DE1101054B

DE1101054B - Device for controlling the fuel supply to gas turbine systems

Info

Publication number: DE1101054B
Application number: DEB42517A
Authority: DE
Inventors: Frances Reed Rogers
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1955-12-15
Filing date: 1956-11-17
Publication date: 1961-03-02

Description

Vorrichtung zum Steuern der Brennstoffzufuhr zu Gasturbinenanlagen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern der Brennstoffzufuhr von einer Brennstoffquelle zu der eine Gasturbinenanlage speisenden Dosiervorrichtung mit einem vom Drosselhebel betätigten Ventil, welches bei einer zuvor festgelegten Stellung des Drosselhebels den Brennstoffzufluß zur Dosiervorrichtung vorsteuert und dem Stellglied eines Reglers zuführt, welcher die Brennstoffzufuhr zur Dosiervorrichtung erst freigibt, wenn die Maschinendrehzahl oberhalb eines zuvor festgelegten Wertes liegt.Device for controlling the fuel supply to gas turbine plants The invention relates to a device for controlling the supply of fuel from a Fuel source to the metering device feeding a gas turbine system a valve operated by the throttle lever, which at a predetermined position of the throttle lever controls the fuel flow to the metering device and the Actuator of a regulator feeds, which feeds the fuel to the metering device only released when the machine speed is above a previously defined value lies.

Bei einer bekannten Regelvorrichtung der vorgenannten Art wird die Dosiervorrichtung von einer Pumpe gespeist, welche ihren Antrieb von der Maschine erhält, sobald eine Magnetkupplung erregt wird, die in ihrem Erregerkreis zwei in Reihe geschaltete Schaltvorrichtungen aufweist, von denen die eine vom Drosselhebel betätigt und die andere durch einen sich in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl ändernden Druck gesteuert wird.In a known control device of the aforementioned type is the Dosing device fed by a pump, which is driven by the machine receives as soon as a magnetic coupling is excited, which has two in Series-connected switching devices, one of which is from the throttle lever operated and the other by one depending on the engine speed changing pressure is controlled.

Bei einer anderen bekannten Vorrichtung, bei der während der Anlaßperiode leicht entflammbarer Kraftstoff als der Hauptbetriebsbrennstoff verwendet wird, liegen in der Brennstoffleitung hintereinander ein von einem Drosselhebel beeinflußbares Regelglied eines Ventiles und ein in Abhängigkeit vom Förderdruck der Normalbrennstoffpumpe betätigtes Doppelrückschlagventil, in welches die Druckleitung der fremd-, z. B. elektrisch angetriebenen Anlaßpumpe mündet. Wenn mit steigender Drehzahl der Förderdruck der Normalbrennstoffpumpe den Förderdruck der Anlaßpumpe erreicht, wird durch das Doppelrückschlagventil die Normalbrennstoffzufuhr und die von der Anlaßpumpe kommende Druckleitung abgeschlossen.In another known device, during the tempering period highly flammable fuel is used as the main fuel, lie one behind the other in the fuel line one that can be influenced by a throttle lever Control element of a valve and a function of the delivery pressure of the normal fuel pump operated double check valve, in which the pressure line of the foreign, z. B. electrically driven starter pump opens. If with increasing speed the delivery pressure the normal fuel pump reaches the delivery pressure of the starter pump is achieved by the Double check valve the normal fuel supply and the one coming from the starting pump Pressure line completed.

Die Erfindung bezweckt, in Abweichung von den vorerwähnten Merkmalen die einleitend erwähnte Regelvorrichtung zu verbessern und betriebssicher zu machen. Um dieses Ziel zu erreichen, ist die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung des Brennstoffsteuerventils in einem Flüssigkeitsmotor besteht, in dessen Zuleitungen für den Flüssigkeitsdruck zwei Druckmittelsteuerventile hintereinandergeschaltet sind, wobei das erste dieser Ventile in Abhängigkeit von der Stellung des Drosselhebels und das zweite durch einen Nockenführungsarm geöffnet wird, den eine übertragungsvorrichtung steuert, die in Abhängigkeit von der Maschinendrehzahl durch einen Drehzahlfühler einstellbar ist.The invention aims to depart from the aforementioned features to improve the control device mentioned in the introduction and to make it operationally reliable. To achieve this goal, the device is characterized in that the The actuation device of the fuel control valve consists of a liquid motor, two pressure medium control valves connected in series in its supply lines for the liquid pressure are, the first of these valves depending on the position of the throttle lever and the second is opened by a cam guide arm which is a transmission device controls that as a function of the machine speed by a speed sensor is adjustable.

Hierdurch wird erreicht, daß der Flüssigkeitskreislauf, der das Brennstoffsteuerventil betätigt, von der Brennstoffzuführungsleitung und der darin angeordneten Brennstoffzuleitungspumpe unabhängig ist. Der Flüssigkeitsdruck, der zur Betätigung des zweiten Steuerventils dient, das den Druckmittelzufluß zu einem Stellmotor steuert, der das Brennstoffsteuerventil betätigt, wird durch die drehzahlabhängige Vorrichtung bestimmt und bewirkt die Öffnung des Brennstoffsteuerventils für eine vorher bestimmte Maschinendrehzahl, deren Größe durch Feststellungsmittel geändert werden kann, um Brennstoff zuzuführen, sobald die gewünschte Drehzahl erreicht ist.This ensures that the liquid circuit, which the fuel control valve actuated by the fuel supply line and the fuel supply pump arranged therein is independent. The fluid pressure required to operate the second control valve serves that controls the pressure medium flow to a servomotor that controls the fuel control valve actuated, is determined by the speed-dependent device and causes the Opening of the fuel control valve for a predetermined engine speed, the size of which can be changed by detection means in order to supply fuel, as soon as the desired speed is reached.

