Steuereinrichtung zur Steuerung der Zufuhr eines Zusatzmediums zu einer Brennkraftmaschine. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Zufuhr eines Zusatzmediums zu einer Brenn- kraftmaschine zur Regulierung der Wellen leistung der Maschine. Die Brennkraftma- schine kann sowohl eine Kolbenbrennkraft- masehine als aneh eine Gasturbinenanlage sein.
Ein besonderes Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung können beispielsweise als Triebwerke für Flugzeuge bestimmte Brennkraftmaschinen sein; die Erfindung kann in gewissen Fällen auch bei Brennkraft- masehinen angewendet werden, die zum An trieb anderer Fahrzeuge, z. B. Schiffe, be stimmt sind, oder bei Brennkraftmaschinen stationärer Anlagen.
Es wurde schon vorgesehlagen und in ge wissen Fällen auch praktisch erprobt, zusätz- lich zur normalen Brennstoffzufuhr zur Ma schine ein Zusatzmedium in die Maschine ein zuführen, um die von der Maschine abgege bene Leistung zu erhöhen. Es ist bekannt, dass die von einer Gasturbinenanlage oder einer Kolbenbrennkraftmasehine abgegebene Lei stung von den atmosphärisehen Verhältnissen beeinflusst wird. So kann z. B. die durch eine solche Maschine bei ihrer maximalen Dreh zahl erzeugte Leistung bei hoher Umgebungs temperatur stark abfallen, gegenüber derjeni gen Leistung, welche die Maschine bei jener Umgebungstemperatur abgibt, für welche sie gebaut wurde.
Dies ist von besonderer Be- deutung, wenn die Maschine zum Antrieb eines Flugzeuges bestimmt ist, da in solchen Fällen die maximale Leistung der Maschine auch bei hohen Umgebungstemperaturen ver fügbar sein sollte, z. B. während des Startens des Flugzeuges. Um die Leistung der Ma schine bei hohen Umgebungstemperaturen zu erhöhen, kann der Maschine in diesem Fall ein Zusatzmedium zugeführt werden, und die vorliegende Erfindung bezweckt die Schaf fung von Mitteln, welche ein Steuern .dieser Zufuhr von Zusatzmedium in gewünschter Weise ermöglicht.
Unter der Bezeichnung Zusatzmedium sollen auch solche Medien verstanden sein, welche der Maschine zu Kühlmvecken oder zur Erhöhung des Massendurchflusses von Arbeitsmedium durch die Maschine zugeführt werden, z. B. durch Zuführen des Mediums zum Lufteinlass der Maschine. Als Zusatz medien kommen Wasser, Mischungen von Wasser und Methanol. und in gewissen Fällen gewöhnlicher Brennstoff in Betracht, in wel chem Fall der zusätzliche Brennstoff zweck mässig durch den von den Zuführungsmitteln der normalen Brennstoffmenge unabhängige Mittel zugeführt wird.
Die :Steuereinrichtung zum Steuern der Zufuhr von Zusatzmedium zur Maschine kann dazu bestimmt sein, Änderungen. der atmo sphärischen Verhältnisse, wie Temperatur und Druck, auszugleichen. Erfindungsgemäss be sitzt die Steuereinrichtung auf das Ma.schi- nendrehmoment ansprechende Mittel zur Steuerung der Förderung des Zusatzmediums zur Maschine in Abhängigkeit vom Maschi nendrehmoment.
Die Anordnung ist zweck mässig derart, dass die auf das Masehinen- drehmoment ansprechenden Mittel die Zu fuhr des Zusatzmediums so steuern, dass die Zufuhr mit abnehmendem Drehmoment zu nimmt und umgekehrt, um das Drehmoment der Maschine auf einem vorbestimmten Wert zu halten.
Bei einem Ausführungsbeispiel des Erfin dungsgegenstandes werden die auf das Ma- nendrehmoment ansprechenden Mittel bei Drehzahlen der Maschine wirksam, die über einem vorbestimmten Wert liegen.
Bei einem andern Ausführungsbeispiel sprechen die auf das Drehmoment der Ma schine ansprechenden Mittel auch auf die effektive Maschinendrehzahl oder auf eine Solldrehzahl an, die mittels einer Drehzahl- wählvorrichtung der Maschine einstellbar ist, und zwar so, dass, wenn die effektive Dreh zahl der Maschine oder die eingestellte Soll drehzahl zunimmt, auch der vorbestimmte Wert des Maschinendrehmomentes, welcher mittels der Steuereinrichtung aufrechterhal ten werden soll, zunimmt.
Somit entspricht jeder Wert der Maschinendrehzahl, bei wel chem die Steuereinrichtung wirksam ist, einem bestimmten Wert des Drehmomentes, welcher Wert durch Steuertalg der Zufuhr des Zusatzmediums mittels der Steuereinrich- tung gemäss der Erfindung aufrechterhalten wird. Es versteht sieh, dass jedem solchen Wert der Maschinendrehzahl ein bestimmter Wert der von der Maschine erzeugten Lei stung entspricht.
Die Anordnung kann derart sein, dass der gewählte Wert des Maschinendrehmomentes bei zunehmender Maschinendrehzahl derart abnimmt, dass der entsprechende Wert der Maschinenleistung konstant bleibt. So kann die Zufuhr von Zusatzmedium in Abhängig keit vom Maschinendrehmoment so gesteuert werden, dass ein bestimmter Wert der Ma schinenleistung aufrechterhalten wird.
Die Steuereinrichtung kann so ausgebildet sein, dass sie wirksam ist, wenn die Umge bungstemperatur höher ist als jene, für wel che die Maschine gebaut ist, um die Zufuhr von Zusatzmedium zur Maschine so zu steuern, dass die Maschinenleistung bei der genannten höheren Temperatur annähernd gleich der jenigen Leistung ist, welche die Maschine bei jener Temperatur erzeugt, für welche die Ma schine gebaut ist. Es ist zu bemerken, dass die Zufuhr von Zusatzmedium zur Masehine so begrenzt werden kann, dass auch bei hohen Umgebungstemperaturen, z.
B. in den Tropen, die Entwicklung eines übermässigen Dreh momentes nicht möglich ist, welches Dreh moment ein Überbeanspruchen oder C ber- hitzen gewisser Teile der Maschine verur sachen könnte.
Bei einem Ausführungsbeispiel der erfin dungsgemässen Steuereinrichtung sind Dreh- momentmessmitt:el vorgesehen, die mit der Ab triebswelle der Maschine verbunden sind und in welchen ein Flulddruek erzeugt wird, der eine Funktion des Drehmomentes dieser Welle ist. Ferner besitzt diese Steuereinriehtung eine Durchflussreguliereinrichtung, durchwel- che das Zusatzmedium strömen kann.
Ferner ist dann eine auf Druek ansprechende Vorrich tung vorgesehen, welche auf den Fluiddruck im Drehmomentmesser anspricht. Die Durch flussreguliereinrichtung kann. ein Ventil auf weisen, durch welches das Zusatzmedium strömt, und einen Servomotor, der einen Kol ben aufweist, der einen ZB-linder in zwei Räume unterteilt und mit dem genannten Ventil wirkungsverbunden ist, ferner eine Quelle für unter Druck stellendem Fluidum zur Betätigung des Servomotors und Steuer organe, um die genannte Quelle mit den. ge nannten Druckräumen zu verbinden.
Die auf den Fluiddruck des Drehmomentmessers an sprechende Vorrichtung ist in diesem Fall so angeordnet, dass sie die genannten Steuer organe betätigt, um das Ventil so zu steuern, dass die Zufuhr von Zusatzmedium zur lla. sehine vom genannten Drehmoment abhängt.
