DE1601637C3

DE1601637C3 - Apparatus for preventing compressor surge in a gas turbine engine

Info

Publication number: DE1601637C3
Application number: DE19671601637
Authority: DE
Inventors: Karl Chellaston; Cross Walter George Mickleover Derby Derbyshire; Herbstritt (Großbritannien)
Original assignee: Rolls Royce 1971 Ltd
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1966-10-17
Filing date: 1967-10-10
Publication date: 1978-01-26

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verhindern des Verdichterpumpens gemäß Oberbegriff desThe invention relates to a device for preventing the compressor surge according to the preamble of

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Anspruches 1.Claim 1.

Eine solche, durch die US-PS 3179 356 bekannte Vorrichtung verwendet ausschließlich mechanisch bewegte Teile für das Steuerorgan, das das Abblasventil steuert. Solche Steuerorgane sind mit einer nicht unerheblichen Massenträgheit und Reibung behaftet, die beide einer überaus raschen Reaktion des Steuerorgans auf Druckänderungen am Verdichterausgang entgegenstehen; die Reibung ist überdies bei tiefen Temperaturen noch erheblich vergrößert und beeinträchtigt den Steuervorgang sehr. Auch können die bewegten Teile wie Ventile und Kolben im Steuerorgan, wenn sie festsitzen, eine erhebliche Gefahr für das gesamte Triebwerk bedeuten.One such known from US Pat. No. 3,179,356 The device uses only mechanically moving parts for the control element that controls the blow-off valve controls. Such control organs are subject to a not inconsiderable mass inertia and friction, both of which result in an extremely rapid reaction of the control element to changes in pressure at the compressor outlet oppose; the friction is also considerably increased and impaired at low temperatures the control process very much. The moving parts such as valves and pistons in the control unit, if they get stuck, they pose a significant risk to the entire engine.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannte Vorrichtung dahingehend zu verbessern, daß bei einfacherem Aufbau des Steuerorgans und geringen bewegten Massen, mit weniger bewegten mechanischen Teilen ein betriebssicheres Arbeiten und besonders schnelles Ansprechen in gefährlichen Betriebsphasen erreicht wird und damit das Pumpen des Verdichters ausgeschlossen ist.In contrast, the invention is based on the object of the known device to this effect improve that with a simpler structure of the control member and low moving masses, with less moving mechanical parts ensure reliable operation and particularly rapid response in dangerous operating phases is reached and thus the pumping of the compressor is excluded.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.According to the invention, this object is achieved by the characterizing features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.

Durch die FR-PS 14 49 137 ist die Verwendung einer Fluidic-Steuerkammer zur Betätigung eines Steuerventils bekannt; jedoch wird dort nur der Anschluß zusätzlicher Steuerleitungen zur Erzielung einer Rückkopplungswirkung behandelt, während über den Anschluß der Haupt-Steuerleitungen keine speziellen Aussagen gemacht sind.By the FR-PS 14 49 137 is the use of a fluidic control chamber for actuating a control valve known; however, there is only the connection of additional control lines to achieve a feedback effect treated, while no special statements are made about the connection of the main control lines.

Die Erfindung bringt einen wesentlichen technischen Fortschritt; wegen der sehr massearmen umzusteuernden Luftströme im Fluidic wird eine besonders schnelle und besonders störungsfreie Reaktion des Steuerorgans auf plötzliche Druckänderungen am Verdichterausgang erzielt. Der konstruktive Aufwand beim Zusammenbau des Fluidics mit dem Luftleitungssystem und dem Abblasventil ist gering und trotzdem von hoher und zuverlässiger Wirksamkeit.The invention brings a substantial technical advance; because of the very low mass to be redirected Air currents in the Fluidic are a particularly fast and particularly trouble-free response of the control organ achieved on sudden pressure changes at the compressor outlet. The constructive effort during assembly of the fluidics with the air line system and the blow-off valve is low and nevertheless high and reliable effectiveness.

In den Fig. 1 bis 5 der Zeichnung sind fünf Ausführungsformen der Erfindung schematisch dargestellt. Five embodiments of the invention are shown schematically in FIGS. 1 to 5 of the drawing.

Fig. 1 zeigt einen Teil des Gehäuses 11 eines Gasturbinenstrahltriebwerkes 10, in dem ein Niederdruckverdichter 12 angeordnet ist. Ein Teil der von diesem auf einen Druck P2 verdichteten Luft strömt zu einem Hochdruckverdichter 13 und von dort über eine Brennkammer zu einer ebenfalls nicht dargestellten Hochdruck- und Niederdruckturbine. Der restliche Teil strömt unter Umgehung der Brennkammer und der Turbinen durch eine Nebenstromleitung 14; durch diese erstreckt sich eine einen Filter 16 enthaltende Leitung 15, die an den Auslaß des Hochdruckverdichters 13 angeschlossen ist, der Luft vom Druck P₃ liefert.Fig. 1 shows part of the housing 11 of a gas turbine jet engine 10, in which a low-pressure compressor 12 is arranged. Part of the air compressed by this to a pressure P2 flows to a high-pressure compressor 13 and from there via a combustion chamber to a high-pressure and low-pressure turbine, also not shown. The remaining part flows through a bypass line 14, bypassing the combustion chamber and the turbines; through this extends a line 15 containing a filter 16 which is connected to the outlet of the high pressure compressor 13 which supplies _{air at pressure P 3.}

