DE1476830B2 - FUEL DEVICE FOR ACCELERATING GAS TURBINES - Google Patents

FUEL DEVICE FOR ACCELERATING GAS TURBINES

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DE1476830B2 DE19661476830 DE1476830A DE1476830B2 DE 1476830 B2 DE1476830 B2 DE 1476830B2 DE 19661476830 DE19661476830 DE 19661476830 DE 1476830 A DE1476830 A DE 1476830A DE 1476830 B2 DE1476830 B2 DE 1476830B2
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
    • F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
    • F02C9/26—Control of fuel supply
    • F02C9/30—Control of fuel supply characterised by variable fuel pump output

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  • Combustion & Propulsion (AREA)
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Description

einem nicht dargestellten Behälter führt eine Einlaßleitung 14 zur Pumpe 10; zwischen dem Behälter und der Pumpe 10 liegt eine Vorpumpe 15 und ein Filter 16. Die Hauptpumpe 10 fördert Brennstoff in eine Leitung 17, die zu Brennern 18 der Gasturbine führt. Der Servo-Mechanismus wird in bekannter Weise in Abhängigkeit von der Druckdifferenz.zwischen dem Einlaß und dem Auslaß der Pumpe 10 gesteuert.a container (not shown) leads an inlet line 14 to the pump 10; between the container and the pump 10 is a backing pump 15 and a filter 16. The main pump 10 delivers fuel into a Line 17, which leads to burners 18 of the gas turbine. The servo mechanism is known in Depending on the Druckdifferenz.between the inlet and the outlet of the pump 10 controlled.

.Weiter wird der Servo-Mechanismus 12 durch den Regler 13 und durch eine Vorrichtung 19 gesteuert, die über Leitungen 20, 21 auf die Drücke hinter und vor dem Kompressor anspricht.Furthermore, the servo mechanism 12 is controlled by the controller 13 and by a device 19, which responds via lines 20, 21 to the pressures behind and in front of the compressor.

Zwischen der Pumpe 10 und den Brennern 18 der beschriebenen bekannten Anlage liegt in der Leitung 17 die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung des Brennstoffzuflusses zur Gasturbine bei deren Beschleunigung oder Verzögerung. Ein mittels eines Hebels 26 von Hand betätigbares Ventil 25 kann den Brennstoffzustrom abschließen und die Gasturbine damit stillsetzen.Between the pump 10 and the burners 18 of the known system described is in the line 17 the device according to the invention for controlling the fuel flow to the gas turbine when it is accelerated or delay. A manually operable valve 25 by means of a lever 26 can the Complete the flow of fuel and thereby shut down the gas turbine.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ein Gehäuse 27 mit einer Bohrung auf, in der ein Steuerschieber 28 gleitbar gelagert ist, dessen eines Ende schräge Einschnitte 29 trägt; diese wirken mit einer Zumeßkante 30 zusammen, die zwischen Teilen 17 a und 17 b der Leitung 17 liegt.The device according to the invention has a housing 27 with a bore in which a control slide 28 is slidably mounted, one end of which bears inclined incisions 29; these cooperate with a metering edge 30 which lies between parts 17 a and 17 b of the line 17.

Vor dem Steuerschieber 28 zweigt eine Umgehungsleitung 36 ab, in der einer Drossel 37 eine Drossel 38 größeren Querschnitts nachgeschaltet ist. Das entgegengesetzte Ende des Steuerschiebers 28 bildet einen Kolben 31, der in einem im Gehäuse 27 ausgebildeten Zylinder 32 gleitbar gelagert ist. An diesen ist eine Leitung 33 angeschlossen, die zwei hintereinanderliegende Drosseln 34, 35 aufweist und mit dem vor der Drossel 37 liegenden Teil der Leitung 36 in Verbindung steht.Before the control slide 28 branches off a bypass line 36 in which a throttle 37 is a Throttle 38 is connected downstream of larger cross-section. The opposite end of the spool 28 forms a piston 31 which is slidably mounted in a cylinder 32 formed in the housing 27. At this is connected to a line 33 which has two chokes 34, 35 lying one behind the other and is in communication with the part of the line 36 located in front of the throttle 37.

Der Druck zwischen den Drosseln 37, 38 wird über eine Leitung. 39 zum entgegengesetzten Ende des Kolbens 31 im Zylinder 32 übertragen. In der Leitung 17 6 liegt ein federbelastetes Ventil 40, das sicherstellt, daß nur unter Druck stehender Brennstoff zu den Brennern 18 gelangen kann. Hinter diesem Ventil 40 sind die Leitungen 17 b und 36 zusammengeführt. The pressure between the throttles 37, 38 is via a line. 39 transferred to the opposite end of the piston 31 in the cylinder 32. In the line 17 6 there is a spring-loaded valve 40 which ensures that only fuel under pressure can reach the burners 18. The lines 17 b and 36 are brought together behind this valve 40.

