DE1044526B - Kraftstoffregelvorrichtung fuer Gasturbinen - Google Patents

Kraftstoffregelvorrichtung fuer Gasturbinen

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DE1044526B
DE1044526B DEU2767A DEU0002767A DE1044526B DE 1044526 B DE1044526 B DE 1044526B DE U2767 A DEU2767 A DE U2767A DE U0002767 A DEU0002767 A DE U0002767A DE 1044526 B DE1044526 B DE 1044526B
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DE
Germany
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valve
fuel control
pressure
compressor
speed
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Pending
Application number
DEU2767A
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English (en)
Inventor
Samuel Smallwood Fox
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Raytheon Technologies Corp
Original Assignee
United Aircraft Corp
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Publication date
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Publication of DE1044526B publication Critical patent/DE1044526B/de
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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
    • F02C9/00Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/26Control of fuel supply
    • F02C9/32Control of fuel supply characterised by throttling of fuel

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Turbines (AREA)

Description

  • Kraftstoffregelvorrichtung für Gasturbinen Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffregelvorrichtung für Gasturbinen, die aus einem Kraftstoffregelventil mit einem einen Schlitz aufweisenden Gehäuse und einem Ventilteil besteht, der einen damit zusammenarbeitenden Schlitz hat und axiale und drehende Bewegung ausführen kann, um die wirksame Fläche dieser Schlitze zu ändern.
  • In den bekannten Kraftstoffregelvorrichtungen wird die Kraftstoffmenge in Abhängigkeit von einer Gastemperatur verändert. Solche temperaturempfindlichen Anlagen arbeiten wenig betriebssicher, da Thermoelemente ungenau und unzuverlässig sind, und erfordern eine elektrische Ausrüstung zur Umwandlung des Thermoelementregelimpulses in eine Kraft.
  • Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Kraftstoffregelvorrichtung der obigen Art, die wesentlich genauer und zuverlässiger als bekannte Anlagen arbeitet und die unwirtschaftliche Kompliziertheit solcher Anlagen vermeidet, die auf verhältnismäßig hohe Gastemperaturen ansprechen müssen.
  • Dies wird erfindungsgemäß durch Verwendung einer ersten Vorrichtung, die auf Verdichterdrehzahländerung so anspricht, daß sie den Ventilteil in einer der genannten Bewegungen verschiebt, einer zweiten Vorrichtung, die auf Druckänderungen an oder nahe dem Verdichterauslaß so anspricht, daß der Ventilteil in die andere der genannten Bewegungen verschoben wird, und einer dritten Vorrichtung erreicht, die auf Änderungen der Lufteinlaßtemperatur des Verdichters so anspricht, daß der Ventilteil in einer der genannten Bewegungen verschoben wird.
  • Die Verwendung des Verdichtungsenddruckes als eine Regelgröße bedeutet eine Verbesserung gegenüber der Anwendung der Verdichtungsendtemperatur oder irgendeiner Abgastemperatur, da auf diese Weise die Benutzung einer einfachen druckempfindlichen Vorrichtung zur Betätigung eines Kraftstoffregelt' 2n ermöglicht wird.
  • Für eine bestimmte einem Verdichter zugeführte Arbeitsleistung würde bei fester Verdichtereinlaßtemperatur und festem Verdichtereinlaßdruck das Temperaturanstiegsverhältnis unverändert bleiben, falls die Verdichterleistung geändert wird, wogegen der Verdichtungsenddruck variieren würde. So würde eine Änderung der Luftmenge durch den Verdichter infolge der Leistungsänderung von einer auf Verdichtungsenddruck ansprechenden Regelung einen Regelvorgang einleiten, während eine auf Verdichtungsendtemperatur ansprechende Regelung unbeeinflußt bleiben würde. Somit ergibt sich ein wesentlicher Betriebsvorteil gegenüber solchen Regelvorrichtungen, die unter anderem auf die Verdichtungsendtemperatur ansprechen. Die Erfindung ist als Beispiel in der Zeichnung veranschaulicht.
  • Fig. 1 ist eine schematische Ansicht der Kraftstoffregelvorrichtung, wobei einige Teile im Schnitt dargestellt sind, und Fig. 2 ist eine schematische Ansicht in vergrößertem Maßstab, die das Meßventil im Schnitt zeigt. Die Kraftstoffregelvorrichtung ist in Verbindung mit einem Gasturbinentriebwerk dargestellt, in dem die Turbine 2 sowohl den Verdichter 4 antreibt als auch Nutzleistung über ein Untersetzungsgetriebe 6 an eine Luftschraubenwelle 8 liefert. Die Luft aus dem Verdichter 4 wird einer Brennkammer 10 zugeführt, in die Kraftstoff durch Düsen 12 von einer Kraftstoffsammelleitung 14 geliefert wird. Die Verbrennung des Kraftstoffs in der Brennkammer erzeugt die Energie für die Turbine, und das Abgas der Turbine wird durch eine Rückstoß- oder Schubdüse 18 ausgestoßen.