Die Leitung 15 ist über eine Drosselstelle 20 mit einer Fluidic-Steuerkammer 21 verbunden, an die eine Schließleitung 22 und eine Öffnungsleitung 23 angeschlossen sind, die in eine Schließ- bzw. Öffnungskammer 24 bzw. 25 eines Zylinders 26 eines Gehäuses 27 münden; beide Kammern sind durch einen doppeltwirkenden Stell-Kolben 28 voneinander getrennt.The line 15 is connected via a throttle point 20 to a fluidic control chamber 21 to which one Closing line 22 and an opening line 23 are connected, which in a closing or opening chamber 24 and 25 of a cylinder 26 of a housing 27 open; both chambers are through a double-acting Adjusting piston 28 separated from one another.

Das Gehäuse 27 hat eine axiale Verlängerung 30 mit kleinerem Durchmesser als der Zylinder 26; der Innenraum 31 wird mit vom Niederdruckverdichter 12 geförderter Druckluft beliefert. Die Verlängerung 30 weist eine Anzahl von im Winkel versetzten Abblasöffnungen 32 auf, die durch einen Abblasventil-Kolben 33 gesteuert werden, der mit dem Stell-Kolben 28 durch eine Stange 34 verbunden ist, die in einer Büchse 35 des Gehäuses 27 gleitbar angeordnet ist, wobei diese mit dem Zylinder 26 durch eine Zylinderstirnwand 36 verbunden ist.The housing 27 has an axial extension 30 with a smaller diameter than the cylinder 26; the Interior space 31 is supplied with compressed air conveyed by the low-pressure compressor 12. Extension 30 has a number of angularly offset blow-off openings 32, which are formed by a blow-off valve piston 33 be controlled, which is connected to the actuating piston 28 by a rod 34 which is in a sleeve 35 of the Housing 27 is slidably arranged, this being connected to the cylinder 26 by a cylinder end wall 36 connected is.

Der Stell-Kolben 28 und der Abblasventil-Kolben 33 sind in der Fig. 1 in zwei Endstellungen gezeichnet: In der oberen Stellung kann die vom Niederdruckverdichter 12 gelieferte Druckluft durch die offenen Abblasöffnungen 32 nach außen hin abfließen; in der unteren Stellung ist der Abblasventil-Kolben 33 an einen Flansch 37 der Verlängerung 30 angedrückt und die Abblasöffnungen 32 sind geschlossen.The actuating piston 28 and the blow-off valve piston 33 are shown in two end positions in FIG. 1: In In the upper position, the compressed air supplied by the low-pressure compressor 12 can pass through the open blow-off openings 32 flow to the outside; in the lower position, the blow-off valve piston 33 is at one Flange 37 of extension 30 is pressed and the blow-off openings 32 are closed.

An die Schließkammmer 24 ist eine Entlüftungsleitung 40 mit einem Überdruckventil 41 angeschlossen, während der Austrittsquerschnitt einer an die Öffnungskammer 25 angeschlossenen Entlüftungsleitung 42 durch den Kopf 45 eines Stiftes 43 veränderbar ist, der in einen Flansch 44 des Gehäuses 27 eingeschraubt ist. Der Abblasventil-Kolben 33 wird durch eine Feder 38 in Schließstellung gedruckt; der Feder-Raum wird durch eine öffnung 46 entlüftet.A vent line 40 with an overpressure valve 41 is connected to the closing chamber 24, during the exit cross section of a vent line 42 connected to the opening chamber 25 can be changed by the head 45 of a pin 43 which is screwed into a flange 44 of the housing 27. the Blow-off valve piston 33 is pressed into the closed position by a spring 38; the feather room is through an opening 46 is vented.

Bei Bewegung des Stell-Kolbens 28 nach links zum Öffnen des Abblasventils 33 kann die Luft ungehindert durch die Entlüftungsleitung 40 ausströmen, während bei der Bewegung des Stellkolbens 28 nach rechts zum Schließen des Abblasventils 33 die Luft verhältnismäßig langsam durch die durch den Kopf 45 einstellbare Engstelle der Entlüftungsleitung 42 entweicht. Das Abblasventil 32 33,37 wird daher schneller geöffnet als geschlossen, wobei die Schließgeschwindigkeit durch Verstellen des Stiftes 43 einstellbar ist.When moving the actuating piston 28 to the left to Opening the blow-off valve 33, the air can flow out unhindered through the vent line 40 while when the actuating piston 28 is moved to the right to close the blow-off valve 33, the air is relatively high slowly escapes through the constriction of the vent line 42 which can be adjusted by the head 45. The Blow-off valve 32 33,37 is therefore opened faster than closed, the closing speed being adjustable by adjusting the pin 43.

Der Stell-Kolben 28 hat einen mittig angeordneten Kopf 50, der sich an die Zylinderstirnwand 51 als Anschlag anlegen kann, und einen Kolbenhals 52, dessen Endkante 53 gegenüber dem Kopf 50 so weit zurücksteht, daß auch in der linken Kolben-Endstellung die Mündung 54 der Schließleitung 22 jederzeit mit der Schließkammer 24 in Verbindung steht. In der anderen Stellkolben-Endstellung, in welcher der Abblasventil-Kolben 33 am Flansch 37 als Anschlag anliegt, läßt dieselbe Kolbenhals-Endkante 53 gerade noch eine im Zylinder 26 angeordnete Auslaßöffnung 55 offen, die mit einer nach außen mündenden Entlüftungsleitung 56 verbunden ist; das Abblasventil 33 ist dann ganz geschlossen. Auch in dieser Stellkolben-Enstellung ist immer die Mündung der Öffnungsleitung 23, über ein Rückschlagventil 57, in die Öffnungskammer 25 offen.The actuating piston 28 has a centrally arranged head 50, which is attached to the cylinder end wall 51 as Can apply stop, and a piston neck 52, the end edge 53 opposite the head 50 so far that also in the left piston end position the mouth 54 of the closing line 22 at any time with the Closing chamber 24 is in communication. In the other end position of the actuating piston, in which the blow-off valve piston 33 rests on the flange 37 as a stop, leaves the same piston neck end edge 53 just one in the Cylinder 26 arranged outlet opening 55 open, which with an outwardly opening vent line 56 connected is; the blow-off valve 33 is then completely closed. Also in this setting piston setting the opening of the opening line 23, via a check valve 57, into the opening chamber 25 is always open.

Eine einen Filter 61 enthaltende Leitung 60 nimmt Luft vom Enddruck P2 des Niederdruckverdichters 12 auf und mündet über eine Drosselstelle 62 quer in die Fluidic-Steuerkammer 21 derart, daß sie als Steuerleitung zum Abdrängen der Luftströmung in der Steuerkammer 21 in Richtung zur Schließleitung 22 hin dient. Ein mit der Leitung 60 über eine Drosselstellung 64 in Verbindung stehender Speicher 63 weist einen Auslaß auf, der über eine weitere Drosselstelle 65 quer in die Fluidic-Steuerkammer 21 mündet, und zwar gegenüber der vorgenannten Steuerleitung 60/62, so daß sie den Luftstrom in Richtung der Öffnungsleitung 23 führen kann.A line 60 containing a filter 61 takes in air from the final pressure P2 of the low pressure compressor 12 and opens across a throttle point 62 into the fluidic control chamber 21 in such a way that it serves as a control line to displace the air flow in the control chamber 21 in the direction of the closing line 22 . A standing with the line 60 via a throttle position 64 in connection memory 63 has an outlet which opens transversely into the fluidic control chamber 21 via a further throttle point 65, opposite the aforementioned control line 60/62, so that it flows in the air Direction of the opening line 23 can lead.

In der Offen-Endstellung des Abblasventil-Kolbens 33 gibt der Stellkolben 28 in der Öffnungskammer 25 die Mündung 70 einer Leitung 69 frei; bei allen anderen Stellkolben-Lagen ist die Mündung jedoch verschlossen. Andernends mündet die Leitung 69 über eine Drossel-In the open end position of the blow-off valve piston 33, the actuating piston 28 in the opening chamber 25 is the Mouth 70 of a line 69 free; in all other positions of the actuating piston, however, the mouth is closed. At the other end, line 69 opens via a throttle

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stelle 71 quer in die Steuerkammer 21, und zwar in derselben Lage wir die Steuerleitung 60 mit Drosselstelle 62 und mit derselben Steuerwirkung wie diese.put 71 across the control chamber 21, in the same position as the control line 60 with the throttle point 62 and with the same tax effect as this.

Beim normalen Betrieb des Gasturbinenstrahlwerks 10, d. h. wenn kein Pumpen am Verdichter bevorsteht, ist der aus der Drosselstelle 62 der Steuerleitung 60 eintretende Querluftstrahl stärker als der durch die Drosselstelle 65 des Speichers 63 eintretende; die durch die Drosselstelle 20 der Leitung 15 in die Steuerkammer 21 einströmende Luft wird daher in die Schließleitung 22 eingeleitet. Im übrigen sind die Leitungen 22 und 23 gegenüber der Lufteintritts-Drosselstelle in die Steuerkammer 21 derart angeordnet, daß ohne Steuermaßnahmen die Luft in die Schließleitung 22 einströmt, d. h. das Fluidic ist monostabil.During normal operation of the gas turbine jet engine 10, i. H. if the compressor is not pumping, the transverse air jet entering from the throttle point 62 of the control line 60 is stronger than that through the Throttle point 65 of the memory 63 entering; through the throttle point 20 of the line 15 into the control chamber Air flowing in 21 is therefore introduced into the closing line 22. Otherwise the lines 22 and 23 are opposite the air inlet throttle point in the control chamber 21 so arranged that without control measures the air flows into the closing duct 22, d. H. the Fluidic is monostable.

Auf diese Weise in die Schließleitung eingeleitete Luft strömt in die Schließkammer 24 und drückt den Stell-Kolben 28 in die Schließstellung des Abblasventils 33; dabei wird die Luft aus der Öffnungskammer 25 in die Entlüftungsleitung 42 gedrückt; in der Endlage (Abblasöffnungen 32 völlig geschlossen) gibt der Stell-Kolben 28 die öffnung 55 frei und die Luft kann aus der Kammer 24 durch die Entlüftungsleitung 56 entweichen.Air introduced into the closing pipe in this way flows into the closing chamber 24 and pushes the actuating piston 28 into the closed position of the blow-off valve 33; in the process, the air is pressed from the opening chamber 25 into the vent line 42; in the end position (Blow-off openings 32 completely closed) the actuating piston 28 releases the opening 55 and the air can escape from the chamber 24 through the vent line 56.

Bei plötzlichem Pumpen des Verdichters 12 aber fällt der Druck in der Leitung 60 plötzlich ab und damit auch der Druck des Luftstrahls aus der Steuerleitungs-Drosselstelle 62, während der Druck des aus der Drosselstelle 65 der Speicherablaßleitung 63 austretenden Steuer-Luftstrahl zunächst unbeeinflußt bleibt und daher höher ist als der aus der Drosselstelle 62 kommende. Infolgedessen wird der durch die Drosselstelle 20 in die Steuerkammer 21 eintretende Luftstrom in die Öffnungsleitung 23 geführt.However, when the compressor 12 suddenly pumps, it falls the pressure in the line 60 suddenly drops and with it the pressure of the air jet from the control line throttle point 62, while the pressure of the control air jet emerging from the throttle point 65 of the accumulator discharge line 63 initially remains unaffected and is therefore higher than that coming from the throttle point 62. As a result, the air flow entering the control chamber 21 through the throttle point 20 becomes the opening line 23 led.

Damit wird gleichzeitig auch Luft in eine Abzweigleitung 66 geliefert, die über eine Drosselstelle 67 in die Steuerkammer 21 mündet, und zwar gegenüber der Drosselstellenmündung 71 der Leitung 69 und neben der Drosselstellenmündung 65 des Speichers 63, mit ähnlicher Steuerwirkung wie diese; dadurch wird eine Selbsthaltewirkung erzielt, in dem Sinne, daß weiterhin Luft in die Leitung 23 strömt.Air is thus also simultaneously supplied into a branch line 66, which is fed into the through a throttle point 67 Control chamber 21 opens, namely opposite the throttle point opening 71 of the line 69 and next to the Throttle point opening 65 of the memory 63, with a control effect similar to this; this becomes a Self-holding effect achieved, in the sense that air continues to flow into line 23.

Die Anordnung der Leitungen und Drosselstellen ist derart, daß der vorgenannte Umsteuervorgang nur bei plötzlichen Lastwechseln, nicht aber normalen Geschwindigkeitsänderungen und auch nicht bei Maximallast im Höhenflug eintritt.The arrangement of the lines and throttling points is such that the aforementioned reversing process only occurs when sudden load changes, but not normal speed changes and not even at maximum load enters in flight.

Die an die Öffnungsleitung 23 gelieferte Luft strömt durch das Rückschalgventil 57 in die Öffnungskammer 25 und drückt den Stell-Kolben 28 rasch nach links, wodurch das Abblasventil 33 schnell geöffnet wird; dabei verdrängt der Stell-Kolben 28 die Luft aus der Schließkammer 24 zuerst durch die Entlüftungsleitung 56 und, nachdem diese durch den Kolbenhals 52 geschlossen ist, durch die Entlüftungsleitung 40. Wenn in der Endlage das. Abblasventil 32, 33 voll geöffnet ist, steht die Leitung 22 weiterhin mit der Kammer 24 über die öffnung 54 in Verbindung, wobei aber auch die öffnung 70 nunmehr vom Stell-Kolben 28 freigegeben ist. Daher gelangt Luft von der Öffnungskammer 25 über die. Leitung 69 und die Drosselstelle 71 in die Steuerkammer 21. Wenn zu diesem Zeitpunkt kein plötzlicher Lastwechsel mehr zu erwarten ist und daher der Druck des Luftstrahls aus der Drosselstelle 65 nicht mehr größer ist als der des Luftstrahls aus der Drosselstelle 62, dann bewirkt der Luftstrahl aus der Drosselstelle 71 der Leitung 69, daß die Luft aus der Steuerkammer 21 wieder in die Schließleitung 22 gelangt, wodurch dann das Abblasventil 32, 33 geschlossen wird.The air supplied to the opening pipe 23 flows through the non-return valve 57 into the opening chamber 25 and quickly pushes the actuating piston 28 to the left, whereby the relief valve 33 is opened quickly; while the actuating piston 28 displaces the air from the Closing chamber 24 first through the vent line 56 and after this through the piston neck 52 is closed, through the vent line 40. When the blow-off valve 32, 33 is fully open in the end position, the line 22 continues to be in communication with the chamber 24 via the opening 54, but also with the Opening 70 is now released by the actuating piston 28. Therefore, air comes from the opening chamber 25 about the. Line 69 and the throttle point 71 in the control chamber 21. If none at this time Sudden load change is more to be expected and therefore the pressure of the air jet from the throttle point 65 is not is greater than that of the air jet from the throttle point 62, then the air jet from the Throttle point 71 of the line 69 that the air from the control chamber 21 back into the closing line 22 arrives, whereby the blow-off valve 32, 33 is then closed.

Während die Vorrichtung nach Fig. 1 nur bei plötzlichen Lastwechseln wirksam wird, sind in den Vorrichtungen nach Fig.2 bis 5 Abblasventile gezeigt, die nicht nur bei plötzlichen Lastwechseln, sondern auch im Normalbetrieb geschlossen und geöffnet werden können.While the device of FIG. 1 is only effective in the event of sudden load changes, are in the Devices according to Fig. 2 to 5 blow-off valves shown, which are not only closed and opened in the event of sudden load changes, but also in normal operation be able.

In F i g. 2 steht eine Nebenstromleitung 80 eines nichtIn Fig. 2 is a bypass line 80 one is not

ίο dargestellten Gasturbinenstrahltriebwerks, die Luft vom Druck P_x führt, mit einer Entlüftungsleitung 81, die von einem Niederdruckverdichter Luft vom Druck Pi erhält, in Verbindung über ein Abblasventil 83 mit einem Ventilsitz 84; der Teller des Ventils 83 ist einstückig mit einem Stell-Kolben 85 durch einen hohlen Stößel 86 mit einstellbarer Drosselstelle 87 verbunden. Der Kolben 85 gleitet in einem Zylinder 90; eine Feder 91 zwischen Kolben und Zylinder-Innenflansch 92 drückt ihn in die Offen-Stellung des Abblasventils 83. Aus dem Zylinderraum 93 führt eine Entlüftungsleitung 94 über eine Drosselstelle 95 ins Freie.ίο shown gas turbine jet engine, which leads air at the pressure P _x , with a vent line 81, which receives air from a low-pressure compressor at the pressure Pi , in connection via a blow-off valve 83 with a valve seat 84; the plate of the valve 83 is integrally connected to an actuating piston 85 by a hollow plunger 86 with an adjustable throttle point 87. The piston 85 slides in a cylinder 90; a spring 91 between the piston and the inner cylinder flange 92 pushes it into the open position of the blow-off valve 83. A vent line 94 leads from the cylinder chamber 93 via a throttle point 95 to the outside.

Eine Fluidic-Steuerkammer 98 ist gebildet aus einer an die Entlüftungsleitung 81 angeschlossenen Zuströmleitung 101, zwei Abströmleitungen 97 (diese hat Verbindung mit der Nebenstromleitung 80) und % (diese mündet in den Zylinderraum 93) und zwei Steuerleitungen 107 und 110, die jeweils eine einstellbare Drosselstelle 114 bzw. 113 aufweisen und über je eine Drosselstelle 111 bzw. 112, einander gegenüberliegend, in die Steuerkammer 98 münden. Auch dieses Fluidic ist monostabil mit Vorzugsrichtung in die Ausströmleitung 97, so daß normalerweise das Abblasventil 83 durch die Feder 91 offengehalten wird.A fluidic control chamber 98 is formed from an inflow line connected to the ventilation line 81 101, two discharge lines 97 (this has a connection with the secondary flow line 80) and% (this opens into the cylinder chamber 93) and two control lines 107 and 110, each one adjustable Have throttle 114 or 113 and each have one Throttles 111 or 112, opposite one another, open into the control chamber 98. This is also Fluidic monostable with preferential direction in the outflow line 97, so that normally the blow-off valve 83 through the Spring 91 is held open.

Die beiden Enden 103 und 104 einer Leitung 102 sind mit Luft vom Druck P7 bzw. P_x beaufschlagt; sie weist zwei Drosselstellen 105 und 106 auf, zwischen denen die Steuerleitung 107 zur Steuerkammer 98 abzweigt: während die Steuerleitung 110 zwischen der Drosselstelle 106 und dem Leitungsteil 104 abgeht.The two ends 103 and 104 of a line 102 are acted upon by air at pressure P7 and P _{x, respectively;} it has two throttle points 105 and 106, between which the control line 107 branches off to the control chamber 98: while the control line 110 branches off between the throttle point 106 and the line part 104.

Im normalen Betrieb ist der Druck P₂ wesentlich höher als der Druck P_x, beispielsweise 3,5 gegenüber 1,4 atü. Der Druck in der Leitung 107 ist wegen de' Drosselstelle 105 kleiner als P2, und die Drosselsteller 113 und 114 sind so eingestellt, daß der Druck des durcl die Drosselstelle 112 in die Steuerkammer 98 einströmenden Steuer-Luftstrahles größer ist als der des au: der Steuerleitung 107 hinter der Drosselstelle 11V eintretenden Luftstrahls, so daß die Luft aus dei Steuerkammer 98 in die Leitung 97 gelenkt wird.In normal operation, the pressure P _{2 is} significantly higher than the pressure P _x , for example 3.5 compared to 1.4 atmospheres. The pressure in the line 107 is smaller than P2 because of the throttle point 105, and the throttle adjusters 113 and 114 are set so that the pressure of the control air jet flowing into the control chamber 98 through the throttle point 112 is greater than that of the outside Control line 107 behind the throttle point 11V entering air jet, so that the air from the control chamber 98 is directed into the line 97.

Wenn jedoch im Betrieb das Druckverhältnis einer vorbestimmten Wert erreicht, ändern sich die Drückt der Steuer-Luftstrahlen aus den Drosselstellen 111 unc 112 — die mit Luft von Drücken beaufschlagt werden die funktionell den Drücken Pi bzw. P_x zugeordnet sim — derart, daß der Luftstrahl aus der Drosselstelle 11 überwiegt und die Luftströmung in die Ausströmleitun; 96 steuert, wodurch der Kolben 85 des Abblasventils 8. schließt.If, however, the pressure ratio reaches a predetermined value during operation, the pressures of the control air jets from the throttling points 111 and 112 - which are acted upon by pressures that are functionally assigned to the pressures Pi or P _x - change in such a way that the air jet from the throttle point 11 predominates and the air flow into the Ausströmleitun; 96 controls, whereby the piston 85 of the blow-off valve 8 closes.

Ein Ansteigen der Drehzahl des Triebwerks be geschlossenem Abblasventil 83 führt zu einem höhere: P7IPx-Verhältnis und damit zum Ansteigen der Steuer kraft aus der Steuerleitung 107; gleichzeitig steigt auc der Druck in der Leitung % an. Beim Absinken de Triebwerksdrehzahl bleibt bei fallendem Druck in dt Leitung % das Abblasventil 83 so lange geschlossen, b das PiIP_x-Verhältnis auf den vorbestimmten We gefallen ist.
Gegebenenfalls kann anstelle des Niederdrucks 1 An increase in the speed of the engine when the blow-off valve 83 is closed leads to a higher: P7IPx ratio and thus to an increase in the control force from the control line 107; at the same time, the pressure in the line also rises%. When the engine speed drops and the pressure in the line% falls, the blow-off valve 83 remains closed until _{the PiIP x} ratio has fallen to the predetermined We.
If necessary, instead of the low pressure 1

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auch der Hochdruck P₃ zur Betätigung des Kolbens 85 verwendet werden.the high pressure P _{3 can also be used} to actuate the piston 85.

F i g. 3 zeigt eine Abwandlung der Vorrichtung nach F i g. 2; einander entsprechende Bezugszeichen sind mit dem Zusatz »a« gekennzeichnet. Die Steuerleitung 110a ist nach wie vor mit dem Druck P_x beaufschlagt und über eine Drosselstelle 123 mit Leitung 107a verbunden, jedoch ist zur Beaufschlagung der zweiten Steuerleitung 107a nicht mehr die Leitung 102 herangezogen, sondern statt dessen eine vom Kolben 85a direkt gesteuerte Drosselstelle 121, die in einem zylindrischen Fortsatz 120 am Deckel des Zylinders 90a liegt, in dessen Hohlraum die Steuerleitung 107a und die Verbindungsleitung zur Druckquelle Pt, einander gegenüberliegend, quer einmünden; ein am Kolben 85a emporragender zylindrischer Fortsatz, der in den Innenraum des Hohlzylinders 120 hineinragt, trägt an seiner Spitze einen Drosselkörper 121, dessen Höhenlage — im Vergleich zu den Mündungen der Leitungen — sich mit der Bewegung des Abblasventil-Tellers 83a ändert und infolge der Form des Drosselkörpers 121 dabei auch die Drosselwirkung verstellt. Die Kraftrelation der Steuerstrahlen aus den Drosselstellen lila und 112a wirkt der Schließbewegung des Abblasventils 83a entgegen, so daß eine progressive Bewegung des Ventils erreicht wird.F i g. 3 shows a modification of the device according to FIG. 2; Corresponding reference symbols are marked with the addition "a". The control line 110a is still subjected to the pressure P _x and is connected to line 107a via a throttle point 123, but line 102 is no longer used to act on the second control line 107a, but instead a throttle point 121 directly controlled by the piston 85a, which lies in a cylindrical extension 120 on the cover of the cylinder 90a, in the cavity of which the control line 107a and the connection line to the pressure source Pt, opposite one another, open transversely; A cylindrical extension protruding from the piston 85a, which protrudes into the interior of the hollow cylinder 120, carries at its tip a throttle body 121, the height of which - compared to the mouths of the lines - changes with the movement of the blow-off valve plate 83a and as a result of the shape of the throttle body 121 also adjusts the throttling effect. The force relation of the control jets from the throttling points lilac and 112a counteracts the closing movement of the blow-off valve 83a, so that a progressive movement of the valve is achieved.

Statt der Verdichterdrücke selbst können von diesen abgeleitete Drücke zum Einsatz kommen.Instead of the compressor pressures themselves, pressures derived from these can be used.

Die Bezugszeichen in der F i g. 4 sind mit dem Zusatz »Zx< versehen. Die Anordnung ähnelt weitgehend der in F i g. 2, jedoch mit der Abweichung, daß eine Rohrleitung 124, von der die beiden Steuerleitungen 1076 und o abzweigen, an ihren beiden Enden 126 und 127 vom Druck P_x bzw. dem statischen Druck in der Nebenstromleitung 806, p_x, beaufschlagt ist, und daß sich eine feste Drosselstelle 125 zwischen den vorgenannten Abzweigungen der Steuerleitungen befindet und eine einstellbare Drosselstelle 129 zwischen der Abzweigung der Steuerleitung 1106 und dem Rohrende 127 angeordnet ist. Die bei 1116 und 1126 austretenden Steuerluftstrahlen haben daher relative Werte, die vom Massenfluß durch die Nebenstromleitung SOb abhängen. Wenn erwünscht, kann auch bei dieser Vorrichtung eine Selbsthaltewirkung erreicht werden, dadurch, daß eine die Steuerkammer 986 mit der Ausströmleitung 96έ> verbindende Entlüftungsleitung 128 vorgesehen wird, die eine Drosselstelle 129 enthält, über die in die Steuerkammer 986 ein Steuerluftstrahl eingeführt wird, der die Luftströmung zur Ausströmleitung 966 hinlenkt.The reference symbols in FIG. 4 have the addition »Zx <. The arrangement is largely similar to that in FIG. 2, but with the difference that a pipe 124, from which the two control lines 1076 and o branch off, is acted upon at its two ends 126 and 127 by the pressure P _x or the static pressure in the bypass line 806, p _{x, and} that there is a fixed throttle point 125 between the aforementioned branches of the control lines and an adjustable throttle point 129 is arranged between the branch of the control line 1106 and the pipe end 127. The control air jets emerging at 1116 and 1126 therefore have relative values which depend on the mass flow through the bypass line SOb. If desired, a self-holding effect can also be achieved with this device by providing a vent line 128 which connects the control chamber 986 with the outflow line 96έ> and which contains a throttle point 129 through which a control air jet is introduced into the control chamber 986, which the Directs air flow to exhaust line 966.

Die Vorrichtung nach Fig.5 ähnelt im Aufbau der nach Fig.4 und die Bezugszeichen tragen den Zusatz »c«; nach wie vor wird die Steuerleitung 107c vom Druck P_x beaufschlagt, jedoch zweigt die Leitung 110c nicht von der Leitung 124, sondern von einer Leitung 130 stromaufwärts einer darin befindlichen Einschnürung 131 ab. Die Rohrleitung 130, deren Enden 132 und 133 vom Druck P_x bzw. dem statischen Druck p_x in der Nebenstromleitung 80c beaufschlagt sind, ist quer durch einen den Entlüftungsventil-Stößel 86c führenden Zylinder geführt, wobei eine entsprechend der Höhenlage des Stößels veränderliche Drossel-Einschnürung 134 derart wirksam wird, daß beim Schließen des Ventils 83c, also bei der Abwärtsbewegung des Stößels 86c, eine wachsende Drosselwirkung eintritt.The structure of the device according to FIG. 5 is similar to that according to FIG. 4 and the reference numerals have the addition "c"; As before, the control line 107c is acted upon by the pressure P _x , but the line 110c does not branch off from the line 124, but from a line 130 upstream of a constriction 131 located therein. The pipeline 130, the ends 132 and 133 of which are acted upon by the pressure P _x and the static pressure p _x in the bypass line 80c, is led transversely through a cylinder leading to the vent valve tappet 86c, with a throttle valve that can be varied according to the height of the tappet. Constriction 134 becomes effective in such a way that when the valve 83c is closed, that is to say when the plunger 86c moves downward, an increasing throttling effect occurs.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 709 684/34 For this purpose 3 sheets of drawings 709 684/34

Claims

16 Ol patent claims:

1. Apparatus for preventing compressor surge in a gas turbine engine, in which a blow-off valve that can be actuated by an actuating piston to blow off compressed air from the compressor is controlled by a responsive to change in the compressor pressure control member, characterized through the following features:

a) a fluidic control chamber (21; 98, 98a, 9Sb) with a fluid inlet and two fluid outlets serves as the control element;

b) the inlet of the control chamber in the fluid flow direction is connected to the final pressure (P ₂ , Pj) of the compressor (12, 13), and at least one of the two outlets of the control chamber (23, 96, 96a, 96b) leads to the cylinder space ( 25,93,93a, 93b) of the setting piston (28,85,85a, 856,85c);

c) there are at least two control lines (60,15; 107, UO; 107a, HOa; 1076,110b; provided, which transversely and opposite one another, on the sides of the two outlets, into the control chamber via fixed throttle points (62, 65; 111, 112; lilac, 112a; 1116, 1126; open and the partially with the interposition of fixed or changeable throttle points (64; 105, 106; 113, 114; 114.1; 121, 123; 1146, 125, 128; 131, 134) and / or an accumulator (63) - are connected to air sources with pressures (P _x ; p _x ) which are dependent on the compressor pressure _{(P 2} ).

2. Device according to claim 1 with a high pressure compressor and a low pressure compressor, characterized by the following features:

a) the inlet of the control chamber (21) is connected to the final pressure (Pj) of the high-pressure compressor (13) via a throttle point (20);

b) the two outputs of the control chamber (21) lead via a closing line (22) into one Closing chamber (24) or via an opening line (23) with a check valve (57) into a Opening chamber (25) of an actuating cylinder (26) with double-acting actuating piston (28);

c) a first control line (60) is connected to the final pressure (P ₂ ) of the low-pressure compressor (12) and opens into the control chamber (21) via a throttle point (62) on the side of the opening line (23);

d) a second control line, also connected to the final pressure (P ₂ ) of the low-pressure compressor (12), leads via a throttle point (64) and a memory (63) and another throttle point (65) to a control opening in the control chamber (21) ), which lies opposite the control opening of the first control line (60) on the side of the closing line (23);

e) the size of the accumulator (63) and the cross section of the throttling points at the inlet (64) and outlet (65) of the accumulator are dimensioned such that the pressure (P ₂ ) in the accumulator even with rapid fluctuations in the low-pressure compressor end pressure initially remains approximately constant over a period of time and with it also the control air jet strength behind the throttle point (65) at the control opening;

f) to the opening chamber (25) in the adjusting cylinder (26) is a vent line (42) with adjustable opening and connected to the closing chamber (24) an overpressure vent valve (41).

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that as a self-holding device in the Control chamber (21) a third and fourth control line (66; 69) are provided, of which the third (66) branches off from the opening line (23) and via a throttle point (67), parallel to the Throttle point (65) of the second control line, into a control opening on the side of the closing line (22) opens, while the fourth control line (69) to one of the actuating piston (28, 53) in the open end position released opening (70) is connected in the adjusting cylinder (26) and via a throttle point (71), parallel to the throttle point (62) of the first control line (60), into a control opening on the side of the Opening line (23) opens (Fig. 1).

4. Apparatus according to claim 1, characterized in that with single-acting, under spring pressure (91, 91a) standing actuating piston (85, 856, 85c) between the actuating cylinder space (93, 936), which for closing the blow-off valve (83,836,83c) through an output line (96, 96b) of the control chamber (98, 986,) can be acted upon, and the vent line (81, 816,} a connecting line is created through a hollow actuating piston tappet (86, 866, 86c) which is provided with a throttle point ( 87) is provided (Fig. 2,4,5).

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the one control line (HOc) transversely is guided by a cylinder leading to the actuating piston tappet (86c) and the outer tappet shaft surface is shaped as a variable throttle body (134) that during the closing stroke of the Blow-off valve (83c) the throttle resistance increases and thus the closing movement progressively slows down.

G. Device according to claim 1, characterized in that that on the pressurized surface of a single-acting, spring-loaded (91a) standing actuating piston (85a) a throttle body carried by a cylindrical extension (121) is arranged in a hollow cylindrical extension (120) on the adjusting cylinder end wall protrudes through which the one control line (107a) is passed transversely, and that the throttle body (121) is shaped such that in cooperation with the two control line orifices during the throttle resistance increases with the closing stroke.

7. Device according to one of claims 1, 4, 5 or 6, characterized in that for the control process in the fluidic control chamber (98, 98a, 986,) in addition to the final pressure (P ₂ ) of the low-pressure compressor (12) a reference pressure (P _x ; p _x ) or pressures derived from air mass flows are applied to the control lines (107, 110; 107a, 110a; 1076, 1106; 107c, HOc) in such a way that the control process is controlled by a predetermined value of the pressure ratio (P ₂ IP _x ) is triggered.