In einer koaxialen Bohrung 42 mit geschlossenem Ende einer den Kolben 31 mit dem Steuerschieber 28 verbindericien zylindrischen Stange 50 liegt ein Tauchkolben 41. Die Wandung des Steuerschiebers 28 hat eine öffnung 43, die normalerweise zum Ende des Zylinders 32 hin offen ist, und zwar an der Seite des Kolbens 31, an der der Steuerschieber 28 liegt. Der Kolben 41 hat einen Ringeinschnitt 44 und eine mittige Bohrung 45, die mit der Bohrung 42 in Verbindung steht; die Bohrung 42 steht über eine öffnung 46 mit einer Abflußleitung 47 in Verbindung,In a coaxial bore 42 with a closed end of a piston 31 with the control slide 28 verbindericien cylindrical rod 50 is a plunger 41. The wall of the control slide 28 has an opening 43 which is normally open towards the end of the cylinder 32, namely on the side of the piston 31 on which the control slide 28 is located. The piston 41 has an annular recess 44 and a central bore 45 communicating with bore 42; the bore 42 is above an opening 46 in connection with a drain line 47,

die zu einer unter niedrigerem Druck stehenden Stelle führt.which leads to a point under lower pressure.

Ah den Kolben 41 ist eine Bedienungsstange 48 angeschlossen. Zwischen den Kolben 41 und 31 liegt eine Druckfeder 49, die bei Versagen der Brennstoffsteuerung den Kolben 41 so bewegt, daß die öffnung 43 ganz geschlossen wird. In einem solchen Fall wird eine Notbrennstoffzufuhr zur Gasturbine vom Abschließventil 26 gesteuert.A control rod 48 is connected to the piston 41. Between the pistons 41 and 31 lies a compression spring 49 which, if the fuel control system fails, moves the piston 41 so that the opening 43 is completely closed. In such a case, an emergency fuel supply to the gas turbine is provided from the shutoff valve 26 controlled.

Ein normaler Lauf der Gasturbine wird aufrechterhalten, indem der Kolben 31 auf beiden Seiten mit der gleichen Kraft beaufschlagt wird. Das wird dadurch erreicht, daß für den Gleichgewichtszustand Brennstoff durch die öffnung 43, den Ringeinschnitt 44, die Leitung 45, die Bohrung 42 und von dort durch die öffnung 46 zur Abflußleitung 47 fließt.A normal run of the gas turbine is maintained, by applying the same force to the piston 31 on both sides. That will make it achieves that for the state of equilibrium fuel through the opening 43, the annular incision 44, the line 45, the bore 42 and from there through the opening 46 to the drainage line 47.

Soll die Gasturbine beschleunigt werden, dann muß zusätzlicher Brennstoff gefördert werden. Zu diesem Zweck wird die Bedienstange 48 von Hand und damit der Kolben 41 (in der Zeichnung)_nach rechts bewegt, wodurch die Verbindung zwischen der öffnung 43 und dem Ringeinschnitt 44 geschlossen wird. Es baut sich also in diesem Ende des Zylinders 32 ein Druck auf, der den Kolben 31 so weit bewegt, bis die Verbindung wieder besteht und sich wieder Gleichgewicht einstellt. Die Größe der Bewegung des Kolbens 31 hängt von der Größe der Drosseln 34, 35 in der Leitung 33 ab. Die Bewegung des Kolbens 31 hat zur Folge, daß eine zusätzliche Menge Brennstoff, die normalerweise durch die öffnung 43 abfließt, über die Drosseln 37, 38 der Gasturbine zugeführt wird. Am entgegengesetzten Ende des Zylinders erfolgt eine geringere Verdrängung von Brennstoff durch die Leitung 39 in die zu den Brennern 18 führende Leitung, und zwar durch die Drossel 38, die größer als die Drossel 37 ist. Die so geförderte zusätzliche Brennstoffmenge ist die zur.Beschleunigung notwendige Brennstoffmenge; die Förderung dieser zusätzlichen Brennstoffmenge hört auf, wenn sich der Kolben" 31 nicht mehr bewegt, d. h. bei Beginn des Abschlusses der öffnung 43, wodurch dann wieder Gleichgewicht hergestellt wird.If the gas turbine is to be accelerated, then additional fuel must be promoted. to For this purpose, the operating rod 48 and thus the piston 41 (in the drawing) _ nach moved to the right, whereby the connection between the opening 43 and the annular incision 44 is closed will. A pressure builds up in this end of the cylinder 32, which moves the piston 31 so far that until the connection is restored and equilibrium is restored. The amount of movement of the Piston 31 depends on the size of the throttles 34, 35 in line 33. The movement of the piston 31 has the consequence that an additional amount of fuel, which normally flows through the opening 43, is supplied to the gas turbine via the throttles 37, 38. Takes place at the opposite end of the cylinder a smaller displacement of fuel through the line 39 into the one leading to the burners 18 Line, through the throttle 38, which is larger than the throttle 37. The additional funded Fuel amount is the amount of fuel necessary to accelerate; promoting this additional amount of fuel stops when the piston "31 stops moving, i.e. at the beginning of the Closure of the opening 43, as a result of which equilibrium is then restored.

