DE2238234C3

DE2238234C3 - Speed-dependent governor mechanism

Info

Publication number: DE2238234C3
Application number: DE19722238234
Authority: DE
Inventors: Joseph Lewis Droitwich Worcestershire Bloom (Grossbritannien)
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1971-08-04
Filing date: 1972-08-03
Publication date: 1977-04-28

Description

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Die Erfindung betrifft einen drehzahlabhängigen Reglermechanismus, insbesondere zur Regelung der Brennstoffzufuhr zu einer Gasturbine eines Luftfahrzeugs, mit einem Ausgangsglied, an dem zentrifugal wirkende Fliehgewichie angreifen, tnit einem auf das Ausgangsglied einwirkenden, eine Kurvenfläche aufweisenden ersten Hebel, mit einem eine Kurvenfläche aufweisenden zweiten Hebel, mit einer vorgespannten Feder zwischen den Kurvenflächen und mit einem für die Feder vorgesehenen Träger, der durch einen Steuerhebel bewegt wird, um die durch -die Feder erzeugte Vorspannung und den Anlagepunkt der Vorspannung an der Kurvenfläche des ersten Hebels zu verändern.The invention relates to a speed-dependent regulator mechanism, in particular for regulating the Fuel supply to a gas turbine of an aircraft, with an output link on which centrifugally acting flyweights attack, with one on the First lever acting on the output member and having a curved surface, with a curved surface having a second lever, with a preloaded spring between the cam surfaces and with a for the spring provided carrier, which is moved by a control lever to the through-the spring generated bias and the contact point of the bias on the cam surface of the first lever change.

Es ist bekannt, in Gasturbinen für Luftfahrzeuge ein Kraftstoffventil vorzusehen, dessen Ventilstellglied in einer ersten Richtung durch eine drehzahlempfindliche Einrichtung und in der entgegengesetzten Richtung durch einen Hebel beaufschlagt ist, der auf ein Anwachsen eines Mangels an Drehzahl anspricht. Die Betriebschariiktcristik von Luftfahrzeuggasturbinen ist derart, daß die Brennstoffmenge, die für eine Drehzahländerung bei Flugbedingungen erforderlich iss, sich von derjenigen unterscheidet, die für Drehzahliinderungen /. B. bei Leerlaufbedingungen benötigt wird. Dieses Problem ist in der US-PS 35 50 374 gelös;. bei der eine vorgespannte Feder /wischen zwei Kurvenflächen angeordnet ist, wobei die Federvorspannung sich entsprechend der Form der Kurvenflächen ändert. Darüber hinaus wird aber getordert, daß der Brennstofffluß sich entsprechend zusätzlichen Parametern ändert, die die tatsächliche und die geforderte Turbinendrehzahl angeben.It is known to provide a fuel valve in gas turbines for aircraft, the valve actuator of which in a first direction through a speed sensitive device and in the opposite direction is acted upon by a lever responsive to an increase in a lack of speed. the Operational critique of aircraft gas turbines is such that the amount of fuel required to change the engine speed in flight conditions differs from of those who are responsible for speed reductions /. B. is required under idle conditions. This Problem is solved in US-PS 35 50 374. at the one preloaded spring / wipe two cam surfaces is arranged, the spring preload itself changes according to the shape of the curved surfaces. In addition, it is ordered that the fuel flow changes according to additional parameters, the actual and the required turbine speed indicate.

Die US-PS 36 03 160 zeigt eine Vorrichturg, bei der die Vorspannung einer reder, die gegenüber einem Regler (B) arbeitet, sich entsprechend drei Bedienungsparametern ändert. Aus dieser Vorveröffentlichung ist es dagegen nicht bekannt, die Federvorspannung entsprechend verschiedenen Turbinendrehzahlen zu variieren.The US-PS 36 03 160 shows a Vorrichturg in which the bias of a reder who works against a controller (B) , changes according to three operating parameters. From this prior publication, however, it is not known to vary the spring preload according to different turbine speeds.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, einen drehzahlabhängigen Reglermechanismus zu schaffen, der die Brennstoffzufuhr entsprechend der tatsächlichen und der geforderten Maschinendrehzahl ändert.The object of the invention is thus to create a speed-dependent control mechanism that the Fuel supply changes according to the actual and the required engine speed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein entsprechend eines ersten Turbinenparameters beweglicher dritter Hebel und ein am dritten Hebel angelenkter, entsprechend eines zweiten Turbinen-Parameters beweglicher vierter Hebel vorgesehen sind, daß der zweite Hebel am vierten Hebel angelenkt ist, und daß die an die Feder angelegte Vorspannung abhängt von dem ersten und zweiten Parameter und von der Stellung des Trägers.This object is achieved according to the invention in that a corresponding to a first turbine parameter movable third lever and one hinged to the third lever, corresponding to a second turbine parameter movable fourth lever are provided that the second lever is articulated on the fourth lever, and that the bias applied to the spring depends on the first and second parameters and of the position of the wearer.

