DE2334670B2 - HYDRAULIC CONTROL SYSTEM FOR GAS TURBINE GUIDE BLADES, E.G. OF A MOTOR VEHICLE GAS TURBINE ENGINE - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Stellanlage für Gasturbinenleitschaufeln, z. B. eines Kraftfahrzeuggasturbinentriebwerks, umfassend einen <«j Signalwandler, ein Steuerventil und einen Servomotor, der einen gemäß einer Kennlinie verschiebbaren Differentialkolben mit einem zentralen Sackloch aufweist und zu dem rechtwinklig vor der Sacklochöffnung der Steuerschieber des Steuerventils angeordnet ist, <>'^: wobei das Sackloch die größere Stirnfläche des Differentialkolbens bildet bzw. mitbildet, der von dieser Stirnfläche begrenzte Raum über den Steuerschieber mit einer Druckleitung oder einer Abflußleitung verbindbar ist und der der kleineren Stirnfläche des Differentialkolbens anliegende Raum ständig mit der Druckleitung verbunden ist, mit einem zweiarmigen Hebel, der einerseits an einer Mantelünie des Sacklochs, andererseits axial am Steuerschieber zu dessen Rückführung in die Ausgangsstellung anliegt.The invention relates to a hydraulic control system for gas turbine guide vanes, e.g. B. a motor vehicle gas turbine engine, comprising a <«j signal converter, a control valve and a servomotor which has a differential piston displaceable according to a characteristic curve with a central blind hole and to which the control slide of the control valve is arranged at right angles in front of the blind hole opening, <>' ^: where the Blind hole forms or forms the larger end face of the differential piston, the space bounded by this end face can be connected to a pressure line or a discharge line via the control slide and the space adjacent to the smaller end face of the differential piston is constantly connected to the pressure line with a two-armed lever which on the one hand against a casing of the blind hole, on the other hand axially against the control slide to return it to the starting position.

Bei der aus der GB-PS 10 55 319 bekannten Stellanlage dieser Art, bei der der Hebel starr und die Mantellinie eine gerade Erzeugende eines Kegelstumpfs ist, wird es als nachteilig angesehen, daß die Kennlinie durch eine Nockenscheibe vorgegeben ist; denn um diese Nockenscheibe bei selbsttätig ablaufenden Regelvorgängen durch ein hydraulisches oder elektrisches Eingangssignal betätigen zu können, was bei dieser bekannten SteUanlage nicht vorgesehen ist, müßte zusätzlicher Aufwand getrieben werden. Als nachteilig wird es weiterhin angesehen, daß eine Stellstange, an der der Hebel drehbar gelagert ist und die zwischen dem Differentialkolben und dem Steuerschieber parallel zum Steuerschieber den von der größeren Stirnfläche des Differentialkolbens begrenzten Steuerraum durchdringt sowie von der Nockenscheibe stangenaxial gegen eine Feder verschiebbar ist, durch die Gehäusewand des Servomotors führt. Die betreffende Durchführung ist schlecht zu dichten, verursacht Reibung, ist konstruktiv schwer zu lösen und hat hydraulischen Axialdruck auf die Stellstange zur Folge. Diese Reibung vermindert die Stellgenauigkeit der Stellanlage.In the actuating system known from GB-PS 10 55 319 of this type, in which the lever is rigid and the Generating line is a straight generating line of a truncated cone, it is considered to be disadvantageous that the characteristic is predetermined by a cam disc; because around this cam disc in automatic control processes to be able to operate by a hydraulic or electrical input signal, which is what this known control system is not provided, additional effort would have to be made. As disadvantageous it is also considered that an adjusting rod on which the lever is rotatably mounted and between the Differential piston and the control slide parallel to the control slide from the larger face of the Differential piston penetrates limited control chamber as well as rod-axially from the cam disk against a Spring is displaceable, leads through the housing wall of the servomotor. The implementation in question is Poor sealing, causes friction, is structurally difficult to solve and has hydraulic axial pressure the control rod result. This friction reduces the positioning accuracy of the positioning system.

Aus der US-PS 23 39 592 ist es schon bekannt, bei einer Stellanlage mit senkrecht zum Arbeitskolben des Servomotors angeordnetem Steuerventil dieses mittels Druckmitteldruck zu betätigen, und zwar über eine Membran, auf die der Druckmitteldruck von außen wirkt, und über eine an dieser Membran befestigte Stellstange mit zweiarmigem, starrem Hebel. Zwar tritt hier an der Durchführung der Stellstange durch die Gehäusewand keine Reibung auf, jedoch ist die Stellanlage, da der Innenraum der Membran mit dem Steuerraum in Verbindung steht und eine Membran nur niedrige Drücke aushält, nur für niedrige Drücke im Steuerraum geeignet; diese erfordern aber große Arbeitskolben- und Steuerschieber-Stirnflächen, so daß die Stellanlage groß und teuer wird. Ferner sind Stellstange, Hebel und Steuerschieber miteinander durch Gelenke verbunden, und es gleitet ein Hebelende zwecks Rückführung des Steuerschiebers in einer am Arbeitskolben befestigten Schrägschlitzführung, so daß hier wegen der Reibung in den Gelenken und der sich mit der Zeit in ihnen bildenden Spiele und wegen der Reibung in der Schrägschlitzführung die Stellgenauigkcit der Stellanlage zu wünschen übrig läßt.From US-PS 23 39 592 it is already known in an actuating system with a control valve arranged perpendicular to the working piston of the servomotor To operate pressure medium pressure, via a membrane to which the pressure medium pressure from the outside acts, and via an adjusting rod attached to this membrane with a two-armed, rigid lever. True occurs here on the implementation of the control rod through the housing wall no friction, but it is Actuating system, since the interior of the diaphragm is connected to the control room and only one diaphragm withstands low pressures, only suitable for low pressures in the control room; but these require great Working piston and control slide end faces, so that the actuating system is large and expensive. Furthermore are Control rod, lever and control slide are connected to one another by joints, and one end of the lever slides for the purpose of returning the control slide in an inclined slot guide attached to the working piston, so that here because of the friction in the joints and the games that develop in them over time and because of the Friction in the inclined slot guide the positioning accuracy the control system leaves something to be desired.

