CH284897A - Brennstoff-Zufuhr- und -Steuereinrichtung einer Gasturbinenanlage. - Google Patents

Brennstoff-Zufuhr- und -Steuereinrichtung einer Gasturbinenanlage.

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CH284897A
CH284897A CH284897DA CH284897A CH 284897 A CH284897 A CH 284897A CH 284897D A CH284897D A CH 284897DA CH 284897 A CH284897 A CH 284897A
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Limited Rolls-Royce
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Rolls Royce
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02CGAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
    • F02C7/22Fuel supply systems

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Description


  Brennstoff Zufuhr- und -Steuereinrichtung einer     Gasturbinenanlage.       Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist.  eine     Brennstoff-Zufuhr-    und -Steuereinrich  tung einer     Gasturbinenanlage.    Die Erfindung  bezieht sieh auf solche Einrichtungen, bei wel  chen eine dem Luftdruck ausgesetzte Druck  anspreclivorriehtung dazu bestimmt. ist, die       Brennstoffdruckdifferenz    in einer Brennstoff  mengen-Einstellvorrichtung auf einem vorbe  stimmten Wert zu halten, der annähernd pro  portional dem Luftdruck ist, wobei der Quer  schnitt einer     Durchflussöffnung    der Brenn  sto.ffmengen-Einstellvorrichtung zur Verände  rung des     Brennstoffdurchflusses    beliebig ein  stellbar ist.

   Der     Ausdruck     Luftdruck   schliesst in diesem Fall sowohl den Atmosphä  rendruck der Umgebung (das heisst statischen  Druck) als auch einen durch den Flugzustand  eines Flugzeuges     und/oder    den     dureh    die Strö  mungsverhältnisse im     Lufteinlass        des        Kom-          pressors    der     Gasturbinenanlage    veränderten  Druck der Umgebung ein.

   So kann zum Bei  spiel die     Druckanspreehv        orrichtung    mit. einer  Stelle des     Flugzeuges    verbunden sein, an der       statiseher    Druck herrscht, oder mit einer Stelle  im     Lufteinlass    des     Kompressors,    an welcher       statiselier    Druck oder der     Gesamtdruek     herrscht, oder mit einer     Staupunktstelle    des  Flugzeuges.  



  Eine     bekannte    Ausführung einer     Brenn-          stoff-Zufiilir-    und -Steuereinrichtung der ge  nannten Art, besitzt eine Pumpe mit bei     glei-          eher    Drehzahl variabler Fördermenge, wobei  letztere     dureh    einen, Kolben und Zylinder    aufweisenden Servomotor steuerbar ist, wobei  dieser Servomotor einem Druck eines Hilfs  fluidums ausgesetzt ist, das einer     Fluidum-          druekquelle    entnommen ist, und welcher Servo  motor seinerseits mittels eines     Abflussv        entils     steuerbar ist.

   Das     Abflussventil    ist mittels  eines     Betätigungshebels        betät.igbar,    der drei  Belastungen ausgesetzt ist. Die erste Belastung  wird mittels einer Vakuumdose auf den Hebel  übertragen, deren     Aussenseite    dem Luftdruck  ausgesetzt ist, so, dass die Belastung mit ab  nehmendem Luftdruck annähernd propor  tional diesem Druck zunimmt. Die zweite Be  lastung wird im gleichen Sinne wirkend mit  tels einer druckempfindlichen Vorrichtung  auf den Hebel übertragen,     welehe    Vorrichtung  auf die zu steuernde     Brennstoffdrtickdiffe-          renz    anspricht.

   Die dritte Belastung wird den  zwei erstgenannten Belastungen entgegenge  setzt     wirkend    mittels einer     Feder    auf den  Hebel übertragen. Dabei bleibt die Summe der  als Folge der Belastungen der Vakuumdose  und der zu steuernden     Brennstoffdi-Lickdiffe-          renz    am Hebel auftretenden Momente annä  hernd gleich dein entgegengesetzt, wirkenden       Moment    als Folge der Federbelastung. Demzu  folge nimmt der Wert der Brennstoffdruck  differenz annähernd proportional mit. der Ab  nahme des Luftdruckes, welchem die Vakuum  dose ausgesetzt ist, ab.  



