Breunstoffzufuhreinrichtung für Gasturbinenanlagen. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist. eine Brennstoffzufuhreinrichtung für Gas turbinenanlagen, die eine Pumpe zur Förde rung von flüssigem Brennstoff in regulier barer Menge zu wenigstens einer Wirbeldüse aufweist.
Bei solchen Einrichtungen ist es be kannt, Mittel vorzusehen, um der Düse der Maschine Brennstoff in grösserer Menge zu führen zu können, als ihr momentaner Be triebszustand erfordert, um in der oder den Düsen eine solche Wirbelung aufrechtzuerhal ten, dass bei allen zugeführten Brennstoff mengen eine wirksame Aufteilung des Brenn stoffes in kleine Tropfen gewährleistet ist, wobei der überschüssige Brennstoff durch eine Rückströmleitiing einem Brennstoffsumpf oder dem Pumpeneinlass wieder zugeführt wird.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, eine gegenüber dem Bekannten verbesserte Einrich tung der genannten Art zu schaffen.
CTemäss der vorliegenden Erfindung sind die Mittel zur Regulierung der der Düse zu zuführenden Brennstoffmenge derart ausge bildet, dass sie einen variablen Brennstoff strom zur Maschine ermöglichen, der grösser ist, als der momentane Betriebszustand der Maschine erfordert, wobei in einer Rück- strÖmleitung Mittel vorgesehen sind zur auto- matisehen Steuerung des Rückstromes über- sehüssigen Brenntoffes auf annähernd kon stante Menge.
Im britischen Patent Nr. 585127 der An- melderun ist. eine Brennstoffzufuhreinrichtung beschrieben, die eine Pumpe mit. variabler Förderung besitzt zur Förderung von Brenn stoff zu einer oder mehreren Wirbeldüsen, welcher Pumpe Mittel zum automatischen Steuern eines flüssigkeitsbetätigbaren Servo mechanismus zur Änderung der Pumpenför dermenge zugeordnet ist, während der Servo- mechanismus eine Rückströmleitung aufweist, durch welche überschüssiger Brennstoff unter der Steuerwirkung eines automatischen Ven tils abfliessen kann.
In diesem Fall strömt ein annähernd konstanter Strom von Über schüssigem Brennstoff durch eine Umleitung, welche zwei Punkte in der Steuervorrichtung verbindet, zwischen welchen eine annähernd konstante Druckdifferenz herrscht.
Die Einrichtung gemäss vorliegender Er findung unterscheidet sich von der genannten Ausführung dadurch, dass keine Umleitung vorgesehen ist und dass sie nicht an die Ver- wendung einer Pumpe mit variabler Förde rung gebunden ist.
Die Fig.1 und 2 der beiliegenden Zeich nung zeigen schematisch zwei Ausführungs beispiele des Erfindungsgegenstandes.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Einrichtung, die im allgemeinen der im genannten Patent Nr.585127 beschriebenen Einrichtung ent spricht. Mit u ist eine Pumpe der Schräg- scheibenbaüart mit 'bei konstanter Drehzahl variabler Förderung bezeichnet. Der Pumpe a sind flüssigkeitsbetätigbare Mittel zur auto- matisehen Änderung der Fördermenge von flüssigem Brennstoff zugeordnet.
Beim darge stellten Beispiel besitzen diese Mittel einen federbelasteten Koliben b, der gleitbar in einer zylindrischen Kammer c. angeordnet ist und der durch eine Stange<B>d</B> mit der winkelver stellbaren Sehrägscheibe e der Pumpe a ver bunden ist.. Das eine Ende der Kammer c steht über einem Kanal f mit einem zweiten Kanal g in Verbindung, der seinerseits mit einem dritten Kanal k in Verbindung steht. Der letztgenannte Kanal h dient zur Zufüh rung von Brennstoff vom Auslass der Pumpe a zu einer Mehrzahl von Wirbeldüsen i. Es könnte auch nur eine einzige solche Düse vor handen sein.
