DE1426282B1

DE1426282B1 - Brennstoffzufuhranlage fuer Gasturbinentriebwerke

Info

Publication number: DE1426282B1
Application number: DE1960R0028375
Authority: DE
Inventors: Johnson Christopher Linley
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1959-07-20
Filing date: 1960-07-20
Publication date: 1970-03-12
Also published as: FR1262953A; GB897091A; US3151658A

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffzufuhranlage für Gasturbinentriebwerke, insbesondere Hubstrahltriebwerke für Flugzeuge, mit einer Steuereinrichtung, deren mehrere Durchlaßöffnungen steuernder Steuerschieber unter dem Einfluß der Triebwerksdrehzahl verstellbar ist, und mit einer vom Flugzeugführer betätigbaren Drosseleinrichtung.

Eine allgemeine Forderung, die an derartige Brennstoffzufuhranlagen gestellt wird, besteht darin, in Abhängigkeit von der gewünschten Beschleunigung die Brennstoffzufuhr so zu steuern, daß ein Pumpen des Kompressors mit Sicherheit vermieden wird. Diese Forderung führte zusammen mit anderen betriebsmäßig unerläßlichen Forderungen, wie z. B. der Verhinderung der Überhitzung, zu äußerst komplizierten und aufwendigen Ventilanordnungen und diese betätigenden Steuervorrichtungen. So sind im allgemeinen zwei Einzelventile vorgesehen, von denen das eine die maximale Drehzahl des Triebwerks und das andere die Beschleunigung auf diese Drehzahl steuert. Eine übliche Anordnung besteht darin, die Beschleunigungssteuerung auf den Förderdruck einer Pumpe ansprechen zu lassen, die vom Triebwerk angetrieben wird, und einen getrennten Maximaldrehzahlregler vorzusehen, der durch die Zentrifugalkraft mittels Fliehkraftgewichten betätigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennstoffzufuhranlage für Gasturbinentriebwerke zu schaffen, welche bei einfachem mechanischem Aufbau in jedem Drehzahlbereich ein Arbeiten unterhalb der Pumpgrenze gewährleistet.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Druckleitung einer mit der Triebwerkswelle gekuppelten und auf den Steuerschieber einwirkenden Brennstoffpumpe mit einer Hilfsbrennerleitung dauernd in Verbindung steht, daß von der Hilfsbrennerleitung ein Abzweig zu den Einlaßöffnungen des Steuerschiebers führt, die über gesteuerte Auslaßöffnungen einerseits mit einer der Leerlaufversorgung dienenden Nebenschlußleitung und andererseits mit einer Hauptbrennerleitung in Verbindung stehen, daß bei Leerlaufdrehzahl nur die eine der zur Hauptbrennerleitung führenden Auslaßöffnungen geschlossen ist und bei einer ersten vorbestimmten Drehzahl auch noch die zur Nebenschlußleitung führende Auslaßöffnung geschlossen ist, daß in einem anschließenden Drehzahlbereich bis in die Nähe der maximal zulässigen Drehzahl die zur Hauptbrennerleitung führende Auslaßöffnung allmählich geöffnet wird, daß bei maximal zulässiger Drehzahl die eine Auslaßöffnung durch den Steuerschieber abgesperrt ist und daß alle Brennstoffleitungen über die Drosseleinrichtung geführt sind.

Eine wesentliche Vereinfachung gegenüber herkömmlichen Brennstoffzufuhranlagen ergibt sich durch die Anwendung eines einzigen Steuerschiebers an Stelle der sonst üblichen zwei Ventile. Diese Vereinfachung stellt insbesondere bei Brennstoffzufuhranlagen einen Vorteil dar, die bei Hubtriebwerken Verwendung finden, wo eine Vereinfachung und Gewichtsersparnis im besonderen Maße angestrebt wird, weil diese Hubstrahltriebwerke mit ihren Zusatzaggregaten nur kurzzeitig im Betrieb befindlich sind und während des Fluges eine die Nutzlast verringernde Last darstellen.

Dadurch, daß die vom Flugzeugführer betätigbare ^d Drosseleinrichtung stromunterseitig der Steuereinrichtung angeordnet ist, kann ein Nebenschlußkanal bei der Steuereinrichtung bei Leerlaufdrehzahl geöffnet werden, um zu gewährleisten, daß dem Triebwerk die erforderliche Brennstoffmenge zugeführt wird, wenn die Drosseleinrichtung geschlossen ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Anordnung derart getroffen, daß die eine Stirnfläche des Steuerschiebers mit der Saugseite der Brennstoffpumpe verbunden ist und daß die andere Stirnfläche mit der Druckseite dieser Pumpe über eine Leitung von derart engem Querschnitt verbunden ist, daß die Viskosität des Brennstoffes den Verstellvorgang beeinflußt.