Bei einem andern Ausführungsbeispiel sind die auf das -Maschinendrehmoment an- sprechenden Mittel zur Steuerung der Zufuhr von Zusatzmedium zur Maschine so angeord net dass sie auch auf den Atmosphärendruck ansprechen, um die Zufuhr des Zusatz mediums zur Maschine in Abhängigkeit vom Atmosphärendruck zu steuern.
In der beiliegenden Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegen standes dargestellt, und zwar im Zusammen hang mit einem solchen Drehmomentmesser, in welchem ein Fluiddruck erzeugt wird, wel cher dem durch die Maschine erzeugten Dreh moment proportional ist. Es zeigt: Fig.1 schematisch ein erstes Beispiel der Steuereinrichtung, Fig. 2 schematisch ein zweites Ausfüh rungsbeispiel, Fig. 3 schematisch ein drittes Beispiel, Fig. 4 schematisch eine Brennkraftmasehine mit einer Steuereinrichtung, Fig.4A schematisch und in grösserem Massstab einen Schnitt nach der Linie A-A in Fig. 4 und Fig.5 schematisch eine ausführlichere Darstellung der Einrichtung gemäss Fig.4. Beim Beispiel gemäss Fig.1 ist eine nicht gezeichnete Pumpe zur Förderung von Zu satzmedium zur Maschine vorgesehen.
Im Förderweg des Zusatzmediums ist eine Durch flussreguliervorrichtung 10 mit einem den Durchfluss durch eine Öffnung 10b steuern- clen Ventilkörper 10a vorgesehen. Der Ventil körper l0a ist mittels eines Servomotorkolbens 11 einstellbar, der in einem Zylinder 12 ver schiebbar angeordnet ist. Dem Zylinderrahm 12a auf der dein Ventilkörper 10a näheren Seite des Kolbens 11 wird Druckfluidum (Drucköl) zugeführt, während der auf der andern Kolbenseite liegende Zylinderraum 12b mit dem Raum 12a durch eine Leitung 14 mit einer Drosselstelle 13 verbunden ist und ausserdem an eine Abflussleitung 15 ange schlossen ist, wobei ein Ventil 16 den Ausfluss aus dieser Leitung 15 steuert.
Eine Druck feder 17 ist im Zylinderraum 12b angeordnet und belastet den Kolben 11 im Sinne des Ver schiebens des Ventilkörpers 10a derart, dass der wirksame Querschnitt der Öffnung l0b der Durchflussreguliervorrichtung verkleinert wird.
Der Ventilkörper des Abflussventils 16 ist eine Halbkugel, die am freien Ende eines Armes 18 angeordnet ist, der seitlich von einem zylindrischen Zapfen 19 wegragt, der an seinen Enden an mit Abstand voneinander angeordneten Metallmembranen 20, 21 befe stigt ist. Die Membranen 20, 21 sind in einem zylindrischen Gehäuse 22 eingeordnet und unterteilen dieses in drei Abteile 23, 24 und 25. Das Abteil 23 zwischen den beiden Mem branen 20, 21 ist durch eine Leitung 26 mit einem das Servomotoröl enthaltenden Sumpf verbunden, welchem Sumpf das Öl durch das Ventil 16 hindurch zuströmt. Das über der Membran 21 liegende Abteil 24 ist durch eine Leitung 2 7 mit der Atmosphäre verbunden, so dass der Druck in diesem Abteil gleich dein Atmosphärendruck der Umgebung ist.
Das Abteil 25 unter der Membran 20 ist evakuiert. Auf den Zapfen 19 wirkt eine schräg zu ihm angeordnete Stossstange 28, so dass der Zap fen axial bewegbar ist, welche Bewegung das Öffnen des Ventils 16 steuert. Dein Bewegen des Zapfens 19 rechtwinklig zu seiner Axe wirkt die Steifheit der Membranen 20, 21 ent gegen. Die Stossstange 28 steht an ihrem vorn Zapfen 19 entfernteren Ende mit einem Kolben 29 in Verbindung, welcher dem im nicht gezeichneten Drehmoinent.niesser erzeug ten Fluiddruck ausgesetzt ist, der eine Funk tion des 2Taschinendrehmomentes ist.
Der Kolben 29 ragt durch eine Wand 30, welche das Abteil 23 von einer Kammer 31 trennt, und ist, durch eine Feder 32 belastet, und zwar entgegen der durch den Druck im Drehmomentmesser auf den Kolben 29 wir kenden Belastung, welcher. Druclz: durch die Leitung 33 in die Kammer 31 übertragen wird. Ein einstellbarer Anschlag 34 ist für eine zweite Feder 32' vorgesehen, die ent <U>g</U>egen der Feder 32 auf den Kolben wirkt. Dieser Anschlag kann so angeordnet sein, dass er entsprechend der Maschinendrehzahl ein stellbar ist, z. B. derart, dass die Federbela stung bei zunehmender Drehzahl zunimmt. In der Druckölleitung 36 ist ein Ventil 35 vorgesehen.
Das Ventil 35 kann mit einer Vor richtung zur Aufrechterhaltung einer kon stanten Maschinendrehzahl wirkungsverbun den sein, und zwar derart, dass sieh das Ventil nur öffnet, wenn die Maschinendrehzahl einen vorbestimmten Wert erreicht.
Wenn während des Betriebes das Drueköl- zufuhrventil 35 beim Erreichen einer vorbe stimmten Maschinendrehzahl geöffnet wird, gelangt Drucköl direkt auf die dem Ventil körper 10a näher liegende Seite des Kolbens 11, während auf die andere Kolbenseite eben falls Drucköl gelangt, und zwar über die Drosselstelle 13. Wenn das Ventil 7 6 geschlos sen ist, sind die auf den beiden Seiten des Kolbens 11 herrschenden Fluiddrüeke einan der gleich. Der Ventilkörper 10a wird durch die Feder 17 derart verschoben, dass die Zu fuhr von Zusatzmedium zur Maschine herab gesetzt wird.
Beim Öffnen des Ventils 16 sinkt der Druck auf der vom Ventilkörper 10a ent fernteren Seite des Kolbens 11 und bewirkt, dass der Ventilkörper im Öffnungssinne be wegt wird, wodurch die Zufuhr von Zusatz medium zur Maschine erhöht wird. Erhöht sich das von der Masehine erzeugte Dreh moment, dann steigt der Druck im Dreh momentmesser, wodurch der Kolben 29 ver schoben wird, der seinerseits den Zapfen 19 im Sinne des Schliessens des Ventils 16 bewegt. Demzufolge schliesst sieh das Ventil 1ss bei Zu nahme des Maschinendrehmomentes bis auf einen durch die Einstellung des Federan schlages 34 bestimmten Wert, wodurch die Differenz der am Kolben 11 wirkenden Drücke und die Zufuhr von Zusatzmedium zur Ma schine vermindert wird.
Umgekehrt öffnet sieh das Ventil 16 bei abnehmendem Maschi nendrehmoment und bewirkt eine Zunahme der Zufuhr von Zusatzmedium zur Masehine.
Eine Zunahme der der Maschine zugeführ ten Menge an Zusatzmedium bewirkt eine Zunahme der Maschinenleistung, so dass ein stabiler Zustand erreicht wird, bei welchem der Betrag an zugeführtem Zusatzmedium demjenigen entspricht, der erforderlich ist, um ein bestimmtes Drehmoment aufrechtzu- erhalten. Dieser Betrag ist eine Funktion der Differenz zwischen jenem Drehmoment, das erreicht würde ohne die Zufuhr von Zusatz medium und dem ssewünsehten Drehmoment.
