DE1476827C

DE1476827C - Compensation control device for several gas turbine engines working on a common load

Info

Publication number: DE1476827C
Application number: DE19661476827
Authority: DE
Inventors: Eugene Harold Sohhull Warwick Warne (Großbritannien)
Original assignee: Joseph Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1966-07-05
Filing date: 1966-07-05
Publication date: 1973-02-22

Description

Die Erfindung betrifft eine Ausgleichsregelvorrichtung für mehrere auf eine gemeinsame Last arbeitende Gasturbinentriebwerke, die je einen vom jeweiligen Kompressorendruck beeinflußteil Kraftstoffregler aufweisen. The invention relates to a compensation control device for several working on a common load Gas turbine engines each having a fuel regulator that is influenced by the respective compressor pressure.

Eine derartige Ausgleichsregelvorrichtung ist aus der USA.-Patentschrift 3 159 000 bekannt. Bei dieser bekannten Regelvorrichtung werden die die Kraftstoffregler beeinflussenden Kompressorenddrücke über Ventile von einem Druck gesteuert, der der jeweils höchste in allen Triebwerken erzeugte Kompressordruck ist. Zur Erstellung dieses höchsten Kompressorenddrucks ist eine verhältnismäßig aufwendige Anlage mit mehreren Umschaltventilen notwendig, die nur den jeweils höheren Druck zweier Leitungen hindurchlassen. Such a balancing control device is known from US Pat. No. 3,159,000. At this known control device are the compressor pressures influencing the fuel regulator Controlled by a pressure via valves, which is the highest compressor pressure generated in all engines is. A relatively complex process is required to create this highest compressor final pressure System with several changeover valves required, which only allow the higher pressure of two lines to pass through.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfachere Ausgleichsregelvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen.The object of the invention is to provide a simpler compensation control device of the type mentioned at the beginning.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jedem Triebwerk ein Ausgleichsregler mit zwei Ventilen zugeordnet ist, deren jeweils zwei Kammern bildende Stellglieder in Ventilschließrichtung vom Kompressorenddruck und in Öffnungsrichtung über eine Drossel in je einer Leitung über eine gemeinsame Leitung von einem Strömungsmitteldruck beaufschlagt sind, der durch je eine von jedem Triebwerk angetriebene Pumpe erzeugt und durch ein gemeinsames Abflußventil auf gleicher Höhe gehalten wird, und daß das erste Ventil den Zufluß von Luft vonAccording to the invention, this object is achieved in that each engine has a compensating regulator two valves are assigned, the actuators of which each form two chambers in the valve closing direction from the compressor discharge pressure and in the opening direction via a throttle in one line each via a common line Line are acted upon by a fluid pressure that is passed through one of each engine driven pump is generated and kept at the same height by a common drain valve, and that the first valve allows the influx of air from

ίο Kompressorenddruck zum Kraftstoffregler und das zweite Ventil einen Abfluß des genannten Strömungsmittels steuert, wobei die von diesem beaufschlagten Kammern aller Ausgleichsregler durch eine Leitung miteinander verbunden sind. Durch eine derartige, die Kammern aller Ausgleichsregler miteinander verbindende Leitung wird ohne weitere aufwendige Anlagen eine Angleichung der Leistungsabgaben der Triebwerke erzielt.ίο Compressor pressure to the fuel regulator and that second valve controls an outflow of said fluid, which acted upon by this Chambers of all equalization regulators are connected to one another by a line. By such a, the The conduit connecting the chambers of all compensating regulators is made without any additional complex systems achieved an alignment of the power output of the engines.

Dabei können die Stellglieder der beiden VentileThe actuators of the two valves can

ao als Membranen ausgebildet sein. .ao be designed as membranes. .

Als weitere Ausgestaltung schlägt die -Erfindung vor, daß an die-¥ejWndungsleitung eine ein Abflußventil aufweisende Leistungswähleinrichtung angeschlossen ist. Durch ein derartiges, einziges Abfluß-As a further refinement, the invention suggests that a drain valve be attached to the turn line having power selection device is connected. Such a single drainage

a5 ventil werden alle Triebwerke gesteuert.a5 valve, all engines are controlled.