Es ist weiterhin aus der US-PS 31 71 329 bekannt, bei einer Stellanlage mit senkrecht zu einem Differentialkolben des Servomotors angeordnetem Steuerventil dieses mittels Druckmitteldruck zu betätigen. Es sind eine Siellungsrückführung zwischen dem Differentialkolben und dem Signalwandler und eine Rückführung zwischen dem Signalwandler und dem Steuerschieber vorgesehen; die erstgenannte Rückführung ist zur Bestimmung der Beziehung zwischen einem elektrischen Eingangsstrom des Signalwandlers und dem Differentialkolben notwendig. Es handelt sich dabei um eine Rückführung über Hebel, und da diese Hebelrückführung aus Gründen der Stellgenauigkeit keine großen Rückführwege zuläßt, sind der Servomotor und der Signalwandler baulich vereint. Für Gasturbinenleitschaufeln jedoch würde sich eine solche bauliche EinheitIt is also known from US-PS 31 71 329, in a control system with perpendicular to a differential piston of the servomotor arranged control valve to actuate this by means of pressure medium pressure. There are a signal return between the differential piston and the transducer and a return provided between the signal converter and the control slide; the former return is to Determining the relationship between an electrical input current of the transducer and the Differential piston necessary. It's about a return via lever, and since this lever return, for reasons of positioning accuracy, none allows long return paths, the servomotor and the signal converter are structurally combined. For gas turbine guide vanes however, there would be such a structural unit

meist in einem relativ heißen Gebiet an der Gasturbinenanlage bzw. am Gasturbinentriebwerk befinden, so daß die Gefahr besteht, daß der Signalwandler zu heiß wird. Im übrigen beeinflussen auch hier Gelenke, nämlich solche der genannten Hebelrückführung, die Stellgenauigkeit negativ.mostly in a relatively hot area at the gas turbine plant or on the gas turbine engine, so that there is a risk of the signal converter becoming too hot will. Otherwise, joints, namely those of the mentioned lever return, also influence the Positioning accuracy negative.

Bei den aus den beiden US-PS bekannten Stellanla gen besteht zwischen der Eingangsgröße und der Kolbenstellung eine lineare Beziehung.In the Stellanla known from the two US-PS There is a linear relationship between the input variable and the piston position.

Zudem ist durch die US-PS 21 29 613 eine Einrichtung mit ebenfalls senkrecht zum Kolben eines Servomotors angeordnetem Steuerventil bekanntgeworden, die der Brennstoffsteuerung mit kleiner Verstelleistung dient und relativ kompliziert gebaut ist Hierbei ist im Zusammenhang mit der Rückführung des Steuerschiebers ein Blechpaket mit insbesondere hyperbelförmiger Mantellinie mit dem Kolben, der übrigens kein Sackloch aufweist, translatorisch gekoppelt und außerhalb des Servomotorgehäuses angeordnet Der Kolben wird in Abhängigkeit vom Druck der Verbrennungsluft verstellt, und zwar über ein Hebelsystem, das den Steuerschieber betätigt und mit einer Rolle an der genannten Mantellinie anliegt. Es wird der Weg eines Winkelhebels dieses Hebelsysterns mit dem Weg der Rolle verglichen. Im übrigen weist dieses Hebelsystem wiederum Gelenke und eine dadurch nicht besonders große Stellgenauigkeit auf.In addition, through US-PS 21 29 613 a device is also perpendicular to the piston of a servo motor arranged control valve has become known, which is used for fuel control with small adjustment power and is built relatively complicated. This is in connection with the return of the control slide a laminated core with a particularly hyperbolic surface line with the piston, which, by the way, has no blind hole having, translationally coupled and outside of the Servomotor housing arranged The piston is adjusted depending on the pressure of the combustion air, namely via a lever system that operates the control slide and a roller on the called surface line is applied. It becomes the path of an angle lever of this lever system with the path of the Role compared. In addition, this lever system again has joints and therefore not a special one great positioning accuracy.

Es liegt die Aufgabe vor. eine hydraulische Steüanlage der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die jeweils gewünschte Stellung des Differentialkolbens sehr genau und mit relativ wenig baulichem Aufwand erreicht wird.There is the task. a hydraulic control system of the type mentioned in such a way that the respectively desired position of the differential piston is achieved very precisely and with relatively little structural effort.

