DE1601594A1 - Drehzahlregelvorrichtung fuer Gasturbinenantriebe - Google Patents

Description

Joieph Luc*a (Induetr1·β) Limited 2o. März 1967 Oreat King Street T Birmingham/England . Drehzahlregelvorrichtung für Gasturbinenantriebe

Die Irfindung betrifft eine Drehzahl- bzw. Kraftstoffregelvorrichtung für Maschinen ait zwei unabhängig rotierenden Wellen« insbesondere für Oasturbinen* bei denen die konzentrischen Wellen in allgemeinen, jedoch nicht in allen Fällen* jeweils Kompressoren und Turbinen tragen« unter Verwendung von drehzahlabhängigen Regelorganen.

Es ist bei diesen Maschinen an sich bekannt, von der jeweiligen Welle angetriebene« Drehzahlsignale liefernde Vorrichtungen vorzusehen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solche Vorrichtungen in zweckdienlicher Welse auszubilden.

GenXi der Erfindung ist mit den beiden Wellen jeweils ein drehsahlabhängiges Regelorgan verbunden« welches Drucksignale abgibt, die bei dem geforderten Brehzahlverhältnls der Wellen von im wesentlichen derselben Qröflenordnung sind« wobei; ferner eine von den Drucksignalen beeinf IuS te Ventil vorrichtung vor* gesehen 1st« welche das höhere der beiden Drucksignale auf ein die Kraftetoffzuführung beeinflussendes Regelgerät od.dgl. übertragt.

Vorzugsweise weist die V*nti!vorrichtung zur Übertragung des höheren Drucltsignale auf das Regelgerät od.dgl. eine Membrane

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auf, auf deren beiden Selten die Druckeignal· wirken und dl» ein Ventilglied trügt, welches den Zuflufi zu zwei Kanälen derart steuert, dai Jeweils der eine der beiden Kanäle geöffnet 1st« der alt der einen Seite der Membrane In Verbindung steht, während zugleich der zu der anderen Seite der Membrane führende Kanal verschlossen 1st. Zweckmäßig sind die zu den beiden Selten der Membrane führenden Kanäle an eine Kammer angeschlossen, die auf Ihrer einen Seite durch eine Membrane begrenzt 1st, welche ein Ventilbetltigungselement für ein Ventil trügt, das den einen der beiden auf die gegenüberliegenden Selten einer zur Verstellung der Kraftstoffpumpe dienenden Servovorrichtung wirkenden Druck beeinfluflt.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist das eine der beiden drehzahlabhünglgen Regelorgane ein mit ihm verbundenes Druckventil auf, welches sicherstellt, dai die Druckeignale der beiden drehzahlabhängten Regelorgane von gleicher Orölenordnung sind. '

In der Zeichnung, die schematisch einen Tell des Kraftstoffsysteas eines Gasturbinen-Triebwerkes zeigt, ist ein Aueführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Das Kraftstoffsy stern weist eine von der Antriebsmaschine angetriebene Pump· der Schiefscheibenbauart Io auf, deren Schiefscheibe mittels einer aus einem Kolben und einem Zylinder bestehenden Servovorrichtung 11 in ihrer Winkellage verstellbar ist. Der Pumpe wird aus einem (nicht dargestellten) Vorratsbehälter der Kraft« stoff über eine Leitung 12 zugeführt, wobei der zugeführte Kraftstoff von einer Speisepumpe 13 unter Druck gehalt·» wird. Der zufliesende Kraftstoff wird in einer Vorrichtung 14 gefiltert.

Die Pump· Io fördert den Kraftstoff aber einen Kanal 15 in ein die Pump· aufnehmendes Gehäuse 16. Der Kanal 15 ist im

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Betrieb an die Brenner der Gasturbine angeschlossen. Normalerweise steht der Kanal 15 übereine das Luft-Kraftetoffverhältnie steuernde Vorrichtung sowie Über eine Drosselvorrichtung und gegebenenfalls Über weitere Vorrichtungen in bekannter Welse mit den Brennern in Verbindung. .- -...-.