Durch den erfindungsgemäßen Reglcrmechanismus ist es möglich, zwei zusätzliche Parameter zur Regelung der Brennstoffzufuhr anzugeben. Dadurch ist es möglich, die Brennstoffzufuhr entsprechend der tatsächlichen und der geforderten Maschinendrehzahl zu andern.The regulator mechanism according to the invention makes it possible to set two additional parameters for regulation the fuel supply. This makes it possible to adjust the fuel supply according to the actual and the required machine speed to change.

In einer Ausgestaltung schläft die Erfindung vor. daß zur Veränderung der Lage der Anlenkstelle des dritten Hebels eine Verstellvorrichtung vorgesehen ist. Ferner kann zur Bewegung des zweiten Hebels um seine Anlenkstelle unabhängig von dem ersten und zweiten Parameter eine Verstellvorrichtung vorgesehen sein.In one embodiment, the invention sleeps. that an adjusting device is provided to change the position of the articulation point of the third lever. Further can move the second lever around its pivot point independently of the first and second Parameter an adjusting device can be provided.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines Ausfiihrungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen istThe invention is described below on the basis of an exemplary embodiment with reference to the drawings explained in more detail. In the drawings is

Fig. 1 ein Schnitt durch eine Brennstoffrcgelvorrichtung für eine Gasturbine mit einem Mechanismus gemäß der Erfindung undFig. 1 is a section through a fuel control device for a gas turbine with a mechanism according to the invention and

F i g. 2 ein Schnitt an der Linie 2-2 der F i g. 1.F i g. 2 is a section on line 2-2 in FIG. 1.

In der dargestellten Vorrichtung enthält ein Gehäuse 10 eine drehzahlabhängige Regleranordnung 11, die über eine Welle 12 von der Welle einer Gasturbine 13 angetrieben wird. Eine Pumpe 14 wird ebenfalls von der Turbine 13 angetrieben, und diese Pumpe fordert Brennstoff zu einem Raum 15 innerhalb des Gehäuses 10.In the device shown includes a housing 10 a speed-dependent regulator arrangement 11, which is connected via a shaft 12 from the shaft of a gas turbine 13 is driven. A pump 14 is also used by the Turbine 13 is driven, and this pump calls fuel to a space 15 inside the housing 10.

Innerhalb des Gehäuses 10 ^;st eine Hülse 16 verschiebbar, und innerhalb der Hülse 16 ist ein Kolbenschließglied 17 verschiebbar. Eine weitere Hülse 18 umschließt ein Ende der Hülse 16 und ist ebenfalls im Gehäuse 10 verschiebbar. Öffnungen 19, 20 erstrecken sich jeweils durch die Wände der Hülse 16, 18, die zusammen eine veränderliche Dosieröffnung bilden, deren Größe von den relativen axialen Positionen der Hülsen 16, 18 abhängen. Das Schließglied 17 weist eine hohlzylindrische Partie 21 auf, die Ausschnitte 22 hat, mittels derer die veränderliche Dosieröffnung mit der Bohrung der Hülse 16 in Verbindung steht. Die Wand der Hülse 16 weist weitere Öffnungen 23, 24 auf, die axial voneinander und von den Öffnungen 19 entfernt liegen. Die öffnung 23 steht mit einem Ringraum 25 im Gehäuse 10 in Verbindung, wobei der Raum 25 mit den Hauptbrennern der Turbine 13 in Verbindung steht.Inside the housing 10 ^; A sleeve 16 is displaceable, and a piston closing member 17 is displaceable within the sleeve 16. Another sleeve 18 encloses one end of the sleeve 16 and is also displaceable in the housing 10. Openings 19, 20 each extend through the walls of the sleeve 16, 18, which together form a variable metering opening, the size of which depends on the relative axial positions of the sleeves 16, 18. The closing member 17 has a hollow cylindrical part 21 which has cutouts 22 by means of which the variable metering opening is connected to the bore of the sleeve 16. The wall of the sleeve 16 has further openings 23, 24 which are located axially from one another and at a distance from the openings 19. The opening 23 is connected to an annular space 25 in the housing 10, the space 25 being connected to the main burners of the turbine 13.