Die Losung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, daß der zweiarmige Hebel als biegeelastischer Hebel an einem feststehenden Gehäuseteil der Stellenlage gelagert und durch einen änderbaren hydraulischen Steuerdruck auf den Steuerschieber in seiner Biegespannung veränderbar ist und daß die Mantellinie des Sacklochs entsprechend der gewünschten Kennlinie mit unterschiedlichen Steigungen geformt ist.According to the invention, the solution to this problem is that the two-armed lever is more flexible Lever mounted on a fixed housing part of the location position and by a changeable hydraulic Control pressure on the control slide is variable in its bending stress and that the surface line of the Blind hole is shaped according to the desired characteristic with different slopes.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung entfällt die gemäß dem Stand der Technik notwendige Nockenscheibe ebenso wie die Gehäusedurchführung der Stellstange. Auch ist die große Anzahl der Gelenke bekannter Ausführungen vermieden, da durch die erfindungsgemäße Ausbildung im wesentlichen nur noch die Lagerung des biegeelastischen Hebels vorhanden ist. Die Ausbildung ist baulich einfach. Dadurch, daß die Reibungseinflüsse klein sind und Gelenkspiele kaum bzw. nicht mehr anfallen, wird eine große Stellgenauigkeit erzielt, zu der die unterschiedliche Steigungen aufweisende Mantellinie im Bereich größerer Steigungen beiträgt. Auch ist die erfindungsgemäße Stellanlage gut für hohe Drücke geeignet. Da ferner beim Signalwandler im allgemeinen Linearität zwischen dessen Eingangsgröße und dem Steuerdruck besteht, weist die Stellanlage keine Rückführung zwischen dem Signalwandler und dem Steuerschieber auf. Hieraus folgt der Vorteil, daß der Signalwandler entfernt von einer aus dem Servomotor und dem Steuerventil bestehenden baulichen Einheit, d. h. vom heißen Gebiet angeordnet werden kann. Diese bauliche Einheit ist robust gebaut und unempfindlich gegen Schwingungen, wodurch der Verschleiß von Teilen dieser Einheit weitgehend vermindert ist und die Einheit fis auch geräuscharm arbeitet.The inventive design eliminates the need for the cam disk required in the prior art as well as the housing lead-through for the control rod. Also is the large number of joints known designs avoided, since the inventive design essentially only the storage of the flexible lever is still available. The training is structurally simple. The fact that the frictional influences are small and joint play hardly or no longer occur, a Great positioning accuracy achieved, to which the surface line having different gradients in the area contributes to greater gradients. The actuating system according to the invention is also well suited for high pressures. There furthermore, in the case of the signal converter, there is generally linearity between its input variable and the control pressure exists, the control system has no feedback between the signal converter and the control slide on. This has the advantage that the signal converter is removed from one of the servomotor and the Control valve existing structural unit, d. H. can be arranged from the hot area. This structural Unit is robustly built and insensitive to vibrations, which reduces the wear and tear of parts this unit is largely reduced and the unit f sharp also works quietly.

Es ist zwar durch die DT-OS 21 34 551 ein hydraulischer Verstärker mit einem Kolben bekanntgeworden, der ein zentrales Sackloch aufweist, in das ein Tastende einer biegeelastischen Stange ragt, wobei die Kennlinie durch eine Mantellinie z. B. des Sacklochs gebildet ist; jedoch ist in diesem Fall die biegeelastische Stange im Zusammenhang mit einem Wegevergleich vorgesehen. Außerdem werden höhere Verstelleistungen dadurch erzielt, daß der Verstärker zweistufig ist, wodurch er aber recht aufwendig und teuer wird. Die bauliche Ausbildung ist so, daß die Stange durch eine von einem Druckfluid durchströmte Hülse größeren Durchmessers führt und mit dem dem Kolben näheren Hülsenende eine durch Schwenken der Hülse veränderliche Drosselöffnung zu dem an den Kolben grenzenden Steuerraum bildet, den das Druckfluid durch eine feste Drosselöffnung verläßt Die Größe der veränderlichen Drosselöffnung ist von der radialen Eingangsverschiebung des anderen Hülsenendes zum Schwenken der Hülse und von der durch die Kolbenstellung bedingten, auf diese Drosselöffnung rückwirkenden Stangendurchbiegung abhängig. Der Kolben bleibt nach dieser Eingangsverschiebung in der Stellung stehen, in der die Kraft des durch die Drosselöffnungsgrößenänderung geänderten Fluiddrucks im Steuerraum auf den Kolben mit dei Kraft einer Gegendruckfeder am Kolben im Gleichgewicht steht. Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor. So kann die Stellgenauigkeit dadurch erhöht werden, daß Steigungen der Mantellinie relativ groß ausgeführt werden. Die Mantellinie kann, je nach Kennlinie, teilweise oder ganz kurvenförmig verlaufen. Im Fall der nicht gleichbleibenden Linearität ^wischen dem Drucksignal und dem Stellkolbenhub wird im allgemeinen so vorgegangen, daß gegenüber der Achse des Differentialkolbens die Steigung der Mantellinie zuerst relativ groß ist und dieser Abschnitt den Fahrbereich bestimmt, dann relativ klein ist und dieser Abschnitt den Bereich um die Neutralstellung bestimmt und die genannte Steigung zuletzt wieder relativ groß ist, wobei dieser letzte Abschnitt dem Bremsbereich zugeordnet ist. Somit sind die Stellgenauigkeiten im Fahrbereich und im Bremsbereich des Differentialkolbens relativ groß, wie dies meist gewünscht ist. Dazwischen kommt man mit geringerer Stellgenauigkeit aus, und so darf dort die Steigung relativ klein sein. Vorzugsweise ist die Steigung der Mantellinie im Fahrbereich größer als die im Bremsbereich. Although it has become known through DT-OS 21 34 551, a hydraulic booster with a piston which has a central blind hole into which a probe end of a flexible rod protrudes. B. the blind hole is formed; however, in this case the flexible rod is provided in connection with a path comparison. In addition, higher adjustment capacities are achieved in that the amplifier has two stages, which makes it very complex and expensive. The structural design is such that the rod leads through a sleeve of larger diameter through which a pressure fluid flows and, with the sleeve end closer to the piston, forms a throttle opening that can be changed by pivoting the sleeve to the control chamber bordering the piston, which the pressure fluid leaves through a fixed throttle opening The size of the variable throttle opening is dependent on the radial input displacement of the other end of the sleeve for pivoting the sleeve and on the rod deflection caused by the piston position and acting back on this throttle opening. After this input shift, the piston remains in the position in which the force of the fluid pressure in the control chamber, changed by the change in the size of the throttle opening, on the piston is in equilibrium with the force of a counter-pressure spring on the piston. Refinements of the invention emerge from the subclaims. The positioning accuracy can be increased by making the slopes of the surface line relatively large. The surface line can, depending on the characteristic, run partially or entirely in a curve. In the case of inconsistent linearity between the pressure signal and the actuating piston stroke, the general procedure is that the slope of the surface line is initially relatively large with respect to the axis of the differential piston and this section determines the travel range, then it is relatively small and this section the area around the neutral position is determined and the mentioned slope is finally again relatively large, this last section being assigned to the braking area. Thus, the setting accuracies in the driving range and in the braking range of the differential piston are relatively high, as is usually desired. In between, you can get by with less accuracy, and so the gradient there may be relatively small. The slope of the surface line in the driving area is preferably greater than that in the braking area.

