CN102829488A - 装有分流器组件的燃烧器燃料控制系统 - Google Patents

装有分流器组件的燃烧器燃料控制系统 Download PDF

Info

Publication number
CN102829488A
CN102829488A CN2012101918238A CN201210191823A CN102829488A CN 102829488 A CN102829488 A CN 102829488A CN 2012101918238 A CN2012101918238 A CN 2012101918238A CN 201210191823 A CN201210191823 A CN 201210191823A CN 102829488 A CN102829488 A CN 102829488A
Authority
CN
China
Prior art keywords
port
piston
flow divider
pressure
fuel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012101918238A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102829488B (zh
Inventor
E.齐林斯基
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honeywell International Inc
Original Assignee
Honeywell International Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honeywell International Inc filed Critical Honeywell International Inc
Publication of CN102829488A publication Critical patent/CN102829488A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102829488B publication Critical patent/CN102829488B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K5/00—Feeding or distributing other fuel to combustion apparatus
    • F23K5/02—Liquid fuel
    • F23K5/06—Liquid fuel from a central source to a plurality of burners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C7/00—Features, 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
    • F02C7/22—Fuel supply systems
    • F02C7/228—Dividing fuel between various burners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K5/00—Feeding or distributing other fuel to combustion apparatus
    • F23K5/02—Liquid fuel
    • F23K5/14—Details thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K5/00—Feeding or distributing other fuel to combustion apparatus
    • F23K5/02—Liquid fuel
    • F23K5/14—Details thereof
    • F23K5/147—Valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N1/00—Regulating fuel supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K2900/00—Special features of, or arrangements for fuel supplies
    • F23K2900/05001—Control or safety devices in gaseous or liquid fuel supply lines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23K—FEEDING FUEL TO COMBUSTION APPARATUS
    • F23K2900/00—Special features of, or arrangements for fuel supplies
    • F23K2900/05141—Control or safety devices in liquid fuel supply line
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/0318—Processes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/0318—Processes
    • Y10T137/0324—With control of flow by a condition or characteristic of a fluid
    • Y10T137/0363—For producing proportionate flow
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/2496—Self-proportioning or correlating systems
    • Y10T137/2514—Self-proportioning flow systems
    • Y10T137/2521—Flow comparison or differential response
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/2496—Self-proportioning or correlating systems
    • Y10T137/2514—Self-proportioning flow systems
    • Y10T137/2521—Flow comparison or differential response
    • Y10T137/2524—Flow dividers [e.g., reversely acting controls]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/2496—Self-proportioning or correlating systems
    • Y10T137/2559—Self-controlled branched flow systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Feeding And Controlling Fuel (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)
  • Multiple-Way Valves (AREA)

Abstract

本发明涉及装有分流器组件的燃烧器燃料控制系统。一种分流器组件，包括分流阀和平衡阀。分流阀包括被设置用于接收燃料流的分流腔和设置在分流腔内的活塞装置，并且活塞装置被选择性定位以用于将分流腔内的燃料流分流至第一分流阀端口和第二分流阀端口内。平衡阀被流体连接至分流阀并且被设置用于接收第一部分燃料流和第二部分燃料流。平衡阀包括平衡腔和设置在平衡腔内的平衡装置，并且平衡装置被选择性定位以用于以第三压力将第一部分燃料流引入第一平衡腔端口并且以第四压力将第二部分燃料流引入第二平衡腔端口，从而使第一压力约等于第二压力。