Durch diese Maßnahme wird bei Anwendung auf Nachbrenner verhindert, daß die Pumpe für den Nachbrenner von ihrer Brennstoffquelle abgeschnitten wird.This measure prevents, when applied to afterburner, that the pump for the afterburner is cut off from its fuel source.

Dieses Merkmal, welches an sich bei Brennstoffsteuierungen beliebiger Art verwendet werden kann, ist nämlich von besonderem Vorteil für die Nachbrennersteuerung, da bei beginnender Nachverbrennung im Schubrohr vielfach zunächst die Turbinendrehzahl abfällt. Bei den bisher bekannten Vorrichtungen würde eine solche Verminderung der Drehzahl ohne weiteres zu einer Abschaltung der Pumpe führen. Erwähnt werden soll auch noch in diesem Zusammenhang, daß bei den bisher bekannten Vorrichtungen eine gewisse zeitliche Verzögerung auftritt, bis nach Einschaltung des Nachbrennbetriebes durch Drosselhebel und Drehzahlschaltung die Pumpe auf die erforderliche Drehzahl gebracht ist. Bei der Erfindung ist es dagegen möglich, wie aus der Beschreibung noch hervorgeht, die Brennstoffdosiervorrichtung sofort beim Öffnen des Steuerventils in Betrieb zu nehmen, da die Pumpe bereits eingeschaltet ist.This feature, which in itself is arbitrary in fuel controls Type can be used, is namely of particular advantage for the afterburner control, because when afterburning begins in the thrust tube, the turbine speed is often the first falls off. In the previously known devices, such a reduction in the Speed can easily lead to a shutdown of the pump. Should be mentioned also in this context that in the previously known devices a certain time delay occurs until after the afterburning mode has been switched on The pump is set to the required speed using the throttle lever and speed control is brought. In the invention, on the other hand, it is possible as from the description it can still be seen, the fuel metering device immediately upon opening the control valve put into operation because the pump is already switched on.

Weiterhin weist das Reglerstellglied gemäß der Erfindung einen Steuerkolben auf, dessen Zylinderkammer mit der Steuerdruckkammer über eine Drossel und mit der Strömungsquelle über eine Leitung in Verbindung steht, welche sich öffnet, sobald der Steuerkolben einen zuvor festgelegten Weg zurückgelegt hat. Durch diese Betätigung des Reglerstellgliedes kann auch ein Stellmotor erregt werden, der ein Ventil in einer die Dosiervorrichtung speisenden Brennstoffleitung betätigt. Dieser Stellmotor ist vorzugsweise ein Hydraulikmotor, dessen Kreise mit dem vom Drosselhebel betätigten Ventil und dem Reglerstellglied gesteuert werden.Furthermore, the regulator actuator according to the invention has a control piston on, the cylinder chamber with the control pressure chamber via a throttle and with the Flow source is connected via a line, which opens as soon as the Control piston has traveled a previously determined distance. This actuation of the regulator actuator can also energize a servomotor, which actuates a valve in a fuel line feeding the metering device. This servomotor is preferably a hydraulic motor whose circles with that of the Throttle lever operated valve and governor actuator are controlled.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen. Es zeigt Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Gasturbinentriebwerks mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Brennstoffsteuerung und Fig. 2 ein Betriebskennlinienschaubild eines Gasturbinentriebwerks, welches von einer erfindungsgemäßen Brennstoffsteuerung gesteuert wird.Further details and features of the invention emerge from the following description and drawings. 1 shows a schematic Representation of a gas turbine engine with one designed according to the invention Fuel control and FIG. 2 is an operating characteristic diagram of a gas turbine engine; which is controlled by a fuel control according to the invention.

Das in Fig. 1 dargestellte Gasturbinentriebwerk 10 enthält in einem Gehäuse eine Anzahl von ringförmig angeordneten Brennkammern 12, einen Lufteinlaßabschnitt 14 und einen Kompressor 16, welcher über eine Antriebswelle 20 von einer Turbine 18 angetrieben wird. Die Turbine weist einen länglichen Gehäuseabschnitt 22 auf, welcher die von der Turbine 18 kommenden heißen Verbrennungsgase der Schubdüse 24 zuführt, an der die Gase zur Außenluft abströmen können. Jede der Brennkammern 12 ist mit einer Brennerdüse 26 versehen, welcher über eine Leitung 28 der unter Druck stehende, dosierte Brennstoff zugeführt wird. Die Leitung 28 steht über einen Verteilerstutzen 30 mit Einzelbrennstoffleitungen 32 in Verbindung. Der Brennstoffleitung28 wird der dosierte Brennstoff aus einer Hauptbrennstoffsteuerung 34 zugeführt.The gas turbine engine 10 shown in Fig. 1 contains in one Housing a number of annularly arranged combustion chambers 12, an air inlet section 14 and a compressor 16, which via a drive shaft 20 of a turbine 18 is driven. The turbine has an elongated housing section 22, which the hot combustion gases of the exhaust nozzle 24 coming from the turbine 18 at which the gases can escape to the outside air. Each of the combustion chambers 12 is provided with a burner nozzle 26, which via a line 28 of the under pressure standing, metered fuel is supplied. The line 28 is via a manifold 30 with individual fuel lines 32 in connection. The fuel line 28 is the metered fuel is supplied from a main fuel control 34.