Vorzugsweise greift der zweiarmige Hebel an beidseitig abgeflachten Stellen des Steuerschiebers gabelförmig an, wobei die beiden Gabelteile an zwei in dieselbe Richtung weisenden Stirnflächen der beiden Abflachungen in einer Mittellängsebene des Steuerschiebers anliegen. Auf diese Weise wird ein kippmomentfreier Vergleich der Federkraft des Hebels mit der axial auf den Steuerschieber wirkenden Steuerdruckkraft erreicht.The two-armed lever preferably engages at points of the control slide that are flattened on both sides fork-shaped, the two fork parts on two end faces of the two pointing in the same direction Flattened areas rest in a central longitudinal plane of the control spool. In this way, there is less overturning moment Comparison of the spring force of the lever with the control pressure force acting axially on the control slide achieved.

Insbesondere wird der änderbare hydraulische Steuerdruck über eine Vor- und eine Nachdrossel gebildet, wobei der Durchflußquerschnitt der Nachdrossel nach Maßgabe eines elektrischen Eingangssignals veränderbar ist. Es ist im Hinblick auf die Arbeitsweise der Stellanlage, d. h. hinsichtlich der Steuerung des Hydraulikmittels, der Tätigkeit des zweiarmigen Hebels, der Funktion der Mantelliniensteigungen, also letztlich hinsichtlich der Stellgenauigkeit von Vorteil, wenn bei der Stellanlage mit im Zylinderdeckel dei Servomotors eingebautem Steuerventil der Steuerschieber in einer Buchse läuft, die von der Gehäusebohrung des Steuerventils einen radialen Abstand hat, wobeiIn particular, the changeable hydraulic control pressure is controlled via a pre-throttle and a post-throttle formed, the flow cross-section of the post-throttle in accordance with an electrical input signal is changeable. It is with regard to the operation of the control system, i. H. regarding the control of the Hydraulic medium, the action of the two-armed lever, the function of the surface line slopes, so ultimately In terms of positioning accuracy, this is advantageous if the servomotor is installed in the positioning system with the cylinder cover built-in control valve the control spool runs in a bushing from the housing bore of the Control valve has a radial distance, wherein

zwischen der Buchse und der Bohrung Dichtringe angeordnet sind; dies gilt für einen Zylinderdeckel, der mit dem Zylinder des Servomotors verbunden ist, aber auch für einen Zylinderdeckel, der mit dem Zylinder des Servomotors aus einem Stück beisteht. Dadurch ist die 5 mögliche Gefahr, daß die im Zylinderdeckel auftretenden Kräfte den Steuerschieber beeinflussen und den Lauf der Steuerbuchse hemmen, gebannt, so daß die gewünschte Stellung des Differentialkolbens als Funktion des Eingangssignais genau erreicht wird. 10sealing rings are arranged between the bushing and the bore; this applies to a cylinder cover that is connected to the cylinder of the servo motor, but also for a cylinder cover, which is connected to the cylinder of the Servomotor from one piece. This is the 5 possible danger that the cylinder cover will occur Forces affect the control slide and inhibit the run of the control sleeve, banned, so that the desired position of the differential piston is reached exactly as a function of the input signal. 10