Dabei kann das Abflußventil eine in Öffnungsrichtung durch den Steuermitteldruck und in Schließrichtung durch eine Feder beaufschlagte Stellmembran aufweisen und die Vorspannung der Feder über einen Kolben durch einen mittels Handhebel verdrehbaren Nocken verstellbar sein.The drain valve can be opened in the opening direction by the control medium pressure and in the closing direction Have an operating diaphragm acted upon by a spring and the bias of the spring via a Piston can be adjusted by a cam that can be rotated by means of a hand lever.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung.Further features of the invention emerge from the following description of the drawing illustrated embodiment of the invention.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel sind zwei oder mehr Gasturbinentriebwerke 10 vorgesehen, von denen jedes einen Kompressor 11 sowie eine Kraftstoffzuführungsanlage mit einem darin angeordneten Kraftstoffregler aufweist, der im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer das Verhältnis Kraftstoff/Luft regelnden Vorrichtung 12 besteht, die vom Enddruck des Luftkompressors 11 beeinflußt wird. Der Kompressorenddruck ist ein geeigneter Parameter für die Änderung des Kraftstoffzuflusses nach Maßgabe der Drehzahl der Triebwerke. Bei jedem Triebwerk ist zwischen Kompressor und Kraftstoffregler 12 ein Ausgleichsregler 13 geschaltet, in dessen Gehäuse 14 eine Membran 15 angeordnet ist An der Membran 15 stützt sich eine Scheibe 16 ab, welche ein mit einem Kopf versehenes Ventil 17 trägt, das den Luftdurchlaß durch eine öffnung 18 steuert. Die öffnung 18 steht über den Kanal 19 mit dem das Kraftstoff-Luft-Verhältnis steuernden Kraftstoffregler 12 in Verbindung. Außerdem steht der Kanal 19 über einen mit einer Drossel 20 versehenen Kanal 21 mit der Atmosphäre in Verbindung. Die Drossel 20 und die öffnung 18According to the embodiment, two or more gas turbine engines 10 are provided, of each of which has a compressor 11 and a fuel supply system having a fuel regulator arranged therein, which in the illustrated embodiment consists of a device 12 regulating the fuel / air ratio, which is determined by the final pressure of the air compressor 11 is influenced. The compressor discharge pressure is a suitable parameter for the Change of the fuel flow according to the speed of the engines. With every engine there is Between the compressor and the fuel regulator 12, a compensating regulator 13 is connected, in the housing 14 of which a Membrane 15 is arranged on the membrane 15 is supported by a disk 16, which is a with a Head-provided valve 17 which controls the passage of air through an opening 18. The opening 18 is standing via the channel 19 with the fuel regulator 12 controlling the fuel-air ratio. In addition, the channel 19 communicates with the atmosphere via a channel 21 provided with a throttle 20 in connection. The throttle 20 and the opening 18

. bilden das feste und das veränderliche Element eines Luft-Potentiometers, der zur Änderung des Kraftstoffzuflusses zur Gasturbine und somit zur Änderung der Triebwerksdrehzahl ein vom Kompressorenddruck abhängiges Signal liefert.. form the fixed and the variable element of an air potentiometer, which is used to change the fuel flow to the gas turbine and thus to change the engine speed on from the compressor discharge pressure delivers dependent signal.

Diejenige Seite der Membran 15, mit der das Ventil 17 verbunden ist, wird vom .Kompressorenddruck beaufschlagt, während die andere Membranseite vonThat side of the diaphragm 15 to which the valve 17 is connected is acted upon by the .Kompressorenddruck, while the other side of the membrane of

einem Strömungsmitteldruck beaufschlagt wird, der von einer (nicht dargestellten), vom Triebwerk 10 angetriebenen Pumpe geliefert wird. Jedem Triebwerk ist eine von ihm angetriebene Pumpe zugeordnet. Dera fluid pressure is applied which is supplied by a (not shown), driven by the engine 10 pump. Every engine a pump driven by it is assigned. the

von der Pumpe gelieferte Strömungsmitteldruck wirkt auf die Membran 15 in derselben Richtung wie eine schwache Feder 22. Das Strömungsmittel wird über eine Leitung 23 zugeführt, in der eine Drossel 24 angeordnet ist. Die Leitung 23 ist mit einer Leitung 25 verbunden, an die alle Leitungen 23 der Gesamteinrichtung angeschlossen sind. Der Druck in den Leitungen 23 und 25 wird während des Betriebes der Triebwerke 10 durch ein Abflußventil (nicht dargestellt) auf einem konstanten Wert gehalten. Jede einzelne Pumpe ist in der Lage, diesen geforderten Druck in allen Leitungen zu liefern, so daß während des Betriebs ohne weiteres das eine oder andere Triebwerk abgestellt werden kann.Fluid pressure supplied by the pump acts on the diaphragm 15 in the same direction as one weak spring 22. The fluid is supplied via a line 23 in which a throttle 24 is arranged is. The line 23 is connected to a line 25 to which all lines 23 of the overall device are connected. The pressure in lines 23 and 25 is during operation of the Engines 10 held at a constant value by a drain valve (not shown). Every single pump is able to deliver this required pressure in all lines, so that during the one or the other engine can be switched off without further ado.