Der Steuerschieber ist zweckmäßigerweise dauernd durch eine erste Feder und nach Zurücklegen eines vorbestimmten Hubes auch durch eine zweite Feder abgestützt, wobei die Federn bezüglich ihrer Vorspannung in bekannter Weise einstellbar sind.

Die Nebenschlußleitung steht zweckmäßigerweise mit einer durch den Drosselschieber führenden Axialbohrung in Verbindung, die zur Hauptbrennerleitung hin ständig offen ist.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Brennstoffzufuhranlage für ein Gasturbinentriebwerk,

Fig. 2 einen Teil der in Fig. 1 dargestellten Brennstoffzufuhranlage, wobei sich die Einzelteile gegenüber der F i g. 1 in einer anderen Stellung befinden,

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Betriebsweise der in den F i g. 1 und 2 dargestellten Brennstoffzufuhranlage.

Die Ausdrücke »links« und »rechts« werden in der folgenden Beschreibung im Sinn von »links« und »rechts« bezüglich der Darstellung in den Zeichnungen benutzt.

Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Brennstoffzufuhranlage für ein Gasturbinentriebwerk ein Gehäuse 10 mit aus Kohlenstoff bestehenden Lagern 11,12 auf, in denen eine durch das Triebwerk angetriebene Pumpenwelle 13 gelagert ist. Die Welle 13 trägt das Antriebsorgan einer Zentrifugalpumpe 14.

Das Gehäuse 10 weist eine Kammer 15 auf, die nach der Saugseite der Pumpe 14 hin offen ist. Die Kammer 15 wird über eine Leitung 16 mit Brennstoff gespeist. Das Gehäuse 10 weist außerdem eine Kammer 17 auf, die mit der Kammer 15 über einen Kanal

18 in Verbindung steht. Der unter Saugdruck stehende Brennstoff wird demgemäß der Kammer 17 zugeführt.

Innerhalb des Kanals 18 ist eine Vorgelegewelle 19 drehbar gelagert. Das linke Ende der Vorgelegewelle

19 ragt in die Kammer 15 hinein und trägt dort ein Zahnrad 20, das mit einem auf der Pumpenwelle 13 sitzenden Ritzel 21 kämmt. Das rechte Ende der Vorgelegewelle 19 ragt in die Kammer 17 hinein und ist mit einem Ritzel 22 versehen, das mit einem Zahnrad 23 kämmt, welches von einem drehbar gelagerten Steuerschieber 24 getragen wird.

Der Steuerschieber 24 ist gleitbar in einer Bohrung 25 des Gehäuses 10 angeordnet. Die Bohrung 25 liegt gemäß dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel koaxial zu der Pumpenwelle 13. Dies ist jedoch nicht wesentlich. Der Steuerschieber 24 weist einen im Durchmesser verkleinerten mittleren

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Teil 26 und an seinem linken Ende einen Ko'.bensteg gestattet. Durch eine Hauptreglerfeder 79 wird ein

27 auf. An ihrem linken Ende steht die Bohrung 25 Federteller 78 gegen diesen Flansch gedrückt. Die

über einen Kanal 28 mit einer Kammer 29 an der Hauptreglerfeder 79 ist konzentrisch über der Leer-

Hochdruckseite der Pumpe 14 in Verbindung. laufreglerfeder 74 gelagert und stützt sich am Ver-

Die Bohrung 25 ist mit im Abstand zueinander lie- 5 Schlußkörper 71 ab.