Description

装有分流器组件的燃烧器燃料控制系统
技术领域
本发明主要涉及用于燃气涡轮发动机燃烧器的燃料控制系统，并且更具体地涉及燃料控制系统中的分流器组件。
背景技术
燃气涡轮发动机可以包括将燃料输送至燃烧器各个部分的多组喷嘴和相关回路。具体地，燃料控制系统用于将燃料流从一个或多个燃料源分配至燃气涡轮发动机内选定的喷嘴回路。通常，燃料控制系统包括输送指定量的待燃烧总燃料流的计量功能以及用可预测的方式在各条喷嘴回路中分配计量流量的分流器组件。
常规分流器组件可能难以保持向各条喷嘴回路的预定分配，特别是在与发动机从启动到最大功率的发动机工作状态相关联的计量流速和下游喷嘴背压的整个范围上更难保持。这些系统的准确度也经常受限于单元之间的喷嘴背压不可避免的波动和特殊情况下例如喷嘴阻塞引起的喷嘴背压不可避免的波动。分流功能准确度方面的缺点能够导致非最优的燃烧器性能。常规分流器组件另外的缺点是与执行该分流相关联的特别是在高流量条件下的累积压力损失。产生的更大的上游燃料压力增加了发动机主燃料泵上的负荷，这需要从发动机中提取更多的功率以运行该泵并且提高了系统燃料的温度。
因此，希望提供一种装有分流器组件的燃料控制系统，该分流器组件无需建立过高的系统压力即可与流速和压力变化无关地向燃烧器喷嘴提供可靠和准确的燃料分配。而且，本发明其他的期望特征和特性将根据以下结合附图和本发明的该背景技术部分对本发明的详细说明和所附权利要求而变得易于理解。
发明内容
根据示范性实施例，提供了一种分流器组件。该组件包括分流阀和平衡阀。分流阀包括被设置用于接收燃料流的分流腔，分流腔包括第一分流阀端口和第二分流阀端口，分流阀还包括设置在分流腔内的的活塞装置，并且该活塞装置被选择性定位以用于将分流腔内的燃料流分流，从而将第一部分燃料流引入第一分流阀端口并且将第二部分燃料流引入第二分流阀端口。平衡阀被流体地连接至分流阀并且被设置用于接收处于第一压力的第一部分燃料流和处于第二压力的第二部分燃料流。平衡阀包括平衡腔，平衡腔包括第一平衡腔端口和第二平衡腔端口，平衡阀还包括设置在平衡腔内的平衡装置，并且该平衡装置被选择性定位以用于以第三压力将第一部分燃料流引入第一平衡腔端口并且以第四压力将第二部分燃料流引入第二平衡腔端口，从而使第一压力约等于第二压力。
根据示范性实施例，提供了一种用于利用第一喷嘴、第二喷嘴和第三喷嘴向燃烧器提供燃料的方法。所述方法包括以下步骤：将燃料流供应入分流阀内；在分流阀中将燃料流按预定比例分为第一部分和第二部分，第一部分和第二部分均有压力；将第一部分和第二部分引入平衡阀内；在平衡阀内平衡第一部分和第二部分的压力；将第一部分引至第一喷嘴；以及将第二部分引至第二喷嘴和第三喷嘴中的至少一者。
附图说明
以下结合所附的附图来介绍本公开，其中相同的附图标记表示相同的部件，并且其中：
图1是根据示范性实施例用于燃气涡轮发动机燃烧器的示范性燃料控制系统的简化方块图；
图2是根据示范性实施例在图1的燃料控制系统中的分流器组件处于第一位置时的示意性截面图；
图3是根据示范性实施例在图1的燃料控制系统中的分流器组件处于第二位置时的示意性截面图；
图4是根据示范性实施例在图1的燃料控制系统中的分流器组件处于第三位置时的示意性截面图；
图5是根据示范性实施例示出了图2-4中分流器组件的加压性能的曲线图。
具体实施方式
以下的详细说明本质上仅仅是示范性的而并不是为了限制本发明或者本发明的应用和用途。如本文中所用，词语“示范性”是指“用作示例、实例或说明”。因此，本文中描述为“示范性”的任何实施例都不必被解读为相对于其它实施例是优选的或有利的。本文中介绍的所有实施例都是示范性实施例，提供给本领域技术人员以使其能够制造或利用本发明而并不是为了限制本发明由权利要求确定的保护范围。而且，也并不意味着应该受到在先前的技术领域、背景技术、发明内容或以下的具体实施方式中给出的任何明示或隐含的理论的约束。
概括地说，本文中讨论的示范性实施例涉及用于向燃气涡轮发动机燃烧器输送燃料的燃料控制系统。燃料控制系统包括在燃烧器的燃料喷嘴之间，特别是在主喷嘴、非加浓先导喷嘴和加浓先导喷嘴之间选择性分配燃料的分流器组件。在一个示范性实施例中，分流器组件包括首先按预定比例在主喷嘴和先导喷嘴之间划分燃料的分流阀。流动平衡阀在分流阀下游并且平衡被分配燃料流的压力同时保持来自分流阀的预定比例。流动平衡阀进一步包括弹簧元件，其保持分流阀下游的最小加压并且在发动机大功率状态下允许两个平衡阀元件都随着流量增加而打开以最小化穿过该阀的压力损失。用于先导喷嘴的燃料部分随后被引导返回分流阀并且被选择性地细分到向非加浓先导喷嘴和加浓先导喷嘴输送燃料的回路内。
图1是根据示范性实施例用于燃气涡轮发动机180的燃烧器182的示范性燃料控制系统100的简化方块图。燃气涡轮发动机180可以是例如具有任意数量的风扇、压缩机、涡轮机等装置用于从燃烧的燃料中提取能量的航空器发动机。燃料控制系统100可以包括燃料罐110、燃料供给和计量组件120以及分流器组件130。分流器组件130被进一步连接至安装在燃烧器182的燃烧室内的至少两组喷嘴142和144。在一个示范性实施例中，喷嘴142和144可以特征化为主喷嘴142和先导喷嘴144。先导喷嘴144可以进一步分组为加浓先导喷嘴146和非加浓先导喷嘴148。燃料控制系统100进一步包括连接至燃料供给和计量组件120以及分流器组件130的控制器150用于控制燃料控制系统100的操作，正如以下更详细介绍的那样。