Bei Einrichtungen, in welchen der An sehlag 34 entsprechend der Masehinendreh- zahl eingestellt wird, kann die Anordnung derart sein, dass der Druck im Drehmoment- inesser, der erforderlich ist, um das Ventil 16 zu schliessen, zunimmt, wenn die Maschinen drehzahl zunimmt, so dass der gewünschte Wert des Maschinendrehmomentes, der durch die Zufuhr von Zusatzmedium zur Maschine aufrechterhalten wird, gleichzeitig mit der Drehzahl der Maschine zunimmt. Der An schlag 34 kann anderseits so ausgebildet sein.
dass er durch einen Drehzahlwählhebel betätig- bar ist, welcher Hebel zur wahlweisen Ein stellung der Maschinendrehzahl vorgesehen ist. Bei dieser Anordnung nimmt der gewählte Wert des Masehinendrehmomentes, der durch die Zufuhr von Zusatzmedium zur Maschine aufrechterhalten wird, zu, wenn mittels des genannten Hebels eine höhere Drehzahl ein gestellt wird. Das Ventil 16 steht ferner mit tels der Membranen 20,21 unter dem Einfluss des absoluten Atmosphärendruckes, und die auf den Zapfen 19 und demzufolge auf das Anzapfventil wirkende Belastung- ist denn absoluten Atmosphärendruek proportional und versucht das Anzapfventil 16 zu öffnen.
Wenn demzufolge der Atmosphärendruek steigt, nimmt auch die Zufuhr von Zusatz medium zu, während letztere bei abnehmen dem Atmosphärendruck ebenfalls abnimmt. Das Ventil 10 kann ausserdem Mittel aufwei sen, durch welche, wenn der Ventilkörper 10a im Sinne des Schliessens der Öffnung, 10b in seine Extremlage bewegt wird, die Zufuhr von Zusatzmedium zur Öffnung 10b der Durch- flussreguliervorriehtung durch ein Abstell- organ <B>10e</B> abgestellt wird, indem das letztere gegen einen Ventilsitz 10d gepresst wird.
Beim Beispiel gennä ss Fig. 2 ist (las Dureli- flussvorrichtungsventil 10 ebenfalls durch einen Kolben 11 analog dein erstbeschriebenen Beispiel betätigbar. Dagegen ist beim Beispiel gemäss Fig, 2 der Zvlinderrauin 12b gegen die Atmosphäre hin offen, während der Raum 12a durch eine Leitung 40 mit einer Druckfluid- quelle verbunden ist.
Dem Raum 12a wird Druckfluidum über ein mit zwei Öffnungen zusammenwirkendes Abschliessventil 41 zugeführt. Das Ventil 41 ist so angeordnet und ausgebildet, dass, wenn es sich in der einen (der gezeichneten) Extremlage befindet, die Druekfluidumzufuhr abgestellt ist und der Raum 12a mit einer Kammer 42 in Verbindung steht, welche durch eine Rücklaufleitung 43 mit einer Stelle ver bunden ist, an welcher Atmosphärendruck herrscht, und dass, wenn das Ventil 41 sieh in seiner andern Extremlage befindet, die Verbindung zwischen der Leitung 40 und der Rücklaufleitung 43 unterbrochen ist und der Raum 12a mit der Druckfluidumförderleitung 44 in Verbindung steht.
Am Ventil 41 greift ein Hebel 45 an, der in einem Gehäuse 46 an seinem vom Ventil 41 abgekehrten Ende drehbar gelagert ist. Am Hebel 45 greift eine Stossstange 47 an, welche mit einem Kolben 48 verbunden ist, auf wel chen der in der Kammer 49 herrschende Druck aus dem Drehmomentmesser wirkt. Der Kol ben 48 bildet eine Wand der Kammer 49, die durch eine Leitung 50 mit dem Drehmoment messer verbunden ist. Diese Belastung wirkt so, dass ein Zunehmen des Drehmomentmesser druckes ein Verschieben des Ventils 41 im pinne des Unterbrechens der Zufuhr von Druckfluidum in den Raum 12a zur Folge hat. Der Hebel ist anderseits in entgegenge setzter Richtung durch eine Feder 51 belastet. Ein Paar von ausdehnbaren Dosen<B>52,53</B> ist vorgesehen, die durch eine Zugstange 54 mit einander verbunden sind.
Die Stange 54 liegt mittels eines seitlichen Vorsprunges 55 gegen den Hebel 45 an, und zwar an der von der Feder 51 abgekehrten Seite dieses Hebels. Durch eine Leitung 56 steht das Innere der Dose 52 mit der Atmosphäre in Verbindung, während die Dose 53 evakuiert ist. Demzu folge wird bei einer Abnahme des Atmosphä rendruckes der Hebel, entgegen der Wirkung der Feder 51, belastet. Zufolge der genannten Anordnung der Dosen 52,53 ist die durch sie bewirkte Belastung proportional zum abso luten Atmosphärendruek. Wenn beim Betrieb der Maschine das Maschinendrehmoment zu nimmt, nimmt auch der Druck im Dreh momentmesser zu, und der Hebel 45 wird so betätigt, dass er das Ventil 41 im Sinne des Unterbrechens der Zufuhr von Servomotor fluidum zum Raum 12a betätigt.
Dadurch wird der auf den Kolben 11 wirkende Druck herabgesetzt, und der Kolben 11 wird unter der Wirkung der Feder 17 im Sinne des Ver- sehiebens des Ventilkörpers 10a und demzu folge des Verkleinerns der wirksamen Quer- sehnittsfläche der Öffnung 10b verschoben, wodurch die Zufuhr von Zusatzmedium zur Maschine herabgesetzt wird. Umgekehrt nimmt die Zufuhr von Zusatzmedium zur Maschine bei einer Abnahme des Maschinen drehmomentes zu.
Bei sinkendem Atmo sphärendruck wird der Hebel 45 im Sinne des Herabsetzens der Druckfluidzufuhr zum Raum 12a belastet, wodurch die Zufuhr von Zusatzmedium zur Maschine herabgesetzt wird, während bei einer Zunahme des Atmo sphärendruckes die Zufuhr von Zusatzmedium ebenfalls zunimmt.
Beim Beispiel gemäss Fig.3 besitzt das Durchflussventil 10 des Zusatzmediums eben falls einen Ventilkörper 10a, der mit einer Ventilöffnung 10b zusammenwirkt. Der Ven tilkörper 10a ist mit einem Kolben 11 wir kungsverbunden, der in einem Zylinder 12 verschiebbar angeordnet ist. Die Anordnung ist dabei derart, dass der Zylinderraum 12b durch eine Leitung 60 direkt mit. einer Druck- fl.uidumquelle verbunden ist, während der Zylinderraum 12a mit der Leitung 60 mittels einer eine verengte Stelle 62 aufweisenden Leitung 61 verbunden ist.
Der Kolben 11 ist durch eine Feder 63 belastet, um den Ventil körper 10a im Sinne der Vergrösserung der Ventilöffnung 10b zu verschieben. Der Raum 12a, ist ferner mit einem Abflussventil 64 ver bunden, das zur Steuerung des Ausflusses aus diesem Raum bestimmt ist. Der Ventil körper des Ventils 64 ist eine Halbkugel, die am einen Ende eines Hebels 65 angeordnet ist, der an seinem andern Ende an einem Ge häuse 66 drehbar angeordnet ist. Das Gehäuse 66 besitzt einen Zylinderraum<B>67,</B> der einen Kolben 68 enthält. Der Kolben 68 ist an sei nem vom Hebel 65 entfernteren Ende dem. Fluiddruck des Drehmomentmessers ausge setzt.