genden Durchlässen 30, 31, 32, 33 und mit einer Der Kopf 80 der Einstellschraube 72 ist mit einer Gruppe dicht benachbart zueinander liegender Durch- Riffelverzahnung 81 versehen und in einem mit Riffei-Iässe 34 ausgestattet. Der Durchlaß 30 steht mit einer verzahnung ausgestatteten Loch eines Bügels 82 ge-Nebenschlußleitung 35 in Verbindung, die zu einer lagert, der mittels Schrauben 83 am Gehäuse 10 be-Drosseleinrichtung 36 führt. Der Durchlaß 31 steht io festigt ist. Durch Einstellung der Vorspannung der über eine Leitung 41 mit der Kammer 29 in Verbin- Hauptreglerfeder 79 wird die maximale Drehzahl eindung und wird von dieser mit unter Hochdruck ste- gestellt, während durch Einstellung der Vorspannung hendem Brennstoff gespeist. Die Leitung 41 ist außer- der Leerlauf reglerfeder 74 die Leerlauf drehzahl eindem mit einer Leitung 37 für den Hilfsbrenner ver- gestellt wird. Da der Kopf 80 normalerweise in einer blinden. Die Leitung 37 führt zur Drosseleinrichtung 15 Stellung in dem Loch des Bügels 82 verriegelt ist, 36. Der Durchlaß 32 führt zu einer Kammer 38, die kann die Einstellung der maximalen Drehzahl (dies über eine Einschnürung 39 mit der Leitung 41 in wird durch Einschrauben des Verschlußkörpers 71 in Verbindung steht. Wie ersichtlich, ist die Brennstoff- das Gehäuse hinein oder aus diesem heraus bewirkt) strömung durch die Leitung 37 von der Stellung des ohne Einstellung der Vorspannung der Feder 74 beSteuerschiebers 24 unabhängig. 20 wirkt werden, vorausgesetzt, daß die Schraubenge-Die Durchlässe 33, 34 stehen mit einer Leitung 40 winde des Verschlußkörpers 71 gleiche Steigung und für den Hauptbrenner in Verbindung, die über die gleichen Richtungssinn haben. Wenn jedoch der Bü-Drosseleinrichtung 36 zu einer Hauptbrennerleitung gel 82 entfernt wird, wird durch Drehung des Ver-40'führt. schlußkörpers 71 oder der Einstellschraube 72 die Die Drosseleinrichtung 36 weist einen Drossel- 25 Vorspannung beider Federn 74, 79 erhöht, und demschieber 42 auf, der in einer Bohrung 43 gleitbar ge- gemäß wird sowohl die maximale Drehzahl als auch lagert ist. Der Drosselschieber 42 ist mit einer Zahn- die Leerlaufdrehzahl eingestellt,
stange 44 ausgestattet, die mit einem Ritzel 45 kämmt. F i g. 1 veranschaulicht die Stellung des Steuer-Das Ritzel 45 kann durch einen vom Flugzeugführer Schiebers 24 bei Leerlaufdrehzahl. In der in F i g. 1 zu betätigenden Hebel 46 gedreht werden. 30 dargestellten Stellung reicht der Brennstoffdruck der Der Drosselschieber 42 weist Ringnuten 47, 48, 49, Pumpe 14, der über die Leitung 28 der linken Stirn-50 auf, welche Kolbenstege 51, 52, 53, 54, 55 bilden. fläche des Steuerschiebers 24 zugeführt wird, nicht Der Drosselschieber 42 weist außerdem eine axial aus, um diesen Steuerschieber 24 gegen die Wirkung durch ihn hindurch verlaufende Bohrung 56 auf, in der Feder 74 zu verschieben. Der Kolbensteg 27 bewelche radiale Bohrungen 57, 58, 59 einmünden. 35 grenzt deshalb den über die Leitung 28 zugeführten

Die Bohrung 43 weist einen Durchlaß 60 auf, der Brennstoff auf das linke Ende der Bohrung 25.

mit der Hauptbrennerleitung 40 in Verbindung steht. Durch die Leitung 41 strömender Brennstoff er-

Ein Durchtritt 61 steht mit einer zur Brennstoffein- reicht jedoch die Hilfsbrennerleitung 37, und ein Teil

laßleitung 16 führenden Rückleitung 62 in Verbin- dieses Brennstoffs strömt über die Durchlässe 63, 64

dung. Ein Durchlaß 63 steht mit der Hilfsbrenner- 40 und die Ringnut 48 zu der Hilfsbrennerleitung 65.

leitung 37 in Verbindung. Ein Durchlaß 64 steht mit Der übrige Teil des durch die Leitung 41 zugeführ-

einer Hilfsbrennerleitung 65 in Verbindung. Ein ten Brennstoffs strömt über die Durchlässe 31, 32

Durchlaß 66 steht mit einer Schnellentleerungsleitung zum mittleren Teil der Bohrung 25 und umgibt den

67 in Verbindung, und ein Durchlaß 68 steht schließ- Abschnitt 26 mit vermindertem Durchmesser. Dieser

lieh mit der Nebenschlußleitung 35 in Verbindung. 45 Brennstoff strömt dann teilweise zum Durchlaß 33

Mit seinem rechten Ende ragt der Steuerschieber und so über die Hauptbrennerleitung 40 zur Haupt-

24 in die Kammer 17 hinein und ist dort mit einer brennerleitung 40' und zum anderen Teil zum Durch-

Platte 69 mit einem Umfangsflansch 70 ausgestattet. In laß 30 und so über die Nebenschlußleitung 35, die

das rechte Ende des Gehäuses 10 ist ein Verschluß- Durchlässe 58, 59 und die Axialbohrung 56 zur

körper 71 eingeschraubt, in welchem axial in einer 50 Hauptbrennerleitung 40'.