Soll die Gasturbine verzögert werden, wird die Bedienstange 48 in entgegengesetzter Richtung um einen entsprechenden Betrag bewegt. Dann bewegt sich der Kolben 31 in der gleichen Richtung, d. h. (in der Zeichnung) nach links. Nun steht die Öffnung 43 voll mit dem Ringeinschnitt 44 in Verbindung, so daß der Abfluß aus dem Zylinder 32 wesentlich größer und die zur Maschine gelangende Brennstoffmenge entsprechend kleiner wird. Der Druck an diesem Ende ... des Zylinder 32 fällt ab, so daß sich der Kolben durch den aus der Leitung 39 kommenden Druck bewegt. Dadurch wird die wirksame Öffnung 43 so lange kleiner, bis wieder Gleichgewicht herrscht.If the gas turbine is to be decelerated, the operating rod 48 is turned in the opposite direction moved a corresponding amount. Then the piston 31 moves in the same direction, i. H. (in of the drawing) to the left. Now the opening 43 is fully connected to the annular incision 44, so that the outflow from the cylinder 32 is much greater and the amount of fuel reaching the engine becomes correspondingly smaller. The pressure at this end ... of cylinder 32 drops so that the piston moved by the pressure coming from the line 39. This makes the effective opening 43 so long smaller until equilibrium is restored.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (3)