Eine Hauptbrennstoffpumpe 36 fördert den unter Druck stehenden Brennstoff über eine Leitung 38 zur Hauptbrennstoffsteuerung 34, wobei ein Teil des Brennstoffes zur Ansaugseite der Hauptbrennstoffpumpe 36 über eine Leitung 40 und die Pumpenansaugleitung 42 zurückgeleitet werden kann.A main fuel pump 36 delivers the pressurized fuel via a line 38 to the main fuel control 34, with part of the fuel to the suction side of the main fuel pump 36 via a line 40 and the pump suction line 42 can be returned.

Eine für die Nachbrenner vorgesehene Brennstoffsteuerung 44 erhält den unter Druck stehenden Brennstoff über eine Einlaßleitung 46 aus der als Zentrifugalpumpe ausgebildeten Nachbrenner-Speisepumpe 48. Die Nachbrenner-Brennstoffsteuerung 44 dient dazu, den Brennstoff für die Nachbrenner zu dosieren und über eine Brennstoffsammelleitung 50 und eine Brennstoffleitung 52 zuzuführen. Zur manuellen Steuerung des Gasturbinentriebwerks 10 durch den Piloten ist ein Steuerdrosselhebel 54 vorgesehen, welcher mechanisch über ein Gestänge 58 mit einem Drosselnocken 56. verbunden ist. Eine von dem Nocken 56 gesteuerte Führungsrolle 60 steht über einen Gestängearm 62 mit dem einen Ende eines Ventilschiebers 64 eines ersten Steuerventils 65 in Verbindung. Der Ventilschieber 64 ist innerhalb einer Brennstoffkammer 66 mit Hilfe des Gestängearmes 62 entgegen der Kraft einer Druckfeder 68 beweglich gelagert. An die Kammer 66 sind eine Einlaßleitung 70 und eine Auslaßleitung 72 angeschlossen. Die Einlaßleitung 70 ist mit der Brennstoffauslaßleitung 38 der Hauptbrennstoffpumpe 36 verbunden. Zwischen dem unteren Ende der Brennstoffkammer 66 und dem Gestängearm 62 ist als übliche Strömungsmitteldichtung ein Balg 74 angeordnet. Die Auslaßleitung 72 steht über eine Leitung 76 mit einer zweiten Strömungsmittelkammer78 eines zweiten Steuerventils 79 in Verbindung. Innerhalb der zweiten Kammer 78 kann ein zweiter Ventilschieber 80 entgegen der Kraft einer Druckfeder 82 bewegt und auch von einem Strömungsmitteldruck innerhalb einer Druckkammer 84 unterhalb der Kammer 78 beaufschlagt werden. An die Druckkammer 84 ist eine Einlaßleitung 86 angeschlossen. In der Brennstoffleitung 90, welche die Einlaßleitung 76 mit einer Hilfskammer 92 verbindet, ist eine Hilfsdrosselöffnung 88 vorgesehen. Zwischen der Steuerdruckkammer 84 und der Hilfskammer 92 ist eine Steuerdrossel 94 eingesetzt. Mit einem halbkugelförmigen Vorsteuerventil 96 wird der Strömungsmitteldruck in der Hilfskammer 92 und in der Druckkammer 84 eingestellt. über einen Abzweig 100 der Auslaßleitung 98 ist diese an einer von der Auslaßleitung 98 abgelegene Stelle mit der Kammer 78 verbunden. Die Auslaßleitung 98 führt über einen Einlaßkanal 102 zu einer Steuerkammer 104 eines dritten Steuerventils 101. Mit der Kammer 104 ist ein zweiter Einlaßkanal 106 verbunden, welcher über einen Einlaßkanal 108: zum oberen Teil der Kammer 78 führt. Die Einlaßkanäle 106 und 108 sind über eine Leitung 110 mit der Brennstoffansaugleitung 42 der Hauptbrennstoffpumpe 36 verbunden. Mit Hilfe eines Kolbens 103, welcher von einer Druckfeder 105 beaufschlagt wird, wird ein Ventilkörper 107 eines Steuerventils 109 eingestellt.A fuel control 44 provided for the afterburner receives the pressurized fuel via an inlet line 46 from the afterburner feed pump 48 designed as a centrifugal pump. The afterburner fuel control 44 serves to meter the fuel for the afterburner and via a fuel collecting line 50 and a fuel line 52 feed. For the manual control of the gas turbine engine 10 by the pilot, a control throttle lever 54 is provided, which is mechanically connected to a throttle cam 56 via a linkage 58. A guide roller 60 controlled by the cam 56 is connected to one end of a valve slide 64 of a first control valve 65 via a link arm 62. The valve slide 64 is movably supported within a fuel chamber 66 with the aid of the rod arm 62 against the force of a compression spring 68. An inlet line 70 and an outlet line 72 are connected to the chamber 66. The inlet line 70 is connected to the fuel outlet line 38 of the main fuel pump 36. A bellows 74 is arranged as a conventional fluid seal between the lower end of the fuel chamber 66 and the rod arm 62. The outlet line 72 is connected via a line 76 to a second fluid chamber 78 of a second control valve 79. Within the second chamber 78, a second valve slide 80 can be moved against the force of a compression spring 82 and can also be acted upon by a fluid pressure within a pressure chamber 84 below the chamber 78. An inlet line 86 is connected to the pressure chamber 84. In the fuel line 90, which connects the inlet line 76 to an auxiliary chamber 92, an auxiliary throttle opening 88 is provided. A control throttle 94 is inserted between the control pressure chamber 84 and the auxiliary chamber 92. The fluid pressure in the auxiliary chamber 92 and in the pressure chamber 84 is set with a hemispherical pilot valve 96. Via a branch 100 of the outlet line 98, the latter is connected to the chamber 78 at a point remote from the outlet line 98. The outlet line 98 leads via an inlet channel 102 to a control chamber 104 of a third control valve 101. A second inlet channel 106 is connected to the chamber 104 and leads to the upper part of the chamber 78 via an inlet channel 108. The inlet channels 106 and 108 are connected to the fuel intake line 42 of the main fuel pump 36 via a line 110. A valve body 107 of a control valve 109 is adjusted with the aid of a piston 103, which is acted upon by a compression spring 105.