Jeder Ausgleichsregler 13 weist eine zweite Membran 26 auf, die auf ihrer einen Seite vom Kompressorenddruck: und auf ihrer anderen Seite vom genannten Strömungsmitteldruck beaufschlagt wird. Eine von der Membran 26 getragene Ventilscheibe 27 wirkt mit einer öffnung 28 zusammen, die über eine Lei- »o tung 29 und eine Abflußleitung 30 an einen (nicht dargestellten) gemeinsamen Behälter angeschlossen ist. Die vom genannten Strömungsmittel beaufschlagten Seiten der Membranen 26 aller Ausgleichsregler 13 stehen über eine Leitung 34 miteinander in Verbindung. Each equalizing regulator 13 has a second diaphragm 26, which on one side of the compressor discharge pressure: and is acted upon on its other side by said fluid pressure. One The valve disk 27 carried by the membrane 26 interacts with an opening 28, which is connected via a duct device 29 and a drain line 30 is connected to a (not shown) common container. The sides of the diaphragms 26 of all compensating regulators 13 acted upon by said fluid are in communication with one another via a line 34.

Die Ausgleichsregler 13 dienen zur Synchronisierung der Triebwerke 10 in folgender Weise:The compensating regulators 13 are used to synchronize the engines 10 in the following way:

Bei Beschleunigung der Triebwerke 10 kann der Fall eintreten, daß ein Triebwerk auf eine größere Drehzahl beschleunigt wird als ein anderes. Der Kompressorenddruck des Triebwerks mit der geringsten Beschleunigung sinkt dabei unter den in der Leitung 23 herrschenden Strömungsmitteldruck ab, wodurch sich die Scheibe 27 des entsprechenden Ausgleichsreglers 13 weiter von der öffnung 28 abhebt und damit den Druck in der rechten Kammer der Membran 26 sowie in der Leitung 34 absenkt. Gleichzeitig verstellt sich das Ventil 17 in Öffnungsrichtung,-also im Sinn einer Erhöhung des der Regelvorrichtung 12 zuströmenden Luftdrucks, wodurch die Kraftstoffzufuhr zum betreffenden Triebwerk und damit dessen Drehzahl erhöht wird.When the engines 10 are accelerated, the case may arise that one engine moves to a larger one Speed is accelerated than another. The compressor discharge pressure of the engine with the lowest acceleration drops below that in the line 23 prevailing fluid pressure, whereby the disk 27 of the corresponding compensating regulator 13 lifts further from the opening 28 and thus the pressure in the right-hand chamber of the membrane 26 and in line 34 lowers. At the same time, the valve 17 is adjusted in the opening direction, -also in Sense of increasing the air pressure flowing into the regulating device 12, thereby reducing the fuel supply to the engine concerned and thus its speed is increased.

Das Absinken des Drucks in der rechten Kammer der Membran 26 eines Ausgleichsreglers 13 sowie in der Leitung 34 führt zu einem Absinken des Drucks in den entsprechenden Kammern aller anderen Ausgleichsregler 13. Dies führt dazu, daß die Scheiben 27 der übrigen Ausgleichsregler 13 die entsprechenden öffnungen 28 abschließen, so daß der auf die Mem- so branen 15 wirkende Druck, mit Ausnahme des Triebwerks mit der geringsten Beschleunigung, nicht wesentlich ändert. Das Abfließen des Druckmittels bei den anderen Ausgleichsreglern durch die Leitung 34 wird somit durch die Drosselung des bis zu diesem Zeitpunkt durch die öffnung 28 abfließenden Druckmittels ausgeglichen.The drop in pressure in the right chamber of the membrane 26 of a compensating regulator 13 as well as in the line 34 leads to a decrease in the pressure in the corresponding chambers of all other equalization regulators 13. This leads to the fact that the disks 27 of the remaining compensating controller 13 the corresponding Seal openings 28 so that the on the mem- so Branen 15 acting pressure, with the exception of the engine with the lowest acceleration, is not significant changes. The discharge of the pressure medium at the other equalization regulators through the line 34 is thus caused by the throttling of the pressure medium flowing out through the opening 28 up to this point in time balanced.

Ein umgekehrter Ablauf der Regelvorgänge ergibt sich, wenn eines der Triebwerke weniger als das bzw. die anderen Triebwerke verzögert wird. Eine Synchronisierung während der normalen Lauf bedingungen, d. h. bei Stetiglauf der Triebwerke wird in entsprechender Weise erreicht, falls ein Triebwerk gegenüber dem bzw. den anderen Triebwerken schneller oder langsamer laufen sollte.The reverse sequence of the control processes occurs when one of the engines has less than the or the other engines will be decelerated. A synchronization during normal running conditions, d. H. with steady running of the engines is achieved in a corresponding manner if an engine is opposite the other engine (s) should run faster or slower.