1 2 Brennstoffventils, die durch eine Verstellung des von Patentansprüche: Hand betätigbaren Servoventils veranlaßt wird, vermindert werden.1 2 fuel valve, which is caused by an adjustment of the claims: manually operated servo valve is reduced. 1. Brennstoffsteuervorrichtung zur Beschleuni- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gung von Gasturbinen, bei der ein als Schieber 5 Brenns'toffsteuervorrichtung zur Beschleunigung von ausgebildetes Brennstoffventil einen Stellkolben Gasturbinen zu schaffen, mit der den Brennern bei aufweist, der mit einem von Hand betätigbaren positiver und negativer Beschleunigung eine die be-Servoventil zusammenwirkt, das den Abfluß von sonderen^ Beschleunigungsverhältnisse berücksichti-Brennstoff aus der einen, im Öffnungssinn wir- gende„ zusätzliche bzw. verminderte Brennstoffkenden Seitenkammer des Stellkolbens steuert, io menge gegenüber dem stationären Zustand zugeführt die über eine mit Drosseln versehene Leitung an wird.1. Fuel control device for accelerating The invention is based on the object of a supply of gas turbines, in which a slider 5 fuel control device to accelerate designed fuel valve to create an actuating piston gas turbines, with which the burners at has, which with a manually operable positive and negative acceleration a die be servo valve cooperates, which takes into account the outflow of special ^ acceleration ratios- fuel from the one, “additional or reduced fuel ends” acting in the opening direction Side chamber of the actuating piston controls, io amount supplied compared to the steady state which is switched on via a line equipped with chokes. die Pumpendruckleitung angeschlossen ist, an die Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-the pump pressure line is connected to which this object is achieved according to the invention auch die andere Seitenkammer des Stellkolbens löst, daß der Teil der Pumpendruckleitung mit demalso solves the other side chamber of the actuating piston that the part of the pump pressure line with the über eine Leitung angeschlossen ist, dadurch als Steuerschieber ausgebildeten Brennstoffventil einis connected via a line, thereby designed as a control slide fuel valve gekennzeichnet, daß der Teil der Pumpen- 15 überdruckventil und diese beiden Ventile eine Umge-characterized that the part of the pump 15 pressure relief valve and these two valves are a druckleitung (17 a, 17 b) mit dem als Steuerschie- hungsleitung aufweisen, in der einer Drossel einehave pressure line (17 a, 17 b) with the control shift line, in which a throttle a ber (28) ausgebildeten Brennstoffventil . ein Drossel größeren Querschnitts nachgeschaltet ist, daß Überdruckventil (40) und diese beiden Ventile. die mit Drosseln versehene Leitung für die eine Sei-Via (28) trained fuel valve. a throttle of larger cross-section is connected downstream that Pressure relief valve (40) and these two valves. the line with throttles for one side (28, 40) eine Umgehungsleitung (36) aufweisen, tenkammer des Stellkolbens vor der Drossel und die(28, 40) have a bypass line (36), tenkammer of the actuating piston in front of the throttle and the in der einer Drossel (37) eine Drossel (38) größe- 20 Leitung für die andere Seitenkammer zwischen denIn the one throttle (37) a throttle (38) size-20 line for the other side chamber between the ren Querschnitts nachgeschaltet ist, daß die mit Drosseln in die Umgehungsleitung mündet.ren cross-section is connected downstream that opens with throttles in the bypass line. • Drosseln (34, 35) versehene Leitung (33) für die Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist das (i According to one embodiment of the invention, the (i eine Seitenkammer des Stellkolbens (31) vor der Servoventil als Ansatz eines im Stellkolben verschieb- ^a side chamber of the actuating piston (31) in front of the servo valve as an approach of a displacement in the actuating piston ^ Drossel (37) und die Leitung (39) für die andere bar gelagerten Tauchkolbens ausgebildet, wobei esThrottle (37) and the line (39) formed for the other plunger mounted in bar, whereby it Seitenkammer zwischen den Drosseln (37, 38) in 25 einen Ringeinschnitt sowie eine zum freien Ende hinSide chamber between the throttles (37, 38) in 25 has an annular incision and one towards the free end die Umgehungsleitung (36) mündet. offene Axialbohrung aufweist und in eine koaxialethe bypass line (36) opens. Has open axial bore and in a coaxial 2. Brennstoffsteuervorrichtung nach An- Bohrung mit einem geschlossenen Ende in der den spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Servo- Stellkolben mit dem Steuerschieber verbindenden ventil als Ansatz eines im Stellkolben (31) ver- Stange hineinragt und diese Stange in Nähe des Stellschiebbar gelagerten Tauchkolbens (41) ausgebil- 30 kolbens eine mit dem Ringeinschnitt zusammenwirdet ist, einen Ringeinschnitt (44) sowie eine zum kende öffnung und in Nähe des Steuerschiebers eine freien Ende hin offene Axialbohrung (45) auf- .öffnung aufweist, die mit einer Abflußleitung2. Fuel control device after drilling with a closed end in the Claim 1, characterized in that the servo adjusting piston connects with the control slide valve protrudes as the base of a rod in the actuating piston (31) and this rod can be pushed in the vicinity of the actuating piston mounted plunger piston (41) is formed 30 piston one with the ring recess is, an annular incision (44) and an opening at the end and in the vicinity of the control slide one Axial bore (45) open towards the free end. Opening which is connected to a drain line - weist und in eine koaxiale Bohrung (42) mit dauernd in Verbindung steht.