在操作期间，燃料供给和计量组件120根据由控制器150提供的控制信号向分流器组件130提供抽取自燃料罐110的计量数量的燃料。分流器组件130随后根据由控制器150提供的控制信号将接收自燃料供给和计量组件120的计量燃料在主喷嘴142、增浓先导喷嘴146和非增浓先导喷嘴148之间分配。尽管并未示出，但是燃料供给和计量组件120可以包括适合用于以这种方式向燃烧器182提供计量燃料的各种部件，包括但不限于一个或多个增压泵、高压泵、过滤器、旁通阀、计量阀、加压阀等。另外，在某些实施例中，燃料供给和计量组件120可以分为供给组件和计量组件。
燃料流在主喷嘴142、增浓先导喷嘴146和非增浓先导喷嘴148之间的预定分配可以是发动机状态或需求的函数。例如，在初始启动期间，可能期望将大部分的燃料流引导至增浓先导喷嘴146以在燃烧器182内引发点火。随着启动继续，可以增加送往非增浓先导喷嘴148的燃料流的比例。而且，在正常的工作状态期间，燃料流可以更加平均地分配在主喷嘴142、增浓先导喷嘴146和非增浓先导喷嘴148之间，并且在大功率工作期间，可以将更大的比例分配至主喷嘴142。控制器150通常根据操作人员指令、发动机状态和/或发动机反馈来提供用于期望分配的信号。
图2是根据示范性实施例在图1的燃料控制系统100中的分流器组件130处于第一位置时的示意图。分流器组件130主要包括位于壳体202内的分流阀220和平衡阀270。尽管图2示出了位于单个壳体202内的分流阀220和平衡阀270，但是在另一些实施例中，分流阀220和平衡阀270可以分开到单独的壳体内。分流器组件130如下所述进一步包括多条回路208,210,212,214,216和218以实现分流器组件130的入口204,分流阀220,平衡阀270和最终的喷嘴142和144之间的流体连通。
在一个示范性实施例中，分流阀220可以是筒形阀或滑阀类型阀，其包括成形在壳体202内的空腔222和活塞装置250。空腔222通常是由端壁224和226以及侧壁228和230界定的纵向通道。侧壁228和230进一步界定出多个端口234,236,238,240,242和244，它们在打开时实现燃料从分流阀220流入或流出，正如以下更详细介绍的那样。
活塞装置250由安装在杆258上的活塞252,254和256构成。在一个示范性实施例中，活塞252,254和256相对于彼此固定在杆258上以将空腔222分为第一、第二、第三和第四空腔部分260,262,264和266。具体地，第一空腔部分260被界定在第一活塞252和端壁224之间；第二空腔部分262被界定在第一活塞252和第二活塞254之间；第三空腔部分264被界定在第二活塞254和第三活塞256之间；还有第四空腔部分266被界定在第三活塞256和端壁226之间。
杆258以及活塞252,254和256被设置用于在空腔222内平移以使活塞252,254和256在预定位置覆盖和露出端口234,236和240以将燃料输送至期望的下游部件例如一个或多个主喷嘴142、增浓先导喷嘴146和非增浓先导喷嘴148的组合。在图2的图示和以下讨论的内容中，活塞装置250的位置是参照距离300进行描述，距离300是端口236的第一边缘和第二活塞254之间的距离。以下更加详细地介绍活塞装置250的位置和得到的燃料流。
回路208和210将分流阀220的第二空腔部分262流体连接至平衡阀270。平衡阀270可以是筒形阀或滑阀类型阀，其包括由端壁274和276以及侧壁278和280构成的纵向空腔272。在图示的实施例中，端口282和284分别被界定在端壁274和276内，并且端口286,287和288被界定在侧壁278内。平衡装置290位于空腔272内以将空腔272分为第一空腔部分302、第二空腔部分304和中间的第三中间空腔部分306。第一空腔部分302由平衡装置290和端壁274界定，第二空腔部分304由平衡装置290和端壁276界定，并且第三空腔部分306被界定为平衡装置290内的区域。
平衡阀270中的平衡装置290由通过弹簧元件296连接在一起的第一元件292和第二元件294构成。如图所示，第一元件292和第二元件294可以单独和共同地在空腔272内平移。具体地，弹簧元件296促使第一元件292和第二元件294彼此远离以使第一元件292和第二元件294各自可以克服或者借助弹簧元件296而相对于彼此平移。第一元件292和第二元件294可以通过弹簧元件296被各自偏置彼此远离，直到被压靠在相应的端壁274和276为止。另外，第一元件292和第二元件294可以朝向彼此偏置(例如克服弹簧元件296的作用力)，直到间隙298被关闭并且第一元件292和第二元件294彼此接触为止。第一元件292和第二元件294以及弹簧元件296还可以在空腔272内一起平移。如图2所示和以下的讨论所述，第一元件292和第二元件294滑动以覆盖和露出端口286和288。
当端口286至少部分露出时，回路212如上所述将平衡阀270中的第一空腔部分302流体连接至燃烧器182的主喷嘴142。当端口288至少部分露出时，回路214如上所述将平衡阀270中的第二空腔部分304流体连接至分流阀220的第三空腔部分264。端口287在所有的平衡装置工作位置都打开并且将中间空腔306流体连接至回路213，回路213接下来连接至回路214。
根据活塞254和256的位置，分流阀220中的第三空腔部分264通过端口240和242选择性地与回路216和218流体连通。通过端口242流入回路218内的燃料被输送至增浓先导喷嘴146，并且通过端口240流入回路216内的燃料被输送至非增浓先导喷嘴148。
既然已经介绍了燃料分流器组件130内的整体结构和燃料流动路径，现在就讨论关于分流阀220和平衡阀270的更多操作细节。在以下的说明内容中，下面的简写被用于表示各种参考压力和流速：
P22     入口204处的压力
WfN     入口204处的流速
WfNm     回路208和212内的主喷嘴流速