  Die vorliegende Erfindung sieht eine an  dere Ausbildung der     Brennstoffmengen-Ein-          stellvorrichtung    bei einer Brennstoff-Zufuhr-      und     -Steuereinrichtung    der genannten Art  vor, was die Erreichung gewisser     wünschbarer          Betriebscharakteristiken    der     Gasturbinenan-          lage    ermöglicht.  



  Gemäss vorliegender Erfindung besitzt die       Brennstoffmengen-Einstellvorrichtung    ein er  stes     Durchlassventil    mit wahlweise einstell  barem Querschnitt, das derart ausgebildet ist,  dass bei jedem gewählten Querschnitt der  Druckabfall in diesem Ventil annähernd pro  portional dem Quadrat, der     Brennstoffdtircli-          flussmen-e    ist.  



  Ferner besitzt sie ein zweites     Durchlass-          vent.il,    das -     hpdrauliseh    in Serie zum     ersten     Ventil angeordnet ist und derart, ausgebildet  ist, dass der Druckabfall. in diesem Ventil an  nähernd proportional der durchfliessenden       Brennstoffmenge    ist. Durch diese Anordnung  und. Ausbildung der     Durchflussmengen-Ein-          stellvorrichtung    ist die durch die genannte       Druckansprechvorrichtung    gesteuerte Druck  differenz gleich der Summe der     Druckabfälle     im ersten und zweiten Ventil.  



  Bei den bekannten Einrichtungen ist  die gesteuerte     Brennstoffdruckdifferenz    nur  gleich dem Druckabfall der wahlweise verstell  baren     Querschnittsöffnung;    demzufolge wird  in diesem Fall eine     unerivänschte        Strörnungs-          charakteristik    erreicht. Diese besteht im allge  meinen darin, dass der Anlage in grossen Flug  höhen ein Überschuss an Brennstoff zugeführt       wird,    bei einer gegebenen Einstellung des v er  änderliehen Öffnungsquerschnittes.  



  Die erfindungsgemässe     Ausbildung    der  Einrichtung dagegen     ermöglielit    eine solche       Br        ennstoffmerigen-        Druckabfall-Clra        rakteristik     für die     Mengen-Einstellv        orrichtung,    dass bei  einer     bestimmten        Einstellung    des ersten Ven  tils die Brennstoffzufuhr zur Anlage den Be  triebsbedingungen der letzteren eher ent  spricht.  



  Das     Durchlassventil,    das eine solche Charak  teristik besitzt,     da.ss    der     Druehabfall    annä  hernd proportional der durchströmenden  Brennstoffmenge ist, wird im folgenden als        Linearströmungsventil     bezeichnet. Zweck  mässig besitzt dieses einen konischen Ventil  körper von solchen Abmessungen, dass er zu-         stimmen    mit. einer     Ventilöffnum,    und mit       einer    den Ventilkörper belastenden Feder  einen     Öffnungsqtiersehnitt    begrenzt, der die       gewünsehte    lineare Charakteristik ergibt.  



  Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs  gegenstandes ist in beiliegender     Zeiehnung    bei-,       spielsweise    näher dargestellt; es zeigt.:       Fi-.1        schematisch    eine     Gasturbinenanlage     mit ihrer     Brennstoff-Zufuhr-    und -Steuerein  richtung,

         Fig.    2 in     -@rössererri        -Massstab    diese Zufuhr  und Steuer     einriehtun        g    und       Fig.    3 und     .1        graphische    Darstellungen der       irkun-    der     Einrielrtung.     



  In     Fi-.1    ist eine     Gasturbinenanla\;e    ge  zeigt, die als     Flugzeug-Strahltriebwerk    ausge  bildet ist und einen     Azialkonrpressor    10 sowie  eine     Verbrennungseinrieht.ung    mit mehreren       Brennikammern    11 besitzt, die mit dem Aus  lass des     Kompressors    10     verbunden    sind, um  komprimierte Luft in diese     Brennkammern    zu  fördern.

   Ferner ist eine Turbine 1? zum An  trieb des     Kompressors    10, die zur Aufnahme  der Heissgase aus den     Brennkanrniern    11 mit  diesen verbunden ist., und eine     -'-#b-asleitung     13 vorgesehen. Ein mit einer Schubdüse     ver-          sehenes    Strahlrohr (nicht gezeichnet) ist an  das Ende der Abgasleitung 13 angeschlossen.  