- Has and is in a coaxial bore (42) with permanent connection. einem geschlossenen Ende in der den Stellkolben Zur Notbrennstoffzufuhr zu den Brennern kanna closed end in which the actuating piston can be used to supply emergency fuel to the burners mit dem Steuerschieber (28) verbindenden Stange 35 nach einem Vorschlag der Erfindung zwischen demwith the control slide (28) connecting rod 35 according to a proposal of the invention between the (50) hineinragt und daß diese Stange in Nähe des Servokolben und dem Tauchkolben eine Druckfeder(50) protrudes and that this rod has a compression spring in the vicinity of the servo piston and the plunger Stellkolbens eine mit dem Ringeinschnitt zusam- angeordnet sein.Actuating piston can be arranged together with the ring incision. menwirkende öffnung (43) und in Nähe des Steu- Bei der erfindungsgemäßen Brennstoffsteuervor-flow-acting opening (43) and in the vicinity of the control In the fuel control device according to the invention erschiebers eine Öffnung (46) aufweist, die· mit richtung wird beim Beschleunigen den Brennern eineslider has an opening (46), which becomes one with the direction of the burner when accelerating einer Abflußleitung (47) dauernd in Verbindung 40 zusätzliche Menge Brennstoff und beim Verzögerna drain line (47) continuously in connection 40 additional amount of fuel and when decelerating steht. eine verminderte Brennstoffmenge im Vergleich zumstands. a reduced amount of fuel compared to the 3. Brennstoffsteuervorrichtung nach den An- gewünschten stationären Zustand zugefördert. Beim Sprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Beschleunigen wird durch Verstellung des Servokol- ,3. Fuel control device fed to the desired steady state. At the Proverbs 1 and 2, characterized in that acceleration is achieved by adjusting the Servokol, . zwischen dem Stellkolben (31) und dem Tauch- bens der Abfluß des Brennstoffs aus der einen in Off- 'M kolben (41) eine Druckfeder (49) angeordnet 45 nungsrichtung des Brennstoffventils wirkenden Seiist, tenkammer mindestens teilweise gesperrt, so daß die '.".'■ weiter geförderte Brennstoffmenge mindestens teil-. between the actuating piston (31) and the immersion is the outflow of the fuel from the one in Off- 'M piston (41) a compression spring (49) is arranged in the direction of the fuel valve acting, t chamber at least partially blocked so that the '. ". .'■■'.. .' weise nicht mehr abfließen kann, sondern der Gastur-. '■■' ... ' wise can no longer flow away, but the gastur- ~~~ bine zugefördert wird. Ferner wird aus der anderen ~~~ bine is funded. Furthermore, the other becomes 50 Seitenkammer durch' Verlagerung des Stellkolbens50 Side chamber by moving the setting piston Die Erfindung betrifft eine Brennstoffsteuervor- der in dieser Kammer befindliche Brennstoff derThe invention relates to a fuel control device located in this chamber of the fuel richtung zur Beschleunigung von Gasturbinen, bei Gasturbine zugeführt. Beim Verzögern wird der Ab-direction to accelerate gas turbines, supplied with gas turbine. When decelerating, the der ein als Schieber ausgebildetes Brennstoffventil fluß von Brennstoff aus der einen Seitenkammer ganz einen Stellkolben aufweist, der mit einem von Hand- freigegeben, so daß mehr Brennstoff abfließen kann,the one designed as a slide fuel valve flow of fuel from one side chamber entirely has an adjusting piston that is released by hand so that more fuel can flow off, betätigbaren Servoventil zusammenwirkt, das den 55 damit weniger Brennstoff den Brennern zugefördertoperable servo valve cooperates, which feeds the 55 thus less fuel to the burners Abfluß von Brennstoff aus der einen; im öffnungs- wird. Darüber hinaus wird zusätzlicher BrennstoffOutflow of fuel from one; in the opening will. In addition, additional fuel is used sinn wirkenden Seitenkammer des Stellkolbens steu- benötigt, um die andere Seitenkammer zu füllen, diemeaningful side chamber of the actuating piston is required to fill the other side chamber, the ert, die über eine mit Drosseln versehene Leitung an in Schließrichtung des Brennstoffyentils· wirkt,ert, which acts via a line provided with throttles in the closing direction of the fuel valve, die Pumpendruckleitung angeschlossen ist, an die Im folgenden wird die erfindungsgemäße Brenn-the pump pressure line is connected to the In the following the fuel according to the invention is auch die andere Seitenkammer des Stellkolbens über 60 stoff steuervorrichtung an Hand einer ein Ausfüh-also the other side chamber of the actuating piston via 60 material control device on the basis of an execution eine Leitung angeschlossen ist. rungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläu-a line is connected. an example of a drawing to explain in more detail Bei einer bekannten Brennstoffsteuervorrichtung tert.In a known fuel control device tert. dieser Art (USA.-Patentschrift 3 246 682) wird die Eine Hauptpumpe 10 der Schiefscheibenbauartof this type (U.S. Patent 3,246,682) becomes the single swash plate type main pump 10 Verstellung des Brennstoffventils nicht nur durch den wird von einer Welle 11 der Gasturbine angetrieben. ·Adjustment of the fuel valve is not only driven by a shaft 11 of the gas turbine. · Stellkolben, sondern auch von einem Drehzahlregler 65 Im gleichen Gehäuse wie die Hauptpumpe 10 ist einControl piston, but also from a speed controller 65. In the same housing as the main pump 10 is a beeinflußt, der ein Ventil steuert, das in einer die bei- Servo-Mechanismus 12 mit einem Zylinder undthat controls a valve that is in one of the at-servo mechanism 12 with a cylinder and den Seitenkammern verbindenden Leitung angeord- einem Kolben vorgesehen; weiterhin ist ein Regler 13the line connecting the side chambers is provided with a piston arranged; there is also a controller 13 net ist. Vom Drehzahlregler kann die Bewegung des für den Servo-Mechanismus 12 vorhanden. Vonnet is. The movement of the servo mechanism 12 can be provided by the speed controller. from
DE19661476830 1966-11-24 1966-11-24 Fuel control device for accelerating gas turbines Expired DE1476830C (en)

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