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung dargestelltAn embodiment of the invention is shown below with reference to the drawing

Wie aus der einzigen vorhandenen Figur hervorgeht, sind der Differentialkolben 10 und der Steuerschieber 11 zylindrisch ausgebildet. Der Signalwandler weist eine ig elektromagnetische Vorrichtung zur Steuerung eines Steuerkörpers 46 für eine Steuerdüse 21 auf, wobei der Steuerkörper 46 durch eine durch Änderung einer Eingangsspannung — Pfeile 88 — einer Magnetspule 47 proportional änderbare Magnetkraft belastet ist aoAs can be seen from the only existing figure, the differential piston 10 and the control slide 11 are cylindrical. The signal converter has an ig electromagnetic device for controlling a control body 46 for a control nozzle 21, wherein the Control body 46 by a magnetic coil 47 by changing an input voltage - arrows 88 proportionally changeable magnetic force is loaded ao

Die Achse 30 des Differentialkolbens 10 und die Achse 36 des Steuerschiebers 11 stehen senkrecht aufeinander und liegen in der Zeichenebene. Das Gehäuse der Stelleinheit besteht im wesentlichen aus einem Zylinder 12, der den Differentialkolben 10 23 aufnimmt, und einem Zylinderdeckel 13, der in einer Bohrung 54 den Steuerschieber 11 aufnimmt. Der Zylinder 12 und sein Deckel 13 sind miteinander fest verbunden, insbesondere verschraubt Auch eine diesbezüglich einstückige Bauart ist möglich. Der Zylinder- 30 deckel 13 ist im wesentlichen zylindrisch, mit der Achse 30 als Zylinderachse. Der Zylinderdeckel 13 und der Differentialkolben 10 weisen je ein Befestigungsauge 63 bzw. 64 auf. Das Befestigungsauge 63, durch das der Zylinderdeckel 13 gegen Verformung verstärkt ist stellt 35 einen Festpunkt der Stelleinheit dar, und das Befestigungsauge 64 ist was nicht dargestellt ist, über weitere Verbindungsteile mit einem Zahnring zur Verstellung der Leitschaufeln verbunden und nimmt die Last auf.The axis 30 of the differential piston 10 and the axis 36 of the control slide 11 are perpendicular on top of each other and lie in the plane of the drawing. The housing of the actuator consists essentially of a cylinder 12 which receives the differential piston 10 23, and a cylinder cover 13 which is in a Bore 54 receives the control slide 11. The cylinder 12 and its cover 13 are fixed to each other connected, in particular screwed, a one-piece design in this regard is also possible. The cylinder- 30 cover 13 is essentially cylindrical, with the axis 30 as the cylinder axis. The cylinder cover 13 and the Differential pistons 10 each have a fastening eye 63 or 64. The fastening eye 63 through which the Cylinder cover 13 is reinforced against deformation, 35 represents a fixed point of the actuating unit, and the fastening eye 64 is what is not shown, via further connecting parts with a toothed ring for adjustment connected to the guide vanes and takes the load.

Eine Stirnfläche 14 des Differentialkolbens 10 ist halb 40 so groß wie die andere Stirnfläche 15 desselben, die durch eine axiale, zentrale Sackbohrung 16 im Kolben 10 mitgebildet ist Durch eine nicht dargestellte ölpumpe ist über eine von ihr kommende — Pfeil 89 — Druckleitung 60 die Stirnfläche 14 mit einem Öldruck ρ 45 beaufschlagt In der Druckleitung 60 befindet sich ein Druckbegrenzungsventil 44, das auf den höchstzulässigen Wert des Öldrucks eingestellt ist Die Sackbohrung 16 und anschließende Innenraumteile der Stelleinheit bilden einen Steuerraum, der mit öl vollgefüllt und 50 durch den Steuerschieber 11 geschlossen ist Der Differentialkolben 10 steht still.One end face 14 of the differential piston 10 is half the size of the other end face 15 of the same, which is also formed by an axial, central blind hole 16 in the piston 10 14 pressurized with an oil pressure ρ 45 In the pressure line 60 there is a pressure relief valve 44 which is set to the highest permissible value of the oil pressure.The blind bore 16 and the subsequent interior parts of the actuator form a control chamber which is filled with oil and 50 is closed by the control slide 11 The differential piston 10 stands still.