Der Kanal h wird nachfolgend Förderleitung der Pumpe genannt. Das an dere Ende der Kammer c steht. über einen weiteren Kanal ,j mit dem genannten zweiten Kanal g in Verbindung. Im Kanal g ist. eine Verengung l vorgesehen, und zwar an einer Stelle, die zwischen den Einmündungsstellen der Kanäle f und 7 in den Kanal g liegt.
Das nicht mit der Pumpenförderleitung li. verbun dene Ende des Kanals (g wird durch ein Ab lassventil k. gesteuert. Die Wirkungsweise der genannten flüssigkeitsbetätigbaren Mittel ist bekannt und braucht deshalb nicht weiter erläutert zu werden.
Es genügt, darauf hin zuweisen, dass der Kolben b sich unter der Wirkung des Flüssigkeitsdruckes im Sinne einer Verminderung der Pumpenfördermenge bewegt, wenn das Ablassventil k geöffnet ist, und im Sinne einer Erhöhung der Pumpen fördermenge, wenn (las Ablassventil 1i- geschlos sen ist.
Zwischen der Pumpe a und den Düsen i sind in der Pumpenförderleitung 1i. Mittel zur Steuerung der Pumpenförderung angeordnet. Diese Mittel sprechen auf den Flüssigkeits druck in der Pumpenförderleitung an sowie auf den atmosphärischen oder auf einen oder mehrere andere Drücke. Beim gezeigten Bei spiel besitzen die Steuermittel ein Gehäuse 7a,, in welchem drei Hauptkammern gebildet sind und das einen Einlass r- und einen Auslass s besitzt, welche mit der Pumpenförderleitung li in Verbindung stehen.
Die Kammer o ist. zylinderförmig und ihr eines Ende besitzt. eine Verbindungsöffnung 15 mit dem Gehäuseeinlass r. Innerhalb der Kammer o ist ein federbelasteter Ventilkolben t angeordnet, der sowohl drehbar als auch axial gleitbar in der Kammer angeordnet ist. Der Ventilkolben t kann mittels eines zum Beispiel von Hand betätigbaren Hebels tc, der am Ventilsehaft -v angreift, gedreht wer den.
Axiale Verschiebung des Ventilkolbens t erfolgt in der einen Richtung automatisch durch Flüssigkeitsdruek, wie dies im nach folgenden beschrieben wird, und in der an dern Riehtung durch eine Druckfeder ir, welche am Ventilschaft. -t, angreift.
Neben der zylindrischen Kammer o ist eine weitere Kammer angeordnet, die durch eine biegsame Membran x in zwei Abteile p1, p2 unterteilt ist. Die 1Tembran x ist durelt eine Zugfeder y belastet. Das Abteil p1 steht durch einen Kanal z mit der zylindrischen Kammer o in Verbindung, während das andere Abteil h.> mit dem Gehäiuseauslass s in Verbindung steht. Ferner steht (las Abteil p2 durch eine Öffnung ?, ebenfalls mit der Kammer o in Verbindung.
Der Durchfluss durch diese Öffnung ? wird durch einen Einschnitt. 3 am Rande des Ventilkolbens t so gesteuert, dass die Durchlassquerschnittsfläehe durch Drehen und axiales Verschieben des Ventilkolbens t verändert werden kann. Die Membran x ist somit der Differenz der Flüssigkeitsdrücke auf der Einlass- und der Auslassseite des Ven tilkolbens t ausgesetzt.
Die Ausbiegung der Membran, die als Folge dieser Drticl@differetiz auftritt, wird zur Betätigung des Hebels -1 benützt, welcher (las Ablassventil k trägt. Der Hebel :T ist entgegen der Wirkung einer Feder 5 mittels eines Stössels 6 an der --Nletti- bra.n x betätigbar.
Ein Kanal 7 verbindet. die Kammer q mit der Atmosphäre. In dieser Kammer ist ferner eine barometrische Vorrichtung 8 angeordnet, welche durch eine Anzahl auf atmosphärischen Druck ansprechende Dosen. gebildet wird. Die barometrische Vorrichtung 8 dient zum axia- len Bewegen des Ventilkolbens t bei Änderuin- gen des Atmosphärendruckes. Zu diesem Zweck stehen die beiden Enden der Kammer o durch einen engen Durchlass 10 miteinander in Verbindung.