Die Pumpe Io wird.von der Antriebsmaschine (Qasturbine) über. eine Welle 17 angetrieben, die ihrerseits eine Spindel 18 antreibt, welche einen in einer Kammer 19 angeordneten Rotor So trügt. In dem Rotor 2o befindet sich ein gewichtsbelaetetes Ventilverschluflglied 21, mit dem eine Membrane 21a verbunden ist. Die Aufhängung des Ventilverschluflglieds 21 an dem Rotor M 2o 1st im Bereich der zulässigen atellbewegung Im wesentlichen, ohne Federrtlckstellkraft, so daß die Bewegung des Ventilverschluflglledes 21 nahezu ausschließlich abhängig ist von den auf die Membrane 21a wirkenden Drücken und von der Umdrehungszahl des Rotors 2o. In die Kammer 19 führt ein gedrosselter Kanal 22, der mit dem AuslaSkanal 15 der Furape in Verbindung steht. AuSerdem ist die Kammer 19 an einen Kanal Jo angeschlossen. Im Betrieb hat der von dem Kanal 22 zu dem Kanal 3o fliesende Kraftstoff einen Druck, der von der tffnung des Ventilverschluögliedes 21 abhängt, welches seinerseits in Abhängigkeit steht zu der Umdrehungszahl des Rotors 2o sowie tu den auf die beiden gegenüberliegenden Seiten der Membrane 21a wirkenden Drücken. Der durch den Rotor 2o fließende Kraftstoffwird über einen Kanal 23, eine Kammer 24 und einen Kanal 48 zu dem EinlaQ der Pumpe Io zurückgeführt.

Das Kraftstoffsystem 1st einer Maschine zugeordnet, welche zwei konzentrische Maschinenwellen aufweist, die jeweils Kompressoren und Turbinen tragen. Diesen Wellen ist Jeweils ein drehzahlbeeinflußtes Regelorgan zugeordnet. Die eine Masohinenwellte treibt die Pumpe Io über die Welle 17 «zu Das drehzahlabhangige Regel-

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organ für die«· Maechinenwelle bilden der Rotor 2o und da· Ventilverschlußglied 21. Di· andere Masohlnenwelle treibt eine Welle 27 en« welche ihrer«eit· ein weiteres drehzahl* abhängiges Regalorgan 28 antreibt« das im wesentlichen von derselben Ausbildung 1st wie die vorstehend beschriebene, den Rotor 2o und das Ventllveraobluiglied 21 aufweitende Regelvorrichtung. Der Hoohdruokstro« des Pumpenauslaikanals strömt über einen Drosselkanal J5 den Regelorgan 28 zu. Die beiden drehzahlabhängigen Regelorgan· liefern Druoksignale, die von den die Regelorgane umgebenden Kammern 19 und 29 Über Kanäle 30 und 31 auf die gegenüberliegenden Selten einer Membrane 32 Übertragen werden, welche ein VerschluBglied 33 trägt.

Bei dieser Einrichtung rotieren die Masohinenwellen normalerweise mit verschiedenen Drehzahlen, so dafl, falls keine andere Beeinflussung erfolgt, der Signaldruok in dem Kanal 3o sich erheblich von dem Signaldruok In dem Kanal 31 unterscheidet. Ua zu erreichen, das diese beiden SlgnaldrUcke Im wesentlichen von gleicher Größenordnung sind, 1st ein federbelastet··, verstellbares Ventil 34 vorgesehen, welches den aus der Kammer abfließenden Kraftstoffstrom drosselt und auf dies· Welse in dem Kanal 31 einen Signaldruck erzeugt, der höher 1st als dies ohne das Ventil der Pail sein würde.

Normalerweise stellt sich jedoch zwischen den Drücken in den Kanälen 3o und 31 eine verhältnismäßig kleine Druckdifferenz •in, wodurch die Membran· 32 und das Verschludglled 33 entweder auf einen Sitz 36 oder einen Sitz 37 gedrückt und damit der Kraftstoffluf entweder von dem Kanal 30 oder des Kanal zu de« Kanal 38 unterbunden wird. Der Kanal 38 mündet in eine: in dem Gehäuse 16 befindliche Kammer 24 ein. Ir steht mit den beiden gegenüberliegenden Selten der Membrane 32 über ein Paar Kanäle 4o und 4l in Verbindung.

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Dl· Kammer 24 in dtra Gehäuse 16 ist mittel· zwei Membranen 42 und 43 In drei Räum· geteilt, wobei derjenige Kammerraum, in den der Kanal 38 einmündet, von der Membrane 42 Abgeteilt wird. Die Stellung der Membrane 42 wird durch Federwirkung beeinflultj zu diesem Zweck ist dl· Membrane 42 zwischen einer Zugfeder 45 und eine« Olied 46 angeordnet, mit dem die beiden Membranen 42 und 43 verbunden eind. Die Peder 45 ist mittels einer Einstellschraube 44 verβteilbar. Da· der Membrane 42 gegenüberliegend· End· de· Olied·· 46 kann sich gegen ein Ventllverschlusglled 26 legen, woduroh dieses gegen die Wirkung einer Feder 47 verstellt wird. Pas Ventilversohlußglied regelt dabei den KraftstoffIuA durch einen Kanal 2f>, der an das eine Ende der Servovorrichtung 11 angesohloasen ist. Die Servovorrichtung 11 ist so ausgebildet, dal sie den Pumpenhub und damit die der Antriebsmaschine lugeführte Kraftstoff-■enge herabsetzt, wenn das VentUversohlulglied 26 sich in üffnungsstellung bewegt, was dann der Fall 1st, wenn der Druck In den Kanal 38 aufgrund ein·· Drehxahlanetieg· der Antriebsmaschine ansteigt. Der durch den Kanal 38 *uf die eine Seite der Membrane 42 in Oegenriohtung zu der Kraft der Feder 45 wirkende Signaldruok steht daher in Abhängigkeit von dem höheren der beiden Drehxahlsignale der Maechinenwellen und dieses Signal wird zur Regelung des Kraftstofflusses zu der Antriebsmaschine verwendet.

Der Raus «wischen den beiden Membranen 42 und 43 «tent über den Kanal 49 unter dea Druok aa Puapenelnlai. Zu diesem Zweck 1st ein üeejehungekanal 49, 5o vorgesehen» der eine Verbindung zwischen dea beiden gegenüberliegenden Selten der gruieren Membrane 43 herstellt, so dal nur die Membrane 42 unter Einwirkung der Differenzdrtteke steht.

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Zn dem Kanal 3β «owl· In dam Ungehungakanal 49, 5o iat Jewells •In Ventil 51 bsw. 52 angeordnet. Die beiden Ventile kennen gemeinsam von Hand betätigt werden. Ihre Aufgabe besteht darin» eine Überwachung der Arbeltswelse der beiden drehzahlabhXnglgen Regelvorrichtungen zu ermöglichen· Die Ventile 51 und 52 können so eingestellt werden, daj die normalerweise auf die gegenüberliegenden Selten der kleineren Membrane 42 wirkenden Drucke auf die beiden gegenüberliegenden Selten der Membrane 4jJ zur Wirkung können. Hierdurch kann das VentllverschluBglled 26 von dem Olled 46 bei einer wesentlich geringeren Oesohwlndlgkelt verstellt werden,als dies der Fall 1st, wenn die Drück· auf die beiden gegenüberliegenden Selten der kleineren Membrane 42 wirken.

Patentansprüchet

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Claims (1)

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   Petetttanipröehe

   I« DrehzahXregelvorrlahtung fur Maschinen «it zwei

   rotierenden Wellen, insbesondere für Qasturbinen« bei denen die konsentriionen Wellen jetfeile Kompressoren und Turbinen tragen können« unter Verwendung von drehxahlabnlngigen Regelorganen, dadurch gekennzeichnet, dafi mit den beiden Wellen (17, 27) jeweils ein drehzahlebhÄngiges Regalorgan (2o, 21 bzw. 28) verbunden let« und die Regelorgene Druckaignale liefern« die bei des geforderten DrehzahlverhKltni· der Wellen (I7t 27) von in wesentiiohtn derselben Größenordnung sind, dal ferner eine von den Drucksignalen beeinflußte Ventilvorriehtung (33) vorgesehen let« welche des höhere der beiden Druoktlgnale auf ein die KraftstoffZuführung einstellendes RegelgerMt (11) od.dgl. übertrügt.

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1« dadurch gekennzeichnet« dag die die Druokßignale der drehzahlabhängigen Regelorgane (2o, 21 bzw. 28) empfangenden Vorrichtungen jeweils von diesen Druck-Signalen betitigte Ventile für die Regelung des Kraftstoffflueses durch einen Kanal aufweisen.

   Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2« dadurch gekennzeichnet, dat dag «ine (28) der beiden drehiahlabhingigen Regelorgane (2o« 21 bzw. 28) ein alt ihm verbundenes Druckventil (34) aufweist, welches sicherstellt, das die Druckeignale der beiden drehsahlabhUngigen Regelorgane von gleicher Größenordnung sind.

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   4. Vorrichtung nach «in·β der Aneprüohe 1 bis 3, daduroh gekennzeichnet, dal dl· Ventllvorrlohtung (33) zur Übertragung des höheren Druoksignals auf da· Regelger It t (11) od.dgl. ·1η· Membrane (32) aufweist, auf daran bald· Seiten dl· Druokaignale wirken und die ein Olled tragt, welche» einen Kanal (4o, 4l) öffnet, der mit der einen Seite der Membrane (32) in Verbindung steht, während ea augleloh einen au der anderen Seite der Membrane führenden Kanal verschlieftt.

   Vorrichtung nach Ansprueh 4, daduroh gekennzeichnet, dal die zu den beiden Selten der Heabrane (32) führenden Kanäle (4o,4l) an eine Kaaaer angesohlossen sind, die auf ihrer einen Seite durch eine Membrane (43) begrenzt 1st, welche ein Ventilbetatigungselement für ein Ventil (26) tragt, daa den einen der beiden auf die gegenüberliegenden Selten eines zur Verstellung der Kraftstoffpumpe (to) dienenden Servovorrichtung (ll) wirkenden Druck beeinflußt.

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