la diesem Steuerraum ist an einem Auflagertet! 19 eines mit dem Zylinderdeckel 13 fest verbundenen, zylindrischen Deckels ein zweiarmiger Hebel 20, der 55 durch eine öffnung dieses Deckels hindurchfühlt, ober «eine Schneide gelagert Dieser Hebel 20 ist dadurch biegeelastisch, daß sein voll in der Sackbohrung 16 befindlicher Arm aas einem relativ kurzen, relativ starren Armtefl und einer an diesem befestigten, z. B. 60 angenieteten, relativ langen Blattfeder 23 besteht Diese weist an ihrem äußeren Ende eine Pfanne mit einer Kögeä 25 auf. An die SteDe der Pfanne mit der Kugel 25 kann aodi ein Gleitteil oder eine Rolle treten. - Die Kugel 25 Begt an der Mautellinie der Sackboh- 65 rang 16 an, während das Ende des anderes Annes des Hebels 20 gabelförmig am einen mittleren, zylindrischen Stenerschiebertefl Sf greift, der dort beidseitig abgeflacht ist. Die in der Figur sichtbare der beiden zur Zeichenebene symmetrisch liegenden Abflachungen ist mit 35 bezeichnet Die beiden Gabelteile, die etwa die äußere Hälfte des eben genannten Arms darstellen, liegen mit abgerundeten Enden an den beiden in dieselbe Richtung weisenden Stirnflächen 39 der beiden Abflachungen 35 in der senkrecht zur Zeichenebene stehenden Mittellängsebene 40 des Steuerschiebers 11 an. la this control room is at a supplementary rate! 19 of a cylindrical cover firmly connected to the cylinder cover 13, a two-armed lever 20, which feels 55 through an opening in this cover, above a cutting edge , relatively rigid Armtefl and one attached to this, for. B. 60 riveted, relatively long leaf spring 23 consists of a pan with a Kögeä 25 at its outer end. A sliding part or a roller can also be placed on the side of the socket with the ball 25. - The ball 25 moves to the toll line of the Sackboh- 65 rang 16, while the end of the other Annes of the lever 20 fork-shaped engages a central, cylindrical Stenerschiebertefl Sf, which is flattened there on both sides. The visible in the figure of the two flats lying symmetrically to the plane of the drawing is denoted by 35. The two fork parts, which represent approximately the outer half of the arm just mentioned, are located with rounded ends on the two end faces 39 of the two flats 35 facing in the same direction Central longitudinal plane 40 of the control slide 11 perpendicular to the plane of the drawing.

Der Hebel 20 bzw. seine Blattfeder 23 ist durch eine Steuerdruckkraft vorgespannt. Der Steuerdruck p' wirkt in einem Steuerzylinderraumteil 41, einer Bohrung eines Anschlußteils 34, einer Verbindungsleitung 43 und einem Steuerdruckraum 45 des Signalwandlers, und er wirkt auf eine Steuerdruck-Endstirnfläche 48 des Steuerschiebers 11, wobei die betreffende Steuerdruckkraft gleich der Hebelvorspannkraft ist; der Steuerschieber 11 steht still in seiner Absperrstellung.The lever 20 or its leaf spring 23 is biased by a control pressure force. The control pressure p ' acts in a control cylinder space part 41, a bore in a connection part 34, a connecting line 43 and a control pressure space 45 of the signal converter, and it acts on a control pressure end face 48 of the control slide 11, the control pressure force in question being equal to the lever preload force; the control slide 11 stands still in its shut-off position.

Die Mantellinie der Sackbohrung 16 ist entsprechend einer gewünschten bzw. vorgegebenen Kennlinie geformt, d. h. entsprechend einem gewünschten Verlauf des Differentialkolbenwegs s, also letztlich des Leit-.schaufelverstellwinkels, in Abhängigkeit von der genannten Eingangsspannung bzw. dem ihr bzw. der Magnetkraft proportionalen Steuerdruck p'. Die Kennlinie besteht aus zwei relativ flachen, kurzen Geraden 26 für den Fahrbereich Asf und 28 für den Bremsbereich Asb der Leitschaufeln und einer relativ steilen, langen Zwischengeraden 27 für einen Zwischenbereich mit einer Neutralstellung Sndes Differentialkolbens 10 bzw. der Leitichaufeln; der gesamte Differentialkolbenweg ist mit Asa bezeichnet Entsprechend besteht nun die genannte Mantellinie aus zwei gegenüber der Achse 30 relativ steilen, kurzen Geraden 31 für den Fahrbereich Asf und 33 für den Bremsbereich Asb und einer relativ flachen, langen Zwischengeraden 32. Die Kugel 25 liegt an der Geraden 33.The surface line of the blind bore 16 is shaped according to a desired or predetermined characteristic, ie according to a desired course of the differential piston travel s, i.e. ultimately the guide vane adjustment angle, as a function of the input voltage mentioned or the control pressure p 'proportional to it or the magnetic force. . The characteristic curve consists of two relatively flat, short straight lines 26 for the travel range Asf and 28 for the braking area Asb of the guide vanes and a relatively steep, long intermediate straight line 27 for an intermediate range with a neutral position Sndes of the differential piston 10 or the guide vanes; the entire differential piston travel is designated Asa . Correspondingly, the surface line mentioned consists of two relatively steep, short straight lines 31 for the driving range Asf and 33 for the braking range Asb and a relatively flat, long intermediate straight 32 with respect to the axis 30. The ball 25 lies on the Straight line 33.