Mit der Antriebswelle 20 des Gasturbinentriebwerks 10 ist ein auf die Turbinendrehzahl ansprechendes Fliehkraftgewicht 112 verbunden, welches in bekannter Weise auf die tatsächliche Turbinendrehzahl anspricht. Das Fliehkraftgewicht 112 ist über einen Gestängearm 114 mit dem einen Ende eines Steuerhebels 116 verbunden, welcher um den Gelenkpunkt 118 verschwenkt werden kann. Der Steuerhebel 116 steht in Wirkverbindung mit dem Hilfssteuerventil 120, welches den Brennstoffdruck in einer Brennstoffkammer 122 einstellt. Die Brennstoffzufuhr unter dem Druck P" erfolgt über eine Hilfsdrosselöffnung 124 aus einem Hilfsdruckreglerventil 126, welches den Steuerbrennstoff unter dem Druck PR zur Verfügung stellt: Das Ventil 126 wird über die Brennstoffleitung 128 aus der Abflußleitung 38 der Hauptbrennstoffpumpe 36 mit unter dem Druck P1 stehendem Brennstoff gespeist. Das Hilfsdruckreglerventil 126 besteht aus einem Kolben 125, welcher mit einer Druckfeder 127 belastet ist. Dem unteren Ende des Kolbens 125 wird über die Leitung 13.1 der von der Zuflußleitung 42 der Hauptbrennstoffpumpe 36 kommende, unter dem Druck Po stehende Brennstoff zugeführt. Der mit Hilfe des halbkugelförmigen Hilfsventils 120 eingeregelte, unter dem Druck P, stehende Steuerbrennstoff verstellt einen Drehzahlreglerkolben 129 innerhalb der Steuerkammer 122 entgegen der Kraft einer Druckfeder 130, welche zwischen dem Drehzahlreglerkolben 129 und einem Federteller 132 des Steuerhebels 116 eingespannt ist. Der Drehzahlreglerkolben 129 weist eine Nockenfläche 134 auf, welche über einen Nockenführungsarm 136 das Hilfssteuerventil 96 der zweiten Brennstoffsteuerkammer 78 einstellt. Der Nockenführungsarm 136 ist in einem Gelenkbolzen 138 gelagert, der seinerseits gegenüber einem Festpunkt 140 der Steuerung verstellbar ist.With the drive shaft 20 of the gas turbine engine 10 is connected to the turbine speed responsive centrifugal weight 112, which responds in a known manner to the actual turbine speed. The centrifugal weight 112 is connected via a rod arm 114 to one end of a control lever 116, which can be pivoted about the pivot point 118. The control lever 116 is in operative connection with the auxiliary control valve 120, which sets the fuel pressure in a fuel chamber 122. The fuel supply under the pressure P ″ takes place via an auxiliary throttle opening 124 from an auxiliary pressure regulator valve 126, which makes the control fuel available under the pressure PR: The valve 126 is via the fuel line 128 from the discharge line 38 of the main fuel pump 36 with fuel under pressure P1 The auxiliary pressure regulating valve 126 consists of a piston 125 which is loaded with a compression spring 127. The lower end of the piston 125 is supplied via the line 13.1 with the fuel under pressure Po coming from the supply line 42 of the main fuel pump 36 With the help of the hemispherical auxiliary valve 120, controlled fuel under the pressure P, adjusts a speed regulator piston 129 within the control chamber 122 against the force of a compression spring 130, which is clamped between the speed regulator piston 129 and a spring plate 132 of the control lever 116. The speed regulator piston 129 knows t has a cam surface 134 which adjusts the auxiliary control valve 96 of the second fuel control chamber 78 via a cam guide arm 136. The cam guide arm 136 is mounted in a hinge pin 138, which in turn is adjustable with respect to a fixed point 140 of the control.