  Beim Betrieb der Anlage wird in den       Brennkammern    11     Brennstoff    verbrannt,     inn     die den letzteren zugeführte Luft zu erhitzen,  wobei der     Brennstoff    den     Brenrikarrrrriern    mit  tels     Einspritzv        orrielrtungen        1-1        zugeführt    wird,  die an ein     gemeinsames    V     erteilrohr    15 der       Brennstoff-Zufuhr-    und     -Steriei-eiiirielrtung     der Anlage     angeschlossen    sind.  



  Die     Brennstoff-Z-Lifuhr-    und -Steuerein  richtung der Anlage ist in den     Fig.    1 und  dargestellt und besitzt. eine von     (ler    Anlage  selbst     antreibbare        Brerrnstoffpulrrl)e    16, die  im vorliegenden Fall eine     Pumpe    mit bei     glei-          cher    Drehzahl variabler     Fördernrerrge    ist,     und     die Brennstoff über eine     @augleit.un@    17 aus  einem     nichtgezeichneten        Brennstofftank    an  saugt und unter Druck über eine Speiselei  tung 18,

   die     all    das     Verteilrohr   <B>15</B>     arrgeschlos-          senr    ist, zu den     Breriristoffeinspritzvorrichttin-          gen    14 fördert.      In der Brennstoffspeiseleitung IS sind eine       Brennstoff-Durehflussmengen-Einstellv        orrich-          tung    19 und ein     Abstellhahn    20 angeordnet.  Der     Abstellhahn    20 ist. vollständig offen,  wenn die Anlage in Betrieb ist, und ganz ge  schlossen, wenn die Anlage ausser Betrieb ist.  



  Die Zufuhr- und Steuereinrichtung besitzt  auch eine     Drtiekdifferenzsteuervorrichtung    21,  welche dazu bestimmt ist, die Differenz zwi  schen den Drücken in der Speiseleitung 18  unmittelbar stromaufwärts und unmittelbar  stromabwärts der     11engen-Einstellvorriehtung     19 auf einem vorbestimmten Wert zu halten,  der annähernd proportional dem Luftdruck  ist.  



  Die Brennstoffpumpe 16, deren Förder  menge, wie bereits erwähnt, bei gleichbleiben  der Drehzahl variabel ist, besitzt einen Pum  penrotor 23, der eine Anzahl schräg zur  Achse verlaufender Bohrungen aufweist, fer  ner mehrere Kolben 24 in den Bohrungen  des Pumpenrotors 23, einen Schrägscheiben  mechanismus 26, der mit den äussern     Endtei-          len    der Kolben zusammenwirkt, so     da.ss    beim  Drehen des Pumpenrotors 23 die Kolben 24  in den     Rotorbohrungen    durch den Schräg  scheibenmeehanismus ?6 entgegen der     Wir-          kung    von Federn 25 hin und her bewegt  werden.  



  Der Hub der Pumpenkolben 24 und dem  zufolge die Brennstofförderung der Pumpe 16  werden durch die Neigung des Schrägscheiben  mechanismus zur     Drehaelise    des Pumpenrotors  23 gesteuert, wobei ein Servomotor zur Ein  stellung des     Neigungswinkels    des     Schrägschei-          benmechanismus    vorgesehen ist.

   Der Servo  motor besitzt. einen Kolben     '?7,    der in einem  in zwei Kammern 28 und 29 unterteilten Zy  linder arbeitet, und eine in der Kammer 29  angeordnete Feder 30 zwecks Belastung des  Kolbens 27 im Sinne eines     Vergrösserns    der  Neigung des     Schrägseheibenmeehanismus    und  demzufolge einer Zunahme des Hubes der  Pumpenkolben 24 und der Brennstofförderung  der Pumpe 16. Die Kammer 28 ist durch eine  Leitung     28a    mit dem     Brennstoffauslass    18a  der Pumpe 16 verbunden, so dass der in der  Kammer 28 herrschende Druck gleich dem         Brennstofförderdruek    ist.

   Auch die Kammer  29 ist durch die Leitung     28a.    mit dem Pumpen  auslass     18a    verbunden, wobei jedoch zusätzlich  ein verengter Einlass 31 in den Raum 29 vor  gesehen ist.  