Gewindebohrung eine Leerlaufeinstellschraube 72 ge- F i g. 2 veranschaulicht die Stellung des Steuerführt ist. Die Leerlaufeinstellschraube 72 trägt einen Schiebers 24 bei ungefähr 6O°/o der maximalen Trieb-Federteller 73. Eine Leerlaufreglerfeder 74 liegt zwi- werksdrehzahl. In dieser Stellung hat der von der sehen dem Federteller 73 und der Platte 69. Pumpe 14 herrührende und über die Bohrung 28 dem Der Steuerschieber 24 ist zwischen der in F i g. 1 55 linken Ende des Steuerschiebers 24 zugeführte Brenndargestellten Stellung und der entgegengesetzten End- stoffdruck den Steuerschieber 24 nach rechts bewegt, stellung beweglich. In der in F i g. 1 dargestellten Stel- so daß der Flansch 70 den Federteller 78 berührt, der lung liegt das Zahnrad 23 an einem in der Stirnwand mit einer leichten Vorspannung durch die Feder 79 76 der Kammer 17 angeordneten Lagerring 75 an. In festgehalten wird.

den anderen Stellungen, von denen eine in F i g. 2 60 I_n dieser Stellung schließt der Kolbensteg 27 die

dargestellt ist, wirkt der unter Hochdruck stehende Nebenschlußleitung 35 ab. Der über die Leitung 41

Brennstoff auf das linke Ende des Steuerschiebers 24 geförderte Brennstoff wird jedoch außer zur Hilfs-

im Sinn einer Verschiebung desselben nach rechts, brennerleitung 65 über den Durchlaß 33 zur Haupt-

wobei als Gegenwirkung die Kraft der Feder 74 und brennerleitung 40 und so zur Hauptbrennerleitung 40'

der unter Niederdruck stehende Brennstoff wirksam 65 gefördert.

sind, der auf dem rechten Ende des Steuerschiebers Die in dem vorhergehenden Absatz beschriebene

24 lastet. Brennstoffströmung tritt in einem Bereich der Trieb-

Das Gehäuse 10 ist mit einem Innenflansch 77 aus- werksdrehzahl zwischen ungefähr 54 und 65^fl/o der

maximalen Triebwerksdrehzahl auf, obigeich der Flansch 70 den Federteller 78 bis zu ungefähr 60% der maximalen Triebwerksdrehzahl nicht berührt. In dem erwähnten Drehzahlbereich des Triebwerks ist die Brennstoff strömung proportional der Drehzahl, da der Brennstoffdruck der Pumpe 14 dem Quadrat der Triebwerksdrehzahl proportional ist und die Stellung des Steuerschiebers 24 von der Drehzahl der Pumpe 14 abhängt.

Bei Triebwerksdrehzahlen über ungefähr 65% der maximalen Triebwerksdrehzahl reicht der Brennstoffdruck der Pumpe 14 aus, den Steuerschieber 24 gegen die Wirkung der Federn 74 und 79 weiter zu verschieben. Wenn der Steuerschieber 24 so bewegt wird, gibt der Teil 26 mit vermindertem Durchmesser den ersten der Durchlässe 34 frei, bis bei ungefähr 85% der maximalen Triebwerksdrehzahl alle Durchlässe 34 freigegeben sind und sich der Steuerschieber 24 in der vollen Öffnungsstellung befindet. Vorzugsweise ist die Länge des Kolbenstegs 27 so bemessen, daß die Bewegung des Steuerschiebers 24 nach rechts den Durchlaß 30 nicht freigibt. Brennstoff aus der Leitung 41 strömt zum Teil zur Hilfsbrennerleitung 65 und zum Teil über die Durchlässe 33, 34 zur Hauptbrennerleitung 40 und so zur Hauptbrennerleitung 40'. Der Brennstofffluß zum Triebwerk wird deshalb größer als der Brennstofffluß in der in F i g. 2 dargestellten Stellung.