Der Durchlass 10 ist mit einem einstellbaren Drosselorgan 11 versehen und dient zur Zuführung von Brennstoff vom Ctehäuseeinlass r zum entfernteren Kammer ende. Dieses Kammerende steht ferner mit einem Auslasskana.l 12 in Verbindung, der durch ein zweites Ablassventil 13 gesteuert wird, das von einem Hebel 11 getragen wird. Der letztere wird durch die barometrische Vorrichtung 8 betätigt.
Der Teil des Gehäuses ia, in dem das zweite Ablassventil 13 ange ordnet ist, ist von den Kammern<I>o,</I> p1, p2, <I>q</I> getrennt und durch einen Kanal 9 mit dem Einlasskanal hl der Pumpe verbunden. Die zylindrische Kammer o ist durch die Öffnung 15 mit dem Gehäuseeinlass r in Verbindung. Die Querschnittsfläche der Öffnung 15 kann durch ein Schliessorgan, das auf dem Ventil schaft v angeordnet ist, verändert werden.
Die Wirkung der beschriebenen Steuer mittel der Pumpe hängen von der Differenz der auf den beiden Seiten der Membran x herrschenden Driicke ab. Eine Ausbiegung der Membran zufolge eines Überwiegens des im Abteil p1 herrschenden Druckes dient zur Be tätigung des Ablassventils k zwecks Änderung der Fördermenge der Pumpe ca.
Bei dem im genannten Patent beschrie benen Beispiel sind die beiden Kammer abteile p1, p"> durch eine Umwegleitung mit einander verbunden, welche eine verengte Öffnung aufweist. Beider beschriebenen Ein- riclit.ung der vorliegenden Art ist eine solche Umwegleitung nicht erforderlich und der ge- wünsehte Brennstoffüberscliuss zu den Düsen wird durch entsprechendes Einstellen des Einschnittes 3 im Kolben t, bezüglich der Öff nung 2 erreicht.
Den Düsen i ist eine Rückströmleitung 20 zugeordnet, welche von der Wirbelkammer der Düsen zu einer Leitung 21 führt, die mit. einer Leitung 22 verbunden ist. Die Lei tung 22 dient. der Rüekfülirung von über schüssigem Brennstoff von den Düsen i zu einem Sumpf 23. Anstatt in einen solchen Sumpf kann die Rückführung des Brennstoff überschusses auch in einen andern Teil der Einrichtung erfolgen, der mit der Pumpen einlassleitung hl verbunden ist.
In der - Lei tung 22 ist eine verengte Öffnung 24 vorge sehen, an welcher sich eine Druckdifferenz ausbilden kann; in dieser Leitung ist ferner ein Steuerorgan 25 irgendeiner bekannten Bauart zugeordnet. Beim' gezeichneten Bei spiel ist dieses Organ 25 ein Steuerschieber, der in einem Hohlkörper 26 angeordnet ist. Der Hohlkörper 26 ist durch eine Trennwand 27 unterteilt. Der Steuerschieber 25 ist dazu bestimmt, die zurückfliessende Brennstoff menge zu steuern. Das andere rechts von der Trennwand 27 liegende Hohlkörperabteil ist durch eine querliegende biegsame Membran 28 unterteilt.
Diese Membran 28 ist durch eine Feder 29 belastet und mittels einer Stange 30 mit dem Steuerschieber 25 verbunden. Die auf beiden Seiten der Membran 28 lie genden Abteile stehen je durch einen Kanal 31 mit. der Leitung 22 in Verbindung, und zwar auf 'beiden Seiten der verengten Öffnung 24. Der Steuerschieber 25 wird zwecks Änderung des Stromes durch Druckdifferenz an der Membran 28 betätigt.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Einrichtung wird den Düsen i mittels einer Pumpe 30 mit variabler Förderung Brennstoff durch eine von Hand einstellbare Drossel zugeführt. Die Pumpe entnimmt den Brennstoff einem Tank 31. In der zu den Düsen führenden Pumpen- förderleitung ist eine Steuervorrichtung an geordnet. Letztere weist in einem Teil 33 ein Drosselorgan 34 auf.