Das Ende des Glieds 17 wirkt mil der öffnung 23 zusammen, um den Durchfluß aus der Bohrung der Hülse 16 zur Turbine 13 entsprechend den relativen axialen Positionen der Glieder 17 und der Hülse 16 zu regeln. Die Öffnungen 24 stehen über einen Ringraum 26 im Gehäuse 10 mit den Primärbrennem der Turbine 13 in Verbindung.The end of the link 17 acts with the opening 23 together to the flow from the bore of the sleeve 16 to the turbine 13 according to the relative to regulate axial positions of the members 17 and the sleeve 16. The openings 24 are above an annular space 26 in the housing 10 with the primary burners of the turbine 13 in connection.

Der Uaum 15 steht über die Kanäle 27, 28 mit der Seite des Kolbenschließglieds 17 in Verbindung, die von der veränderlichen Dosieröffnung entfernt liegt. Das Glied 17 wird damit der Druckdifferenz an der veränderlichen Dosieröffnung ausgesetzt. Die Regleranordnung 11 weist Gewichte 29 auf, die in Erwiderung auf eine Zunahme der Drehzahl der Turbine 13 bewegbar sind, um das Glied 17 in eine Richtung zu drücken, in der der Druckdifferenz der Dosieröffnung entgegengewirkt wird.The Uaum 15 is on the channels 27, 28 with the Side of the piston closing member 17 in connection, which is remote from the variable metering opening. The Member 17 is thus exposed to the pressure difference at the variable metering opening. The controller arrangement 11 has weights 29 that are raised in response to an increase in the speed of the turbine 13 are movable to push the member 17 in a direction in which the pressure difference of the metering opening is counteracted.

Die Regleranordnung 11 weist ferner Gewichte 30 auf. die in Erwiderung auf eine Zunahme in der Turbinendrehzahl ansprechen, um die Hülse 18 nach links gemäß F i g. 1 zu drücken.The regulator arrangement 11 also has weights 30. which is in response to an increase in the Respond turbine speed to the sleeve 18 to the left according to F i g. 1 to press.

Die Hülse 16 ist innerhalb des Gehäuses 10 durch die Welle 12 über Zahnrader 31 drehbar. Die Hülse 16 ist ferner durch einen Faltenbalg 32 axial verschiebbar, der innen mit dem Kompressordruck der Turbine 13 beaufschlagt wird und der auf die Hülse f^fi über eine Koppking 33 einwirkt.The sleeve 16 is rotatable within the housing 10 by the shaft 12 via gears 31. The sleeve 16 is also axially displaceable by a bellows 32, which is acted upon internally by the compressor pressure of the turbine 13 and which ^{acts on the sleeve f fi} via a coupling 33.

Die Hülse 18 weist Vorsprünge 34 auf. an denen Rollen 35 angreifen, die an einem gegabelten Hebel 36 sitzen, welcher im Gehäuse 10 zur Bewegung um ein Gelenk 37 gelagert ist. Der Hebel 35 besitzt einen Arm 38 der mit einer Kurvenfläche 39 versehen ist. Ein Hebel 40 ist zur Bewegung um ein Gelenk 41 gelagert, dessen Position miiicls eines Gewindeschafts 42 einstellbar ist. Das Ende des Hebels 40. das vom Gelenk 41 entfernt liegt, tragt eine Rolle 43. die an einer Kurvenführung 44 angreift, welche in Erwiderung auf eine Regelung drehbar ist; mittels dieser Regelung 45 wird ein Wasser/Meihanolgemisch den Brennräumen der Turbine 13 zugeführt.The sleeve 18 has projections 34. on which rollers 35 attack, which are attached to a forked lever 36 sit, which is mounted in the housing 10 for movement about a joint 37. The lever 35 has an arm 38 which is provided with a curved surface 39. A lever 40 is mounted for movement around a joint 41, the Position with a threaded shaft 42 is adjustable. The end of the lever 40 which is remote from the joint 41 carries a roller 43 which is attached to a curved guide 44 attacks, which is rotatable in response to a regulation; by means of this control 45 is a The water / meihanol mixture is supplied to the combustion chambers of the turbine 13.