Eine Stossstange 69 ist zwischen dem Kolben 68 und dem Hebel 65 so angeordnet, dass bei einer Zunahme des Drehmomentmes serdruckes der Hebel 65 im Sinne des Öffnens des Anzapfventils 64 belastet ist. Der Hebel 65 ist ferner durch eine Feder 70 im Sinne des Schliessens des Anzapfventils 64 belastet. Das Gehäuse 66 enthält ferner untereinander verbundene Dosen 52, 53, wie beim Beispiel gemäss Fig. 2, welche an den Hebel 65 durch den Vorsprung 55 auf der gleichen Seite des Hebels wie die Stossstange 69 anliegen. Die Dosen sind derart angeordnet, dass die durch den Vorsprung 55 auf den Hebel 65 übertra gene Belastung der durch die Feder 70 be wirkten Belastung entgegenwirkt, und umge kehrt proportional zum Atmosphärendruck ist.
Demzufolge ist der Hebel 65 im Sinne des Öffnens des Ventils 64 bei sinkendem Atmo sphärendruck durch die Dosen belastet, wel che Belastung bei zunehmendem Atmosphären druck abnimmt.
Beim Betrieb der Maschine nimmt der Druck im Drehmomentmesser bei zunehmen dem Drehmoment der Maschine zu, und der Hebel 65 wird im Sinne des Öffnens des Ven tils 64 belastet, so dass der Fluiddruck im Raum 12a herabgesetzt wird. Demzufolge wird der Ventilkörper 10a im Sinne des Herab setzens der Zufuhr von Zusatzmedium zur Maschine verschoben. Bei abnehmendem Dreh momentmesserdruck wird das Ventil 64 im Sinne des Schliessens betätigt, wodurch die Drücke auf beiden Seiten des Messventilkol- bens sieh auszugleichen suchen. Der Ventil körper 10a wird dabei durch die Feder 63 im Sinne der Vergrösserung der wirksamen Quer schnittsfläche der Öffnung 10b bewegt, wo durch die Zufuhr von Zusatzmedium zur Ma schine zunimmt.
In ähnlicher Weise wird bei abnehmendem Atmosphärendruck das Abfluss ventil 64 geöffnet und die Zufuhr von Zusatz- medium zur Maschine herabgesetzt und um gekehrt.
Ein Umleitventil 71 ist vorgesehen, um die Leitung 61a, welche vom Raum 12a zum V en- til 64 führt, mit der Leitung 72 zu verbinden, welche ins Innere des Gehäuses 66 mündet. Das Ventil 71 ist derart angeordnet, dass es bei einer vorbestimmten Masehinendrehzahl geschlossen ist. Wenn das Umleitventil 77 offen ist, wird das Ventil 64 überbrückt, und das Druckfluidum aus dem Raum 12a kann durch die Leitung 72, das Gehäuse 66 und die Leitung 73, z. B. in einen Tank, entweiehen. Wenn demzufolge das Ventil 71 offen ist, wird der Kolben 11 dureh den Fluiddruck im Sinne der Herabsetzung der wirksamen Querschnittsfläche der Ventilöffnung 10b verschoben.
Wenn das Umleitventil geschlos sen ist, kommt das Ventil 64 zur Wirkung, wodurch die Zufuhr von Zusatzmedium zur Maschine entsprechend dem Maschinendreh moment gesteuert wird.
Beim Beispiel gemäss den Fig. 4 und 5 dient die Stenereinrichtung zur Steuerung der Zufuhr eines Wasser-Methanol-Gemisches zum Einlass einer Gasturbinenanlage.
Die Anlage ist nur schematisch -gezeichnet und kann irgendweleher Bauart sein. Die Anlage besitzt. einen Kompressor 80 und eine Verbrennungseinrichtung 81, in welche der Kompressor Luft fördern kann und welcher Brennstoff aus einer nicht gezeiehneten Quelle zugeführt werden kann. Ferner ist eine Tur bine 82 vorgesehen, welche durch eine Welle 82cs den Kompressor antreiben kann und die ferner weitere Aggregate, wie z.
B. die Luft schraube 83, durch eine Verlängerung 82b der Antriebswelle, ein L ntersetzungsgetriebe 79 und eine Propellerwelle 83a antreiben kann. Der Propeller 83 ist., wie dies normaler weise heute der Fall ist, ein für konstante Drehzahl bestimmter Propeller mit Verstell- mitteln (durch den Hebel 84 angedeutet), welche ein Einstellen der Propellerdrehzahl, welche konstant gehalten werden soll, ermög lichen.
Die Solldrehzahl wird üblicherweise durch den Drehzahlsteuerhebel 85, der vom Bedienenden der Anlage betätigbar ist, ein- gestellt und der, wie beim vorliegenden Bei spiel, auch zur Steuerung der Brennstoffzu fuhr zur Anlage bestimmt sein kann. Der Nebel 85 ist durch einen Lenker 87, einen Hebel 88, eine Welle 89, einen Hebel 90 und einen Lenker 91 mit dem Verstellhebel 84 der Vorrichtung zur Einstellung der Soll drehzahl des Propellers verbunden, wobei ein Lenker 92 vorgesehen ist, zur Verbindung des Hebels mit einer nicht gezeichneten Brenn- stoffzufuhrsteuereinrichtung.
Es ist bekannt, zwischen einen Propeller und seine Antriebsmittel einen Drehmoment messer anzuordnen, in welchem ein Öldruck erzeugt wird, der eine Funktion des von der Masehine erzeugten Drehmomentes ist. Ein solcher Drehmomentmesser ist in der Zeich nung mit 93 bezeichnet und in Fig. -1A bei spielsweise dargestellt. Er besitzt einen Kol ben 93a, der in einem Zylinder 93b angeord net ist. Dem Zylinder wird durch eine Pumpe Slic (Fig. 4) aus einem nicht gezeichneten Reservoir Drucköl zugeführt. Der Zylinder 93b ist an einem feststehenden Gehäuse der Maschine befestigt, und der Kolben 93a ist mit einem Organ verbunden, auf welches die Wirkung des Drehmomentes übertragen wird. Dieses Organ ist das ringförmige Zahnelement 79a eines epizyklischen Getriebes 79.
Das Sonnenrad 79b des Getriebes ist mit der Ma- sehinenwelle 82b verbunden, während der Planetenträger 79e mit der Propellerwelle 83a, verbunden ist. Eine Kante des Kolbens 93a wirkt mit einer Auslassöffnung 93d zu sammen, welche den Zylinder mit dem Reser voir wieder verbindet. Die genannte Vorrich tung arbeitet in bekannter Weise. Der Kolben 93a bewegt sich bei zunehmendem Drehmo ment im Sinne der Verkleinerung der Auslass öffnung 93d, wodurch der Druck im Zylin derarm zunimmt, um der auf den Kolben wir kenden Belastung entgegenzuwirken; bei einer Abnahme des Drehmomentes bewegt sich der Kolben im Sinne einer Vergrösserung des Querschnittes der Auslassöffnung 93d.
Auf diese Weise wird der Druck im Zylinder dem Drehmoment der Maschine proportional ge halten. Es kann natürlich irgendein Drehmoment- messer bekannter Bauart vorgesehen sein, in welchem ein Fluiddruck erzeugt wird, der eine Funktion des von der Maschine erzeugten Drehmomentes ist.
Gemäss Fig. 4 ist die Gasturbinenanlage mit Mitteln zur Zuführung eines Wasser- Methanol-Gemisehes versehen, dessen Zufüh rung entsprechend dem von der Maschine erzeugten Drehmoment durch eine Stenerein- riehtung gesteuert wird, welche ein auf ein Drehmoment ansprechendes Element aufweist. Das Drecköl aus dem Drehmomentmesser wird zweckmässig als jenes Medium verwendet, wel chem das auf ein Drehmoment ansprechende Element ausgesetzt ist. Das Wasser-Methanol- Gemiseh wird einem Tank 94 mittels einer Pumpe 95 entnommen und durch eine Leitung 97 über das Abstellventil 96 zum Durchfluss ventil 10 gefördert.
Von hier aus gelangt es durch eine Leitung 98 zur Maschine.
