DE1476848C3 - Brennstoffregelvorrichtung - Google Patents

Description

regelvorrichtung, bei der ein derartiges Brennstoff- 55 Nach Fig. 1 wird durch die erfindungsgemäße

regelventil verwendet wird, um eine der Zumeßöff- Vorrichtung eine Annäherung an den Pumpgrenz-

nungen der Regelvorrichtung als Funktion des Ver- bereich α durch eine Beschleunigungs-Brennstoff-

hältnisses von Kompressorauslaßdruck zu Kompres- Zuführungslinie mit den zwei geradlinigen Teilen b

soreinlaßdruck zu steuern. Bei dieser Brennstoff- und c erreicht. Die Linie b beginnt mit einer Brenn-

regelvorrichtung ist eine weitere, in Serie geschaltete 60 _{stoffzuführu}· _{Null beim} p_unkt ^ ₌ 1 _{und er}_

Zumeßoffnung vorgesehen, die auf andere Weise ⁵ Pl

geregelt wird, wobei als Regelparameter auch noch streckt sich bis zum Schnittpunkt e mit dem zweiten

die Lufteintrittstemperatur am Kompressor verwen- geradlinigen Teil c, der eine geringere Steigung hat.

det wird, sowie manuelle Signale und Drehzahl- Diese Linie würde die Nullabgabelinie bei einem

regjersignale 65 _{Wert vQn} P2 _{schneide welche kIeiner als} j _und

Eine ahnliche Brennstoffregelvorrichtung be- Pl

schreibt auch die US-PS 2 846 846. positiv ist. Diese Figur zeigt ganz deutlich, daß eine

Es wurde bereits vorgeschlagen, die Fördermenge Linie mit einer derartigen Steigung, die durch den

P2

Nullpunkt bei -ργ — 1 hindurchgeht, nicht zweckmäßig ist, da der größte Teil der Linie unter der Linie d für stationären Lauf liegt und weil die Linie b, wenn sie über den vorerwähnten Schnittpunkt hinaus verlängert wird, die Überlastungs- oder Überdrehgrenze α bei einem geringen Dru:kverhältnis schneidet. Die zusammengesetzte Linie, die durch eine Verbindung von Teilen der beiden Linien gebildet wird und die durch die Erfindung erreicht wird, ergibt eine Beschleunigungslinie, die über einen großen Bereich des Druckverhältnisses über der stationären Lauflinie d liegt und die in einem sicheren Abstand von der Überlast- oder Überdrehgrenze α liegt.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 ist eine Zentrifugalpumpe 1 vorgesehen, die von einer Luftturbine 2 angetrieben wird, die keine mechanische Verbindung mit der Gasturbine aufweist. Eine Leitung 3 führt den zugemessenen Brennstoff, falls gewünscht über andere Steuereinrichtungen, zu den Brennern des Gasturbinentriebwerks. Diese Leitung 3 ist mit der Abgabeseite der Zentrifugalpumpe 1 über Zumeßöffnungen von zwei in Serie geschalteten Schiebern verbunden, und zwar eines Druckabfallsteuerventils 5 und eines Brennstoffzumeßventils 4. Die Drücke stromauf und stromab des Zumeßventils 4 wirken über Kanäle 7 und 8 auf zwei entgegengesetzte Stirnflächen des Schiebers 6 des Druckabfallsteuerventils 5 ein, und zwar gegen eine Feder 9, die mittels einer Schraube 10 einstellbar ist. Der Schieber 11 des Zumeßventils 4 weist eine Umfangsnut 12 auf, deren untere Kante mit Steueröffnungen 13 in einer festen Buchse 14 zusammenwirkt. Der Schieber 11 wird in Axialrichtung durch den zu zwei Kammern 15 und 16 eingeführten Kompressoreinlaßdruck P1 beaufschlagt; dabei trennt eine Membran 17 die Kammer 16 von einer weiteren Kammer 18, die mit dem Kompressorauslaßdruck P 2 in Verbindung steht. Der DruckP2 drückt den Schiebern über die Membran 17 in Richtung einer Vergrößerung der wirksamen Steueröffnung 13 gegen eine Feder 19, der eine weitere Feder 20 entgegenwirkt. Da die gesamte, auf jeder Seite wirksame Fläche gleich ist, wird der Schieber 11 in Richtung einer Vergrößerung der Steueröffnung 13 proportional dem Druckunterschied P 2 — Pl und umgekehrt proportional der kombinierten Federkonstanten der Federn 19 und 20 bewegt.