  • Kraftstoff für die Brennkammer wird von in Reihe arbeitenden Pumpen 20 und 22 geliefert, wobei die Pumpe 20 die Niederdruckpumpe ist und Kraftstoff von der Einlaßleitung 24 durch eine Rohrleitung 26 zu der Pumpe 22 fördert. Ein Überdruckventil 28 zwischen der Leitung 26 und der Rückleitung 30, die normalerweise mit der Einlaßleitung 24 in Verbindung steht, regelt den Druck am Einlaß der Hochdruckpumpe 22, und ein anderes Überdruckventil 32, das in die Einlaßleitung 24 ausstößt, begrenzt den maximalen Förderdruck der Niederdruckpumpe. Eine 1-lochdruckrückleitung 34 steht mit der Einlaßleitung 26 der Hochdruckpumpe in Verbindung. Ein anderes Überström- oder Druckentlastungsventil 36 ist in der Ausflußleitung der Hochdruckpumpe angeordnet und stößt in die Hochdruckrückleitung 34 aus, um den Maximaldruck des Hochdruckpumpenauslasses auf einen torgewählten Wert zu begrenzen. In der Rückleitung 30 ist ein anderes Regler- oder Rückschlagventi138 so angeordnet, daß beim Versagen der Pumpe 20 die Hochdruckpumpe 22 Kraftstoff unmittelbar von der Einlaßleitung 24 über die Leitung 30, das Rückschlagventil 38 und die Leitung 26 ansaugen kann.
  • Von der Hochdruckpumpe 22 wird Kraftstoff durch eine Hochdruckleitung 42 zu einem Schlitz oder Offnttng 44 in dem Hauptregelventil 46 gefördert. Von dem Hauptregelventil fließt der Kraftstoff durch eine Förderleitung 48 zu dem Absperrventil 50 und durch Rohrleitungen 52 und 14 zur Brennkammer.
  • Das Regelventil 46 besteht aus einem Gehäuse 62 mit einer Bohrung 63 (Fig. 1), die eine feste Zwischenlage 64 aufnimmt. Dieser Zwischenlagteil hat einen Schlitz oder Öffnung 66, der bzw. die mit dem obenerwähnten ringförmigen Schlitz 44 in Verbindung steht. Der Durchflußquerschnitt von dem Schlitz 44 in den hohlen Mittelraum des Regelventils wird durch den Schlitz 66 und einen damit zusammenarbeitenden Schlitz 68 bestimmt, der sich in einer in dem Zwischenlagteil 64 angeordneten Hülse oder Muffe 70 befindet. Die Hülse 70 kann axial bewegt und auch gedreht werden, um die wirksame Schlitzfläche zwischen den Öffnungen oder Schlitzen 66 und 68 zu ändern, wobei diese Schlitzfläche die maximale Kraftstoffmenge bestimmt, die für die Gasturbine bei irgendeinem augenblicklichen Betriebszustand zulässig ist.
  • Die Bewegungen der Hülse oder Muffe 70 hängen von bestimmten Regelgrößen der Turbine ab, und in der dargestellten Anordnung wird die Hülse in Abhängigkeit von Änderungen der Verdichtereinlaßtemperatur sowie von Änderungen des Verdichtereinlaßdruckes und der Läuferdrehzahl der Gasturbine bewegt.
  • In der dargestellten Artordnung hängt die Drehung der Hülse 70 von Änderungen des Verdichterauslaßdruckes ab und wird durch eine Zahnstange 72 erzielt, in die ein am Hülsenende ausgebildetes Ritzel 74 eingreift. Die Zahnstange wird durch einen Servomotor 76 bewegt, der durch den Verdichterauslaßdruck gesteuert wird. Zur Messung des Verdichterauslaßdrukkes hat das Triebwerk eine Druckanzapfung 78, die am strömungsabwärts gerichteten Ende des Verdichter, angeordnet ist. Diese Anzapfung ist über eine Leitung 80 mit einem Druckmeßfaltenhalg 82 in einett Gehäuse 84 verbunden. Auch innerhalb des Gehäuses befindet sich ein evakuierter Faltenbalg86, der den mit ihm verbundenen Arm 88 in Abhängigkeit vom Gesamtdruck am Verdichterauslaß bewegt.