Wie bei den vorangehend beschriebenen Beispielen besitzt das Durchflussregulierventil in Fig. 5 einen Ventilkörper 10a, der mit einer Öffnung 10b zusammenwirkt. Der Ventil körper 10a ist durch einen Kolben 11 verstell bar, welcher einen Zylinder 12 in die beiden Zylinderräume 12a, 12b unterteilt. Im Zylin derraum 12b ist eine den Kolben 11 belastende Feder 17 angeordnet.
Durch die Leitung 40 wird dem Zylinder raum 12a Druckfluidum zugeführt, und zwar in gleicher Weise wie beim Beispiel gemäss Fig. 2; das Ventil 41 ist dagegen nicht durch einen Hebel, wie der Hebel .15, gesteuert, son dern durch eine Steuervorrichtung, wie sie in Fig.1 dargestellt ist.
Das Ventil .11 steuert gleichzeitig die Strö mung durch zwei Auslassöffnungen 100, 101, wobei die Öffnung 100 in eine Leitung 102 mündet, welche mit einer Quelle von Druck fluidum verbunden ist, z. B. einer nicht ge zeichneten Hoehdruckölpumpe. Der Raum 12v ist ebenfalls an eine Leitung 105 angeschlos sen. Es versteht sich, dass, wenn das Ventil 41 im Sinne des Schliessens der Öffnung 100 und im Sinne des öffnens der Öffnung 101 be wegt, wird, der im Zylinderraum 12a herr- sehende Druck sinkt; der Kolben 11 bewegt in der Folge den Ventilkörper 10a, im Sinne des Schliessens der Öffnung 10b.
Wenn da gegen das Ventil 41 sieh im Sinne des Schlie ssens der Öffnung 101 bewegt, nimmt der Druck im Zylinderraum l2a zu und bewegt den Kolben 11 im Sinne des Öffnens der Öff nung 10b. Im Gehäuse 104 sind zwei Seiten kammern 106, 107 gebildet, wovon die Kam mer 106 von der Kammer 103 durch eine biegsame Membrane 108 getrennt und eva kuiert ist, während die Kammer 107 von der Kammer 103 durch eine biegsame -Membran 109 getrennt ist und durch eine Leitung 110 gegen die Atmosphäre hin offen ist.
Die Membranen 109, 108 besitzen gleiche Flächen und liegen einander gegenüber; sie sind durch eine Stange 111 miteinander ver bunden. Die Stange 111 ist parallel zum Ventilkörper 41 angeordnet, und ihre Bewe gungen werden durch einen seitlichen Arm 111a auf das Ventil 41 übertragen. Der Arm 111a besitzt ein spitzauslaufendes Ende 112, das gegen einen Vorsprung 41a des Ventils 41 anliegt.
Die Bewegungen der Stange 111 stammen von Belastungen, die durch folgende Mittel auf sie übertragen werden a) durch die Membranen 108, 109, welche eine Belastung übertragen, die vom absoluten Atmosphärendruck abhängt, b) durch eine Stossstange 113, welche eine Belastung überträgt, welche von dem im Drehmomentmesser erzeugten Druck abhängt, und c) durch eine Stossstange 114, welche eine einstellbare Federbelastung überträgt..
Die schräg zur Stange 111 sich erstrek- kende Stossstange 113 greift mit einem Ende in eine Kerbe der Stange 111 und liegt mit ihrem andern Ende gegen ein Kolbenorgan 115 an, dessen eines Ende sieh in der Kam mer 103 und dessen anderes Ende sieh in einer Seitenkammer 116 befindet, welche durch eine Leitung 117 mit einer Stelle des Drehmomentmessers 93 verbunden ist, an wel- eher der zum Masehinendrehmoment propor tionale Druck erzeugt wird. Demzufolge wird das Kolbenelement 115 entsprechend dem Maschinendrehmoment und ferner durch eine Feder 118 belastet, die einen einstellbaren Anschlag 119 besitzt.
Die Bewegung des Kol benelementes 115 ist durch einen Anschlag 120 begrenzt, welcher in eine Nut des Kol benelementes 115 eingreift. Wenn beim be- schriebenen Beispiel der Drehmomentmesser- druek in der Kammer 116 zunimmt, wird das Ventil 41 im Sinne des Öffnens der Öff nung 101 bewvegt, was somit ein Abnehmen der Zufuhr von Zusatzmedium bewirkt. Die Stossstange 114 greift mit denm einen Ende in eine Kerbe in der Stange 111 ein und mit demn andern Ende in ein Anschlagorgan 121, an welchem sich die Hauptfeder 122 einer- ends abstützt. Das andere Ende dieser Feder liegt am Gehäuse 101 an.
Der Anschlag 121 dient ferner zur Abstützung einer Spannfeder 123, welche der Hauptfeder 122, die an der Stange 114 angreift, entgegenwirkt. Die Fe der 123 stützt sieh anderends an einem Hebel 124 ab, welcher durch einen Noellen 125 auf der Welle 126 verschwenkbar ist. Die Welle 126 ist durch einen Radialarm 127 drehbar, der durch einen Lenker 128 mit einem Radial arm 129 verbunden ist, der von der Welle 89 wegragt, so dass die Welle 126 gedreht und der Hebel 124 verschwenkt werden kann, und zwar unter der Steuerwirkung des zur Ein stellung der Drehzahl dienenden Hebels 85.
Die resultierende Belastung der Federn 122, 123 wirkt der am Kolben 115 wirkenden Bela stung entgegen, so, dass bei einer Zunahme der resultierenden Federkraft die Zufuhr von Zusatzmedium zunimmt; wenn dagegen die Belastung der Spannfedei> 123 zunimmt, nimmt die Zufuhr von Zusatzmedium ab.
Der :Voeken 125 ist so geformt, dass die Belastung der Feder 1?3 abnimmt und somit, die Zu fuhr von Zusatzmedium zur lIaschine zu nimmt, bei Drehzahlzunahme der Maschine. Wenn demzufolge eine bestimmte Drehzahl überschritten wird, nimmt.
die durch die Stoss stange 114 auf die Stange 111 übertragene Belastung mit steigender Drehzahl zu, und cler Wert des Prehmonientes, der aufrecht erhalten werden soll, ninmit ebenfalls zu. Die Welle 126 betätigt ferner ein Abstell ventil 130 in der Druckölförderleitung 102. Das Venlil 130 öffnet sieh, wenn der Steuer- lhebel 85 und somit der Steuerhebel 84 der Direhzahlkonstanthaltevorrichtung so verseho ben wurde, dass eine Maschinendrelhzahl ge wählt ist, die über einem gegebenen Wert l i egt.
Die beschriebene Steuervorrichtung arbei tet somit bei einer Masehinendrehzahl, die über einem bestimmten Wert liegt, un das dureh die Maschine erzeugte Drehmoment auf eineng Wert zu halten, der für jede Masehi- nendrelhzahl verschieden ist. Demzufolge ist die Steuereinrichtung bei einer Maschinen- drelhzahl wirksam, die über einem bestimm ten Wert liegt, um einen entsprechenden Wert der von der Maschine erzeugten Lei stung aufrechtzuerhalten. Ferner wird das <B>s</B> stun Drehmnonment oder die Leistung der Masehine dbuch Zufuhr von Zusatzmedium so gesteuert, dass sie mit sich änderndem Atmosphären druck ebenfalls ändert.
Wenn demzufolge dler Atnmosplhärendruck zunimmt, wird das Ventil 41 im Sinne der Vergrösserung der Zufuhr von Zusatzmedium betätigt, und wenn der Atmosphärendruck sinkt, inm Sinne einer Abnahme der Zufuhr von Zusatzmedium.
Es könnten auch Mittel vorgesehen sein, die den Radialarnm 127 in Abhängigkeit von der effektiven Drehzahl der Maschine beta- t Igren.