In der Kammer 18 ist koaxial zum Schieber 11 eine Vakuumkapsel, z. B. ein evakuierter Balg 21, angeordnet. Ein Ende dieses Balgs 21 stützt sich auf einer festen perforierten Querwand 22 in der Kammer 18 ab. Am anderen Ende trägt der Balg 21 eine Endplatte 23, mit der ein Joch 24 über Stangen 23 α verbunden ist, welche die perforierte Querwand durchdringen. Dieses Joch bildet eine Leergangskupplung mit dem Schieber 11. Der Balg 21 wirkt als Feder, die derart dimensioniert ist, daß, solange das

ίο Joch 24 nicht eingreift, für jeden Druck Pl durch eine Erhöhung des Kompressorauslaßdrucks P 2 der Schieber 11 um eine größere Strecke verschoben wird als die Endplatte 23. Wenn bei einem bestimmten Wert von P 2 der Leergang aufgeholt ist, ist für eine weitere Bewegung des Schiebers wegen der kombinierten Wirkung der Feder 19 und des Balgs 21 ein größerer Druckanstieg in der Kammer 18 erforderlich als bis zu diesem Punkt. Die beiden Bedingungen, und zwar vor und nach dem Aufholen der Leergangsverbindung, werden durch die Linien b-und c in F i g. 1 dargestellt^=-- _.

Die in F i g. 2 dargestellte Vorrichtung ändert den

PI
Wert von -^p mit welchem die Steigung der Brennstoffzufuhrlinie entsprechend den Linien b und c

geändert wird, als Funktion von

PT.

da die

Feder 9 den Druckabfall in der öffnung 13 konstant hält. Eine derartige Anordnung ist in Fällen vorteilhaft, in denen der Betriebstemperaturbereich verhältnismäßig eng ist. In Fällen, in denen diese Näherung nicht zulässig ist, kann an Stelle der Feder9 in Fig.2 die Bimetall-Feder 25 der F i g. 3 verwendet werden, wobei diese derart ausgebildet ist, daß sich ihre Federkonstante entsprechend der absoluten Lufteintrittstemperatur Tl ändert. Dies kann dadurch bewirkt werden, daß in der Kammer, in der die Feder 25 enthalten ist, ein Heizelement 26 angeordnet wird, welches von einem Tl-Fühler27 derart gesteuert wird, daß die Temperatur der Flüssigkeit in dieser Kammer entsprechend der Temperatur Tl des Fühlers geändert wird.

Durch mathematische Betrachtung kann gezeigt werden, daß der Strömungswert, welchen die Vorrichtung entsprechend der Linie b-c steuert, nicht die tatsächliche Massenströmung ρ F ist (wobei F die Volumenströmung ist), sondern ein Näherungswert, der im Hinblick auf die geringe Größe, um die sich die Kraftstoffdichte ρ ändert, als zulässig betrachtet werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 einer von einem Triebwerk angetriebenen Kraft-Patentansprüche: stoffpumpe mit fester Verdrängung zwischen dem Triebwerk und einer Rückfiihrungsleitung durch

1. Brennstoff regelvorrichtung für Gasturbinen- einen Schieber zu verteilen, dessen Stellung durch triebwerke, mit einem Brennstoffregelventil, des- 5 einen Balg gesteuert wird, der gegen einen Federsen Steuerschieber in einer mit Steueröffnungen druck vom Lufteinlaßdruck des Kompressors beaufversehenen festen Steuerbuchse in Abhängigkeit schlagt wird, wobei dieser Kompressor vom Triebvon der Druckzunahme im Triebwerkskompres- werk angetrieben wird, und es ist ein zweiter Balg sor gegen Federkraft in Richtung einer Ver- vorgesehen, der gegen eine Federbelastung vom Ungrößerung der wirksamen Steueröffnungen ver- io terschied zwischen dem Kompressorauslaßdruck und schiebbar ist, und mit einem dem Zumeßventil dem Einlaßdruck beaufschlagt wird, die Anordnung vorgeschalteten und dessen Druckabfall steuern- ist dabei derart, daß, wenn das Verhältnis von Ausden Ventil, dadurch gekennzeichnet, laßdruck zu Einlaßdruck einen vorbestimmten Wert daß mit dem Steuerschieber (11) des Brennstoff- überschreitet, ein Anlegen gegen einen Anschlag zumeßventils (4) über eine Leergangverbindung 15 stattfindet, der mit dem Schieber beweglich ist, so (23, 23 a, 24) ein unter dem Kompressorauslaß- daß bei Druckverhältnissen, die diesen Wert überdruck stehender evakuierter Federbalg (21) der- schreiten, die weitere Verschiebung des Schiebers art verbunden ist, daß dieser erst von einer be- proportional zum Kompressorauslaßdruck ist. Da stimmten Druckzunahme im Kompressor an zu- diese Anlage so arbeitet, daß die gesamte Fördersätzlich gegen eine Vergrößerung der wirksamen 20 menge einer mit fester Verdrängung arbeitenden, von Steueröffnungen (13) wirkt. einem Triebwerk angetriebenen Brennstoffpumpe