Schließlich deckt der Kolbensteg 27, wenn die zulässige Höchstdrehzahl annähernd erreicht ist, den Durchlaß 31 ab, was zur Folge hat, daß nur eine sehr kleine Brennstoffmenge in den Mittelteil der Bohrung 25 über den Durchlaß 32 und die Einschnürung 39 einströmen kann. Nur diese kleine Brennstoffmenge erreicht demgemäß die Hauptbrennerleitung 40'. In dieser Stellung wirkt der Steuerschieber 24 demgemäß als Grenzdrehzahlregler.

Der Durchlaß 32 und die Einschnürung 39 bewirken, daß der Brennstoff immer zur Hauptbrennerleitung 40 fließt, um zu verhindern, daß die Flamme ausgeht, falls sich der Steuerschieber 24 übermäßig nach rechts bewegt. Normalerweise ist dies jedoch nicht notwendig, da die Hilfsbrenner über die Leitungen 37, 65 mit Brennstoff gespeist werden.

Der Steuerschieber 24 steuert die Beschleunigung des Triebwerks sicher bis auf die Grenzdrehzahl bei Normal Null (am Boden). Bei Hubstrahltriebwerken ist es jedoch notwendig, den Schub des Triebwerks zu regeln, und aus diesem Grund ist die Drosseleinrichtung 36 vorgesehen. Gemäß der vorhergehenden Beschreibung wurde angenommen, daß sich die Drosseleinrichtung 36 in der in F i g. 1 dargestellten vollen Öffnungsstellung befindet. Der Drosselschieber 42 der Drosseleinrichtung ist jedoch zwischen der Stellung, die in Fig. 1 dargestellt ist, und einer Schließstellung, welche zeichnerisch nicht dargestellt ist, beweglich.

Wenn sich der Drosselschieber 42 nach links in die Schließstellung bewegt, schließt der Kolbensteg 51 zunächst den Durchlaß 60, so daß die Verbindung zwischen den Leitungen 40 und 40' abgeschnitten wird. Dies ist die Stellung, in welcher der Drosselschieber 42 liegt, wenn das Triebwerk im Leerlauf arbeiten soll. In dieser Stellung ist die Hilfsströmung zu den Hilfsbrennern und die Nebenschlußströmung zu den Hauptbrennern unbehindert.

Bei weiterer Bewegung des Drosselschiebers 42 nach links wird zuerst der Durchlaß 68 geschlossen, der die Strömung durch die Nebenschlußleitung 35 steuert; dann wird der Durchlaß 64 geschlossen, der die Strömung durch die Hilfsbrennerleitung 65 steuert. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß der Nebenschlußdurchlaß 68 völlig geschlossen ist, wenn der Hilfsbrennerdurchlaß 64 halb geschlossen ist. In dieser Stellung deckt der Kolbensteg 51 jedoch den Durchlaß 60 nicht mehr völlig ab, und es strömt deshalb Brennstoff von der Hauptbrennerleitung 40 über

ίο den Durchlaß 60, den Teil 47 mit vermindertem Durchmesser und den Durchlaß 61 zur Rückleitung 62. Gleichzeitig stellt der Teil 49 mit vermindertem Durchmesser eine Verbindung zwischen der Hilfsbrennerleitung 65 und der Schnellentleerungsleitung 67 her. Der Durchlaß 57 des Drosselschiebers 42 steht ebenfalls mit der Schnellentleerungsleitung 67 in Verbindung, wodurch Brennstoff von der Nebenschlußleitung 35 und dem axialen Kanal 56 zur Schnellentleerungsleitung strömen kann.

Bis die volle Schließstellung erreicht ist, wird die Nebenschlußströmung durch den Axialkanal 56 durch die Bewegung des Drosselschiebers 42 nicht beeinflußt.

Eine bestimmte Stellung des Drosselschiebers 42 erzeugt einen bestimmten Schub in einem Drehzahlbereich (nämlich bed wenigstens 85 % der Grenzdrehzahl), der benutzt wird, wenn das Triebwerk zum Anheben eines Flugzeugs benutzt wird. Wie oben erwähnt, liegt dies daran, daß der Steuerschieber 24 sich bei 85% der Grenzdrehzahl in der vollen öffnungsstell'ung befindet und weil der Förderdruck der Pumpe 14 proportional dem Quadrat der Triebwerksdrehzahl ist; eine gegebene Stellung des Drosselschiebers 42 hält deshalb das Verhältnis Brennstoffverbrauch zu Drehzahl auf einem gegebenen Wert. Bei konstantem Einlaßluftdruck am Triebwerk, z. B. bei Normal Null (am Boden), und sich ändernder Einlaßlufttemperatur führt jedoch ein konstanter Wert des Verhältnisses Brennstoffverbrauch zu Drehzahl zu einem konstanten Schub. Die Triebwerkskonstruktion kann darüber hinaus derart sein, daß bei jeder gegebenen Einlaßlufttemperatur der spezifische Brennstoffverbrauch etwa proportional zur Triebwerksdrehzahl ansteigt; diese Verhältnisse liegen auch vor, wenn die Triebwerksdrehzahl mit steigender Höhe anwächst, so daß etwa ein konstantes Verhältnis Brennstoffverbrauch zu Drehzahl und damit der Schub aufrechterhalten wird.