Control device for controlling the supply of an additional medium to an internal combustion engine. The subject of the present invention is a control device for controlling the supply of an additional medium to an internal combustion engine for regulating the shaft power of the machine. The internal combustion engine can be a piston internal combustion engine as well as a gas turbine system.
A particular field of application of the present invention can for example be internal combustion engines intended as engines for aircraft; In certain cases, the invention can also be used in internal combustion engines that are used to drive other vehicles, e.g. B. ships, be true, or in the case of internal combustion engines of stationary systems.
It has already been proposed and, in certain cases, has also been tested in practice, to introduce an additional medium into the machine in addition to the normal fuel supply to the machine in order to increase the output of the machine. It is known that the power output by a gas turbine system or a reciprocating internal combustion engine is influenced by the atmospheric conditions. So z. B. the power generated by such a machine at its maximum speed drop sharply at high ambient temperature, compared to derjeni conditions power that the machine emits at the ambient temperature for which it was built.
This is of particular importance if the machine is intended to drive an aircraft, since in such cases the maximum power of the machine should be available even at high ambient temperatures, e.g. B. while the aircraft is taking off. In order to increase the performance of the machine at high ambient temperatures, an additional medium can be supplied to the machine in this case, and the present invention aims to create means which allow this supply of additional medium to be controlled in the desired manner.
The term additional medium should also be understood to mean those media which are fed to the machine for cooling pools or to increase the mass flow of working medium through the machine, e.g. B. by supplying the medium to the air inlet of the machine. Additional media are water, mixtures of water and methanol. and in certain cases ordinary fuel into consideration, in which case the additional fuel is expediently supplied by means independent of the supply means for the normal amount of fuel.
The: control device for controlling the supply of additional medium to the machine can be intended to make changes. the atmospheric conditions, such as temperature and pressure. According to the invention, the control device sits on the machine torque-responsive means for controlling the delivery of the additional medium to the machine as a function of the machine torque.
The arrangement is expedient such that the means responsive to the internal torque control the supply of the additional medium such that the supply increases with decreasing torque and vice versa, in order to keep the torque of the machine at a predetermined value.
In an exemplary embodiment of the subject matter of the invention, the means which respond to the internal torque are effective at speeds of the machine which are above a predetermined value.
In another exemplary embodiment, the means responding to the torque of the machine also respond to the effective machine speed or to a target speed that can be set by means of a speed selector of the machine, in such a way that when the effective speed of the machine or the set target speed increases, and the predetermined value of the machine torque, which is to be maintained by means of the control device, increases.
Thus, each value of the machine speed at which the control device is active corresponds to a certain value of the torque, which value is maintained by control tallow of the supply of the additional medium by means of the control device according to the invention. It can be seen that each such value of the engine speed corresponds to a certain value of the power generated by the engine.
The arrangement can be such that the selected value of the machine torque decreases with increasing machine speed in such a way that the corresponding value of the machine power remains constant. The supply of additional medium can be controlled as a function of the machine torque so that a certain value of the machine output is maintained.
The control device can be designed so that it is effective when the ambient temperature is higher than that for which the machine is built, in order to control the supply of additional medium to the machine so that the machine output is approximately the same at the said higher temperature that is the power that the machine generates at the temperature for which the machine is built. It should be noted that the supply of additional medium to the Masehine can be limited so that even at high ambient temperatures, e.g.
B. in the tropics, the development of an excessive torque is not possible, which torque could cause overstressing or overheating of certain parts of the machine.
In one embodiment of the control device according to the invention, torque measuring means are provided which are connected to the drive shaft of the machine and in which a fluid pressure is generated which is a function of the torque of this shaft. Furthermore, this control device has a flow regulating device through which the additional medium can flow.
Furthermore, a pressure responsive Vorrich device is then provided which is responsive to the fluid pressure in the torque meter. The flow regulating device can. have a valve through which the additional medium flows, and a servomotor, which has a piston, which divides a ZB-linder into two spaces and is operatively connected to said valve, also a source for pressurized fluid to operate the servomotor and tax organs to bring said source with the. ge called pressure spaces to connect.
The device speaking to the fluid pressure of the torque meter is in this case arranged so that it actuates the said control organs in order to control the valve so that the supply of additional medium to the lla. sehine depends on the specified torque.
In another exemplary embodiment, the means for controlling the supply of additional medium to the machine, which respond to the machine torque, are so arranged that they also respond to the atmospheric pressure in order to control the supply of the additional medium to the machine as a function of the atmospheric pressure.
In the accompanying drawings, some embodiments of the subject matter of the invention are shown, in connexion with such a torque meter, in which a fluid pressure is generated, wel cher the torque generated by the machine is proportional. It shows: Fig. 1 schematically a first example of the control device, Fig. 2 schematically a second Ausfüh approximately example, Fig. 3 schematically a third example, Fig. 4 schematically an internal combustion engine with a control device, Fig. 4A schematically and on a larger scale a section according to the line AA in FIG. 4 and FIG. 5, a more detailed representation of the device according to FIG. In the example according to FIG. 1, a pump, not shown, is provided to convey additional medium to the machine.
A flow regulating device 10 with a valve body 10a which controls the flow through an opening 10b is provided in the conveying path of the additional medium. The valve body l0a is adjustable by means of a servomotor piston 11 which is arranged in a cylinder 12 so as to be slidable. The cylinder frame 12a on the side of the piston 11 closer to your valve body 10a is supplied with pressure fluid (pressure oil), while the cylinder space 12b on the other side of the piston is connected to the space 12a by a line 14 with a throttle point 13 and also to a drain line 15 is closed, a valve 16 controlling the outflow from this line 15.
A compression spring 17 is arranged in the cylinder space 12b and loads the piston 11 in the sense of the displacement of the valve body 10a in such a way that the effective cross section of the opening 10b of the flow regulating device is reduced.
The valve body of the drain valve 16 is a hemisphere which is arranged at the free end of an arm 18 which protrudes laterally from a cylindrical pin 19 which is attached at its ends to spaced apart metal membranes 20, 21. The membranes 20, 21 are arranged in a cylindrical housing 22 and divide this into three compartments 23, 24 and 25. The compartment 23 between the two Mem branes 20, 21 is connected by a line 26 to a sump containing the servo motor oil, which sump the oil flows through the valve 16. The compartment 24 lying above the membrane 21 is connected to the atmosphere by a line 27 so that the pressure in this compartment is equal to the atmospheric pressure of the surroundings.
The compartment 25 under the membrane 20 is evacuated. A push rod 28 arranged obliquely to it acts on the pin 19, so that the pin can be moved axially, which movement controls the opening of the valve 16. Your movement of the pin 19 at right angles to its axis counteracts the rigidity of the membranes 20, 21. At its end remote from the front pin 19, the push rod 28 is connected to a piston 29, which is exposed to the fluid pressure generated in the torque device, not shown, which is a function of the 2-machine torque.
The piston 29 protrudes through a wall 30 which separates the compartment 23 from a chamber 31, and is loaded by a spring 32, against the load we kenden by the pressure in the torque meter on the piston 29, which. Pressure: is transmitted through line 33 into chamber 31. An adjustable stop 34 is provided for a second spring 32 ', which acts on the piston against spring 32. This stop can be arranged so that it is adjustable according to the machine speed, for. B. such that the Federbela stung increases with increasing speed. A valve 35 is provided in the pressure oil line 36.
The valve 35 can be functionally connected to a device for maintaining a constant engine speed, in such a way that the valve only opens when the engine speed reaches a predetermined value.
If, during operation, the pressure oil supply valve 35 is opened when a certain engine speed is reached, pressure oil reaches the side of the piston 11 closer to the valve body 10a, while pressure oil also gets to the other side of the piston, via the throttle point 13 When the valve 7 6 is closed, the fluid pressures prevailing on the two sides of the piston 11 are equal to one another. The valve body 10a is displaced by the spring 17 in such a way that the supply of additional medium to the machine is reduced.
