DE1601589A1 - Kraftstoffsystem fuer Gasturbinen-Triebwerke - Google Patents

Description

Joseph Lucas (Industries) Limited lo, März 1967

Great Kins Street

Birmingham/England

Dar? Γ-' i: «jv-.a!' ^βίϊ -..irden

Krafts toff sys tem für Gasturbincn-Triebvrerk©

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoff sys tem für Gasturbinen-Triebwerke, insbesondere für solche Triebwerke, bei welchen der Druck der Luft im Lufteinlaß durch Druckstüße, wie dioso erfahrungsgemäß bei Piugaeug-Gasturbinen-Triebijerlven im Vorwärtsantrieb auftreten können, unbeeinflußt ist. Insbesondere betrifft die Erfindung im Vertikalhub arbeitende Gasturbinen-Triebwerke für Flugzeuge.

E3 ist an sich bekannt, die Kraftstoffveraorguns von Gasturbinenantrieben in Abhängigkeit von Parametern des Antriebs, nümlieh der Masohinendrehzahl und mindestens zwei -Drücken des Systems zu steuern. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,■ derartige Einrichtungen zu verbessern, insbesondere zu vereinfachen.

Gemäß der Erfindung weist das lCraftstoff system in einer Hauptleitung zwischen der Pumpe und den Brennern des Triebwerks ein von dem Bedienungsmann betätigtes Drosselventil auf, wobei an die Hauptleitung auf den beiden gegenüberliegenden Seiten des Drosselventils eine Nebenleitung angeschlossen ist, in welcher zwei verstellbare Düsenöffnungen liegen* Ferner sind eine auf änderungen dee Druckes am Lufteinlaß des Triebwerks

21 o95 - 2 -

• ■ ■ - " ■ BAD ORIGINAL ,

109843/0176

ansprechende Vorrichtung sur Regelung dos Durehfluccaa durch die eine dieser Düsonüffnungen sowie ein in /ibhlin~i <;*!;'· it von einem v/eiteren Druckwert dos Triebwerks stehende Vorrichtung zur Regelung des Durchflusses durch die andorc ΒϋοοηυΓΓηυηπ vorgesehen. Im Kraftstoffsystom ist dGrüborhin:.ms ej.n in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit bzvi. dor Drohzahl r.tollende Vorrichtung zur Regelung des Kraftstofflussos durch die Leitung nach Maßgabe der Triebv/erksdrehzahl vorgesehen.

Weitere Merkmale sind in den einzelnen Ansprüchen und ergeben sich au3 der nachfolgenden Erläuterung dor in dor Zeichnung dargestellten Aucführungsbeispiele dor lirfindung. In der Zoiohnung zeigt:

Pig. 1 schema tisch ein Kraftstoff sys tem genliß der

Erfindung;

Fig. 2 eine abgeänderte Ausführuncsform des ilraft-

stoffsystems gemäß Pig. I.

Das Kraftstoffsystom gemäß Fig. 1 weist oine von einer Antriebsmaschine angetriebene Pumpe Io auf, welcher der flüscißo" Kraftstoff aus einem (nicht dargestellten) Vorratsbehälter zufließt und die den Kraftstoff durch eine iiauptleitua.3 11 den Brennern eines Triebwerks zuführt« mit den das Jlriftsteffsystem in Verbindung steht. Die Brenner sind an das von der Pumpe Io entfernt liegende Ende der Hauptleitung Die Pumpe Io ist von herkömmlicher Bauart. In hinter der Pumpe Io ist in der Leitung 11 ein Doppelochieber-Drosselventil 12 angeordnet, dessen Doppelschieber rr.it einer Membrane I^ verbunden ist, die unter der Belastung einor Feder jjo steht, welche in öffnungsrichtung das Ventils 12 wirkt.

109843/0176

In Strömungsrichtung hinter dem Ventil 12 befindet eich eine in Abh-llngigkeit von dor nasehinendrehzahl stellende Vorrichtung, welche federbelastete Fliehgewichte lh cufwoict, die mit einer pit Durchflußöffnungen versehenen topfförs"if-cn I'.uffe verbunden sind, durch die dor Kraftstoff in dar Leitung 11 hindurchströnit. Die Federbelastung dieser Vorrichtung ist mittels eines liockons 16 verstellbar.

In Strömungsrichtung hinter dieser drehsahlbccinfIuYcon Vorrichtung befindet sich ein handbetätigtes Drosselventil 17· Zwischen diesem Drosselventil und den Brennern der Antriebsmaschine ist ein im Notfall betätigter Absperrhahn IG angeordnet.

An die Hauptleitung 11 ist zwischen der drehsahlbecir.flußtc.n Vorrichtung und dem Drosselventil 17 eine Sekundärleitung für die Kraftstoffsuführung angeschlossen, in der ein Iroccolventil 2o und ein im Notfall betätigter Absperrhahn 21 Heren. Das Drosselventil 2o ist mit dem Drosselventil in der Ί.'οίοο verbunden, daß der Kraftstoffluß in der Haupt lei tun:; Il durch da3 Drosselventil 17 abgesperrt wird, wenn der über die Leitung 19 den Starterbrennern der ArJ zuströmt. Wird das Drosselventil 2o zur Verringerung und gegebenenfalls zur Absperrung der Kraftstoffauführui^N^ zu den Starterbrennern geschlossen, so wird das Drosselventil 17 entsprechend geöffnet» Die Absperrhähne 18 und 21 sind so miteinander verbunden, daß die KraftstoffzufUhrung über die beiden Leitungen 11 und 19 gleichzeitig abgesperrt wurden kann.

An die beiden gegenüberliegenden Seiten des Drosselventils und in Strömungsriclitung vor der drehzahlbeeinfluß ton Vorrichtung ist eine Parallelleitung 22 angeschlossen, welche swoi verstellbare Düsen- bzw. Durchlaßöffnungen 23 und 2h sowie

BAD GRSGfNAL 109843/0176

ein Ventil 25 aufweist, welches mit dem Drosselventil 17 verbunden ist. Die verstellbare Düsonöffnung £3 ist an einem GehUucokörper 26 angeformt, der in zwei Kammern unterteilt let. Xn die eine dieser beiden Kammern ntrüut der i;?,".it;;teuf von der Leitung 11 her über die Düsccnöffnung 23 zu, x.-ocil die Düoenb'ffnung von einer federbelasteten Messer cc! meid a geregelt wird. Aus dieser Kammer gelangt der Kraftstoff in einen zweiten Gehäusekörper 28, in dom sich dio zweite D:.^?:jcnöffnung 24 befindet. Von der genannten Kammer in dem C-jirAu-^e 26 kann überdies der Kraftstoff durch einen Kanal 2Q in denjenigen Raum des Gehäuses des Ventils 12 ströncn, dor auf der gegenüberliegenden Seite der Membrane 13 dos Doppelschiebor-Drosselventils 12 liegt. Dieser durch den Kannl zufließende Kraftstoff übt einen Druck aus, v/elcher die V.'irkung der Feder 3o der Membrane 13 unterstützt.

Die zweite Kammer in dem Gehäuse 26 nimmt eine Druckdoc-o 31 auf und steht unter dem Druck der Luft, der bei dieser;! Aus·- führuncsboispiel an der Abströmseite des IConprossorc, bzw. sämtlicher Kompressoren des Triebwerks herrscht. DIo Ansehlußloitung für die Druckluftzuführung ist mit 32 bezeichnet. Die Messerschneide 27 befindet sich an einem Hebel 33* der in der das Gehäuse 26 in zmq± Kammern teilenden Wand verschwenkbar gelagert ist. Das Ende des Hebels 33 ist derart an die Druckdose 31 angeschlossen, da3 eine Bewegung dor Druckdose unter Einfluß einer Druckänderung in der entsprechenden Kammer.des Gehäuses 26 die Stellung der Messerschneide 27 und damit die Dur.ohflußmenge durch die Düsenöffnung 23 beeinflußt.

Das Gehäuse 28 weist einen entsprechenden Hebel 24 Mit einer Messerschneide 25 auf, welche den Durchfluß durch die Dliconöffnung 24 regelt. Das Gehäuse 28 ist ebenfalls in zwo! Karc:nern

1098A3/0176 BAD C-H

unterteilt, von denen die eine die Messerschneide 55 und die Düsenöffnung 24 aufweist und mit ihrem Auslaß an den su dom Ventil 25 führendem Teil der Leitung 22 angeschlossen isst, die hier in Strönungsrichtung hinter dem Droscelventil 17 in die Leitung 11 triündot. DiQ andoro Kammer in dem Gchiiuce 23 nirr.ir.t eine Druckdose ]56 auf, mit der das eine Ende do3 in der Trennwand des Gehäuses 28 verschwonkbar gelagerten Hobels ~5^l\ verbunden 1st. Diese Kammer ist an eine Zuleitung yj arrjeschlosson, über die die Kammer vom Druck der Luft im Lufteinlaß elco Triebwerks beaufschlagt wird.

Das beschriebene System 1st insbesondere für die Verwendung in Verbindung mit einem Vertikalhub-Flugzeußtriebueri: bestimmt. Hierbei ist der Druck am Einlaß des Triebwerks, der über dio Leitung 27 auf die Druckdose J56 übertragen wird, im wesentlichen gleich dem Atmosphärendruck. Diese Vorrichtung regelt daher den Kraftstoffluß in Abhängigkeit von Minderungen aoo AtmoSphärendrucks, d. h. in Abhängigkeit von Änderungen der Plughöhe.

Im Betrieb wird bei konstanten Laufbedingungen der Kraftstoff von der Pumpe Io Über das Ventil 12 durch die geöffneten Ventile 17 und l8 den Brennern des Triebwerks zugeführt, wobei dio Leitung 19 duroh das Ventil 2o abgesperrt ist. Die von der Drehzahl des Triebwerks beeinflußte Vorrichtung befindet sich normalerweise in einer Stellung, in der sie einen maximalen Durchfluß ermöglicht. Sie hat lediglich die Aufgabe, den Kraftstoffluß durch die fingerhutartige Hülse 15 im Falle eines überdrehens des Triebwerks zu verringern.

Bei diesem gleichförmigen Laufzustand des Triebwerks ist dio Düaenöffnung 23 teilweise geöffnet, so daß der Kraftstoff über die Leitung 22 der DUsenÖffnung 24 zuströmen kann, die jedoch

109843/0176

- 6

normalerweise im wesentlichen verschlossen ist, so et ei S sie nur einen sehr begrenzten Kraftstoffluß su dom Ventil 23 und zu der in Strömungsrichtuns hinter den Drosselventil 17 liegenden Stelle der Leitung 11 zuläßt. Eine /ibnahno des Drucks in der Leitung 57 bewirkt eine toilwc-lco Abapocrvinc der DÜsonöffnung 2k, wodurch sich in der die Ilocsorcchnaidc 2'f aufnehmenden Kammer ein Druck aufbaut, der über die Leitung auf das Ventil 12 übertragen wird, so daß dieses ofrnot und. den Kraftstoffluß su dem Triebwerk erhöht.

Entsprechend bewirken Änderungen des Druckes in dor Leitun;: 52 ein öffnen der Düse 25* die hierdurch wiederum den Druck in der Leitung 29 erhöht und demgemäß ein Öffnen de;j Ventils 12 bewirkt.

Beim Anlassen bzw. Starten der Maschine 1st das Ventil lii normalerweise voll geöffnet. Der von der Pumpe Io gerürclertc Kraftstoff erzeugt einen Druck auf die I-Iombrano 15 in Cclilioß« richtung des Doppelschiebcrventils 12, bis sich ein entsprechender Druck in der Leitung 29 aufgebaut hat, der in Öffnungsrichtung des Ventils 12 vrirlct.

Das in Pig.·2 dargestellte System entspricht im wesentlichen dem ICr aft stoff sys tem gemäß Fig. 1, mit der Ausnahme allerdings, daß das Gehäuse 26 eine größere Kammer mit einer Druckdose und einer flexiblen Membrane 58 aufweist, die mittels eines Stößels 59 an die Druckdose angeschlossen ist. Der Raum auf der einen Seite der Membrane ist über einen Kanal 4ο an den Druck im Einlaß des Triebwerks angeschlossen, während der Raum auf der gegenüberliegenden Seite der Membrane über dio Leitung ^l von dem Druck in Strömungsrichtung hinter dem Kompressor bzw. den Kompressoren des Triebwerks beaufschlagt wird.

. - 7 BAD 109843/0176

Die Verbindung des Stößels 39 wit dor Druckdose 31 weint cine Feder 42 auf, die sieh einerseits an olnom Kopf daa Ciü^v.-ln und andererseits an einer Innenschulter einer IIUlso 43 abstützt, welche den Stößel 39 umschließt. Dia KcsscrrchriDiäe lot an dem Hebel 33 anceformt, dor an dia KüIeo 43 nw-clciil'b ist. Ia Betrieb bewirkt ein Druckanstieg in der Leitung ²Il (d. h. des Kompressor-Förderdrucks) anfangs ein Ziioii;.-i,;;xae~rucko des Balges 31, v/obei die Membrane 3$ unter der Wiri-nrns der Feder k-2. in Analage an Ansehlllscn 44 des Gehäuces 26 Sv-lv/ v/ird. Die sieh hierbei einstellende Cowecun;* dos Hebel führt zu einem öffnen der Düse 23, so daß dor Iiraftsto zu dem Sricbvicrk erhöht wird. Die maximale OffnunGSDls der Düse liest vor, wenn der Kopf der Stango 39 ß^gcn eine Schul tor 45 im Inneren der Hülse 43 anschißt· Ein weiterer· Druckanis ties in der Leitung 4l keinn die Dilsoni5f Tnun^" 23 nicht weiter οϋΓηοη* Bei einem vorbestimmten höheren Druclcvcrt in der Leitung 4l hat jedoch die auf die beidseitig vom .truck beaufschlagte Membrane 38 wirkende ICraft das Destrcbon, die Mo;r.brane 38 von den Anschlägen 44 abzuheben. Da uio Ilombrane über den Stößel 39 ^nd die Hülse 43 mit den I^;ric bzw. der Druckdose 31 verbunden ist, bewirkt ein Abheben der Membrane 3S von den Anschlägen 44 eine solche Versocllvn^ des Hebels 33* daß dieser sich in Schließrichtung der I/inenöffnung 23 bewegt und damit den Kraftstoff-sufluS zu dem Triebwerk herabsetzt. Auf diese Weise kann das Verhältnis c".cs Druckes in der Leitung 4l zu dem Druck in der Leitung 4o begrenzt werden, daß der Druck in der Leitung 4o in Eszichvaic steht zu der Maschinendrehzahl, die ihrerseits von der Kraftßtoffzuführung abhängig ist.

Patentansprüche:

BAD ORiGINAL *" ^Γ"-~

109843/0176

Claims (5)

1. - ⁸- 1601S89_

   Patentansprüche

   I. Kraftstoff sys tem für ein Gacturbinen-Triob* rcrl-:, dadurch gehe ims ο Ichnot, daß es in einor Hauptleitung (li) zvri -nlr^n einer-Pumpe (lo) und den Brennern des Triebwerks ein νcn dorn UedienungGmann betätigtes Drosselventil (17) aufv;oiw„ i;r;d an die Hauptlei tuns (11) eine liebenleltung (22) an;-™ü::loo3en ist, in welcher zv?ei verstellbare Düccnüffnun;.;on (£;;, ;:-';) liefen, daß ferner eine auf ^nderun^cn dos Druckes ι.·\\ Ijwfteinlaß des Triebv/crlcs ansprechende Vorrichtunr; zvr .;ο~ο1υη;* des Durchflusses durch die eine diecor Düscnöffnun:_:o.i {2;)_t 2K sowie eine in Abhängigkeit von einem v/oiteren Druclv..::rt de?. Triebv/erkö stehende Vorrichtung zur ?ie£olunG des DurclifiucoO^ durch die andere Düsenöffnuns vorccsehon sind, und -IcSj cm ο in AbhLLncißkeit von der Geschv/lndickeit stehende Verrichtung (l^f bis Io) zur Regelung des KraftstofflusBec durch die Leitung (11) nach Maßgabe der Triebwerksdrehzahl vor^eochon ist.
2. 2. Kraftstoffsysten nach Anspruch 1, dadurch cokennzeichnot, die in Abhängigkeit von dem Druck im LuftelnlaD des Trie'owerks GtehendeVorrlchtung sowie die andere von de::: endor en Druck beeinflußte Vorrichtung 2V/ischen den DUnenöffnun^cn (2^, 2^) einen von der Öffnung der beiden Düsen abh!ln;:i_t;en Druck hervorrufen, der über einen Kanal (29) auf ein weiteres Drosselventil (12) übertragen wird, welches in der ,Tuupfcleitung (ll) zwischen der Pumpe (lo) und den JDrennc?rn liegt, v.'obei die öffnung dieses v;eiteren Drosselventils (12) in Abhängigkeit von dem Verhältnis des genannten Druckes zu dem Druck in Strümungsrichtung hinter diesem zusätzlichen Drosselventil regelbar ist.

   -Q-

   109843/0176
3. 3. Kraftstoffsysteni nach Anspruch 1 oder 2, dadurch co seichnot, daß die in Abhäncickeit von don im Luftclnl:.\i3 des Triebwerks herrschenden Druck stehende Vorrichtung in - unmittelbarer Abhängigkeit von dem LufteinlaiMruck titoht.
4. 4. Kraftstoffsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch £;;; kennzeichnet, dai3 die in Abhängigkeit von dom im LufteinlaB des S.*iebworks herrschenden Druck stehende Vorrichcmir; in unmittelbarer Abhänsiskeit stöht zu dem Verhältnis des Liu'teinlaiidruckes zu dem Druck in ßtrößiungsrichtung hinter dar Kompressorstufe des Triebv/erks.
5. 5. Kraftstoff system nach Anspruch 4, dadurch cek daß die genannto Vorrichtung so ausgebildet ist, de,:" ein Druckanstieg an der Stolle hinter der Koraprecsorstufe über einen vorbestimnten Wert durch Verstellung der einen der beiden Düsenöffnungen eine Verringerung des KraftstofxUus&es zu dem Triebwerk bewirkt.