Die Arbeitsweise der Brennstoffzuführungsanlage ist in F i g. 3 in einer graphischen Darstellung veranschaulicht. Auf der Ordinate ist das Verhältnis FIn, d. h. das Verhältnis Brennstoffverbrauch zu Triebwerksdrehzahl, aufgetragen. Auf der Abszisse ist die Triebwerksdrehzahl (η) als Prozentsatz der maximalen Drehzahl aufgetragen. Die Prozentzahlen der maximalen Drehzahl, die für verschiedene Punkte in F i g. 3 dargestellt sind, dienen nur der Illustration.

Die Kurven A und B in F i g. 3 stellen die Pumpgrenzlinien des Kompressors eines Triebwerks dar, für welches die Brennstoffzufuhranlage der Fig. 1 und 2 benutzt wird, und zwar am Boden und in 300 m Höhe. Das heißt, die Kurven A und B zeigen an, wo das Pumpen des Kompressors einsetzt. Die Kurve C gibt die Beziehung Brennstoffverbrauch zu Triebwerksdrehzahl an, bei welcher das Triebwerk gleichmäßig arbeitet.

Die Kurven D, E und F veranschaulichen die Beziehung Brennstoffverbrauch zu Triebwerksdreh-

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zahl bei verschiedenen Stellungen der Drosseleinrich- ger ähnlich jener Charakteristik ist, die erlangt wird,

tung 36. Die Kurve D entspricht einer vollen Oft- wenn die Drosseleinrichtung voll geöffnet ist.

nungsstellung, die Kurve E einer teilweise offenen Die Linie E schneidet die Linie C in einem Punkt,

Stellung und die Kurve F einer völlig geschlossenen der äquivalent dem Punkt e auf der Linie D ist, der

Stellung. Die Linie G bezieht sich auf die Strömung 5 aber einen niedrigeren Wert hat, weil die Drosselein-

durch die Hilfsbrennerleitung 65. richtung 36 teilweise geschlossen ist. Infolgedessen ist

Der Teil a-b der Kurve D, der einem Drehzahl- das Verhältnis Brennstoffverbrauch zu Drehzahl über

bereich von 0 bis 46 % der maximalen Drehzahl ent- jenem Teil der Kurve E, der äquivalent dem Teil e-f

spricht, zeigt das Brennstoffverbrauch-Drehzahl-Ver- der Linie D ist, konstant.

hältnis, das erhalten wird, wenn der Steuerschieber io Wenn sich die Linie C für gleichmäßigen Betrieb

24 die in Fig. 1 dargestellte Stellung annimmt, d. h. ändert, weil Änderungen in der Einlaßlufttemperatur

bevor der Förderdruck der Pumpe 14 einen Wert an- oder dem Einlaßluftdruck auftreten, ändert sich die

nimmt, der ausreicht, die Kraft der Feder 74 zu über- Triebwerksdrehzahl, der Schub bleibt aber konstant,

winden. In dem Teil a-b ist mit einer erhöhten Dreh- Die Kurve F zeigt, daß, wenn die Drosseieinrieh-

zahl ein konstantes Verhältnis Brennstoffverbrauch 15 tung 36 vollständig geschlossen ist, die Nebenschluß-