  Ferner ist eine     Anzapfleitung    44 und ein       Anzapfkanal    32 an die Kammer 29 angeschlos  sen. Es ist ersichtlich, dass, wenn kein Brenn  stoff aus der Kammer 29 abgezapft wird, dann  infolge der Gleichheit der     Fluiddrüeke    in den  Kammern 28 und 29 der Kolben 27 nach links  gemäss der Zeichnung gedrückt wird, um den       Schrägscheibenmechanismus    in die dem Maxi  malhub der     Pumpenkolben    24 entsprechende  Lage zu     bewegen.    Der     Anzapfkanal    32 steht  mit einem     Drehzahlbegrenzungsregler    in Ver  bindung,

   der ein     Halbkugel-Ventilelement    33  besitzt zur Steuerung des     Fluidausflusses    aus  der Kammer 29 durch den Kanal 32. Das       Halbkugel-Ventilelement    33 ist in einem dreh  bar gelagerten Hebel 36 angeordnet., der durch  eine Feder 37 in einer solchen Richtung be  lastet ist, dass das Ventilelement 33 den Aus  1ass des Kanals 32 zu schliessen sucht. Der ab  gezapfte Brennstoff strömt durch den Kanal  32 in eine Kammer 34 und anschliessend durch  eine Leitung 35 zur Saugseite der Brennstoff  pumpe 16 zurück.  



  Die Kammer 34 ist von einer weiteren  Kammer 42 durch eine biegsame Membran 39  getrennt, die einen Stift 38 trägt, der in ge  wissen Betriebszuständen der Pumpe 16 mit  dem Hebel 36 in Eingriff kommt, um diesen  im Sinne des     Anhebens    des Ventilelementes 33  zu v     erschwenken.    An der     Membran    ist eine  Zugfeder 40 angebracht mit einem einstell  baren Anschlag 41, wobei die Feder 40 ver  sucht, den Arm 38 ausser Eingriff mit dem       I3ebe1    36 zu halten.

   Die Kammer 42 steht zu  folge der     Wirkung    einer im Rotor 23 an  geordneten     Zentrifugalpumpe    unter Druck,  welche Pumpe eine zentrale     Axialbohrung    43  besitzt, die     einerends    mit der Saugseite der  Pumpe 16 und anderseits mit mehreren annä  hernd radialen Bohrungen     43a    verbunden ist,  die in die Kammer 42 münden.  



  Wenn die Maschinendrehzahl und damit  die     Drehzahl    des Pumpenrotors 23 zunimmt,      erhöht sich der Druck in der Kammer 42, und  die Anordnung ist derart,     dass,    wenn die     Ma-          schinendrehzahl    ihren höchstzulässigen Wert  erreicht, die     Fluiddruckbelastung    auf der  Membran 39 genügt, uni die Wirkung der  Feder 40 aufzuheben und dem Arm 38 zu ge  statten, mit dem Hebel 36 in Eingriff zu  kommen, um Hilfsfluidum     ans    der Kammer  29 abzuzapfen, was eine Herabsetzung des  Druckes in der Kammer 29 und demzufolge  eine Verkleinerung des Pumpenhubes zur  Folge hat.  



  Der Ausfluss von Hilfsfluidum aus der  Kammer 29 durch die Leitung 44 wird durch  die     Dnickdifferenzsteuervorrichtung    21 ge  steuert, so dass die     Differenz    der Brennstoff  drücke in der Speiseleitung 18 unmittelbar  stromaufwärts und unmittelbar stromabwärts  der Einstellvorrichtung 19 annähernd propor  tional dem     Luftdruck    ist.  



  Die     Druckdifferenzsteuervorrichtung    21 be  sitzt ein     Halbkugel-Ventilelement    45, das an  einem Hebel 46 angeordnet ist, der von einer  biegsamen Membran 47 getragen     -wird,    die  zwei Kammern 48 und 49 der     Steuervorrich-          tung    voneinander trennt. Das durch die Lei  tung 44 strömende Hilfsfluidum gelangt unter  der     Steuerwirkung    des Ventilelementes 45 in  die Kammer 48 und von hier aus durch eine       R.ücklaufleitung    50 zurück zur Saugleitung 17.  Die Kammer 49 ist durch eine Leitung 5<B>2</B> mit:  einer geeigneten Stelle am     Flugzeug    oder an  der Anlage verbunden.  