Der Steuerschieber 11 weist zwei Steuerkanten 52 und 53 auf, deren gegenseitiger Abstand gleich dem der beiden inneren Kanten einer Einlaßringnut 55 und einer Auslaßringnut 56 ist Eine von der Druckleitung 60 abgezweigte Druckleitung 61 ist mit einem Einlaßkanal 62 und dieser mit der Einlaßringnut 55 verbunden. Die Einlaßringnut 55 ist mit dem Steuerzylinderraumteil 41 über eine Ringnut, eine axiale, zentrale Bohrung und eine axiale, zentrale Drosselbohrung 42 des Steuerschiebers 11 bzw. eines Steuerschieberteils 49 verbunden, wodurch Drucköl aus der Einlaßringnut 55 in den Zylinderraumteil 41 fließt und als Steuerdrucköl dient und es steht die auf den Steuerkörper 46 wirkende Steuerdruckkraft des Öls mit der genannten Magnetkraft im Gleichgewicht, wobei die Steuerdüse 21 laufend ein wenig geöffnet ist und daher dauernd öl in einer nicht dargestellten ölbehälter abläßt, wie der Pfeil 9t andeutet Der Steuerdruck p' ist kleiner als der in da Einlaßringnut 55 herrschende Öldruck μ The control slide 11 has two control edges 52 and 53, the mutual spacing of which is equal to that of the two inner edges of an inlet ring groove 55 and an outlet ring groove 56. The inlet ring groove 55 is connected to the control cylinder chamber part 41 via an annular groove, an axial, central bore and an axial, central throttle bore 42 of the control slide 11 or a control slide part 49, whereby pressure oil flows from the inlet ring groove 55 into the cylinder chamber part 41 and serves as control pressure oil and the control pressure force of the oil acting on the control body 46 is in equilibrium with the aforementioned magnetic force, the control nozzle 21 being continuously open a little and therefore continuously draining oil into an oil container, not shown, as the arrow 9t indicates. The control pressure p ' is less than the oil pressure μ prevailing in the inlet ring groove 55

Die Auslaßringnut 56 steht mit einem Auslaßkanal 2£ in Verbindung, und von diesem führt eine Abflußlekonf 37 zu dem nicht dargestellten ölbehälter, wie der Pfei 91 andeutet Auch führt eine Stopfbuchsleckölleitnng 93 zu diesem Ölbehälter.The outlet ring groove 56 is connected to an outlet channel 2 £ in connection, and from this leads a drain lecon 37 to the oil container, not shown, like the arrow 91 indicates a stuffing box leakage oil line 93 also leads to this oil container.

Wird die elektrische Eingangsspannung verringert dann wird die Magnetkraft verringert, die Steuerdüse 2Ί weiter geöffnet und sonnt der Steuerdruck p'verringert bis das Gleichgewicht zwischen der zogehörigei Steuerdruckkraft auf den Steuerkörper 46 aod de verringerten Magnetkraft eireicbt ist Das Umgekehrt) ist der Fall, wenn die Ehigangsspannung erhöht wirdIf the electrical input voltage is reduced, the magnetic force is reduced, the control nozzle 2Ί is opened further and the control pressure p 'is reduced until the balance between the associated control pressure force on the control body 46 aod de reduced magnetic force is the reverse) is the case when the output voltage is increased

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Der Öldruck ρ in der EinlaOringnut 55 ist der maximal erreichbare Steuerdruck p'. Durch Verringern bzw. F.rhöhen des Steuerdrucks p'wird der Steuerschieber 11 aus seiner Ahsperrstellung in seine eine axiale Richtung bzw. entgegengesetzt verschoben und dadurch eine ι Verbindung zwischen der Ijnlaßnngrni! 55 und einem den Steuerschieberteil 51 umgebenden Teil 57 des Steuerraums bzw. zwischen diesem Steuerraumteil 57 und der AuslaÜringnut 56 hergestellt. Somit wird die Stirnfläche 15 des Diffcrcntialkolbcns unter den Öldruck ρ gesetzt und der Differentialkolbcn 10 aus seiner Stellung in der Figur nach unten bzw. bei Entleerung des Stcuerraums entgegengesetzt verschoben. Währenddessen wandert wegen der genannten Mantcllinicnform des Sacklochs die Pfanne mit der Kugel 25 mehr von der Achse 30 weg oder mehr /u ihr hin, wobei die Hebelvorspannkraft bis zum Gleichgewicht mit der neuen Steuerdruckkraft sinkt bzw. steigl und der Steuerschieber 11 in seine Absperrstellung zurlickverschoben wird. Der Differentialkolben IC bleibt sehr genau in der Stellung stehen, die dem Steuerdruck p'b/.v/. der ihn bewirkenden Eingangsspannung zugeordnet istThe oil pressure ρ in the inlet ring groove 55 is the maximum achievable control pressure p '. By reducing or increasing the control pressure p ', the control slide 11 is displaced from its locking position in its one axial direction or in the opposite direction, thereby creating a connection between the Ijnlaßnngrni! 55 and a part 57 of the control chamber surrounding the control slide part 51 or between this control chamber part 57 and the outlet ring groove 56. Thus, the end face 15 of the differential piston is placed under the oil pressure ρ and the differential piston 10 is displaced downwards from its position in the figure or in the opposite direction when the valve chamber is emptied. Meanwhile, the socket with the ball 25 moves more away from the axis 30 or more towards it because of the above-mentioned cylindrical shape of the blind hole, the lever pretensioning force falling or increasing to equilibrium with the new control pressure force and the control slide 11 being pushed back into its shut-off position . The differential piston IC remains very precisely in the position that corresponds to the control pressure p'b / .v /. is assigned to the input voltage causing it