~ '

2. Brennstoff regelvorrichtung nach Anspruch 1, verteilt'wird, IST-diese Anlage von der Verfügbardadurch gekennzeichnet, daß das Druckabfall- ^{keit emes} Antriebs abhängig, der proportional zur steuerventil (5) in bekannter Weise einen gegen Tnebwerkdrehzahl ist.

eine Feder (9) abgestützten Schieber (6) aufweist, 25 Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine so daß der Druckabfall am Brennstoffzumeß- Brennstoffregelvorrichtung zu schaffen, mit der eine ventil (4) etwa konstant ist. günstige Annäherung an den Pumpgrenzbereich er-

3. Brennstoffregelvorrichtung nach Anspruch 1, ^zielt werden kann.

dadurch gekennzeichnet, daß das Druckabfall- Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß

steuerventil (5) einen gegen eine Bimetallfeder 30 mit dem Steuerschieber des Brennstoffzumeßventils (25) abgestützten Schieber (6) aufweist, wobei ^{über eine} Leergangverbindung ein unter dem Komdiese in einer Kammer angeordnet und über pressorauslaßdruck stehender evakuierter Federbalg einen Fühler (27) von der Kompressoreinlaß- ^derart verbunden ist, daß dieser erst von einer betemperatur und von einem Heizelement (26) der- stimmten Druckzunahme im Kompressor an zusätzart steuerbar ist, daß der Druckabfall am Brenn- 35 ||^ch §^eg^{en eine} Vergrößerung der wirksamen Steuerstoffzumeßventil (4) proportional zur Lufteinlaß- öffnungen wirkt.

temperatur ist. In vorteilhafter Weise wird hierdurch eine Regel

charakteristik erzielt, deren Kurvenverlauf durch

zwei sich schneidende Gerade gebildet wird, die

40 dicht unterhalb des Pumpgrenzbereiches verlaufen.

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffregelvorrich- Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der

tung für Gasturbinentriebwerke, mit einem Brenn- Unteransprüche:

stoffregelventil, dessen Steuerschieber in einer mit Die Erfindung soll unter Bezugnahme, auf die

Steueröffnungen versehenen festen Steuerbuchse in Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigt
Abhängigkeit von der Druckzunahme im Triebwerks- 45 F i g. 1 eine schematische Darstellung der Kurve kompressor gegen Federkraft in Richtung einer Ver- des stationären Laufs, der Überdrehgrenze und der größerung der wirksamen Steueröffnungen verschieb- Kurve der Brennstoffzuführung, die durch die Erbar ist, und mit einem dem Zumeßventil vorgeschal- findung erzielt wird, wobei jede dieser grafischen

teten und dessen Druckabfall steuernden Ventil. ^ _t ,. „,„ -c,„u_t;„„ „~„ ^p2 o„f„_e4.^„_Q„ v+

λ j r-^nc ori^n^·^ · j *· r> Darstellungen als Funktion von -^₇- aufgetragen ist,

Aus der DT-PS 851 426 ist ein derartiges Brenn- 50 ⁶ Pl ^{& b}

stoffregelventil bekannt, mit dem die zugeführte F i g. 2 eine schematische Schnittdarstellung der

Brennstoffmenge als Funktion der Turbinendrehzahl erfindungsgemäßen Brennstoffregelvorrichtung und

und des Druckanstiegs im Kompressor geregelt wird. F i g. 3 eine abgeänderte Form des dazugehörigen

Die US-PS 2 971 336 beschreibt eine Brennstoff- Druckabfallsteuerventils.