WfNp     回路210和214内的先导喷嘴流速
PMm'     回路208内的主喷嘴流压力
PMp'     回路210内的先导喷嘴流压力
PMm     主喷嘴142处的压力
PMp     回路214内的先导喷嘴流压力
WfNpne    非增浓先导喷嘴148处的流速
PMpne    非增浓先导喷嘴148处的压力
WfNpe    增浓先导喷嘴146处的流速
PMpe     增浓先导喷嘴146处的压力。
如上所述，分流器组件130通过入口204从燃料供给和计量组件120接收燃料。入口204在端口244处流体连接至分流阀220以使燃料首先以压力(P22)和流速(WfN)流入空腔222的第二空腔部分262内。第二空腔部分262根据活塞装置250的位置通过端口234和236被流体连接至回路208和210之一或两者。如图2所示，第一活塞252被设置用于选择性地阻塞全部或部分端口234，且第二活塞254被设置用于选择性地阻塞全部或部分端口236。由于第一活塞252的位置被相对于第二活塞254的位置固定，因此活塞252和254一起移动以使得当第一活塞252移动以覆盖端口234时(例如沿图2的右手方向移动以增加距离300)，第二活塞254露出端口236。通常，端口234和236以及活塞252和254是相同的尺寸和形状，以使移动活塞252和254导致端口234和236以大小相等的相反量打开和关闭。换句话说，活塞252可以被定位成至少部分阻塞端口234，而活塞254可以被定位成至少部分阻塞端口236。在任何的指定位置，端口234的未阻塞部分就对应于端口236的已阻塞部分，反之亦然。而且，阻塞或未阻塞横截面积的任何改变都会分别导致未阻塞或阻塞横截面积的相应改变。
因此，通过定位活塞装置250，分流阀220即可通过端口234以压力(PMm')将第一部分(WfNm)的燃料(“主喷嘴燃料”或“基本/主回路”)分配至回路208并且通过端口236以压力(PMp')将第二部分(WfNp)的燃料(“先导喷嘴燃料”或“辅助/先导回路”)分配至回路210。在图2所示的位置，第一活塞252和第二活塞254被定位成使得约有50%的燃料流过端口234并且约有50%的燃料流过端口236。但是，活塞装置250可以移动以按任意需要的百分比数量例如40%/60%、30%/70%等来分配燃料流。如上所述，控制器150可以根据工作状态、发动机反馈或操作人员控制提供信号以将活塞装置250平移到任意位置从而向喷嘴142和144提供所需比例的燃料。但是，如上所述，先导喷嘴燃料和主喷嘴燃料并不是直接就从分流阀220输送至喷嘴142和144。
同样如图2所示，分流阀220可以包括用于根据来自控制器150(图1)的指令定位活塞装置250的传感器261和致动器267。在一个示范性实施例中，传感器261可以是线性可变差分变压器(LVDT)。在图2所示的实施例中，LVDT 261被连接至活塞装置250具体连接到活塞252以确定活塞装置250的位置。LVDT 261可以向控制器150(图1)提供活塞装置250在空腔222内的位置指示。致动器267例如可以是根据来自控制器150的控制信号调整空腔部分260和267内压力并因此调整活塞装置250位置的电液伺服阀(EHSV)。因此，LVDT 261和EHSV 267协作以将活塞装置150保持或调节在适当的位置用于将所需比例的燃料输送至选定的喷嘴142,146和/或148，正如以下介绍的那样。也可以提供其他的传感器和控制机构。
回路208通过端口282将主喷嘴燃料输送至平衡阀270，并且回路210通过端口284将先导喷嘴燃料输送至平衡阀270。具体地，主喷嘴燃料被引导至第一空腔部分302且先导喷嘴燃料被引导至第二空腔部分304。
平衡阀270用于平衡先导喷嘴燃料和主喷嘴燃料的压力以及独立于总燃料量(例如WfN)并且独立于下游压力的波动(例如PMm、PMp、PMpne和PMpe的改变)保持来自于分流阀220的预定分流。如上所述，平衡装置290包括通过弹簧元件296沿相反方向偏置的两个元件292和294。由于元件292和294可以与弹簧元件296一起在空腔272内平移，因此空腔302和304内的压力得以平衡。换句话说，由于元件292和294的横截面积基本相同，因此在一个空腔部分302或304内的压力升高就会迫使平衡装置290偏向另一个空腔部分304或302，直到压力平衡为止(例如直到压力PMm'和PMp'平衡为止)。由此，既然分流阀下游的流体压力相等，那么通过端口234和236的流体流量(例如WfNm和WfNp)作为总流量(WfN)的百分比就直接取决于端口234和236的开放面积之间的关系。在如前所述设立的这种面积关系的情况下，百分比分流是分流阀位置的直接和线性函数，独立于总流量(WfN)、喷嘴回路背压(PMm、PMp、PMpne和PMpe)的大小和下游约束的改变。在另一些实施例中，端口234和236开放面积之间的关系可以是非线性的。
除了保持流量分配(WfNm对WfNp)和平衡压力(PMm'和PMp')以外，平衡阀270还通过保持回路208和/或210内的最低燃料压力来保持用于在流动喷嘴回路内的最小加压。这种压力势在给辅助的并联流动回路例如用于冷却流或促动流的那些回路提供动力方面是有用的。弹簧元件296以预定的作用力偏置元件292和294。在主回路和先导回路之一或两者中的非流动状态期间，例如发动机关闭或者端口234或236被分流阀220覆盖时，弹簧元件296偏置元件292和294靠向相应的端壁274和276以封闭端口286和288之一或两者。但是，当在主回路和先导回路中任一者内引发流动时，回路208内的压力(PMm')或回路210内的压力(PMp')分别升高，直至相对于通过回路213和端口287连通至平衡阀270的中间空腔306的下游先导回路压力(PMp)足够大为止，以克服预定的弹簧作用力，从而克服弹簧平移元件292或294以打开端口286或288。弹簧元件296的预定作用力用这种方式提供相对于下游先导喷嘴回路压力(PMp)的最小上游加压。在一个示范性实施例中，最小加压可以是例如20psid。随着主回路和先导回路内的流量水平增加，元件292和294继续克服弹簧元件296平移，进一步打开端口286和288直至关闭间隙298的极限状态。用这种方式，以高流量通过平衡阀270的压力损失被最小化以避免过度加压上游部件。而且，一旦间隙298关闭，元件292和294就连接以消除弹簧作用力的作用并且形成动态活动性较差的平衡式阀件270。
同样地，在主回路和先导回路都有流动时，回路208内的平衡阀270入口处的主压力(PMm')等于平衡阀270入口处的先导压力(PMp')。另外，回路208中的主流速(WfNm)等于回路212中的主流速(WfNm)，并且回路210中的先导流速(WfNp)等于回路214中的先导流速(WfNp)。在分流阀220下游的整个分流器组件130中保持主流速和副流速(WfNm与WfNp)的比例。
如上所述，主喷嘴燃料流过回路212并且从分流器组件130流出到达主喷嘴142。先导喷嘴燃料流过回路214到达平衡阀270的第三空腔部分264。在平衡阀270内，活塞254被定位在活塞杆258上以选择性地覆盖和露出端口240。活塞254被具体定位成提供作为非增浓先导燃料(WfNpne)送往回路216的和作为增浓先导燃料(WfNpe)送往回路218的先导燃料(WfNp)的期望比例。用这种方式，控制器150(图1)即可根据反馈、工作状态和/或操作人员的控制在必要时或按照期望向增浓先导喷嘴146提供更多数量的燃料。
尽管并未示出，但是第二平衡阀可以设置在分流阀220以及先导喷嘴146和148之间。在一个实施例中，第二流动平衡阀可以具有类似于流动平衡阀270的结构和功能并且平衡先导喷嘴流动回路216和218内的压力(例如PMpne和PMpe)以保持增浓先导喷嘴146和非增浓先导喷嘴148之间的预定燃料分配。
图3和图4中示出了其他的位置。例如，如图3所示，活塞装置250被定位成使得第一活塞252完全覆盖端口234从而使100%的燃料(WfN)都流入回路210内(例如作为WfNp)以随后提供给先导喷嘴144。同样如图3所示，第二活塞254被定位成使等量的燃料流入用于非增浓先导喷嘴148的回路216和用于增浓先导喷嘴146的回路218内。同样如图3所示，由于回路208内的零流量，因此平衡阀270中的元件292被关闭，由弹簧296偏置压向端壁274。在图4中，装置250被定位成使得第一活塞252完全覆盖端口234从而使100%的燃料(WfN)都流入回路210内以随后提供给增浓先导喷嘴146。但是，与图3相比，图4中的第二活塞254被定位成使第二活塞254覆盖通往非增浓先导喷嘴148的端口240并且100%的燃料(WfN)都被引入用于增浓先导喷嘴146的回路218内(例如作为WfNpe)。
图5是示出了分流器组件例如图2-4中的分流器组件的加压性能的曲线图，附图2-4也会在下文中被参照。在图5中，压力在垂直轴上表示并且先导回路和主回路之间的分流(表达为先导回路流量(WfNp)相对于总流量(WfN)的百分比)在水平轴上表示。示出了用于最大总计量流量情况510和中等总计量流量情况530的代表性数据。曲线512将回路210内先导流压力(PMp')的改变表示为先导流百分比的函数。曲线514将喷嘴142处的主流动压力(PMm)的改变表示为先导流百分比的函数。曲线516将回路214内先导流压力(PMp)的改变表示为先导流百分比的函数。如图所示，回路210内的先导流压力(PMp')和回路214内的先导流压力(PMp)之间的差异至少对应于由平衡阀270实现的最小加压，但是在显示的工作包络内的任意点都不会比两个下游的喷嘴生成的背压(PMp或PMm)中较大者超出显著较大的量。类似地，曲线532将回路210内先导流动压力(PMp')的改变表示为先导流百分比的函数。曲线534将喷嘴142处的主流动压力(PMm)的改变表示为先导流百分比的函数。曲线536将回路214内先导流压力(PMp)的改变表示为先导流量百分比的函数。如图所示，回路210内的先导流动压力(PMp')和回路214内的先导流动压力(PMp)之间的差异至少对应于由平衡阀270实现的最小加压，但是在显示的工作包络内的任意点都不会比两个下游的喷嘴生成的背压(PMp或PMm)中较大者超出显著较大的量。
因此，提供了一种装有分流器组件的流量控制系统。分流阀首先按预定比例在主喷嘴和先导喷嘴之间划分燃料。流动平衡阀在分流阀下游并且平衡被分配燃料流的压力同时保持来自分流阀的预定比例。流动平衡阀进一步包括弹簧元件以保持分流阀下游的最小加压并最小化高流量状态下的过分的压力损失。用于先导喷嘴的燃料部分随后被引导返回分流阀并且选择性地细分到向非加浓先导喷嘴和加浓先导喷嘴输送燃料的回路内。在一个示范性实施例中，分流器组件被设置在单个壳体内以独立于总流量大小和下游的压力波动地按可预测的比例在主燃料喷嘴、非加浓先导燃料喷嘴和加浓先导燃料喷嘴之间分配燃料。
尽管已经在以上的本发明详细说明中给出了至少一个示范性实施例，但是应该意识到还存在大量的变形。还应该意识到一个或多个示范性的实施例仅仅是示例，而并决不是为了限制本发明的保护范围、应用性或结构。相反，以上的详细说明可以为本领域技术人员提供便于实现本发明示范性实施例的方便的指导手册。应该理解可以对示范性实施例中介绍的元件的功能和设置方式进行各种改变而并不背离本发明如所附权利要求所述的保护范围。