Mittels einer Leistungswähleinrichtung 31 kann die Beschleunigung, Verzögerung oder der Stetiglauf der Triebwerke beliebig gewählt werden. Diese Einrichtung weist ein Gehäuse 32 mit einer Stellmembran 33 auf, die auf der einen Seite vom vorgenannten Strömungsmittel beaufschlagt wird, welches über__dje_Leitung34 von detjechten Kammer der Membran 26 des Ausgleichsreglers Ϊ3 zugeführt wird. Die Stellmembran trägt eine Ventilscheibe 35, die mit einer Öffnung 36 zusammenwirkt, welche über eine Leitung 37 mit der Abflußleitung 30 und dem genannten Behälter in Verbindung steht. Die Stellmembran 33 steht unter Belastung einer Feder 38, deren Kraft durch einen Kolben 39 mittels eines Exzenters oder Nockens 40 verstellbar ist.By means of a power selection device 31, the acceleration, deceleration or continuous running of the Engines can be chosen arbitrarily. This device has a housing 32 with an adjusting diaphragm 33 on, which is acted upon on one side by the aforementioned fluid, which via__dje_Leitung34 is fed from the separate chamber of the membrane 26 of the equalization regulator Ϊ3. The operating diaphragm carries a valve disc 35 which cooperates with an opening 36 which via a line 37 communicates with the drain line 30 and said container. The operating diaphragm 33 is at a standstill under load of a spring 38, the force of which is transmitted by a piston 39 by means of an eccentric or cam 40 is adjustable.

In der gesamten Anlage ist lediglich eine derartige Einrichtung 31 angeordnet. Zur Beschleunigung der Triebwerke wird die Feder 38 mittels des Kolbens 39 so verstellt, daß die durch die öffnung 36 abfließende Strömungsmittelmenge gedrosselt wird. Der dadurch steigende Druck in der linken Kammer der Membran 15 verstellt dabei das Ventil 17 jedes Ausgleichsreglers 13 in Öffnungsrichtung. .Only one such device 31 is arranged in the entire system. To speed up the Engines, the spring 38 is adjusted by means of the piston 39 so that the flow through the opening 36 Fluid amount is throttled. The resulting increase in pressure in the left chamber of the membrane 15 adjusts the valve 17 of each compensating regulator 13 in the opening direction. .

Eine Verzögerung der Triebwerke wird dadurch erreicht, daß das Ventil 35 weiter geöffnet wird, so daß durch den absinkenden Druck in der linken Kammer der Membran 15 das Ventil 17 jedes Ausgleichsreglers 13 in Schließrichtung verstellt wird. Die Ventile 27 werden dabei geschlossen.A deceleration of the engines is achieved in that the valve 35 is opened further, see above that the valve 17 of each compensating regulator 13 is adjusted in the closing direction by the falling pressure in the left chamber of the membrane 15. The valves 27 are closed.

Ein Stetiglauf der Triebwerke kann mittels der Einrichtung 31 dadurch erreicht werden, daß in allen Ausgleichsreglern 13 die Membran 15 in teilweise offener Stellung des Ventils 17 im Beharrungszustand gehalten wird? auch die Ventile 27 sind dabei etwas geöffnet. · ,A steady running of the engines can be achieved by means of the device 31 that in all Compensating regulators 13, the membrane 15 in the partially open position of the valve 17 in the steady state is held? the valves 27 are also somewhat open. ·,

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Compensation control device for several gas turbine engines working on a common load, each having a fuel regulator influenced by the respective compressor pressure, characterized in that each engine (10) has a compensating regulator (13) with two Valves (17,18; 27,28) is assigned, each of which Actuators (15, 26) forming two chambers in the valve closing direction from the compressor discharge pressure and in the opening direction via a throttle (24) each in a line (23) via a common line Line (25) are acted upon by a fluid pressure which is passed through one of each engine (10) powered pump generated and through a common drain valve at the same level is held, and that the first valve (17,18) the inflow γ, οη air from the compressor end pressure to the fuel regulator (12) and the second valve (27, 28) controls an outflow of said fluid, which acted upon by this Chambers of all compensating regulators (13) are connected to one another by a line (34).

2. Compensation control device according to claim 1, characterized in that the actuators of the the two valves (17, 18; 27, 28) are designed as membranes.

3. Compensation control device according to claim 1 or 2, characterized in that the connecting line (34) is connected to a power selection device (31) having a drain valve (35, 36) is.

4. Compensation control device according to claim 3, characterized in that the drain valve (35, 36) one in the opening direction by the control medium pressure and one in the closing direction by a Has the operating diaphragm (33) acted upon by the spring (38) and that the bias of the spring (38) can be adjusted via a piston (39) by a cam (40) which can be rotated by means of a hand lever.