  • Die Kammer 90, in der die Faltenbälge 82 und 86 angeordnet sind, kann durch die Leitung 92 und das i-Iihsperrventil 50 mit einer Rückströmleitung 94 verbunden werden. Der Arne 88 ist mit dem- Stellmotor 76 verbunden, und die Bewegung dieses Armes wirkt über den Stellmotor, um eine entsprechende Bewegung der Zahnstange 72 zu erhalten.
  • Die Hülse 70 wird axial als Funktion der Turbinendrehzahl durch einen Nockenstößel-Stellmotor 96 l@cr,-egt, der mittels einer Spindel 98 mit der Hülse 70 t-rrbunden ist. Der Stellmotor wird durch einen T :--zter 100 betätigt, der auf einem dreidimensionalen Steuernocken 102 aufliegt. Dieser Steuernocken ist zwischen Druckkolben 104 und 106 in einer Bohrung 108 in einem Gehäuse 110 angeordnet. Die Druckkolben und der Steuernocken bilden ein einheitliches Bauelement, das von einer Feder 112 in die eine Richtung gedrückt wird. Die axiale Stellung des Steuernockens 102 wird von der Turbinendrehzahl gesteuert, und in der dargestellten Anordnung wird die Turbinendrehzahl von einem Drehzahlmesser 114 als eine Druckfunktion angezeigt.
  • Der Drehzahlmesser 114 besitzt einen Läufer 116, der mit einer der Turbinenläuferdrehzahl proportionalen Drehzahl durch ein Zahnrad 118 angetrieben wird. Der Läufer 116 ist in einer Aussparung 120 in einem Gehäuse 122 durch ein Lager 124 zapfenartig gelagert. Der Läufer hat eine diametral angeordnete Bohrung 126, in der sich ein ausgewuchtetes Druckkolbenventil 128 befindet, das in einer Richtung von einer Spann- oder Zugfeder 130 bewegt wird. Diese Feder kann beispielsweise durch eine Anschlagschraube 132 einstellbar gelagert sein. Das Druckkolbenventi1128 sucht sich infolge der Fliehkraft radial nach außen zu bewegen, wenn der Läufer 116 schnell umläuft, und die nach außen gerichtete Bewegung wird durch die Kraft der Feder 130 zusammen mit einem Betriebsmitteldruck ausgeglichen, der innerhalb der Bohrung 126 durch die Stellung des Druckkolbenventils geregelt wird.
  • Die Kammer 120 wird mit Kraftstoff durch eine Rohrleitung 134 versorgt, die von dem Ringschlitz 144 in dem Hauptregelventi146 ausgeht, so daß in der Kammer 120 derselbe Druck wie an der Förderseite der Hochdruckpumpe herrscht. Der Kraftstoffdruck in der Kammer 120 drückt Flüssigkeit durch den in dem Läufer 116 befindlichen Schlitz 146 in die Kammer 144. Der Bund 136 des Ventils 128 regelt den Bereich des äußeren Endes des radial verlaufenden Kanals 140 und die Kraftstoffzufuhr durch den Kanal 140 zu der Bohrung 126, so daß eine Einwirkung auf das innere Ende des Druckkolbenventils 128 erfolgt. Eine Leitung 138, in der sich der Druck umgekehrt wie die Drehzahl ändert, steht ebenfalls mit der Bohrung 126 an dem inneren Ende des Ventils in Verbindung. Während der Läufer 116 mit fester Drehzahl umläuft, bleibt der Kraftstoffdruck konstant, der zusätzlich zu der Fliehkraft bewirkt, daß das Druckkolbertventil 128 gegen die Kraft der Feder 130 ausgeglichen wird. Falls sich jedoch der Läufer 116 beschleunigt, bewegt sich das Druckkolbenventil 128 mit dein Bund 136 nach außen, wodurch ein Kanal 140 mit einer Leitung 142 verbunden wird. Der Brennstoff in der Bohrung 126 und in der Leitung 138 strömt durch den Kanal 140 und die Leitung 142, so daß der Druck in der Bohrung und in der Leitung auf den Wert vermindert wird, bei dem der Druckunterschied zwischen Bohrung 126 und Kanal 142 zusätzlich der Fliehkraft an dem Druckkolbenventil 128 gleich der Zugkraft der Feder 130 ist. Das Kolbenventil wird bei einem geringeren Druck in der Bohrung 126 und einem entsprechenden geringeren Druck in der Leitung 138 stabilisiert.