When the valve 16 is opened, the pressure on the side of the piston 11 furthest away from the valve body 10a drops and has the effect that the valve body is moved in the opening direction, whereby the supply of additional medium to the machine is increased. If the torque generated by the Masehine increases, the pressure in the torque meter increases, whereby the piston 29 is pushed ver, which in turn moves the pin 19 in the sense of closing the valve 16. Accordingly, the valve 1ss closes when the machine torque is increased up to a value determined by the setting of the spring stop 34, whereby the difference between the pressures acting on the piston 11 and the supply of additional medium to the machine is reduced.
Conversely, the valve 16 opens when the machine torque decreases and causes an increase in the supply of additional medium to the machine.
An increase in the amount of additional medium supplied to the machine causes an increase in the machine output, so that a stable state is reached in which the amount of additional medium supplied corresponds to that which is required to maintain a certain torque. This amount is a function of the difference between the torque that would be achieved without the supply of additional medium and the desired torque.
In devices in which the stop 34 is set according to the engine speed, the arrangement can be such that the pressure in the torque meter, which is required to close the valve 16, increases when the machine speed increases, so that the desired value of the machine torque, which is maintained by the supply of additional medium to the machine, increases simultaneously with the speed of the machine. On the other hand, the stop 34 can be designed.
that it can be actuated by a speed selector lever, which lever is provided for the optional setting of the machine speed. In this arrangement, the selected value of the mass torque, which is maintained by the supply of additional medium to the machine, increases when a higher speed is set by means of said lever. The valve 16 is also by means of the membranes 20,21 under the influence of the absolute atmospheric pressure, and the load acting on the pin 19 and consequently on the bleed valve is proportional to the absolute atmospheric pressure and tries to open the bleed valve 16.
If consequently the atmospheric pressure increases, the supply of additional medium also increases, while the latter also decreases with decreasing atmospheric pressure. The valve 10 can also have means by which, when the valve body 10a is moved into its extreme position in the sense of closing the opening 10b, the supply of additional medium to the opening 10b of the flow regulating device by a storage element <B> 10e Is stopped by pressing the latter against a valve seat 10d.
In the example shown in FIG. 2, (the Dureli flow device valve 10 can also be actuated by a piston 11 analogously to the example described first. In contrast, in the example according to FIG. 2, the cylinder chamber 12b is open to the atmosphere, while the space 12a is open to the atmosphere through a line 40 is connected to a source of pressurized fluid.
Pressure fluid is supplied to the space 12a via a shut-off valve 41 cooperating with two openings. The valve 41 is arranged and designed so that when it is in the one (the drawn) extreme position, the Druekfluidumzufuhr is turned off and the space 12a is in communication with a chamber 42, which is connected by a return line 43 with one point is the atmospheric pressure at which there is, and that when the valve 41 is in its other extreme position, the connection between the line 40 and the return line 43 is interrupted and the space 12a is connected to the pressure fluid conveying line 44.
A lever 45 acts on the valve 41 and is rotatably mounted in a housing 46 at its end facing away from the valve 41. At the lever 45 engages a push rod 47, which is connected to a piston 48, on wel chen the pressure in the chamber 49 from the torque meter acts. The Kol ben 48 forms a wall of the chamber 49 which is connected by a line 50 to the torque meter. This load acts in such a way that an increase in the torque meter pressure results in a displacement of the valve 41 in response to the interruption of the supply of pressurized fluid into the space 12a. The lever is on the other hand loaded in the opposite direction by a spring 51. A pair of expandable cans 52,53 are provided which are interconnected by a tie rod 54.
The rod 54 rests against the lever 45 by means of a lateral projection 55, to be precise on the side of this lever facing away from the spring 51. The interior of the can 52 is in communication with the atmosphere through a line 56 while the can 53 is evacuated. Demzu follow the lever, counter to the action of the spring 51, is loaded when the atmospheric pressure decreases. As a result of the above arrangement of the cans 52,53 the load caused by them is proportional to the absolute atmospheric pressure. When the machine torque increases during operation of the machine, the pressure in the torque meter also increases, and the lever 45 is operated so that it operates the valve 41 in the sense of interrupting the supply of servomotor fluid to space 12a.
As a result, the pressure acting on the piston 11 is reduced, and the piston 11 is displaced under the action of the spring 17 in the sense of the displacement of the valve body 10a and consequently the reduction in the effective cross-sectional area of the opening 10b, whereby the supply of Additional medium to the machine is reduced. Conversely, the supply of additional medium to the machine increases when the machine torque decreases.
When the atmospheric pressure drops, the lever 45 is loaded in the sense of reducing the pressure fluid supply to the space 12a, whereby the supply of additional medium to the machine is reduced, while the supply of additional medium also increases when the atmospheric pressure increases.
In the example according to FIG. 3, the flow valve 10 of the additional medium also has a valve body 10a which cooperates with a valve opening 10b. The valve body 10a is connected to a piston 11 which is slidably disposed in a cylinder 12. The arrangement is such that the cylinder space 12b is directly connected by a line 60. a pressure fluid source is connected, while the cylinder space 12a is connected to the line 60 by means of a line 61 having a narrowed point 62.
The piston 11 is loaded by a spring 63 in order to move the valve body 10a in order to enlarge the valve opening 10b. The space 12a is also connected to a drain valve 64 which is intended to control the outflow from this space. The valve body of the valve 64 is a hemisphere which is arranged at one end of a lever 65 which is rotatably arranged at its other end on a housing 66 Ge. The housing 66 has a cylinder space 67 which contains a piston 68. The piston 68 is at its end remote from the lever 65. Fluid pressure of the torque meter is exposed.
A push rod 69 is arranged between the piston 68 and the lever 65 in such a way that, when the torque meter increases, the lever 65 is loaded in the sense of opening the bleed valve 64. The lever 65 is also loaded by a spring 70 in the sense of closing the bleeding valve 64. The housing 66 also contains interconnected boxes 52, 53, as in the example according to FIG. 2, which bear against the lever 65 through the projection 55 on the same side of the lever as the push rod 69. The cans are arranged in such a way that the load transmitted by the projection 55 to the lever 65 counteracts the load exerted by the spring 70 and, conversely, is proportional to the atmospheric pressure.
Accordingly, the lever 65 is loaded in the sense of opening the valve 64 with falling atmospheric pressure by the cans, wel che load decreases with increasing atmospheric pressure.
When the machine is in operation, the pressure in the torque meter increases as the machine torque increases, and the lever 65 is loaded in the sense of opening the valve 64, so that the fluid pressure in the space 12a is reduced. Accordingly, the valve body 10a is displaced in the sense of reducing the supply of additional medium to the machine. When the torque meter pressure decreases, the valve 64 is actuated in the sense of closing, whereby the pressures on both sides of the measuring valve piston seek to equalize. The valve body 10a is moved by the spring 63 in the sense of increasing the effective cross-sectional area of the opening 10b, where the supply of additional medium to the machine increases.
Similarly, when the atmospheric pressure drops, the drain valve 64 is opened and the supply of additional medium to the machine is reduced and vice versa.
A bypass valve 71 is provided in order to connect the line 61a, which leads from the space 12a to the valve 64, to the line 72, which opens into the interior of the housing 66. The valve 71 is arranged to be closed at a predetermined engine speed. When the diverter valve 77 is open, the valve 64 is bypassed and the pressurized fluid from the space 12a can pass through the line 72, the housing 66 and the line 73, e.g. B. in a tank, escape. Accordingly, when the valve 71 is open, the piston 11 is displaced by the fluid pressure in the sense of reducing the effective cross-sectional area of the valve opening 10b.
