-Betätigungsglied nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die eine axiale Bewegung verhindernde Befestigungseinrichtung- einen Befestigungsarm (30) mit einer Öffnung (36) zur Aufnahme des zweiten Endes des Massivstabes (12) und Beifestigungsmittel (40, 42) für eine starre Verbindung des Massivstabes (12) mit

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- 15 dem Befestigungsarm (30) aufweist.

5. Servo-Betätigungsglied nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Befestigungsmittel für die Verbindung des Massivstabes (12) mit dem Befestigungsarm (30) einen Plansch (48) umfassen, der auf dem Massivstab (12) zwischen dessen ersten und zweiten Enden ausgebildet ist, und das zweite Ende des Massivstabes (12) einen mit einem Gewinde versehenen Abschnitt (40), der durch die öffnung (36) in dem Befestigungsarm (30) hindurchragt, und eine Mutter (42) für eine Schraubverbindung des Massivstabes (12) mit dem Befestigungsarm (30) aufweist.

6. Servo- Betätigungsglied nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorrichtung zur Einstellung eines steuerharen Elementes eine Hebelvorrichtung (54, 60), die schwenkbar mit dem Befestigungsarm (28) verbunden ist, und Mittel (58, 62) zur Verbindung der Hebelvorrichtung (54, 60) mit dem zweiten Ende der Hülse (14) aufweist.

7. Servo-Betätigungsglied nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Hebelverbindungsvorrichtung Stifte (58, 62) aufweist, die durch die Hebelvorrichtung (54, 60) hindurchragen und ferner in eine öffnung hineinragen, die in dem zweiten Ende der Hülse (14) ausgebildet ist.

8. Servo-Betätigungsglied nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß der Einlaß (20) eine tangentiale öffnung aufweist, die in dem Gehäuse (16) nahe ihrem einen Ende ausgebildet ist.

9. Servo-Betätigungsglied nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Auslaß eine axiale öffnung (24) aufweist, die in dem entgegengesetzten Ende des Gehäuses (16) ausgebildet ist.

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-ίδιο. Servo-Betätigungsglied nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Strömungsmittelzufuhr (100) Mittel zur Veränderung der Menge des In den Innenraum des Gehäuses (16) eingespeisten Strömungsmittels aufweist.

11. Servo-Betätigungsglied nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß es mit einem Gasturbinentriebwerk (80) verbunden ist, das einen Axialkompressor (84) mit variablen Steuerschaufeln (82) aufweist, deren Stellung durch das zweite Ende der Hülse (16) steuerbar ist.

12. Servo-Betätigungsglied nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß das heiße Strömungsmittel Luft aus dem Axialkompressor (8H) ist.

13· Servo-Betätigungsglied nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß es gemäß der Beschreibung und den Zeichnungen ausgebildet ist.

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