  Der Hebel 46 ist derart angeordnet, dass  er unter der Wirkung der drei folgenden Be  lastungen     verschw        enkbar    ist       a)    Eine Belastung, die sich entsprechend  den     Änderungen    des Luftdruckes     ändert.     Diese Belastung wird mittels einer     expansiblen     Dose 51 auf den Hebel übertragen, die in der  Kammer 49 angeordnet ist. Es ist ersichtlich,       dass,    wenn der Luftdruck abnimmt, die durch  die Dose 51 auf den Hebel 46 wirkende Be  lastung zunimmt und dass, wenn der Luft  druck zunimmt, die durch die Dose 51 be  wirkte Belastung abnimmt.

   Die durch die Dose  51 auf den Hebel übertragene Belastung     wirkt     im Sinne des     Verschwenkens    des Hebels 46    zwecks     Anhebens    des     Ilalbkugel-Ventilelenien-          tes    45.  



       h)    Eine Belastung, die von der     Differenz     der     Brennstoffdrüeke    in der     Speiseleitung.:-        1#          unmittelbar    stromaufwärts und unmittelbar  stromabwärts der     Mengen-Einstellvorricbtung     19 abhängt.

   Diese Belastung wird über     don     Stift 54 durch eine biegsame     Membran    5:3 auf  den Hebel 46 übertragen, welche     Membran     zwei Kammern 61 und 62 voneinander trennt,       icobei    die Kammer 61 durch eine     Leiten-    55  mit der     Brennstofförderleitung    18     unir_it.tel.-          bar    stromaufwärts der     Einstellvorrichtung    19  und die Kammer 62 durch eine     Leituni    56  ebenfalls mit der Leitung 18     unmittelbar          stromabwärts    der Einstellvorrichtung     19    ver  

  bunden ist. Die Membran 53 trägt. einen An  sehlag     53a.,        iun    deren     Bewegung    in vom Hebel  46 wegführender Richtung zu begrenzen. Die  von der Differenz der Drücke in der Speise  leitung 18 abhängige Belastung wirkt im sel  ben Sinne auf den Hebel 46, wie die     dureh    die  Dose 51 übertragene Belastung.  



  c ) Eine     Federbelastung,    die in zu den  Belastungen der Dose 51 und der     Menthran     5 3 entgegengesetzter Richtung auf den Hebel  46 übertragen wird. Die Federbelastung wird  durch einen Stift 64 auf den Hebel 46 über  tragen, welcher Stift an seinem freien     äui3.ern     Ende einen Anschlag 65 für eine     Feder    57       trägt,    die in einer von der Kammer 1b ge  trennten Kammer 58 angeordnet ist.     Dei    an  dere Anschlag 66 für die Feder 57 ist.

   mittels  einer Stellschraube 59     einstellbar.    Die Kam  mer 58 ist durch eine Leitung 60     mit        der     Leitung 56 verbunden, so dass die     Drücke    in  den Kammern 58 und     6\?    einander gleich sind.  Diese Anordnung ermöglicht den     Ausgleieli     der Differenz der     Quersehnittsfläelie:i    auf     bei-          c        len    Seiten der     Membran    53, die     eire        Fol(re     des Vorhandenseins des Stiftes 54 ist.  



  Bei stationärem Betrieb sind die - m Hebel  46 angreifenden,     dureh    die     Belastung,,en    der  Dose 57. und der     Membran    53     bewi:'lzt-e:i    Mo  mente durch das zufolge der Belastung durch  die Feder 57 bewirkte Moment     ausegü.chen.          Wenn    der Luftdruck konstant     bleibt.,    dann  bewirkt die Steuervorrichtung 21 ein Auf-           rechterhalten    der Druckdifferenz auf einem       gegebenen    Wert;

   und wenn eine     unerwünschte     Erhöhung der Druckdifferenz     ein.    ritt,     #xird     das     Halbkugel-Ventilelement        angerioben,    so  dass Brennstoff aus der Kammer 29 abgezapft  und die Brennstofförderung     hera:hgesetzt    wird.  Wenn eine     unerwünschte    Abnahme der     Druck-          differenz    auftritt, wird das Ventilelement 45  mehr geschlossen, so dass der Pumpenhub zu  nimmt und somit auch die     BrennstOHörderun-          in    die Speiseleitung 18.

   Bei     zunehmendem     Luftdruck zieht     siele    die Dose<B>51</B>     zusammen,          wodurch    die     dureli    sie auf den     Hel:el    46 über  tragene Belastung abnimmt;     demzufol;e        in        nss     die infolge der     Brennstoffdruckdiiferenz    auf  tretende Belastung steigen, die notwendig ist,  um der Belastung durch die Feder<B>57</B> das  Gleichgewicht halten zu können. Demzufolge       steigt    die     Brennstofförderun#-    bei zunehmen  dem Luftdruck.