When the bypass valve is closed, the valve 64 comes into effect, whereby the supply of additional medium to the machine is controlled according to the machine torque.
In the example according to FIGS. 4 and 5, the star device serves to control the supply of a water-methanol mixture to the inlet of a gas turbine system.
The system is only shown schematically and can be of any type. The plant owns. a compressor 80 and a combustion device 81 into which the compressor can deliver air and which fuel can be supplied from a source not shown. Furthermore, a Tur bine 82 is provided, which can drive the compressor through a shaft 82cs and also other units, such as.
B. the air screw 83, through an extension 82b of the drive shaft, a reduction gear 79 and a propeller shaft 83a can drive. The propeller 83 is, as is normally the case today, a propeller intended for constant speed with adjusting means (indicated by the lever 84), which enable the propeller speed to be set, which is to be kept constant.
The target speed is usually set by the speed control lever 85, which can be actuated by the operator of the system and which, as in the present example, can also be used to control the fuel supply to the system. The fog 85 is connected by a handlebar 87, a lever 88, a shaft 89, a lever 90 and a handlebar 91 to the adjusting lever 84 of the device for setting the target speed of the propeller, a handlebar 92 being provided for connecting the lever with a fuel supply control device, not shown.
It is known to arrange a torque meter between a propeller and its drive means, in which an oil pressure is generated which is a function of the torque generated by the Masehine. Such a torque meter is denoted by 93 in the drawing and shown in Fig. -1A for example. He has a Kol ben 93a, which is net angeord in a cylinder 93b. Pressure oil is supplied to the cylinder by a pump slic (FIG. 4) from a reservoir (not shown). The cylinder 93b is attached to a stationary housing of the machine, and the piston 93a is connected to an element to which the effect of the torque is transmitted. This organ is the ring-shaped tooth element 79a of an epicyclic gear 79.
The sun gear 79b of the transmission is connected to the machine shaft 82b, while the planet carrier 79e is connected to the propeller shaft 83a. One edge of the piston 93a interacts with an outlet opening 93d which reconnects the cylinder to the reservoir. Said Vorrich device works in a known manner. The piston 93a moves with increasing torque in the sense of reducing the outlet opening 93d, whereby the pressure in the cylinder arm increases to counteract the load acting on the piston; When the torque decreases, the piston moves in the sense of an enlargement of the cross section of the outlet opening 93d.
In this way, the pressure in the cylinder is kept proportional to the torque of the machine. Of course, any torque meter of known type may be provided in which a fluid pressure is generated which is a function of the torque generated by the machine.
According to FIG. 4, the gas turbine system is provided with means for supplying a water-methanol mixture, the supply of which is controlled in accordance with the torque generated by the machine by a star device which has an element responsive to a torque. The dirty oil from the torque meter is expediently used as the medium that is exposed to the element responsive to a torque. The water-methanol mixture is taken from a tank 94 by means of a pump 95 and conveyed through a line 97 via the shut-off valve 96 to the flow valve 10.
From here it reaches the machine through a line 98.
As in the examples described above, the flow regulating valve in FIG. 5 has a valve body 10a which cooperates with an opening 10b. The valve body 10a is adjustable by a piston 11 which divides a cylinder 12 into the two cylinder spaces 12a, 12b. In the Zylin derraum 12b a piston 11 loading spring 17 is arranged.
Pressure fluid is supplied to the cylinder space 12a through line 40, in the same way as in the example according to FIG. 2; the valve 41, however, is not controlled by a lever such as the lever 15, but by a control device as shown in FIG.
The valve .11 simultaneously controls the flow through two outlet openings 100, 101, the opening 100 opening into a line 102 which is connected to a source of pressure fluid, e.g. B. a not ge signed high pressure oil pump. The room 12v is also connected to a line 105. It goes without saying that when the valve 41 is moved in the direction of closing the opening 100 and in the direction of opening the opening 101, the pressure in the cylinder space 12a drops; the piston 11 subsequently moves the valve body 10a in the sense of closing the opening 10b.
When the valve 41 is moved towards closing the opening 101, the pressure in the cylinder space 12a increases and moves the piston 11 towards opening the opening 10b. In the housing 104 two side chambers 106, 107 are formed, of which the Kam mer 106 is separated from the chamber 103 by a flexible membrane 108 and evacuated, while the chamber 107 is separated from the chamber 103 by a flexible membrane 109 and through a line 110 is open to the atmosphere.
The membranes 109, 108 have the same areas and are opposite one another; they are connected to one another by a rod 111. The rod 111 is arranged parallel to the valve body 41, and its movements are transmitted to the valve 41 through a side arm 111a. The arm 111a has a pointed end 112 which rests against a projection 41a of the valve 41.
The movements of the rod 111 originate from loads transmitted to it by the following means a) through the membranes 108, 109, which transmit a load that depends on the absolute atmospheric pressure, b) through a push rod 113, which transmits a load which depends on the pressure generated in the torque meter, and c) by a push rod 114, which transmits an adjustable spring load.
The push rod 113, which extends obliquely to the rod 111, engages with one end in a notch in the rod 111 and with its other end rests against a piston member 115, one end of which is seen in the chamber 103 and the other end of which is in a side chamber 116 is located, which is connected by a line 117 to a point on the torque meter 93 at which the pressure proportional to the internal torque is generated. Accordingly, the piston element 115 is loaded in accordance with the machine torque and also by a spring 118, which has an adjustable stop 119.
The movement of the Kol benelementes 115 is limited by a stop 120 which engages in a groove of the Kol benelementes 115. If, in the example described, the pressure of the torque meter in the chamber 116 increases, the valve 41 is moved in the direction of opening the opening 101, which thus causes the supply of additional medium to decrease. The push rod 114 engages with one end in a notch in the rod 111 and with the other end in a stop member 121 on which the main spring 122 is supported at one end. The other end of this spring rests on the housing 101.
The stop 121 also serves to support a tension spring 123, which counteracts the main spring 122, which acts on the rod 114. The spring 123 is supported on the other end on a lever 124 which can be pivoted on the shaft 126 by a Noellen 125. The shaft 126 is rotatable by a radial arm 127 which is connected by a link 128 with a radial arm 129 which protrudes from the shaft 89 so that the shaft 126 can be rotated and the lever 124 can be pivoted, under the control of the Lever 85 used to set the speed.
The resulting load on the springs 122, 123 counteracts the load acting on the piston 115, so that with an increase in the resulting spring force, the supply of additional medium increases; if, on the other hand, the load on the tension spring increases> 123, the supply of additional medium decreases.
The: Voeken 125 is shaped in such a way that the load on the spring 1 - 3 decreases and thus the supply of additional medium to the machine increases as the speed of the machine increases. As a result, if a certain speed is exceeded, increases.
the load transmitted by the push rod 114 to the rod 111 increases with increasing speed, and the value of the preheation which is to be maintained also increases. The shaft 126 also actuates a shut-off valve 130 in the pressurized oil delivery line 102. The valve 130 opens when the control lever 85 and thus the control lever 84 of the constant speed holding device have been shifted so that a machine speed is selected that is above a given value lies.
The described control device thus works at a mass rotational speed which is above a certain value, in order to keep the torque generated by the machine at a value which is different for each mass rotational speed. Accordingly, the control device is effective at a machine speed which is above a certain value in order to maintain a corresponding value of the power generated by the machine. Furthermore, the torque or the power of the Masehine dbuch supply of additional medium is controlled so that it also changes with changing atmospheric pressure.
Accordingly, when the atmospheric pressure increases, the valve 41 is actuated to increase the supply of additional medium, and when the atmospheric pressure falls, to decrease the supply of additional medium.
Means could also be provided which actuate the radial arm 127 as a function of the effective speed of the machine.