Ein Hebel 46 ist schwenkbar am Hebel 40 zwischen seinen Enden gelagert. Ein Ende des Hebels 46 trägt cmc Rolle 47, die an einer Kurvenführung 48 angreift, welche durch ein Signal drehbar ist, das von der Temperatur innerhalb des Staurohrs der Turbine 13 abhängig ist. Die Rollen 43 und 47 sind auseinandergespannt und in Anlage an die betreffenden Kurvenführungen 44,48 durch eine Torsionsfeder 54 gedrückt. Das Ende des Hebels 4b auf seiner dem Gcienk gegenüberliegenden Seite trägt schwenkbar einen weiteren Hebel 49. Der Hebe! 49 weist eine Kurvenfläche 50 auf, d'e in Richtung auf die Kurvenfläche 39 zeigt. Der Hebel 49 ist um sein Gelenk durch einen Gewindeschaft 5 t bewegbar.A lever 46 is pivotally mounted on lever 40 between its ends. One end of the lever 46 carries cmc roller 47 which engages a cam guide 48 which is rotatable by a signal sent by the Temperature within the pitot tube of the turbine 13 is dependent. The rollers 43 and 47 are stretched apart and pressed against the relevant cam guides 44, 48 by a torsion spring 54. The End of the lever 4b on its opposite to the Gcienk Side carries another pivotable lever 49. The lift! 49 has a curved surface 50, d'e in Direction of the curved surface 39 shows. The lever 49 is around its joint by a threaded shaft 5 t moveable.

Ein Glied 52 sit/i /wischen den liebeln 38, 49 /.ur Bewegung um eine Achse 53. An gegenüberliegenden Enden des Glieds 52 sind Schaukclanne 55, 56 schwenkbar gelagert. Die jeweiligen Enden jedes dor Arme 55, 56 tragen Kugellager 57, 58. Die Lager 58 greifen an den betreffenden Kurvenflüchen 39, 50 an. Eine Zugfeder 59 greift mit ihren Enden um die Lager 57, um diese in Richtung aufeinander zu zu spannen und folglich die Lager 58 in Richtungen zu spannen, in denen die Kurvenfläche!! 39,50 auseinandergedrückt werden.A link 52 sit / i / wischen den Liebeln 38, 49 /.ur Movement about an axis 53. At opposite ends of the link 52 are rocking cages 55, 56 pivoted. The respective ends of each of the arms 55, 56 carry ball bearings 57, 58. The bearings 58 attack the relevant curved surfaces 39, 50. A tension spring 59 engages with its ends around the bearings 57 in order to tighten them towards one another and consequently to tighten the bearings 58 in directions in which the curve surface !! 39.50 are pushed apart.

Zwei Anschläge 60, 61 sind schwenkbar am Gehäuse 10 gelagert und sind in ihrer Positionen durch jeweilige Schäfte 62,63 einstellbar, um die Schw enkbcvv egiing des Hebels 36 zu begrenzen.Two stops 60, 61 are pivotally mounted on the housing 10 and are in their positions by respective ones Shafts 62.63 adjustable to adjust the pivoting of the Lever 36 to limit.

Im Betrieb wird eine Sollturbinendrehzahl mittels eines Hebels 64 gewählt, der mit dem Arm 52 über eine Kopplungsanordnung (allgemein mit 65 bezeichnet) verbunden ist. so daß damit eine Erwiderung des Arms 56 auf eine Bewegung des Hebels 64 in die eine oder andere Richtung aus einer neutralen Stellung heraus im Einklang mit Sollgrößen steht. Die Brennstoffzufuhr zu den Hauptbrennern der Turbine 13 hangt vom Durchfluß durch die Dosieröffnung ab, die durch die Öffnungen 19, 20 gebildet ist. Für eine bestimmte axiale Position der Hülse 16 hängt der Durchfluß durch die Dosieröffnung damit von der Position der Hülse 18 ab. Die Hülse 18 wird vom Reglergewicht 30 in eine Richtung gedrückt, um den Brennstoffstrom mit zunehmenden Turbinendrehzahlen /u reduzieren, und zwar in Richtung entgegengesetzt zur Spannung, die auf den Hebel 36 durch die Feder 59 ausgeübt wird. Die Drehung des Glieds 52 erfolgt nach links gemäß F i g. 2. um das Krafimoment zu erhöhen, das durch die Feder 59 auf den Hebel 36 augeübt wird. Die Bewegung nach links hat den Effekt, daß für eine bestimmte Drehzahl der Welle 12 die Hülse 18 also eine Gleichgewichispnsition einnimmt, die sich rechts von der -Nusgangsgleichgewicntsposition befindet, um damit einen erhöhten Zufluß zur Turbine 1 3 zu ermöglichen.In operation, a target turbine speed is set by means of a lever 64 selected, which is connected to the arm 52 via a coupling arrangement (generally designated 65) connected is. so that thus a response of the arm 56 to a movement of the lever 64 in one or the other the other direction from a neutral position is in accordance with target values. The fuel supply too the main burners of the turbine 13 depends on the flow through the metering opening, which is through the Openings 19, 20 is formed. For a certain axial Position of the sleeve 16, the flow through the metering opening depends on the position of the sleeve 18. The sleeve 18 is from the regulator weight 30 in a Direction pressed to reduce the fuel flow with increasing turbine speeds / u, and although in the opposite direction to the tension which is exerted on the lever 36 by the spring 59. the The link 52 is rotated to the left as shown in FIG. 2. to increase the force moment generated by the spring 59 is exercised on the lever 36. Moving to the left has the effect that for a certain speed of the shaft 12, the sleeve 18 is thus an equilibrium installation occupies which is to the right of the -Nusgangsgleichgewicntsposition is located in order to allow an increased inflow to the turbine 1 3.

Das Vorsehen der Kurvenflächen 39, 50 hat den Effekt, daß der Brennstoffzufluß bezogen auf die Winkelposition des Glied*. 52 nicht notwendigerweise linear ist. sondern einer Sollkurve folgt. Ferner kann die Position der Kurvenfläche 50 der Fläche 39 gegenüber durch den Gewindeschaft 51 eingestellt werden, ferner für bestimmte Positionen der Kurvenführungen 44, 48 durch den Schaft 42. Die Schäfte 42, 51 werden erstmalig eingestellt und danach nicht normalerweise bewegt. Die Kurvenführungen 44, 48 werden entsprechend Turbinenbetriebsgrößen gedreht, wie vorstehend beschrieben, ferner auch durch Bewegung der Kurvenfläche 50 der Kurvenfläche 38 gegenüber, um das Kraftmoment der Feder 59 auf den Hebel 36 für bestimmte Positionen des Glieds 52 zu andern.The provision of the curved surfaces 39, 50 has the effect that the fuel inflow based on the Angular position of the link *. 52 not necessarily is linear. but follows a target curve. Furthermore, the position of the curved surface 50 can be opposite to the surface 39 can be set by the threaded shaft 51, furthermore for certain positions of the cam guides 44, 48 through the shaft 42. The shafts 42, 51 are initially adjusted and not normally thereafter emotional. The cam guides 44, 48 are rotated according to turbine operations as above described, also by moving the curved surface 50 of the curved surface 38 opposite to the To change the moment of force of the spring 59 on the lever 36 for certain positions of the member 52.

Das Vorsehen einer Zugfeder am Glied 52 zusammen mit den Lagern 57, 58 hai den Effekt, daß im Vergleich /u bekannten Anordnungen die Reibungskräfte /wischen dem Glied 52 nnd dem Hebel 36 merklieh reduziert werden. Die Verringerung der statischen Reibung verringert die Hysterese /wischen der Bewegung des Hebels 64 und der Ansprechung der Hülse 18 /u r AmIe rung des Stroms an Brenn sin! |The provision of a tension spring on the link 52 together with the bearings 57, 58 hai the effect that in comparison In known arrangements, the frictional forces between the member 52 and the lever 36 are noticeable be reduced. The reduction in static friction reduces the hysteresis / wipe of the Movement of the lever 64 and the response of the sleeve 18 / u r amIe tion of the current to burning sin! |

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Speed-dependent control mechanism, in particular for regulating the fuel supply a gas turbine of an aircraft, with an output member on which centrifugally acting flyweights attack, with an acting on the output member, having a curved surface first lever, with a second lever, with a pretensioned one, to send a curved surface Spring between the cam surfaces and with a support provided for the spring, which is through a Control lever is moved to the bias generated by the spring and the contact point of the To change the preload on the cam surface of the first lever, characterized in that that according to a first turbine parameter movable third lever (40) and an am third lever (40) articulated, fourth movable according to a second turbine parameter Lever (46) are provided that the second lever (49) is articulated on the fourth lever (46), and that the bias applied to the spring (59) depends on the first and second parameters and on the Position of the carrier (52).

2. Speed-dependent governor mechanism according to claim 1, characterized in that for Change of the position of the articulation point (41) of the third lever (40) an adjusting device (42) is provided.

3. Speed-dependent control mechanism according to claim 1 or 2, characterized in that for Movement of the second lever (49) around its pivot point independently of the first and second parameter an adjusting device (51) is provided.