Das Drosselorgan 34 ist in einer Öffnung 3@5 axial bewegbar, und zwar mittels eines Hebels 36, der über eine Zahn stange und ein Zahnrad 37 wirkt. Die Ein lass- und die Auslassseite der Öffnung 35 stehen durch den Kanal 38 bzw. 39 mit den beiden Seiten einer biegsamen Membran 40 in einer Kammer 41 in Verbindung. Die Mem bran 40 spricht auf die Differenz der auf ihren beiden Seiten herrschenden Brennstoff drücke an. Die Membran 40 ist mittels einer Stange 42 mit dem Hebel 43 verbunden, der einen Ventilkörper 4=4 trägt.
Der letztere dient zur Steuerring der Ablassleitung des Servo mechanismus, der seinerseits die Pumpenför dermenge steuert. Durch die Ablassleitimg strömende Flüssigkeit gelangt durch die Lei tung 47 zurück zum Einlass der Pumpe.
Nach dem Passieren der Drossel strömt der Brennstoff durch die Leitung 48 zu den Düsen, wobei überschüssiger Brennstoff durch eine Rückströmleitung 49 zum Pumpeneinlass zurückströmt. Im Teil 50 ist ein Steuermittel für diese Rückströmung vorgesehen.
Das genannte Steuermittel weist ein Ven til 51 auf, das den Durchfluss durch eine Öffnung 52 steuern kann. In einer Leitung 53, welche zur Öffnung 52 führt, ist ein ver engter Durchlass 54 vorgesehen. Der Ventil körper 51 ist durch eine Stange 55 mit einem Kolben 56 verbunden, der in einer zylindri schen Kammer 57.angeordnet und durch eine Feder 58 belastet ist. Die beiden Enden der Kammer 57 sind auf den beiden Seiten des verengten Durchlasses 54 mit der Leitung 53 verbunden, und zwar mittels der Kanäle 59, 60.
Die Anordnung ist dabei derart, dass die Rückströmmenge von überschüssigem Brenn stoff durch die am Durchlass 54 vorhandene Druckdifferenz bestimmt ist.
Natürlich ist. die Erfindung nicht auf die beschriebenen Beispiele beschränkt, und wie schon erwähnt, kann die Steuerung der Strö mungsmenge zwischen Pumpe und Brenner düsen auch anders als durch Steuerung der Pumpenförderung erfolgen. So kann der Strom mittels einer Drossel in der Pumpen- förderleitung gesteuert werden, oder durch eine Drossel in einer Umwegleitung, wobei ein Teil des Brennstoffes von der Förderleitung abgezweigt wird.
In allen Fällen jedoch ist die Ausbildung so, dass der Rückstrom von überschüssigem Brennstoff in annähernd kon stanter Menge erfolgt, und zwar unter der Steuerwirkung des auf die Druckdifferenz in der Rückströmleitung ansprechenden Organes.
Pulp feed device for gas turbine plants. The subject of the present invention is. a fuel supply device for gas turbine systems, which has a pump for förde tion of liquid fuel in regulable ble amount to at least one vortex nozzle.
In such devices, it is known to provide means in order to be able to lead the nozzle of the machine fuel in larger quantities than its current operating state requires in order to maintain such a vortex in the nozzle or nozzles that there are quantities of all fuel supplied an effective division of the fuel into small droplets is guaranteed, the excess fuel being fed back to a fuel sump or the pump inlet through a return line.
The present invention aims to provide a device of the type mentioned which is improved over the known device.
According to the present invention, the means for regulating the amount of fuel to be fed to the nozzle are designed in such a way that they enable a variable fuel flow to the machine that is greater than the current operating state of the machine requires, with means being provided in a return line for the automatic control of the return flow of excess fuel to an almost constant amount.
In British Patent No. 585127, the application is filed. a fuel supply device described which has a pump. variable conveyance has to convey fuel to one or more vortex nozzles, which pump means for automatically controlling a liquid-actuated servo mechanism for changing the Pumpenför is assigned, while the servo mechanism has a return line through which excess fuel is under the control of an automatic Valve can flow off.
In this case, an approximately constant flow of excess fuel flows through a diversion which connects two points in the control device between which there is an approximately constant pressure difference.
The device according to the present invention differs from the embodiment mentioned in that no diversion is provided and that it is not tied to the use of a pump with variable delivery.
Figures 1 and 2 of the accompanying drawings show schematically two execution examples of the subject invention.
Fig. 1 shows schematically a device which speaks generally ent of the device described in said patent number 585127. With u a pump of the swash plate type is designated with 'at constant speed variable delivery. The pump a is assigned liquid-actuatable means for automatically changing the delivery rate of liquid fuel.
In the example shown, these means have a spring-loaded piston b which is slidable in a cylindrical chamber c. is arranged and which is connected by a rod <B> d </B> with the winkelver adjustable viewing disc e of the pump a .. One end of the chamber c is connected via a channel f to a second channel g, which in turn is in communication with a third channel k. The last-mentioned channel h is used to supply fuel from the outlet of the pump a to a plurality of vortex nozzles i. There could also be just a single such nozzle.
The channel h is hereinafter referred to as the delivery line of the pump. The other end of the chamber c is. via a further channel, j connected to said second channel g. In channel g is. a constriction l is provided, namely at a point which lies between the confluence points of the channels f and 7 in the channel g.
Not with the pump delivery line left. connected end of the channel (g is controlled by a discharge valve k. The mode of action of the fluid-actuated means mentioned is known and therefore does not need to be explained further.
It is sufficient to point out that the piston b moves under the action of the fluid pressure in the sense of a decrease in the pump delivery rate when the drain valve k is open, and in the sense of an increase in the pump delivery rate when (let the drain valve 1i- closed .
Between the pump a and the nozzles i are in the pump delivery line 1i. Means for controlling the pump delivery are arranged. These means respond to the liquid pressure in the pump delivery line and to the atmospheric or to one or more other pressures. In the example shown, the control means have a housing 7a, in which three main chambers are formed and which has an inlet r and an outlet s which are connected to the pump delivery line li.
The chamber o is. cylindrical and has one end. a connection opening 15 with the housing inlet r. A spring-loaded valve piston t is arranged within the chamber o and is arranged both rotatably and axially slidably in the chamber. The valve piston t can be rotated by means of a, for example, manually operable lever tc which engages the valve stem -v.
Axial displacement of the valve piston t takes place automatically in one direction by fluid pressure, as will be described below, and in the other direction by a compression spring ir which is attached to the valve stem. -t, attacks.
In addition to the cylindrical chamber o, there is another chamber which is divided into two compartments p1, p2 by a flexible membrane x. The 1 membrane x is loaded by a tension spring y. The compartment p1 communicates with the cylindrical chamber o through a channel z, while the other compartment h.> Communicates with the housing outlet s. Furthermore, (read compartment p2 through an opening ?, also communicates with chamber o.
The flow through this opening? is through an incision. 3 controlled at the edge of the valve piston t in such a way that the passage cross-sectional area can be changed by rotating and axially displacing the valve piston t. The membrane x is thus exposed to the difference in the fluid pressures on the inlet and outlet side of the valve piston t.
The deflection of the membrane, which occurs as a result of this Drticl @ differetiz, is used to actuate the lever -1, which carries the drain valve k. The lever: T is against the action of a spring 5 by means of a plunger 6 on the --Nletti - bra.nx can be operated.
A channel 7 connects. the chamber q with the atmosphere. In this chamber there is also arranged a barometric device 8, which by means of a number of cans responsive to atmospheric pressure. is formed. The barometric device 8 is used to axially move the valve piston t when the atmospheric pressure changes. For this purpose, the two ends of the chamber o are connected to one another through a narrow passage 10.
The passage 10 is provided with an adjustable throttle element 11 and serves to supply fuel from the housing inlet r to the distal end of the chamber. This chamber end is also connected to an outlet duct 12, which is controlled by a second drain valve 13 which is carried by a lever 11. The latter is operated by the barometric device 8.
The part of the housing ia in which the second drain valve 13 is arranged is separated from the chambers <I> o, </I> p1, p2, <I> q </I> and by a channel 9 with the inlet channel connected to the pump. The cylindrical chamber o is in communication with the housing inlet r through the opening 15. The cross-sectional area of the opening 15 can be changed by a closing member which is arranged on the valve stem v.
The effect of the described control means of the pump depend on the difference in the pressures prevailing on the two sides of the membrane x. A deflection of the membrane as a result of the prevailing pressure in the compartment p1 is used to actuate the drain valve k in order to change the delivery rate of the pump approx.
In the example described in the cited patent, the two chamber compartments p1, p "> are connected to one another by a detour line which has a narrowed opening. In the described device of the present type, such a detour line is not necessary and the ge Desired fuel overflow to the nozzles is achieved by appropriately adjusting the incision 3 in the piston t with respect to the opening 2.
A return flow line 20 is assigned to the nozzles i, which leads from the swirl chamber of the nozzles to a line 21, which with a line 22 is connected. The line 22 is used. the return of excess fuel from the nozzles i to a sump 23. Instead of returning to such a sump, the excess fuel can also be returned to another part of the device which is connected to the pump inlet line hl.
In the line 22, a narrowed opening 24 is provided, at which a pressure difference can develop; In this line a control member 25 of any known type is also assigned. In the case of the 'drawn game, this organ 25 is a control slide which is arranged in a hollow body 26. The hollow body 26 is divided by a partition wall 27. The control slide 25 is intended to control the amount of fuel flowing back. The other hollow body compartment lying to the right of the partition wall 27 is divided by a transverse flexible membrane 28.
This membrane 28 is loaded by a spring 29 and connected to the control slide 25 by means of a rod 30. The lying on both sides of the membrane 28 compartments are each through a channel 31 with. the line 22 in connection, on both sides of the narrowed opening 24. The control slide 25 is actuated for the purpose of changing the flow by the pressure difference on the membrane 28.
In the device shown in FIG. 2, fuel is fed to the nozzles i by means of a pump 30 with variable delivery through a manually adjustable throttle. The pump takes the fuel from a tank 31. A control device is arranged in the pump delivery line leading to the nozzles. The latter has a throttle member 34 in a part 33.
The throttle member 34 is axially movable in an opening 3 @ 5, by means of a lever 36 which rod and a gear 37 acts via a tooth. The inlet and outlet sides of the opening 35 are in communication with the two sides of a flexible membrane 40 in a chamber 41 through the channel 38 and 39, respectively. The membrane 40 responds to the difference in the fuel pressures prevailing on both sides. The membrane 40 is connected by means of a rod 42 to the lever 43 which carries a valve body 4 = 4.
The latter serves as the control ring for the drain line of the servomechanism, which in turn controls the pump delivery rate. Liquid flowing through the outlet conduit passes through conduit 47 back to the inlet of the pump.
After passing the throttle, the fuel flows through the line 48 to the nozzles, with excess fuel flowing back through a return line 49 to the pump inlet. A control means for this backflow is provided in part 50.
Said control means has a valve 51 which can control the flow through an opening 52. In a line 53 which leads to the opening 52, a ver narrowed passage 54 is provided. The valve body 51 is connected by a rod 55 to a piston 56 which is arranged in a cylindri's chamber 57 and is loaded by a spring 58. The two ends of the chamber 57 are connected to the line 53 on the two sides of the narrowed passage 54, specifically by means of the channels 59, 60.
The arrangement is such that the return flow of excess fuel is determined by the pressure difference present at the passage 54.
Of course is. the invention is not limited to the examples described, and as already mentioned, the control of the flow rate between the pump and burner nozzle can also be done differently than by controlling the pump delivery. The flow can thus be controlled by means of a throttle in the pump delivery line, or by means of a throttle in a detour line, with part of the fuel being branched off from the delivery line.
In all cases, however, the design is such that the return flow of excess fuel takes place in an approximately constant amount, under the control effect of the organ responding to the pressure difference in the return flow line.