   Umgekehrt nimmt die Be  lastung durch die Dose 51 zu, wenn der     1,uft-          druck    abnimmt; somit wird in diesem. Fall  die Brennstofförderung der Pumpe 16 abneh  men, um die Differenz der auf beiden Sei  ten der     Einstellvorrielitung-    19 herrschenden  Drücke herabzusetzen. Die Differenz fieser  Brennstoffdrücke ist. annähernd proportional  dem Luftdruck.  



  Die     Mengen-Einstellvorrielitung    19 besitzt  ein Drosselventil mit     einer    Öffnung 70,     dessen     wirksamer Querschnitt durch einen     Ventilkör-          per    71 bestimmt ist, der mit. der Öffnung 70       zusammenwirkt;    die     Stellun;    des Ventilkör  pers 71 in der Öffnung 70 ist mittels eines  von Hand     betätigbaren    Hebels 73 durch ir  gendeinen geeigneten     'Mechanismus    72 einstell  bar, welcher Mechanismus, zum Beispiel wie  gezeichnet, eine Zahnstange     finit.        Riizel    auf  weisen kann.  



  Es hat sich gezeigt., dass, wenn die Vorrich  tung 19 nur die Öffnung 70 mit frei     wäbl-          bareni        Querschnitt    besitzt, in welcher der       Druckabfall    annähernd proportional     (lein     Quadrat der durchströmenden Brennstoff  nienge bei irgendeiner bestimmten Stellung  des Ventilkörpers 71 ist, bei     gewissen    Einstel  lungen der     Durehströmöffnung,        zum.    Beispiel  bei einer einer hohen Leistung entsprechen-    den Stellung des     Handsteuerhebels    73,

   die der       Anjage    zugeführte     Brennstoffmenge    in grossen       I-1öhen    zu hoch ist, so dass die     Möglichkeit    des       Durehbrennens    der Anlage besteht.  



  Um diese Schwierigkeit zu     beheben,    ist eine  weitere Öffnung 74 vorgesehen, die     hydrau-          lisch    in Serie zu der Öffnung 70 angeordnet  ist, so dass der durch die Öffnung 70 strö  mende Brennstoff auch diese weitere Öffnung       'i4    durchfliesst.    Der     Querschnitt    der Öffnung 74 wird mit  tels eines Ventilkörpers 75 eingestellt, der       durch.    eine Feder 76 im Sinne des     Verkleinerns          cles    Querschnittes der Öffnung 74 belastet ist.

    Der Teil     75a.    des Ventilkörpers 75, das heisst  der mit der Öffnung 74     zusammenwirkende     Teil. des Ventilkörpers 75, ist so geformt,     zaen     Beispiel derart konisch ausgebildet, und die       (xrösse    der Feder 76 ist derart gewählt, dass  der Druckabfall in der Öffnung 74     annähernd          proportional    der     durch.    sie     hindurchströmen-          den    Brennstoffmenge ist.

   Mit andern Worten,  diese zweite Öffnung besitzt eine     Dureliström-          eharakteristik,    bei welcher das     Verhältnis    zwi  schen durchströmender Menge und dem in ihr  auftretenden Druckabfall linear ist.  



  Die durch die     Steuervorrichtung    21     derart     gesteuerte     Druckdifferenz,        dass    letztere     annä-          liernd    proportional dem     Luftdruck    ist, ist:       demzufolge        gleieb    der Summe der Druck  abfälle in den     Öffnungen    74 und 70. Die  Wirkung der Ausbildung der beschriebenen       Mengen-Einstellvorrichtung    19 auf die Brenn  stofförderung zur Anlage soll im     folgendes.     unter Bezugnahme auf die     Fig.    3 und 4 näher  erläutert werden.  



  In     Fig.    3, in welcher die Brennstoffmengen  <I>FF</I> als Ordinaten und die Druckabfälle     PD,     die proportional dem Luftdruck     P1    sind, als  Abszissen aufgetragen sind, zeigt die Kurve .1  den wirklichen Brennstoffbedarf der Anlage,  um eine konstante, maximale Drehzahl. eines  Strahltriebwerkes, zum Beispiel wie in     Fig.1     dargestellt, bei verschiedenen Werten des  Luftdruckes     P,    aufrechtzuerhalten. Die Li  nien Po und     P.40    zeigen die Werte, auf wel  ehen die Druckdifferenz an der Einstellvor-           richtung    19 in Bodennähe bzw. in 13     kin     Höhe gehalten werden soll.  



  Es ist zu bemerken, dass die Kurve     il,    wie  dargestellt, theoretisch durch den     Nullpunkt     geht.  



  Die Linie B zeigt die mit einer bekannten  Ausführungsform der Vorrichtung 19 erreich  bare     Brennstoffströmung.    Diese Vorrichtung  besitzt nur eine einzige     Öffnung    70 mit va  riablem Querschnitt, und zwar gilt die     Kurve     B für eine Stellung des Ventilkörpers 71, bei  welcher die Öffnung 79 eine Brennstoffmenge  durchlässt, die dem Bedarf der Anlage beim  Druck     PO    entspricht.

   Bei der gegebenen     Ven-          tilkörperstellung    weicht somit die Kurve     B     von der Kurve 4 ab, die über den Betriebs  bereich relativ flach verläuft, das heisst über  den zwischen den     Punkten        Po    und     P40    liegen  den Bereich der Werte von     PD.    Bei Betrach  tung der Kurven A und B wird ersichtlich,       da.ss    mit.

       zunehmender    Höhe und demzufolge  mit sinkendem Luftdruck die der Anlage von  der Vorrichtung 19 bekannter Bauart gelie  ferte     Brennstoffmenge    den Bedarf der Anlage  bei einer gegebenen Drehzahl erheblich über  steigt, so dass bei Verwendung dieser Vorrich  tung und bei gleichbleibender Einstellung des       Handsteuerhebels   <B>7130</B> die Drehzahl der Anlage  mit     zunehmender    Höhe     zunimmt.    Diese     Dreh-          zahlzunahme    ist als  vom Luftdruck abhän  ge     Beschleunigung    der     llasehine     bekannt       ffi   <B>C</B>     01     

  und ist besonders bei     Hoehleistungseinstellung     des     Handsteuerhebels    73 unerwünscht.  



  In     Fig.    4 sind Kurven dargestellt,     welebe     das Verhältnis der durch die beschriebene  Einstellvorrichtung strömenden Brennstoff  menge zu dem in ihr auftretenden Druck  abfall zeigen. Kurve D zeigt den an der Öff  nung<B>7</B>0 erhaltenen     Diaiekabfall    bei v     ersehie-          denen    Brennstoffmengen und einer bestimm  ten     Eizustellung    des     Ventilkörpers    71, und die  gerade Linie E zeigt den bei einem Linear  Durchflussventil,wie die Öffnung     7-1    mit Ven  tilkörper 75, erhaltenen Druckabfall bei ver  schiedenen Brennstoffmengen.

   Die Kurve C  zeigt die Summe dieser Druckabfälle bei ver  schiedenen Brennstoffmengen. Die Kurve C       illustriert        demzufolge    das Verhältnis zwischen    der durch eine Einstellvorrichtung 19 (Fug. 2)  strömenden Brennstoffmenge     zum    Druck  abfall in dieser Vorrichtung.

   Die     Kurve    C ist  ähnlich der Kurve     d    eine flache     Kurve.    Die  Kurve C ist auch in     Fig.    3 dargestellt, wor  aus ersichtlich ist, dass bei geeigneter Wall  der Kenndaten der beiden Öffnungen der Vor  richtung 19 solche     Brennstoffmengen    erhal  ten werden, die es gestatten, bei einer ge  gebenen     Einstellung    des     Handsteuerhebels    73  die Drehzahl der Anlage bei     Änderungen    des       Luftdruckes    annähernd konstant zu halten.  



  Ähnliche Kurven werden bei jeder. Ein  stellung der einstellbaren Öffnung 70 erhal  ten. Die Vorrichtung 19 kann auch ein zwei  tes     Linear-Durchström.ventil    77 aufweisen,  wie es in der schweizerischen Patentschrift  Nr. 281898 beschrieben ist. Dieses zweite       Durchströmventil    77 ist hydraulisch parallel  zur Öffnung 70 angeordnet, so dass, wenn bei  einer Einstellung des Hebels 73 für Leerlauf  oder für kleine Leistung die Öffnung 70 ganz  geschlossen ist, die gesamte Brennstoffmenge  durch das     Linear-Durehströmventil    77 strömt,  oder derart,