Die Kurve 150 der Fig. 2 zeigt den Verlauf der Turbinendrehzahl zwischen dem geringen Leerlaufwert und dem Maximalwert in Abhängigkeit von der Zeit. Eine Düsenflächenkurve 152 zeigt gegenüber der Turbinendrehzahlkurve 150 die Einstellung der Schubdüsen, mit denen die effektiv wirksame Ausstoßöffnung eingestellt wird, als Funktion der Zeit. Die Nachbrenner-Brennstoffkurve 154 gibt den Brennstoffzufluß in kg/Stunde als Funktion der Zeit an, und zwar von dem Zeitpunkt an, zu dem die Nachbrennerbrennstoffzufuhr zum Nachbrenner-Verteilerstutzen 50 durch die in Fig. 1 dargestellte Steuerung 44 ausgelöst wird.The curve 150 of FIG. 2 shows the course of the turbine speed between the low idle value and the maximum value as a function of time. One The nozzle area curve 152 shows the setting in relation to the turbine speed curve 150 the thrust nozzles with which the effectively effective discharge opening is set, as a function of time. The afterburner fuel curve 154 gives the fuel flow in kg / hour as a function of time, from the point in time at which the Afterburner fuel delivery to afterburner manifold 50 is triggered by the controller 44 shown in FIG.

Die Kurve 154 ist mit einer Mehrzahl von in gestrichelten Linien dargestellten, oberen Kurvenzweigen 156, 158, 160 und 162 versehen, welche den verschiedenen Nachb-rennereinstellungen oder -dosierungen, die mit Hilfe der in Fig. 1 dargestellten Drosselhebelvorrichtung 54 eingestellt werden können, entsprechen. Es ist zu beachten, daß bei der anfänglichen Zufuhr des Nachbrennerbrennstoffes zu den Nachbrennerdüsen ein geringer Abfall der Turbinenbetriebsdrehzahllcurve 150 auftritt, wie er durch die gestrichelten Kurventeile 164 und 166 dargestellt ist. Diese gestrichelten Kurventeile entsprechen dem Drehzahlabfall bei Beginn der Brennstoffzufuhr zu den Nachbrennern. Die gestrichelte untere Drehzahlkurve 164 der Fig. 2 entspricht der zuvor festgelegten unteren Grenze des Drehzahlabfalles, wie sie durch die Instabilitätsgrenze des Kompressors 116 festgelegt ist. Die obere gestrichelte Drehzahlkurve 166 entspricht einem Betriebszustand der Gasturbine 10 bei gelöschten Brennern, so daß, falls die Gasturbinendrehzahlbei Beginn der Brennstoffzufuhr zu den Nachbrennern tatsächlich oberhalb der oberen Kurve 166 liegt, ein Löschen der Brenner auftreten kann, d. h., es kann unmöglich werden, den Nachbrennerbrennstoff innerhalb der Nachbrennerkammer 22 zu zünden oder die Verbrennung aufrechtzuerhalten.The curve 154 is shown with a plurality of in dashed lines, Upper curve branches 156, 158, 160 and 162 are provided, which correspond to the various secondary settings or -dosings that with the help of the throttle lever device shown in Fig. 1 54 can be set, correspond. It should be noted that the initial Feeding the afterburner fuel to the afterburner nozzles is a slight drop in the Turbine operating speed curve 150 occurs as indicated by the dashed curve parts 164 and 166 is shown. These dashed parts of the curve correspond to the drop in speed at the start of the fuel supply to the afterburners. The dashed lower speed curve 164 of FIG. 2 corresponds to the previously defined lower limit of the speed drop, as determined by the compressor 116 instability limit. The upper The dashed speed curve 166 corresponds to an operating state of the gas turbine 10 with the burners extinguished so that if the gas turbine speed is at the start of the fuel supply to the afterburners is actually above the upper curve 166, a quenching the burner can occur, d. i.e., it may become impossible to use the afterburner fuel to ignite or maintain combustion within the afterburner chamber 22.

Beim Betrieb der Steuerung gemäß Fig.1 verhindert das erste Steuerventil 65, daß der unter dem Auslaßdruck P1 der Hauptbrennstoffpumpe 36 stehende Steuerbrennstoff von der Einlaßleitung 70 zur Auslaßleitung 72 übertragen wird, bevor die Drosselhebel-Nockenanordnung 56 mit Hilfe des Drosselhebels 54 zur Auslösung der Brennstoffzufuhr zu dem Nachbrenner-Verteilerstutzen 50 eingestellt ist. Mit Hilfe des Drosselhebels 54 wird der Beginn einer Brennstoffzufuhr zu den Nachbrennern angefordert, die jedoch nicht eher tatsächlich erfolgt, als bis die Betriebsdrehzahl der Turbine einen zuvor festgelegten Minimalwert erreicht hat. Wenn der Drosselhebel 54 so eingestellt ist, daß der Brennstoff für den Nachbrenner-Verteilerstutzen 50 dosiert wird, befindet sich die dem Drosselhebel zugeordnete Nockenanordnung 56 in einer solchen Lage, daß die Nockenführungsrolle 60 und der Gestängearm 62 den Ventilschieber 64 so weit verstellen, daß über die dargestellte ringförmige Aussparung des Ventilschiebers 64 eine Verbindung zwischen der Einlaßleitung 70 und der Auslaßleitung 72 entsteht. Der unter dem Druck P1 stehende Steuerbrennstoff gelangt dann zum zweiten Ventil 79, welches verhindert, daß der unter dem Druck PI stehende Steuerbrennstoff von der Einlaßleitung 76 zur Auslaßleitung 98 gelangen kann, bevor die von den Fliehkraftgewichten 112 festgestellte Betriebsdrehzahl der Turbine einen zuvor festgelegten Minimalwert erreicht hat.When operating the control according to FIG. 1, the first control valve prevents 65 that the control fuel which is under the outlet pressure P1 of the main fuel pump 36 from the inlet line 70 to the outlet line 72 prior to the throttle lever-cam assembly 56 with the aid of the throttle lever 54 for triggering the fuel supply to the afterburner manifold 50 is set. With the help of the throttle lever 54, the start of a fuel supply requested to the afterburners, which, however, does not actually occur sooner than until the operating speed of the turbine reaches a predetermined minimum value Has. When the throttle lever 54 is set so that the fuel for the afterburner manifold 50 is metered, there is the cam arrangement assigned to the throttle lever 56 in such a position that the cam guide roller 60 and the link arm 62 Adjust the valve slide 64 so far that the ring-shaped Recess of the valve slide 64 establishes a connection between the inlet line 70 and the outlet line 72 arises. The pilot fuel under pressure P1 then passes to the second valve 79, which prevents the under pressure PI standing control fuel pass from inlet line 76 to outlet line 98 can before the operating speed determined by the centrifugal weights 112 of the Turbine has reached a predetermined minimum value.