Der Steuerdruck p' wirkt im Steuerdruckraum 45 aul eine Membran 17 und über einen Verbindungskanal 38 in einem Stcuerdruckraum 22 auf eine Membran 18 deren Wirkfläche etwas kleiner ist als die der Membrar 17, so daß die resultierende Öldruckkraft auf der Steuerkörper 46, der mit den Membranen 17 und 18 fesi und öldicht verbunden ist, sehr klein ist, wodurch nur eine sehr kleine Magnetkraft und also sehr kleine elektromagnetische Vorrichtung notwendig ist.The control pressure p ' acts in the control pressure chamber 45 aul a membrane 17 and via a connecting channel 38 in a control pressure chamber 22 on a membrane 18 whose effective area is slightly smaller than that of the membrane 17, so that the resulting oil pressure force on the control body 46, which is connected to the membranes 17 and 18 is connected fesi and oil-tight, is very small, whereby only a very small magnetic force and therefore very small electromagnetic device is necessary.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen mmm For this 1 sheet of drawings mmm

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Hydraulische Stellanlage für Gasturbinenleitschaufeln, z. B. eines Kraftfahrzeuggasturbinentrieb- s werks, umfassend einen Signalwandler, ein Steuerventil und einen Servomotor, der einen gemäß einer Kennlinie verschiebbaren Differentialkolben mit einem zentralen Sackloch aufweist und zu dem rechtwinklig vor der Sacklochöffnung der Steuerschieber des Steuerventils angeordnet ist, wobei das Sackloch die größere Stirnfläche des Differentialkolbens bildet bzw. mitbildet, der von dieser Stirnfläche begrenzte Raum über den Steuerschieber mit einer Druckleitung oder einer Ahflußleitung verbindbar ist und der der kleineren Stirnfläche des Differentialkolbens anliegende Raum ständig mit der Druckleitung verbunden ist, mit einem zweiarmigen Hebel, der einerseits an einer Mantellinie des Sacklochs, andererseits axial am Steuerschieber zu dessen Rückführung in die Ausgangsstellung anliegt, d a durch gekennzeichnet, daß der zweiarmige Hebel (20) als biegeelastischer Hebel an einem feststehenden Gehäuseteil (19) der Stellanlage gelagert und durch einen änderbaren hydraulischen Steuerdruck (ρ')&νΛ den Steuerschieber (11) in seiner Biegespannung veränderbar ist und daß die Mantellinie (31,32,33) des Sacklochs (16) entsprechend der gewünschten Kennlinie (26,27,28) mit unterschiedlichen Steigungen geformt ist.1. Hydraulic control system for gas turbine guide vanes, e.g. B. a motor vehicle gas turbine engine, comprising a signal converter, a control valve and a servomotor which has a differential piston displaceable according to a characteristic curve with a central blind hole and to which the control slide of the control valve is arranged at right angles in front of the blind hole opening, the blind hole having the larger face of the differential piston forms or co-forms, the space bounded by this end face can be connected to a pressure line or a flow line via the control slide and the space adjacent to the smaller end face of the differential piston is constantly connected to the pressure line, with a two-armed lever which, on the one hand, is attached to a surface line of the blind hole, on the other hand axially against the control slide to return it to the starting position, characterized in that the two-armed lever (20) is mounted as a flexible lever on a stationary housing part (19) of the actuating system and is supported by an ände rbaren hydraulic control pressure (ρ ') & νΛ the control slide (11) is variable in its bending stress and that the surface line (31,32,33) of the blind hole (16) is shaped according to the desired characteristic (26,27,28) with different slopes . 2. Stellanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß gegenüber der Achse (30) des Differentialkolbens (10) die Steigung der Mantellinie zuerst relativ groß ist, und dieser Abschnitt (31) den Fahrbereich bestimmt, dann relativ klein ist und dieser Abschnitt (32) den Be. eich um die Neutralstellung bestimmt und die genannte Steigung zuletzt wieder relativ groß ist, wobei dieser letzte Abschnitt (33) dem Bremsbereich zugeordnet ist.2. Control system according to claim 1, characterized in that opposite the axis (30) of the Differential piston (10) the slope of the surface line is initially relatively large, and this section (31) den Driving range determined, then is relatively small and this section (32) the Be. calibrate to the neutral position determined and the mentioned slope is last again relatively large, this last section (33) is assigned to the braking area. 3. Stellanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweiarmige Hebel (20) an beidseitig abgeflachten Stellen des Steuerschiebers (11) gabelförmig angreift und die beiden Gabelteile an zwei in dieselbe Richtung weisenden Stirnflächen (39) der beiden Abflachungen (35) in einer Mittellängsebene (40) des Steuerschiebers anliegen.3. Control system according to claim 1 or 2, characterized in that the two-armed lever (20) on Both sides of the flattened areas of the control slide (11) attack in the shape of a fork and the two fork parts on two end faces (39) of the two flats (35) pointing in the same direction in one Make contact with the central longitudinal plane (40) of the control spool. 4. Stellanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß der änderbare hydraulische Steuerdruck (p') über eine Vor- und Nachdrossel (42, 21, 46) gebildet wird und der so Durchflußquerschnitt der Nachdrossel (21,46) nach Maßgabe eines elektrischen Eir.gangssignals veränderbar ist.4. Control system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the changeable hydraulic control pressure (p ') is formed via a pre- and post-throttle (42, 21, 46) and the flow cross-section of the post-throttle (21, 46) according to Is variable according to an electrical Eir.gangssignals.