   dass bei     Leerlaufstellung    oder  Stellung für kleine Leistung des Hebels 73 ein  Teil des Brennstoffes durch die Öffnung 70  und ein Teil durch das parallel geschaltete       Linear-Durchströmvent.il    77 strömt.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Brennstoff-Zufuhr- und -Steuereinrichtung einer Gasturbinenanlage, bei welcher eine dem Luftdruck ausgesetzte Druekanspreelivorrich- tung dazu bestimmt, ist, die Brennstoffdruck- differenz in einer Brennstoffmengen-Einstell- vorrichtung auf einem vorbestimmten Wert zu halten, der annähernd proportional dem Luftdruck ist,
    wobei der Querschnitt einer Durchlassöffnung der Breimstoffinengen=Ein- stellvorrichtung zur Veränderung der Durch flussmenge beliebig einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennstoffmengen- Einstellvorrichtung ein erstes Darchlassventil mit wahlweise einstellbarem Querschnitt auf weist, das derart ausgebildet ist, dass bei jedem eingestellten Querschnitt der Druckabfall an nähernd proportional dem Quadrat der durch- fliessenden Brennstoffmenge ist,
    und welche Vorrichtung ein zweites Durchlassventil be sitzt, das hydraulisch in Serie zum ersten Ven til angeordnet und derart ausgebildet ist, dass der Druckabfall in diesem Ventil annähernd proportional der durchfliessenden Brennstoff menge ist, so dass die gesteuerte Differenz der Brennstoffdrücke gleich der Summe der ge nannten Drttekabfälle ist.
    I'NTERANSPRZ'CHE 1. Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet., dass das erste und das zweite Durehflussventil solche Brennstoffmen gen - Druekabfall-Charakteristiken aufweisen, dass bei einer bestimmten Einstellung des ersten Ventils, die durch die Einstellvorrich tung strömende Brennstoffmenge annähernd gleich dem Brennstoffbedarf der Anlage ist, uin Drehzahländerungen der Anlage bei än derndem Luftdruck zu vermeiden. 2.
    Einrichtung nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das erste Durch flussventil einen mit einer Öffnung zusam menwirkenden Ventilkörper aufweist sowie ein handbetätisbares Organ zur Einstellung des Ventilkörpers zwecks Wahl des Ö ffnungs- quersehnittes, da1, ferner das zweite Durch- flussveiitil einen mit. einer Öffnung;
    zusammen- @virkeiiden Ventilkörper und elastische Mittel zum Belasten des zweiten Ventilkörpers im Sinne der Verminderung des (Auerschnittes dieser Öffnung aufweist. 3. Einrichtung nach Unteranspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper des zweiten Durehflussventils einen konischen hopf besitzt und derart angeordnet ist, dass der Druckabfall zufolge der durch die Öff nung fliessenden Brennstoffströmung den Ventilkörper im Sinne einer Vergrösserung des Öffnungsquerschnittes verschiebt, wobei der konische Kopf von solcher Konizität und die Feder von solcher Stärke ist,
    dass der Ventil körper in jedem Augenblick eine solche Lage einnimmt, dass er in der zweiten Öffnung einen Druckabfall bewirkt, der proportional der augenblicklich durch diese Öffnung flie ssenden Brennstoffmenge ist. 4. Einrichtung nach Patentanspruch, mit einer Breimstoffprnnpe mit bei gleicher Dreh zahl variabler Fördermenge und mit Regulier mitteln zur Änderung der Brennstofförderung der Pumpe, dadurch gekennzeichnet, dass die DrtZCkanspreehvorrichtttng die Pumpenregu- liermittel steuert, um bei jedem- atmosphäri schen Luftdruck die durch die llengen-Ein- stellvorriehtunb fliessende Brennstoffmenge so zu ändern,
    dass eine vorbestimmte Brennstoff- Dritekdifferenz aufrechterhalten wird.
CH284897D 1949-08-18 1950-08-12 Brennstoff-Zufuhr- und -Steuereinrichtung einer Gasturbinenanlage. CH284897A (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1476831B1 (de) * 1966-11-25 1970-12-23 Lucas Industries Ltd Brennstoffregeleinrichtung fuer eine Gasturbine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1476831B1 (de) * 1966-11-25 1970-12-23 Lucas Industries Ltd Brennstoffregeleinrichtung fuer eine Gasturbine

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