Claims (10)

1.一种分流器组件(130)，包括：
分流阀(220)，包括：
    被设置用于接收燃料流的分流腔(222)，分流腔(222)包括第一分流阀端口(234)和第二分流阀端口(236)，以及
    设置在分流腔(222)内的活塞装置(250)，并且其被选择性定位以用于将分流腔(222)内的燃料流分流，从而将第一部分燃料流引入第一分流阀端口(234)并且将第二部分燃料流引入第二分流阀端口(236)；以及
平衡阀(270)，被流体连接至分流阀(220)并且被设置用于接收处于第一压力的第一部分燃料流和接收处于第二压力的第二部分燃料流，平衡阀(270)包括：
    平衡腔(272)，包括第一平衡腔端口(286)和第二平衡腔端口(288)，以及
    设置在平衡腔(272)内的平衡装置(290)，并且其选择性定位以用于以第三压力将第一部分燃料流引入第一平衡腔端口(286)并且以第四压力将第二部分燃料流引入第二平衡腔端口(288)，从而使第一压力约等于第二压力。
2.如权利要求1所述的分流器组件(130)，其中分流腔(222)被设置用于按预定比例划分第一部分燃料流和第二部分燃料流。
3.如权利要求2所述的分流器组件(130)，其中平衡阀(270)被设置用于独立于第三压力和第四压力地保持所述预定比例。
4.如权利要求2所述的分流器组件(130)，其中平衡阀(270)被设置用于独立于总流量大小地保持所述预定比例。
5.如权利要求1所述的分流器组件(130)，其中活塞装置(250)包括杆(258)以及设置在杆(258)上固定位置的第一活塞(252)和第二活塞(254)，并且其中第一活塞(252)、第二活塞(254)和杆(258)被设置用于在分流腔(222)内彼此一起平移以使第一活塞(252)选择性地阻塞第一分流腔端口(234)并且第二活塞(254)选择性地阻塞第二分流腔端口(236)。
6.如权利要求5所述的分流器组件(130)，其中在第一位置，第一活塞(252)部分阻塞第一分流阀端口(234)以形成第一阻塞横截面积和第一未阻塞横截面积，并且第二活塞(254)部分阻塞第二分流阀端口(236)以形成第二阻塞横截面积和第二未阻塞横截面积，并且其中第一阻塞横截面积等于第二未阻塞横截面积。
7.如权利要求6所述的分流器组件(130)，其中活塞装置(250)被设置用于平移以使得第一阻塞横截面积的改变等于第二未阻塞横截面积的改变。
8.如权利要求5所述的分流器组件(130)，其中分流腔(222)进一步包括第三分流阀端口(240)和第四分流阀端口(242)，并且其中分流腔(222)被流体连接至第二平衡阀端口(288)以接收第二部分燃料流且进一步被设置用于划分第二部分燃料流，从而将第三部分燃料流引入第三分流阀端口(240)并且将第四部分燃料流引入第四分流阀端口(242)。
9.如权利要求8所述的分流器组件(130)，其中活塞装置(250)进一步包括设置在杆(258)上的第三活塞(256)，并且其中第二活塞(254)、第三活塞(256)和杆(258)被设置用于在分流腔(222)内彼此一起平移以使第二活塞(254)选择性地阻塞第三分流阀端口(240)。
10.如权利要求1所述的分流器组件(130)，其中平衡阀(270)包括第一平衡阀元件(292)、第二平衡阀元件(294)以及偏置第一平衡阀元件(292)远离第二平衡阀元件(294)的弹簧元件(306)。
CN201210191823.8A 2011-06-13 2012-06-12 分流器组件 Active CN102829488B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/159175 2011-06-13
US13/159,175 US8464740B2 (en) 2011-06-13 2011-06-13 Combustor fuel control systems with flow divider assemblies