zu Drehzahl verbunden. leitung 35 noch wirksam ist, um die Hauptbrenner

Der Abschnitt b-c der Kurve D, der sich auf einen mit Brennstoff zu versorgen, wodurch die Brennstoff-Drehzahlbereich zwischen 46 und 54% der maxima- zufuhranlage in Leerlaufstellung arbeitet,
len Triebwerksdrehzahl bezieht, zeigt das Brennstoff- Die Beschleunigungszeit kann durch Einstellung verbrauch-Drehzahl-Verhältnis, welches erlangt wird, 20 eines in der Zeichnung nicht dargestellten Anschlages wenn der Pumpendruck den Steuerschieber 24 in eine für eine maximale Drosselöffoung eingestellt werden. Stellung 'bewegt, in welcher der Kolbensteg 27 die Falls erforderlich, kann eine Einrichtung vorgese-Strömung durch die Nebenschlußleitung 35 vermin- hen werden, die auf den Einlaßluftdruck P₁ oder dert und in welcher noch alle Durchlässe 34 abge- einen hiervon funktionell abhängigen Druck anspricht, deckt sind. Mit einer Erhöhung der Drehzahl ist des- 25 um die wirksame maximale Drosselöffnung bei halb eine verminderte Brennstoflströmung pro Trieb- schwankendem Wert des Einlaßdrucks F₁ zu ändern, werksumdrehung in dem Bereich b-c verbunden. Eine Durch diese Einrichtung wird eine Kompensation bei solche Verminderung verhindert, wie aus F i g. 3 her- sich ändernder Höhe erzielt,
vorgeht, ein Pumpen des Kompressors. So kann die Hauptbrennerleitung 40' ein nicht

Der Abschnitt c-d der Kurve D, der sich auf einen 30 dargestelltes Nadelventil enthalten, dessen Nadel

Drehzahlbereich zwischen 54 und 65 % der maxima- durch eine auf den Druck P₁ ansprechende Dose be-

len Triebwerksdrehzahl bezieht, zeigt die Beziehung wegt wird. Die Nadel könnte derart angeordnet sein,

zwischen Brennstoffverbrauch und Drehzahl, welche daß sie in Ventilschließrichtung bewegt wird, wenn

erlangt wird, wenn der Steuerschieber 24 'in die in der Wert von P₁ fällt, wodurch eine Einschnürung in

Fig. 2 dargestellte Stellung gebracht worden ist. Über 35 Reihe mit der Drosseleinrichtung 36 geschaltet wird,

den Bereich c-d bleibt das Verhältnis Brennstoffver- Es ist klar, daß die Wirkung dieser Einschnürung am

brauch zu Drehzahl konstant. größten ist, wenn die Drosseleinrichtung 36 voll ge-

Der Teil d-e der Kurve D, der sich auf Drehzahlen öffnet ist, und daß (wie es erwünscht ist) die Wirkung

in einem Bereich zwischen 65 und 85% der maxima- der Einschnürung klein ist, wenn die Drosseleinrich-

len Triebwerksdrehzahl bezieht, zeigt die Brennstoff- 40 tung teilweise geschlossen ist.

verbrauch-Drehzahl-Beziehung, die erlangt wird, Falls erforderlich können außerdem Einrichtungen

wenn der Steuerschieber 24 eine sich vergrößernde vorgesehen sein, durch welche die Vorspannung der

Zahl von Durchlässen 34 freigibt. Über dem Bereich Feder 79 gemäß der Änderung des Kompressoreinlaß-

d-e steigt der Brennstoffverbrauch schnell mit anstei- drucks oder gemäß der Temperatur eingestellt wer-

gender Triebwerksdrehzahl an. 45 den kann.

Der Abschnitt e-f der Kurve D, der sich auf einen Wie aus F i g. 1 ersichtlich, ist der dem linken Drehzahlbereich von 85 bis 97,2% der maximalen Ende des Steuerschiebers 24 zugeführte Brennstoff-Drehzahl bezieht, zeigt die Brennstoffverbrauch- druck der Pumpenförderdruck, während der der rech-Drehzahl-Beziehung, die erlangt wird, wenn alle ten Stirnseite des Steuerschiebers zugeführte Brenn-Durchlässe 34 offen sind. Wie aus dem Diagramm er- 5° stoffdruck der Pumpeneinlaßdruck ist. Falls erfordersichtlich ist, bleibt das Verhältnis Brennstoffverbrauch lieh kann eine Einrichtung vorgesehen sein, durch zu Drehzahl über dem Bereich e-f konstant. Wenn welche entweder einer dieser Drücke oder beide einsich die Brennstoff strömung in dem Bereich e-f in der gestellt werden können, z. B. um eine Kompensation gleichen Weise wie in dem Bereich d-e ändern könnte, bezüglich sich ändernder Brennstoffdichte zu schaffen, würde dies zu einem Pumpen des Kompressors 55 So kann die Kammer 17 mit Brennstoff von der führen. Pumpe 14 über eine nicht dargestellte scharfkantige

Schließlich veranschaulicht der Abschnitt f-g der Einschnürung gespeist werden, die Viskositätswirkun-KurveD, der sich auf Drehzahlen über 97,2% der gen nicht unterworfen ist; dieser Brennstoff würde maximalen Triebwerksdrehzahl bezieht, das Verhält- dann zur Niederdruckkammer 15 über eine Einschnünis Brennstoffverbrauch zu Drehzahl, das sich ergibt, 60 rung zurückgeführt werden, die beträchtlichen Viswenn der Kolbensteg 27 den Durchlaß 31 absperrt. kositätswirkungen ausgesetzt ist (z. B. eine sich dre-Der Abschnitt f-g veranschaulicht somit die Art und hende ringförmige Einschnürung, die durch einen Weise, in welcher der Steuerschieber 24 in dieser Stel- Zwischenraum zwischen der Welle 19 und dem Kalung als Grenzdrehzahlregler arbeitet. nal 18 gebildet wird).

