Brennstoffzuführeinriebtung in Turbotriebwerken. 1)ie Erfindung bezieht sich auf Brennstoff zuführeinriehtungen in Turbotriebwerken mit kontinuierlicher Verbrennung. Bei solchen ttlasehinen ist es sehr erwünscht, die Möglich keit auszuschalten, dass sieh in der Brennkam- mer während des Anlassens nicht verbrannter Brennstoff ansammelt.
Dies geschieht oft in folge schlechter Zerstäubung des Brennstoffs während der eisten Phase des Anlassens und ist sehr unerwünscht., da, wenn der aus den Brennern austretende Brennstoff einmal ge nügend zerstäubt ist, um mit, der Luft ein brennbares Gemisch zu bilden, sich auch der angesammelte Brennstoff entzünden wird, wo durch eine Beschädigung der Maschine mög licb wird.
Das Problem wird noch akuter, wenn die Maschine eine die Hauptturbine während des Anlassens treibende Hilfsturbine aufweist, die mittels durch Abbrennen einer Patrone erzeugten (-lasen, angetrieben wird. Der Vorteil der Verwendung einer Hilfstur bine mit Patrone besteht darin, dass die schwe ren Elektromotoren mit den zugehörigen Akkumulatoren, die für das elektrische An lassen der Hauptturbine erforderlich wären, wegfallen.
Diese Anlassart erschwert jedoch das Anlassproblem insofern, als die Patrone ihre Ener-ie in einen, sehr kurzen Zeitraum abgibt, der nur ?#4 Sekunden betragen kann, während welcher Zeit die Brennstoffzufuhr zu den Brennkammern der Hauptturbine der art sein sollte, dass letztere aus eigener Kraft mit. Leerlaufdrehzahl läuft, bevor die Energie der Patrone aufgebraucht ist.
Es ist ferner üblich und erwünscht, die Brenner und Brenn stoffleitungen in der Nähe der Brenner zu entleeren, wenn man die Maschine abstellt, was ebenfalls zum Problem des raschen An lassens beiträgt.
Vorliegende Erfindung betrifft nun eine Brennstoffzuführeinrichtung, bei der die Ge fahr der Ansammlung von unverbr anntem Brennstoff in den Brennkammern ausgeschal tet bzw. beträchtlich herabgesetzt. ist, gleich gültig, ob die Turbine elektrisch oder mittels Patrone angelassen wird.
Die Erfindung betrifft eine Brennstoffzu- führeinrieht.ung in Turbotriebwerken mit kon tinuierlicher Verbrennung und ist gekenn zeichnet durch eine vom Triebwerk unabhän gig angetriebene Brennstoffpumpe und eine zu den Brennern führende, mit. Steuermitteln versehene Leitung, das Ganze derart, dass bei laufender Pumpe, aber stillstehendem Trieb werk die Steuermittel den Durchlass zu den Brennern sperren, ihn aber freigeben, sobald das Triebwerk beim Anlassen in Drehung ver setzt wird, damit der Brennstoff von der Pumpe direkt zu den Brennern gelangen kann.
Auf diese Weise kann das Triebwerk auch in äusserst kurzer Zeit einwandfrei angelassen @verden. Weil die Pumpe vor dem Anlasse,. des Triebwerks i" Betrieb gesetzt wird, er reicht die Pumpe schon ihre maximale Förde rung, bevor das Triebwerk sich zu drehen be ginnt.
Sobald das Triebwerk beim Anlassen rotiert, geben die Steuermittel den Weg von der Pumpe zu den Brennern frei, Lmd der Brennstoff wird diesen mit voller Pumpenlei- stung zugeführt. Der Umstand, dass die Steuer mittel durch die Anlassrotation des Triebwerks betätigt werden, verhindert., dass die Pumpe schon während ihres Anlaufs Brennstoff an die Brenner abgibt.
Ausserdem gewährleistet der Betrieb der Pumpe vor der Rotation des Triebwerks, dass die Leitung bis zu den S teuer- mitteln gefüllt ist, bevor diese den Durchgang freigeben. Vorzugsweise werden die Steuer mittel möglichst nahe än den Brennern ange ordnet.
Die Pumpe kann diejenige sein, welche den Brennstoff den Brennern auch während des normalen Betriebes des Triebwerks zuführt; doch kann man in Systemen mit einer oder mehreren von der Maschine getriebenen För- derpumpen Lind unabhängig angetriebener Zubringerpumpe die Zubringerpumpe dazu verwenden, um den Brennstoff während des Anlassens direkt den Brennern zuzuführen, wobei diese auch die normalen Förderpumpen beliefert.
In diesem Falle kann man in der zu den Brennern führenden Leitung Steuer organe vorsehen, welche nach dem Anlassvor- gang, also bei normalem Betrieb des Trieb werks, den Durchlass zu den Brennern sper ren, damit dann kein Brennstoff von der Zu bringerpumpe zu den Brennern gelangt.
Die Steuermittel können hydraulisch ge steuert sein, zweckmässig durch den Brenn stoffdruck.
Nachstehend wird nun ein Beispiel einer Brennstoffzuführeinrichtung gemäss der Er findung an Hand der Zeichnung beschrieben.
Fig. 1 zeigt die Einrichtung bei abgestell ter Maschine.
Fig. 2 zeigt dieselbe beim Anlassen Lind Fig. 3 bei normalem Betrieb.
In dieser Einrichtung besitzt die nicht dar gestellte Turbinenanlage Brenner von der Art der sogenannten Überlaufbrenner , von denen einer bei 11 dargestellt ist. Diese Bren ner sind dadurch gekennzeichnet, dass nur ein Teil des ihnen zugeführten Brennstoffs durch ihre Düse austritt, während der Rest durch eine Rück- oder Überlaufleitung zurückfliesst.
Die Einrichtung enthält. ferner eine Hoch druckpumpe 12, die als Uinwälzpimzpe mir Zirkulation des Brennstoffs in einem die Brenner 11 einschliessenden Kreislaufsystem arbeitet, ferner eine Förderpumpe 13, die nor malerweise den Brennstoff aus dem Behälter 14 in den durch die Pumpe 12 bewirkten Kreislauf einführt, und zwar an einer Stelle zwischen dem Einlass der Kreislaufpumpe 12 und den Überlauföffnimgen der Brenner. Die Piunpen 12 und 13 werden von der Maschine angetrieben, und die Pumpe 13 gibt den Brennstoff über das Drosselventil 15 ab.
Wie es bei solchen Einrichtungen für die Zufuhr von Brennstoff zu Turbotriebwerken üblich ist, ist im Behälter 14 eine durch den Elektromotor 17 angetriebene Niederdruck pumpe 16 vorgesehen. Normalerweise dient diese Pumpe nur zur Belieferung der Förder pumpe oder -pumpen; bei der speziellen hier beschriebenen Einrichtung fördert sie zum Einlass der Pumpe 13. Gemäss vorliegender Erfindung wird jedoch die Pumpe 16 auch dazu verwendet, um den Brennern 11 wäh rend der Anfangsphase des Anlassens des Triebwerks genügend Brennstoff zuzuführen, gleichgültig, ob das Anlassen mit einer Pa trone und einer Hilfsturbine oder auf andere Weise, z. B. mittels Elektromotors, erfolgt.
Ausser den Nieder- und l-Iochdruckabsperr- organen 18 und 19 besitzt die Einrichtung noch ein Umsteuerventil 20, ein federbelaste tes Ventil 21 und ein Zirkulationssteuerventil 22. Ferner sind auch noch verschiedene Rück schlagventile vorgesehen.
Aus der Zeichnung sieht man, dass bei still stehender Maschine und abgestelltem Nieder druckhahn 18 (Fig.1) eine Brennstoffströ mung von der Zubringerpumpe 16 durch die Leitung 23 zum Einlass der Förderpumpe 13 und ebenso auch durch die Zweigleitung 24 einerseits zum Umsteuerventil 20 und ander seits zum geschlossenen Rückschlagventil 25, das zum Hochdruckabsperrorgan 19 führt, verhindert ist.
Bei dieser Stellung ist. die Zir- kulationspumpe 12 immer noch in den Kreis lauf eingeschaltet, doch ist ihre Ausgangsseite \?6 über die Leitung 27, eine Zweigleitung 28 und einen Teil des Hochdruckabsperrorgans 19 und die Leitung 29 mit dem Behälter 14 verbunden. Das bewegliche Element des Um steuerventils 20 wird unter dem Einfluss der Feder 30 nach links gedrückt, das federbela stete Ventil 21 ist durch die Feder 31 ge schlossen, und das Zirkulationssteuerventil wird von der Feder 32 nach rechts gedrückt. Das Hochdruckabsperrorgaii 19 wird durch den Handhebel 33 nach rechts gebracht.
Wenn man das Triebwerk anlassen will, wird zuerst das Niederclruekabsperrorgaii 18 so eingestellt, dass von der Zubringerpumpe 16 zum Einlass der Förderpumpe 13 und längs der Leitung 31 bis zum Umsteuerventil 20 eine Strömung möglich ist, die dadurch bewirkt wird, dass man den die Pumpe 16 treibenden Elektromotor 17 einschaltet.
Nachdem die Pumpe 16 ihre Drehzahl erreicht hat, wird (las Triebwerk angelassen, wobei im vorliegen den Fall angenommen wird, dies erfolge durch Abbrennen einer Patrone, wobei die erzeugten ('rase eine die Hauptturbine antreibende Hilfs turbine in Bewegung setzen. (lleiehzeitig wird das Hoehdruckabsperrorgan 19 nach links in die in Fip. 2 und 3 gezeigte Stellung gescho ben.
Sobald das Triebwerk sieh dreht, werden die Pumpen 12 und 13, die von diesen ange trieben werden, ebenfalls rotieren; der För derdruck der Förderpumpe 13 kann dann durch die Leitungen 35 und 36 zum bewegli chen Element des Umsteuerventils 20 gelan gen, das gegen die dasselbe belastende Feder 30 nach rechts (Fig. 2) verschoben wird. Bei dieser Stellung des Umsteuerventils wird die Zubringerpumpe 16 direkt mit den Brennern über die Leitung 34, den Durchlass 37 im Um steuerventil und die Leitung 27 in Verbin- dun, gebracht.
Die Förderpumpe 13 kann ebenfalls durch die Zweigleitung 38 in die Leitung 37 und so zu den Brennern fördern. Während der ersten Phase des Anlassvorgan- nes hält die Feder 31 des Ventils 21 dieses ge schlossen; sobald das Triebwerk jedoch annä hernd mit Leerlaufdrehzahl läuft, steigt der Druck im System so weit an, dass sich das Ventil 21 öffnet. Gleich nach dem Öffnen des Ventils 21 wird dessen Feder infolge des stark \ergrösserten Querschnittes des dem Brenn- stoffdruclz: ausgesetzten Ventilelementes zu sammengedrückt.
Das Öffnen des Ventils 21 gestattet dem Brennstoff, auf das Element des Zirkulationssteuerventils 22 einzuwirken, so dass es gegen den Druck der darauf lastenden Feder nach links gedrückt wird (Fig. 3).
Es ist, klar, dass die Zubringerpumpe 16 eine grosse Brennstoffmenge bei niedrigem Druck liefert und dass dieser Brennstoff den Brennern zur Verfügung steht, sobald die Turbine sieh zu drehen beginnt, aber nicht vorher. Diese Brennstoffmenge, die noch durch die von der Pumpe 13 zugeführte er gänzt wird, gewährleistet eine wirksame Zer- stäubung des aus den Düsen austretenden Brennstoffs und infolgedessen eine leicht brennbare Mischung ohne Bildung von Brenn stoffpfützen in den Verbrennungskammern. Wenn die Patrone ihre Energie abgegeben hat, was vier Sekunden oder weniger dauern kann, ist die Maschine in der Lage, aus eigener Kraft zu laufen.
Wie oben erwähnt, ist bei Erreichung der Leerlaufdrehzahl das Ventil 21 geöffnet, wodurch das Zirkulationssteuer- ventil in die für den normalen Betrieb vorge sehene, in Fig. 3 gezeigte Lage gebracht wird. Bei dieser Einstellung des Steuerventils ist die direkte Verbindung zwischen der Zubrin gerpumpe 16 und den Brennern durch das die Leitung 24 abschliessende Element des Ven tils 22 unterbrochen.
Die Änderung der Ein stellung des Ventils 22 gestattet auch dem von der Förderpumpe 13 abgegebenen Brennstoff, durch die Leitung 35 und die Zweigleitung 39, das Hochdruekabsperrorgan 19 in die Lei tung 40 und durch das Zirkulationsventil in die Leitung 41 zur Eingangsleitung 42 der Zirlntlationspumpe 12 zu gelangen. Der Hoch druck in der Leitung 27 wirkt. nun auf die rechte Seite des Elementes im Umsteuerventil 20, während die Förderpumpe 13 mit dem Einlass der Zirkulationspumpe 12 und der Überlaufleitung verbunden ist.
Das Element des Umsteuerventils 20 verschiebt sich infolge dessen nach links und nimmt die gleiche Lage ein wie bei abgestelltem Niederdrucksperr-. organ. Die Einrichtung funktioniert jetzt nor mal mit der Zirkulationspiunpe 12, die Brenn stoff durch die Brenner 11 drückt,
während die Förderplunpe 13 von der Zubringerpumpe 16 beliefert wird und ihren Brennstoff in den zirkulierenden Strom nahe beim Einlass der Zirkulationspumpe abgibt. Bei normalem Be trieb wird die Drehzahl der Maschine durch das Drosselventil 15 reguliert.. Wenn die Ma schine abgestellt werden soll, wird die Dros- sel.15 geschlossen, und die Nieder- und Hoch druckabsperrorgane werden ebenfalls in ihre Anhaltelage gebracht.
Daraufhin werden das Zirkulationsventil und das Federventil 21 unter der Wirkung ihrer Federn in ihre Halte stellung zurückgehen.
Obschon im- vorstehenden lie Erfindung an Hand einer Einrichtung beschrieben würde, die ausser der unabhängig angetriebe- r_en Zubringerpumpe zwei speziell verwendete Förderpiunpen aufweist, kann die Erfindung selbstverständlich auch bei Einrichtungen mit einer einzigen Förderpumpe oder mit mehre ren Förderpumpen in beliebiger Anordnung Anwendung finden.