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102829488A true CN102829488A (zh) 2012-12-19
CN102829488B CN102829488B (zh) 2016-02-24

Family

ID=46148700

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210191823.8A Active CN102829488B (zh) 2011-06-13 2012-06-12 分流器组件

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8464740B2 (zh)
EP (1) EP2535644B1 (zh)
CN (1) CN102829488B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103090409A (zh) * 2013-01-31 2013-05-08 佛山市沛沣科技有限公司 粉料燃烧系统执行器
CN105556097A (zh) * 2013-09-03 2016-05-04 斯奈克玛 用于涡轮机的多点式燃料喷射系统以及相关的调节方法
CN116096989A (zh) * 2020-08-21 2023-05-09 伍德沃德公司 双行程分流阀、系统及在其中使用的方法

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3010139B1 (fr) * 2013-09-04 2019-05-17 Safran Aircraft Engines Dispositif et procede d'estimation de colmatage dans un systeme d'injection de carburant dans une chambre de combustion d'un moteur
US9689318B1 (en) * 2014-12-02 2017-06-27 Jansen's Aircraft Systems Controls, Inc. Equilibrating flow distributor
US11359554B2 (en) 2020-03-05 2022-06-14 General Electric Company System and method for fuel nozzle cleaning during engine operation
US11261803B2 (en) 2020-03-05 2022-03-01 General Electric Company Method and system for fuel nozzle cleaning during engine operation
EP3889408B1 (en) * 2020-03-30 2024-04-24 Hamilton Sundstrand Corporation Regulated flow divider valves with secondary equalization valves
US20210301766A1 (en) * 2020-03-30 2021-09-30 Hamilton Sundstrand Corporation Regulated flow divider valves
EP3889409B1 (en) * 2020-03-30 2024-04-24 Hamilton Sundstrand Corporation Flow divider valves with transient pressure limiting
CN111913504B (zh) * 2020-08-17 2023-10-20 中国地质大学（北京） 一种恒定流量分流装置
US11946378B2 (en) 2022-04-13 2024-04-02 General Electric Company Transient control of a thermal transport bus
US11927142B2 (en) 2022-07-25 2024-03-12 General Electric Company Systems and methods for controlling fuel coke formation

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4231441A (en) * 1977-11-16 1980-11-04 Zahnradfabrik Friedrichshafen Ag. Flow divider valve assembly
US4465089A (en) * 1982-09-29 1984-08-14 Mag-Dynamics, Inc. Flow divider and combiner for traction circuits
US4691730A (en) * 1986-09-19 1987-09-08 Allied Corporation Constant percentage flow divider
CN1043189A (zh) * 1988-11-28 1990-06-20 通用电气公司 协调比例的燃烧室燃料供应
EP1077349A1 (en) * 1999-08-19 2001-02-21 General Electric Company Fuel staging apparatus and methods for gas turbine nozzles
CN1497215A (zh) * 2002-10-24 2004-05-19 三樱工业株式会社 燃料分配器
CN1720491A (zh) * 2002-10-30 2006-01-11 法玛通Anp公司 平衡第一和第二流体压力的被动设备及其应用
EP1906091A2 (en) * 2006-09-26 2008-04-02 United Technologies Corporation Flow divider valve
CN101520002A (zh) * 2008-02-29 2009-09-02 通用电气公司 用于调节燃气涡轮发动机的流体流的方法和装置
US20100037612A1 (en) * 2008-08-12 2010-02-18 Honeywell International Inc., Fuel divider system for gas turbine engine
US20100050593A1 (en) * 2008-08-27 2010-03-04 Honeywell International Inc. Flow equalizing override assembly for fuel divider system