  • Wenn sich andererseits der Läufer 116 verlangsamt, bewirkt die auf das Kolbenventil 128 wirkende verminderte Fliehkraft, daß sich dieses Ventil mit dem Bund 13'8 nach innen bewegt, so daß die Verbindung zwischen dem Kanal 140 und der Leitung 142 gesperrt und Verbindung zwischen dem Kanal 14J und der Kammer 144 hergestellt wird. Unter hohem Druck stehender Brennstoff in der Kammer tritt in die Bohrung 126 ein und erhöht den in dieser vorhandenen Druck. Dieser Druck vergrößert sich, bis die auf das Druckkolbenv entil 128 wirkenden Kräfte im Gleichgewicht sind, was bei einer niedrigeren Drehzahl des Läufers 116, aber bei einem höheren Druck in der Bohrung 126 und in der Leitung 138 geschieht.
  • Die Leitung 142 ist mit dem Ende einer Bohrung 148 in demselben Gehäuse 122 verbunden. Diese Bohrung hat einen seitlichen Schlitz 150, der durch eine Leitung 152 mit der Leitung 92 und somit mit der Rückströmleitung 94 verbunden ist. Ein Kanal 154 verbindet die Kammer 120 mit dem von der Leitung 142 abgewandten Ende der Bohrung 148. Ein Druckkolbenventil 156 ist in der Bohrung 148 angeordnet und wird federnd nach rechts gedrückt, um den Schlitz oder Öffnung 150 durch eine Feder 158 freizugeben. Bei dieser Anordnung hält der durch die Kammer 120 und den Kanal 154 wirkende Druck das Kolbenventil 156 in einer solchen Lage, daß der Schlitz 150 geschlossen wird, bis in dem Drehzahlmesser ausreichend hoher Arbeitsdruck entwickelt ist. Danach wirkt das Kolbenventil 156 als Drossel, um den erforderlichen Druck im Drehzahlmesser aufrechtzuerhalten.
  • Die Leitung 138 ist mit dem einen Ende (darstellungsgemäß mit dem rechten Ende) der Bohrung 108 verbunden und kann auf den Druckkolben 106 einwirken, so daß an dem Kolben wirksame Druckänderungen, die einer Funktion der Drehzahl proportional sind, den Steuernocken 102 verschieben, wobei der Steuerdruck mit abnehmender Drehzahl steigt.
  • Das entgegengesetzte Ende des Steuernockens 107, d. 1i. der Druckkolben 104, wird vom Druck der Hochdruckpumpe über eine Leitung 160 beaufschlagt, die von der Leitung 134 zu dem Gehäuse 110 an dem linken Ende des Druckkolbens 104 verläuft. Infolgedessen ist die Bewegung des Steuernockens 102 eine direkte Funktion der Turbinendrehzahl, wie vom Drehzahlmesser angezeigt wird. Die Hülse 70 wird somit axial gemäß der Neigung der Steuerkurve als Ergebnis der Änderungen der Turbinendrehzahl bewegt.
  • Auch der Steuernocken 102 wird gedreht. Diese Drehbewegung ist eine Funktion einer Verdichtertemperatür, die in der dargestellten Anordnung die Verdichtereinlaßtemperatur ist. Um dies zu erreichen, weist der Druckkolben 104 ein Zahnrad 162 auf. Dieses kämmt mit einer Zahnstange 164, die mit einem Stellmotor 166 verbunden ist, der durch einen auf einem Nocken 170 laufenden Taster 168 betätigt wird. Der Nocken wird von einem temperaturempfindlichen Element 172 gedreht, das in einer Kammer 174 in einem Gehäuse 176 angeordnet ist. Rohre 178 und 180 sorgen für eine Luftströmung von dem Verdichtereinlaß durch die Kammer 174 und wieder zurück in den Verdichter. Das Rohr 178 ist mit einer sich vorn öffnenden Anzapfung 182 verbunden, die in dem Verdichtereinlaß angeordnet ist, und die Leitung 180 ist mit einem in gleicher Ebene liegenden Einlaß 184 in der Verdichterwand verbunden.
  • Die den Hauptregelschlitz 68 tragende Hülse 70 wird winklig als eine Funktion des Verdichterauslaßdruckes und axial als eine Funktion der Turbinendrehzahl und der Verdichtereinlaßtemperatur bewegt. Die Kraftstofflieferung in den Mittelraum des Regelventils wird deshalb durch diese drei Veränderlichen begrenzt, und der Regelschlitz 68 erstellt die maximal zulässige Kraftstoffmenge bei einem Augenblickswert der drei veränderlichen Regelgrößen.
  • Der Druckabfall an den Schlitzen 66 und 68 wird durch einen Ventildrucklsolben 186 in einer Bohrung 188 konstant gehalten, wobei das Ventil normalerweise voll einer Feder 190 in eine solche Lage gedrückt wird, daß ein seitlich angebrachter, mit der Hochdruckrückl-eitung 34 in Verbindung stehender Schlitz 192 geschlossen wird. Das der Feder abgewandte Ende der Bohrung 188 ist durch ein kurzes Rohr 194 mit der Hochdruckförderleitung 42 und das entgegengesetzte Ende der Bohrung durch eine Leitung 196 mit einer Kammer 198 verbunden, die das untere Ende der Hülse 70 umschließt und mit dem Innenraum der Hülse durch Kanäle 200 in Verbindung steht. Somit ist das Kolbenventil 186 an einem Ende dem Druck vor den Schlitzen und an seinem entgegengesetzten Ende dem Druck hinter den Schlitzen unterworfen und arbeitet derart, daß so ausreichend Kraftstoff von der Hauptförderleitung 42 durch das den Schlitz 192 mehr oder weniger schließende Ventil 182 umströmt, daß der Druckabfall an den Schlitzen 66, 68 konstant bleibt.
  • Durch das Innere der Hülse 70 fließt die Kraftstoffmenge, die von den Regelgrößen der Turbine eingestellt ist. Von dieser Kammer leiten parallele Kraftstoffströmungswege den Kraftstoff zu der Förderleitung 48. Einer dieser Wege verläuft durch eine kleine Gruppe Schlitze 202 und eine damit zusammenarbeitende Gruppe von Schlitzen 204 in dem Zwischenlagteil64. Die Form der Schlitze oder Öffnungen 202 ist so gewählt, daß eine Parallelverschiebung der Hülse 70 keine Wirkung auf die Durchflußfläche hat, obgleich diese Fläche durch Drehbewegung der Hülse 70 geändert wird. Wie oben ausgeführt wurde, ist die Drehbewegung dieser Hülse eine Funktion des Verdichterauslaßdruckes, so daß die Menge durch die Schlitze 202 und 204 dem Verdichterauslaßdruck proportional ist, wodurch die kleinste Kraftstoffmenge während der Drehzahlabnahme eingestellt wird. Diese Menge ist so eingestellt, daß ein Erlöschen der Flamme verhindert wird. Von den Schlitzen 202 und 204 strömt der Kraftstoff durch einen Kanal 206 zu einer ringförmigen Nut 208, die sich in dem Gehäuse 62 befindet und die feste Muffe 64 umgibt. Die Hauptkraftstofförderleitung 48 steht mit dieser Nut 208 in Verbindung.
  • Ein anderer Parallelweg für den Kraftstoff durchfluß verläuft von dem Innenraum der Muffe 70 durch Großflächenschlitze 210 in einem inneren Schieber 212, der innerhalb der Hülse 70 angeordnet ist. Diese Schlitze oder Öffnungen 210 drosseln nicht die Kraftstoffmenge aus der Hülse 70 in den Raum 214 an dem oberen Ende der Bohrung 63. Von der Kammer 214 wird Kraftstoff durch eine Leitung 216 zu einem Leerlaufreglerventi1218 und somit durch eine weitere Leitung 220 zu der Förderleitung 48 geliefert. Das Leerlaufdrehzahl-Reglerv entil 218 ist in einer Bohrung 222 angeordnet, deren in axialem Abstand angebrachte Schlitze oder Öffnungen 224 und 226 mit der Leitung 216 bzw. 220 verbunden sind. Das Ventil 218 wird nach links bewegt, um den Schlitz 224 durch einen Regler 228 zu schließen. Dieser weit Schwunggewichte 230 auf, die von einem Verlängerungsteil 232 auf dem Läufer 116 des Drehzahlmessers getragen werden. Wenn sich die Drehzahl des Turbinenläufers erhöht, suchen die Schwunggewichte einen Stab 234 nach links zu bewegen, der eine Verbindung zwischen dem Regler 228 und dem Ventil 218 bildet. Eine Reglerfeder 236 wirkt den Schwunggewichten entgegen. Die Spannung dieser Feder wird durch einen Hebel 238 eingestellt, der über einen Stellmotor 240 mit einem Steuernocken 242 auf der Welle 244 des Handhebels 246 zum Einstellen der
    L«crlauf(lrellzahl verbunden ist. Eine Feder 248
    schafft eine elastische Verbindung zwischen den
    Schwunggewichten und dem Ventil 218.
    Außur der Bewegung des Ventils 218 durch die
    Scli«-uii,##gewichte wird das Ventil auch als Funktion
    der hrafstoffmenge in der Leitung 216 verstellt. Zu
    div<um Z«:ecl: ist ein Venturirohr250 in der Leitung
    @-@>r«r@then. Der Druck in der Verengung des Venturi-
    re->lir u@ wird auf eine Kammer 252 durch eine Rohr-
    1 uit@a1@@ 254. übertragen. Der Druck in der Leitung 216
    at-Z,#rlungeaufwärts von dem Venturirohr wird durch
    (-in, -i hnliche Leitung 256 auf eine Kammer 258 über-
    lt Eine Membran 260 bildet eine Trennwand
    Zwilchen den hammern252 und 258. Die Bewegung
    div,i@_- Membran wird durch eine Feder262 auf das
    \-vtltil 218 übertragen. Die Feder 262 ist normaler-
    weise so eingerichtet, daß sie das Ventil 218 nach
    rechts in die Richtung zur (Öffnung des Ventils be-
    Weg t.
    Das Ventil 218 und seine Betätigungsvorrichtung sind so eingerichtet, daß das Ventil den wirksamen Querschnitt des Schlitzes 224 von einer Drehzahl ab zu verkleinern beginnt, die von der Einstellung des Handhebels 246 abhängt. Mit wachsender Drehzahl wird der Querschnitt kleiner, bis der vom Handhebel 246 einestellte Sollwert der Leerlaufdrehzahlmenge erreicht' ist.
  • Ein weiterer Weg für den Kraftstoffdurchfluß von der Kammer in der Hülse 70 verläuft durch zusammenarbeitende Schlitze oder Öffnungen 264 und 266 in der Hülse 70 und dem inneren Schieber 212. Diese Schlitze stehen durch Großflächenschlitze 268 in dein Zwischenteil 64 mit der Ringnut 208 in Verbindung. Die wirksame Fläche der zusammenarbeitenden Schlitze 264 und 266 wird als Funktion der Turbinendrehzahl durch Parallelverschiebung des inneren Schiebers 212 geändert. Dies wird mit einom Stellmotor 270 erreicht, der mit einer Steilstange 272 auf dem inneren Schieber 212 verbunden ist und einen Fühlstift 274 hat, der auf einem dreidimensionalen Steuernocken 276 aufliegt. Dieser Steuernocken verbindet die Druckbolzen 278 und 280 in einer Bohrung 282 des Gehäuses 62. Das Druckzeichen von dem Drehzahlmesser durch die Leitung 13s v-ird an das rechte Ende der Bohrung 282 durch eine Leitung 284 geliefert. Eine Schraubenfeder 286 bewirkt in Verbindung mit diesem Druck, daß die Druckkolben und der zugeordnete Steuernocken 276 Hach links bewegt werden. Das andere Ende der Bohrung 282 ist durch eine Rohrleitung 288 mit der Leilul-. -16G verbunden, die Kraftstoff mit dem Förderdruck der Hochdruckpumpe führt. Bei dieser Anordnling vermindert sich bei Erhöhung der Läuferdrehz2-111 der auf den Druckkolben 278 wirkende Druck, urch eine Bewegung des Steuernockens 276 nach rech's und somit eine Verkleinerung der wirksamen Fläche der Schlitze 264 und 266 bewirkt wird. Auf diese U'eise wird der innere Schieber 212 als Funktion der Läuferdrehzahl bewegt, um die Kraftstoffmenge finit abnehmender Drehzahl zu vergrößern, wodurch der Istwert der Drehzahl den Sollwert erreicht.
  • Außer der Parallelverschiebung kann der Steuernocken 276 von einem Kraftstoffregelhebel 290 gedreht ..;,erden, der über eine Welle 292 und Keilnuten 294: mit dem Druckkolben 280 verbunden ist.
  • Der Druckabfall an der durch die zusammenarbeitenden Schlitze 264 und 266 gebildeten Öffnung wird durch ein Überströmventil in Form eines Druckkolbens 296 in der Bohrung 298 geregelt. Das eine Ende der Bohrung 298 steht durch eine Leitung 300 mit einer Leitung 216 und das andere Ende der Bohrung durch eine Leitung 302 mit der Leitung 220 in Verbindung, die ihrerseits an die Förderleitung 48 angeschlossen ist. Eine Feder 304 sucht das Überströmventil296 geschlossen zu halten. Wenn aber der Druckabfall an den Schlitzen 264 und 266 zunimmt, öffnet sich das Ventil, so daß Kraftstoff in eine mit der Hochdruckrückleitung 34 in Verbindung stehende Leitung 306 ausströmt. Das Ventil 296 ist so angeordnet, daß es sowohl auf den Druckabfall an den Schlitzen 264 und 266 sowie auch auf den Druckabfall au dem Leerlaufdrehzahl-Reglerventil218 anspricht.
  • Zusätzlich zu der Parallelverschiebung des den wirksamen Querschnitt der Schlitze 264 und 266 verstellenden Innenschiebers 212 wird zur Berücksichtigung von Flughöhe und Fluggeschwindigkeit die Hülse 70 als Funktion der Verdichtereinlaßtemneratur und des Verdichterauslaßdruckes verstellt.
  • Ein Grenzdrehzahl-Regelventil 308 bewirkt die Umleitung eines Teiles des Kraftstoffes innerhalb der Hülse 70, falls die Drehzahl einen eingestellten Höchst- oder Grenzwert übersteigt. Das Ventil 308 ist in einer Bohrung 310 des Gehäuses 62 angeordnet und hat eine Tut 312, die die mit Abstand angeordneten Schlitze 314 und 316 verbindet. Der Schlitz 314 ist durch eine Leitung 318 mit der Kammer 214 und der Schlitz 316 durch eine Leitung 320 mit der Hochdruckrückleitung 306 verbunden. Somit fließt bei Turbinenüberdrehzahl Kraftstoff durch dieses Ventil, um die zur Turbine geförderte Kraftstoffmenge zu verringern. Das Ventil 308 wird normalerweise durch eine Feder 322 geschlossen gehalten, so daß der Schlitz 314 zu ist. Das an die Feder 322 angrenzende Ende der Bohrung 310 ist durch eine Leitung 324 mit der Druckleitung 138 von dem Drehzahlmesser verbunden. Das andere Ende der Bohrung steht über eine Leitung 326 mit der Druckleitung 288 in Verbindung. Wenn die Turbine ihre Drehzahl überschreitet, wird somit das Druckzeichen oder der Steuerdruck dz, Drehzahlmessers, der auf das offene Ende des Ventils 308 wirkt, so weit vermindert, daß die Schlitze 314 und 316 verbunden werden.
  • Wie oben ausgeführt wurde, fließt Kraftstoff von der Förderleitung 48 durch das Absperrventil 50 zur Brenakammeranlage. Das Absperrventil hat die Form eines Druckkolbens 328, der in einer Muffe 330 gleitet, die ihrerseits in einer Bohrung 332 in einem Gehäuse 334 geführt wird. Die Abwärtsbewegung <les Druckkolbens 328 wird durch die Berührung zwischen einer- Schulter 336 auf dem Druckkolben und dein Ende der Muffe begrenzt. Eine in einem Raum 339 angeordnete Schraubenfeder 338, die eine vorstehende Spindel 340 auf dem Druckkolben umgibt, drückt diesen normalerweise nach oben. Die Schiebermuffe 330 trägt einen Stift 342, der in einen Schlitz 344 in einem Hebel 346 eingreift. An diesem befindet sich ein vorstehender Handgriff 348, mit dem der Hebel betätigt wird. Die Bewegung des Hebels in Richtung des Pfeiles 350 bewegt den Druckkolben und die Muffe nach oben, so daß das obere Ende des Druckkolbens auf einem Sitz 352 aufliegt und den Kraftstoffdurchfluß von der Förderleitung 48, die in die Bohrung 332 an einem Ende eintritt, zu der Auslaßleitung 52 absperrt, wodurch die Kraftstoffzufuhr zu der Triebwerksanlage wirksam unterbrochen wird.
  • Wenn das Absperrventil 50 einmal geschlossen worden ist, bleibt es anordnungsgemäß geschlossen, bis von Hand der Absperrhebel 348 absichtlich bedient wird. Die Muffe oder Hülse 330 hat Schlitze oder Öffnungen 400, die eine Verbindung zwischen dem Raum 339 und einer Nut 402 in dem Gehäuse 334 herstellen. Diese Nut ist mit den Abflußleitungen 92 und 94 verbunden, so daß der Druck in dem Raum 339 mit dem Druck in der Leitung 94 identisch ist. Wenn sich der Ventilkolben 328 in der geschlossenen Lage befindet, stellen Schlitze 404 in dem Druckkolben eine Verbindung mit einer Nut 406 in dem Gehäuse 334 und somit vorbei an der Rippe 408 auf der Schiebermuffe 330 zu der Nut 402 her. Der auf das Ende des Druckkolbens wirkende Druck stimmt demgemäß mit dem Druck in dem Raum 339 überein, so daß die Feder 338 den Kolben elastisch gegen den Sitz 352 hält. Bei dieser Anordnung bleibt der Druckkolben in der Schließstellung, bis die Muffe und der Kolben durch Schaltung des Absperrhebels in die 7:Ein«-Stellung beide absichtlich nach unten bewegt werden. Wenn dies geschieht, greift ein Anschlag 410 auf dein unteren Ende der Kolbenspindel 340 an der Schiebermuffe an und bewirkt, daß sich Kolben und Muffe zusammen nach unten bewegen, wodurch das Absperrventil geöffnet wird. Die Ausbildung dieses Absperrventils ist kein Merkmal der Erfindung.

Claims (9)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Kraftstoffregelvorrichtun g für Gasturbinen, bestehend aus einem Kraftstoffregelventil mit einem einen Schlitz aufweisenden Gehäuse und einem Ventilteil, der einen damit zusammenarbeitenden Schlitz hat und axiale und drehende Bewegung ausführen kann, um die wirksame Fläche dieser Schlitze zu ändern, gekennzeichnet durch eine erste Vorrichtung (110), die auf Verdichterdrehzahländerungen so anspricht, daß sie den Ventilteil (70) in einer der genannten Bewegungen verschiebt, eine zweite Vorrichtung (82), die auf Druckänderungen an oder nahe dem Verdichterauslaß so anspricht, daß der Ventilteil in die andere der genannten Bewegungen verschoben wird, und eine dritte Vorrichtung (172), die auf Änderungen der Lufteinlaßtemperatur des Verdichters so anspricht, daß der Ventilteil in einer der genannten Bewegungen verschoben wird.
  2. 2. Kraftstoffregelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf Verdichterdrehzahländerungen ansprechende erste Vorrichtung (110) und die auf Änderungen der Lufteinlaßtemperatur des Verdichters ansprechende dritte Vorrichtung (172) den Ventilteil (70) axial bewegen und die zweiteVorrichtung (182), die auf Druckänderungen an oder nahe dem Verdichterauslaßdruck anspricht, dem Ventilteil eine Drehbewegung gibt.
  3. 3. hraftstoffregelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein zweites Ventil (202-204), das in Reihe hinter dem Kraftstoffregelventil mit dem Ventilteil (70) liegt und mittels Druckänderungen an oder nahe dem Verdichterauslaß verstellbar ist.
  4. 4. Kraftstoffregelvorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch ein drittes Ventil (218), das in Reihe hinter dem Kraftstoffregelventil (70) und parallel zum zweiten Ventil (202-204) liegt und mittels Änderungen der Verdichterdrehzahl umgekehrt verhöltig der Drehzahl verstellbar ist.
  5. 5. Kraftstoffregelvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch ein viertes Ventil (264-266), das in Reihe hinter dem Kraftstoffregelventil (70) und parallel zum zweiten Ventil (202-204) und/oder zum dritten Ventil (218) liegt und mittels Druckänderungen an oder nahe dem Verdichterauslaß und/oder mittels Änderungen der Verdichterdrehzahl verstellbar ist.
  6. 6. Kraftstoffregelvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch eine handbetätigte Vorrichtung (238 bis 246) zum Verstellen des Verdichterdrehzahl-Sollwertes.
  7. 7. Kraftstoffregelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Ventil (218) in Reihe hinter dem Kraftstoffregelventil (70) liegt und mittels Änderungen der Verdichterdrehzahl umgekehrt verhöltig der Drehzahl verstellbar ist. B.
  8. Kraftstoffregelvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein zweites Ventil (264-266), das in Reihe hinter dem Kraftstoffregelventil (70) liegt und mittels Druckänderungen an oder nahe dem Verdichterauslaß und/oder mittels Änderungen der Verdichterdrehzahl verstellbar ist.
  9. 9. Kraftstoffregelvorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch ein drittes Ventil (264-266), das in Reihe hinter dem Kraftstoffregelventil (70) und parallel zu dem zweiten Ventil (218) liegt, wobei das dritte Ventil (264-266) mittels Druckänderungen an oder nahe dem Verdichterauslaß und/oder mittels Änderungen der Verdichterdrehzahl verstellbar ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 875 281, 851426, 849 626; französische Patentschrift Nr. 992 396; USA.-Patentschrift Nr. 2 659 349.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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