Wenn die zuvor festgelegte Minimaldrehzahl erreicht ist, schließt das Hilfssteuerventil 96 die ihm zugeordnete Ventilsitzöffnung, so daß der Strömungsmitteldruck Px in der Hilfssteuerkammer 92 und in der Brennstoffkammer 84 groß genug wird, um die Kraft der Druckfeder 82 zu überwinden und das Schieberventil 80 in die in F'ig. 1 dargestellte Stellung zu verschieben, in der der unter dem Druck P1 stehende Steuerbrennstoff von der Einlaßleitung 76 zur Auslaßleitung 98 gelangen kann. Die Einlaßleitung 86 wird, wie Fig. 1 zeigt, zusätzlich geöffnet, so daß der unter dem Druck P1 stehende Steuerbrennstoff ebenfalls in die Brennstoffkammer 84 eintritt, die auf den Ventilschieber 80 einwirkende Kraft verstärkt und den Ventilschieber 80 in der in Fig. 1 dargestellten Stellung festhält. Bis zum Absperren des unter dem Druck P1 stehenden Steuerbrennstoffes durch eine geeignete Dosierung mit dem Steuerdrosselhebel54 und der Nockenanordnung 56, bei der der Ventilschieber 64 die Verbindung für den unter dem Druck P1 stehenden Brennstoff zwischen der Einlaßleitung 70 und der Auslaßleitung 72 des ersten Steuerventils 65 versperrt, kann der in der Strömungsmittelkammer 84 herrschende Brennstoffsteuerdruck P1 den Ventilschieber 80 unabhängig von nachfolgenden Turbinendrehzahländerungen in der dargestellten Stellung halten und sichern. Für den letztgenannten Fall ist die Drosselöffnung 94 so bemessen, daß, auch wenn nach Beginn der Brennstoffzufuhr zu den Nachbremsern die Turbinendrehzahl abfällt, der Steuerdruck P1 in der Brennstoffkammer 84 ausreichend groß bleibt, um den Ventilschieber 80 unabhängig von Änderungen des Druckes PC in der Hilfskammer 92 in der in Fig. 1 dargestellten Stellung zu sichern. Bei einer praktischen Verwirklichung dieser Steuerung ist eine solche Anordnung vorgesehen, da das Zünden oder der Beginn des Nachbrennerbetriebes eine augenblickliche Verrrinderung der Turbinendrehzahl zur Folge hat, wie dies die Drehzahlkurve 150 der Fig. 2 zeigt. Eine solche Drehzahländerung würde über das Hilfssteuerventil 96 eine Druckänderung der Steuerflüssigkeit innerhalb der Hilfskammer 92 hervorrufen. Wenn sich der Ventilschieber 80 in der in Fig. 1 dargestellten Stellung befindet, gelangt die unter dem Druck P1 stehende Steuerflüssigkeit von der Auslaßleitung 98 zur Einlaßleitung 102 des dritten Steuerventils 101 und verursacht, daß der Kolben 103 entgegen der Kraft der Druckfeder 105 verstellt und das Steuerventil 107 geöffnet wird, um über die Speiseleitung 111 die -Nachbrenner-Zentrifugalspeisepumpe 48 mit Brennstoff zu versorgen. Bei der Nachbrenner-Speisepumpe 48 handelt es sich um eine Zentrifugalpumpe, welche bei in Betrieb befindlicher Turbine sowohl mit als auch ohne Brennstoff arbeitet, so daß bis zur Zufuhr des unter dem DruckPl stehenden Steuerbrennstoffes zur Einlaßleitung 102 die Nachbrenner-Speisepumpe 48 trokkenläuft, ohne Nachbrennerbrennstoff zu fördern.When the predetermined minimum speed is reached, the auxiliary control valve 96 closes the valve seat opening assigned to it, so that the fluid pressure Px in the auxiliary control chamber 92 and in the fuel chamber 84 becomes large enough to overcome the force of the compression spring 82 and the slide valve 80 in the in F'ig. 1, in which the pilot fuel under pressure P1 can pass from the inlet line 76 to the outlet line 98. The inlet line 86, as shown in FIG. 1, is additionally opened so that the control fuel under pressure P1 also enters the fuel chamber 84, which increases the force acting on the valve slide 80 and puts the valve slide 80 in the position shown in FIG holds on. Until the control fuel under pressure P1 is shut off by suitable metering with the control throttle lever 54 and the cam arrangement 56, in which the valve slide 64 blocks the connection for the fuel under pressure P1 between the inlet line 70 and the outlet line 72 of the first control valve 65 , the fuel control pressure P1 prevailing in the fluid chamber 84 can hold and secure the valve slide 80 in the position shown, regardless of subsequent turbine speed changes. In the latter case, the throttle opening 94 is dimensioned so that, even if the turbine speed drops after the start of the fuel supply to the after-brakes, the control pressure P1 in the fuel chamber 84 remains sufficiently high to control the valve slide 80 regardless of changes in the pressure PC in the auxiliary chamber 92 to secure in the position shown in FIG. In a practical implementation of this control, such an arrangement is provided since the ignition or the start of the afterburner operation results in an instantaneous reduction in the turbine speed, as is shown by the speed curve 150 in FIG. Such a change in rotational speed would cause a pressure change in the control fluid within the auxiliary chamber 92 via the auxiliary control valve 96. When the valve slide 80 is in the position shown in FIG. 1, the control fluid under pressure P1 passes from the outlet line 98 to the inlet line 102 of the third control valve 101 and causes the piston 103 to move against the force of the compression spring 105 and that Control valve 107 is opened in order to supply the afterburner centrifugal feed pump 48 with fuel via the feed line 111. The afterburner feed pump 48 is a centrifugal pump which works both with and without fuel when the turbine is in operation, so that the afterburner feed pump 48 runs dry until the pressurized control fuel is supplied to the inlet line 102, without afterburner fuel to promote.

Sollte nunmehr die Einstellung des Drosselhebels 54 so verändert werden, daß eine Zufuhr von Brennstoff zum Nachbrenner-Verteilerstutzen 50 nicht länger erwünscht wird, schließt das erste Steuerventil 65 und verhindert, daß der unter dem Druck P, stehende Steuerbrennstoff von der Einlaßleitung 70 zur Auslaßleitung 72 fließen kann. Durch diese Ventilbetätigung wird die Zufuhr des unter dem Druck P1 stehenden Steuerbrennstoffes zu den Einlaßleitungen 76 und 86 des zweiten Steuerventils 79 unterbrochen, so daß nunmehr die Kraft der Druckfeder 82 groß genug ist, den Ventilschieber 80 in seine niedere Schaltstellung zu bewegen, in der die Einlaßleitung 86 und die Auslaßleitung 98 geschlossen sind. Hierdurch wird wiederum die Auslaßleitung 100 geöffnet, so daß der unter dem Druck Po stehende Steuerbrennstoff von der Brennstoffleitung 110 zur Einlaßleitung 10& des zweiten Steuerventils 79 und von dort über die Auslaßleitung 100 zur Einlaßleitung 102 des dritten Steuerventils 101 fließen kann. Der unter denn Druck P, stehende Steuerbrennstoff übt nicht genügend Kraft aus, um die Kraft der Druckfeder 105 zu überwinden, so daß der Steuerventilkörper 107 so verstellt wird, daß er die Zufuhr des Nachbrennerbrennstoffes aus der Brennstoffleitung 111 zur Nachbrenner-Speisepumpe 48 sperrt. Zur Betätigung des Drehzahlsteuerkollyens 129 wird die Ausgangskraft der Fliehkraftgewichte 112 dem Steuerhebel 116 während einer Zunahme der Maschinendrehzahl so zugeführt, daß das Hilfssteuerventil 120 geschlossen wird, um den Strömungsmitteldruck in der Steuerkammer 122 zu erhöhen. Hieraus resultiert eine nach oben gerichtete Bewegung des Drehzahlreglerkolbens 129 entgegen der Kraft der Druckfeder 130. Wenn sich der Drehzahlreglerkolben 129 auf diese Weise nach oben bewegt, wirkt er über die Druckfeder 130 der Steuerkraft der Fliehkraftgewichte 112 entgegen, so daß das Fliehkraftgewicht 112 etwa in die Ausgangsstellung zurückgelangt, wobei jedoch die Steuerkraft des Fliehkraftgewichtes 112 in einer entsprechenden Kompression der Druckfeder 130 zum Ausdruck kommt. Die in der Druckfeder 130 gespeicherte Kraft. ist somit eine Funktion der am Fliehkraftgewicht 112 erzeugten Steuerkraft. Aus diesem Grunde ist auch die Bewegung oder der Hub des Drehzahlreglerkolbens 129 eine Funktion der vom Fliehkraftgewicht 112 erzeugten Steuerkraft und damit auch eine Funktion des Quadrates der Turbinendrehzahl. Die einstellbare Befestigung 140 für den Nachlaufhebel 136 dient dazu, eine zuvor festgelegte Drehzahl einzustellen, bei der das Hilfssteuerventil 96 schließen und der Ventilschieber 80 das zweite Steuerventil 79 öffnen soll, um die Zufuhr des unter dem Druck P1 stehenden Steuerbrennstoffes von der Einlaßleitung 76 zur Auslaßleitung 98 zu ermöglichen.If the setting of the throttle lever 54 should now be changed in such a way that a supply of fuel to the afterburner manifold 50 is no longer desired, the first control valve 65 closes and prevents the control fuel under pressure P 1 from flowing from the inlet line 70 to the outlet line 72 can flow. By this valve actuation, the supply of the pilot fuel under pressure P1 to the inlet lines 76 and 86 of the second control valve 79 is interrupted, so that now the force of the compression spring 82 is large enough to move the valve slide 80 into its lower switching position, in which the Inlet line 86 and outlet line 98 are closed. This in turn opens the outlet line 100 so that the control fuel under pressure Po can flow from the fuel line 110 to the inlet line 10 & of the second control valve 79 and from there via the outlet line 100 to the inlet line 102 of the third control valve 101. The control fuel then under pressure P, does not exert enough force to overcome the force of the compression spring 105, so that the control valve body 107 is adjusted so that it blocks the supply of afterburner fuel from the fuel line 111 to the afterburner feed pump 48. To operate the speed control pin 129, the output force of the centrifugal weights 112 is supplied to the control lever 116 during an increase in engine speed so that the auxiliary control valve 120 is closed to increase the fluid pressure in the control chamber 122. This results in an upward movement of the speed governor piston 129 against the force of the compression spring 130. When the speed governor piston 129 moves upward in this way, it counteracts the control force of the centrifugal weights 112 via the compression spring 130, so that the centrifugal weight 112 is approximately in the Returned to the starting position, but the control force of the centrifugal weight 112 is expressed in a corresponding compression of the compression spring 130. The force stored in the compression spring 130. is thus a function of the control force generated on the centrifugal weight 112. For this reason, the movement or the stroke of the speed regulator piston 129 is also a function of the control force generated by the centrifugal weight 112 and thus also a function of the square of the turbine speed. The adjustable attachment 140 for the follower lever 136 is used to set a predetermined speed at which the auxiliary control valve 96 is to close and the valve slide 80 is to open the second control valve 79 in order to feed the pilot fuel under pressure P1 from the inlet line 76 to the outlet line 98 to enable.

Es ist selbstverständlich, daß im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung immer dann, wenn eine Hilfskraftbetätigung erforderlich wird, Hilfskraft- oder Servovorrichtungen bekannter Bauart verwendet werden können.It goes without saying that in connection with the present Invention whenever an auxiliary power operation is required, auxiliary power or servo devices of known types can be used.

Obwohl nur ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt und beschrieben wurde, versteht es sich, daß vom Fachmann zahlreiche Änderungen und Abwandlungen bezüglich des Aufbaues und der Anordnung einzelner Schaltungsteile je nach speziellen Erfordernissen vorgenommen werden können, ohne den Rahmen und den Grundgedanken der vorliegenden Erfindung zu überschreiten.Although only a preferred embodiment of the present invention has been shown and described schematically, it is understood that those skilled in the art numerous changes and modifications in terms of structure and arrangement individual circuit parts can be made depending on special requirements, without departing from the scope and spirit of the present invention.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Device for controlling the fuel supply from a fuel source via a control valve to the feeding a gas turbine plant Dosing device at a predetermined position of a throttle lever and at Exceeding a predetermined minimum engine speed, whereby the control valve operated by the action of a pressure that varies from a low to a high value changes when the previously determined position of the throttle lever is reached and the minimum engine speed is exceeded, characterized in that the actuator of the fuel control valve (109) in a liquid engine (103) consists, in its feed lines (70, 72, 76, 98, 102) for the liquid pressure two pressure medium control valves are connected in series, one (65) these valves depending on the position of the throttle lever and the other (79) is opened by a cam guide arm (136) which is a transmission device (120, 129) controls that as a function of the machine speed by a speed sensor (112) is adjustable.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the actuator of the cam guide arm (136) - influenced valve (79) Has control piston (80) which is exposed to a pressure in a chamber (84), which together with a control pressure chamber (92) with the pressure fluid source (36) and communicating with a vent line, the latter through a Auxiliary valve (96) is controlled which is arranged to be controlled by the cam guide arm (136) controls the pressure in the control chamber (92).

3. Device according to claim 2, characterized in that the chamber (84) communicates with the control pressure chamber (92) a throttle (94) and with the pressure fluid source (36) through a line (86) is connected when the control piston (82) by a predetermined distance in the opening direction this valve (79) has been moved to the movement of the control piston (80) and of the valve and the latter regardless of changes in pressure to be determined in the control pressure chamber (92) in the open position.

4. Device according to claim 1 and 2, characterized in that the transmission device (120, 129) actuates the cam guide arm (136) via a cam (134).

5. Device according to claim 1, characterized in that the fuel metering device (44) connected to the pressure side of a continuously rotating centrifugal pump (48) whose suction side is connected to the fuel source via a valve (109) is.

6. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the connection the control pressure chamber (92) with the pressure fluid source (36) via a junction (90) takes place from the liquid pressure line (70, 72, 76, 98, 102) of the = motor (103), wherein a throttle (88) is provided in the branch (90).

7. Device according to Claim 1, characterized in that the transmission device (120, 129) has a Has servomotor (130) which is actuated by a variable pressure (P,), which is set by an auxiliary valve (120) actuated by the speed sensor (112). B. Device according to Claim 1, characterized in that the cam guide lever (136) by means of an adjustable connection (140) for changing the previously determined Machine speed at which the control valve (79) opens, is pivotably mounted. Considered publications: German Patent Specifications No. 8812801, 853 843; U.S. Patent No. 2,667,743.