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3033277A (en) * 1955-05-09 1962-05-08 Holley Carburetor Co Fuel supply system
US2953150A (en) * 1956-06-21 1960-09-20 Allen V C Davis Flow proportioning device
US4949538A (en) * 1988-11-28 1990-08-21 General Electric Company Combustor gas feed with coordinated proportioning
US5321949A (en) 1991-07-12 1994-06-21 General Electric Company Staged fuel delivery system with secondary distribution valve
US5339636A (en) 1992-12-04 1994-08-23 United Technologies Corporation Fuel splitter valve assembly for gas turbine
US5442922A (en) 1993-12-09 1995-08-22 United Technologies Corporation Fuel staging system
US5448882A (en) 1993-12-14 1995-09-12 United Technologies Corporation Fuel metering system
US6092546A (en) 1997-12-12 2000-07-25 Alliedsignal Inc. Fuel flow divider and pressurizing valve for gas turbine
US6637184B2 (en) 2002-01-24 2003-10-28 Siemens Westinghouse Power Corporation Flow control system for liquid fuel engine having stage-specific control of fuel flow to several groups of nozzles in the engine
US6892544B2 (en) 2002-04-29 2005-05-17 Honeywell International Inc. Flow divider & purge air system for a gas turbine engine
US6751939B2 (en) 2002-06-25 2004-06-22 Honeywell International Inc. Flow divider and ecology valve
GB0329626D0 (en) 2003-12-23 2004-01-28 Goodrich Control Sys Ltd Fuel system
US7036302B2 (en) 2004-03-15 2006-05-02 General Electric Company Controlled pressure fuel nozzle system
US8820087B2 (en) 2008-09-08 2014-09-02 Siemens Energy, Inc. Method and system for controlling fuel to a dual stage nozzle

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4231441A (en) * 1977-11-16 1980-11-04 Zahnradfabrik Friedrichshafen Ag. Flow divider valve assembly
US4465089A (en) * 1982-09-29 1984-08-14 Mag-Dynamics, Inc. Flow divider and combiner for traction circuits
US4691730A (en) * 1986-09-19 1987-09-08 Allied Corporation Constant percentage flow divider
CN1043189A (zh) * 1988-11-28 1990-06-20 通用电气公司 协调比例的燃烧室燃料供应
EP1077349A1 (en) * 1999-08-19 2001-02-21 General Electric Company Fuel staging apparatus and methods for gas turbine nozzles
CN1497215A (zh) * 2002-10-24 2004-05-19 三樱工业株式会社 燃料分配器
CN1720491A (zh) * 2002-10-30 2006-01-11 法玛通Anp公司 平衡第一和第二流体压力的被动设备及其应用
EP1906091A2 (en) * 2006-09-26 2008-04-02 United Technologies Corporation Flow divider valve
CN101520002A (zh) * 2008-02-29 2009-09-02 通用电气公司 用于调节燃气涡轮发动机的流体流的方法和装置
US20100037612A1 (en) * 2008-08-12 2010-02-18 Honeywell International Inc., Fuel divider system for gas turbine engine
US20100050593A1 (en) * 2008-08-27 2010-03-04 Honeywell International Inc. Flow equalizing override assembly for fuel divider system

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103090409A (zh) * 2013-01-31 2013-05-08 佛山市沛沣科技有限公司 粉料燃烧系统执行器
CN105556097A (zh) * 2013-09-03 2016-05-04 斯奈克玛 用于涡轮机的多点式燃料喷射系统以及相关的调节方法
CN105556097B (zh) * 2013-09-03 2017-03-22 斯奈克玛 用于涡轮机的多点式燃料喷射系统以及相关的调节方法
CN116096989A (zh) * 2020-08-21 2023-05-09 伍德沃德公司 双行程分流阀、系统及在其中使用的方法
CN116096989B (zh) * 2020-08-21 2024-04-26 伍德沃德公司 双行程分流阀、系统及在其中使用的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102829488B (zh) 2016-02-24
EP2535644A2 (en) 2012-12-19
EP2535644B1 (en) 2018-10-24
US8464740B2 (en) 2013-06-18
US20120312378A1 (en) 2012-12-13
EP2535644A3 (en) 2017-12-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102829488B (zh) 分流器组件
US9574448B2 (en) Split control unit
EP2497923B1 (en) Fuel system
CN102388250B (zh) 流量检测截止阀
US6981359B2 (en) Centrifugal pump fuel system and method for gas turbine engine
US9091217B2 (en) Method and device for feeding a turbomachine combustion chamber with a regulated flow of fuel
EP2339147B1 (en) Fuel supply control system for an aircraft engine
CA2806951C (en) Passive equilization flow divider valve
GB2563660A (en) Combustion staging system
KR101656119B1 (ko) 개선된 레귤레이터 장치를 구비한 연료 유량계
US8499542B2 (en) Flow balancing valve
JP2016503861A (ja) 複式ポンプ／複式バイパス燃料ポンプシステム
US10982858B2 (en) Combustion staging system
US10830444B2 (en) Combustion staging system
US2692797A (en) Gas turbine apparatus
US2661756A (en) Flow control apparatus
US3538707A (en) Fuel flow control valve for gas turbine
US6848250B2 (en) Fuel injection system for a combustion engine
EP2175119B1 (en) Combined metering valve and pressure regulating valve
US11781483B1 (en) Minimum pressure valve for aircraft fuel system
US3563262A (en) Hydraulic speed governors
US11808218B1 (en) Rapid fuel shutdown system with latching
US11994076B2 (en) Multi-step pressurizing valve system
CN116771520A (zh) 燃油分配装置
RU2476702C2 (ru) Система подачи топлива в газотурбинный двигатель

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant