DE1601589C3 - Kraftstoffregelanlage für ein Gasturbinentriebwerk - Google Patents

Description

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einer Leitung 22 überbrückt, die hintereinander zwei tet wird, fördert die Pumpe 10 Kraftstoff durch das verstellbare Durchlaßöffnungen 23 und 24 sowie ein Ventil 12, die Steuermuffe 15 und die zu den Starter-Ventil 25 aufweist, welches mit den beiden Ventilen brennern führende Nebenleitung 19. Gleichzeitig da-17 und 20 verbunden ist. Dieses Ventil 25 kann den mit entsteht durch die Umgehungsleitung 22 ein Kraft-Durchfluß des Kraftstoffs durch die Leitung 22 ent- 5 sfofffluß, der die Schneiden 27 und 35 passiert und weder drosseln oder freigeben. Seine Schaltung mit durch das Ventil 25 in die Hauptleitung 11 und soden beiden anderen Ventilen ist derart, daß es den mit zu den Hauptbrennern des Triebwerks gelangt. Durchfluß drosselt, wenn das Ventil 20 geöffnet und Der Grund für die durch das Ventil 25 hervorgerudas Ventil 17 geschlossen ist. Die verstellbare Öff- fene Drosselung ist der, in der Umgehungsleitung 22 nung 23 ist an einem Gehäuse 26 ausgebildet, das in io ein gewisses Druckniveau aufrechtzuerhalten. Die zwei Kammern unterteilt ist. In eine dieser Kammern Membran 13 wird gegen die Wirkung der Feder 30 strömt der Kraftstoff von der Leitung 11 her über die in Schließrichtung des Ventils 12 vom Pumpenaus-Öffnung 23 zu, wobei diese von einer federbelasteten laßdruck beaufschlagt. Auf Grund des Kraftstoffflus-Schneide 27 gesteuert wird. Aus dieser Kammer ge- ses durch die Umgehungsleitung 22 entsteht im Kalangt der Kraftstoff in ein zweites Gehäuse 28, in 15 nal 29 ein verminderter Druck, der die andere Seite dem sich die zweite Öffnung 24 befindet. Von der der Membran 13 beaufschlagt. Auf diese Weise entgenannten Kammer im Gehäuse 26 besteht über dies steht am Doppelsitzventil 12 ein etwa konstantes durch einen Kanal 29 eine Verbindung mit der Sej- Druckgefälle. Sobald sich die Drehzahl der Triebtenkammer der Membran 13 des Doppelsitzventils werke erhöht, baut sich im Umgebungsraum der 12, in welchem die Feder 30 liegt. 20 Druckdose 31 ein Druck auf. Dieser Druckaufbau

In der zweiten Kammer des Gehäuses 26 ist eine bewirkt eine allmähliche Vergrößerung der wirksaevakuierte Druckdose 31 angeordnet, die über eine men Durchlaßöffnung 23, wodurch der Druck in der Anschlußleitung 32 unter einem Luftdruck, beispiels- Leitung 29 erhöht und demgemäß ein weiteres öffweise dem Austrittsdruck des Triebwerksverdichters nen des Ventils 12 bewirkt wird,
steht. Die Schneide 27 befindet sich an einem Hebel 25 Wenn das Triebwerk seine Leerlaufdrehzahl er-33, der in der Wand schwenkbar gelagert ist, die das reicht hat, wird das Ventil 17 in der Hauptleitung geGehäuse 26 in zwei Kammern teilt. Das Ende des öffnet und das Ventil 20 in der Nebenleitung 19 geHebels 33 ist derart an der Druckdose 31 befestigt, schlossen. Gleichzeitig wird das Ventil 25 ganz geöffdaß infolge einer Verlängerung der Druckdose unter net und damit die Drosselwirkung in der Umgedem Einfluß einer Druckabnahme in der entspre- 30 hungsleitung 22 aufgehoben.

chenden Kammer des Gehäuses 26 die Öffnung 23 Die Regelung der Drehzahl des Triebwerks vom

verkleinert wird. Leerlauf aufwärts erfolgt durch die Aufrechterhal-

Das Gehäuse 28 weist einen Hebel 34 mit einer tung eines etwa konstanten Druckgefälles am Ventil

Schneide 35 auf, die den Druchfluß durch die Öff- 12. Selbst wenn die Schneide 27 nach Erreichen der

nung 24 steuert. Das Gehäuse 28 ist ebenfalls in zwei 35 Leerlaufdrehzahl die Durchlaßöffnung 23 vollkom-

Kammern unterteilt, von denen die eine die Schneide men freigegeben hat, bewirkt diese trotzdem noch

35 und die öffnung 24 enthält und an die Leitungen eine gewisse Drosselung des Kraftstoffflusses durch

22 und 11 angeschlossen ist. In der anderen Kammer die Umgehungsleitung 22. Daher besteht zu jeder

des Gehäuses 28 ist eine Druckdose 36 angeordnet, Zeit ein Kraftstoff-Potentiometer, dessen mittlerer

an der das andere Ende des in der Trennwand des 40 Druck die Membran 13 durch den Kanal 29 beauf-

Gehäuses 28 schwenkbar gelagerten Hebels 34 befe- schlagt, um den Druck des Kraftstoffs in der Haupt-

stigt ist. Diese Kammer ist über eine Zuleitung 37 an leitung 11 auszugleichen,

den Lufteinlaß des Triebwerks angeschlossen. Eine Änderung des auf die Druckdose 36 wirken-

Die beschriebene Anlage ist insbesondere für die den Drucks, z. B. hervorgerufen durch eine Höhen-Verwendung in Hubtriebwerken für senkrecht star- 45 änderung, bewirkt eine Änderung der Drosselung an tende Flugzeuge bestimmt. Dabei entspricht der der Durchlaßöffnung 24. Maximale Luftdichte bei durch den Kanal 37 auf die Druckdose 36 einwir- niedriger Höhe drückt die Druckdose 36 maximal kende Eintrittsdruck des Triebwerkverdichters etwa zusammen und hat eine maximale Drosselung des dem Atmosphärendruck. Da sich der Atmosphären- Kraftstoffflusses durch die Durchlaßöffnung 24 zur druck mit der Höhe verändert, regelt diese Vorrich- 50 Folge. Eine Verminderung der Luftdichte hat enttung die Kraftstoffzufuhr zum Triebwerk in Abhän- sprechend eine Verringerung der Drosselwirkung an gigkeit von der Start- und Flughöhe. der Durchlaßöffnung 24 zur Folge. Die Steuermuffe

Um das Triebwerk zu starten, wird das in der 15 des Drehzahlreglers wird nur dann durch die GeHauptleitung 11 liegende Ventil 17 geschlossen und wichte 14 bewegt, wenn die Drehzahl des Triebwerks das in der Leitung 19 angeordnete Ventil 20 und 55 eine bestimmte Solldrehzahl überschreitet,
gleichzeitig das in der Umgehungsleitung 22 an- Die in F i g. 2 dargestellte Anlage entspricht im geordnete Ventil 25 geöffnet. Im Ventil 25 wird eine wesentlichen der Kraftstoffregelanlage gemäß Fig. 1, gewisse Drosselung hervorgerufen. Das Ventil 12 be- mit der Ausnahme, daß die die Druckdose 31 auffindet sich in Offenstellung, da keine der Feder 30 nehmende Kammer im Gehäuse 26 größer ist und entgegenwirkenden Kräfte vorhanden sind. Vor dem 60 eine Membran 38 aufweist, die über einen Stößel 39 Start erzeugt die Schneide 27 eine maximale Drosse- mit der Druckdose verbunden ist. Die eine Seite der lung des Kraftstoffflusses durch die Öffnung 23. Membran 38 ist über eine Anschlußleitung 40 an den Ebenso befindet sich auch die Schneide 35 in einer Lufteinlaß des Triebwerks angeschlossen, während Stellung, in welcher der Kraftstoffdurchfluß durch die andere Seite der Membran über eine Leitung 41 die Öffnung 24 maximal gedrosselt ist. Auf die 65 vom Verdichterenddruck des Triebwerks beauf-Druckdose 31 wirkt demnach kein erhöhter Luft- schlagt wird.

druck und auf die Druckdose 36 ein der Starthöhe Eine Feder 42 stützt sich einerseits an einem Kopf

entsprechender Druck. Sobald das Triebwerk gestar- des von ihr umgebenen Stößels 39 und andererseits

an einer innenschulter einer Hülse 43 ab, die Stößel und Feder umschließt. Der die Schneide 27 tragende Hebel 33 ist an der Hülse 43 angelenkt. Ein Anstieg des Verdichterenddrucks bewirkt zunächst ein Zusammendrücken der Druckdose 31, wobei die Membran 38 durch die Feder 42 an Anschläge 44 im Gehäuse 26 angedrückt wird. Durch diese Bewegung des Hebels 33 vergrößert sich die Öffnung 23, und der Kraftstoffzufluß zum Triebwerk nimmt zu. Die maximale Öffnungsstellung der Öffnung 23 liegt vor, wenn der Kopf des Stößels 39 gegen eine Schulter 45 im Inneren der Hülse 43 anschlägt. Ein weiterer Druckanstieg in der Leitung 41 bleibt ohne Wirkung auf die Öffnung 23. Bei einem bestimmten höheren Druck in der Leitung 41 hat jedoch die auf die beidseitig vom Druck beaufschlagte Membran 38 wirkende Kraft das Bestreben, diese von den Anschlägen 44 abzuheben. Da die Membran über den Stößel 39 und die Hülse 43 mit der Druckdose 31 verbunden ist, bewirkt ein Abheben der Membran 38 von den Anschlägen 44 eine Verstellung des Hebels 33 in Schließrichtung der öffnung 23, wodurch der Kraftstoffzufluß zum Triebwerk herabgesetzt wird. Auf diese Weise kann das Verhältnis des Drucks in der Leitung 41 zum Druck in der Leitung 40 begrenzt werden, da der Druck in der Leitung 40 drehzahlabhängig ist und die Drehzahl wiederum von der zugeführten Kraftstoffmenge abhängt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Dafür ist es aber unbedingt erforderlich, daß eine Patentansprüche: einwandfreie Regelung der Kraftstoffzufuhr vom Start bis zum Erreichen der Leerlaufdrehzahl ge-

1. Kraftstoffregelanlage für ein Gasturbinen- währleistet ist.

triebwerk, insbesondere Hubtriebwerk für Flug- 5 Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bezeuge, mit einem in der Kraftstoffleitung zwi- steht darin, eine Kraftstoffregelanlage der genannten sehen Förderpumpe und Brenner angeordnetem Art so auszubilden, daß sie auf Grund ihres geringen Ventil mit drucknachgiebigem Stellglied, welches Gewichts und ihrer baulichen Einfachheit zur einin Abhängigkeit von Betriebskenngrößen des wandfreien Einhaltung der genannten Betriebszu-Triebwerks steht, und einem nachgeschalteten io stände für Hubtriebwerke geeignet ist.
Drehzahlregler,, dessen Steuermuffe beim Über- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch geschreiten einer vorbestimmten Höchstdrehzahl löst, daß die Kraftstoffleitung mit dem Drehzahlregdes Triebwerks einen das Ventil in Schließrich- ler eine Umgehungsleitung aufweist, in der einer tung beaufschlagenden Druck aufbaut, da- vom Austrittsdruck des Triebwerkverdichters mittels durch gekennzeichnet, daß die Kraft- 15 einer Schneide gleichsinnig gesteuerten Durchlaßöffstoffleitung (11) mit dem Drehzahlregler (14, 15) nung eine vom Eintrittsdruck des Triebwerkverdicheine Umgehungsleitung (22) aufweist, in der einer ters mittels einer Schneide gegensinnig gesteuerte vom Austrittsdruck des Triebwerksverdichters Durchlaßöffnung nachgeschaltet ist, und daß der mittels einer Schneide (27) gleichsinnig gesteufer- Druck zwischen diesen Durchlaßöffnungen mittels ten Durchlaßöffnung (23) eine vom Eintritts- 20 eines Kanals auf das Stellglied in Öffnungsrichtung druck des Triebwerksverdichters mittels einer einwirkt. Auf diese Weise wird am Ventil mittels Schneide (35) gegensinnig gesteuerte Durchlaß- einer einfachen Luft-Potentiometerschaltung ein öffnung (24) nachgeschaltet ist, und daß der konstantes Druckgefälle erzeugt, das für eine ein-Druck zwischen diesen Durchlaßöffnungen mit- wandfreie Steuerung der Kraftstoffzufuhr während tels eines Kanals (29) auf das Stellglied (13) in 25 der genannten Betriebszustände sorgt.
Öffnungsrichtung einwirkt. Eine weitere zweckmäßige Ausführungsform der

2. Kraftstoffregelanlage nach Anspruch 1, da- Erfindung ist in einem weiteren Anspruch sowie in durch gekennzeichnet, daß die Schneide (27) von der Beschreibung erläutert, auf die verwiesen wird,
einer unter dem Austrittsdruck des Triebwerks- In der Zeichnung sind zwei Beispiele der erfinverdichters stehenden Druckdose (31) betätigbar 30 dungsgemäßen Kraftstoffregelanlage dargestellt.

ist, die über einen federbelasteten Stößel (39) mit Die Kraftstoffregelanlage gemäß F i g. 1 enthält einer Membran (38) in Verbindung steht, die sich eine von der Turbine angetriebene Pumpe 10 herbei einem bestimmten Überschreiten des Aus- kömmlicher Bauart, der der flüssige Kraftstoff aus trittsdrucks des Triebwerksverdichters gegenüber einem (nicht dargestellten) Vorratsbehälter zufließt diesem Eintrittsdruck von Anschlägen (44) weg- 35 und die den Kraftstoff durch eine Hauptleitung 11 zu bewegt und die Schneide (27) in Richtung einer den Brennern des Triebwerks fördert. In Strömungs-Verringerung der wirksamen Durchlaßöffnung richtung hinter der Pumpe 10 ist in der Leitung 11 (23)verstellt(Fig.2). ein Doppelsitzventil 12 angeordnet, das mit einer

Membran 13 verbunden ist; diese steht unter der Be-40 lastung einer Feder 30, die in Öffnungsrichtung des Ventils 12 wirkt. In Strömungsrichtung hinter dem Ventil 12 befindet sich ein Drehzahlregler mit federbelasteten Fliehgewichten 14, die mit einer mit

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffregelanlage Durchflußöffnungen versehenen topfförmigen Muffe für ein Gasturbinentriebwerk, insbesondere Hub- 45 15 verbunden sind, durch die der Kraftstoff in der triebwerk für Flugzeuge, mit einem in der Kraftstoff- Leitung 11 hindurchströmt. Die Federbelastung dieleitung zwischen Förderpumpe und Brenner angeord- ses Reglers ist mittels eines Nockens 16 einstellbar,
neten Ventil mit drucknachgiebigem Stellglied, wel- In Strömungsrichtung hinter diesem Drehzahlregches in Abhängigkeit von Betriebskenngrößen des ler befindet sich ein handbetätigtes Ventil 17. Zwi-Triebwerks steht, und einem nachgeschalteten Dreh- 50 sehen diesem und den Brennern der Turbine is_#t ein zahlregler, dessen Steuermuffe beim Überschreiten im Notfall betätigbarer Absperrhahn 18 angeordnet, einer vorbestimmten Höchstdrehzahl des Triebwerks An die Hauptleitung 11 ist zwischen dem Dreheinen das Ventil in Schließrichtung beaufschlagenden zahlregler und dem Ventil 17 eine Nebenleitung 19 Druck aufbaut. für die Kraftstoffzuführung angeschlossen, in der ein Kraftstoff regelanlagen für Gasturbinentriebwerke 55 Ventil 20 und ein im Notfall betätigbarer Absperrder genannten Art sind z. B aus den britischen Pa- hahn 21 liegen. Das Ventil 20 ist mit dem Ventil 17 tentschriften 920 661 und 897 091 sowie der USA.- in der Weise verbunden, daß der Kraftstofffluß in Patentschrift 2 644 513 bekanntgeworden. Diese be- der zu den Brennern führenden Hauptleitung 11 abkannten Ausführungsformen sind aus Gewichtsgrün- gesperrt wird, wenn der Kraftstoff über die Leitung den als Hubtriebwerke für Senkrechtstarter nicht ge- 60 19 den Starterbrennern der Turbine zuströmt. Wird eignet. Dies hängt u. a. damit zusammen, daß Hub- das Ventil 20 zur Verringerung und gegebenenfalls triebwerke für senkrecht startende Flugzeuge im Ge- zur Absperrung der Kraftstoffzuführung zu den gensatz zu Triebwerken für normale Verkehrsflug- Starterbrennern geschlossen, so wird das Ventil 17 zeuge im wesentlichen auf zwei Betriebszustände, entsprechend geöffnet. Die Absperrhähne 18 und 21 nämlich Leerlauf und Höchstdrehzahl, abgestimmt 65 sind so miteinander verbunden, daß die Kraftstoffzusind. Da das Hubtriebwerk lediglich während des führung über die beiden Leitungen 11 und 19 gleich-Startens oder Landens eingesetzt wird, kann auf zeitig abgesperrt werden kann,
weitergehende Regelungseinheiten verzichtet werden. Das Ventil 17 und der Drehzahlregler werden von