Aus der Kurve E ist ersichtlich, daß bei teilweise 65 Da sich die Viskosität mit der Dichte ändert, geschlossener Drosseleinrichtung 36 eine kleine Brenn- welche sich wiederum bei Temperaturschwankungen Stoffströmung erlangt wird, daß aber die Brennstoff- ändert, wird erreicht, daß sich der Druck in der Kamverbrauch-Drehzahl-Charakteristik nichtsdestoweni- mer 17 mit der Dichte des Brennstoffs ändert; das

Verhältnis zwischen den Flächen der Einschnürungen kann so gewählt werden, daß die Anlage eine Zumessung eines bestimmten Massenstroms von Brennstoff bei jeder Triebwerksdrehzahl bewirkt, anstatt daß ein festgelegter Massenstrom zugemessen wird, wie dies bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Anlage der Fall ist. Wenn die Einschnürung zwischen den Kammern 17 und 15 nur aus einem kleinen Ringzwischenraum besteht, ist der Viskositätseinfluß bei hoher Viskosität groß; es kann auch eine kleine scharfkantige Einschnürung zwischen den Kammern und 15 parallel zur Ringeinschnürung vorgesehen werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Brennstoffzufuhranlage für Gasturbinentriebwerke, insbesondere Hubstrahltriebwerke für Flugzeuge, mit einer Steuereinrichtung, deren mehrere Durchlaßöffnungen steuernder Steuerschieber unter dem Einfluß der Triebwerksdrehzahl verstellbar ist, und mit einer vom Flugzeugführer betätigbaren Drosseleinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitung (41) einer mit der Triebwerkswelle gekuppelten und auf den Steuerschieber (24) einwirkenden Brennstoffpumpe (14) mit einer Hilfsbrennerleitung (37) dauernd in Verbinidung steht, daß von der Hilfsbrennerleitung (37) ein Abzweig zu den Einlaßöffnungen (31, 32) des Steuerschiebers (24) führt, die über gesteuerte Auslaßöffnungen (30 bzw. 33,34) einerseits mit einer der Leerlaufversorgung dienenden Nebenschlußleitung (35) und andererseits mit einer Haeptbrennerleitung (40) in Verbindung stehen, daß bei Leerlaufdrehzahl nur die eine (34) der zur Hauptbrennerleitung (40) führenden Auslaß-Öffnungen (34) geschlossen ist und bei einer ersten vorbestimmten Drehzahl auch noch die zur Nebenschlußleitung (37) führende Auslaßöffnung (30) geschlossen ist, daß in einem anschließender. Drehzahlbereich bis in die Nähe der maximal zulässigen Drehzahl die zur Hauptbrennerleitung (40) führende Auslaßöffnung (34) allmählich geöffnet wird, daß bei maximal zulässiger Drehzahl die eine Auslaßöffnung (31) durch den Steuerschieber (24) abgesperrt ist und daß alle Brennstoffleitungen (35, 37, 40) über die Drosseleinrichtung (36) geführt sind.

2. Brennstoffzufuhranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Einlaßöffnung (32) eine Einschnürung (39) aufweist und ständig offen ist.

3. Brennstoffzufuhranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Stirnfläche des Steuerschiebers (24) mit der Saugseite der Brennstoffpumpe (14) verbunden ist und daß die andere Stirnfläche mit der Druckseite dieser Pumpe über eine Leitung von derart engem Querschnitt verbunden ist, daß die Viskosität des Brennstoffes den Verstellvorgang beeinflußt.

4. Brennstoffzufuhranlage nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (24) dauernd durch eine erste Feder (74) und nach Zurücklegung eines vorbestimmten Hubes auch durch eine zweite Feder (79) abgestützt wird, wobei die Federn bezüglich ihrer Vorspannung in bekannter Weise einstellbar sind-

5. Brennstoffzufuhranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenschlußleitung (35) mit einer durch den Drosselschieber (42) führenden Axialbohrung in Verbindung steht, die zur Hauptbrennerleitung (40') hin ständig offen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen