DE1931836B2

DE1931836B2 - Brennstoffregeleinrichtung fuer gasturbinentriebwerke

Info

Publication number: DE1931836B2
Application number: DE19691931836
Authority: DE
Inventors: Richard Joseph Beecroft New South Wales Ifield (Australien)
Original assignee: Joseph Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1968-06-24
Filing date: 1969-06-23
Publication date: 1973-08-30
Also published as: SE352695B; DE1931836C3; FR2014177A1; DE1931836A1; GB1267358A; US3600889A

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennstoffregeleinrichtung für Gasturbinentriebwerke, mit einem in der Förderleitung der Brennstoffpumpe angeordneten Venturirohr und einem zwischen Förderleitung und Saugseite der Pumpe geschaltet η Überströmventil, das in Abhängigkeit vom statischen Druckgefälle am Venturirohr verstellbar ist.

Eine Brennstoffregeleinrichtung mit diesen Merkmalen ist aus den USA.-Patentschriften 2 508 260, 2 867 084 und 2 979 894 sowie aus der britischen Patentschrift 828 829 bekannt. Bei diesen bekannten Ausführungsformen ist das Überströmventil in Strömungsrichtung hinter dem Venturirohr an die Forderleitung angeschlossen, wo es in Abhängigkeit vom statischen Druckgefälle am Venturirohr den Brennstoffdruck regelt. Die Brennstoffmengenregelung in Abhängigkeit der Betriebsbedingungen des Triebwerks erfolgt über zusätzliche Regeleinrichtungen, die in Strömungsrichtung hinter dem Überströmventil angeordnet sind.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Brennstoffregeleinrichtung der genannten Art im Aufbau zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Überströmventil in Strömungsrichtung vor dem Venturirohr an die Förderleitung angeschlossen ist und daß das Überströmventil außerdem in Abhängigkeit von einem von der Turbine angetriebenen Drehzahlregler verstellbar ist, und zwar mittels einer auf Druck ansprechenden Einrichtung, die von einem vom Triebwerkverdichter abgeleiteten Luftdruck beaufschlagt wird. Auf diese Weise läßt sich sowohl die Regelung des Brennstoffdrucks als auch dessen Mengenregelung in Abhängigkeit von den verschiedenen Parametern des Triebwerks mit Hilfe eines einzigen Ventils durchführen. Auf Grund der erfindungsgemäßen Anordnung des Überströmventils ist zudem das am Venturirohr abgenommene Druckgefälle eine genaue Anzeige für die dem Triebwerk tatsächlich zugeführte Brennstoffmenge, da der durch das Überströmventil abgeführte Brennstoff bereits vor dem Venturirohr zur Saugseite der Förderpumpe zurückgeführt wird.

Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist im Unteranspruch und in der Beschreibung enthalten.

Lin Ausführungsbeispiel der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung, in der die Brennstoffregeleinrichtung gemäß der Erfindung schematisch dargestellt ist, im folgenden näher erläutert.

Im besonderen Ausführungsbeispiel, das in der Zeichnung dargestellt ist, liefert eine Verdrängungspumpe. beispiels\ve^;se eine Zahnradpumpe 10. Brennstoff unter Druck an die Brenner der Gasturbine. Die Steuerung der Brennstoffmenge, die den Brennern zugeführt wird, wird mittels einer Überströmeinrichtung ausgeführt, die einen Teil des Brennstoffs, der von der Pumpe 10 gefördert wird, in dieser ableitet. Die Erfindung ist ebenso anwendbar.

so wenn eine Pumpe mit servobetätigbarer Verdrängung oder eine Zentrifugalpumpe mit veränderbarer Drossel verwendet wird.

In der Förderleitung der Pumpe 10 liegt ein Venturirohr 11; in Strömungsrichtung vor dem Venturi- rohr ist eine Überströmeinrichtung angeschlossen, die ein Ventil 12 enthält. Dieses wird vom Brennstoffdruck betätigt, der in Strömungsrichtung vor dem Venturirohr 11 wirkt, der das Ventil 12 auch an ein Ende eines schwenkbar gelagerten Hebels 14 an drückt. Auf das gleiche Ende des Hebels 14 wirkt entgegengesetzt ein Kolben 15, der vom Brennstoffdruck, der an der Einschnürung des Venturirohrs 11 herrscht, und von einer Druckfeder 16 beaufschlagt wird.

Auf das entgegengesetzte Ende des Hebels 14 wirkt eine veränderbare Belastung mittels einer Einrichtung 17, die zwei Membranen 18 und 19 enthält, von denen die Membrane 18 eine größere Wirkfläche aufweist. Die beiden Membranen bilden zwischen sich eine Kammer 9, in der ein Luftdrucksignal wirksam ist, das vom Triebwerkverdichterauslaß abgeleitet wird. Die beiden Membranen tragen je einen Anschlag 20 bzw. 21, die mittels eines Bimetallstreifens 23 aneinander angedrückt werden; die Membran 19 wird zusätzlich noch mittels einer Feder 22 an die Membran 18 gedrückt. Der Bimetallstreifen 23 spricht auf die Umgebungstemperatur an. Die Membran 18 trägt ferner einen Anschlag 24, der am Ende des Hebels 14 anliegt; die Anordnung ist derart, daß eine Vergrößerung des Luftdrucks in der Kammer 9 eine Bewegung der Membran 18 nach links bewirkt, wie es in der Zeichnung dargestellt '.st, so daß der Hebel 14 entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt wird. Wenn der Druck in der Kammer 9 sich unter halb eines bestimmten Wertes befindet, werden in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur beide Membranen 18 und 19 als Einheit bewegt. Wenn indessen der Druck in der Kammer 9 über diesen bestimmten Wert ansteigt, bewegt sich die Membran 19 von der Membran 18 fort, so daß die Feder 22 nicht auf die Membran 18 drückt.

Das Drucksignal, das an die Kammer 9 angelegt wird, wird von einem Regler 25 bestimmt, er enthält eine Welle 26, die proportional zur Drehzahl der Gasturbine mit einer Drehzahl angetrieben wird. Die Welle 26 trägt ein oder mehrere schwenkbar gelagerte Gewichte 27, die infolge der Zentrifugalkraft sich nach außen gegen eine Belastung bewegen, die

auf sie mittels einer Zugfeder 28 ausgeübt wird. Durch einen Arm 29, der mit dem Gewicht 27 verbunden ist, ist eine axial angeordnete Stange 30 verschiebbar, die mit einem die Bewegung vergrößernden Hebel 31 im Eingriff steht, der im Gehäuse des Reglers 25 schwenkbar angeordnet ist. Der Hebel 31 isi an einen zweiten, die Bewegung vergrößernden Hebel 32 angelenkt, dir mit einem Ende einer Bedienstange 33 gelenkig verbunden ist, die zur Drehachse der Welle 26 verschiebbar ist. Eine Feder 34 wirkt derart auf den Hebel 32. daß er um die Verbindungsachse mit dem Hebel 31 im Uhrzeigersinn und um die Verbindungsachse mit dem Hebel 33 entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn verschwenkt wird. Das Ende des Hebels 32 trägt eine Platte 34, die eine kinetische Düse 36 steuert, durch die die Luftzufuhr vom Kompressor zur Kammer 9 änderbar ist.

Während eines gleichförmigen Betriebs unterbricht die Platte 35 teilweise den Strom der Luft durch die kinetische Düse 36, so daß sich die Höhe des Drucks in der Kammer 9 zwischen dem Komoresserauslaßdruck und dem herrschenden atmosphärischen Druck befindet. Durch die an die Steuereinrichtung mittels des Hebels 14 angelegte Belastung und den angelegten Druckabfall am Venturirohr nimmt dabei das Ventil 12 eine derartige Stellung ein, daß die zur Gasturbine strömende Brennstoffmenge ausreicht, um auf der gewünschten Drehzahl zu halten. Sollte die Istdrehzahl höher als die Solldrehzahl sein. ^ro bewegt der Regler die Platte 35 so. daß der Druck ir, der Kammer 9 kleiner wird, so daß die Belastung, die

ίο mittels des Hebels 14 an die Steuereinrichtung 23 angelegt wird, ebenfalls kleiner wird und das Ventil 12 sich in der Zeichnung nach links bewegt, so daß der Überströmquerschnitt vergrößert und der Gasturbine zugeführt wird, und umgekehrt.

Während der Beschleunigung wird die Platte 35 vollständig aus der kinetischen Düse 36 zurückgezogen, so daß in der Kammei 9 etwa der volle Kompressordruck herrscht.

Die Anordnung von zwei Membranen, die sich bei

einem vorbestimmten Druc".; trennen, stellt sicher, daß ein genügender BeschleumgMngsspielraum bei allen Drehzahlen der Gasturbine verfügbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Bi ennstof(regeleinrichtung für Gasturbinentriebwerke, mit einem in der Förderleitung der Brennstoffpumpe angeordneten Venturirohr und einem zwischen Förderleitung und Saugseite der Pumpe geschalteten Überströmventil, das in Abhängigkeit vom statischen Druckgefälle am Venturirohr verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Überströmventil (12) in Strömungsrichtung vor dem Venturirohr (11) an die Förderleitung angeschlossen ist und daß das Überströmventil außerdem in Abhängigkeit von einem von der Turbine angetriebenen Drehzahlregler (25) verstellbar ist. und zwar mittels einer auf Druck ansprechenden Einrichtung (17), die von einem vom Triebwerksverdichter angeleiteten Luftdruck beaufschlagt wird.

2. Brennstoffregeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf Druck ansprechende Einrichtung (17) eine auf die Umgebungstemperatur ansprechende Einrichtung (23), z. B. in Form eines Bimetallstreifens, enthält.